Фенологические наблюдения в природе

Цель: закрепить теоретические знания по биологии с основами экологии; развить умения наблюдать и описывать объекты; расширить знания
о местной флоре и фауне.
Оборудование: бинокли, дневники наблюдений, карандаши.

Методические рекомендации
Очень важно организовывать фенологические наблюдения для подготовки учителя начальных классов. Их проводят в течение всего года, но особенно важны они в летнее время из-за большого количества живых объектов, которые можно наблюдать. Для наблюдений выбирают один или два объекта растений и животных, которые наиболее распространенны в данной местности (наблюдение идет за их развитием и образом жизни). В качестве растительных объектов подходят кустарниковые и древесные породы. Наблюдения проводят с марта-апреля и до конца сентября. За травянистыми растениями наблюдения организуют с мая по сентябрь. Для наблюдений за животным миром выбирают наиболее доступные — муравейник, бабочку-белянку, головастика и превращение его в лягушку, постройка гнезд, насиживание и вывод птенцов и т. д.

Организация и планирование фенологических наблюдений основываются на имеющихся возможностях (наличие водоема, парка, зеленых насаждений, учебно-опытного участка и т. д.). Наблюдения надо проводить регулярно, чтобы не пропустить отдельные фазы развития растений
и животных.

Для фиксирования фенологических наблюдений рекомендуется использовать несколько таблиц, позволяющих точно и последовательно характеризовать сезонные изменения в растительном и животном мире.
В таблицы записывают названия 4—5 деревьев и 3—4 видов кустарников, которые растут поблизости от учебного заведения или места жительства.

Ежегодные наблюдения и их фиксация дают возможность составить фенологический календарь, который используют при изучении живых организмов. Необходимо фиксировать все сезонные изменения в повадках животных. Наиболее удобные объекты — насекомые и птицы. Наблюдая за птицами, следует отмечать время прилета, постройки гнезда, начало весеннего пения, откладывания и насиживания яиц, появления птенцов, вылета птенцов из гнезда, осеннего отлета. В городских условиях легче проводить наблюдения за скворцами, грачами, городскими ласточками. В парках, на лесополосах можно наблюдать за дятлами, зябликами и другими птицами.

Студенты могут подготовить сообщения о сезонных изменениях
в растительном и животном мире, используя результаты своих наблюдений и дополнительную литературу по изучаемому материалу. При подготовке письменного отчета по итогам фенологических наблюдений рекомендуется использовать таблицы фенологических наблюдений за травянистыми и древесными растениями 10 и 11 [19].

Ход работы
Задание 1. Выберите один или два разных вида кустарниковых или древесных растений (клен, береза, тополь, дуб, липа, шиповник, рябина, смородина) и отметьте перечисленные фенофазы. Результаты оформите
в таблицу (табл. 10).
Название объекта_______________________________
Начало наблюдений_____________________________
Окончание наблюдения__________________________

Таблица 10
Фенологические наблюдения за древесными растениями

Задание 2. Выберите в качестве объекта несколько экземпляров травянистого растения одного вида (подорожник, одуванчик, разные виды лютиков или клевера, тысячелистник, иван-да-марью, пижму, пастушью сумку, нивяник и т. д.). Отметьте фенофазы, названные ниже и заполните таблицу (табл. 11).
Название объекта_______________________________
Начало наблюдений_____________________________
Окончание наблюдения _________________________

Таблица 11

Фенологические наблюдения за травянистыми растениями

Задание 3. В качестве объекта для наблюдения выберите одного из животных.
1. Наблюдения за развитием бабочки-белянки
1. На листьях капусты отыщите кладку яиц бабочки-белянки. Отметьте дату ее обнаружения. Зарисуйте кладку в полевом дневнике.
2. Пронаблюдайте появление гусениц. Отметьте дату. Опишите внешний вид. Зарисуйте.
3. Проследите за питанием гусениц капустной белянки.
4. Несколько гусениц поместите в банку. Закройте сверху марлей. Кормите гусениц капустными листьями.
5.Попробуйте дать гусеницам вместо капусты листья пастушьей сумки, сурепки, редиса. Будут ли гусеницы их есть?
6. Проследите линьку гусениц. Отметьте количество линек в полевом дневнике.
7. Отметьте дату окукливания. Куколку зарисуйте.
8. Отметьте дату появления бабочек из гусениц. Опишите ее внешний вид.
9. Посадите несколько экземпляров в морилку, расправьте крылья
и сделайте коллекцию.

2. Наблюдение за муравейником
1. Укажите место, где находится муравейник. Проведите замеры и начертите план муравейника.
2. Изучите кормовую ношу муравьев.
3. Проведите учет активности муравьев в течение 10 мин утром, днем и вечером. Зафиксируйте время. Наблюдения проведите в течение нескольких дней, в разную погоду. Как меняется активность муравьев? Сделайте выводы и запишите результаты наблюдений в полевой дневник.

3. Наблюдения за городской или деревенской ласточкой
Подходить к гнезду запрещается. Наблюдение проводят осторожно, используя бинокль на достаточном расстоянии от гнезда, чтобы не вспугнуть птиц. Во время наблюдений не создавать шума.
1. Проследите, как ласточки строят гнезда. Из какого материала его строят, как часто ласточки прилетают к нему. Укажите время постройки гнезда.
2. Запишите дату, когда ласточки приступили к высиживанию яиц.
3. Отметьте дату появления птенцов. По каким признакам определяют появление птенцов?
4. Отметьте количество подлетов ласточки к гнезду с кормом.
5. Пронаблюдайте за вылетом птенцов из гнезда, отметьте дату. Как родители заботятся о птенцах после вылета из гнезда?

Результаты наблюдений запишите в полевой дневник.

Список рекомендуемой литературы: 1, 3, 6, 7, 8, 11, 13, 14, 16, 19, 20, 22.

2.8. Исследование влияния транспортных дорог
на состояние растительного покрова

Цель: сформировать умения исследовать растительный покров.
Оборудование: ботанические папки, лопатки, ручные лупы, рулетка.

Методические рекомендации
Загрязнение окружающей среды в результате использования автотранспорта особенно ощутимо в городах. В почвах придорожных зон наиболее интенсивно накапливаются валовые и подвижные формы свинца, цинка, серебра и в меньшей степени меди, олова, хрома, никеля, молибдена, кобальта, марганца, железа. Выявлены две зоны аккумуляции транспортного загрязнения в почвах. Первая обычно расположена в непосредственной близости от автодороги, на расстоянии до 15—20 м, а вторая — на удалении 20—100 м. На открытых пространствах вторая зона проявлена обычно слабее, по-видимому, в связи с благоприятными условиями рассеяния воздушного потока. На нескольких пунктах отмечают появление и третьей зоны аномального наполнения элементов в почвах, находящихся от дорог на расстоянии около 150 м. Преимущественное накопление микроэлементов происходит в верхней части корнеобитаемого слоя почв.

Для крупных автомагистралей с большим количеством полос движения загрязнение почв металлами проявляется слабее, чем для узких магистралей. Это объясняется тем, что на широких магистралях автомашины движутся с большей скоростью, расходуя меньше бензина и тем самым уменьшая выбросы в атмосферу. Негативное влияние автотранспорта на окружающую среду можно оценить по состоянию растительного покрова (один из критериев оценки экологического риска).

Задание 1. Оцените экологический риск территорий, прилегающих
к дороге, путем исследования состояния растительного покрова. В городах, как известно, наиболее неприхотливым придорожным растением является одуванчик. В большинстве случаев тяжелые металлы угнетают рост растений, приводя к возникновению уродливых форм, снижая высоту растений. Охарактеризуйте растительный покров на примере одуванчиков на расстоянии 0,5; 1; 5; 10; 15; 20; 30; 50; 100; 150 м от дороги.
К исследуемым показателям относятся: 1) масса растений; 2) длина
листьев; 3) доля уродливых форм (изрезанность листьев).

Ход работы
1. Отбор проб. Из каждой выбранной точки на определенном расстоянии от дороги собирают не менее 10 растений одуванчиков. Каждое растение срезают под корень и помещают в полиэтиленовый пакет — один для каждой точки. В каждом пакете должно находиться 10 растений
и этикетка с указанием места отбора.
2. Исследование внешнего вида растений. Взвешивают каждое растение, измеряют длину листьев, зарисовывают уродливые формы и рассчитывают их количество в процентном отношении.
3.Оформление результатов исследования.

Полученные результаты запишите в таблицу (табл. 12).

Таблица 12

Выводы по проделанной работе должны содержать: информацию зависимости массы растений, длины листьев, доли уродливых форм от расстояния от дороги;

Задание 2. Определение пораженных тканей и выявление живых и мертвых тканей листьев древесных растений.
Желтеющая ткань растения, внешне очень похожа на живую, может быть оценена при диагностике как погибшая.

Ход работы
1. Опишите на выбранной территории видовой состав древесной
и кустарниковой растительности.
2. Соберите листья с этих видов деревьев; укажите их местонахождение, солнечную или теневую сторону улицы; ширину дороги; тип автотранспорта, крону дерева (в сторону дороги или в противоположную); наличие стоянок автотранспорта, плотность жилой застройки (наличие «зеркального» эффекта возвращения загрязнених веществ от стен домов).

Выполнение работы в лабораторных условиях:

1. Выдержите собранные листья не менее получаса при температуре 35—37 °С (для размягчения тканей). Затем поместить на 20 минут в 0,2%-й раствор соляной кислоты. Кислота с легкостью проникает в поврежденные клетки, в результате чего мертвые и поврежденные ткани окрашиваются в коричневый цвет.
2. Сравните визуально площадь поврежденных тканей у различных растений.
3. Сформулируйте выводы. Предложите перечень зеленых насаждений (видовой состав), который целесообразно использовать для озеленения городов и автомобильных дорог.
Необходимо учитывать, что листья разных взрослых растений могут осаждать на своей поверхности за летний период разное количество пыли, например: ива — до 35 кг; клен, тополь — до 30; ясень — до 25; вяз — до 20; сирень — до 2; акация — до 0,2.

Поврежденные в результате антропогенного загрязнения воздуха ткани листьев древесных растений перестают выполнять свои основные функции: газообмен, фотосинтез, транспирацию. Значительно уменьшается пылезадерживающая роль (в основном пыль оседает на слегка влажной поверхности живой ткани листа). Выполнение основных функций листа зависит от площади его здоровой поверхности.

Список рекомендуемой литературы: 1, 3, 6, 7, 8, 9,10, 14, 16, 19, 20.

2.9. Исследование влияния транспортных дорог
на фауну

Цель: сформировать умения исследовать влияние автомобильных дорог на фауну; выявить животных, более устойчивых к антропогенному воздействию.
Оборудование: сачок, ватные матрасики, морилки, эфир или хлороформ (100 мл), формалин (300 мл), часы, полиэтиленовые пакеты, полевой дневник, ручка или карандаш, определители позвоночных и беспозвоночных животных; для лабораторных исследований: бинокуляр, линейки, пинцеты, препаровалъные иглы.

Методические рекомендации
Подавляющая часть автомобильных дорог с интенсивным движением транспорта проходит по участкам, которые являются биотопами для различных, в том числе редких или охраняемых видов животных и растений. Дороги оказывают отрицательное опосредованное воздействие на близлежащие биоценозы. От столкновения с автомашинами на дорогах погибают позвоночные и беспозвоночные животные. Исследование целесообразно проводить на шоссейных дорогах за пределами города.
Ход работы
Задание 1. Полевые исследования.
1.Выберите участок дороги с интенсивным двусторонним движением транспорта. Желательно, чтобы учетная трансекта включала разнообразные биоценозы (дубравы, боры, луга, антропогенные ландшафты). Протяженность трансекты может составлять 3 км. В полевом дневнике записшите исходные данные, подсчитайте количество автомобилей, проходящих по данному участку за 10 минут. Определите среднюю скорость движения транспорта.

2. Медленно продвигаясь по обочине дороги, соберите всех сбитых автомобилями беспозвоночных животных или их части. Видовые названия позвоночных животных, отмеченных на автодороге, занесите в полевой дневник с указанием частоты встречаемости каждого вида на трассе. При затруднении видового определения животных помещают в полиэтиленовые пакеты, смачивая формалином, или в сосуды с формалином
и затем переносят в лабораторию для дальнейшего исследования.

4. Проведите наблюдения для выявления комплекса видов позвоночных и беспозвоночных животных, связанных с автотрассой трофическими отношениями. Составьте трансформированные цепи и сети питания, укажите количество видов, питающихся сбитыми на дороге животными.

5. Проведите наблюдения для выявления особенностей поведения придорожных видов животных.

6. Проведите учет беспозвоночных животных в каждом из прилегающих к дороге биоценозов (по обе стороны от дороги). Учетное кошение сачком проводить на удалении 200—250 м, 100—150 м от дороги
и вплотную к обочине. Собранный материал заморите с помощью эфира или хлороформа, разместите на отдельных ватных матрасиках, снабдив соответствующей этикеткой.

Задание 2. Лабораторные исследования.

1. Разберите насекомых по видовой принадлежности, используя определители животных, бинокуляр, чашки Петри, пинцеты и препаровальные иглы.

2. Определите вид животных, найденных в лесной подстилке, используя определители почвенных животных и определители беспозвоночных животных. Лесную подстилку разбирите мелкими порциями в чашках Петри или на листах белой бумаги, используя бинокуляр, пинцеты и препаровольные иглы. Найденных животных или определяют живыми и затем вместе с подстилкой увозят обратно в лес, или фиксируют в спирте или 4%-м формалине. Животных каждой учетной площадки помещают
в отдельный флакон, который снабжают этикеткой.

3. Определите виды сбитых беспозвоночных животных, используя определители.

4. Сравните фауну близлежащих к дороге территорий и видовой состав животных, сбитых на дороге.

5. Сделайте выводы об изменении качественного и количественного состава животных наземно-воздушной фауны и обитателей лесной подстилки.

6. Сделайте выводы о трансформации цепей питания животных в придорожной зоне и об особенностях пищевого поведения некоторых представителей исследуемой фауны.

7. Сделайте общий вывод в полевом дневнике об элиминирующей роли автодорог в природных экосистемах. Осветите следующие вопросы:
1) Основные типы влияния автомагистралей на окружающую среду.
2) Случайна ли гибель животных на автотрассах.
3) Как уменьшить или предотвратить гибель животных на дорогах.

Список рекомендуемой литературы: 1, 3, 6, 7, 8, 9, 10, 14, 16, 19, 20.

Заключение

Важнейшие экологические проблемы современности определяют необходимость особого, нового отношения человека к окружающему миру. Но сколько бы знаний ни пытаться передать молодому поколению, они возможно останутся невостребованными, если только не будут подкреплены практическими исследованиями непосредственно в природе. Важны не только практические знания, но и умение наблюдать, видеть, проводить собственные исследования, логично мыслить и принимать правильные решения. Этому можно и нужно учить.

Такая цель ставилась при создании данного пособия. Молодому поколению необходимо осознать, что каждый лист растения, капля росы, каждый червячок, муравей, да и сам человек — удивительные объекты природы, полные тайн, которые интересно познавать, необходимо любить и охранять.