Программа элективного курса "Растения в условиях солевого стресса"

Засоленные почвы широко распространены на территории Западной Сибири. Площадь засоленных почв в Западно-Сибирском районе составляет 5148,8 тыс. га (17,6 % площади сельскохозяйственных угодий), а засоленно-солонцовых – 6396,3 тыс. га, что составляет 21,5 % площади сельскохозяйственных угодий. В районе первое место занимает Новосибирская область, где площадь засоленных почв составляет 2146,0 тыс. га (29,5 % площади сельскохозяйственных угодий), а засоленно-солонцовые – 3013,1 тыс. га, или 41,4 % площади сельскохозяйственных угодий [3]. Авторы Курачев, Рябова [10], Семендяева [24, 25], Люлинецкий [26] в своих работах указывают, что на территории лесостепной зоны Западной Сибири в северной ее части преобладают гидрокарбонатно-сульфатно-хлоридный, в центральной – содовый, а в южной – сульфатно-хлоридно-содовый типы засоления. Такого рода почвы встречаются и в природных подзонах Новосибирской области. Засоленность этих почв обусловлена близким залеганием грунтовых вод и их значительной минерализацией. Степень их засоления варьирует от слабой до сильной. Состав солей разнообразен. При слабом засолении преобладают бикарбонаты и сода, при среднем и сильном – сульфаты натрия, кальция, хлориды натрия [27]. Данное обстоятельство обуславливает актуальность и безотлагательную необходимость изучения влияния солей на рост, развитие и обменные процессы растений в школьном курсе биологии через элективный курс “Растения в условиях солевого стресса”.

Курс рассчитан на учащихся 9–11-х классов общеобразовательных школ, проявляющих интерес к изучению биологии.

Курс позволит школьникам систематизировать, расширить и укрепить знания, развить исследовательские способности, подготовиться к осознанному и ответственному жизненному и профессиональному пути.

Учителю курс поможет наиболее качественно подготовить учащихся к биологическим олимпиадам, научно-практическим конференциям, сдаче ЕГЭ, экзаменов при поступлении в вузы.

Программа элективного курса предполагает знакомство с теорией и практикой рассматриваемых вопросов и рассчитана на 34 ч: 23 ч теоретических и 11 ч практических занятий.

Содержание курса состоит из 4 разделов и предусматривает занятия по теории и практике, включая введение и итоговое занятие. Учитель, в зависимости от уровня подготовки учащихся, уровня сложности изучаемого материала и восприятия его школьниками, может взять для изучения не все темы, увеличив при этом количество часов на изучение других. Учитель также может изменить уровень сложности представленного материала.

В процессе изучения данного курса предполагается использование различных методов активизации познавательной деятельности школьников, а также различных форм организации их самостоятельной работы.

Результатом освоения программы элективного курса “Растения в условиях солевого стресса” является представление школьниками творческих индивидуальных и групповых работ на итоговом занятии.

Цель курса: изучить особенности роста, развития и физиологического состояния растительного организма в условиях солевого стресса.

• Вооружить учащихся системой знаний по теме: “Растения в условиях солевого стресса”.
• Сформировать навыки индивидуальной и групповой работы.
• Сформировать навыки работы со справочной, научной литературой и с компьютером.
• Сформировать умения и навыки исследовательской работы.
• Сформировать у учащихся чувства значимости научных исследований, понимание роли и значимости отечественной науки и научной школы.
• Способствовать формированию познавательного интереса к биологии.
• Обеспечить профессиональную ориентацию старшеклассников.

СОДЕРЖАНИЕ КУРСА

(1 ч. в неделю, всего 34 ч.)

1. Введение (1 ч.)

Цели и задачи элективного курса. Вопросы, рассматриваемые в курсе, и его структура. Знакомство с литературой, темами научно-практических работ. Требования, предъявляемые к участникам курса.

2. Засоленные почвы России (6 ч.)

Краткая характеристика биографии ученых – В.В. Докучаева, Б.Б. Полынова, В.А. Ковды, А.Т. Морозова, Ю.П. Лебедева, Н.И. Базилевич и др. История изучения засоленных почв России и первые обзорные карты засоления почв СССР. Создание учеными новой карты засоления почв России. Распространение засоленных почв и почв солонцовых комплексов в пределах сельскохозяйственных угодий Западно-Сибирского района. Степень засоления почв. Первичное и вторичное засоление. Борьба с засоленностью почв.

3. Растения в условиях солевого стресса (14 ч. теоретических и 11 ч. практических занятий)

Понятия стресс и солеустойчивость. Гликофиты и галофиты (эугалофиты, криногалофиты, гликогалофиты, олигогалофиты, мезогалофиты). Солеустойчивость культурных растений в зависимости от степени засоления почвы. Рост и развитие растений в условиях солевого стресса. Изменение водного режима, фотосинтеза, дыхания и обменных процессов (серного, углеводного и др.) в условиях засоления почвы.

Практические работы:

1. Подготовка вегетационных сосудов (лизиметров), почвы и семян (например, гороха, моркови, пшеницы и др.).
2. Расчет и приготовление растворов с различными типами и концентрациями солей.
3. Определение полной влагоемкости почвы.
4. Посев семян.
5. Определение солеустойчивости растений по всхожести их семян.
6. Наблюдение за ростом и развитием растений.
7. Определение характера динамики роста органов растений в зависимости от условий.
8. Определение “истинной” кислотности клеточного сока растений с помощью индикаторной бумаги.
9. Определение общей кислотности растений.
10. Определение общего содержания воды в органах растений.
4. Итоговое занятие элективного курса “Растения в условиях солевого стресса” (2 ч.)

Научно-практическая конференция.

1. Барахтенова Л.А., Кузнецова А.А., Габов В.В. Полевой практикум по экофизиологии растений: Учебно-методическое пособие. – Новосибирск: Изд. НГПУ, 2000.
2. Барахтенова Л.А., Кузнецова А.А. Ассимиляция двуокиси серы растениями. Физиология фотосинтеза. Новосибирск: Изд-во НГПУ, 1998.
3. Государственный земельный кадастр. М., 1996. с. 67–76.
4. Зайдельман Ф.Р. Мелиорация почв: Учебник. – 3-е изд., испр. и доп. – М.: Изд-во МГУ, 2003.
5. Зуев В.И. Особенности возделывания овощных культур на засоленных почвах. Ташкент, Издательство “Фан” УзССР, 1977.
6. Ковда В.А. Происхождение и режим засоленных почв. М.-Л.: Изд-во АН СССР, 1946. Т. 1. 568 с.
7. Кондорская Н.И. Географическое распространение почв содового засоления в СССР // Почвоведение. 1965. № 9. с. 10–16.
8. Ковда В.А. Щелочные почвы содового засоления // Симпозиум по содовому засолению почв в Будапеште. М., 1965. Т. 14. с. 49–82.
9. Куперман Ф.М., Ржанова Е.Н. Биология развития растений. М.: Высшая школа, 1963.
10. Курачев В.М., Рябова Т.Н. Засоленные почвы Западной Сибири. – Новосибирск: Наука, 1981.
11. Маркова И.А., Коротун Н.А., Кузнецова А.А. Особенности роста и развития пшеничного растения в условиях солевого стресса // Сборник научных работ студентов и молодых ученых. – Новосибирск: Изд-во НГПУ, 1999. Вып.1.
12. Маркова И.А., Коротун Н.А., Родькина О.В., Кузнецова А.А., Габов В.В. Влияние разнокачественного засоления почв на метаболизм сульфата и обмен запасных белков мягкой яровой пшеницы // Сборник научных работ студентов и молодых ученых. – Новосибирск: Изд-во ГЦРО, 2000. Вып.2.
13. Маркова И.А. Влияние разнокачественного засоления почв на метаболизм сульфата культурных растений // Экология Южной Сибири: Материалы Южно–Сибирской международной научной конференции студентов и молодых ученых. – Абакан, 2001. Т. 1 – с.37–38.
14. Маркова И.А. Влияние разнокачественного засоления почвы на динамику содержания каротина в корнеплодах культурных растений в период хранения // Ботанические исследования в Азиатской России: Материалы XI съезда Русского ботанического общества (18–22 августа 2003г., Новосибирск-Барнаул). – Барнаул, 2003. – Т. 3. – с.94–95.
15. Маркова И.А. Влияние сульфатного засоления почвы на содержание суммы сахаров, общих форм азота и серы в корнеплодах моркови в период хранения // Экология Южной Сибири: Материалы Южно-Сибирской международной научной конференции студентов и молодых ученых. – Абакан, 2003. – Т. 2.
16. Маркова И.А. Влияние избытка солей в почве на углеводный обмен в корнеплодах моркови в период хранения // Материалы VIII Международной экологической студенческой конференции. “Экология России и сопредельных территорий. Экологический катализ” / НГУ, Новосибирск, 2003. – с.43–45.
17. Маркова И.А. Влияние условий выращивания на содержание форм сахаров в корнеплодах сортов моркови в период хранения // Экология Южной Сибири: Материалы Южно-Сибирской международной научной конференции студентов и молодых ученых. – Абакан, 2004. – Т. 2.
18. Новикова А.В. Засоленные почвы, их распространение в мире, окультуривание и вопросы экологии. Харьков, 2004.
19. Овощные культуры в Сибири / Е.Г. Гринберг, В.Н. Губко, Э.Ф. Витченко, Т.Н. Мелешкина. – Новосибирск: Сиб. унив. изд-во, 2004.
20. Панкова Е.И., Новикова А.Ф. Карты засоления почв России // Почвоведение, 2002, № 7, с. 817–831.
21. Полевой В.В. Физиология растений. М., 1989.
22. Практикум по физиологии растений: Учебное пособие для студ. высш. пед. учеб. Заведений. / И.В. Плотникова, Е.А. Живухина, О.Б. Михалевская и др.; Под ред. В.Б. Иванова. – М.: Издательский центр “Академия”, 2001.
23. Рубин Б.А., Гавриленко В.Ф. Биохимия и физиология фотосинтеза. М., 1977.
24. Семендяева Н.В. Солонцы лесостепной зоны Западной Сибири и их мелиорация: Автореф. дис. … д-ра с.-х. наук. – Харьков, 1985.
25. Семендяева Н.В. Свойства солонцов Западной Сибири и теоретические основы химической мелиорации. – Новосибирск, 2002.
26. Семендяева Н.В., Люлинецкий А.Л. Перспективы и приемы мелиоративного освоения солонцов Новосибирской области. Комплексная мелиорация солонцов и охрана окружающей среды // Науч.-техн. бюл. РАСХН. Сиб. отделения. СибНИИЗХим. – 1991. Вып. 1.
27. Семендяева Н.В., Галеева Л.П., Мармулев А.Н. Региональные особенности почв Новосибирской области и их сельскохозяйственное использование: Учеб. Пособие. – Новосибирск, 2001.
28. Строгонов Б.П. Метаболизм растений в условиях засоления. Доложено на трудах третьем ежегод. Тимирязевском чтении 2 июня 1972 г. М., “Наука”, 1973.
29. Удовенко Г.В. Солеустойчивость культурных растений. Л., 1977.
30. Шевякова Н.И. Метаболизм серы в растениях. М.: Наука, 1979.