ИЗМЕРЕНИЕ

ЧТО ТАКОЕ ИЗМЕРЕНИЕ?

ИЗМЕРЕНИЕ - метод (способ) сравнительной оценки качественных и количественных изменений в экосистемах.

ЗАЧЕМ НУЖНЫ ИЗМЕРЕНИЯ?

Ученые проводили исследования экосистемы леса, разделенной автодорогой на два участка (А и Б). На участке Б количество засохших деревьев было значительно больше, чем на участке А. Исследователи провели измерения и отметили их результаты на плане экосистемы (см. рис.).

	Участок экосистемы леса.
	План экосистемы леса.

1. Почему количество засохших деревьев на участке Б больше, чем на участке А? 2. Какие еще измерения можно провести в лесной экосистеме?
3. Можно ли установить причины засыхания деревьев без измерений?

ЧТО И ЧЕМ МОЖНО ИЗМЕРЯТЬ?

Таблица.

ПАРАМЕТРЫ, ПРИБОРЫ И ЕДИНИЦЫ ИЗМЕРЕНИЙ

Параметры	Приборы, оборудование	Единицы измерений
Температура Кислотность (рН) Электропроводность Масса Объем (длина х ширина х высота) Площадь Прозрачность, цвет, освещенность, осадок Вкус Запас Шум Давление воздуха Относительная влажность Животные и растения (количество, размеры, окраска)	Термометр Индикаторная Кондуктометр Весы Мензурка, мерный цилиндр, линейка Рулетка, линейка Глаз Язык Нос Ухо Барометр Гигрометр Глаз	? С (градусы Цельсия) Условные единицы ? S (микросименс) г (граммы), кг (килограммы) мл (миллилитры), смi смI Условные единицы Условные единицы Условные единицы Условные единицы мм ртутного столба (миллиметры ртутного столба) % (проценты)

КАК НУЖНО ИЗМЕРЯТЬ?

ИЗМЕРИТЬ - это значит сравнить параметры измеряемой экосистемы с эталоном. В качестве эталона используются измерительные приборы, например, термометр, весы с набором разновесов, линейка или искусственно созданная шкала.

ПРАВИЛА ИЗМЕРЕНИЙ

Результаты экологических исследований зависят от того, насколько правильно и точно выполнены измерения. Поэтому, при проведении измерений в природе и решении задач на измерения необходимо использовать определенные правила.

Правило 1. Для измерения параметров системы необходимо их сравнить с эталоном - инструментом, параметры которого известны.

Измерение длины с помощью линейки.

Шкала кислотности

Измерение кислотности (pH) с помощью индикаторной шкалы.

Правило 2. Если параметры системы изменяются, то необходимо провести последовательное измерение изменений.

Измерение температуры воздуха в течение суток.

Правило 3. Если невозможно измерить параметры самой системы, то измерения проводят с ее копией или фотографией.
План микрорайона:

Измерение площади микрорайона города по плану.

Правило 4. Если невозможно выполнить сложные измерения параметров системы, то необходимо так изменить систему, чтобы отпала необходимость в измерениях.

Измерение загрязненности воздуха в окрестностях автодороги по изменениям у растений.

ПРАКТИКУМ

Практическая работа N1. Измерение параметров воды из водоемов

Вариант 1.

План работы:
1. Возьмите пробу воды (200 мл) в одном из местных водоемов.
2. Проведите измерения параметров воды, и результаты занесите в таблицу.

Таблица.

РЕЗУЛЬТАТЫ ИЗМЕРЕНИЙ ПАРАМЕТРОВ ВОДЫ В ВОДОЕМЕ

3. Объясните результаты измерений.

Вариант 2.

План работы

1. Возьмите пробы воды в 3-5 точках одного или нескольких водоемов. Составьте план водоема, на котором укажите места, где были взяты пробы, и источники загрязнения.
2. Проведите измерения параметров воды, и результаты занесите в таблицу.
3. Сравните полученные результаты измерений, и объясните возможные причины изменений состояния воды.

ПОЯСНЕНИЯ К ВЫПОЛНЕНИЮ ПРАКТИЧЕСКИХ ЗАДАНИЙ

Температуру воды определяют в момент взятия пробы с помощью термометра. Показания температуры отсчитывают по верхнему краю ртути в капилляре термометра.

Для определения температуры используют водяные или обычные спиртовые термометры. В водопроводных установках температуру определяют, погружая в струю стекающей воды на 5-10 минут спиртовой термометр. Отсчет производят, не вынимая термометр из воды.

Мутность воды связана с присутствием в ней твердых частиц. Для определения мутности воду взбалтывают, наливают в пробирку так, чтобы высота воды была равна 10 см, и рассматривают в проходящем свете.
Мутность характеризуют описательно: слабая, заметная, сильная.

Прозрачность воды зависит от присутствия взвешенных частиц. Определяется путем чтения стандартного, хорошо освещенного шрифта через столб воды, налитой в градуированный цилиндр с плоским дном. Воду в цилиндр наливают постепенно, с ледя за четкостью различения шрифта до тех пор, пока буквы станут плохо различимы. Высота столба воды, налитой в цилиндр, выраженная в сантиметрах, является показателем прозрачности. Прозрачность воды в водоеме определяется при помощи белого диска диаметром 30 сантиметров, укрепленного на тросе, который погружают в воду до того момента, пока он не перестанет быть видимым. Осадок обусловлен оседанием взвеси, которая имелась в исходной воде. Характеризуется количественно (ничтожный, незначительный, заметный, большой - толщина слоя по отношению к объему пробы воды) и качественно (аморфный, кристалличе ский, хлопьевидный, илистый, песчаный и так далее), а также по цвету. Цветность природной воды обусловлена наличием в ней гуминовых веществ, загрязнений промышленных предприятий, соединений железа, цветущих водорослей. В этих случаях окраску определяют как "цвет" воды. Для описания цветности использ уют обычные цвета: желтый, светло-желтый, зеленоватый, бурый...

Запах естественного происхождения искусственного происхождения развитие и отмирание водных загрязнение воды промышлен-

растений, водорослей (запах ными, фекально-хозяйственными
герани, рыбный, огуречный сточными водами (гнилостный, и ароматический). другие).

Запах определяют при комнатной температуре и при нагревании до 50 - 60 градусов С, характеризуя качественно (ароматический, гнилостный, болотный, землистый, рыбный...) и количественно. Силу запаха определяют по пятибалльной шкале.

Таблица.

ШКАЛА ДЛЯ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ЗАПАХА В БАЛЛАХ

Балл	Степень	Характеристика
0 1 2 3 4	Нет Очень слабый Слабый Заметный Очень сильный	Запах совсем не ощущается Запах обычно не замечаемый, обнаруживаемый опытным наблюдателем Запах, обнаруживаемый потребителем, если на это обратить его внимание Запах, легко замечаемый, заставляющий воздержаться от питья Запах резко выраженный, вода не пригодна для питья

Вкус воды определяется только в том случае, когда имеется полная гарантия безвредности данной воды. Определяют при комнатной температуре, набирая в рот небольшими порциями, не проглатывая. Дают качественную характеристику (горький, сол еный, сладкий и так далее) и количественную характеристику по пятибалльной шкале.

Таблица.

ШКАЛА ДЛЯ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ВКУСА В БАЛЛАХ

Вариант 1.

План работы
1. Возьмите пробы водопроводной воды, примерно 200 мл каждая.
2. Проведите измерения параметров воды, и результаты занесите в таблицу.

Таблица.

РЕЗУЛЬТАТЫ ИЗМЕРЕНИЙ ПАРАМЕТРОВ ПИТЬЕВОЙ ВОДЫ

N по порядку Температура (° С)	Прозрачность (см)	Цвет	Запах	Осадок в течение суток	Плотность (г/смi )	Кислотность (рН)

3. Сравните результаты измерений и объясните возможные причины различий.

Вариант 2.

План работы
1. Возьмите две пробы (по 200 мл) водопроводной воды. Прокипятите одну из них на электроплитке.
2. Проведите измерения параметров воды в пробах, и результаты занесите в таблицу.
3. Сравните результаты измерений в пробах, и объясните различия между ними.

Вариант 3.

План работы
1. Налейте в стакан 200 мл воды, поставьте на электроплитку, опустите в него термометр и включите нагрев.
2. Запишите в таблицу изменения температуры воды через равные промежутки времени от комнатной температуры до начала кипения, и постройте график зависимости: температура воды -время нагрева.
3. Взвесьте на весах две пустые чашки.
4. В одну чашку налейте 100 мл водопроводной воды, а в другую - 100 мл кипяченой (из предыдущего опыта). Поставьте обе чашки на электроплитку и нагревайте до полного испарения воды.
5. После охлаждения взвесьте обе чашки, определите массу осадков и занесите результаты измерений в таблицу.

Таблица.

РЕЗУЛЬТАТЫ ИЗМЕРЕНИЙ МАССЫ ОСАДКОВ

Масса пустых чашек		Объем воды (г)		Масса чашек с осадками (г)		Масса осадков (г)
m 1	m 1к	V	V к	m 2	m 2к	m	m к

6. Вычислите количество растворенных веществ (C) в мг/л в питьевой воде по формуле: C = M/V. Сравните полученные результаты и объясните причины различий.

Вариант 4.

План работы
1. Возьмите пробы воды (по 100 мл) водопроводной и из водоема с помощью мерного стакана.
2. Определите с помощью весов массу пустой чашки. Результаты измерений занесите в таблицу.
3. Перелейте пробу воды в чашку и нагревайте на плитке до полного испарения воды.

Нагревание чашки с водой на электрической плитке.

4. После охлаждения чашки определите ее массу с помощью весов.
5. Определите количество растворенных в воде веществ (С) по формуле: C =m/v, где m - масса осадка, V - объем воды.

Таблица.

РЕЗУЛЬТАТЫ ИЗМЕРЕНИЙ
КОЛИЧЕСТВА РАСТВОРЕННЫХ ВЕЩЕСТВ В ВОДЕ

Пробы	Масса пустой чашки	Объем воды Vв	Масса чашки с осадком, m	Масса осадка, m о = m - m ч	Количество растворенных веществ, С = m V
Водопроводная вода		100 мл
Вода из водоема		100 мл

6. Сравните количество растворенных веществ в водопроводной воде и в воде из водоема, объясните возможные причины различий.

Практическая работа N3. Измерение параметров воздуха в атмосфере

Вариант 1.

План работы
1. Выберите район города (поселка) для проведения измерений.
2. Проведите измерение параметров воздуха, и результаты занесите в таблицу.

Таблица.

РЕЗУЛЬТАТЫ ИЗМЕРЕНИЙ ПАРАМЕТРОВ ВОЗДУХА В АТМОСФЕРЕ

Параметры	Результаты измерений
Температура (° с) Влажность (%) Давление ( мм рт.ст.) Прозрачность (усл. ед.) Запах (усл. ед.) Кислотность осадков: дождь, снег, град (усл. ед.)

3. Объясните результаты измерений.

Вариант 2.

План работы
1. Выберите несколько городских районов для измерений параметров воздуха. Составьте план, на котором укажите точки измерений.
2. Проведите измерения, и результаты занесите в таблицу.
3. Сравните результаты измерений и объясните возможные причины различий между ними.

ПОЯСНЕНИЯ К ВЫПОЛНЕНИЮ ПРАКТИЧЕСКИХ ЗАДАНИЙ

Температуру воздуха определяют с помощью термометров (в градусах Цельсия).
Влажность зависит от содержания в нем водяных паров, характеризуется следующими величинами: абсолютная влажность - количество водяных паров в граммах, содержащихся в 1 м3 воздуха в момент исследования; максимальная влажность - кол ичество водяных паров в граммах, необходимое для полного насыщения 1 м3 воздуха при данной температуре; относительная влажность - отношение абсолютной влажности к максимальной, выраженное в процентах. Точка росы - температура воздуха, при которой воздух становится насыщенным водяными парами.
Измерить относительную влажность воздуха (%) можно с помощью приборов, называемых гигрометрами.

Гигрометр.

Для определения атмосферного давления используют барометры.
Давление атмосферы, которое уравновешивает столб ртути высотой 760 мм при температуре 00С, на уровне моря и в широте 450 принято считать нормальным. При этом атмосфера давит на 1 см2 поверхности земли с силой 1 кг, такое давление принято выражать одной атмосферой

Барометр.

Освещенность измеряют экспонометром.

1 - переключатель 1 диапазона.
2 - переключатель 2 и 3 диапазона.
3 - шкала гальванометра.
4 - шкала выдержки и диафрагмы (не используется).
5 - окошко фотоэлемент.

Устройство фотоэкспонометра.

Определение уровня освещенности с помощью стандартного фотоэкспонометра

1. Направьте окошко фотоэлемента на источник света. Включите 1 диапазон. Свет, попадая в окошко на фотоэлемент, вызывает отклонение стрелки гальванометра на определенную величину. Если стрелка не выходит за пределы шкалы 1 диапазо на, то есть измеренное значение освещенности лежит в пределах 1 - 5 усл. ед., то уровень освещенности низкий.
2. Если стрелка гальванометра выходит за пределы шкалы 1 диапазона, то переключите фотоэкспонометр на 2 диапазон. Если значение освещенности в пределах 5 - 10 усл. ед., то уровень освещенности средний (нормальный).
3. Если гальванометр выходит за пределы 2 диапазона, то переключите на 3 диапазон. При отклонении стрелки гальванометра выше 11 усл. ед., уровень освещенности -высокий.

Практическая работа N4. Измерение параметров воздуха в квартире

Вариант 1.

План работы
1. Проведите измерения параметров воздуха в квартире: в кухне, ванной, комнатах.
2. Результаты измерений занесите в таблицу.

Таблица.

РЕЗУЛЬТАТЫ ИЗМЕРЕНИЙ ПАРАМЕТРОВ ВОЗДУХА В КВАРТИРЕ

Атмосферное давление (мм рт.ст.)				Относительная влажность (%)		Температура (° C )
Кухня	Ван-ная	Ком-ната	Кухня	Ванная	Ком-ната	Кухня	Ванная	Ком-ната

3. Объясните причины возможных различий между результатами измерений на кухне, в ванной и комнатах.

Вариант 2.

План работы
1. Измерьте параметры воздуха на кухне до приготовления пищи, и результаты занесите в таблицу.
2. Проведите измерения параметров воздуха во время приготовления пищи через равные промежутки времени, и результаты занесите в таблицу.

Таблица.

РЕЗУЛЬТАТЫ ИЗМЕРЕНИЙ ПАРАМЕТРОВ ВОЗДУХА НА КУХНЕ
ВО ВРЕМЯ ПРИГОТОВЛЕНИЯ ПИЩИ

Время (мин.)
Атмосферное давление (мм рт. ст.)
Относительная влажность (%)
Температура (° C )

3. Постройте графики зависимости параметров воздуха от времени приготовления пищи.
4. Сравните результаты измерений параметров воздуха на кухне до и после приготовления пищи, и объясните причины различий.

Практическая работа N5. Измерение параметров почвы

Вариант 1.

План работы
1. Возьмите пробу почвы (спичечный коробок) в одном из районов города.
2. Проведите измерения параметров почвы и почвенной суспензии (раствор почвы в дистиллированной воде), результаты занесите в таблицу.

Таблица.

РЕЗУЛЬТАТЫ ИЗМЕРЕНИЙ ПАРАМЕТРОВ ПОЧВЫ

Параметры	Результаты измерений
Температура (° C ) Цвет (усл. ед.) Запах (усл. ед.) Электропроводность суспензии, микросименс Кислотность (усл. ед.) Микроорганизмы, наличие

3. Объясните результаты измерений.

Вариант 2.

План работы
1. Возьмите несколько проб почвы из различных районов города. Составьте план, на котором укажите точки взятия проб.
2. Проведите измерения параметров почвы и почвенной суспензии, результаты занесите в таблицу.
3. Сравните результаты измерений и объясните причины возможных различий между ними.

Практическая работа N6. Измерение параметров листопада

Вариант 1.

План работы
1. Выберите участок улицы в одном из районов города для измерений. Определите названия деревьев, расположенных на этом участке.
2. Проведите измерения параметров листопада, и результаты занесите в таблицу.

Таблица.

РЕЗУЛЬТАТЫ ИЗМЕРЕНИЙ ПАРАМЕТРОВ ЛИСТОПАДА

Дата	Название улицы	Виды деревьев	Коли-чество листьев на деревьях	Преобла-дающие цвета окраски листьев	рН листовой кашицы	Цвет пламени при сжига-нии листьев

3. Составьте гербарий с преобладающими цветами листьев.
4. Сделайте выводы о возможных причинах различий листопада у разных видов деревьев.

Вариант 2.

План работы.
1. Выберите несколько участков на различных улицах города для измерений. Составьте план города и укажите на нем выбранные участки.
2. Проведите измерения параметров листопада, и результаты занесите в таблицу.
3. Сравните результаты измерений, и объясните причины различий между ними.

Практическая работа N7. Измерения в экосистемах по выбору

Вариант 1.

Проведите измерения параметров злементов в экосистеме по вашему выбору и оформите результаты в таблице.

Вариант 2.

Проведите сравнительные измерения параметров элементов в экосистемах по вашему выбору и оформите результаты в таблицах.