Меню
Главная
Авторизация/Регистрация
 
Главная arrow Экология arrow Биологическая экология. Теория и практика

Задания к практическим занятиям

Задание 3.1. Изучить экологические факторы и их разнообразие.

Материалы и оборудование: 1. наглядные пособия (таблицы, слайды и др.); 2. линейки; 3. цветные карандаши; 4. рабочая тетрадь.

Выполнение задания. Пользуясь учебными наглядными пособиями, опорной схемой (рис. 3.6.), студенты изучают экологические факторы и их разнообразие.

— Опорная схема к изучению экологических факторов и их разнообразия (по Т.А. Козловой, Т.С. Суховой

Рисунок 3.6 — Опорная схема к изучению экологических факторов и их разнообразия (по Т.А. Козловой, Т.С. Суховой,

В.И. Сивоглазову, 1996)

Результаты отражают в рабочей тетради.

Задание 3.2. Дать общую характеристику экологических факторов в приложении к указанному объекту (по Ю.А. Усольцеву, 2004).

Материалы и оборудование: 1. наглядные пособия (таблицы, слайды, аудио-видеоаппаратура и др.); 2. линейки; 3. цветные карандаши; 4. рабочая тетрадь.

Выполнение задания. Пользуясь учебными наглядными пособиями, таблицей 3.3., студенты дают общую характеристику экологических факторов и их разнообразие.

Результаты отражают в рабочей тетради.

Таблица 3.3 — Общая характеристика экологических факторов в при ложении к объекту

Фактор

Объект

влажность воздуха

растения картофеля

температура воздуха

насекомые

солнечный свет

растения

озон атмосферы

наземные животные

питательные вещества почвы

растение

звук работающего двигателя

лисица

радиоактивное излучение

человек

запах полыни

насекомые, обитающие в жилище

осот розовый

пшеница

охотники

косули

гербициды

сорные растения

охотники за бивнями

слоны

рысь

заяц

стадо коров

растения костреца

гречиха

пчелы

Задание 3.3. Раскрыть смысл законов минимума Либиха и максимума Шелфорда. Материалы и оборудование: 1. наглядные пособия (таблицы, слайды, аудио-видеоаппаратура и др.); 2. линейки; 3. цветные карандаши; 4. рабочая тетрадь. Выполнение задания. Пользуясь учебными наглядными пособиями, опорной схемой (рис. 3.7), студенты раскрывают смысл

— Опорная схема к изучению и практическому применению законов Либиха и Шелфорда (по Т.А. Козловой

Рисунок 3.7 — Опорная схема к изучению и практическому применению законов Либиха и Шелфорда (по Т.А. Козловой,

Т.С. Суховой, В.И. Сивоглазову, 1996)

законов минимума Либиха и максимума Шелфорда, показывают практическое значение этих законов.

Результаты отражают в рабочей тетради.

Задание 3.4. Изучить влияние определенных элементов минерального питания на рост растений (по Ю.И. Кириллову, 1995).

Материалы и оборудование: 1. литровые стеклянные банки; 2. бумажные чехлы для банок; 3. шпагат; 4. деревянные пробки;

5. бюретки на 50 мл; 6. проростки растений; 7. концентрированные растворы KN03; Ca(N03)2; КС1; NaCl; KH2P04; NaH2P04; MgS04- 7H20, приготовленные с таким расчетом, чтобы 5-10 мл такого раствора соответствовали концентрации соли в нормальной смеси Хогланда-Снайдерса; 8. навески с CaS04-2H20; 9. 0,5%- ный раствор цитрата или тартрата железа; 10. растворы борной кислоты и сульфата марганца; 11. микроскопы; 12. линейки; 13. цветные карандаши; 14. рабочая тетрадь.

Вводные пояснения. Исключение любого из макро- и микроэлементов приводит к расстройству структур и обмена веществ растений, торможению их роста и в последующем - к гибели. Однако видимые повреждения проявляются не сразу и не одновременно. Наиболее быстро сказывается исключение азота и кальция: первого из-за высокой потребности в нем растущих растений, второго - из-за неспособности к повторному использованию или реутилизации. К нереутилизируемым или трудно реутилизи- руемым минеральным элементам относятся многие микроэлементы, кроме бора, селена, мышьяка. Высокой степенью реутилизации отличаются азот, фосфор, сера, калий, натрий, в меньшей степени - магний. Поэтому недостаток перечисленных элементов проявляется в длительных опытах (более двух недель).

Выполнение задания. Приготовление питательных смесей.

Готовят полную питательную смесь по Хогланду-Снайдерсу и питательные смеси с исключением азота, фосфора и калия. При исключении из питательной смеси любого элемента связанные с ним элементы вносят в эквивалентных количествах в виде солей, не содержащих исключаемый элемент.

Для приготовления концентрированных маточных растворов солей, входящих в смесь Хогланда-Снайдерса, составляют рабочие таблицы, в которых указывают необходимое количество солей на выбранный объем раствора. Маточную смесь готовят из того расчета, что 10 мл раствора солей макроэлементов соответствует их количеству в 1 и. смеси Хогланда-Снайдерса (на 1 л или 1 кг субстрата). Микроэлементы вносят по 2 мл на 1 л питательной смеси. (Необходимость внесения микроэлементов и их выбор определяет преподаватель), таблица 3.4.

Таблица 3.4— Приготовление питательной смеси по Хогланда-Снайдерсу

Соль

Масса соли для приготовления маточного раствора, г

Для приготовления 1 л смеси Хогланда-Снайдерса добавляют маточного раствора, мл

1 норма

0,5 нормы

0,2 нормы

Микроэлементы (на 10 л)

KN03

510

10,0

5,0

2,0

Ca(N03)2

10% раствор 1,0771

8,2

4,1

1,6

MgS04x7H2O

490

10,0

5,0

2,0

Микроэлементы (на 2 л)

MnCI2x2H20

0,35

Готовят в отдельных склянках

Н3В03

0,55

ZnSC>4

0,05

CuSC>4

0,05

М0О2

0,024

FeS04x7H20

4,0

Смесь без азота. В состав смеси азот входит в виде солей Ca(N03)7 и KN03. Для того, чтобы после исключения его из питательного раствора концентрации калия и кальция сохранялись на прежнем уровне, KNCT заменяют на КС1, a Ca(N03)2 на CaSO4-2H20.

Расчет выполняют, пользуясь данными таблицы. Определим количество калия, связанного с анионом N03' в соли KNOv Грамм- молекула KNO, (101,11 г) содержит 39,10 г калия, а в 0,51 г KNO, его находится х г; составляем пропорцию

отсюда

Определяем, какое количество КС 1 необходимо внести в питательную смесь, чтобы сохранить количество калия, эквивалентное его содержанию в 0,51 г KN03. Грамм-молекула КС1 (74,60 г) содержит 39,10 г калия, а 0,20 г калия находится в х г КС1.

отсюда

Определяем количество кальция, связанного в соли Ca(N03)r Грамм-молекула Ca(N03)2 (164,10 г) содержит 40,08 г кальция, а в 0,82 г Ca(N03)2 его находится х г:

отсюда

Определим, сколько необходимо внести CaS04-2H20, чтобы сохранить количество кальция, эквивалентное его содержанию в 0,82 г Ca(N03)r Грамм-молекула CaS04-2H20 (172,16 г) содержит 40,08 г кальция, а в 0,20 г находится х г CaS04-2H20:

отсюда

Следовательно, вместо 0,82 г Ca(N03)2 вносят 0,86 г CaS04-2H20.

Смесь без фосфора. Соль КН2Р04 замещают солью КС1. Расчеты выполняют по приведенному выше образцу:

Итак, вместо 0,136 г КН2Р04 берут 0,07 г КС1.

Смесь без калия. Соль КЙ,РО, заменяют NaH^PO/ И,О, а соль KNO, - NaNO,. В начале по известным пропорциям определяют содержание Р в 0,136 г КН,Р04, а затем вычисляют эквивалентное по фосфору количество NaH2P04- Н20:

Следовательно, соли NaH2P04 на 1 л смеси берут 0,138 г. Аналогично вычисляем необходимое эквивалентное по азоту количество NaNO, вместо 0,51 г KNOr Из таблицы известно, что концентрация калия в соли KN03 составляет 0,005 г-моль/л. Зная, что масса грамм-молекулы NaNO, составляет 85,00 г, необходимое количество этой соли, составляющее 0,005 моль/л Na, будет равно:

Подобным же образом можно проводить расчеты при исключении других катионов и анионов смеси.

Закладка опыта и учет результатов. В литровую банку наливают 700 мл водопроводной воды, поочередно вводят туда в виде растворов все соли питательной смеси (CaS04-2H20 вносят в порошке). После прибавления очередного раствора содержимое сосуда помешивают стеклянной палочкой. После внесения всех солей доливают водой до отметки 850 или 900 мл. Закрывают банку деревянной пробкой, служащей опорой для растения (рис. 3.8). Высаживают в отверстия пробки одинаковое число выравненных проростков и закрепляют их негигроскопической ватой.

— Сосуд для водных культур

Рисунок 3.8 — Сосуд для водных культур: А - общий вид сосуда; Б - крышка сосуда

Корни погружают в раствор, уровень которого должен быть ниже пробки, в зависимости от длины корней на 1 - 5 см. Закрывают корни от света и предохраняют раствор от перегрева, для чего оборачивают банку бумажным чехлом или помещают ее в холщовый мешок (желательно чтобы внутренняя сторона его была черная, а наружная - белая); прикрепляют этикетку, на которой простым карандашом обозначают факультет, номер группы, фамилию и вариант опыта.

Питательные растворы ежедневно продувают воздухом через распылители при помощи компрессора или резиновой груши в течение 15-20 мин. По мере убыли питательного раствора за счет транспирации сосуды доливают водой до исходного уровня. Длительность опыта четыре недели.

Результаты опыта отражают в рабочей тетради по форме (табл.3.5).

Таблица 3.5— Развитие растений в зависимости от состава питательной смеси

Питательная

смесь

Повторность j

Высота растения, см

Число листьев

Масса

надземной

части

Масса

корней

Отношение массы надземной части к массе корней

Число устьиц в поле зрения микроскопа

Внешний вид растений (окраска листьев, характер повреждений)

г/сосуд

сырой

сухой

сырой

сухой

Полная БезЫ Без Р Без К

Задание 3.5. Дать оценку качества питьевой воды по показателю жесткости (по Н.А. Голубкиной, М.А. Шалиной, 2004).

Материалы и оборудование: 1. лабораторное оборудование;

2. реактивы; 3. линейки; 4. цветные карандаши; 5. рабочая тетрадь.

Вводные пояснения. Согласно закону Ю. Либиха (1840) любой фактор окружающей среды, воздействуя на организм человека, оказывает оптимальное воздействие только в определенном интервале концентраций. Для здоровья населения опасен как дефицит, так и избыток того или иного компонента.

Например, жесткость питьевой воды зачастую является лимитирующим фактором окружающей среды, а зависимость частоты болезней от жесткости воды повторяет кривую закона Ю. Либиха.

Целью задания является:

  • 1. Оценить качество питьевой воды по показателю жесткости.
  • 2. Сравнить жесткость водопроводной воды до и после использования пищевого фильтра.
  • 3. Определить жесткость бутилированной питьевой воды.
  • 4. Установить жесткость воды, из выбранных студентами источников.

5. Составить сводную таблицу результатов и сделать вывод о качестве образцов воды, поступивших на анализ.

Выполнение задания. Согласно ГОСТу общую жесткость воды определяют методом комплексонометрического титрования, основанным на вытеснении эриохрома черного Т из комплекса с ионами кальция и магния более сильным комплексоном - эти- лендиаминтетрауксусной кислотой (ЭДТА).

Эриохром черный Т (1) - представляет собой азокраситель, обладающий сопряженной системой двойных связей, обеспечивающей окраску данного соединения (голубой цвет при pH более 8). С ионами кальция и магния это соединение образует комплекс розово-фиолетового цвета (2).

Этилендиаминтетрауксусная кислота (ЭДТА, трилон Б) (3) - наиболее сильный из известных в настоящее время комплексонов. Количество ионов кальция и магния, находящихся в связанном состоянии, определяют титрованием раствора комплекса (2) раствором ЭДТА (3) известной концентрации. Поскольку ЭДТА является более сильным комплексоном по сравнению с эриохромом черным Т, то последний вытесняется из комплекса с металлами, и в точке эквивалентности розовая окраска комплекса (2) исчезает, появляется голубое окрашивание, соответствующее раствору свободного эриохрома черного Т (1). Комплекс (4) бесцветный.

Приготовление реактивов

Приготовление аммиачного буферного раствора, pH = 11. 10 г хлористого аммония растворяют в мерной колбе в дистиллированной воде, добавляют 50 мл 25%-ного раствора аммиака и доводят до 500 мл дистиллированной водой. Буфер хранят в темноте в плотно закрытой колбе.

Приготовление 0,05 М раствора этилендиаминтетрауксусной кислоты (ЭДТА). 9,31 г динатриевой соли ЭДТА (трилона Б) растворяют в мерной колбе в дистиллированной воде и доводят до 1 л. Если раствор мутный, его фильтруют. Раствор хранят в холодильнике в плотно закрытой банке; устойчив в течение нескольких месяцев.

Приготовление эриохрома черного Т. Растирают в фарфоровой ступке 0,5 г эриохрома черного Т с 50 г поваренной соли до равномерного распределения азокрасителя. Реактив хранят в темной плотно закрывающейся банке.

Методика определения

Отбирают 10 мл исследуемой питьевой воды в плоскодонную коническую колбу на 100 мл, добавляют 1-2 мл аммиачного буфеpa с pH = 8 и на кончике шпателя краситель эриохром черный Т до получения светло-розового окрашивания и титруют 0,05 М раствором трилона Б до появления голубого цвета раствора. Жесткость воды в мг-экв/л рассчитывают по формуле:

где 0,05 - молярность трилона Б;

V - объем трилона Б, пошедший на титрование, мл;

  • 1000 — коэффициент пересчета в л;
  • 10 - объем пробы воды, взятой на анализ, мл (рис. 3.9).

Полученные результаты записывают в рабочей тетради в таблицу 3.6.

Таблица 3.6 — Качество питьевой воды по показателю жесткости

Наименование

пробы

Место отбора пробы

Жесткость, мг-экв/л

Оценка

качества

воды

регламентируемая

по данным работы

M%SD

где М - среднее арифметическое;

SD - величина стандартных отклонений от среднего показателя определяют по формуле:

M%SD_

SD = lA/n,

где D - абсолютные значения отклонений индивидуальных значений от среднего; п - число проб (измерений).

Выводы по данному заданию должны содержать:

оценку жесткости питьевой воды в отношении влияния на здоровье человека;

оценку влияния использования пищевых фильтров на показатель жесткости воды;

оценку качества бутилированной питьевой воды по показателю жесткости;

оценку жесткости воды источников, рек, прудов и т.п.

— Схема химических превращений при определении общей жесткости вод

Рисунок 3.9 — Схема химических превращений при определении общей жесткости вод

Контрольные вопросы

  • 1. Что включается в понятие единства организма и среды?
  • 2. Дайте определение понятию «экологический фактор».
  • 3. Приведите примеры «ключевых» экологических факторов в жизни двух-трех живых существ.
  • 4. Объясните, как влияет на организмы наличие или отсутствие фактора, степень его интенсивности?
  • 5. Назовите несколько видов растений, которые на один и тот же фактор реагируют по-разному.
  • 6. Почему действие любого фактора может привести к неблагоприятным для организма последствиям?
  • 7. В чем отличие законов минимума Либиха и максимума Шел- форда?
  • 8. Какое практическое значение имеет для эколога знание законов минимума Либиха и максимума Шелфорда?
 
Посмотреть оригинал
Если Вы заметили ошибку в тексте выделите слово и нажмите Shift + Enter
< Пред   СОДЕРЖАНИЕ ОРИГИНАЛ   След >
 

Популярные страницы