1903

МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ ФЕДЕРАЛЬНОЕ ГОСУДАРСТВЕННОЕ БЮДЖЕТНОЕ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ ВЫСШЕГО ОБРАЗОВАНИЯ

«ВОРОНЕЖСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ЛЕСОТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ ИМЕНИ Г.Ф. МОРОЗОВА»

МЕТОДЫ ЭКОЛОГИЧЕСКИХ ИССЛЕДОВАНИЙ

Методические указания для самостоятельной работы студентов по направлению подготовки

05.03.06 – Экология и природопользование

Воронеж 2016

2

УДК 556

Капитонов, Д. Ю. Методы экологических исследований Текст : методические указания для самостоятельной работы студентов по направлению подготовки 05.03.06 – Экология и природопользование / Д.Ю. Капитонов ; М-во образования и науки РФ, ФГБОУ ВО «ВГЛТУ». – Воронеж, 2016. – 18 с.

Задачи изучения дисциплины – ознакомить студентов с доступными методами биологических исследований объектов и компонентов окружающей среды. Рассматриваются вопросы современной экологии и биоиндикации, методы мониторинга атмосферы, воды и почв.

Печатается по решению учебно-методического совета ФГБОУ ВО «ВГЛТУ» (протокол № от г.)

Рецензент: директор ВНИИЛГиСбиотех, канд. биол. Корчагин О.М.

СОДЕРЖАНИЕ

1.Методические рекомендации студентам по

3.Методические указания по выполнению лабораторных работ и

4

1. МЕТОДИЧЕСКИЕ РЕКОМЕНДАЦИИ СТУДЕНТАМ ПО ОРГАНИЗАЦИИ САМОСТОЯТЕЛЬНОГО ИЗУЧЕНИЯ ДИСЦИПЛИНЫ, ВЫПОЛНЕНИЯ САМОСТОЯТЕЛЬНОЙ РАБОТЫ

Цель самостоятельной работы - закрепить полученные теоретические знания по учебной дисциплине и сформировать практические навыки по применению полученных знаний в практической деятельности.

Основными видами самостоятельной работы являются: 1.Работа с лекционном материалом;

2.Работа над учебными пособиями, монографиями научной периодикой; 3.Изучение и конспектирование нормативного материала; 4.Подготовка к семинарам; 5.Написание рефератов; 6.Подготовка к экзамену или зачету.

Самостоятельная работа начинается до прихода студента на лекцию. Целесообразно использование «системы опережающегося чтения», т.е. предварительного прочтения лекционного материала, содержащегося в учебных пособиях, закладывающего базу для более глубокого восприятия лекции.

Работа над лекционным материалом включаем дна особых этапа: конспектирование лекций и последующую работу над лекционным материалом.

Методика работы при конспектировании устных выступлений значительно отличается от методики работы при конспектировании письменных источником. Конспектируя письменные источники, студент имеет возможность неоднократно прочитать нужный отрывок текста, поразмыслив над ним, выделить основные мысли автора, кратко сформулировать их, а затем записать. При конспектировании лекции рекомендуется на каждой странице оставлять поля для последующих записей и дополнение к конспекту.

Записав лекцию или составив ее конспект, не следует оставлять работу над лекционным материалом до начала подготовки к зачету. Необходимо проделать как можно раньше ту работу, которая сопровождает конспектирование письменных источников, и которую не удалось сделать во время записи лекции: прочесть свои записи, расшифровав отдельные сокращения, проанализировать текст, установить логические связи между его

элементами, выделить главные мысли, отметить вопросы, требующие дополнительной обработки, в частности консультации преподавателя.

При работе над текстом лекции студенту следует обратить особое внимание на проблемные вопросы, поставленные преподавателем при чтении лекции, а так же на его задание и рекомендации. Работая над текстом лекции, необходимо иметь под рукой справочные издания: словарь справочник, энциклопедический юридический словарь, в которых можно найти объяснения многим встречающимся в тексте терминам, содержание которых студент представляет себе весьма туманно, хотя они ему и знакомы.

Свою специфику имеет работа с учебными пособиями, монографиями, периодикой. Перечень вопросов, подлежащих изучению, приведен в программе курса. Не все эти вопросы будут достаточно полно раскрыты на лекциях. Отдельные вопросы будут освещены недостаточно полно или вообще не будут затронуты. Поэтому, проработав лекции по конспекту, необходимо сравнить перечень освещенных в них вопросов с тем перечнем, который приведен в программе курса по данной дисциплине, и изучить ряд вопросов по учебным пособиям, дополняя при этом конспект лекций. Как видно из примерного тематического плана курса, на сессии будут прочитаны лекции не по всем вопросам курса. Часть тем студенты изучат самостоятельно, с помощью учебных пособий.

Следует хорошо помнить, что работа с учебными пособиями не имеет ничего общего со сквозным прочитыванием текста. Она должна быть направлена на поиски ответов на поставленные в программе вопросы. Работая с учебными пособиями, не следует забывать о справочных изделиях.

Все сказанное выше в равной степени относится и к работе с монографической литературой и научной периодикой. При работе над темами, которые вынесены для самостоятельного изучения, студент должен сам выделить наиболее важные, узловые проблемы, как это в других темах делал преподаватель. Здесь не следует с целью экономии времени подходить к работе поверхностно, ибо в таком случае повышается опасность «утонуть» в обилии материала, упустить центральные проблемы. Результатом самостоятельной работы должно стать собственное самостоятельное представление студента об изученных вопросах.

Работа с периодикой и монографией также не должна состоять из сквозного чтения или просмотра текста. Она должна включать в начале

6

ознакомительное чтение, затем поиск ответов на конкретные вопросы. Основная трудность для студентов здесь заключается в необходимости усвоения, понимания и запоминания значительных объемов материала. Эту трудность, связанную прежде всего с дефицитом времени, можно преодолеть путем усвоения интегрального алгоритма чтения.

Работу над рефератом необходимо начинать с выбора темы и подбора литературы. В ходе ее изучения целесообразно делать выписки по теме на отдельных листках или карточках, обращая внимание на различия или сходство во взглядах и подходах авторов. Завершается знакомство с литературой составлением плана работы.

В структурном отношении реферат включает в себя введение, основную часть, заключение. Во введении обосновывается актуальность освещаемой темы, дается краткая характеристика использованной литературы, формулируется цель реферата. В основной части, в соответствии с планом, всесторонне раскрывается содержание темы. В заключении делаются выводы, высказывается личное отношение к рассматриваемым в работе вопросам. Введение, каждая глава, выводы, а также список литературы начинаются с новой страницы.

Выводы должны содержать ясные ответы на поставленные во введении задачи. Выводы нумеруются, излагаются лаконично и должны точно соответствовать доказанным в работе собственным положениям.

Последовательность написания реферата следующая: сначала пишется основная часть, а затем введение и заключение. Минимальный объем работы 15 машинописных листов.

2. КОНСПЕКТЫ ЛЕКЦИЙ

Лекция 1.

Тема: Методы экологических исследований: классификация, использование.

Концепция многоуровневой организации живой материи. Уровневая иерархия. Основные уровни организации: молекулярный, клеточный, тканевый, организменный, популяционно-видовой, биогеоценотический, биосферный. Принцип эмерджентности.

Краткая характеристика уровней, составляющих предмет изучения современной экологии (биоэкологии). Популяции, экосистемы и биогеоценозы как объекты исследований демэкологии и синэкологии.

Основные принципы экологии: принцип эмерджентности, принцип иерархической организации систем, принцип множественности моделей систем, Принцип построения минимальных моделей (аналог принципа простоты Уильяма Оккама), принцип контринтуитивного поведения систем и др.

Лекция 2.

Тема: Теоретические методы исследований. Моделирование, его виды, этапы, достоинства и недостатки, возможности экологического моделирования.

Всесторонний анализ состояния окружающей среды. Интегральность (наблюдение за суммарными показателями). Многосредность (наблюдения в основных природных средах). Системность (воссоздание химических циклов загрязняющих веществ). Многокомпонентность (анализ различных видов загрязняющих веществ).

Лекция 3.

Тема: Основные методы исследований. Виды экспериментальной работы в области экологии.

Методы оценки экологического состояния атмосферного воздуха.

Атмосферный воздух как объект экологических исследований. Основные загрязнители атмосферы и их краткая характеристика. Загрязнители химической природы: двуокись серы, оксиды азота, соединения свинца, ртуть, окись углерода, метан, фреоны, озон, фтороводород и галогеноводороды, аммиак и др.

Анализ результатов мониторинговых исследований и единая оценка состояния возд. среды.

Методы оценки экологического состояния природных водоёмов.

Природные водоѐмы как объекты экологического мониторинга. Основные правила проведения мониторинга природных вод.

Основные загрязнители пресных водоѐмов и их краткая характеристика. Загрязнители химической природы: катионы металлов, нефть и нефтепродукты, фенол, бензол и его производные, соли и др.

8

Комплексная оценка состояния пресной воды. Анализ результатов мониторинговых исследований и единая оценка состояния воздушной среды.

Методы оценки экологического состояния почв и земель.

Почва как субстрат и как среда жизни. Состав и свойства почв. Основные правила исследования почв. Влияние почвенных показателей на растительный и животный мир.

Основные загрязнители почв и их краткая характеристика. Загрязнители химической природы: тяжѐлые металлы, нефть и нефтепродукты, соли и др. Классификация приоритетных загрязнителей. Вещества, не склонные к накоплению в почвах. Вещества, частично склонные к накоплению в почвах. Основные источники загрязнения почв.

Комплексная оценка состояния почвы. Анализ результатов экологических экспертиз и единая оценка состояния почвы.

Наглядные пособия: рекомендуемые книги, учебные и методические пособия; компьютерные программы в области моделирования и прогнозирования, компьютерная презентация лекции.

Методы оценки экологического исследования биоресурсов

Предмет и основные направления биологического мониторинга. Фитомониторинг, его основные цели и задачи. Флора, растительность и фитоценозы как объекты мониторинговых исследований. Принципы мониторинговых исследований флоры.

Важнейшие характеристики фитоценозов и методы их определения. Правила организации геоботанических маршрутов, площадей и площадок.

Мониторинговые исследования фитоценозов разных типов. Определение базовых характеристик лесного фитоценоза. Общий план геоботанического описания леса. Флористика, ярусность, тип и название фитоценоза. Исследования древесного и кустарничкового ярусов. Определение формулы древостоя. Морфологическая характеристика отдельных пород (диаметр стволов, высота древостоя, высота прикрепления крон, возраст). Исследования наземных ярусов лесного сообщества. Обозначения лесных сообществ.

Определение базовых характеристик растительности открытых участков. Выделение и описание ярусов степного сообщества. Основные типы ярусов в степных сообществах.

Определение обилия видов в фитоценозах. Морфометрические исследования фитоценозов. Определение проективного и истинного покрытия, аспекта фитоценоза. Оценка фенологического состояния трав.

Лекция 4.

Тема: Организация экологических исследований. Выбор объекта и параметров исследований

Предмет и основные направления биологического мониторинга. Зоомониторинг, его основные цели и задачи. Файна, животное население, зооценозы как объекты мониторинговых исследований. Принципы мониторинговых исследований файны.

Важнейшие характеристики зооценозов и методы их определения. Правила организации фаунистических маршрутов, площадей и площадок.

Принципы мониторинговых исследований фауны. Основные объекты зоомониторинга и особенности определения их характеристик. Локальный, региональный и глобальный зоомониторинг.

Мониторинговые исследования беспозвоночных и позвоночных животных, их популяций и сообществ. Частные методики мониторинговых исследований животных разных систематических и экологических групп. Оформление результатов мониторинга.

Лекция 5.

Тема: Математические методы анализа. Дисперсионный, корреляционный анализ.

Общие представления о математических методах, применяемых для построения моделей в экологии. Задачи в экологии и биологии, приводящие к обыкновенным дифференциальным уравнениям.

Качественные, порядковые и количественные признаки. Дискретные случайные величины (ДСВ). Законы распределения ДСВ и их основные характеристики. Непрерывные случайные величины (НСВ). Функции распределения, плотности распределения вероятностей НСВ, их основные характеристики. Основные распределения случайных величин, используемые в экологических моделях и расчетах. Элементы теории надежности для определения технических рисков. Определение риска в экологии, расчетные формулы и интерпретация результатов. Одномерный статистический анализ. Первичная обработка экологических статистических данных. Построение

10

доверительных интервалов. Сравнение двух выборок экологических показателей. Статистические гипотезы. Однофакторные и многофакторные эколого-математические модели. Типы функций, используемых для характеристики связей. Анализ качества. Понятие прогноза по статистическим моделям.

3. МЕТОДИЧЕСКИЕ УКАЗАНИЯ ПО ВЫПОЛНЕНИЮ ЛАБОРАТОРНЫХ РАБОТ И СТРУКТУРЕ ЛАБОРАТОРНЫХ РАБОТ

Название темы лабораторной (практической) работы.

За основу формулировки темы может быть принято наименование лабораторной (практической) работы из примерной программы дисциплины, а

в дальнейшем скорректировано, исходя из цели работы.

Цель работы.

Определение цели работы является наиболее трудным и ответственным этапом в разработке методических указаний. В конечном итоге, цель работы определяет в известной степени требования к умениям студентов применять полученные знания на практике, которые должны соответствовать требованиям ФГОС на уровне выпускника.

При невозможности сформулировать единую цель работы допускается формулировка нескольких целей, объединенных единой логической направленностью.

Формулировка цели работы не должна повторять ее название.

Указания по подготовке к лабораторной (практической) работе.

Написание алгоритма действий студента к подготовке лабораторной работы (усвоение теоретического материала, изучение принципов действия приборов, ознакомление с лабораторным заданием и усвоение порядка его выполнения, приготовление бланка отчета, решение задач, выполнение упражнений, составление схем).