Методическая разработка по организации учебно-исследовательской деятельности учащихся

МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ

Муниципальное образовательное учреждение

Грузинская основная общеобразовательная школа

Торжокского района Тверской области

172067, Тверская область, Торжокский район, д. Грузины ул. Центральная, д.7

Учитель биологии, географии, химии Терехина Алевтина Степановна

Вид методической продукции:

методические разработки

по организации учебно- исследовательской деятельности

Водные объекты

Грузины 2015

Аннотация

Организация учебно-исследовательской деятельности направлена на развитие личности каждого ученика, повышение интереса к естественным наукам, расширение и углубление знаний учащихся по биологии, химии и экологии.

Вода, самое распространенное соединение в природе, не бывает абсолютно чистой. Поэтому исследование качества воды, как природных источников, так и водопроводной, исследование и описание биотопов, оценка экологического состояния природных водоемов методом биоиндикации, разработка проектов по сохранению и очищению водных ресурсов от загрязнений является наиболее востребованной темой исследовательской деятельности учащихся.

В данных методических разработках подобраны наиболее важные методы мониторинга водных объектов, а также приведены некоторые рекомендации по успешному проведению исследовательской деятельности водных объектов; тестовые задания для отработки знаний по темам: «Вода как среда жизни. Основы жизнедеятельности гидробионтов», «Водоемы и их население. Популяции. Биоценозы. Гидроэкосистемы».

Весь представленный материал неоднократно апробирован при выполнении различных по уровню и целям исследований связанных с водными объектами.

Введение.

Сегодня, в условиях коренной перестройки школьного образования, каждый учитель должен мыслить и работать по–новому, творчески подходить к своей работе, искать новые резервы и возможности для повышения эффективности обучения, экспериментировать, критически анализировать полученные результаты. Среди основных положений концепции модернизации российского образования определена необходимость усиления в содержании биологического образования деятельностного компонента и практической направленности обучения, представляющих собой основные виды и способы учебной деятельности.

Основными методами познания законов жизни являются наблюдение и эксперимент. Овладение этими методами имеет не только образовательное, но также развивающее и воспитательное значение.

К.А. Тимирязев писал: « …люди, научившиеся … наблюдениям и опытам, приобретают способность сами ставить вопросы и получать на них фактические ответы, оказываясь на более высоком умственном и нравственном развитии в сравнении с теми, кто такой школы не проделал».

Цель: овладение методами мониторинга водных объектов

Задачи:

- овладение методиками оценки качества воды: органолептическими, химическими; биологическими;

- освоение принципами характеристики водных объектов.

В результате овладения учебно-исследовательскими методами мониторинга обучающиеся должны:

- иметь представление о воде как одной из сред обитания животных;

- владеть методиками оценки качества воды; сбора и камеральной обработки групп гидробионтов;

- освоить биоиндикационные методы оценки качества вод.

- владеть знаниями о стандартах, предъявляемых к качеству воды, влиянии различных примесей в воде на здоровье человека.

Общая схема изучения водоема

Географическое положение – указывается географические координаты, привязка к географическим объектам (населенный пункт), отмечается местоположение территории исследования на крупномасштабной карте, общая характеристика. Например: – левый приток р. . Его длина….. км, площадь водосбора …… кв. км. Речная система включает ----- рек общей протяженностью ----- км. В пределах района… река течет на протяжении 245 км. В верховьях река протекает по южным склонам … гряды, от города…., до поселка … река течет по….

На реке и ее притоках построены водохранилища. В пределах района исследования долина реки широкая, до 9 км вместе с долинным и террасным комплексом. Пойма реки шириною до 2 км несет озера-староречья, дренажную сеть, местами сильно заболочена. Ширина русла изменяется от 40 до 95 м.

Положение в рельефе – орографические и гидрографические элементы местности . Например: рельеф района моренно-зандрово-равнинный, плоский с редкими островами моренно-холмистого рельефа.

Режим водоема – пойма, возможность затопления во время половодий и паводков, максимальный и минимальный подъемы воды (при исследовании в течение нескольких лет)

Тип питания – описание типа реки по классификации питания или родника по условиям залегания.

Геологическая структура участка – информация о геологическом строении территории.Например : Междуречные пространства сильно заболочены и заторфованы. Река имеет широкую долину с двумя террасами и поймой. Ширина долинного комплекса около 12 км. Обе террасы аккумулятивные, сложенные песками. Рельеф их плоский, местами всхолмленный, холмы – песчаные дюны. Террасы нередко заболочены. Пойма реки широкая (до 2 км), высотой до 3 м, с плоским рельефом. В излучинах развит гривистый рельеф, часто встречаются небольшие озера.

Расход воды .Например: Расход реки примерно равен 51,5 куб.\сек.

Физические свойства воды – определяются такие показатели как температура воды, вкус, запах, цвет, прозрачность.

Химические свойства воды – определяется содержание макро - и микро- компонентов в воде

Описание биотопов (в зависимости от цели исследования)

Источники возможного загрязнения водоема

Основные правила отбора проб воды

Химический анализ воды, для которого отбирается проба , может преследовать самые различные цели. В зависимости от цели определяется объем необходимой для анализа пробы и условия ее отбора.

Основным требованием для отбора воды является наличие чистой бутылки и пробки. Наиболее доступной и удобной пробоотборной емкостью пригодной для определения большинства показателей является пластиковая бутылка из- под пресной воды. Перед заполнением бутылку ополаскивают отбираемой водой не менее 3 раз.

Время и условия хранения проб неодинаковы для разных показателей, поэтому следует хранить пробу в темном месте при температуре 2-5 С не более суток. В отношении объема проб, следует считать , что для « полного» анализа требуется около 2 л пробы.

Такие показатели как рН желательно определять на месте отбора проб в связи с их большой неустойчивостью.

Отбор проб организмов
На этом этапе были выбирается несколько биотопов на небольшом участке. В течение нескольких дней с помощью сачка на биотопах были отловлены животные (от 6 до 11 видов в каждом). Для отлова животных использовались также: кювет, стеклянные банки с крышками, ложки.
Сачок опускается в воду и скребком тщательно проводится по дну несколько раз. Также при помощи сачка отлавливаются животные в толще и верхних слоях воды. Содержимое сачка выкладывается в кювет с небольшим количеством воды; затем из массы донных осадков и растений ложкой выбираются водные беспозвоночные, которые помещаются в отдельную банку с водой, набранной в данном биотопе.
В каждом биотопе проводится не менее 5 отловов.

Определение организмов
С помощью специальных определителей и бинокуляров на базе учебного заведения отловленные виды распознаются.

Для этого необходимо внимательно рассмотреть каждое животное в бинокуляр, выделить отличительные признаки и по ним при помощи определителя идентифицировать отловленные организмы.
В определении выловленных организмов может быть погрешность, так как не все выловленные организмы могли быть определены до вида. Это связано с отсутствием качественных определителей и владением методикой работы с определителем на определенном уровне. Поэтому, общее число выловленных видов чаще в действительности несколько выше.

Описание организмов
После определения с помощью учебной литературы составляются таблицы, в которых все отловленные виды распределяются на экологические группы и по трофическим уровням.

Классификация родников

По приуроченности к отдельным типам подземных вод можно выделить на территории Тверской области следующие :

- питающиеся верховодкой – временным скоплением подземных вод над поверхностью слоев, обладающих слабой проницаемостью. Такие родники характеризуются колебаниями температуры, состава и зависят от метеоусловий;

- грунтовых поровых вод – первого от поверхности земли постоянно существующего водоносного слоя; по характеру выхода грунтовых вод делятся :

А) эрозионные (образуются при эрозионном врезе в поверхность;

Встречаются в понижениях речных и озерных террасах, заболоченных местностях, оврагах);

Б) контактовые (образуются при эрозионном врезе водоносного и водоупорного слоев);

В) экранированные (переливающиеся – формируются на границе слабопроницаемых пород, чаще сформированы на склонах оползней);

Г) субаквальные ( выходы подземных вод в руслах рек или на дне водоемов ниже уровня поверхностных вод);

- карстовых вод – выход подземных вод в результате растворения минерального скелета породы, отличаются крупными выходами и большим расходом воды;

- артезианские – выход межпластовых вод, отличается стабильностью

( небольшие сезонные и годовые колебания расхода воды, температуры, химического состава).

По величине расхода воды разделяются на :

- малорасходные – менее 1 л/сек

- среднерасходные – 1-10 л/сек

- высокорасходные – более 10 л/сек.

Оценка качества воды

Органолептические показатели воды

1.Содержание взвешенных частиц.

Этот показатель качества воды определяется фильтрованием воды через бумажный фильтр и последующим высушиванием осадка на фильтре в сушильном шкафу до постоянной массы.

Для анализа берется 500 мл. воды. Фильтр перед работой взвешивается. После фильтрования осадок с фильтром высушивается до постоянной массы при 105 ْС, охлаждается в эксикаторе и взвешивается. Весы должны обладать высокой чувствительностью, лучше использовать аналитические весы.

Содержание взвешенных веществ в мг/л в испытуемой воде определяется по формуле:

(m₁ – m₂) • 1000/V,

где m₁ – масса бумажного фильтра с осадком взвешенных частиц, г;

m₂ – масса бумажного фильтра до опыта, г;

V – объем воды для анализа, л.

ПДК = 10мг/г.

2. Цвет (окраска)

При загрязнении водоема стоками промышленных предприятий вода может иметь окраску, не свойственную цветности природных вод. Для источников хозяйственно-питьевого водоснабжения окраска не должна обнаруживаться в столбике высотой 20 см, для водоемов культурно-бытового назначения – 10 см.

Диагностика цвета – один из показателей состояния водоема. Для определения цветности воды используется стеклянный сосуд и лист белой бумаги. В сосуд набирается вода и на белом фоне бумаги определяется ее цвет (голубой, зеленый, серый, желтый, коричневый) – показатель определенного вида загрязнения.

У природных вод наличие окраски обычно обусловлено растворенными в них гумусными веществами или солями железа.

По цветности источники водоснабжения подразделяются на малоцветные, средней цветности, высокой цветности.

3. Прозрачность.

Прозрачность воды зависит от нескольких факторов: количества взвешенных частиц ила, глины, песка, микроорганизмов, содержания химических соединений.

Для определения прозрачности воды используется прозрачный мерный цилиндр с плоским дном, в который наливается вода, подкладывается под цилиндр на расстоянии 4 см от его дна шрифт, высота букв которого 2 мм, а толщина линий букв – 0,5 мм, и сливается вода до тех пор, пока сверху через слой воды не будет виден этот шрифт. Измеряется высота столба оставшейся воды линейкой и выражается степень прозрачности в сантиметрах. При прозрачности воды менее 3 см водопотребление ограничивается. Уменьшение прозрачности природных вод свидетельствует об их загрязнении.

4. Запах.

Запах воды обусловлен наличием в ней пахнущих веществ, которые попадают естественным путем и со сточными водами. Запах воды водоемов, обнаруживаемый непосредственно в воде или (водоемов хозяйственно-питьевого назначения) после ее хлорирования, не должен превышать 2 баллов. Определение основано на органолептическом исследовании характера и интенсивности запахов воды при 20 и 60ْС. Характер, и интенсивность запаха определяется по предлагаемой методике. (Таблица 2)

Таблица 1. Характер и род запаха воды естественного происхождения

Таблица 2. Интенсивность запаха воды

Запахи искусственного происхождения (от промышленных выбросов, для питьевой воды – от обработки воды реагентами на водопроводных сооружениях и т.п.) называются по соответствующим веществам: хлорфенольный, камфорный, бензиновый, хлорный и т.п.

Интенсивность запаха также оценивается при 20 и 60ْC по 5 – балльной системе согласно таблице.

Запах воды следует определять в помещении, в котором воздух не имеет постороннего запаха. Желательно, чтобы характер и интенсивность запаха отмечали несколько исследователей.

Определение качества воды методами химического анализа.

Водородный показатель (pH).

Питьевая вода должна иметь нейтральную реакцию (pH около 7). Значение pH воды водоемов хозяйственного, питьевого, культурно-бытового назначения регламентируется в пределах 6,5 – 8,5.

Оценивать значение pH можно разными способами.

1. Приближенное значение pH определяют следующим образом. В пробирку наливают 5 мл исследуемой воды, 0,1 мл универсального индикатора, перемешивают и по окраске раствора определяют pH:

розово-оранжевая – pH около 5;

светло-желтая – 6;

зеленовато-голубая – 8.

2. Можно определитьpH с помощью универсальной индикаторной бумаги, сравнивая ее окраску со шкалой.

По показателю рН природные воды подразделяются на группы.

Таблица 3 Группа природных вод в зависимости от рН

3. Наиболее точно значение pH можно определить на pH-метре или по шкале набора Алямовского.

Жесткость воды.

Различают общую, временную и постоянную жесткость воды. Общая жесткость обусловлена главным образом присутствием растворимых соединения кальция и магния в воде. Временная жесткость иначе называется устранимой или карбонатной. Она обусловлена наличием гидрокарбонатов кальция и магния. Постоянная (некарбонатная) жесткость вызвана присутствием других растворимых солей кальция и магния.

Общая жесткость варьирует в широких пределах в зависимости от типа пород и почв, слагающих бассейн водосбора, а также от сезона года. Значение общей жесткости в источниках централизованного водоснабжения допускается до 7 мг • экв./л, в отдельных случаях по согласованию с органами санитарно – эпидемиологической службы – до 10 мг • экв./л.

При жесткости менее 1,5 мг • экв./л вода считается очень мягкой, 1,5- 3 мг • экв./л – мягкая, 3-5,4 мг экв./л умеренно жесткая, 5,4– 10,7 мг • экв./л – жесткой, более 10,7 мг • экв./л – очень жесткой.

В хозяйственно- бытовом аспекте вода с повышенной жесткостью более 8 мг экв./л неблагоприятна из-за образования накипи, повышенного расхода моющих средств, плохого разваривания мяса и овощей. Норматив физиологической полноценности питьевой воды по солям жесткости от1,5 до 7,0 мгэкв./л.

Методами химического анализа обычно определяют жесткость общую (Ж_о) и карбонатную (Ж_к), а некарбонатную (Ж_н) рассчитывают как разность Ж_о – Ж_к.

Определение карбонатной жесткости воды.

Расчет концентраций карбонат - и гидрокарбонат – ионов.

В склянку наливают 10 мл анализируемой воды, добавляют 5 – 6 капель фенолфталеина. Если при этом окраска не появляется, то считается, что карбонат – ионы в пробе отсутствуют. В случае возникновения розовой окраски пробу титруют 0,05 н. раствором соляной кислоты до обесцвечивания. Концентрацию карбонат – ионов рассчитывают по формуле

,

где – концентрация карбонат – иона, мг/л;– объем соляной кислоты, израсходованный на титрование, мл.

Затем в той же пробе определяется концентрация гидрокарбонат – ионов. К пробе добавляют 1 – 2 капли метилового оранжевого. При этом проба приобретает желтую окраску. Титруют пробу раствором 0,05 н. соляной кислоты до перехода желтой окраски в розовую. Концентрацию гидрокарбонат – ионов рассчитывают по формуле

,

где – концентрация гидрокарбонат – иона, мг/л; - объем соляной кислоты, израсходованной на титрование, мл.

Норматив физиологической полноценности питьевой воды по гидрокарбонатам от 30- 400 мг /л.

Карбонатную жесткость Ж_к рассчитывают, суммируя значения концентраций карбонат – и гидрокарбонат – ионов по формуле

,

где 0,0333 и 0,0164 – коэффициенты, равные значениям, обратным эквивалентным массам этих анионов.

Спиртово-мыльный метод.

1.Подготовить спиртово-мыльный раствор. ( 0,75 г детского мыла растворить 50 мл 96 % спирта-ректификата, отстоять 48 часов, профильтровать .

2.Приготовить эталонный раствор солей кальция и магния – 0.385

кристаллического хлорида кальция растворить дистиллированной водой в мерной колбе 50 мл, и 0.108 г кристаллического сульфата магния растворить в 30 мл воды. В мерную колбу 100 мл влить 37, 5 мл раствора хлорида кальция и весь раствор сульфата магния, перемешать, долить дистиллированной воды до метки.

Общая жесткость эталонного раствора – 35 ммоль экв/ л

3.Провести титрование исследуемой воды. Определить жесткость .

Окисляемость.

Один из косвенных показателей качества содержащихся в воде органичес

ких веществ. Перманганатом калия обычно окисляется 25-50% органических веществ , содержащихся в воде.

Для определения окисляемости необходимо 5 мл воды (отфильтрованной) прилить в пробирку , добавить 0,3 мл раствора серной кислоты ( 1: 3) и 0,5 мл 0.01 н раствора перманганата калия. Смесь перемешать, оставить на 20 мин. Оценить величину окисляемости.

Таблица 4 Показатель окисляемости

Обнаружение катионов свинца.

Реагент: хромат калия (10 г K₂CrO₄ растворить в 90 мл H₂O).

Условия проведения реакции

1. pH = 7,0.

2. Температура комнатная.

3. Осадок нерастворим в воде, уксусной кислоте и аммиаке.

Выполнение анализа

В пробирку помещают 10 мл пробы воды, прибавляют 1 мл раствора реагента. Если выпадает желтый осадок, то содержание катионов свинца более 100 мг/л:

Pb²⁺ + CrO= RbCrO

жёлтый

Если наблюдается помутнение раствора, то концентрация катионов свинца более 20 мл/л, а при опалесценции – 0,1 мг/л.

Обнаружение катионов железа.

Реагенты: тиоцианат аммония (20 г NH₄CNS растворить в дистиллированной воде и довести до 100 мл); азотная кислота (конц.); перекись водорода (ω (%) = 5 %).

Условия проведения реакции

1. pH 3,0

2. Температура комнатная.

3. Действием пероксида водорода ионы Fe (II) окисляют до Fe (III).

Выполнение анализа

К 10 мл пробы воды добавляют 1 каплю азотной кислоты, затем 2 – 3 капли пероксида водорода и вводят 0,5 мл тиацианата аммония.

При концентрации ионов железа более 2,0 мг/л появляется розовое окрашивание, при концентрации более 10 мг/л окрашивание становится красным:
Fe³⁺ + 3CNS^– = Fe(CNS)₃

Красный

Колориметрический экспресс-метод

1. Обнаружение железа (III). К 5 мл исследуемой воды прибавляют 3 капли роданида аммония (или калия), перемешивают и сравнивают окраску пробы со шкалой.

2. Обнаружение общего железа. К 5 мл исследуемой воды прибавляют 1 каплю бромного раствора и 3 капли раствора соляной кислоты. Через 5 мин прибавляют 3 капли раствора роданида аммония (калия), перемешивают и сравнивают со шкалой (табл. 6.).

Таблица 5 Шкаладля определения железа

Приготовление растворов:

· роданида аммония: 3,8 растворяют в 100 мл дистиллированной воды;

· гексацианоферрата (III) калия: 5,5 г растворяют в 100 мл дистиллированной воды;

· гексацианоферрата (II) калия: 5,25 г растворяют в 100 мл дистиллированной воды;

· бромного раствора: к 2,5 г KBrO3 прибавляют 5 г KBr растворяют в 100 мл дистиллированной воды;

· раствора 1: к 2 мл 10%-ного раствора хлорида платины прибавляют 10 мл концентрированной соляной кислоты и доводят до 100 мл дистиллированной водой;

· раствора 2:2,5 г хлорат кобальта растворяют в 50 мл дистиллированной воды, прибавляют 10 мл концентрированной соляной кислоты и доводят объем до 100 мл.

3. Обнаружение железа (II). Определяют расчетным путем - по разности между содержанием общего железа и железа (III).

При содержании железа в воде более 1-2 мг/л ( закиси железа – более 0,3 мг/л ) оно начинает придавать воде неприятный вяжущий вкус. Коллоидные соединения железа придают воде также окраску от желтоватых до зеленоватых оттенков. При контакте с кислородом вода с большим содержанием железа мутнеет из-за выпадения осадка твердых частиц Fe(OH)3. Длительное употребление человеком воды с повышенным содержанием железа может привести к развитию заболевания печени – гемосидериту, возникновению аллергических реакций, образованию почечных камней, а также увеличивается риск заболеваний костной системы.

Обнаружение кальция

К 10 мл пробы добавить несколько капель 10% раствора соляной кислоты и 5 мл 4% раствора оксалата аммония. Белый осадок оксалата кальция свидетельствует о наличии нескольких процентов кальция. При незначительном содержании кальция ( сотые доли процента) наблюдается легкое помутнение раствора. Норматив по кальцию от 25 до 130 мг/л.

Обнаружение натрия

О присутствии натрия судят по ярко-желтому окрашиванию пламени горелки при внесении в него стеклянной палочки с каплей раствора пробы.

Обнаружение меди

ПДК меди в воде составляет 0,1 мг/л, лимитирующий показатель вредности органолептический.

Качественное обнаружение меди

В фарфоровую чашку помещают 3-5 мл исследуемой воды, осторожно выпаривают досуха и наносят на периферийную часть пятна каплю концентрированного раствора аммиака. Появление интенсивно-синей или фиолетовой окраски свидетельствует о присутствии ионов меди.

Обнаружение хлорид – ионов.

Концентрация хлоридов в водоемах - источниках водоснабжения допускается до 350 мг/л.

В водах рек северной части России хлоридов содержится обычно немного, не более 10 мг/л, в южных районах - до десятков и сотен мг/л. Много хлоридов попадает в водоемы со сбросами хозяйственно-бытовых и промышленных сточных вод. Этот показатель весьма важен при оценке санитарного состояния водоема.

Реагенты: нитрат серебра (5 г AgNO₃ растворить в 95 мл воды); азотная кислота (1:4).

Условия проведения реакции

1. pH 7,0

2. Температура комнатная.

Выполнение анализа

К 10 мл пробы воды прибавляют 3 – 4 капли азотной кислоты и приливают 0,5 мл раствора нитрата серебра.

Белый осадок выпадает при концентрации хлорид – ионов более 100 мг/л:

Cl^– + Ag⁺ = AgCl

белый

Помутнение раствора наблюдается, если концентрация хлорид – ионов более 10 мг/л, опалесценция – более 1 мг/л.

Таблица 6 Приблизительное содержание хлоридов по осадку или помутнению.

При добавлении избытка аммиака раствор становится прозрачным.

Повышенное содержание хлоридов ухудшает вкусовые качества воды( при наличии ионов натрия придают солоноватый привкус)

Обнаружение сульфат – ионов.

Реагент: хлорид бария (10 г BaCl₂ x 2H₂O растворить в 90 г H₂O); соляная кислота (16 мл HCl (p = 1,19) растворить в воде и довести объем до 100мл).

Условия проведения реакции

1. pH 7,0.

2. Температура комнатная.

3. Осадок нерастворим в азотной и соляной кислотах.

Выполнение анализа.

К 10 мл пробы воды прибавляют 2 – 3 капли соляной кислоты и приливают 0,5 мл раствора хлорида бария.

При концентрации сульфат – ионов более 10 мг/л выпадает садок:

SO+ Ba²⁺ = BaSO₄

белый

Если наблюдается опалесценция, то концентрация сульфат – ионов более 1 мг/л.

Таблица 7 Приблизительное содержание сульфат -ионов по осадку или помутнению.

Наличие большого количества сульфатов в воде нежелательно, так как они ухудшают вкусовые качества (при наличии сульфатов магния возникает горький привкус, сульфатов кальция – вяжущий); обладают слабительными действиями ( при наличии в воде сульфата натрия); приводят к образованию пены на поверхности воды.

Определение нитритов и нитратов в воде по методу А.Л. Рычкова.

Необходимы медицинские препараты: риванол, антипирин, физиологический раствор.

1.Антипириновая реакция.

1 мл питьевой соды смешать с 1 мл физиологического раствора , 1 мл раствора антипирина и быстро прибавить 2 капли 1% раствора дихромата калия. Смесь нагреть др появления признаков кипения. Если в течении 5 мин. Раствор становится бледно-розовым , то в нем содержится более 1,6 мг/л нитрит – ионов ( в пробе питьевой воды в двое больше) В этом случае содержание нитрит – ионов превышает предельно допустимую концентрацию.

2.Риванольная реакция.

К 1 мл воды прибавить 2,2 мл физраствора. Затем к 2 мл полученного раствора добавить 1 мл солянокислого раствора риванола и немного порошка цинка ( на кончике ножа) . Если в течении 3-5 мин. Желтая окраска риванола исчезнет и раствор окрасится в бледно –розовый цвет, то содержание нитратов в питьевой воде превышает ПДК.

Определение нитратов и нитритов

Предельно допустимая концентрация (ПДК) нитритов в питьевой воде водоемов составляет 3,3 мг/л, нитратов - 45 мг/л.

На часовое или предметное стекло помещают три капли раствора дифениламина, приготовленного на концентрированной серной кислоте, и одну-две капли исследуемой воды. В присутствии нитрат- и нитрит- ионов появляется синее окрашивание, интенсивность которого зависит от их концентрации.

Таблица 8 Ориентировочное суммарное содержание аммиака и ионов аммиака в воде

Азотсодержащие вещества образуются в воде главным образом в результате разложения белковых соединений, попадающих в нее почти всегда со сточными бытовыми водами или стоками животноводства. Нитрит-ион является хорошим показателем органического загрязнения воды. Источником соединений азота могут также быть болотные воды. Содержание нитратов в воде указывает на прежнее загрязнение воды органическими отходами, а при совместном присутствии с нитритами – на загрязнение, существующее в настоящее время. При необходимости такой воды для питьевых нужд необходимо провести бактериологичес

кий анализ. При наличии в воде более 50 мг/л нитратов наблюдается нарушение функции крови .

Определение биотического индекса пресноводных экосистем по донным беспозвоночным

Таблица 9 Биотический индекс по донным организмам

Показатель эвтрофикации – индекс Гуднайта и Уотлея.

Собрать бентосные организмы с определенной площади дна. Тщательно промыть на сите. Разобрать организмы на две группы – 1 малощетинковые кольчецы; 2- прочие виды.

Определить индекс :

А = М/ В * 100 ,где М – малощетинковые, В – все виды.

Таблица 10 Показатель эвтрофикации

При сильной эвтрофикации в иле многочисленны трубочники , они часто покрывают дно сплошным слоем, в летнее время вода становится зеленой от массового размножения водорослей, в зимнее – наблюдаются заморы рыб .

При средней эвтрофикации наблюдается увеличение численности «моты -

ля», трубочники единичны.

При слабой эвтрофикации эти признаки отсутствуют.

Показатель сапробности водоема

Водоемы , загрязненные органическими стоками , как и организмы , способные жить в них, называют сапробными ( от греч. « сапрос» - гнилой). По степени загрязненности вод органическими веществами водоемы классифицируются на полисапробные мезосапробные и олигосапробные.

В полисапробной зоне водоема органических веществ много , кислорода нет. Здесь происходит расщепление белков и углеводов.

В мезосапробной зоне нет неразложившихся белков, есть сероводород , диоксид углерода, кислород . Происходит минерализация органических веществ.

Полисапробные организмы : хлорелла, эвглена зеленая , политома.

Мезосапробные организмы : хламидоманас, осцилатория короткая и выдающаяся, кладофара, спирогира, мелозера зернистая и итальянская.

Олигосапробные микростериас, синура.

Пресноводные моллюски - биоиндикаторы чистоты водоема.

Роговая шаровка, прудовик обыкновенный, прудовик ушковый, физа ключевая, прудовик яйцевидный, лужанка настоящая, лужанка полосатая, катушка обыкновенная, катушка килевая, перловица вздутая, перловица живописцев, беззубка утиная, катушка завитая, катушка гладкая.

Таблица 11.Заболевания, возникающие при токсическом воздействии химических элементов и субстанций, находящихся в питьевой воде.

Таблица 12. Наиболее важные параметры качества воды

Тестовые задания

Вода как среда жизни. Основы жизнедеятельности гидробионтов

1. Доля общих запасов пресной воды от всей гидросферы Земли составляет-

а) 1,23 %;

б) 5,05 %;

в) 10,5 %;

г) 2,53 %.+

2. Большая часть воды поверхностных водоемов сосредоточена...

а) в реках;

б) в озерах; +

в) в болотах.

3. Высокие температуры кипения и плавления воды объясняются тем, что тепло расходуется на...

а) приращение внутренней энергии молекул;

б) разрыв ковалентных связей;

в) разрыв водородных связей. +

4. Наибольшая плотность пресной воды достигается при температуре …

а) 0 градусов;

б) 4 градуса; +

в) 18 градусов.

5. Вязкость природной воды с повышением температуры …

а) уменьшается; +

б) увеличивается;

в) не меняется.

6. Плотность природной воды с повышением температуры до 4 градусов …

а) уменьшается;

б) увеличивается; +

в) не меняется.

7. Плотность природной воды с повышением температуры выше 4 градусов

а) увеличивается;

б) уменьшается; +

в) не меняется.

8. Плотность природной воды с понижением температуры после 0 градусов

а) уменьшается; +

б) увеличивается;

в) не меняется.

9. Поверхностное натяжение в природных водах из-за присутствия органических веществ

а) повышается;

б) снижается; +

в) не меняется.

10. Цветность воды выражается в условных единицах...

а) градусах; +

б) процентах;

в) сантиметрах.

11. Цветность воды определяют при помощи...

а) колориметра; +

б) трубки Пито;

в) индекса Вудивисса.

12. Неприхотливых по отношению к грунтам гидробионтов называют...

а) эвригалинными;

б) эвридафическими; +

в) эврибатными.

13. Неприхотливых по отношению к различным типам водоемов гидробионтов называют...

а) эвригалинными;

б) эврибионтными; +

в) стенобионтными;

г) эврибатными.

14. Обитателей соленых водоемов называют...

а) ацидофилами;

б) псаммофилами;

в) галофилами. +

15. Обитателей песчаного грунта называют...

а) пелофилы;

б) литофилы;

в) псаммофилы. +

16 Гидробионты - обитатели дна - это...

а) нейстонты;

б) плейстонты;

в) бентонты; +

г) нектонты.

17. Гидробионты - обитатели поверхностной пленки воды - это...

а) эпинейстонты; +

б) сейстонты;

в) бентонты;

г) нектонты.

18. Гидробионты - обитатели толщи воды - это...

а) нейстонты;

б) плейстонты;

в) бентонты;

г) планктонты. +

19. Гидробионты, способные противостоять течениям, - это...

а) нейстонты;

б) плейстонты;

в) бентонты;

г) нектонты. +

20. Гидробионты, не способные противостоять течениям, - это...

а) нейстонты;

б) планктонты; +

в) бентонты;

г) нектонты.

21. Гидробионты - обитатели рек - это...

а) псаммофилы;

б) реофилы; +

в) стагнофилы;

г) геофилы.

2. Парящие в толще воды организмы - это …

а) бентонты;

б) планктонты; +

в) плейстонты.

23. Организмы, постоянно живущие в воде, - это …

а) голобионты; +

б) амфибионты;

в) эдафобионты.

24. Перекапывание грунта, рытье нор, сооружение трубок и т.п. есть...

а) биоседиментация;

б) биодислокация; +

в) биостабилизация.

25. Наибольшее значение для водного населения имеют следующие газы …

а) кислород, углекислый газ, сероводород, метан; +

б) кислород, углекислый газ, азот, метан;

в) кислород, аргон, азот, неон;

г) кислород, углекислый газ, азот.

26. Содержание кислорода в воде зависит от...

а) температуры; +

б) времени суток;

в) обоих факторов.

27. В водных местообитаниях более всего лимитирует первичную продукцию нехватка...

а) углерода;

б) азота;

в) фосфора. +

28. Стеноионные формы гидробионтов, предпочитающие кислые воды, называются...

а) ацидофильными; +

б) алкалофильными;

в) галофильными.

29. Мерой содержания в воде растворенного органического вещества служит-

а) прозрачность;

б) окисляемость; +

в) цветность.

30. Мерой содержания в воде взвешенных минеральных частиц служит …

а) прозрачность; +

б) окисляемость;

в) вязкость.

31. Запах воды определяют …

а) гидрологически;

б) органолептически; +

в) гидрометрически.

32. Вкус воды определяют …

а) органолептически; +

б) гидрологически;

в) гидрометрически.

33. Болотная вода, богатая гумусовыми веществами …

а) зеленая;

б) темно-коричневая; +

в) бесцветная.

34. Прудовая вода в норме …

а) прозрачная;

б) светло-коричневая;

в) зеленая. +

35. Запах карболовой кислоты имеют воды, содержащие …

а) гумус;

б) фенолы; +

в) тяжелые металлы.

36. Скорость воды в реках определяют …

а) диском Секи;

б) органолептически;

в) трубкой Пито. +

37. Самая высокая скорость водного потока в реке располагается …

а) на поверхности;

б) в толще; +

в) у дна.

38. Совокупность органоминеральных частиц, заселенных бактериями, есть...

а) сестон;

б) плейстон;

в) детрит. +

39. Распределение слоев воды в непроточных водоемах есть...

а) стратификация; +

б) эвтрофикация;

в) стагнация.

40. Водные животные, предпочитающие быстрое течение, называются...

а) стагнофилами;

б) реофилами; +

в) остракофилами.

41. Зона водоема с достаточной освещенностью для фотосинтеза -

а) эвфотическая; +

б) дисфотическая;

в) афотическая.

42. Наименьшая экологическая валентность у гидробионтов обычно наблюдается на...

а) ранних стадиях развития; +

б) средних стадиях развития;

в) поздних стадиях развития.

43. Животные, преодолевающие водные течения, -...

а) плейстонты;

б) бентонты;

в) нектоны. +

44. Движение рыб против течения для удержания в своем месообитании -...

а) хоминг;

б) реореакция; +

в) миграция.

45. Вся совокупность живого и мертвого органического вещества в водоеме есть...

а) кормовая база водоема;

б) кормность водоема;

в) кормовые ресурсы водоема. +

46. Совокупность пищевых компонентов, которая может быть использована потребителями -...

а) кормовая база; +

б) кормовые ресурсы;

в) обеспеченность кормом.

47. Часть кормовой базы водоема, действительно используемая гидробионтами, -...

а) кормовые ресурсы;

б) кормность; +

в) обеспеченность кормом.

48. Отношение количества потребляемой пищи к необходимому количеству есть...

а) кормовая база;

б) кормовые ресурсы;

в) обеспеченность кормом. +

49. Высшие растения водоемов в пищу используется гидробионтами...

а) преимущественно в живом виде;

б) преимущественно после отмирания в виде детрита; +

в) в равной степени и в той, и в другой форме.

50. Эндогенное питание есть...

а) активный захват пищевых объектов из внешней среды;

б) всасывание растворенных в воде органических веществ;

в) использование ресурсов собственного тела. +

51. Недифференцированный захват пищи гидробионтами - …

а) фильтрация и пастьба;

б) седиментация и охота;

в) фильтрация и седиментация. +

52. Пищевая элективность определяется …

а) пищевой ценностью кормовых объектов;

б) степенью доступности кормовых объектов;

в) пищевой активностью потребителя;

г) всеми этими факторами. +

53. Процесс поддержания водно-солевого гомеостаза в организме называется...

а) осморегуляция; +

б) конденсация;

в) авторегуляция.

54. Одним из путей сохранения водно-солевого гомеостаза у пресноводных рыб является...

а) выделение концентрированной мочи;

б) выделение пресной мочи; +

в) питье воды.

55. Одним из путей сохранения водно-солевого гомеостаза у морских рыб является...

а) выделение концентрированной мочи;

б) выделение пресной мочи;

в) питье воды. +

56. Гидробионты, не имеющие специальных органов дыхания, характеризуются...

а) крупными размерами и большой удельной поверхностью тела;

б) малыми размерами и малой поверхностью тела;

в) малыми размерами и большой удельной поверхностью тела. +

57. Под «физической» жаброй понимают...

а) дыхательные движения телом;

б) ритмичные движения жабрами;

в) дыхательная трубка личинок насекомых

г) пузырек воздуха, одевающий дыхальца имаго. +

58. Способность выживать в воде с низкими концентрациями кислорода...

а) наиболее высока у пелагических форм;

б) наиболее высока у бентосных форм; +

в) одинакова у пелагических и бентосных форм.

59. Наиболее требовательны к кислороду...

а) речные и холодолюбивые формы; +

б) озерные и теплолюбивые формы;

в) речные и теплолюбивые формы.

60. Менее требовательны к кислороду...

а) речные и холодолюбивые формы;

б) озерные и теплолюбивые формы; +

в) речные и теплолюбивые формы.

2. Водоемы и их население. Популяции. Биоценозы. Гидроэкосистемы

61. Территория, с которой сток воды поступает в отдельную реку или речную систему,...

а) гидрографическая сеть;

б) речной бассейн; +

в) речная сеть.

62. Линия, идущая по наибольшим глубинам реки, есть...

а) урез;

б) стрежень;

в) фарватер. +

63. Линия - граница между сушей и водой, есть...

а) рипаль; +

б) стрежень;

в) фарватер.

64. Глубокий участок реки, расположенный между перекатами, -...

а) плес; +

б) стрежень;

в) рипаль;

г) фарватер.

65. Мелкие участки реки между меандрами -...

а) отмелями;

б) перекатами; +

в) плесами.

66. Высокий обрывистый берег реки -...

а) пляж;

б) яр; +

в) рипаль;

г) фарватер.

67. Пойменный водоем - результат спрямления рекой своего русла -...

а) закосье;

б) затон;

в) рукав;

г) старица. +

68. Объем воды в реке, протекающий через живое сечение в единицу времени, есть...

а) расход воды; +

б) модуль стока;

в) объем стока.

69. Период в реке с устойчивыми низким уровнем и расходом -...

а) стрежень;

б) межень; +

в) тальвег.

70. Система придаточных водоемов горных рек наиболее выражена в...

а) верхнем течении;

б) среднем течении;

в) нижнем течении. +

71. Водная толща озер подразделяется сверху вниз на...

а) гиполимнион, металимнион, эпилимнион;

б) эпилимнион, металимнион, гиполимнион; +

в) металимнион, гиполимнион, эпилимнион.

72. Прямая температурная стратификация в озере имеет место...

а) летом; +

б) зимой;

в) осенью;

г) весной.

73. Обратная температурная стратификация в озере имеет место...

а) летом;

б) зимой; +

в) осенью;

г) весной.

74. Неглубокие хорошо прогреваемые равнинные озера с обильным поступлением биогенов называются...

а) эвтрофными; +

б) олиготрофными;

в) дистрофными.

75. Высокогорные озера с холодной водой называются...

а) эвтрофными;

б) олиготрофными; +

в) политрофными.

76. В бентосе горных рек преобладают...

а) пелореофильные формы;

б) литореофильные формы; +

в) псаммореофильные формы.

77. На песчаных участках дна реки поселяются...

а) пелореофильные формы;

б) литореофильные формы;

в) псаммореофильные формы. +

78. Организмы, обитающие в озерах, называются...

а) амфибионтами;

б) лимнобионтами; +

в) мерогидробионтами.

79. Прозрачность воды определяют …

а) диском Секи; +

б) трубкой Пито;

в) шкалой Вудивисса.

80. Озерный планктон состоит почти исключительно из...

а) автохтонных элементов; +

б) аллохтонных элементов;

в) убиквистов.

81. Планктон горных рек состоит почти исключительно из...

а) автохтонных элементов;

б) аллохтонных элементов; +

в) убиквистов.

82. Бентос озер наибольшего видового разнообразия и количественного богатства достигает в...

а) профундали;

б) сублиторали;

в) литорали. +

83. Причина не выраженности межпопуляционных различий планктонных и нейстонных видов -....

а) перенос особей течением на большие расстояния;

б) интенсивное перемешиванием особей в пределах ареала вида;

в) оба фактора. +

84. У многих планктонов географическая изменчивость отсутствует из-за …

а) однородных условий существования;

б) исходного генетического однообразия;

в) отсутствия в пределах вида локальных популяций. +

86. Основной фактор, ограничивающий нарастание популяций гидробионтов-

а) дефицит пищи; +

б) выедание хищниками;

в) дефицит кислорода;

г) зараженность паразитами.

87. Наиболее важным механизмом регуляции плотности популяции, роста и развития особей является...

а) выедание другими организмами;

б) миграция;

в) выделение в воду метаболитов. +

88. Смена однополых популяций на двуполые у ряда гидробионтов происходит...

а) в благоприятных условиях;

б) в неблагоприятных условиях; +

в) независимо от условий.

89. Р/В - коэффициент отражает...

а) удельную биопродукцию популяции; +

б) чистую продукцию биомассы;

в) валовую продукцию.

90. Из перечисленных рыб эврифагом не является...

а) ручьевая форель;

б) белый амур; +

в) гамбузия

Глоссарий по теме.

Глоссарий специальных терминов и понятий, необходимых для усвоения содержания темы «Экология пресноводных животных».

1. Органолептические свойства воды - характеристики воды, определяемые при помощи органов чувств (вкус, цвет, запах, прозрачность).

2. Диск Секи - металлический белый диск, используемый для определения прозрачности воды.

3. Шкала цветности - набор из 22 двух стеклянных пробирок с растворами различных оттенков для определения цвета воды.

4. Трубка Пито - стеклянный прибор для определения скорости течения воды.

5. Гидрометрическая вертушка - механический или электронный прибор для определения скорости течения воды в реке.

6. Планктон (буквально «парящий») - совокупность организмов, не способных к активным движениям, либо обладающих ими, но не способных сопротивляться токам воды, которыми переносятся с места на место.

7. Фитопланктон - совокупность растительных организмов-планктонтов (преимущественно водоросли).

8. Зоопланктон - совокупность микроскопических животных, не способных сопротивляться течению.

9. Ихтиопланктон - икра рыб и личинки, не способные противостоять течению.

10. Нектон - группа водных животных, способных преодолевать водные течения.

11. Бентос - совокупность донных обитателей.

12. Пелагобентос - промежуточная группа между пелагическими и донными организмами.

13. перифитон (буквально «обрастания») - организмы, поселяющиеся на различных подводных предметах и живых телах.

14. Нейтон - обитатели поверхности воды.

15. Этинейстон - обитатели поверхностной пленки воды.

16. Гипонейстон - обитатели нижней стороны поверхностной пленки водоема.

17. Плейстон - обитатели, рассекающие поверхностную пленку.

18. Планктонты - представители планктона.

19. Нектонты - представители нектона.

20. Бентонты - представители бентоса.

21. Пелагобентонты - представители пелагобентоса.

22. Перифитонты - представители перифитона.

23. Нейстонты - представители нейстона.

24. Плейстонты - представители плейстона.

25. Гологидробионты - виды организмов, адаптированные к жизни только в водной среде.

26. Амфибионты (мерогидробионты) - виды организмов, способные обитать как на суше, так и в водной среде.

27. Коловратки - планктонты из класса низших червей.

28. Ветвистоусые - планктонты из низших ракообразных (дафнии, моины, босмины и др.).

29. Веслоногие - пелагобионты из низших ракообразных (циклопы, диаптомусы).

30. Вторичноводные насекомые - насекомые, повторно освоившие водную среду, их личинки и куколки (комары, водные жуки, водные клопы, поденки, ручейники и др.).

31. Ногохвостки (водяные подуры) - низшие (скрытночелюстные) первичнобескрылые насекомые с прыгательной вилкой на конце тела; держатся на поверхностной пленке воды (эпинейстон).

32. Партеногенез - развитие из неоплодотворенного яйца.

33. Яйца летние, или амиктические, - неоплодотворенные яйца дафний и других жаброногих рачков.

34. Яйца зимние, или миктические, - оплодотворенные яйца дафний и других жаброногих рачков, переживающие зиму.

35. Эфиппий (эфиппиум) - яйца (зимующие) дафний с плотной оболочкой.

36. Цикломорфоз - сезонные вариации очертаний головы и раковины дафний в связи с сезонными изменениями условий.

37. Детрит - мертвая органика; органоминеральные частицы обсемененные бактериями.

38. Сестон (буквально «просеянный») - совокупность взвешенных в воде органоминеральных частиц (детрит) и планктонных организмов.

39. Реофилы - обитатели текучих вод.

40. Стагнофилы - обитатели стоячих водоемов.

41. Литофилы - обитатели каменистого или галечникового субстрата.

42. Пелофилы - обитатели ила.

43. Псаммофилы - обитатели песчаного субстрата.

44. Аргиллофилы - обитатели глинистого субстрата.

45. Гидробиология - раздел экологии, изучающий взаимодействие гидробионтов, их популяций и биоценозов друг с другом и неживой природой.

46. Гидробионт - организм, обитающий в воде.

47. Стагнация - период застоя в водоеме, отсутствие вертикальной циркуляции воды.

48. Дихотомия водоема - температурное и плотностное расслоение воды в озере.

49. Питание эндогенное - питание организмов за счет внутренних ресурсов (например, желтка икры у рыб).

50. Питание симбиотрофное - вариант эндогенного питания, за счет включаемых в тело эндосимбионтов-автотрофов (например, водорослей, хемосинтезирующих бактерий и др.).

51. Пищевая, или трофическая, элективность - избирательность, выборочность питания.

52. Планктонный парадокс - несоблюдение принципа конкурентного исключения в фитопланктоне.

53. Моно-, ди-, полициклические виды - виды, имеющие один, два, много периодов обоеполого размножения.

54. Пищевая цепь детритная (цепь разложения) - начинающаяся с мертвой органики.

55. Пищевая цепь пастбищная (цепь выедания) - начинающаяся с живого растения.

56. Миграции анадромные - миграции рыб из моря в реку.

57. Миграции катадромные - миграции рыб из рек в море.

58. Рыбы проходные - нерестящиеся в реках, нагуливавшиеся в море.

59. Рыбы полупроходные - рыбы, выходящие для нагула в море у приустьевых участков рек.

60. Рыбы жилые (пресноводные, туводные) - обитающие в пресных водах.

61. Речная система - совокупность рек, сбрасывающих свою воду через главную реку.

62. Речной бассейн - часть суши, занятая речной системой и отделенная водоразделами от других участков.

63. Водосборная площадь - поверхность, с которой река собирает воды.

64. Долина реки - узкое понижение, по которому течет река.

65. Ложе - пониженная часть речной долины, по которой постоянно или периодически течет река.

66. Русло, или коренное русло, - часть ложа, постоянно занятая водой.

67. Пойма - часть ложа, покрываемая водой лишь в половодье или паводок.

68. Урез, или кромка, - стык воды и береговой суши.

69. Бровка - граница между поймой и прилегающей местностью.

70. Рипаль - прибрежная часть реки, кромка.

71. Медиаль - срединная часть водотока.

72. Стрежень - участок (линия) реки с наибольшей скоростью течения.

73. Фарватер - линия наибольших глубин в реке

Литература

1. Бершадский М.Е. Исследования в предметном обучении// Химия в школе, № 3, 2003.

2. Боровский В.И.Экологические проблемы промышленных сточных вод // Химия в школе, № 5, 2005

3. Грибанова К.Е., Журин А.А. Учебные экскурсии: настоящее, прошлое, будущее// Химия в школе, № 8,2005.

4.Комплексное использование и охрана водных ресурсов. Под ред. О. А. Юшмана. - М.: Агропромиздат, 1985г. - 317 с.

5. Кузнецова Н.Е., Майш Е.Г. О развитии познавательного интереса к изучению эколого-химического материала// Химия в школе, № 3, 2003.

6. Табуева Э.М. Экологическое образование как фактор формирования культурного потенциала личности // Химия в школе, № 2, 2003.

7. Черникова Т.В. Ценность здоровья школьников в контексте профильного обучения // Профильная школа, № 4,2005

8. Черникова Т.В. Выбор профиля обучения// Профильная школа, № 1, 2006.

Адрес публикации: https://www.prodlenka.org/metodicheskie-razrabotki/93471-metodicheskaja-razrabotka-po-organizacii-uche