Н. Г. Чернышевского занятия по экологии на пришкольном участке: теория и практика учебно-методическое пособие



страница3/11
Дата02.05.2016
Размер2.06 Mb.
1   2   3   4   5   6   7   8   9   10   11

1. 2. Создание насаждений на школьном участке


При проектировании школьного участка могут быть использованы элементы регулярного и пейзажного стилей. Иногда, особенно в сельской местности, предоставляется возможность использования элементов природного ландшафта. Вся площадь участка должна быть выровнена, пахотный горизонт необходимо освободить от пней, корней, камней, строительного мусора, бытовых отходов. Обязательно осуществление почвенных изысканий и при необходимости улучшение состояния земельных участков путем внесения органических и минеральных удобрений [7—8]. По периметру необходимо создание ветрозащитных насаждений. Дендрарий должен прилегать к одной из границ школьного участка. Большое внимание следует уделять планировке дорожной сети, удобно соединяющей отдельные компоненты участка с хозяйствен-ными службами, складскими помещениями для инвентаря, удобрений, хранилищами посевного и посадочного материала, машинно-тракторным парком.

При благоустройстве территории школьного участка чрезвычайно важна правильная организация территории: подготовка почвы, подбор ассортимента, посадка и содержание насаждений различного целевого назначения (защитные насаждения по периметру участка, бордюры и живые изгороди, ограничивающие отдельные участки: коллекции, питомники; декоративные биогруппы, цветники и газоны, дендрарий и т.д.). Посадку ветрозащитных полос следует производить саженцами


1—2-летнего возраста, с размещением растений в рядах через 0,8—1,0 м.
В соседних рядах растения должны чередоваться в шахматном порядке. Если проектом предусмотрено создание плотной живой изгороди из кустарника, с последующей ее формовкой, то она должна выращиваться, как и бордюры, внутри участка, из двух-трех рядов, с размещением в ряду через 25—30 см и между рядами — 20—25 см. Для создания такой изгороди необходимо использование сеянцев однолетнего возраста, только в этом случае мы получим желаемый эффект. Большое значение при этом имеет и специальная подготовка посадочных мест. Очень важна для линейных посадок подготовка сплошных траншей с последующей их засыпкой почвосмесью, что позволит обеспечить более выровненные и одинаковые условия для роста и развития всех растений. Траншеи должны быть глубиной 60—80 см и шириной 60 см. Засыпаются посадочные места окультуренной почвой, состоящей из плодородного верхнего слоя с добавлением 1/3 части перегноя и по необходимости песка, древесных опилок, комплекса минеральных и микроудобрений. При посадке хвойных растений обязательно добавление в почву земли, взятой из-под хвойных растений (желательно из мест их естественного местообитания), что способствует развитию микоризы, обеспечивающей хороший рост и состояние растений. После засыпки траншей проводится уплотнение почвы, планировка и обильный полив, через 5—7 дней осуществляется повторное уплотнение и планировка почвы.
И только после этого возможна качественная посадка сеянцев, обеспечивающая их нормальный рост. Как показал анализ накопленного опыта, такая технология у нас не всегда соблюдается, а в большинстве стран мира — обычна. Отсюда и качество.

Аналогично осуществляется и закладка дендрария. Каждое растение в дендрарии желательно высаживать в ямы, заполненные окультуренной почвой. Размеры ям, независимо от габитуса (размеров) посадочного материала, должны быть не менее 80х80х80 см. После посадки производится оправка растений, уплотнение почвы, обильный полив, повторная оправка растений и поделка приствольных кругов для рационального орошения и сбора атмосферных осадков.

Чрезвычайно важно обеспечить школьный участок систематическим орошением, т.е. создать постоянно действующий в течение вегетации водовод. Необходимо обратить внимание на то, что очень часто при создании школьных участков, да и при решении вопросов озеленения в засушливых регионах большое внимание уделяется поиску засухоустойчивых растений и в меньшей степени созданию благоприятных условий для растений, т.е. соблюдению элементарных экологических законов. Водопроводная сеть должна быть обеспечена вентилями, а экспериментальные участки — водомерами, распылителями, туманообра-зующими установками. Надо отметить, что, несмотря на научно-технический прогресс, до сегодняшнего дня во многих школах наблюдается полив, осуществляемый ведрами, лейками, в лучшем случае с использованием поливных шлангов; почва обрабатывается лопатами, мотыгами, граблями и ручными катками, что отрицательно сказывается на всем воспитательном и познавательном процессе школьника. Такая организация труда на школьном участке демонстрирует трудоемкость и непривлекательность экспериментальных исследований в области биологии и экологии, неоправданный расход времени и средств. Многие из этих вопросов можно будет решить путем внедрения предлагаемых нами прогрессивных технологий и новых методов по размножению и выращиванию растений.

1.3. Тематика учебно-опытных
экологических исследований


Практические занятия по экологии и прикладной экологии на школьных участках должны быть организованы в соответствии с учебной программой по экологии, а также программами экологических кружков и факультативов, целью которых является получение учащимися более глу-боких биоэкологических знаний, умений и навыков для рационального решения вопросов, связанных с экологическими проблемами современности.

Приведем примерный план тем, которые могут быть использованы для организации учебно-опытных исследований по вопросам экологии и прикладной экологии на школьном участке (табл. 1).



Для реализации поставленной задачи большое внимание должно уделяться (при обосновании той или иной темы) активному использованию межпредметных связей экологии с биологией, ботаникой, дендрологией и лесоводством, климатологией, почвоведением, физиологией, интродукцией и защитой растений, что будет способствовать повышению образовательной и воспитательной значимости учебно-опытных исследований.
Таблица 1

Тематический план организации учебно-опытных исследований по экологии
на школьном участке


№№ п/п

Название темы (вопроса исследований)

1

Выявление влияния абиотических факторов на рост и развитие растений (температура, влажность почвы и др.).

2

Изучение экологической закономерности об изменчивости, вариабельности и разнообразия ответных реакций на действие факторов Среды у отдельных особей вида (например, ответные реакции особей одного вида из различных возрастных групп на действие высоких температур и почвенную засуху).

Продолжение таблицы 1

3

Изучение экологической закономерности о неоднозначности действия факторов на разные функции организма (постановка опыта, позволяющего выявить зависимость фотосинтеза и дыхания от температуры).

4

Изучение экологического правила Ю. Либиха или закона минимума (постановка опыта по выявлению влияния различных норм минеральных удобрений на рост и развитие растений).

5

Изучение закона оптимума (организация исследований по изучению динамики роста и развития растений на фоне погодных условий).

6

Изучение внутривидовой конкуренции (постановка опыта по выявлению конкуренции между особями одного вида). С этой целью следует провести загущенные посевы семян, с последующим учетом появления и сохранности всходов, изучением их роста и развития и выявлением внутривидовых отношений.

7

Изучение межвидовой конкуренции (постановка опыта по выявлении конкуренции между особями разных видов). С этой целью следует провести загущенный посев семян двух видов (семена в равных количествах смешиваются и высеваются на небольшой площади). Далее ведется учет всходов и их сохранности, выявляются межвидовые отношения.

8

Изучение возрастного спектра популяции (проростки, ювенильные, имматурные, виргинильные, генеративные, субсенильные и сенильные возрастные группы), с последующим определением типа популяции (инвазионная, регрессивная, нормальная полночленная, нормальная не полночленная) и ее жизнеспособности. Такие исследования возможны при наличии дендрария или естественного фитоценоза. Желательна организация экскурсии в лес.

9

Изучение механизмов гомеостаза популяции и определение емкости среды (организация опыта с посевом семян райграса). В загущенных посевах ряд растений погибает, а в разреженных — дополнительно развиваются вегетативные особи.

10

Изучение форических связей и их значения для сохранения популяции, вида (организация наблюдений за опылением цветков насекомыми, распространением семян птицами и животными).

11

Изучение фабрических связей (организация наблюдений за строительством гнезд и нор на территории дендрария и в природных экосистемах).

12

Изучение трофических связей, трофических цепей и уровней (организация наблюдений по выявлении пищевых цепей в экосистемах). Для организации более глубокого изучения этой темы и при отсутствии сформировавшейся на территории школьного участка рукотворной экосистемы (дендрария) необходима организация экскурсий в лес и другие экосистемы.


Продолжение таблицы 1

13

Изучение жизненных форм растений, как механизмов адаптации к окружающей среде (по К. Раункиеру): фанерофиты, хамефиты, гемикриптофиты, криптофиты и терофиты. Дополнительно к исследованиям в условиях школьного участка необходима организация экскурсий в природные экосистемы (лес, степь).

14

Изучение методов прогноза и учета семян, основанных на визуальных наблюдениях в дендрарии и лесных экосистемах (по шкале В. Г. Каппера, используя для деревьев шестибалльную, для кустарников — трехбалльную шкалу, и способом пробных ветвей).

15

Определение фаз созревания семян (физиологическая и урожайная зрелость) в условиях дендрария и лесных экосистем.

16

Изучение грунтовой всхожести семян у разных видов древесных растений в условиях учебно-опытной зоны школьного участка.

17

Изучение качества семян и плодов (определение у древесных растений массы плодов и семян, процента выхода семян из плодов, количества семян в плодах, размеров семян и плодов).

18

Изучение почвы — третьей среды обитания живых организмов (механические, физические и химические свойства).

19

Использование гидроизолированных посевных чеков с постоянным подпитывающим через дренаж увлажнением в опытах по изучению адаптации растений к абиотическим факторам среды (влаге, температуре, свету, почве).

20

Постановка опытов по применению капельного орошения при выращивании растений, направленных на сокращение расхода поливной воды.

21

Организация опытов по выращиванию растений с закрытыми корневыми системами, направленных на сокращение площадей питомников и расхода воды. Выращивание в контейнерах новогодних елей.

22

Создание коллекций редких и исчезающих видов, коллекции лекарственных растений.

23

Изучение наиболее опасных вредителей и болезней растений и мер борьбы с ними.

С целью реализации межпредметных связей на учебно-опытном школьном участке возможна успешная организация исследований в области физиологии растений (определение показателей транспирации, водоудерживающей способности листьев, содержания общей воды в листьях и побегах, соле-, жаро- и засухоустойчивости и зимостойкости растений и т.д.). Примение гидроизолированных посевных чеков с постоянным подпитывающим через дренаж увлажнением дает возможность проведения исследований в области селекции, например, по выявлению гетерозисных признаков у отдельных особей в популяции (выявление особей, обладающих высокой энергией роста, оригинальной формы кроны и т.д.). Создание коллекций редких или находящихся под угрозой исчезновения, а также лекарственных растений позволит провести исследования, направленные на восстановление популяций ценных видов природной флоры. Хвойные растения, выращенные в контейнерах, могут быть использованы в качестве новогодних елей с последующей их посадкой в открытый грунт, что имеет большое воспитательное значение. Для выполнения учебно-опытных исследований учащимся следует предложить определенную схему работы по выбранной ими теме (табл. 2).



Таблица 2

План организации учебно-опытных работ по теме

№№ п/п

Очередность выполнения исследовательской программы

1

Выбор темы, цели и задачи исследований.

2

Изучение основных источников информации по теме (работа с литературой, обзор сведений по теме).

3

Обоснование актуальности и новизны исследований по теме.

4

Выбор методов исследования.

5

Составление программы и календарных планов учебно-опытных исследований.

6

Закладка опытов с соблюдением требований, предъявляемых к выполнению учебно-опытных исследований.

7

Подготовка полевых журналов и их ведение в течение вегетации (журнал регистрации появления всходов и их сохранности, фенологических наблюдений, динамики сезонного роста растений, водного режима почвы и т.д.).

8

Сбор полевого материала по вопросам исследования (регистрация фенодат и погодных условий: температуры атмосферного воздуха и его относительной влажности, количества осадков, скорости ветра; сезонной динамики влажности почвы и водного режима растений; подекадные замеры прироста растений и т. д.).

9

Камеральная обработка полевого материала, составление таблиц, графиков, рисунков и т.д.

10

Анализ собранной информации.

11

Составление отчетов, заключений, выводов по результатам исследований.

12

Подготовка докладов, написание статей для школьных (межшкольных) конференций, семинарских занятий и т.д.

1.3.1. Примеры организации и проведения
экологических исследований на школьном участке


Правильно организованная учебно-опытная зона школьного участка дает возможность провести с большой эффективностью эксперименты практически по любому вопросу в области синэкологии и аут(о)экологии, т.е. комплексного изучения экологии особи, популяции, фитоценоза, биоценоза и экосистемы в целом. На учебно-опытном участке Балашовского филиала СГУ, а также на станции юных натуралистов г. Балашова и в природных местообитаниях (пойменные леса Прихоперья) в разные годы со студентами факультета экологии и биологии был успешно проведен ряд опытов экологического направления, имеющих определенное образовательное и воспитательное значение. Полученные результаты позволяют совершенствовать организацию планирования и проведение практических занятий по вопросам экологии, практикумов и факультативов в соответствии со школьными программами. Например, на основе эмпирического опыта со студентами экспериментально была изучена межвидовая и внутривидовая конкуренция. Для успеха проведения таких экспериментов необходимо знать биологию и экологию растений, семеноведение, агротехнику генеративного размножения опытных растений. Важно своевременно заготовить достаточное количество видов семян, включенных в опыт. Необходимо также разработать программу и методику исследований, календарный план работ по закладке опыта и уходу за растениями, сбору и обработке информации. При изучении внутривидовой конкуренции использовались загущенные посевы ясеня зеленого (Fraxinus lanceolata Borkh.); при изучении межвидовой конкуренции — семена клена остролистного (Acer platanoides L.) и к. ясенелистного (A. negundo L.).

Эти виды отличаются высокой лабораторной и грунтовой всхожестью семян. К. остролистный (A. platanoides L.), как менее конкурентно-способный вид, не в состоянии составить конкуренцию для к. ясене-листного (A. negundo L.), что и обеспечивает наглядность межвидовой конкуренции в опыте. Знание экобиологических особенностей растений и особенно энергии их роста позволяет в процессе эксперимента получить убедительные результаты, ярко выражающие тот или иной эффект. Для экспериментального изучения межвидовой и внутривидовой конкуренции студенты делились на звенья. Сбор информации проводило каждое звено по своему графику, а затем осуществлялось обобщение материала и проводился анализ результатов исследований, строились графики. На рис. 1—2 и в табл. 3—4 приведены результаты данных исследований.



Таблица 3

Внутривидовая конкуренция Fraxinus lanceolata Borkh,

результаты эксперимента 1997—2000 гг.

Сроки инвентаризации

Кол-во растений (шт.)

15 мая 1997 г.

4000

15 сентября 1997 г.

2000

15 сентября 1998 г.

800

15 сентября 1999 г.

360

15 сентября 2000 г.

210



Рис. 1. Внутривидовая конкуренция
в посевах Fraxinus lanceolata Borkh.

Динамику внутривидовой конкуренции можно наблюдать в загущенных посевах в течение ряда лет, что облегчает задачу преподавателя (табл. 3, рис. 1). Ниже, в табл. 4 и на рис. 2, отражены результаты учебных исследований по изучению межвидовой конкуренции.
Таблица 4
Результаты межвидовой конкуренции в посевах между особями

Acer platanoides L. и A. negundo L.

Сроки учета

Acer negundo L.

Acer platanoides L.

15 мая 1997 г.

1800

1600

15 сентября 1997 г.

900

270

15 сентября 1998 г.

240

70




Рис. 2. Межвидовая конкуренция в посевах
между особями Acer platanoides L. и A. negundo L.

В процессе борьбы за существование явное преимущество имеет
к. ясенелистный (A. negundo L.). Согласно принципу Гаузе, со временем к. остролистный (A. platanoides L.) исчезнет из искусственного фитоценоза, и в опыте будет наблюдаться внутривидовая борьба между особями к. ясенелистного (A. negundo L.), что видно уже в первый год опыта. Наблюдение за конкуренцией в процессе опыта на школьном участке позволяет учащимся закрепить теоретический материал.

Явление самоизреживания у растений следует отнести к жесткой форме внутривидовой конкуренции. При большой густоте всходов часть растений неминуемо погибает в результате угнетения физиологически более сильными особями этого вида. Ряд интересных опытов по теме внутривидовой и межвидовой конкуренции, тесно связанной с вопросами гомеостаза популяции (механизмов регуляции плотности популяции) и емкостью среды обитания (емкость среды — число особей, потребности которых могут быть удовлетворены ресурсами данного местообитания без заметного ущерба для его дальнейшего благосостояния), могут быть осуществлены посевом травянистых растений. В опыте 2000 г. на площади 2 м2 было получено 3200 всходов клевера полевого (Trifolium arvense L.). Через 100 дней после появления единичных всходов на участке сохранилось в результате внутривидовой конкуренции 1500 растений, т.е. около 50%. Влияние вредителей было исключено. Результаты учебно-опытного эксперимента отражены на рис. 3.





Рис. 3. Внутривидовая конкуренция в загущенных посевах клевера полевого —Trifolium arvense L. (2000):

1) всего всходов в опыте; 2) количество сохранившихся всходов
В процессе теоретического изучения вопросов, связанных с темами внутривидовой и межвидовой конкуренции, гомеостазом популяции и емкостью среды, целесообразно в качестве наглядных пособий использование результатов исследований выдающегося ученого Г. Ф. Морозова, полученных в 1928 г. и отраженных в табл. 5 и на рис. 4.

Как видно из таблицы и рисунка, к столетнему возрасту в культурах сосны осталось из 10000 высаженных сеянцев всего 300, в культурах березы — 500 и в культурах ели — 700 растений, что наглядно и с большой достоверностью показывает динамику самоизреживания в древесных насаждениях до плотности, соответствующей емкости биотопа.


Таблица 5

Самоизреживание в древесных насаждениях (Г. Ф. Морозов, 1928).

Ход самоизреживания стволов с возрастом у сосны, березы и ели

Кол-во растений (тыс. шт./га)

Возраст (лет)

1

20

40

60

80

100

1. Сосна

2. Береза

3. Ель


10

10

10



4

6

8



2

3

5



0,8

1,5


2

0,4

0,8


1

0,3

0,5


0,7



Рис. 4. Самоизреживание в древесных насаждениях

(по Г. Ф. Морозову, 1928)
Как отмечают Н. М. Чернова и А. М. Былова в учебном пособии по экологии для педагогических вузов, большой интерес при изучении гомеостаза популяции и емкости среды обитания имеет эксперимент с райграсом многолетним [9].

У райграса многолетнего основной экологической единицей, как показано в табл. 6 и на рис. 5, становится не особь, а побег. Обнаружено, что при разных нормах высева семян, от 6 до 180 кг/га, сначала густота побегов варьирует от 30 до 1000 на 1 м2, в зависимости от нормы высева семян, но затем во всех вариантах опыта становится равной и составляет примерно 500 особей. В изреженных посевах появляются новые побеги, а в более густых часть особей отмирает. Из эксперимента видно, что емкость среды может обеспечить нормальное развитие лишь 500 особей райграса многолетнего, как и в примере с древесными растениями — площадь одного гектара может обеспечить питанием, влагой, солнечной радиацией от 300 до 700 взрослых деревьев в зависимости от вида и его экологии и биологии.



Таблица 6
Опыт проявления гомеостаза при посеве райграса

с различной нормой высева семян

Название вида

Посев семян (кг/га)

Кол-во растений
(шт/ кв. м)

Райграс

6 (кг)

30

500

многолетний

180 (кг)

1070

500


6 кг 180 кг

500 500

растений


30 1070

растений


Рис. 5. Опыт проявления гомеостаза при посеве райграса

с различной нормой высева семян
Для более полной реализации поставленных задач по организации и

проведению учебно-опытных исследований на школьном участке необходимо использование целого ряда методов и прогрессивных технологий по размножению и выращиванию растений.


1   2   3   4   5   6   7   8   9   10   11


База данных защищена авторским правом ©bezogr.ru 2016
обратиться к администрации

    Главная страница