05 марта 2015

Сопка Н.В. Сусанова Т.Д. Влияние листового опада на состав и биотоп почвы

 Сопка Надежда Викторовна,
учитель географии
ГБОУ г. Москвы «Школа с углубленным изучением отдельных предметов № 879»,
Этот адрес электронной почты защищен от спам-ботов. У вас должен быть включен JavaScript для просмотра.
 
Сусанова Тамара Дмитриевна,
учитель биологии
ГБОУ г. Москвы «Школа с углубленным изучением отдельных предметов № 879»,
Этот адрес электронной почты защищен от спам-ботов. У вас должен быть включен JavaScript для просмотра.

 

Актуальность темы

Изучение почв необходимо не только для получения знаний об их естественных свойствах, но и для сельскохозяйственных целей, развития лесного хозяйства, инженерно-строительного дела, решения проблем здравоохранения, разведки и добычи полезных ископаемых, организации зелёных зон, парков, скверов. Почва – незаменимый природный ресурс. Она очень важна как компонент всех наземных биоценозов и биосферы Земли в целом.

Тема о влиянии листового опада возникла в связи с тем, что в городских скверах, жилых районах убирают листовой опад, который вероятнее всего играет важную роль в образовании гумуса, т. е. в сохранении химических элементов в почве.

Поэтому мы решили проверить правильность своей гипотезы, исследовав состав и биотоп почв в местах, где листву убирают (сквер) и где она остаётся и перегнивает (Битцевский лес). Для сравнения взяли и контрольный участок.

Цель и задачи работы

Цель работы: выяснить, какое влияние оказывает листовой опад на состав почвы и биологическое разнообразие живых организмов в ней.

Задачи работы:

1) исследовать физико-химические свойства образцов почвы;

2) провести определение органического вещества в почве;

3) исследовать состояние почв методами биомониторинга (по видовому составу микромицетов, бактерий, беспозвоночных животных, растений);

4) провести сравнительный анализ по полученным данным;

5) сделать вывод о состоянии почв.

Этапы работы

1) обоснование темы;

2) постановка цели и задач;

3) составление обзора литературы и интернет-источников;

4) изучение карты исследуемой территории;

5) определение мест отбора образцов почвы, их координат и высоты;

6) отбор образцов почвы;

7) проведение измерений физико-химических параметров;

8) сбор биологического материала;

9) проведение лабораторных экспериментов;

10) определение видового состава микроорганизмов, грибов;

11) анализ полученных данных;

12) выводы.

Методика выполнения работы

Оборудование и реактивы:

1) образцы почв из разных мест;

2) GPS компас;

3) электронная карта почв Москвы;

4) мини-экспресс-лаборатории «Пчёлка-У/почва», «Пчёлка-У/хим»;

5) набор «Тайны микробиологии – мир грибов»;

6) лабораторные стаканы объёмом 1 л, вода чистая, линейка, ложка;

7) набор для проведения микробиологических исследований «Научные развлечения»;

8) набор для выращивания бактерий;

9) микроскоп «Мир Левенгука».

Ход работы

Эксперимент 1

Оборудование и материалы: 3 стакана объёмом 1 л, 3 образца почв (контроль, парк, лес), линейка, стеклянная палочка, чистая вода.

1) В стакан объёмом 1 л поместить образец почвы объёмом около 0,3 л. Залить его водой и довести уровень воды в сосуде до объёма примерно 1 л.

2) Содержимое сосуда взболтать перемешиванием для смачивания почвы и выхода пузырьков воздуха.

3) Дать взвеси расслоиться, после чего измерить линейкой значения высоты слоёв отстоявшейся и всплывшей почвы линейкой.

4) Подобные эксперименты выполнить с каждым образцом почвы, подготовленным для сравнения.

Обработка результатов и выводы.

1) Опишите наблюдаемое. Объясните, почему часть почвы всплыла, а другая часть опустилась на дно стакана в виде осадка.

2) Результаты измерений высоты слоёв почвы для каждого испытанного образца занесите в таблицу. Рассчитайте величину h/верх / р/ниж.

№ пробы
Высота слоя почвы в сосуде, мм
 
Верхнегослоя (hверх)
Нижнегослоя (hниж)
Контроль (поляна на опушке)
 
 
 
Сквер
 
 
 
Лес
 
 
 

 

Таблица 1. Соотношение слоёв почвы

3) Сопоставьте данные таблицы и сделайте вывод об относительном богатстве испытанных образцов почвы органическим веществом.

С точки зрения биологии почва рассматривается как слой земли, в котором располагаются корни растений. Важнейшую роль в процессах почвообразования играют микроорганизмы, которые разлагают органические остатки, превращая их в плодородный слой. В различных почвах может содержаться от нескольких миллионов до нескольких миллиардов микроорганизмов. Микроорганизмы распределяются по слоям почвы. Мы решили исследовать поверхностный слой почвы, выяснить какие виды бактерий, грибов встречаются.

Эксперимент 2

Для определения грибов и бактерий воспользуемся посевом на питательных средах. Чтобы подсчитать плотность колоний грибов, в питательную среду для них, нужно ввести реактив, который не даст в этих условиях размножаться бактериям. Питательные среды готовятся в тот день, когда будет производиться посев почвенных грибов.

Оборудование и материалы: сухое горючее, три пипетки Пастера, три микробиологических шпателя, керамическая подставка, крышка для сухого горючего, три одноразовых стаканчика, три чашки Петри со стерильной питательной средой, кипячёная вода (в день кипячения), по одной чайной ложке земли из сквера, леса, контроля, три стакана по 0,5 мл, металлическая подложка для сухого горючего, стеклянная палочка.

Календарь опыта

Продолжительность опыта: 10–14 дней.

 
День
 
Этап
Активное время
1
 
Приготовление почвенной суспензии
 
 
1 час
1
 
Посев почвенных обитателей
 
 
1 час
2–13
 
Наблюдение за ростом грибов
 
 
15 мин. раз в два дня
14
 
Завершение опыта
 
 
1–2 часа

 

Таблица 2. Календарь опыта

Приготовление почвенной суспензии

Проветрить помещение. Взять чайную ложку почвы, измельчить её и насыпать в одноразовый стаканчик. Туда же налить 4–5 чайных ложек кипячёной воды и хорошо перемешать стеклянной палочкой. Получается жидкая масса (консистенция как у кефира или молока). Подождать, пока суспензия отстоится.

Посев почвенных микроорганизмов

Зажечь сухое горючее и поставить рядом приготовленные для посева чашки Петри с застывшей средой. Поставить рядом ступку с перетёртой землёй. Вскрыть стерильную пипетку Пастера (не трогать её кончик). Набрать 1–1,5 мл кипячёной воды (той, из которой готовилась почвенная суспензия) и впрыснуть её на поверхность питательной среды. Стерильным микробиологическим шпателем равномерно распределить жидкость по поверхности среды. Закрыть крышку, заклеить её парафильмом и надписать «контроль».

После этого набрать в ту же пипетку около 1 мл жидкости с почвенным образцом из сквера и точно также внести в другую чашку Петри. Взять тот же микробиологический шпатель и равномерно распределить им жидкость по поверхности среды. Закрыть крышку, запечатать её парафильмом. Подписать «сквер».

Аналогично готовим образец почвы из леса и вносим в третью чашку Петри. Пипетку и шпатель берём новые. Запечатываем и подписываем «лес». После окончания работ чашки ставим в термостат, не забыв потушить сухое горючее.

Наблюдение за ростом грибов

Через 2–4 дня можно заметить начальный рост микромицетов. Необходимо обращать внимание на то, в каких чашках появились колонии грибов, а в каких – нет. Должна ли в идеальных условиях появиться грибница в контроле?

Через 8–14 дней колонии вырастут и начнут спорулировать. Рассмотреть цвет, форму и другие признаки колоний грибов.

 
Признаки колонии
 
Полученные результаты
 
Форма
 
 
 
Размер, мм
 
 
 
Цвет
 
 
 
Блеск
 
 
 
Поверхность
 
 
 
Прозрачность
 
 
 
Морфология клеток
 
 
 
Форма и расположение клеток
 
 
 
 
 
Окраска по Граму
 
 

 

Таблица 3. Свойство выделенных грибов

Изучить грибы под микроскопом набора «Мир Левенгука», используя марлевую повязку для защиты органов дыхания (при желании учащихся).

После завершения опытов все чашки Петри завернуть в пакеты и вынести в мусор.

Эксперимент 3

Собственно, бактерии преобладают над всеми остальными обитателями почвы. На 1 г почвы приходятся десятки миллионов бактерий. Они участвуют во множестве процессов, происходящих в почве, в том числе и в разложении органических остатков растений, т. е. разложении листового опада. Поэтому нужно определить какие виды бактерий в этом участвуют, и в каком количестве они встречаются.

Для этого необходимо, как и в опытах с грибами, приготовить питательную среду МПА, обработанную реактивом против роста грибов.

Оборудование и материалы: микробиологические петли, стерильные пробирки, стерильные пипетки, шпатели, колба на 200 мл, сухое горючее, керамическая и металлическая подставки для сухого горючего, крышка для сухого горючего, пинцет, маркер, кипячёная вода, весы, чашки Петри с МПА.

Приготовление почвенной суспензии

Отвесить на весах 1 г почвы (для контроля), поместить в колбу ёмкостью 200 мл, содержащую 100 мл кипячёной воды, хорошо встряхивать в течение 5 мин. Приготовить серию разведений водной суспензии.Затем с помощью стерильной пипетки вблизи горящего огня внести 0,1 мл жидкости разведённой суспензии. Для этого аккуратно левой рукой приподнять крышку чашки Петри и впрыснуть разведённую пробу в щель между крышкой и дном на поверхность питательной среды. Стерильным микробиологическим шпателем равномерно распределить жидкость по поверхности среды. Закрыть чашку, написать на ней «контроль». Так же приготовить чашки Петри для почвы из сквера и леса, используя каждый раз новую пипетку. Подписать «сквер», «лес». Все образцы делать в двойном количестве, чтобы можно было выбрать. Поместить чашки в термостат при температуре 37 ºС на 1–2 суток. Рабочую поверхность обработать дезинфицирующим средством.

Через 2 дня рассмотреть признаки колоний различных видов бактерий и результаты внести в таблицу.

Предполагаемые результаты

Объясните, почему часть почвы всплыла, а другая часть опустилась на дно стакана в виде осадка.

1) Результаты измерений высоты слоёв почвы для каждого испытанного образца занесите в таблицу. Рассчитайте величину h/верх / р/ниж.

№ пробы
 
Высота слоя почвы в сосуде, мм
 
 
Верхнего слоя (hверх)
 
Нижнего слоя (hниж)
 
 
Контроль
 
 
 
 
 
Сквер
 
 
 
 
 
Лес
 
 
 
 

 

Таблица 4. Соотношение слоев почвы

2) Сопоставьте данные таблицы и сделайте вывод об относительном богатстве испытанных образцов почвы органическим веществом. Заполните Таблицу 5.

 
Признаки колонии
 
Полученные результаты
 
Форма
 
 
 
Размер, мм
 
 
 
Цвет
 
 
 
Блеск
 
 
 
Поверхность
 
 
 
Прозрачность
 
 
 
Морфология клеток
 
 
 
Форма и расположение клеток
 
 
 
Окраска по Граму
 
 

 

Таблица 5. Свойства выделенных грибов

3) Подсчитайте количество различных колоний грибов, т. е. плотность. Определите по определителям виды образовавшихся грибов. Заполните Таблицу 6.

 
Вид гриба
 
1
2
3
4
5
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

 

Таблица 6. Частота встречаемости грибов разных видов

4) Подсчитайте количество различных колоний бактерий, т. е. плотность. Заполните Таблицы 7 и 8.

 
Признаки
 
 
Полученные результаты
 
Форма
 
 
 
Размер, мм
 
 
 
Цвет
 
 
 
Блеск
 
 
 
Поверхность
 
 
 
Прозрачность
 
 
 
Морфология клеток
 
 
 
Форма и расположение клеток
 
 

Окраска по Граму
 
 

 

Таблица 7. Свойства выделенных бактерий

 

Вид бактерий

 

1 2 3 4

 

 

       

 

 

       
       

 

 

       

 

 

 

Таблица 8. Частота встречаемости бактерий разных видов

Общие выводы.

Список литературы:

1. Докучаев В.В. Дороже золота русский чернозём. М.: Изд-во МГУ, 1994.
2. Зенова Г.М., Степанов А.Л., Лихачева А.А., Манучарова Н.А. Практикум по микробиологии почв. Учебное пособие. М.: Издательство МГУ, 2002.
3. Звягинцев Д.Г. Почва и микроорганизмы. М.: Колос. 1987.
4. Муравьев А.Г., Каррыев Б.Б., Ляндзберг А.Р. Оценка экологического состояния почвы. Практическое руководство. СПб.: Крисмас+, 2008.
5. Смирнов И.А., Евсеенко М.С. Тайны микробиологии. Царство грибов. Научные развлечения. Руководство для родителей и руководителей микробиологических кружков. М.: Ювента, 2010.
6. Шлыкова Д.С., Струкова Е.Н. Методическое пособие к набору для проведения микробиологических исследований «Научные развлечения». М.: Научные развлечения, 2013.
7. Почва // ГПБУ «Мосэкомониторинг» [Электронный ресурс]. URL: http://www.mosecom.ru/soil/ (дата обращения: 05.03.2015).
8. Почвы Москвы // Федеральный портал «Протаун» [Электронный ресурс]. URL: http://www.protown.ru/russia/city/articles/2866.html (дата обращения: 05.03.2015).
9. Почвенная карта Москвы // Это Место [Электронный ресурс]. URL: http://www.etomesto.ru/map-eco_pochva/ (дата обращения: 05.03.2015).
10. Исследование почвы. Земля и почва // Экополис. Независимая экологическая экспертиза [Электронный ресурс]. URL: http://www.ecofactor.ru/articles/issledovaniepochvi/ (дата обращения: 05.03.2015).
 
Мнение редакции может не совпадать с мнением авторов.
Просмотров 2111