В качестве альтернативы методологии ПДК, биологической основой которой является существование пределов толерантности для отдельных организмов, предлагается концепция экологической толерантности, устанавливающая допустимые уровни воздействий для биотической части реальных экосистем (рис. 5.1).
Эта концепция предполагает, что для любой экологической системы можно найти такие пределы изменений экологических факторов, при которых сохраняют относительную стабильность признаки, отличающие эту экосистему от других, соседних, экосистем. В этом смысле можно отождествить пределы экологической толерантности с границами, внутри которых состояние экосистемы можно считать нормальным. Тогда по отношению к загрязняющим веществам-ксенобиотикам нижний предел толерантности устанавливается автоматически: это их полное отсутствие в экосистеме. Верхний предел толерантности можно тогда считать экологически допустимым уровнем загрязнения.
Рис. 5.1.
Появляется возможность сменить «химический» (основанный на методологии ПДК) подход к осуществлению экологического контроля на «биотический» - основанный на концепции экологической толерантности и на представлениях о приоритете биологического контроля. Эта концепция предполагает существование причинно-следственной связи между уровнями воздействий на биоту и ее откликом.
Задача биотического подхода - выявить в пространстве абиотических факторов границы между областями нормального и патологического функционирования природных объектов. Такие границы предлагаются взамен нормативов ПДК и называются экологически допустимыми уровнями (ЭДУ) нарушающих воздействий. Согласно биотическому подходу оценки экологического состояния на шкале «норма-патология» должны проводиться по комплексу биотических показателей, а не по уровням абиотических факторов.
Абиотические же факторы (загрязнения, другие химические характеристики, климатические показатели, интенсивности переносов и др.) должны рассматриваться как агенты воздействия на популяции организмов, на экологические связи между ними и как потенциальные причины экологического неблагополучия. Типы эффектов воздействия загрязняющих веществ на биоту показаны на рис. 5.2.
Рис. 5.2.
Некоторые эффекты воздействия токсичных ЗВ на разные уровни организации биоты в водных экосистемах приведены в табл. 5.1.
Для реализации биотического подхода необходим набор методов получения оценок состояния сообществ, с помощью которых можно было бы отличить экологически благополучную экосистему от экосистемы, в которой произошли существенные изменения, вызванные внешними (прежде всего - антропогенными) воздействиями. Тогда на некоторой шкале состояний сообществ можно будет установить
Таблица 5.1. Некоторые эффекты воздействия токсичных ЗВ на разные уровни организации биоты
|
Опосредованный |
Механизм адаптации |
||
|
Организм |
Физиологические нарушения, изменения поведения и плодовитости, нарушение развития |
Нарушения жизнедеятельности из-за ухудшения условий обитания |
Физиологические, поведенческие реакции и модифика- ционные морфогенетические реакции |
|
Популяция |
Изменения структуры, динамики и скорости оборота биомассы |
Изменение равновесной плотности популяции,конкурентное вытеснение |
Адаптивная перестройка структуры, естественный отбор, подражание |
|
Группа конкурирующих популяций |
Изменение видового состава и видового разнообразия |
Изменение суммарной плотности особей в группе, вытеснение группы из биоценоза |
Вытеснение малоустойчивых и вселение устойчивых видов |
|
Биоценоз |
Изменение продуктивности, упрощение вертикальной структуры |
Перестройка биоценоза за счет изменения абиогенных условий |
Адаптивная перестройка структуры биоценоза |
|
Биогеоценоз (экосистема) |
Нарушение круговорота веществ, изменение гидрохимических показателей |
Определяется ландшафтными изменениями |
Адаптивная перестройка структуры экосистемы |
границы стабильного существования экосистемы, т. е. таких пределов изменения биотических параметров, при которых экосистема «сохраняет себя». Систематический контроль за изменением выбранных оценок состояния и должен составлять основу биологической части экологического мониторинга.
Другая группа методов должна обеспечить выявление тех физико-химических характеристик экосистемы, которые ответственны за изменение состояния сообщества и его выход за установленные границы стабильного существования. Это должны быть математические методы анализа, позволяющие выделить в многомерном пространстве экологических факторов область экологического благополучия (по показателям, которые контролируются в соответствии с химической составляющей программы экологического мониторинга). К этой же группе следует отнести и те математические методы, с помощью которых можно установить ЭДУ для обнаруженных повреждающих воздействий.
Многообразие реакций водных организмов на воздействия загрязняющих веществ послужило основой создания двух основных вариантов биологических методов оценки качества природных вод - биотестирование и биоиндикация (см. Руководство по гидробиологическому мониторингу пресноводных экосистем; ГОСТ 17.1.3.07-82 «Охрана природы. Гидросфера. Правила контроля качества воды водоемов и водотоков»).
Мониторинговые наблюдения за состоянием ОС охватывают наблюдения за изменением не только абиотической составляющей биосферы, но и ответной реакцией её биотического компонента , что определяет широкий спектр методов и приёмов исследований, используемых при проведении экологического мониторинга. Именно сообщества живых организмов относятся к наиболее показательным при оценке изменений, протекающих в экосистеме под влиянием антропогенных факторов, т. к. они являются конечным звеном протекающих в биогеоценозах процессов. Поэтому для мониторинга окружающей среды одной из важных составляющих является мониторинг состояния биосферы или биологический мониторинг (биомониторинг) – система наблюдений, оценки и прогноза любых изменений в биотических компонентах, вызванных факторами антропогенного происхождения и проявляемых на организменном, популяционном или экосистемном уровнях. Т. е. это комплекс наблюдений, оценки и прогноза изменений состояния биологических систем под влиянием антропогенных воздействий.
Основными задачами биологического мониторинга являются:
ü оценка качества изучаемых экосистем (в конечном итоге – с точки зрения возможности их использования человеком);
ü выявление причин наблюдаемых и вероятных структурно-функциональных изменений биотических компонентов и адресная индикация источников и факторов негативного внешнего воздействия;
ü прогноз устойчивости экосистем и допустимости изменений и нагрузок на среду в целом;
ü оценка существующих резервов биосферы и тенденций в их исчерпании (накоплении).
Ещё одно широко используемое определение термина биологический мониторинг – наблюдение за биологическими объектами (наличием видов, их состоянием, появлением случайных интродуцентов и т. д.) и оценка качества окружающей среды с помощью организмов-биоиндикаторов. Биоиндикаторы – это организмы или сообщества организмов, по наличию, состоянию и поведению которых судят об естественных и антропогенных изменениях в среде, в т. ч. о присутствии и концентрации загрязнителей .
Индикаторное сообщество – это сообщество организмов, по скорости развития, структуре и благополучию отдельных популяций микроорганизмов, грибов, растений и животных которого можно судить об общем состоянии среды, включая её естественные и искусственные изменения.
Проведение наблюдений за состоянием ОС с использованием биоиндикаторных организмов называют биоиндикацией. Биоиндикация – это метод оценки изменений в среде при помощи биологических объектов, т. е. определение биологически значимых нагрузок на основе реакций на них живых организмов и их сообществ. Это относится ко всем видам антропогенных загрязнений. Для учёта изменения среды под действием антропогенного фактора составляются списки индикаторных организмов.
Задачи биоиндикации и биомониторинга:
ü разработка методов и критериев для адекватной оценки уровней антропогенного воздействия с учётом комплексного характера загрязнения;
ü диагностика ранних нарушений в наиболее чувствительных компонентах биотических сообществ.
Биомониторинг и биоиндикация могут осуществляться на различных уровнях организации биосферы: макромолекул, клетки, ткани, органа, организма, популяции, биоценоза .
Проведение биологического мониторинга имеет как преимущества, так и недостатки по сравнению с аналитическими методами оценки качества ОС.
Преимущества биомониторинга:
ü доступность и дешевизна по сравнению с химическими методами;
ü получение интегральной оценки влияния комплекса загрязняющих веществ;
ü возможность использовать биоиндикаторы на всех уровнях организации;
ü возможность распознавать ранние симптомы нарушения экосистем, трудно регистрируемые химическими методами, на момент, пока расходы на восстановление не стали слишком велики.
Недостатки использования биоиндикаторов:
ü трудность интерпретации реакции организмов на действие различных факторов и точной количественной оценки степени воздействия факторов – для большинства видов реагирование на любое техногенное воздействие (если оно не носит катастрофический характер) принципиально не отличается от выработанных в ходе эволюции тривиальных реакций на колеблющиеся изменения среды;
ü существенная многомерность факторов среды и измеряемых параметров экосистем;
ü недостаточный уровень знаний о реакции живых организмов и экосистем в целом на действие антропогенных факторов.
Биоиндикация незаменима в случаях, когда: фактор трудно измерить или он не может быть измерен; фактор легко измерить, но трудно интерпретировать.
Критерии выбора биоиндикатора:
ü организм должен давать быстрый ответ;
ü надёжность реакции и повторяемость (ошибка < 20 %);
ü простота интерпретации реакции (делают необязательным применение дорогостоящих трудоёмких физических и химических методов);
ü возможность мониторинга (постоянно присутствующий в природе объект). Наиболее подходит для биоиндикации и мониторинга организм, показывающий линейную связь между уровнями загрязнения среды и реакцией организма.
Основные требования к биоиндикатору:
ü присутствие в большом количестве в исследуемой экосистеме;
ü широкая представленность в разных географических зонах;
ü лёгкость в идентификации;
ü биология вида-индикатора должна быть хорошо изучена;
ü доступность получения (сбора в природе) или лёгкость в культивировании;
ü отсутствие сезонных отличий;
ü относительная устойчивость к воздействию и накоплению токсиканта;
ü чётко выраженная количественная и качественная реакция на отклонение свойств среды обитания от экологической нормы;
Информация о состоянии окружающей природной среды, об изменениях этого состояния давно используется человеком для планирования своей деятельности. Уже более 100 лет наблюдения за изменением погоды, климатом ведутся регулярно в цивилизованном мире. Это всем нам знакомые метеорологические, фенологические, сейсмологические и некоторые другие виды наблюдений и измерений состояния окружающей среды. Теперь уже никого не надо убеждать, что за состоянием природной среды надо постоянно наблюдать. Все шире становится круг наблюдений, число измеряемых параметров, все гуще сеть наблюдательных станций. Все большей сложностью обладают проблемы, связанные с мониторингом окружающей среды.
Огромное значение в организации регионального природопользования на глобальном, региональном и локальном уровнях, а также оценка качества окружающей человека среды на конкретных территориях, в экосистемах различного ранга. Существует специальный термин для обозначения всей сложной службы по наблюдению, оценке и прогнозу за качеством среды и характером природопользования: «Мониторинг».
Мониторинг окружающей среды – это система повторных, целенаправленных наблюдений за одним или более элементами окружающей природной среды в пространстве и времени по научно обоснованным программам наблюдений, проводимая для оценки и прогноза изменений в состоянии окружающей среды (ОС), с целью выделения антропогенной составляющей этих изменений на фоне природных процессов.
Сам термин «мониторинг» впервые появился в рекомендациях специальной комиссии СКОПЕ (научный комитет по проблемам окружающей среды) при ЮНЕСКО в 1971 г., а в 1972 г. уже появились первые предложения по Глобальной системе мониторинга окружающей среды (Стокгольмская конференция ООН по окружающей среде). Однако такая система не создана по сей день из-за разногласий в объемах, формах и объектах мониторинга, распределении обязанностей между уже существующими системами наблюдений.
Мониторинг – это система наблюдений, оценки и прогноза позволяющая выявить изменения состояния окружающей среды под влиянием антропогенной деятельности. Прежде всего, это мониторинг антропогенных загрязнений. Наряду с отрицательным влиянием на природу человек может в результате хозяйственной деятельности оказывать и положительное влияние. Часто плачевные результаты хозяйственной деятельности возникают из благих намерений. Чтобы такого не произошло и необходимо изучать окружающую среду, прогнозировать её возможные изменения, как в лучшую, так и в худшую стороны. Рассмотрим, что же представляет собой так необходимая обществу служба мониторинга.
В состав мониторинга входит:
– наблюдение за качеством окружающей среды, факторами, воздействующими на окружающую среду;
– оценка фактического состояния природной среды;
– прогноз изменения качества среды.
Наблюдения могут осуществляться по физическим, химическим и биологическим показателям, но особенно перспективны интегрированные показатели состояния окружающей среды.
Составной частью экологического мониторинга слежения за состоянием окружающей среды по физическим, химическим и биологическим показателям является биомониторинг. В задачи биомониторинга входит регулярно проводимая оценка качества окружающей среды с помощью специально выбранных для этой цели живых объектов.
Цели биологического мониторинга. Биологический мониторинг можно подразделить на: (а) мониторинг воздействия и (б) мониторинг эффекта, использующих соответственно индикаторы внутренней дозы и эффекта.
Цель биологического мониторинга воздействия – оценка риска для здоровья посредством определения внутренней дозы, отражающей, в свою очередь, биологически активную нагрузку химических факторов на организм. Доза загрязнения не должна достигать уровня, при котором могут проявиться патологические эффекты. Эффект считается патологическим или вредным, если снижается функциональная активность организма, уменьшается адаптационная способность к стрессам, способность к поддержанию гомеостаза, или повышается восприимчивость к другим воздействиям среды.
В зависимости от химического вещества или анализируемого биологического параметра термин "внутренняя доза" может быть интерпретирован по-разному. Во-первых, он может означать количество абсорбированного химиката за короткий промежуток времени, к примеру, в течение одной рабочей смены. Концентрации загрязнителя в альвеолярном воздухе может определяться непосредственно в течение рабочей смены или на следующий день (образцы крови и альвеолярного воздуха могут храниться до 16 часов). Во-вторых, если химическое вещество имеет большой биологический период полураспада (например, металлы в системе кровообращения), то величина внутренней дозы может отражать количество вещества, поступившего в организм на протяжении нескольких месяцев.
В-третьих, термин "внутренняя доза" может также означать количество накопленного в организме вещества. В этом случае внутренняя доза отражает распределение вещества по органам и тканям, из которых оно потом медленно выводится. К примеру, для получения достоверной картины содержания в организме ДДТ, достаточно измерить их содержание в крови.
Наконец, величина внутренней дозы служит показателем количества химического вещества в местах его действия. Одной из наиболее важных и многообещающих возможностей применения данного показателя представляется определение соединений, образованных токсичными веществами с белками гемоглобина или с ДНК.
Биологический мониторинг эффекта направлен на выявление симптомов ранних обратимых изменений, возникающих в критическом органе. В этом смысле значение биологического мониторинга эффекта для наблюдения за здоровьем рабочих трудно переоценить.
В 1990 г. экономическая комиссия Европы под эгидой ООН приняла программу интегрированного мониторинга (1М) окружающей среды по следующим группам показателей (в скобках указано их количество) общая метеорология (6), химизм воздуха (3), химизм почвенных и подземных вод (4), химизм поверхностных вод (4), почва (6), биологические показатели (11).
Среди отслеживаемых показателен видное место заняли биологические индикаторы: эпифитные лишайники, напочвенная растительность, кустарниковая и древесная растительность, проективное покрытие деревьев, биомасса деревьев, химический состав хвойных игл, микроэлементы в хвое, почвенные ферменты, микориза, скорость разложения растительных остатков и один из прочих методов биомониторинга по выбору.
На территории бывшего СССР было намечено шесть площадей для проведения регионального мониторинга по перечисленным выше биологическим показателям.
Наиболее развиты системы регионального мониторинга в Германии и Нидерландах.
Для примера рассмотрим одну из систем биомониторинга, принятую в Германии (земля Баден-Вюртемберг). Она предполагает оценку следующих показателей:
– степени дефолиации (преждевременной потери листвы) бука, ели и пихты;
– состава поллютантов в листьях и хвое;
– сукцессии (закономерной смены) травянистой растительности;
– жизненности травостоя и содержания в нем поллютантов;
– площади покрытия эпифитных лишайников;
– численности коллембол (мелких почвенных членистоногих) и наземных моллюсков;
– аккумуляции поллютантов в дождевых червях.
Результаты мониторинга представляют в виде таблиц и графиков. К числу удачных способов относится метод «Амебы». Рисуют круг, который делят линиями на равные секторы по числу измеряемых показателей. Линия окружности означает их нормальные значения. Показатели могут быть химическими (содержание тяжелых металлов, фосфора и т.д.), физическими (уровень грунтовых вод, мутность и пр.) и биологическими (численность, разнообразие и другие характеристики биоиндикаторов). Далее в каждом секторе закрашивают площадь, пропорциональную значениям соответствующего показателя. Линии могут выходить за пределы круга, если значения «зашкаливают», тогда у «Амебы» появляются «выросты-ложноножки». Результаты мониторинга, представленные в виде ряда таких рисунков, наглядно выявляют направление «движения Амебы» и, соответственно, направление изменений в экосистеме.
Минобрнауки России
Федеральное государственное бюджетное
образовательное учреждение высшего образования
«Сыктывкарский государственный университет имени Питирима Сорокина»
(ФГБОУ ВО «СГУ им. Питирима Сорокина»)
Институт естественных наук
УТВЕРЖДАЮ
Директор
Рабочая программа дисциплины (модуля)
Биологический мониторинг
и состояние окружающей среды
Направление подготовки
05.04.06 Экология и природопользование
Направленность (профиль) программы
Экологическая безопасность
и управление природопользованием в Арктическом регионе
Сыктывкар – 2017
Рабочая программа учебной дисциплины (модуля) составлена в соответствии с требованиями ФГОС ВО, целями (миссией) и задачами ОПОП ВО по направлению подготовки 05.04.06 Экология и природопользование, направленность (профиль) Экологическая безопасность и управление природопользованием в Арктическом регионе.
Рабочая программа обсуждена и одобрена на заседании кафедры экологии, протокол от «14» сентября 2017 г. №2.
Заведующий кафедрой ______________________________
Руководитель основной профессиональной
образовательной программы, ____________________________
1 Цель и задачи учебной дисциплины (модуля)
Цель учебной дисциплины (модуля) «Биологический мониторинг и состояние окружающей среды» состоит в подготовке обучающегося к работе по проведению биологического мониторинга окружающей среды.
Задачи учебной дисциплины (модуля):
− способствовать формированию системы знаний о способах мониторинга состояния окружающей среды;
– продолжить формирование биоцентрической картины мира и воспитание бережного отношения к миру в целом;
− создать условия для формирования умений контроля состояния окружающей среды посредством биоиндикации и биотестирования.
2 Место дисциплины в структуре ОПОП ВО
Дисциплина «Биологический мониторинг и состояние окружающей среды» относится к дисциплинам по выбору вариативной части блока базовых дисциплин. Она тесно связана с такими дисциплинами, как «Компьютерные технологии и статистические методы в экологии и природопользовании» и «Методы анализа и контроля качества окружающей среды», а сама является возможной основой для производственной практики (в зависимости от специализации обучающегося).
3 Планируемые результаты обучения, соотнесенные с планируемыми
результатами освоения образовательной программы
Планируемые результаты обучения |
|||
ПК-2 (способность творчески использовать в научной и производственно-техноло-гической деятельности знания фундаментальных и прикладных разделов специальных дисциплин программы магистратуры) | область применения биомониторинга | проводить биоиндикацию и биотестирование различных сред и объектов | |
ПСК-1 (готовность использовать современные методы для оценки физико-химических аспектов антропогенного воздействия на живую природу Арктики) | предъявляемые к биоиндикаторам и биотестерам требования | адаптировать известные методики биомониторинга к арктическому региону | методами организации системы биомониторинга |
структурированное по темам (разделам)
4.1 Общая трудоёмкость дисциплины: 3 зачётные единицы, 108 часов.
Биологический мониторинг как составляющая экологического мониторинга. Возможности, преимущества и недостатки оценки состояния окружающей природной среды по абиотическим и биотическим показателям. Основные задачи, направления и приоритетные объекты биомониторинга. Нормативная база биологического мониторинга и тенденции ее развития.
Биологические индикация и тестирование как составляющие части биологического мониторинга. Биоиндикаторы и тест-объекты, критерии их выбора и оценки состояния. Техническое обеспечение биологического мониторинга. Пробоотбор. Камеральная обработка материала. Основные статистические и математические методы анализа результатов биологического мониторинга. Обработка и интерпретация результатов биологической оценки состояния окружающей среды. Особенности организации комплексного биомониторинга на объектах разного типа. Биологический мониторинг человеческих популяций на уровне генотипа: современное состояние, перспективы и опасности.
Способы оценки общего состояния среды по структуре, составу, количественным и качественным показателям растительных сообществ. Определение экологических условий сообщества по экологическим шкалам. Выявление изменений условий среды при антропогенном прессе. Оценка состояния водных объектов по животному населению и альгоценозам. Фауна почвы как показатель её состояния; почвенные альгоценозы как биоиндикатор. Оценка состояния воздушной среды по составу и проективному покрытию сообществ лишайников.
Использование математического аппарата для сравнения состояния среды в разных точках и его динамики на одной точке наблюдения.
Использование фенотипических показателей особей внутри популяций растений и животных для индикации общего состояния среды. Биологический мониторинг состояния ценотических популяций растений по возрастным и онтогенетическим состояниям. Построение индивидуальных, характерных и базовых возрастных и онтогенетических спектров. Расчёт индексов экологического состояния ценотической популяции: возрастного, возобновления, замещения, старения, эффективности и т. д. Построение большой волны развития ценопопуляции. Онтогенез растения и его поливариантность; влияние среды на выбор варианта развития растений. Прогностическая ценность изучения ценотических популяций индикаторных видов. Наличие и отсутствие отдельных организмов как индикатор состояния окружающей среды. Использование показателей угнетённости и стерильности организмов в качестве показателей напряжённости.
Жизненные формы растений как интегральный показатель состояния окружающей среды. Существующие и оптимальные для биологического мониторинга системы жизненных форм. Базовые, экологические, онтогенетические и фенологические жизненные формы как компоненты общевидовой жизненной формы. Онтоморфогенез и сезонный цикл как динамические смены частных жизненных форм; отклонения от типичного хода этих процессов как показатель воздействия среды. Использование отдельных аспектов строения организмов в популяции для оценки состояния среды. Оценка состояния среды по асимметрии растительных и животных организмов: макро - и микроморфологический уровень. Использование ферментной активности почвы для оценки её экологического состояния: каталазная, уреазная и т. д. Дыхание почвы как показатель её состояния. Тест-системы для комплексной оценки состояния окружающей среды. Трансплантация лишайников как метод оценки состояния воздушной среды. Использование почвенных водорослей и сосудистых растений в качестве биотестеров для оценки состояния почвы.
Использование разнообразных организмов как биотестеров для оценки качества воды: простейшие, ракообразные, водоросли и растения; особенности применения микроорганизмов-биотестеров. Allium-тест и Vicia-тест как многокомпонентные способы биотестирования: морфологический, морфометрический и генетический уровни анализа.
4.3 Тематический план дисциплины (отдельно для каждой формы обучения)
Раздел (тема) дисциплины (модуля) | Компетенции | Виды учебной работы (включая самостоятельную работу студентов) и трудоемкость (в часах) | Оценочные средства |
|||||
Практические занятия | Лабораторные занятия | Самостоятельная работа | ||||||
Введение в дисциплину | ||||||||
Мониторинг на уровне геосистемы | Отчёты по практическому занятию, вопросы на зачёте |
|||||||
Мониторинг на уровне сообщества | Отчёты по практическому занятию, вопросы на зачёте |
|||||||
Мониторинг на уровне популяций | Отчёты по практическому занятию, вопросы на зачёте |
|||||||
Мониторинг на уровне организма | Отчёты по практическому занятию, вопросы на зачёте |
|||||||
Биотестирование | Отчёты по практическому занятию, вопросы на зачёте |
|||||||
5 Оценочные средства для проведения текущего контроля
и промежуточной аттестации обучающихся по дисциплине (модулю)
См. Приложение.
6 Перечень основной и дополнительной учебной литературы,
необходимой для освоения дисциплины
Основная литература
Биологический контроль окружающей среды: биоиндикация и биотестирование / под ред. , . М., 2010. 288 с.
Биологический контроль окружающей среды: генетический мониторинг. М., 2010. 208 с.
7 Методические указания для обучающихся по освоению дисциплины
Для изучения основных разделов дисциплины «Биологический мониторинг и состояние окружающей среды» обучающимся необходимо проработать всю литературу, рекомендуемую на лекциях к каждому виду работы. Для развития навыков индивидуальной работы обучающимся необходимо выполнить задания практических работ с учётом методических рекомендаций. Для развития навыков самостоятельной работы обучающимся необходимо выполнять индивидуальные задания, самостоятельно готовиться к выполнению практических работ и к зачёту.
Обучающихся из числа инвалидов и лиц с ограниченными возможностями здоровья могут осваивать дисциплину в электронной образовательной среде с консультациями преподавателя.
Учебно-методическое обеспечение самостоятельной работы студентов приведено в посвящённом дисциплине разделе на личном сайте с электронной образовательной средой.
8 Перечень ресурсов информационно-телекоммуникационной сети
«Интернет», необходимых для освоения дисциплины
http://dokkalfar. ru/course/view. php? id=7
9 Перечень информационных технологий, используемых
при осуществлении образовательного процесса по дисциплине,
включая перечень программного обеспечения
и информационно-справочных систем
При освоении дисциплины на аудиторных занятиях используются мультимедийные презентации; поддержка курса реализована на базе LMS “Moodle”. Для выполнения индивидуальных (самостоятельных) работ, а также сдачи отчётов по всем видам выполненных работ обучающимся нужен доступ к Internet, браузер любого типа, а также текстовый редактор типа Microsoft Word (или его аналог) и табличный редактор Microsoft Excel (или его аналог).
10 Описание материально-технической базы,
необходимой для осуществления образовательного процесса
по дисциплине
Для проведения лекционных занятий необходима аудитория, оборудованная средствами демонстрации электронных презентаций (компьютер, мультимедийный проектор и экран или сенсорная доска со встроенным проектором), а также имеющая затемнение на окнах.
Для проведения некоторых практических занятий необходим кабинет, оснащённый компьютерной техникой в соответствии с числом обучающихся в подгруппе (группе), которая приходит на аудиторное занятие; в кабинете также должен быть обеспечен доступ к Internet. Доступ в эту или аналогичную аудиторию должен быть свободен вне аудиторных часов для выполнения индивидуальных (самостоятельных) работ.
Для другой части практических занятий необходима лаборатория, оборудованная микроскопами отражённого и проходящего света (по одному каждого типа на двух обучающихся), вспомогательным оборудованием и материалами для микроскопирования, а также специализированной химической посудой и реактивами для выполнения работ по биотестированию.
Обучающиеся-инвалиды и лица с ограниченными возможностями здоровья должны быть обеспечены оборудованием в соответствии с их возможностями; конкретный список должен составляться под каждого такого обучающегося индивидуально.
ПРИЛОЖЕНИЕ
ФОНД ОЦЕНОЧНЫХ СРЕДСТВ ДИСЦИПЛИНЫ (МОДУЛЯ)
1 Описание показателей и критериев оценивания компетенций
на различных этапах их формирования, описание шкал оценивания
Код компетенции | Индикаторы достижения | Критерии оценивания |
|
Не зачтено |
|||
Знать область применения биомониторинга | Ответ полный, есть понимание причин ограничения сферы применения биологического мониторинга | Знания отсутствуют или при ответе допущено много фактических ошибок. Нет понимания причин ограничения сферы применения биологического мониторинга |
|
Уметь проводить биоиндикацию и биотестирование различных сред и объектов | Продемонстрированы умения проведения общеупотребительных методик биоиндикации и биотестирования | Не продемонстрированы умения проведения некоторых из общеупотребительных методик биоиндикации и биотестирования |
|
Знать предъявляемые к биоиндикаторам и биотестерам требования | Ответ полный, есть понимание причин возникновения всех требований к биоиндикторам и биотестерам | Знания отсутствуют или при ответе допущено много фактических ошибок, нет понимания причин возникновения некоторых требований к биоиндикторам и биотестерам |
|
Уметь адаптировать известные методики биомониторинга к арктическому региону | Продемонстрированы умения адаптации базовых общеупотребительных методик к условиям арктического региона | Отсутствует умение адаптации хотя бы одной базовой общеупотребительной методики к условиям арктического региона |
|
Владеть методами организации системы биомониторинга | Есть опыт профессиональной деятельности и показана готовность и умение самосовершенствоваться | Нет опыта профессиональной деятельности или не показана готовность или умение самосовершенствоваться |
2 Типовые контрольные задания или иные материалы, необходимые
для оценки знаний, умений, навыков и (или) опыта деятельности,
характеризующих этапы формирования компетенций
в процессе освоения образовательной программы
2.1 Примеры заданий для оценки уровня «знать»:
– охарактеризуйте ниже понятия «трофность» и «сапробность» водоёмов; приведите конкретные методики их определения; покажите значение этого для биомониторинга среды;
– опишите, какие ещё известные Вам индексы (помимо рассмотренных на практической работе) и как можно использовать при ведении биомониторинга; какие редакции формул этих индексов Вам известны;
– опишите ниже известные Вам методики оценки состояния окружающей среды по фенам других (относительно рассмотренного в предыдущей лабораторной работе) организмов; кратко охарактеризуйте эти методики.
2.2 Примеры заданий для оценки уровня «уметь»:
– используя те же данные, что и для второй практической работы, определите экологические ареалы предложенных стадий деградации исходного сообщества по шкалам; ответ представьте в виде текста; диаграмма не требуется;
– на участке площадью не менее 100 м2 или на трансекте длиной не менее 500 м оцените жизненность не менее 100 экземпляров деревьев каждого вида (породы); дайте комплексную оценку состояния древостоя и сравните её с таковой как минимум ещё в одной точке.
2.3 Пример задания для оценки уровня «владеть»:
– предложите схему организации и осуществления биологического мониторинга объекта «Особо охраняемая природная территория» (на примере любого комплексного заказника, расположенного рядом с крупным населённым пунктом); схема должна включать: 1) оценку воздействия объекта на окружающую среду (положение, физико-географическая характеристика с указанием господствующих направлений и сил ветров, направлений стока поверхностных и подземных вод, важнейшие загрязнители при штатных и внештатных ситуациях); 2) характеристика важнейших загрязнителей (тип, действие на живые объекты, способность к перемещению, аккумуляции и рассеиванию); 3) предлагаемые подходы, методы и методики биологического мониторинга (биоиндикация и/или биотестирование) с обоснованием их применения; 4) схема расположения пунктов пробоотбора и/или постоянных пробных площадей натурного биотестирования и биоиндикации (с указанием расположения по сторонам света и расстояний от объекта; желательно приложение соответствующей карты-схемы); 5) сроки проведения мероприятий биомониторинга с их обоснованием; 6) возможные результаты конкретных методик и их интерпретация; критические значения по каждой методике.
3 Методические материалы, определяющие процедуры оценивания
знаний, умений, навыков и (или) опыта деятельности, характеризующих
этапы формирования компетенций (при необходимости)
Оценка производится в электронной среде, где для каждого задания указывается порядок его сдачи и последующего оценивания.
Биологический мониторинг (сокращённо – биомониторинг ) предназначен для решения трёх основных задач.
1) Информационное обеспечение деятельности по сохранению биоты : определение состояния биотической составляющей биосферы (на различных уровнях организации биосистем) и ее реакции на антропогенное воздействие. Учитывая важнейшую средообразующую роль биоты (разд. 3.1.1), ясно, что задача сохранения последней имеет для человечества первоочередное практическое значение. Очевидны также этический и эстетический аспекты данной проблемы.
2) Оценка состояния окружающей среды по биотическим параметрам. Особую роль играет выявление начальных стадий неблагоприятных изменений среды, к которым многие компоненты биоты намного чувствительнее, чем человек.
3) Исследование содержания различных ингредиентов в биоте относится к биологическому мониторингу довольно условно; скорее, это одна из составляющих общей задачи определения содержания поллютантов в различных средах.
Кроме того, существуют многие частные формы биологического мониторинга для информационного обеспечения конкретных направлений деятельности по охране окружающей среды.
Особой подсистемой биомониторинга может считаться мониторинг популяций конкретных биологических видов. Наблюдения ведутся:
– за средообразующими популяциями, очевидно необходимыми для существования всей экосистемы (например, популяции доминирующих видов деревьев в лесных экосистемах);
– за популяциями-индикаторами, хорошо характеризующими своим состоянием степень благополучия той или иной экосистемы и наиболее чувствительными к антропогенному воздействию (например, планктонные рачки Epishura baikalensis в оз. Байкал в зоне воздействия ЦБК);
– за популяциями, имеющими большую хозяйственную ценность (например, ценных видов рыб).
В последнее время увеличивается роль генетического мониторинга (наблюдение возможных изменений в генофонде различных популяций).
Мониторинг популяции человека (как компонента биосферы) тоже может, в известной степени, считаться одной из форм популяционного биомониторинга. Постановлением Правительства РФ № 426 от 01.06.2000 г. от 1 июня 2000 г. утверждено положение о социально-гигиеническом мониторинге – государственной системе наблюдения, анализа, оценки и прогноза состояния здоровья населения и среды обитания человека (на уровнях: федеральном, субъектов федерации, муниципальных образований). Заявленные цели социально-гигиенического мониторинга – формирование федерального информационного фонда, изучение причинно-следственных связей между состоянием здоровья населения и условиями среды, а также обеспечение межведомственной координации деятельности по контролю санитарно–эпидемиологической остановки.
В настоящее время наиболее развита система биологического мониторинга поверхностных вод (гидробиологический мониторинг ) и лесов. Однако даже в этих областях биомониторинг существенно отстает от мониторинга абиотических характеристик среды – как по методологическому, методическому и нормативному обеспечению, так и по количеству наблюдений. Например: наблюдениями за загрязнением поверхностных вод суши по гидрохимическим показателям охвачены 1166 водных объектов. Отбор проб ведется на 1699 пунктах (2342 створа) по физическим и химическим показателям с одновременным определением гидрологических показателей. В то же время, наблюдения за загрязнением поверхностных вод суши по гидробиологическим показателям производятся лишь в пяти гидрографических районах, на 81 водном объекте (по 170 створам), причем программа наблюдений включает от 2 до 6 показателей. Сеть комплексного мониторинга загрязнения природной среды и состояния растительности (СМЗР) насчитывает всего 30 постов, которые располагаются на территории 11 УГМС (контролирующие органы: Рослесхоз, Госкомэкология России).
В работах по созданию Единой государственной системы экологического мониторинга (ЕГСЭМ) принимает участие Госкомрыболовство России (создание Единой государственной системы мониторинга водных биоресурсов, наблюдений и контроля за деятельностью российских и иностранных рыболовных судов с использованием космических средств связи и специализированных информационных технологий). Мониторинг водных биоресурсов включает:
– мониторинг объектов животного мира, принадлежащих к объектам рыболовства;
– ведение отраслевого кадастра промысловых рыб Российской Федерации;
– мониторинг состояния загрязнения биоресурсов рыбохозяйственных водоемов Российской Федерации и среды их обитания (c целью изучения океанологических основ биопродуктивности, прогноза добычи и охраны наиболее ценных гидробионтов);
– сбор данных для информационного бюллетеня "Радиационная обстановка в рыбопромысловых районах Мирового океана".
Сейчас работы в области биологического мониторинга (в том числе мониторинга экосистем и мониторинга редких и охраняемых видов растительного и животного мира) активно проводятся в ряде регионов. Например, в Тюменской области в 1998-2000 годы успешно реализован первый этап программы "Создание Единой территориальной системы экологического мониторинга Тюменской области". Разработаны методики ведения экологического мониторинга основных биогеоценозов, организована сеть постоянных, опытных площадей для его осуществления в южной зоне области. В Амурской области функционирует подсистема мониторинга растительного и животного мира в части редких и охраняемых видов (МРЖМ) в рамках АМУРСЭМ. Разработана, апробирована и утверждена программа по МРЖМ на период до 2005 г., и др. Развитие системы биомониторинга России отнесено к одной из наиболее актуальных природоохранных задач (Государственный доклад Госкомэкологии, 2000 г.). Согласно принципу ориентации ЕГСЭМ на экосистемный подход, экологический мониторинг обобщает результаты и биологического, и геофизического мониторинга на уровне экологических систем.