Добавить материал и получить бесплатное свидетельство о публикации в СМИ
Эл. №ФС77-60625 от 20.01.2015
Инфоурок / География / Рабочие программы / Методические рекомендации к практическим работам по биологии (экологии)

Методические рекомендации к практическим работам по биологии (экологии)


  • География

Поделитесь материалом с коллегами:

hello_html_5b3499c0.gifhello_html_m63629c4.gifhello_html_m3fd1c93a.gif













Фахруденова И.Б.







Методические рекомендации к практическим работам

по биологии (экологии)















































































































ПРАКТИЧЕСКАЯ РАБОТА № 1 -2

Тема: Исследование физиологических особенностей адаптации

организма к низким температурам

Цель: Изучить влияние низкой температуры окружающей среды на физиологические процессы организма и установить его адаптацион­ные возможности.

Материалы и оборудование: Полиэтиленовый таз с холодной во­дой, тонометр, часы, ручка, линейка, тетрадь.

Теоретическое введение

Способность к адаптации - одно из основных свойств жизни на нашей планете. Любой организм способен жить в пределах определен­ного диапазона температур. У всех теплокровных наружные слои тела образуют более или менее выраженную «оболочку», температура кото­рой изменяется в широких пределах. Устойчивая температура характе­ризует лишь область локализации важных внутренних органов и про­цессов. Поверхностные же ткани выдерживают более выраженные ее колебания. При снижении температуры среды усиливается процесс ме­таболизма теплокровных организмов и в качестве адаптивного ответа происходит сжатие поверхностных и расширение глубоколежащих со­судов, что приводит к консервации тепла.

Практическая часть

Физиологические особенности адаптации организма к низким тем­пературам можно исследовать с помощью простой пробы - опускания руки в воду со льдом. Эта проба позволяет исследовать адаптивную ре­акцию организма на интенсивное холодовое раздражение.

Для проведения этого исследования необходимо выбрать из груп­пы 3-4 студентов, родившихся и выросших в различных климатических условиях. После чего у первого из испытуемых измерьте систолическое и диастолическое давление, а затем он погружает руку до кисти в хо­лодную воду со льдом. Через 3 минуты еще раз измерьте у него давле­ние, и он снова погружает руку в лед. Еще спустя 3 минуты испытуе­мый окончательно должен извлечь руку из холодной воды, и необходи­мо еще раз измерить его давление. Делайте измерение давления каждые

  1. минуты до тех пор, пока определяемые величины не вернутся к ис­ходным. Все зарегистрированные по ходу работы данные записывайте. Аналогичные исследования проведите для других испытуемых.

По всем полученным результатам постройте графики, откладывая по одной оси уровень систолического артериального давления в мм рт.ст., а по другой оси время в трехминутных интервалах. Сравните по­лученные графики, сделайте заключение по проведенной работе.

В теории у студентов систолическое давление при холодовом раз­дражении может повышаться на 20-40 мм рт.ст. При этом у лиц, при­выкших к холодному климату, в целом реакция менее выражена, а нор­мализация значений артериального давления происходит быстрее.

Контрольные вопросы

  1. На какие две группы делятся все живые организмы по адаптации к температурному фактору?

  2. Приведите примеры обратимой гипотермии. В чем ее биологиче­ское значение?

  3. В чем проявляются анатомо-морфологические особенности теп­локровных животных при воздействии низкой температуры окружаю­щей среды (правило Аллена, 1877)?

  4. Приведите 1-2 примера на климатическое правило Бергмана (1847).

  5. Почему медицинские инструменты стерилизуют не путем про­мораживания, а кипячением или нагреванием в автоклавах при высоком давлении?





ПРАКТИЧЕСКАЯ РАБОТА № 3 - 4

Тема: Изучение методики подсчета срока исчерпания

невозобновимых ресурсов

Цель: Ознакомиться с методикой подсчета времени исчерпания природного ресурса.

Материалы и оборудование: калькулятор, ручка, тетрадь.

Теоретическое введение

Ресурсы могут быть классифицированы как вечные, возобновимые и невозобновимые.

Вечные ресурсы, такие как солнечная энергия, действительно не­исчерпаемы с точки зрения истории человечества.

Возобновимые ресурсы в нормальных условиях восстанавливаются в результате природных процессов. Примерами могут служить деревья в лесах, дикие животные, пресные воды поверхностных водотоков и озер, плодородные почвы и др.

Невозобновимые, или исчерпаемые ресурсы существуют в ограни­ченных количествах (запасах) в различных частях земной коры. Приме­рами являются нефть, уголь, медь, алюминий и др. Они могут быть ис­тощены как потому, что не восполняются в результате природных про­цессов (медь и алюминий), так и потому, что их запасы восполняются медленнее, чем происходит их потребление (нефть, уголь). Невозобно­вимые ресурсы считаются экономически истощенными когда выработа­ны 80 % их оцененных запасов. По достижении этого предела разведка, добыча и переработка остающихся запасов обходится дороже рыночной цены.

Практическая часть

Оцените срок исчерпания природного ресурса, если известен уро­вень добычи ресурса в текущем году, а потребление ресурса в после­дующие годы будет возрастать с заданной скоростью прироста ежегод­ного потребления. Исходные данные для выполнения работы представ­лены в таблице 2-1.

Таблица 2-1

Данные для расчета срока исчерпания ресурса

Исходные

данные

Варианты

1

2

3

4

5

6

7

8

9

10

Ресурс

Камен­

ный

уголь

При­

род-

ный

газ

Не­

фть

Fe

P

Cu

Zn

Pb

Al

U

Запас ресурса, Q, млрд. т.

6800

280

250

12

тыс.

40

0,6

0,24

0,15

12

300

Добыча ресурса^, млрд. т ./год

3,9

1,7

3,5

0,79

0,023

0,008

0,006

0,004

0,016

0,2

Прирост объема

потребле­ния

ресурса, ТР, % в год

2

1,5

2

2,5

1,8

1,7

1,3

2,2

1,6

2

Для расчета воспользуйтесь формулой суммы членов ряда геомет­рической прогрессии:

(( 1 + ТР/100) - 1) * q

Q = , где

TP/100

Q - запас ресурсов; q - годовая добыча ресурса; ТР - прирост по­требления ресурса; t - число лет.

Логарифмирование выражения для Q дает следующую формулу для расчета срока исчерпания ресурса:

ln ((Q*TP)/(q*100) + 1)

t =

ln (1 + TP/100)

Рассчитайте время исчерпания приведенных в таблице ресурсов, вставьте данные в виде добавочной строки в таблицу. Сделайте вывод о последовательности прекращения добычи ресурсов.

Контрольные вопросы

  1. Дайте общую характеристику природным ресурсам.

  2. Какое значение для развития цивилизации имеют запасы полез­ных ископаемых?

  3. В чем опасность исчерпаемости природных ресурсов?

  4. Каковы пути сокращения потерь сырья при добыче, обогащении, обработке, транспортировке? Приведите конкретный пример.

  5. Рассмотрите карту вашего района. Установите, какие полезные ископаемые здесь добываются, в чем состоят основные меры по их ох­ране.





ПРАКТИЧЕСКАЯ РАБОТА № 5-6



Тема: Оценка токсического действия производственных отходов на

ферментативную активность кишечной палочки



Цель: изучить влияние химических веществ на ферментативную активность кишечной палочки, оценить эффективность биоиндикаци- онного метода оценки токсичности производственных отходов.

Материалы и оборудование: пробирки со стерильным мясо- пептонным бульоном, культура кишечной палочки, среды Гисса, 5 раз­ных веществ (отходы производств), ручка, тетрадь.



Теоретическое введение

В искусственных условиях бактерии выращивают (культивируют) на средах, удовлетворяющих потребности бактерий в питательных ве­ществах, и имеющих оптимальное значение величины рН и осмотиче­ского давления. Кроме того, питательные среды должны быть стериль­ными, а по возможности и прозрачными.

Питательные среды принято делить на несколько групп.

По происхождению среды бывают естественными и искусствен­ными. К естественным средам относят те, в состав которых входят про­дукты растительного или животного происхождения: молоко, кровь, от­вары и экстракты из овощей и фруктов, мясная вода, дрожжевые экс­тракты, яичные среды, мясо-пептонный бульон и мясо-пептонный агар (пептоны это продукты распада белка, короткие аминокислотные це­почки, которые легко усваиваются бактериями). Искусственные среды готовят путем добавления к естественным неорганических компонентов и минеральных солей.

Среды можно по составу разделить так же на простые и сложные. К простым относятся мясо-пептонные бульон и агар. Добавление к таким средам одного или нескольких ингредиентов - крови, сахара и других составляющих делают их сложными.

По физическому состоянию питательные среды могут быть жидки­ми, полужидкими, плотными. Для сгущения к жидкой питательной сре­де добавляют вещество получаемый из водорослей - агар, который пла­вится при температуре 80-1000С и застывает при 400С. Агаризирован- ные среды разливают в пробирки в расплавленном состоянии, а затем охлаждают. Для уплотнения сред иногда используют желатину, добав­ляя ее к жидким средам в 10-20% концентрации.

По целевому назначению питательные среды могут быть: основ­ными, например, мясо-пептонный бульон и мясо-пептонный агар, на них просто растут многие виды неприхотливых микроорганизмов; из­бирательными - предназначенными для выделения и культивирования определенного вида бактерий, например, для выделения туберкулеза из мокроты больного используют среду Левинштейна-Йенсена, содержа­щую бриллиантовую зелень, которая подавляет рост большинства мик­роорганизмов, но при этом к ней нечувствительны микобактерии ту­беркулеза; дифференциально-диагностические среды предназначенные для исследования ферментативных свойств бактерий.

В основе использования дифференциально-диагностических сред лежат различия в ферментативном составе бактерий (каждый вид бакте­рий выделяет во внешнюю среду свой набор ферментов) и способности ферментов расщеплять определенный субстрат. Например, фермент уреаза катализирует расщепление субстрата мочевины до аммиака и СО2; каталаза, катализирует расщепление пероксида водорода на воду и кислород; лактозидаза расщепляет сахар лактозу до молочной кислоты и СО2.

В данной работе используются дифференциально-диагностические среды Гисса. Среды Гисса используются для определения бактериаль­ных ферментов, расщепляющих сахара. Каждая такая среда содержит пептон, агар, какой-нибудь один сахар (глюкоза, лактоза, сахароза, мальтоза и т.д.) и индикатор (т.е. вещество способное при закислении среды изменять цвет). В среды Гиса в качестве индикатора обычно до­бавляют водный розовый или бромтимоловый синий.

При посеве бактериальной культуры в какую-нибудь из сред Гисса, в том случае если данная бактерия выделяет фермент, расщепляющий

добавленный в среду сахар, происходит изменение окраски среды в ре­зультате накопления в ней кислоты. При посеве бактерий на несколько различных сред Гисса можно установить, какие именно ферменты дан­ный вид бактерий вырабатывает, а какие нет. И, в конечном счете, со­ставить ферментативный «портрет» исследуемой бактериальной куль­туры.

Практическая часть

В качестве тестовой бактериальной культуры используем кишеч­ную палочку (Е. соН). Объектом изучения могут быть отходы угле- и горнодобывающего производства, металлургические шлаки, нефтяные шламы, образцы загрязненных почв, золошлаковые отходы котельных и т. д.

Ход работы:

  1. В пробирки со стерильным мясо-пептонным бульоном вносится по 0,5 г разных исследуемых веществ.

  2. В каждую пробирку стерильной бактериальной петлей засевают чистую культуру кишечной палочки.

  3. Ставят контрольную пробу, делая посев бактерий в пробирку с мясо-пептонным бульоном.

  4. Все пробирки подписывают и оставляют на несколько дней при комнатной температуре.

  5. Пробирки просматривают, отмечают рост бактерий в бульоне (помутнение, осадок, пленка на поверхности). Из каждой пробирки, включая контрольную, делают пересев бактерий на среды Гисса.

  6. Все пробирки со средами Гисса подписывают и оставляют на несколько дней при комнатной температуре.

  7. Пробирки просматривают, отмечают в какой из них изменился цвет среды и заполняют таблицу 3-1 (проставляя в соответствующей ячейке «+» если в пробирке произошло расщепление субстрата и «-» если цвет среды не изменился).

По результатам работы делают заключение, сравнивая контроль­ные и опытные данные.

Таблица 3-1

Результат опыта


субстрат






Контроль






Опыт №1 ( )






Опыт №2 ( )







Контрольные вопросы

  1. Что собой представляет метод биоиндикации?

  2. Какие ГОСТированные методики с применением биоин- дикационных объектов Вам известны?

  3. Какие компоненты обязательно содержатся в любой дифферен­циально-диагностической среде.

  4. Что такое ферменты? Приведите несколько конкретных приме­ров.

  5. С какой целью в среды Гисса добавляют различные сахара?























































СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

  1. Акимова Т.А., Хаскин В.В. Экология: Учеб. для вузов. - М.: ЮНИТИ, 1999. - 455с.

  2. Акимова Т.А., Хаскин В.В. Экология. Человек - Экономика - Био­та - Среда: Учеб. для вузов. - 2-е изд., перерб. и доп. - М.: ЮНИТИ

  • ДАНА, 2000. - 566с.

  1. Безель В.С. Экологическая токсикология: популяционный и биоце- нотический аспекты / Под ред. Е.Л. Воробейчика - Екатиренбург : Изд - во «Гощицкий», 2006. - 280с.

  2. Биоиндикация загрязнений наземных экосистем: Пер. с нем./ Под ред. Р. Шуберта. - М.: Мир, 1988. - 350с.

  3. Биологический контроль окружающей среды: биоиндикация и био­тестирование: учебное пособие для студентов высших учебных за­ведений / О.П. Мелехова, Е.И. Егорова, Т.И. Евсеева и др.; под ре­дакцией О.П. Мелеховой и Е.И. Егоровой. - М.: Издательский центр «Академия», 2007. - 288с.

  4. Вернадский В.И. Живое вещество и биосфера. - М.: Наука, 1994. - 672с.

  5. Воронков Н.А. Экология общая, социальная, прикладная: Учеб. для студентов высш. учеб. зав. Пособие для учителей. - М.: Агар, 1999.

  • 427с.

  1. Гриневич В.И., Куприяновская А.П., Костров В.В. Сборник задач и упражнений по курсам «Основы экологии» и «Химия окружающей среды»: Учеб. пособие / Иван. гос. хим.- технол. ун - т. - Иваново, 1999. - 132с.

  2. Захаров В.М. Ассиметрия животных (популяционно - феногенети­ческий подход). - М.: Наука, 1987. - 216с.

  3. Захаров В.М., Кларк Д.М. Биотест: Интегральная оценка здоровья экосистем и отдельных видов. - М.: Московское отделение Меж­дународного фонда «Биотест», 1993. - 68с.

  4. Ковалевский А.Л. Основные этапы формирования биогеохимиче- ских методов.// Проблемы биогеохимической и геохимической экологии: Труды биогеохимической лаборатории. - М.: Наука, 1999.

  • Т.2. - С.68 - 79.

  1. Константинов Е.Л. Анализ уровня стабильности развития березы бородавчатой (Betula pendula Roth.) как метод биоиндикации каче­ства среды. / Проблемы общей биологии и прикладной экологии: Сб. тр. молодых ученых. - Саратов: Изд-во Сарат. ун-та, Вып.1, 1997. - С. 107 - 108.

  2. Маврищев В.В. Общая экология. Курс лекций / В.В. Маврищев. - Мн.: Новое знание, 2005. - 299с.

  3. Маврищев В.В. Основы экологии: учебник/ В.В. Маврищев. - 2-е изд. - Мн.: Высш. шк., 2005. - 416с.

  4. Миллер Т. Жизнь в окружающей среде. Т1 : Пер. с англ. / Под ред. Ягодина Г.А. - М.: Издательская группа «Прогресс», «Пангея», 1993. - 256с.

  5. Миллер Т. Жизнь в окружающей среде. Т2 : Пер. с англ. / Под ред. Ягодина Г.А. - М.: Издательская группа «Прогресс», «Пангея», 1993. - 336с.

  6. Общая экология: Тесты / Сост. Л.И. Сергиенко. - Волгоград : Изд- во Волгоградского гос. ун-та, 2000. - 20с.

  7. Панин М.С. Химическая экология: Учебник для вузов / Под ред.

С.Е. Кудайбергенова - Семипалатинский гос. ун - т им. Шакарима.

  • Семипалатинск, 2002. - 852с.

  1. Пономарева О.Н. Задания и упражнения по экологии. - Пенза: «Росток», 1996. - 89с.

  2. Реймерс Н.Ф. Экология (теории, законы, правила, принципы и ги­потезы) - М.: Журнал «Россия молодая», 1994. - 367с.

  3. Рогова Т.В., Шайхутдинова Г.А., Павлов А.В. Популяционная эко­логия: Методическое пособие для проведения учебной полевой практики. - Казань: Казанский государственный университет, 2007.

  • 52с.

  1. Трифонова Т.А. Прикладная экология: учебное пособие для Вузов / Т.А. Трифонова, Н.В. Семенова, Н.В. Мищенко. - 3-е изд. - М.: Академический Проект; Гаудеамус, 2007. - 384с.

  2. Шилов И.А. Экология: Учеб. для биол. и мед. спец. вузов / И.А. Шилов. - 4-е изд., стер. - М.: Высш. шк., 2003. - 512с.

  3. Чернова Н.М. и др. Основы экологии / Н.М. Чернова, В.М. Галу- шин, В.М. Константинов. - М.: Просвещение, 1995. - 240с.

  4. Экологический мониторинг: Учебно - методическое пособие для вузов/ Под ред. Т.Я. Ашихминой. - Изд.4-е. - М.: Академический проект; Альма Матер, 2008. - 416с.

  5. http://www.ecolife.org.ua/data/index.php

  6. http://ekoman.narod.ru

  7. http://ecoportal.ru

17



Краткое описание документа:

Цель: изучить влияние химических веществ на ферментативную активность кишечной палочки, оценить эффективность биоиндикаци- онного метода оценки токсичности производственных отходов.

Материалы и оборудование: пробирки со стерильным мясо- пептонным бульоном, культура кишечной палочки, среды Гисса, 5 раз­ных веществ (отходы производств), ручка, тетрадь.

Теоретическое введение

В искусственных условиях бактерии выращивают (культивируют) на средах, удовлетворяющих потребности бактерий в питательных ве­ществах, и имеющих оптимальное значение величины рН и осмотиче­ского давления. Кроме того, питательные среды должны быть стериль­ными, а по возможности и прозрачными.

Питательные среды принято делить на несколько групп.

По происхождению среды бывают естественными и искусствен­ными. К естественным средам относят те, в состав которых входят про­дукты растительного или животного происхождения: молоко, кровь, от­вары и экстракты из овощей и фруктов, мясная вода, дрожжевые экс­тракты, яичные среды, мясо-пептонный бульон и мясо-пептонный агар (пептоны это продукты распада белка, короткие аминокислотные це­почки, которые легко усваиваются бактериями). Искусственные среды готовят путем добавления к естественным неорганических компонентов и минеральных солей.

Среды можно по составу разделить так же на простые и сложные. К простым относятся мясо-пептонные бульон и агар. Добавление к таким средам одного или нескольких ингредиентов - крови, сахара и других составляющих делают их сложными.

По физическому состоянию питательные среды могут быть жидки­ми, полужидкими, плотными. Для сгущения к жидкой питательной сре­де добавляют вещество получаемый из водорослей - агар, который пла­вится при температуре 80-1000С и застывает при 400С. Агаризирован- ные среды разливают в пробирки в расплавленном состоянии, а затем охлаждают. Для уплотнения сред иногда используют желатину, добав­ляя ее к жидким средам в 10-20% концентрации.

По целевому назначению питательные среды могут быть: основ­ными, например, мясо-пептонный бульон и мясо-пептонный агар, на них просто растут многие виды неприхотливых микроорганизмов; из­бирательными - предназначенными для выделения и культивирования определенного вида бактерий, например, для выделения туберкулеза из мокроты больного используют среду Левинштейна-Йенсена, содержа­щую бриллиантовую зелень, которая подавляет рост большинства мик­роорганизмов, но при этом к ней нечувствительны микобактерии ту­беркулеза; дифференциально-диагностические среды предназначенные для исследования ферментативных свойств бактерий.

В основе использования дифференциально-диагностических сред лежат различия в ферментативном составе бактерий (каждый вид бакте­рий выделяет во внешнюю среду свой набор ферментов) и способности ферментов расщеплять определенный субстрат. Например, фермент уреаза катализирует расщепление субстрата мочевины до аммиака и СО2; каталаза, катализирует расщепление пероксида водорода на воду и кислород; лактозидаза расщепляет сахар лактозу до молочной кислоты и СО2.

В данной работе используются дифференциально-диагностические среды Гисса. Среды Гисса используются для определения бактериаль­ных ферментов, расщепляющих сахара. Каждая такая среда содержит пептон, агар, какой-нибудь один сахар (глюкоза, лактоза, сахароза, мальтоза и т.д.) и индикатор (т.е. вещество способное при закислении среды изменять цвет). В среды Гиса в качестве индикатора обычно до­бавляют водный розовый или бромтимоловый синий.

При посеве бактериальной культуры в какую-нибудь из сред Гисса, в том случае если данная бактерия выделяет фермент, расщепляющий

добавленный в среду сахар, происходит изменение окраски среды в ре­зультате накопления в ней кислоты. При посеве бактерий на несколько различных сред Гисса можно установить, какие именно ферменты дан­ный вид бактерий вырабатывает, а какие нет. И, в конечном счете, со­ставить ферментативный «портрет» исследуемой бактериальной куль­туры.

Практическая часть

В качестве тестовой бактериальной культуры используем кишеч­ную палочку (Е. соН). Объектом изучения могут быть отходы угле- и горнодобывающего производства, металлургические шлаки, нефтяные шламы, образцы загрязненных почв, золошлаковые отходы котельных и т. д.

Ход работы:

1.В пробирки со стерильным мясо-пептонным бульоном вносится по 0,5 г разных исследуемых веществ.

2.В каждую пробирку стерильной бактериальной петлей засевают чистую культуру кишечной палочки.

3.Ставят контрольную пробу, делая посев бактерий в пробирку с мясо-пептонным бульоном.

4.Все пробирки подписывают и оставляют на несколько дней при комнатной температуре.

5.Пробирки просматривают, отмечают рост бактерий в бульоне (помутнение, осадок, пленка на поверхности). Из каждой пробирки, включая контрольную, делают пересев бактерий на среды Гисса.

6.Все пробирки со средами Гисса подписывают и оставляют на несколько дней при комнатной температуре.

7.Пробирки просматривают, отмечают в какой из них изменился цвет среды и заполняют таблицу 3-1 (проставляя в соответствующей ячейке «+» если в пробирке произошло расщепление субстрата и «-» если цвет среды не изменился).

По результатам работы делают заключение, сравнивая контроль­ные и опытные данные.

Автор
Дата добавления 29.05.2015
Раздел География
Подраздел Рабочие программы
Просмотров367
Номер материала 294978
Получить свидетельство о публикации

Похожие материалы

Включите уведомления прямо сейчас и мы сразу сообщим Вам о важных новостях. Не волнуйтесь, мы будем отправлять только самое главное.
Специальное предложение
Вверх