На протяжении пяти лет на берегу Волги в районе села Подлесное проложена учебная тропа природы. Создание учебной тропы направлено на решение задач: экологическое обучение и воспитание, отдых посетителей, сохранение природы в прилегающей зоне.
Процесс оборудования тропы силами учащихся позволяет руководителям создавать разные ситуации, играющие важную роль в деле образования и воспитания школьников. Оборудованная тропа помогает организовать учебно-воспитательную деятельность учителей и учащихся, она несет информацию для тех посетителей, которые проходят по ней самостоятельно, без экскурсоводов. Если учесть, что тропа, как правило, объединяет участки, где проводится экологический практикум и организуется природоохранная деятельность учащихся, то ее использование настолько многогранно, что она становится своеобразным учебным кабинетом в природе.
Традиционными экскурсиями являются:
- Краеведческая, которая рассказывает о историческом прошлом села и его настоящим.
- Экологическая – рассматривает особенности биогеоценоза побережья реки Волги “Экосистема листопадного леса”.
- “Волга. Времена года”.
- “Красная книга нашей местности”
Практические работы:
- “Влияние рекреационной нагрузки на структуру почвы”.
- “Анализ качества воды”.
На протяжении всего маршрута находятся информационные щиты, которые пробуждают и развивают у посетителей ответственное отношение к природе, учат уважению к природе, показывают места отдыха, правила пользования и поведения в лесу.
Экскурсия 1
Историческая справка
История колонии Унтервальден (Майнгард, после 1915 г. – Подлесное) восходит ко времени оснований колоний по Указу императрицы Екатерины II, издавшей две редакции Манифеста от 4 декабря 1762 года и 22 июля 1763 года “О дозволении всем иностранцам, В Россию въезжающим, поселяться в которых губерниях они пожелают и о даровании им правам”.
Колония Унтервальден была основана голландским бароном Борегардом де Кано в 1768 году на реке Малый Караман. Через два года было решено перенести колонию (помимо Унтервальдена было перенесено еще 12 колоний) из-за непригодности земель на берег Волги севернее колонии Орловская..
Население занималось выращиванием зерна, табака, картофеля. На 40 семей, в которых жителей мужского пола проживало 89 человек, женского – 58 человек, приходилось 80 лошадей, 41 корова (сюда же включены и телята). Сразу же было высажено 102 четверти ржи. Для жительства было выстроено 8 жилых покоев, амбары и конюшни отсутствовали.
Отдельной школы в колонии нет. Малолетних детей обучает избранный самими колонистами шульмейстер в своем деле. Обучал шульмейстер чтению, писанию и закону Божьему.
Сенных покосов в действительности не больше 9 десятин, а в отхожей пустоши – 80 десятин. Прочие 71 десятина покосов отмыта рекой Волгой и занесена песками.
Из-за нехватки лугов сено всегда покупали в деревне Маянге, лежащей от колонии в 40 верстах, и в правобережье в селах Воскресенском и Березняках, живущих в 4-х и 25-ти верстах от Унтервальдена.
Леса в колонии не более 3-х десятин, а остальные 48 – наполовину отмыты Волгой, а оставшиеся 20 с лишним десятин – переведены в заповедный. Поэтому нехватку дров и для других надобностей покрывали приобретением леса в вышеперечисленных селениях. Жители рассказывали о своих стараниях развести лес, для чего высаживали талы, но деревья не росли, высыхая почти сразу. Видя бесплодность этих занятий, посадку леса колонисты прекратили.
Недостаток в лесе и сенных покосах здешних жителей совершенно изнуряет: весь доход, полученный от земледелия, колонисты вынуждены употребить на покупку сена, леса и дров, поэтому на оставшиеся средства едва могли содержать себя.
Позади домов у всякого семейства разведен огород, где сажают различные овощи. Притом у всех есть сады, где рассажены плодовые деревья – не менее 50.
Пчельников и мельниц нет, а мелят хлеб в находящихся поблизости мельницах.
Пашенная земля разделена на три поля. Та, на которой сеют табак, удабривается навозом. Прочую же землю никогда не удабривают. Пашут плугами на лошадях, распахивают в своей даче (отмежеванной земле) – 500 десятин, в казенной степи – около 100 десятин. Ближняя пашня отстоит от колонии менее 2-х верст, а последняя – не более 8 верст.
Хлеба, картофеля и табака здешняя колония сеет довольно. Урожай ржи, пшеницы, овса, картофеля и табака бывает хороший, ячменя и гороха – посредственный. Просо, если не побьет морозы, дает изобильный урожай.
Сжатый хлеб по примеру русских земледельцев колонисты складываются в скирды и по окончании полевых работ свозят в сделанное близ колонии гумно, где после и молотят зерно невысушенным. Работу выполняют летом, а иногда и зимою, лошадьми. Поступают так из безвыходности положения: из-за нехватки леса и дров колонисты не имеют возможности обзавестись подобно русским овинами, где можно было бы сушить зерно.
Скота в здешней колонии у жителей довольно. Из птицы разводят только кур. Жители к работе прилежны. В домашних и жизненных припасах недостатков не имеют, кроме льна и конопли. Эти культуры колонисты сеяли несколько лет подряд, но лен и конопля урожая не дали.
Хлеб и прочие избытки колонисты из-за удобства, большей частью продают в Вольске. Иногда покупатели приезжают в саму колонию.
По данным 1798 года в колонии было 38 семей, в которых было 64 работника.
Табак привезли на Волгу переселенцы из Голландии, поселившиеся в колонии Екатериненштадт. Эта культура получила быстрое распространение в колониях Борегарда и на несколько лет стала главной статьей сельскохозяйственного производства. Первоначально табак выращивался для собственных нужд. Но уже с 1775 года разведению табака стало уделяться особое внимание. Производство табака быстро развивалось и давало неплохие доходы. Фабрики в Саратове и Петербурге работали на полную мощность. В конце XVIII века открывается табачная фабрика в Екатериненштадте.
По данным переписи 1912 года в колонии Унтервальден проживало 3598 человек. С 1798 года по 1912 год население колонии выросло более чем в 15 раз.
В настоящее время Подлесное – центр одноименного округа, куда входит село Сосновка. Население составляет 3731 человек. Это крупнейшее село района и одно из крупных в области. Расположено в северно-западной части района на волжской террасе между старицей реки Гнилуха и протокой реки Воложки, в 25-ти км от райцентра – г. Маркса и в 75 км от железнодорожной станции у автодороги Саратов – Самара.
В селе действует школа, Дом культуры, больница, отделение связи, предприятия торговли и общественного питания, АЗС. Близ села головной водозабор магистрального канала Комсомольской оросительной системы.
Экскурсия 2
Экосистема листопадного леса
"Как некогда человек, строивший свою жизнь на лугу да поле, входил в лес – мир непонятный и странно-чуждый – так и ты, человек современного города, входишь на нашу тропу с неизвестностью. Ты входишь, деревья, вода и травы – вдоль от тебя. Едва ли кто из нас знает, понимает, чувствует ныне, что скрывается, убегает, явствует за каждым стеблем травы, что содержите в каждом дуновении, шелесте листьев. Всего этого – трудноуловимой, но все же подлинно пребывающей в каждое мгновение, жизни целого мира, – как бы и нет для современного человека.
Суточные колебания температуры в лесу сглаживаются наличием растительности и повышенной влажностью. Осадков над лесом выпадает больше, чем над полем, но существенная их часть при небольших дождях не достигает поверхности почвы и испаряется с листьев деревьев и растений. Экосистему листопадного леса представляют несколько тысяч видов животных, более ста видов растений.
Корни деревьев одного вида зачастую срастаются между собой. В результате питательные вещества перераспределяются сложным образом. В густых еловых лесах срастается корнями до 30% деревьев, в дубняке – до 100%. Срастание корней разных видов и родов наблюдается крайне редко. В зависимости от действия различных экологических факторов деревья одного и того же возраста могут иметь вид мощных плодоносящих особей или тонких побегов, а могут даже состариться, не достигнув зрелого состояния.
Лесная растительность интенсивно конкурирует за свет. Лишь небольшая часть солнечных лучей достигает почвы, поэтому растения в лесу обитают в нескольких ярусах. Чем ниже ярус, тем более теневыносливые виды его занимают. В верхнем ярусе расположены кроны светолюбивых деревьев: тополь серебристый (осокорь), клёна ясенелистного, осины. Ниже – менее светолюбивые формы: клен татарский, яблоня, лох серебристый, боярышник. Еще ниже произрастают кустарники подлеска: роза коричная (шиповник), волчья ягода, полукустарник – ежевика. Травянистые растения и мхи образуют самый нижний ярус – напочвенный покров. Обилие полян и опушек значительно обогащает видовой состав растений, насекомых и птиц. Опушечный эффект используют при создании искусственных насаждений.
В почве живут норные грызуны (мыши, полевки), землеройки и слепыши. В различных ярусах леса гнездятся птицы: на ветвях и в дуплах деревьев, в кустарнике и траве – овсянки, кукушки, зяблики, поползни, дятлы, иволги, славки, горлицы, хищные птицы.
Первичные консументы представлены зайцами, мышевидными грызунами, птицами. Питательные вещества, накопленные летом листвой деревьев и кустарников, перемещаются осенью в ветви, ствол, корни, резко повышая их кормовую ценность и помогая животным пережить зимнюю бескормицу. К первичным консументам относятся и другие обитатели леса — насекомые, питающиеся листвой (гусеницы) и древесиной (короеды). Все виды позвоночных являются средой обитания и источником пищи для наружных паразитов — насекомых и клещей, и внутренних паразитов — бактерий, простейших, плоских и круглых червей.
Индикаторами экологического благополучия биоценоза являются разнообразные накипные лишайники.
Поверхность почвы покрыта подстилкой, образованной полуразложившимися остатками, опавшими листьями, мертвыми травами и ветками. В подстилке обитает множество насекомых и их личинок, дождевых червей, клещей, а также грибов, бактерий и сине-зеленых (зеленым налетом они покрывают поверхность почвы, камней и стволов деревьев). Для этих существ органика подстилки служит пищей. Жуки-мертвоеды, кожееды, личинки падальных мух, гнилостные бактерии эффективно уничтожают органические остатки. Значительную часть растительного опада составляет клетчатка. Бактерии, шляпочные и плесневые грибы вырабатывают ферменты, расщепляющие клетчатку до простых сахаров, легко усваиваемых живыми организмами. Обитатели почвы питаются и выделениями корневой системы деревьев, от 15% до 50% синтезируемых деревом органических кислот, углеводов и других соединений попадает через корневую систему в почву. При ослаблении деятельности почвенных организмов опад начинает накапливаться, деревья исчерпывают запасы минерального питания, чахнут, подвергаются нападениям вредителей и гибнут. Это явление мы, к сожалению, часто наблюдаем в городских насаждениях.
Лес — самая устойчивая экосистема, поскольку обладает наибольшим разнообразием видов. Одни деревья не создают устойчивой экосистемы. При устройстве снегозадерживающих ветрозащитных лесопосадок возникает неожиданная проблема — деревья уничтожаются насекомыми. Для борьбы с ними оказывается необходимым создавать более устойчивый биоценоз — подсаживать кустарники для гнездовья и питания птиц, снижающих численность насекомых в лесах на 40–70%. Аналогичные проблемы возникают и при создании лесопарков, искусственных пастбищ и других экосистем. Науку, занимающуюся конструированием искусственных сообществ организмов, способных ужиться и дополнять друг друга, называют экологической инженерией.
ПРАКТИЧЕСКИЕ РАБОТЫ
Работа 1. Анализ качества воды
Современная интенсивная эксплуатация природных источников и недостаточная вторичная очистка воды привели к деградации водных ресурсов. Практически на глазах одного поколения происходит зарастание озер. Это явление получило название сукцессия. Сукцессия мелких водоемов обычно происходит следующим образом. Сначала вдоль берегов образуется сплавина — плавающий растительный ковер из мхов, осок и других трав. Водоем заполняется остатками растений, которые из-за недостатка кислорода в придонных слоях не успевают перерабатываться водными обитателями и образуют торф. Озеро постепенно заболачивается, исчезают планктон и рыбы. Появляются растения и животные, приспособленные к болотистой среде. Образовавшееся болото постепенно сменяется мокрым лугом, затем кустарником и, наконец, зарастает лесом.
С помощью химических, физических и биологических исследований можно оценить качество воды и обозначить тенденции в его изменении, понять какие воздействия на водоемы являются неблагоприятными, каким образом можно восстановить “здоровье” воды.
При исследовании воды необходимо выполнять следующие правила:
- Для получения достоверного вывода брать неменее трех проб воды, а результат рассчитать по среднему значению.
- Чем меньше времени проходит после отбора пробы перед анализом, тем точнее результат.
- Выполнять эксперимент строго по инструкции.
Определение прозрачности воды
Анализ по внешним признакам – физическим характеристикам.
Суммарное количество взвешенных частиц в воде влияет на её прозрачность.
Оборудование: черпак, стеклянный мерный цилиндр, брусочки высотой 4–5 см, газетный текст.
Инструкция.
- Установите плоскодонный стеклянный цилиндр диаметром 2–2,5 см, высотой 33–35 см (или мерный цилиндр на 250 мл) на печатный текст. Цилиндр с водой должен находиться над текстом на высоте 4–5 см
- Тонкой струйкой вливайте в цилиндр исследуемую воду до тех пор, пока текст, на который вы должны смотреть сверху через воду, не станет непригодным для чтения.
- Отметьте, на какой высоте мерного цилиндра исчезнет видимость шрифта. Измерьте линейкой высоту водяного столба ( высота читабельности печатного текста).
- Высота водяного столба в сантиметрах, сквозь который текст можно прочитать, можно считать значением прозрачности воды. Оцените прозрачность воды по одной из трех характеристик: прозрачная, малопрозрачная, непрозрачная.
- Сделайте расчеты степени (доли) прозрачности каждой пробы воды по формуле:
W= | ___Высота столба читабельности
исследуемой воды__ |
х 100% |
Исследование цвета воды
Цвет природной воды обусловлен наличием в ней гуминовых кислот, загрязнений промышленных предприятий, соединений железа, цветущих водорослей. Для определения цвета воды используют обычные его названия: желтый, светло-желтый, зеленоватый, бурый и т.д.
Определение запаха воды.
Запах воды определяется при комнатной температуре и при нагревании до 50–60°С, характеризуется качественно (ароматический, гнилостный, болотный, рыбный…) и количественно.
Определение интенсивности запаха воды
В коническую колбу налейте исследуемую воду до 2/3 объема и сильно встряхните круговыми движениями. Затем отметьте характер и интенсивность запаха воды.
Обнаружение железа
Инструкция.
Предельно допустимая концентрация (ПДК) общего железа в воде водоемов и питьевой воде составляет 0,3 мг/л, лимитирующий показатель вредности органолептический.
Обнаружение общего железа.
- в пробирку помещают 1 мл исследуемой воды;
- прибавляют 1–3 капли разбавленной азотной кислоты;
- несколько капель раствора перекиси водорода;
- примерно 10 капель раствора роданида калия.
При содержании железа 0,1 мг/л появляется розовое окрашивание, а при более высоком – красное.
Обнаружение катионов свинца.
Инструкция.
Реагент: хромат калия K2CrO4.
- в пробирку помещают 1 мл пробы воды;
- прибавляют 1–2 капли раствора хромата калия.
Если выпадает желтый осадок, то содержание катионов свинца более 100 мг/л.
Обнаружение хлорид-ионов
Инструкция.
Реагенты: нитрат серебра (AqNO3); азотная кислота (1:4).
- к 1 мл пробы воды прибавляют 1–3 капли азотной кислоты
- приливают 1–2 капли раствора нитрата серебра.
Белый осадок выпадает при концентрации хлорид – ионов более 100 мг/л. Помутнение раствора наблюдается, если концентрация хлорид – ионов более 1 мг/л.
Обнаружение сульфат-ионов
Инструкция.
Реагент: хлорид бария BaCl2.
К 1мл пробы воды прибавляют 2–3 капли хлорида бария.
При концентрации сульфат-ионов более 10 мг/л выпадает осадок: Если наблюдается помутнение, то концентрация сульфат-ионов более 1мг/л.
Работа 2. Влияние рекреационной нагрузки на структуру почвы
Ход работы
В рекреационном биоценозе выберите тропинку и проведите замеры твердости почвы в центре тропинки, на краю тропинки, на расстоянии 1 и 5 метров от тропинки. Измерения желательно проводить вдоль линии от тропинки к группе стоящих деревьев или кустарников, которые обходят люди стороной. При отсутствии плотномера Качинского его можно заменить обычным тупым ножом. Нож втыкают в почву до предела проникновения с одинаковым усилием руки. Отмечают линейкой глубину проникновения ножа в почву (в см). Величина, равная отношению единицы к полученной глубине проникновения ножа, будет характеризовать относительную величину твердости почвы. Для осуществления возможности сравнивать результаты между собой все измерения необходимо проводить одним и тем же ножом. Измерения осуществляют в пятикратных повторностях. Для каждой точки рассчитывается средний показатель. Результаты заносятся в таблицу, и на ее основе строится график зависимости оценки твердости почвы от расстояния от тропинки. В тех же точках измерений линейкой определяется толщина подстилки (в см). На исследуемой территории изучается и картируется тропиночная сеть, рассматривается структура вазопедонов (почвенных чаш, сформированных из пересекающихся тропинок, которые дают плотные стены), рассчитывается доля сбитых участков, оценивается степень заболачивания у тропинок на тяжелых почвах.
Исследования можно провести в разных биоценозах (ельниках, березняках, на лугу).
Сделайте выводы об изменении твердости почвы и толщины подстилки. Сравните по этим параметрам разные биоценозы.
Объясните, какие проблемы для сообщества вызывает уплотнение почвы, изменение толщины подстилки и формирование тропиночной сети. Как изменяется воздушный и водный режим почв, нарушенных тропиночной сетью? Как это сказывается на растениях и животных? Предложите способы уменьшения отрицательного влияния отдыхающих на почву.