ОПЫТ

ЧТО ТАКОЕ ОПЫТ?

Опыт (эксперимент) - это метод изучения изменений природных систем в искусственно созданных условиях.

ЗАЧЕМ НУЖНЫ ОПЫТЫ?

Допустим, перед вами поставлена задача: рассчитать количество минеральных удобрений для внесения на поле. Удобрения новые, недавно созданные учеными, и на пакете, который вы купили, написаны лишь примерные нормы. Причем, нужно пом нить, что количество удобрений, вносимых на поле, зависит от свойств почвы и выращиваемых растений. Как же определить количество удобрений, необходимых на 1 квадратный метр? Для этого необходимо провести опыт.

КАК ПРОВЕСТИ ОПЫТ?

Опыт можно проводить по следующему плану:
1. Выбирается элемент экосистемы для изучения.
2. Определяется изменяемый фактор.
3. Подготавливаются элемент в нормальных условиях (контроль) и элемент с изменяемым фактором (опыт).
4. Определяются периодичность наблюдений и параметры измерений.
5. Составляется таблица для оформления результатов опыта.

Итак, нам надо определить количество минеральных удобрений, которое необходимо для внесения на один квадратный метр поля. Составим модель опыта по плану:
1. Элементы: почва в горшках, растение, допустим, горох.
2. Изменяемый фактор - количество минеральных удобрений. Возьмем три дозы: 2 грамма, 4 грамма и 6 грамм.
3. Составим схему опыта

Все растения должны быть одинаковой высоты и иметь одинаковое количество листьев. Почему? Схема проведения опыта.
4. Периодичность наблюдений - 1 раз в три дня, параметры изменений - высота растения, количество и цвет листьев.
5. Составим таблицу.

Таблица.

РЕЗУЛЬТАТЫ ОПЫТА ПО ИЗМЕРЕНИЮ ВОЗДЕЙСТВИЯ РАЗЛИЧНЫХ ДОЗ МИНЕРАЛЬНЫХ УДОБРЕНИЙ НА РОСТ И РАЗВИТИЕ ГОРОХА

Дата	Рост и развитие растений
	Контроль	+ 2 г	+ 4 г	+ 6 г

После проведения опыта будет выяснено, при каком количестве минеральных удобрений растение лучше растет и развивается в горшке. А как теперь определить, сколько удобрений нужно на один квадратный метр поля?

ОПЫТЫ В ЛАБОРАТОРИИ И ПРИРОДЕ

Интересно, как растениям удается регулярно расти, цвести и плодоносить всегда при столь изменчивой погоде? В поисках ответа на этот вопрос ученые стали проводить опыты с различными сортами табака. В специальном домике табак рос в цветочных горшках. Его освещали искусственным светом, создавая разную продолжительность светового дня. И вот сорт табака, который по срокам еще не созрел к цветению, оказывается, усиленно выделял в листья специальное вещество покоя, препятствующее дальне йшему развитию. Растение другого сорта, к этому моменту уже готовое к цветению, наоборот, резко сократило выработку того же вещества, освобождая тем самым "дремавшие" силы, ведущие к цветению. Следовательно, управление этими периодическими процессами в р астении производится, видимо, с помощью разного рода веществ. Тогда, может быть, воздействие на растение искусственно полученными веществами позволит человеку управлять их ростом и развитием? Предложите опыты для проверки этого предположения.
Многие знают, что корица, тимьян и мятное масло придают пище специфический вкус и аромат. А вот то, что они могут продлить сроки хранения картофеля, обнаружено недавно группой американских ученых. Находясь в хранилище долгое время , клубни картофеля прорастают, становясь мягкими, сморщиваются и вскоре портятся, при этом содержащийся в картофеле крахмал превращается в сахар. Сладкий картофель в пищу не используется. Ученые установили, что масла, полученные из мяты, корицы, тимьяна и тмина обладают способностью подавлять образование побегов. Превращение крахмала в сахар при этом замедляется. Более того, эти естественные замедлители способны убивать грибок, который вызывает у картофеля болезнь - сухую гниль. Мытье и кулинарная обраб отка полностью устраняет вкус специй. Как вы думаете, может быть лучше использовать вместо растений химические вещества? Почему?
Любопытный эксперимент поставили специалисты Астраханской лесной опытной станции. Оказавшись перед необходимостью увеличить производство древесины, они посадили быстрорастущие сорта тополя в полупустынных районах области. Но там о стро не хватает воды, и встал вопрос: чем поливать новые плантации? С другой стороны, целлюлозно-картонный комбинат и другие предприятия испытывают трудности с утилизацией промышленных и бытовых сточных вод - ими уже залито 15 прудов-наполнителей. Воды э ти экологически вредны, и тем не менее лесоводы решили попробовать использовать их для полива насаждений тополя.
Экспериментальный участок площадью в 5 га разделили на три сектора и подавали на каждый по полторы-две тысячи кубометров неочищенных сточных вод не менее восьми раз за сезон. В первый год саженцы тополей развивались плохо: в росте отставали от обычных почти в два раза, в середине сезона у некоторых растений усыхали листья, отмирали верхушки центрального побега. Но одновременно усиливался рост боковых побегов, и дерево принимало форму куста. Во второй год отставание в росте и разв итии свелось к минимуму, тополя приняли необычные условия жизни, особенно там, где невысок уровень грунтовых вод. Запас солей в почве не только не возрос, чего опасались исследователи, но даже уменьшился. Как вы думаете, каковы возможные последствия этог о эксперимента?
А теперь подумаем, может ли пожар быть необходимым условием для существования растений? Известны своеобразные растительные сообщества, в которых преобладают вечнозеленые жестколистные кустарники. Ведущую роль в образовании таких с ообществ сыграли регулярные пожары, в результате которых в каждом из них образовалась группа так называемых растений-пирофитов (пирос - пламя, фитос - растение). Многие из них лишь после пожаров высвобождают свои семена из плодов и рассеивают их.
Пожары стимулируют и прорастание семян. Ученые из Южно-Африканской Республики провели оригинальный опыт, выяснив, что дым при таких пожарах стимулирует прорастание семян. Они взяли плоды одного из растений- пирофитов и обожгли их. Оказалось, что сжигание невскрытых плодов, сохранившихся в почве, и повышенные температуры в ее верхних слоях непосредственно не вызывает прорастания семян. Если же, сжигая смесь сухих растительных остатков и живых растений, дым охлаждали и раздували в течение 30 минут на опытные участки почв с изучаемыми семенами, на них появлялись проростки, в то время как в контроле они отсутствовали.

Вопрос.

Как вы думаете, могут ли быть пожары полезны для растительных сообществ?

ПРАКТИКУМ

Практическая работа N21. Определение уровня загрязненности воды из водоема

Вариант 1. Проращивание семян

Оборудование: стеклянные стаканы или пробирки, пробы воды из различных участков водоема, семена гороха или фасоли, проволочные петли, индикаторная лакмусовая бумага.

План работы
1. Налейте в один стакан водопроводной воды для контроля, в остальные - воду из различных участков водоема для опыта. Измерьте кислотность воды.
2. Поместите в проволочные петли семена и опустите в стакан у поверхности воды. Поставьте стаканы в теплое, хорошо освещенное место.
Схема проведения опыта.
3. Определите периодичность наблюдений, оформите результаты в таблице и объясните возможные различия между ними.
Примечание. По ходу опыта измеряется длина корней и стебля, количество и окраска листьев и корней.

Вариант 2. Жизнедеятельность моллюсков

Оборудование: стеклянные стаканы, вода из различных участков водоема, аквариумные улитки, зеленые растения.

План работы
1. Налейте в один стакан водопроводной воды для контроля, в остальные - воду из различных участков водоема для опыта.
2. Поместите в каждый стакан по две аквариумные улитки и по несколько зеленых растений. Составьте схему опытов.
3. Определите периодичность наблюдений, какие изменения у улиток вы будете наблюдать, оформите результаты опыта в таблице и сделайте выводы (укажите и объясните различия).

Практическая работа N22. Методы очистки сточных вод

Вариант 1. Фильтрование

Оборудование: Стеклянные стаканы (или пробирки), речной мелкозернистый песок, воронка для фильтрования, побеги традесканции, сточная вода.

План работы
1. Налейте в один стакан водопроводную воду для контроля, в три других - сточную воду, профильтрованную через слой песка, толщиной 1, 3 и 7 см соответственно.
2. Поместите в каждый стакан побеги традесканции.
3. Проведите наблюдения за ростом и развитием побегов традесканции в каждом из стаканов, полученные результаты оформите в таблице и сделайте выводы.

Вариант 2. Комплексное фильтрование

Оборудование: стеклянные стаканы (или пробирки), речной песок, фильтровальная бумага, шлак, воронка для фильтрования, сточная вода, побеги традесканции.

План работы
1. Налейте в один стакан водопроводную воду для контроля, в три других - сточную воду, профильтрованную через речной песок, фильтровальную бумагу и шлак в различных сочетаниях.
2. Поместите в каждый стакан побеги традесканции.
3. Проведите наблюдения за ростом и развитием растений, результаты оформите в таблице и сделайте выводы.

Вариант 3. Химическое очищение

Оборудование: стеклянные стаканы (или пробирки), фильтровальная бумага, фильтровальная воронка, гидроокись алюминия, сточная вода, семена фасоли, проволочные петли.

План работы
1. Налейте в три стакана сточную воду и добавьте в каждый их них раствор гидроокиси алюминия в концентрации 2, 5, 10 г/л соответственно, выпавший осадок отфильтруйте. В четвертый стакан - водопроводную воду для контроля.
2. Поместите в стаканы семена фасоли на проволочных петлях.
3. Проведите наблюдения за развитием семян фасоли, полученные результаты оформите в таблице и сделайте выводы.

Вариант 4. Комплексное химическое очищение

Оборудование: стеклянные стаканы (или пробирки), фильтровальная воронка и бумага, гидроокиси алюминия, железа, кальция, сточная вода, семена фасоли, проволочные петли.

План работы
1. Налейте в три стакана сточную воду и добавьте в каждый из них одинаковое количество ( около 2 г/л) гидроокиси алюминия, железа, кальция. Выпавший осадок отфильтруйте. В четвертый стакан налейте водопроводную воду для контроля.
2. Поместите в стаканы семена фасоли на проволочных петлях.
3. Проведите наблюдения за развитием семян фасоли, результаты оформите в таблице и сделайте выводы.

Практическая работа N23. Определение загрязненности атмосферного воздуха

Вариант 1. На расстоянии от автодороги

Оборудование: кусочки картона (50 х 50 мм), липкая лента, срезы лишайников с кусочками коры деревьев, клей ПВА.
План работы
1. Аккуратно подготовьте 4-6 срезов коры с деревьев с одинаковыми по размерам лишайниками одного вида (пармелия, цетрария, кладония и др.), прикрепите их к кусочкам картона.
Срез коры с лишайником на картоне.
2. Прикрепите с помощью липкой ленты кусочки картона с лишайниками к деревьям на различных расстояниях от автодороги, промышленного предприятия. Один контрольный кусочек прикрепите в условно чистом месте.
3. Проведите наблюдения за изменениями размеров, форм и цвета лишайников, оформите результаты в таблице и сделайте выводы.

Вариант 2. На высоте от поверхности земли

Оборудование: такое же, как и в предыдущем опыте.

План работы
1. Подготовьте 8-10 срезов лишайников на картоне (как предложено в первом варианте) и прикрепите их с помощью липкой ленты к металлическим перилам балконов многоэтажного дома в промышленном районе на разной высоте (1, 3, 5, 7, 9 этажи). Столько же срезов прикрепите на такой же высоте многоэтажного дома в условно чистом районе города.
2. Проведите наблюдения за изменениями размеров, форм и цвета лишайников, оформите результаты в таблице и сделайте выводы.

Практическая работа N24. Изучение биологической активности почвы

Вариант 1. Выращивание микроорганизмов

Оборудование: стеклянные стаканы или банки, пробы почв из различных районов города, индикаторная лакмусовая бумага, микроскопы.

План работы
1. Налейте в стаканы водопроводной воды и приготовьте почвенные суспензии (растворы) из проб почв. В один из стаканов поместите почву из условно чистой экосистемы за пределами города для контроля. Измерьте кислотность суспензии.
2. Рассмотрите под микроскопом капли суспензии и определите наличие в них микроорганизмов.
3. Поместите стаканы с суспензиями в теплое и освещенное место.
4. Определите периодичность наблюдений, оформите их результаты в таблице и сделайте выводы (биологическая активность почвы снижается при загрязнении).

Вариант 2. Перегнивание фильтровальной бумаги

Оборудование: стеклянные стаканы или банки, пробы почвы из различных районов города, фильтровальная бумага, индикаторная лакмусовая бумага.

План работы
1. Прикрепите к внутренней поверхности стеклянных стаканов полоски фильтровальной бумаги и насыпьте в них пробы почв. В одном из стаканов подготовьте контроль - пробу почвы из условно чистой экосистемы.
2. Измерьте кислотность почвенных суспензий.
3. Поместите стаканы с почвой в теплое место, ежедневно поливайте водой, измеряйте кислотность и наблюдайте за разложением полосок фильтровальной бумаги.
4. Результаты опыта оформите в таблице и сделайте выводы.

Практическая работа N25. Изучение выносливости живых организмов к химическому загрязнению почвы

Вариант 1. Дождевые черви и химические вещества

Оборудование: стеклянные стаканы или банки, почва, дождевые черви, растворы удобрений и стирального порошка разной концентрации, индикаторная лакмусовая бумага.

План работы
1. Поместите почву и дождевых червей в пять стаканов. Почву в первом стакане ежедневно увлажняйте - это контроль; почву во втором стакане ежедневно поливайте слабым, а в третьем - крепким раствором удобрений; в четвертом стакане - слабым, в пятом - крепким раствором стирального порошка. Измерьте кислотность почвенных суспензий.
2. Проведите наблюдения за жизнедеятельностью червей в течение одной - двух недель, оформите результаты опыта в таблице и сделайте выводы.

Вариант 2. Растения и химические вещества

Оборудование: стеклянные стаканы или банки, почва, побеги традесканции, растворы удобрений и стирального порошка разной концентрации, индикаторная лакмусовая бумага.

План работы
1. Поместите почву в пять стаканов. Посадите в стаканы побеги традесканции. Почву в первом стакане ежедневно увлажняйте - это контроль; почву во втором стакане ежедневно поливайте слабым, а в третьем - крепким раствором удобрений; в четвертом стакане - слабым, в пятом - крепким раствором стирального порошка. Измерьте кислотность почвенных суспензий.
2. Проведите наблюдения за ростом и развитием побегов традесканции, оформите результаты опыта в таблице и сделайте выводы.

Вариант 3. Плесневые грибы и химические вещества

Оборудование: чашки Петри, кусочки черного хлеба, растворы удобрений и стирального порошка разной концентрации, индикаторная лакмусовая бумага.

План работы
1. Поместите кусочки хлеба в пять чашек Петри. В первую чашку налейте водопроводной воды - это контроль, во вторую - слабый раствор удобрений, в третью - слабый раствор стирального порошка, в четвертую - крепкий раствор удобрений, в пятую - крепкий раствор стирального порошка. Измерьте кислотность растворов.
2. Поместите чашки в теплое место и проведите наблюдения за ростом и развитием плесени.
3. Оформите результаты опыта в таблице и сделайте выводы.

Практическая работа N26. Проведение опытов по выбору

Составьте план и проведите опыт с одним из элементов экосистемы по вашему выбору. Оформите результаты опыта в таблице и сделайте выводы.