323

k–поправкананормальностьрастворасолиМора,еслионнеточно0,2Н; 100 – коэффициент перевода на 100 г почвы;

K – коэффициент для пересчета на сухую почву (поправка на содержание гигроскопической воды);

C – навеска почвы, взятая для анализа, г.

Определение рН почвы Химические свойства почвы зависят от содержания в ней минеральных веществ, которые находятся в виде растворенных гидратированных ионов. Одной из важных характеристик химического состава почв является реакция ее среды, т.е. кислотность почвы. В среднем рН почв близок к нейтральному значению. Такие почвы наиболее богаты обитателями. Известковые почва имеют рН = 8

– 9, т.е. они слабо щелочные; торфяные почвы имеют рН = 4– 6, т.е. они слабо кислые. Соответственно, основные и кислые почвы имеют специфический состав, приспособленный к тем или иным почвенным организмам. При значении рН меньше 3 (сильно кислые почвы) и больше 9 (сильно щелочные) из-за высоких концентраций ионов водорода или гидроксид-ионов повреждаются клетки живых организмов.

Кроме того, рН почвы сказывается и на степени доступности биогенных элементов. При рН меньше 4 почва содержит так много ионов алюминия Al3+, что она становится высокотоксичной для большинства растений. При еще более низких значениях рН в токсичных концентрациях могут содержаться ионы железа Fe3+, марганца Mn2+, а фосфат-ионы (РО43-) оказываются связанными в малорастворимые соединения (фосфаты и гидрофосфаты) – тогда растения страдают от недостатка фосфора. Реакция почвы оказывает большое влияние на развитие растений и почвенных организмов, на скорость и направленность происходящих в ней химических и биохимических процессов.

В природных условиях рН почвенного раствора колеблется от 3 (в сфагновых торфах) до 10 (в солонцовых почвах). Чаще всего кислотность не выходит за пределы 4 – 8.

В зависимости от кислотности почв, на них произрастают различные виды растений. Такие дикорастущие растения получили название индикаторных, поскольку по ним можно судить о характере и состоянии почвы, на которой они произрастают. Растения – индикаторы почв делятся на следующие группы:

-ацидофилы крайние (рН 3,5 – 4,5) – сфагнум, зеленые мхи, плаун, кошачьи лапки, хвощ полевой, щавель малый;

-ацидофилы умеренные (рН 4,5 – 6,0) – черника, брусника, багульник, сушеница, калужница болотная, сердечник луговой, вейник наземный;

-ацидофилы слабые (рН 5,0 – 6,7) – папоротник мужской, медуница неясная, зеленчук, колокольчик широколистный, малина смородина, иван-да-марья, кисличка заячья;

-нейтрофильные (рН 6,0 – 7,3) - сныть европейская, клубника зеленая, клевер горный, борщевик сибирский, цикорий, мятник луговой;

-нейтрально-базофильные (рН 6,7 – 7,8) – мать и мачеха, люцерна серповидная, осока мохнатая, гусиная лапка;

-базофильные (рН 7,8 – 9,0) – бузина сибирская, вяз шершавый, бересклет бородавчатый, горчица полевая, льнянка.

Ход определения. Поместите в колбу примерно 10 г почвы. Добавьте в колбу 25 мл дистиллированной воды. Закройте колбу пробкой, энергично встряхните и дайте отстояться содержимому в течение нескольких часов. Отфильтруйте содержимое колбы и определите рН почвенной вытяжки с помощью универсальной индикаторной бумаги. Определите, к какому типу кислотности относится данный почвенный образец. Назовите растения, которые могут произрастать на исследуемых почвах.

3.8. Разнообразие древесно-кустарниковых пород г. Омска

Оценка состояния древостоя смешанного леса. Оценка со-

стояния древостоя производится для установления вредного влияния антропогенных факторов и прогнозирования судьбы исследуемой лесной экосистемы.

Цель работы:

Овладение учащимися биоиндикационной методикой исследования окружающей природной среды.

Оборудование:

Пишущие принадлежности, микрокалькулятор.

21

Ход работы:

1.Внутри ключевого участка закладывается пробная площадка 100м2.

2.Определяются виды деревьев, растущих на пробной площадке.

3.С помощью шкалы визуальной оценки деревьев по внешним признакам (табл.6) определяются баллы состояния отдельных деревьев

каждого вида – b1, b2, b3 и т.д.

4. Вычисляется средний балл состояния для каждого вида деревьев по формуле:

Kj bj , Nj

где Kj – коэффициент состояния j-го вида деревьев; bj – баллы состояния отдельных деревьев;

Nj – общее число учтенных деревьев j-го вида.

5. Коэффициент состояния лесного древостоя в целом (К) определяется как среднее арифметическое средних баллов состояния различных деревьев на пробной площадке:

K Kj , R

где Kj – коэффициент состояния j- го вида; R –число видов деревьев.

6. Состояние древостоя леса оценивается по следующим критериям: К 1,5 – здоровый древостой (I)

К= 1,6 – 2,5 – ослабленный древостой (II)

К= 2,6 – 3,5 – сильно ослабленный лес (III)

К= 3,6 – 4,5 - усыхающий лес (IV)

К4,6 – погибший лес (V)

Таблица 6

Усыхающие деревья. Усыхание ветвей по всей кроне. Листья мелкие, недоразвитые, бледно-зеленые с желтым оттенком, отмечается ранний листопад. Хвоя повреждена на 60% от общего количества. Прирост отсутствует. На стволах признаки заселения короедами, усачами, златка-

4ми (буровая муха, отверстие на коре и древесине).

Сухие деревья. Крона сухая. Листьев нет, хвоя желтая и бурая, осыпается или осыпалась. Кора на стволах отслаивается или полностью опа-

5ла. Стволы заселены ксилофагами (потребители древесины).

Пример расчета состояния древостоя

Предположим, что во время обследования деревьев на пробной площадке получены следующие данные.

Береза пушистая: 4 дерева, баллы 2, 2, 3, 4. Ель европейская: 4 дерева, баллы 2, 2, 3, 3. Осина: 5 деревьев, баллы 2, 2, 2, 3, 4.

Тогда обще число учтенных на площади деревьев составляет 13. Рассчитываем коэффициенты состояния отдельных деревьев:

Кберезы = (2+2+3+4)/4 = 2,7 Кели = (2+2+3+3)/4 = 2,5 Косины = (2+2+2+3+4)/5 = 2,6

Определяем коэффициент состояния древостоя в целом по фор-

муле:

К = (Кберезы + Кели + Косины) / 3 = (2,7 +2,5+ 2,6) / 3 = 2,3

Такое значение коэффициента состояния лесного древостоя позволяет оценить его как ослабленное.

Исследование состояния дикорастущих растений в городе. Растения прибрежной зоны. Растения парковой зоны

Жесткие условия городской среды производят строгий отбор растений, способных выдерживать ее давление. Этих растений не так уж много, поэтому видовое разнообразие городов скудно.

Цель работы: исследовать состояние дикорастущих растений прибрежной зоны городской среды.

Оборудование: пишущие принадлежности, микрокалькулятор.

Ход работы:

1. Выберите участок на прибрежной территории в черте города (парковой, придорожной, в качестве фоновых показателей используют данные по анализу растительности за городом).

23

2.Сосчитайте число видов древесных и травянистых растений на каждом участке.

3.Сравните полученные данные с данными фоновых показателей.

4.Сделайте вывод: подтвердилось ли в результате ваших исследований утверждение современных экологов о том, что в городах происходит обеднение флоры (уменьшение числа видов и обильности особей)?

3.9.Воздействие антропогенного фактора на почву

Внастоящее время особое значение приобрело загрязнение биосферы группой загрязняющих веществ, получивших общее название «тяжелые металлы» (ТМ). К тяжелым металлам относят более 40 химических элементов периодической системы Д. И. Менделеева с

атомным весом свыше 50 а.е.м. Иногда тяжелыми металлами называют элементы, которые имеют плотность более 7000 – 8000 кг/м3 (7 – 8 г/см3), кроме благородных и редких. Часть техногенных выбросов тяжелых металлов, поступающих в атмосферу в виде аэрозолей, переносится на значительные расстояния и вызывает глобальное загрязнение. Другая часть с гидрохимическим стоком попадает в бессточные водоемы, где накапливается в водах и донных отложениях и может стать источником вторичного загрязнения. Основная масса выбросов осаждается в непосредственной близости от источников загрязнения – это, чаще всего, промышленные предприятия. Сильное загрязнение тяжелыми металлами наблюдается вблизи автомагистралей. Соединения свинца, содержащиеся в отработавших газах автомобилей, относятся к 1-ому классу опасности. Загрязнение окружающей среды в результате работы автотранспорта особенно ощутимо в крупных городах. Преимущественное накопление свинца происходит

вверхней части корнеобитаемого слоя почв.

Для крупных автомагистралей с большим количеством полос движения, при отсутствии "пробок", загрязнение почв металлами проявляется слабее, чем для узких магистралей. Это объясняется тем, что на широких магистралях машины движутся с большей скоростью, расходуя бензина меньше и, тем самым, уменьшая выбросы в атмосферу.

24

Расчетная оценка количества свинца, поступающего в почву придорожных зон от автотранспорта

Цель работы: ознакомление с методом экспрессного оценочного анализа количества свинца, попадающего в окружающую среду с выхлопами автомобилей.

Оборудование: микрокалькулятор, пишущие принадлежности.

Ход работы:

1.Выберите участок автотрассы длиной 1 км, имеющий хороший обзор.

2.Определите количество единиц автотранспорта, проходящего по участку в течение 15 минут, исключив при подсчете автомобили и автобусы, работающие на дизельном топливе.

3.Заполните таблицу и произведите расчеты.

Пример такого расчета:

Таблица 7

Исходные данные для расчета свинца, поступающего в почву от автотранспорта

Рассчитайте общий путь, пройденный выявленным числом автомобилей каждого типа за 1 час (L, км) по формуле:

L = N ∙ S,

где N – число автомобилей каждого типа за 1 час

S – длина выбранного участка наблюдения, равная 1 км Полученные данные занесите в таблицу 7.

2. Рассчитайте количество топлива (Q, л) разного вида, сжигаемого при движении по исследуемому участку, двигателями автомашин по формуле:

Q = L ∙ Y,

где Y – удельный расход топлива, л на 1 км Результаты занесите в таблицу 8.

25

4. Рассчитайте количество свинца, содержащееся в топливе, если 1 л этилированного бензина содержит в среднем 0,25 г тетраэтилсвинца. Для расчета используйте данные по расходу топлива на исследуемом участке автотрассы:

m(Pb)= Q(л)·с(Pb) m(Pb)= 391,28·0,25=97,82 г.

Около 70 % свинца, добавленного к бензину, попадает в окружающую среду с отработавшими газами, из них 30 % оседает на земле сразу за срезом выхлопной трубы, а 40 % в качестве аэрозоля перемещается в соответствии с розой ветров и осаждается на удалении от места выброса. Рассчитайте эти количества свинца.

m(Pb)о.с. = m(Pb) · 0,7 = 97,82 · 0,7 = 68,47 г; m(Pb)почв.= m(Pb) · 0,3 = 97,82 · 0,3 = 29,346 г; m(Pb)аэроз = m(Pb) · 0,4 = 97,82 · 0,4 = 39,128 г;

где m(Pb) – масса свинца, содержащаяся в топливе в виде тетраэтил-

свинца (Pb(C2H5)4;

m(Pb)о.с. – масса свинца, поступившая в окружающую среду при выхлопе;

m(Pb)почв – масса свинца, поступившая в почву непосредственно за срезом выхлопной трубы;

m(Pb)аэроз – масса свинца, перемещаемая ветровыми потоками. Таким образом, на выделенном участке магистрали длиною

1 км, за 1 час с выхлопными газами выбрасывается 68,47 г свинца.

5. Негативное влияние автотранспорта на окружающую среду можно оценить по состоянию растительного покрова.

В крупных 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. Среди видов, устойчивых

26

к городским условиям, можно назвать ель колючую, ясень американский, тополь черный, боярышник. Они поглощают оксиды азота, серы, сероводород, пыль, т.е. играют роль фильтров.

Охарактеризуйте растительный покров на примере одуванчика на расстоянии 0,5; 1; 5; 10; 30; 50; 100 м от дороги. К исследуемым показателям относятся:

1)масса листьев;

2)длина листьев;

3)доля уродливых форм (изрезанность листьев).

Оценка экологического состояния территории по физиологическим показателя почвы ( дыхание почвы )

В биодиагностике почв большое значение имеет определение почвенного дыхания как интегрального показателя работы всей биоты. Интенсивность выделения углекислоты дает достоверную информацию о напряженности микробиально - биохимических процессов, о направленности трансформации органического вещества, а также позволяет судить о самоочищающей способности антропогенно нарушенных почв.

Определение углекислоты методом титрования – быстрый и достаточно простой способ исследовать биологические свойства почв в больших объемах, когда работа ставится на поток и необходимо получить репрезентативные данные. Для определения потоков углекислоты предлагается следующий прибор (рис. 3), представляющий собой стеклянный цилиндрический сосуд (d = 10 см) емкостью 1,0 – 1,5 л с притертой крышкой. Шлиф крышки необходимо смазывать вакуумной мазью или вазелином. На внутренней стороне крышки находится крючок, к которому подвешивается сетчатая корзиночка или марлевый мешочек с дышащим материалом. В крышке имеются два отверстия: одно для хлоркальциевой трубки, другое для наливания раствора гидроксида бария. Это отверстие на время экспозиции закрывается каучуковой пробкой. В хлоркальциевую трубку помещается слой стеклянной ваты, затем трубка заполняется поглотителем углекислоты – натронной известью, которая снова покрывается слоем стеклянной ваты и закрывается пробкой со стеклянной трубочкой. Поглотитель углекислоты в трубочке необходимо периодически менять.

Ход определения. Интенсивность дыхания определяется по следующей схеме: в сосуд приливается 25 мл 0,05 н. раствора гидроксида

27

бария и закрывается крышкой с подвешенным к ней дышащим материалом (почвой). Время экспозиции необходимо определить экспериментально (около 3 часов). Одновременно ставится контроль (аналогичный прибор, но уже без почвы, с 25 мл раствора гидроксида бария) для учета углекислоты воздуха, находящегося в сосуде. В течение опыта необходимо периодически встряхивать сосуды с целью разрушения образующейся пленки карбоната бария, мешающей дальнейшему поглощению углекислоты. По окончании опыта избыток гидроксида бария в присутствии 1 – 2 капель фенолфталеина оттитровывают 0,05 Н соляной кислотой. Разница в объемах соляной кислоты, пошедшей на титрование контроля и опыта, дает количество углекислоты, выделенной дышащим материалом. Интенсивность дыхания выражают в мг СО2 на единицу веса, объема или площади испытуемого материала за 1 час.

Растения придорожной территории и городской застройки

Среди дикорастущих растений городов, укоренившихся во дворах, вдоль дорог, на пустырях, можно встретить в основном полынь обыкновенную, клевер ползучий, горец птичий, пижму обыкновенную.

Цель работы: исследовать состояние дикорастущих растений придорожной территории в городе.

Оборудование: пишущие принадлежности

Ход работы:

1.Выберите два участка приблизительно одинаковой площади. Один из них – на придорожной территории, городской застройки, другой – в лесопарковой зоне.

2.Сосчитайте число видов древесных и травянистых растений на каждом участке.

3.Сравните полученные данные с определителем растений. Изготовьте гербарий (Приложение 4)

4.Сделайте вывод: подтвердилось ли в результате ваших исследований утверждение современных экологов о том, что в городах происходит обеднение флоры (уменьшение числа видов и обильности особей)?

28

4. ИНДИВИДУАЛЬНОЕ ЗАДАНИЕ

Во время учебной практики студенты выполняют индивидуальные задания, которые выдаются руководителем практики по следующей тематике:

Темы для выполнения индивидуальных заданий

1.Происхождение почв.

2.Почвы Омской области.

3.Почвы Арктической и субарктической тундры.

4.Почвы Таежно-лесной зоны.

5.Бурые лесные почвы.

6.Серые лесные почвы.

7.Черноземные и лугово-черноземные почвы.

8.Каштановые и лугово-каштановые почвы.

9.Бурые пустынно-степные и лугово-степные почвы.

10.Серо-бурые почвы и такыры.

11.Засоленные почвы.

12.Серо-коричневые и коричневые почвы сухих субтропиков.

13.Почвы пойм.

14.Лекарственные растения Омской области.

15.Водная экосистема Омской области.

16.Заказники Омской области.

17.Охраняемые растения и животные Омской области.

Темы опытно-экспериментальной работы

1. Характеристика почв придорожной территории по физикохимическим показателям.

2.Морфофизиологическая характеристика растений придорожной территории.

Опытно-экспериментальная работа проводится группой из 2 – 3 человек. Количество вариантов определяется в зависимости от местонахождения улицы, и изучаемых показателей.

29