21
чай, таволга, сныть, чистотел, копытень, валериана, чина луговая, костер безостый, таволга вязолистная.
Индикаторы умеренного (среднего) плодородия: майник двулистный, медуница, грушанка, гравилат речной, овсяница луговая, купальница, вероника длиннолистная.
О низком плодородии свидетельствуют сфагновые (торфяные) мхи, наземные лишайники, клюква, душистый колосок.
Безразличны к почвенному плодородию: лютик едкий, пастушья сумка, мятлик луговой, ежа сборная.
Кроме общего понятия «плодородие почвы», при помощи растений можно выяснить обеспеченность почвы определенными элементами. например, о высоком содержании азота свидетельствуют растения-нитрофилы – иван-чай, малина, крапива; на лугах и пашне – разрастание пырея, гусиной лапчатки, спорыша (горца птичьего). При хорошем обеспечении азотом растения имеют интенсивно-зеленую окраску. Наоборот, недостаток азота проявляется в бледно-зеленой окраской растений, уменьшением ветвистости и числа листьев.
Высокую обеспеченность кальцием показывают кальцефилы: многие бобовые, например, люцерна серповидная), лиственница сибирская.
При недостатке кальция господствуют кальциефобы – растения кислых почв: хвощ, белоус, щучка (луговик дернистый), щавелек, сфагнум и др. Эти растения устойчивы к вредному действию ионов железа, марганца, алюминия.
Следует отметить, что в классификации типов леса по В. Н. Сукачеву используются растения-индикаторы почвенного плодородия.
Практическая часть
1.В часы самостоятельной работы по материалам лекций изучить биоиндикационные методы мониторинга почв.
2.Подготовить конспект ответов на вопросы:
1.Растения – индикаторы плодородия почвы.
2.Растения-нитрофилы, кальциефилы, кальциефобы.
3.Растения – индикаторы водного режима почв.
4.Растения – индикаторы глубины залегания грунтовых вод.
5.Растения – индикаторы кислотности почв (по А. Г. Раменскому,
1956).
6.Биоиндикация избыточного содержания химических элементов в
почве.
7.Фаунистическая биоиндикация.
8.Использование листьев липы в качестве биоиндикатора солевого загрязнения почвы.
22
Занятие 2. Физико-химические методы исследования почв (2 часа)
Цель работы – Ознакомление с методиками исследования почв в полевых и лабораторных условиях.
Теоретическая часть
Почва – верхний корнеобитаемый слой земной коры, из которого растения извлекают необходимые для их жизнедеятельности воду и элементы минерального питания. Любая почва состоит из трех главных составляющих частей, которые находятся между собой в тесном взаимодействии.
Твердая фаза почвы содержит основной запас питательных веществ для растений. Она состоит на 90 % и более из сложных минералов и примерно на 10 % и менее из органических веществ, которые изучают очень важную роль в плодородии почвы. Почти половина массы твердой фазы почвы приходится на связанный кислород, одна треть – на кремний, более 10 % - на алюминий и железо, 7 % - на остальные элементы.
Совокупность мелкораздробленных (коллоидных) частиц почвы и органических веществ составляет почвенно-поглощающий комплекс (ППК).
Суммарный заряд ППК большинства почв отрицательный, и тем самым он удерживает на своей поверхности в поглощенном состоянии в основном положительно заряженные ионы-катионы. Так, для черноземных почв характерно преобладание ионов Са и Mg; в кислых почвах, наряду с Са и Mg, присутствуют ионы Н и Al; в солонцеватых почвах – ионы Na.
Почвенный раствор – наиболее подвижная и активная часть почвы, в которой совершаются разнообразные химические процессы, и из которой растения непосредственно усваивают питательные вещества.
Почвенный воздух – служит основным источником кислорода для дыхания корней растений. Он отличается от атмосферного повышенным содержанием углекислого газа и несколько меньшим – кислорода.
Плотность почвы является одним из важнейших физических показателей. Повышенная плотность нарушает водно-воздушный режим почвы, ухудшает условия для роста и развития растений.
Практическая часть
1.Определение плотности почвы на различных участках дендрария ВГЛТА производится с помощью плотномера Ревякина. По результатам измерений составляется отчет.
2.Подготовить конспект ответов на вопросы:
1.Основные физические и химические свойства почвы.
2.Физико-химические методы исследования почв.
3.Кислотность почвы и методы ее определения.
4.Методы определения биологической активности почв.
23
ТЕМА 4. МЕТОДЫ МОНИТОРИНГА ВОДНЫХ ОБЪЕКТОВ
Занятие 1. Биоиндикационные методы (2 часа)
Цель работы – Ознакомление с методикой использования живых организмов в качестве индикаторов качества водной среды.
Теоретическая часть
Вода, самое распространенное соединение в природе, не бывает абсолютно чистой. Природная вода содержит многочисленные растворенные вещества – соли, кислоты, щелочи, газы (углекислый газ, азот, кислород, сероводород), продукты отходов промышленных предприятий и нерастворимые частицы минерального и органического происхождения.
Свойства и качество воды зависят от состава и концентрации содержащихся в ней веществ. Наиболее чистая природная воды – дождевая, но и она содержит примеси и растворенные вещества (до 50 мг/л).
Содержание растворенных веществ в морской воды составляет 1000020000, а в воде океанов – около 35000 мг/л. Вода соленых озер – 20000 мг/л и более.
Воду, содержащую до 0,1 % растворенных веществ, принято называть пресной, от 0,1 до 5 % - минерализованной, свыше 5 % - соленой.
Водоемы, загрязненные органическими стоками, как и организмы, способные жить в них называют сапробными (от греческого слова «сапрос» - гнилой). По степени загрязненности вод органическими веществами водоемы классифицируют на полисапробные, мезосапробные и олигосапробные.
Вполисапробной зоне водоема органических веществ много, кислорода нет. Здесь происходит расщепление белков и углеводов.
Вмезосапробной зоне нет неразложившихся белков, есть сероводород, диоксид углерода и кислород. Происходит минерализация органических веществ.
Волигосапробной зоне практически нет растворенных органических веществ, кислорода много, вода чистая.
Видовой состав и численность обитателей водоема зависят от свойств воды. Главная идея биомониторинга состоит в том, что гидробиоты отражают сложившиеся в водоеме условия среды. Те виды, для которых эти условия неблагоприятны, выпадают, заменяясь новыми видами с иными потребностями.
Изучение качества воды может проводиться по наличию биоиндикато-
ров:
растительных (общее число видов водорослей, доминирующие виды водорослей, сапробность водоема);
животных (биотический индекс, индекс Гуднайта и Уотлея).
24
Практическая часть
1.В часы самостоятельной работы по лекционным материалам и рекомендуемым литературным источникам ознакомиться с биоиндикационными методиками определения качества воды.
2.Подготовить конспект ответов на вопросы:
1.По какому признаку воду относят к пресной, минерализованной,
соленой?
2.Какие водоемы называют сапробными?
3.Характеристика полисапробных, мезосапробных и олигосапробных зон водоемов.
4.Биоиндикационные методы изучения качества воды.
5.Оценка качества воды малых рек и озер по биотическому индексы.
6.Определение степени загрязнения водоема по индексу Гуднайта и
Уотлея.
7.Определение трофности водоема и степени эвтрофикации.
8.Какие меры следует принимать для оздоровления водоемов с сильной эвтрофикицией?
9.Биоиндикация токсичности природных вод с помощью дафний и парамеций.
10.Индикация загрязнения водоема с использованием пресноводных моллюсков.
Занятие 2. Физико-химические методы мониторинга качества воды (2 часа)
Цель работы – Ознакомление с методами определения органолептических и химических свойств воды.
Теоретическая часть
В воде происходят процессы окисления-восстановления, физикохимические, биохимические, вызванные деятельностью микроорганизмов, сорбции, десорбции и т.д. Могут изменяться и органолептические свойства воды – запах, цвет и др.).
Некоторые вещества способны адсорбироваться на стенках сосудов (железо, алюминий, медь, марганец и др.), а из стекла бутылей могут выщелачиваться микроэлементы. При невозможности исследовать воду в установленные для соответствующих показателей сроки ее охлаждают или консервируют (в качестве консерванта используют Н2SO4, HNO3, хлороформ). Биохимические процессы в воде можно замедлить, охладив ее до 4°С. В этих условиях медленнее разрушаются и многие органические вещества.
25
Практическая часть
1.Проводится анализ органолептических свойств образцов воды из различных источников (природный водоем, водопровод, бутилизированная питьевая вода). Оценке подлежат: прозрачность, цветность, цвет, запах, содержание взвешенных частиц.
2.Определяется водородный показатель (рН). По данным наблюдений составляется отчет.
3.Подготовить конспект ответов на вопросы:
1.Что относится к химическим показателям воды?
2.Что определяют по шкале набора Алямовского?
3.Способы определения запаха воды.
4.Цветность и цвет природных вод.
5.Способы определения прозрачности воды.
6.Что такое жесткость воды, и какими методами она определяется?
ТЕМА 5. ОЦЕНКА УГЛЕРОДОДЕПОНИРУЮЩЕЙ И КИСЛОРОДОПРОДУЦИРУЮЩЕЙ ФУНКЦИИ ЛЕСНЫХ ЭКОСИСТЕМ (2 часа)
Цель работы – изучение способов определения количества поглощаемого СО2 и выделяемого О2 в процессе фотосинтеза.
Теоретическая часть
Выделение кислорода и поглощение углерода (углекислого газа) зелеными растениями происходит в процессе фотосинтеза:
6СО2 + 6Н2О = С6Н12О6 + 6О2 Оценка основана на определении количества поглощаемого СО2 и вы-
деляемого О2 при образовании единицы (1 тонны) сухого органического вещества (годичного прироста древесины) в процессе фотосинтеза.
Расчет выполняется следующим образом:
1. Определяется масса молей компонентов, входящих в суммарное уравнение фотосинтеза:
6СО2 – 264 г, 6Н2О – 108 г, С6Н12О6 – 180 г, 6О2 – 192 г (атомные веса:
С-12, О – 16, Н – 1).
2. По данным химического анализа 1 т абсолютно сухой древесины (например, берёзы) содержит: С – 500 кг, Н – 61 кг, О2 – 430 г.
Из суммарного уравнения фотосинтеза следует, что масса 1 моля глюкозы - С6Н12О6 (180 г) распределяется следующим образом: С – 72, Н – 12,
О– 96 г.
3.Масса углекислого газа, поглощенного при усвоении 500 кг углеро-
да: