Учителям географии: методика экологических исследований и описание командной игры «Экосистема»

Учителям географии: методика экологических исследований  и описание командной игры «Экосистема»

Участники Первого слета учителей географии Республики Башкортостан, проходившем в Белорецком районе 9 — 11 июля 2016 г., познакомились с методами, которые могут помочь в работе со школьниками. Ниже приводятся отредактированные описания предложенных методик. По всем возникающим вопросам можно обращаться по адресу volkovufa@mail.ru

 

Экспресс – метод лихеноиндикации загрязнения атмосферного воздуха

А.М. Волков, И.И. Габдеев – отделение Русского географического общества
в Республике Башкортостан

Введение

Среди методов, позволяющих оценить величину загрязнения окружающей среды, а главное, — возможные пути распространения загрязнений от их потенциальных источников, особое место занимает биоиндикационный метод. Не давая ответа на вопрос о количестве и составе загрязнений в данной точке и данное время, биоиндикация позволяет решить не менее важные проблемы (Штюбинг,1987):
— выявление воздействий загрязнителей в прошлом и в последние годы;
— выявление типов имиссий, вызывающих повреждения;
— проведение различий, между воздушными и почвенными загрязнителями;
— обнаружение проникновения неизвестных (неожиданных) загрязнителей в биоценоз;
— нахождение источников имиссий и пределов их влияния.
Актуальность биоиндикационных методов оценки состояния окружающей среды связана также с тем, что физические и химические измерения имиссий, обеспечивая получение точных количественных характеристик загрязняющих веществ, не оценивают характера их воздействия на живые организмы. Между тем, в суммарном воздействии загрязняющих веществ на организмы могут проявляться как синэргические (например, кадмий + двуокись серы), так и антагонистические (например, цементная пыль +двуокись серы) эффекты. Большое значение в конечном воздействии суммы токсикантов на экосистему имеет локальная природная обстановка: режим температуры, влажности и воздушных потоков, продуктивность и поглотительная способность различных компонентов экосистем. Наиболее эффективно оценивать конечный экологический эффект в этих условиях именно с помощью биоиндикаторов (Штюбинг, 1987).
Положительной стороной биоиндикационного метода является также и значительно меньшая его трудоемкость по сравнению с физико-химическими методами (Трасс, 1985), особенно при решении задач определения среднегодовых и среднемноголетних величин воздействия загрязняющих веществ на биоту. Применение биоиндикаторов при этом позволяет сократить количество необходимых замеров в десятки раз.

Наиболее распространенным и показавшим свою эффективность методом биоиндикации на сегодня является метод лихеноиндикации (Трасс, 1973,1985). С помощью этого метода было проведено обследование ряда городов мира (Париж, Мюнхен, Нью-Йорк, Рига и др.). В результате выявлен ряд общих закономерностей: чем больше индустриализирован город, чем больше загрязнен воздух, тем меньше в его границах встречается видов лишайников, тем меньшую площадь покрывают лишайники на стволах деревьев. Установлено, что при повышении загрязнения воздуха первыми исчезают кустистые, затем листоватые, и последними — накипные формы лишайников. Сильное воздействие на лишайники оказывают: двуокись серы, окислы азота, окись углерода, соединения фтора и др. (Трасс, 1985). При этом, поскольку лишайники реагируют на соединения, как правило, доминирующие в общем составе промышленных выбросов, они как бы маркируют пути и зоны распространения и всех остальных, присутствующих в выбросах веществ, более токсичных для человека (тяжелые металлы и др.).

Описание экспресс – метода оценки покрытия стволов деревьев
эпифитными лишайниками

После апробирования различных лихеноиндикационных методик оценки загрязнения атмосферного воздуха (Трасс, 1973,1985) мы пришли к выводу, что описанные методики эффективны только при достаточно низких уровнях загрязнения атмосферного воздуха и, соответственно при высоких значениях покрытия стволов деревьев эпифитными лишайниками, а также при относительно равномерном покрытии лишайниками поверхностей стволов деревьев. Между тем, как в зонах значительного загрязнения атмосферы наиболее актуально оценивать низкие и очень низкие значения покрытий деревьев лишайниками, которые распределены на стволах деревьев крайне не-равномерно, небольшими пятнами.
Именно для таких условий нами разработан следующий метод оценки покрытий лишайниками поверхностей отдельных стволов деревьев.
Оценка покрытия стволов деревьев эпифитными лишайниками производится глазомерно на основе сравнения характера покрытия лишайниками на стволах деревьев с специально изготовленными стандартами покрытия при различных их значениях. Стандарты покрытия могут изготавливаться непосредственно в полевых условиях путем подбора кусков коры мертвых деревьев с различными значениями покрытия лишайниками, которые легко вычислить с помощью линейки и простейших арифметических операций.

Для оценивания покрытия деревьев лишайниками учетчик сравнивает со шкалой характер пятнистости лишайникового покрова на всей доступ-ной для осмотра поверхности ствола дерева. При внимательном осмотре ошибка такого способа измерения находится в пределах 12%. В худшем случае, отнесения покрытия к соседней градации в шкале, ошибка составит 25 %. Разумеется, эти величины ошибок намного больше ошибок измерения покрытия с помощью рамки с однопроцентной шкалой, но они существенно меньше превышающих 100 % ошибок, возникающих от попадания или не-попадания рамки на большие поверхности с резко различным покрытием.
Первым условием проведения экспресс-оценки покрытия стволов деревьев эпифитными лишайниками, является ограничение высоты осмотра поверхности стволов деревьев значением 5 метров, т.к. невооруженным взглядом различить пятна лишайников на стволах деревьев на большем расстоянии не представляется возможным.
Оценка покрытия стволов деревьев эпифитными лишайниками при ориентировочных значений покрытий порядка десятков процентов осуществляется путем глазомерной оценки и ответа на вопрос: покрыта ли лишай-никами половина (50%) доступной для наблюдения поверхности ствола, или, другими словами, покрыто больше половины или меньше половины ствола? Опыт показал, что задача сравнения площадей поверхностей по принципу «больше-меньше» наблюдателями обычно решается с приемлемой точно-стью. Далее, этот же подход применяется к оценкам покрытия порядка 75%, 25%, 12,5%, 6%, 3%.
Для оценки покрытия порядка 1 % и меньше был использован следующий подход. Выбирался стандартный (наиболее часто встречающийся) диаметр ствола — 30 см, и устанавливалась стандартная высота до которой осматривался ствол дерева — 5 м. Тогда при площади осматриваемой поверхности 47124 кв.см, площадка в 1% будет иметь размеры 21,7см х 21,7см.
При увеличении диаметра ствола в 2 или 3 раза по сравнению со стандартными 30 см, сторона 1-процентной площадки возрастала соответственно до 31см и 38см. При диаметрах стволов осматриваемых деревьев, имеющих промежуточные значения, размеры 1-процентной площадки соответственно интерполировались. Аналогично оценивалось покрытие в 0,1% и 0,01%. Стороны эталонных квадратов при этом равнялись 6,9 см и 2,17 см соответственно.

Для того чтобы получить величину среднего покрытия деревьев эпифитными лишайниками, характеризующую степень загрязнения атмосферного воздуха на данной пробной площади, учетчик должен оценить покрытие не менее 30 деревьев, после чего может быть вычислено среднее значение покрытия. Рекомендуемое количество пробных площадей для лихеноиндикационного обследования территорий порядка 100 тыс.га – порядка 40-50 площадок.

Рекомендуемая древесная порода для проведения лихеноиндикационных работ по территории Республики Башкортостан – береза, как наиболее распространенная древесная порода в регионе.

 

Подвижная командная игра   «Экосистема»

 А.М.Волков — отделение Русского географического общества в Республике Башкортостан

 Цель игры: продемонстрировать участникам закономерности популяционной динамики в экосистемах, представляющих собой многоуровневые трофические пирамиды (или цепи питания).

Непосредственное переживание этих закономерностей на собственном опыте, в качестве аналогии может помочь юным исследователям в понимании природных закономерностей, в поиске  «природоподобных» технологий.

 

Вариант 1.

Условия игры и ее участники.  Игра «Экосистема» рассчитана на школьников в возрасте 10 — 15 лет, группа не меньше 30 человек, желательно, 50 человек, т.к. при меньшем числе участников не проявятся количественные взаимосвязи.

Игру лучше проводить на воздухе, например, на поляне в лесу, на спортплощадке, но можно и в спортивном зале.     Все участники игры разбиваются на группы — «роды» (точнее сказать, биологические виды): род зайцев, род лис, род охотников. От общего числа участников «зайцев» должно быть 60%,  «лис» — 30% и 10% «охотников».

Кроме школьников, участвующих в игре, игрой должен руководить один взрослый ведущий и два – три его ассистента.

Каждый участник получает цветную ленту длиной около 70 см для обозначения рода, к которому он «принадлежит»: у «зайцев» — белая, у «лис» — желтая, у «охотников» — синяя. Ленты завязываются на руке, на плече или предплечье, одним узлом, чтобы легко было снять.  Кроме ленты участники получают зеленую полоску бумаги — «жизнь». Полоски – «жизни» получает половина от общего числа всех участвующих в игре «зайцев», половина участвующих в игре «лис» и половина участвующих «охотников». Участники, первоначально не получившие полоски – «жизни», считаются как – бы потенциальными «зайцами», потенциальными «лисами» и потенциальными «охотниками». Перед началом игры на краю игровой площадки размещаются деревянные жерди, которые обозначают границы «домиков» для «зайцев», «лис» и «охотников». Длина каждой жерди должна быть такой, чтобы, наступая на нее, на жерди могло разместиться не более 70% участников каждого «рода».

 

Зеленые полоски – «жизни», в количестве, равном половине первоначального  числа участников, т.е. всех «зайцев», «лис» и «охотников», держит в руках один из ведущих, называемый «Древо жизни».  «Древо жизни» стоит в центре игрового поля.

 

В процессе игры «зайцы», добежав до «Древа жизни», «подкормившись», могут получить от него дополнительную «жизнь».     Вокруг «Древа жизни» очерчивается круг, диаметром 2 м, внутри которого «зайцы» находятся в безопасности, там их не могут ловить «лисы» и «охотники» и отбирать у них «жизни».

По аналогии с живой природой  «кормиться» от «Древа жизни», т.е. растительностью могут только растительноядные животные, т.е., в нашем случае, только «зайцы», а «лисы» и «охотники», не могут.

 

Перед всеми участниками, вступившими в игру  ставится игровая задача: «лисы», догоняя «зайцев», дотрагиваются до них и, тем самым, получают возможность забрать у них «жизнь».   Далее, «лиса», забравшая дополнительную полоску — «жизнь» у «зайца»,  должна добежать до своего «домика» (жерди, где находятся потенциальные «лисы») и, передав полоску – «жизнь» потенциальной «лисе», дать ей возможность вступить в активную фазу игры.  То есть, этот процесс в игре моделирует размножение травоядных и хищных животных.

Аналогично ведут себя и «охотники»: они догоняют и «зайцев» и «лис», забирают у них полоски – «жизни», отдают их потенциальным «охотникам»

 

«Заяц» и «лиса», потерявшие  «жизни», считаются выбывшими из активного плана игры, они переходят в число потенциальных «зайцев» и «лис», возвращаясь к своему «домику».

 

Если численность игроков одного рода быстро нарастает, то, ведущий говорит: «Стоп! Всем вернуться в домики!». Когда все участники возвращаются в свои «домики», ведущий с ассистентами смотрят: насколько заполнены «домики» членами соответствующего рода, не переполнены ли они участниками, получившими «жизни».

Если численность какого-либо «рода» увеличилась настолько, что они уже не умещаются в пределах  жерди – «домика», то лишние члены этого рода  приобретают новый статус: они становятся «болезнями» соответствующего «рода.  Таким участникам ассистенты ведущего в дополнение к лентам, обозначающим принадлежность к «зайцам», «лисам» или «охотникам», повязывают темно-коричевую ленту, обозначающую принадлежность к «болезням» соответствующего рода.

Эти участники – «болезни» после команды ведущего «Старт» и продолжения активной фазы игры, должны ловить участников, относящихся к их «роду», забирать у них полоски —  «жизни» и возвращать их «Древу жизни» (как бы высвобождая ресурсы для новых поколений).

 

Если численность какого-либо рода снизилась менее первоначальных 100%, то «болезнь» этого рода должна покинуть игровое поле.

В результате конкуренции и «поедания» «родов» болезнями может оказаться, что исчезнут «лисы» или «охотники», тогда оставшиеся «зайцы» считаются выигравшими. Если же исчезнут «зайцы», то, т.к. не будет поступления от «Древа жизни» новых «жизней», «лисы» неизбежно выловленными охотниками» (если, конечно, их не уничтожит «болезнь»), «охотники» же, оставшись без пищи, тоже должны считаться проигравшими.

Если в игре устанавливается динамическое равновесие: в игру вступает столько же новых членов каждого «рода», сколько и выбывает, то в педагогическом смысле эта ситуация самая благоприятная, ведь школьники могут понять, что наибольшую жизнеспособность обеспечивает не жадность и эгоизм одного «рода», а, наоборот, умеренность. Однако, ведущий не разглашает заранее все эти законы и тонкости, а также возможности появления болезней, а наоборот в беседе после окончания игры спрашивает у участников, какие законы выживания своего рода и сохранения всей экосистемы они обнаружили в игре. Т.е. скрытой целью игры является выявление школьниками этих законов.

Далее, если в игре действительно установилось динамическое равновесие, то ведущему через некоторое время следует крикнуть «стоп» и, пересчитав участников в каждом «роду», определить, кто увеличил свою численность в наибольшее число раз (и не разрушил «экосистему»), — этот «род» считается победившим.   Все предложенные соотношения между первоначальной численностью родов, «критические» численности для появления «болезней» и т.д., даже возможность ввода нескольких игроков — «болезней», — все это может и должно изменяться ведущим, чтобы направить игру к наиболее интересным вариантам, (появлению «болезней» или установлению динамического равновесия).

Игру можно превратить в соревнование между различными командами. Если, например, «зайцы» будут из одного класса, а «лисы» и «охотники» — из другого, и они будут соревноваться не только в ловкости и скорости, но и в умении применить наиболее правильную в данных условиях тактику выживания своего рода. Затем можно поменять команды ролями и определить, кто добьется лучших результатов (неразрушающей максимальной численности) по сумме результатов попыток. И в этом случае, ведущий,  по ситуации, определяет конкретные условия новых вариантов игры. По окончании игры ведущий задает участникам вопрос: «Какие правила (законы) выживания вы обнаружили. Правильные, интересные, обоснованные ответы могут не только учитываться при окончательной оценке команд, но и помогать самим командам лучше сыграть в следующем туре.

 

Вариант 2. Конкуренция между двумя экосистемами.

Если игровая площадка достаточно большая и участников достаточно много – несколько десятков – то возможен вариант игры, когда члены более эффективной «экосистемы» будут иметь возможность занимать опустевшую территорию («дома») менее эффективной экосистемы, тем самым, захватывая новое жизненное пространство.

Описанная схема игры предполагает возможности дальнейшего ее развития: постановки перед участниками различных вопросов, изменения условий и т.д.

Автор

Похожие записи

3 комментария

  1. Гульнур Якупова

    Я — автор трилогии, главной героиней которой является учительница географии. Очень хочу донести до Вас эту книгу (на баш. языке, мечтаю о переводе на русский язык), она популярна, в школах и вузах изучается на энтузиазме, Министерство образования не удостоило пока вниманием. Также я написала для школ книгу «Заветы Красной книги» на баш.и русском языках.
    Как я хотела бы участвовать с учителями географии на прошедшем мероприятии! Ведь учитель географии — важнейшая фигура в учебном процессе, он и историк, и этнолог, и знаток топонимов, легенд об окружающих горах, реках, путешественник… Моя географичка такая! Одним словом, отзовитесь. пожалуйста. куда и кому мне подойти и вручить, поговорит о своей книге, которая стала очень популярной в народе. Не преувеличиваю. Спасибо!

    Ответить
  2. Камиль Зиганшин

    Уважаемая Гульнура, добрый день! О Ваших книгах я слышал самые хорошие отзывы. Предлагаю созвонится с исполнительным директором нашего отделения Риммой Талховной Галеевой по тф. 2850380 и договориться о встрече.
    С уважением, Камиль Зиганшин.

    Ответить

Добавить комментарий

Ваш e-mail не будет опубликован. Обязательные поля помечены *

НАПИШИТЕ НАМ!