Программа по дополнительному образованию

Министерство образования и науки Российской Федерации

Управление образования администрации г.Иркутска

Муниципальное автономное образовательное учреждение

дополнительного образования детей «Дворец творчества»

«Экология и биология гидробионтов

 Байкальского региона»

Программа дополнительного образования

для детей в возрасте 10-17 лет

            

Авторы разработки:

Глызин Александр Витальевич,

канд.биол.наук, педагог дополнительного образования

 МАОУ ДО г.Иркутска «Дворец творчества»

Глызина Ольга Юрьевна,

канд.биол.наук,  руководитель Центра коллективного пользования

«Пресноводный аквариумный комплекс»

Лимнологического института СО РАН

Иркутск

Пояснительная записка

 Программа «Экология и биология гидробионтов  Байкальского региона» предназначена для  обучающихся в объединении «Водная экология» эколого-туристского отдела МАОУ ДО г. Иркутска «Дворец творчества». Она  представляет собой одно из направлений детского научного творчества и имеет тесные связи с другими направлениями эколого-биологического профиля МАОУ ДО г. Иркутска «Дворец творчества» и Малой академии наук  ИНЦ  СО  РАН. Деятельность объединения «Водная экология»  отвечает на сложившийся в обществе социальный запрос на формирование у подрастающего поколения экологического сознания, направленного на гармонизацию отношений общества и природы. Естественно, что проба сил в этом направлении позволяет воспитанникам определиться с его пригодностью в качестве будущего места профессионального приложения сил. Занятия позволяют раскрыть, и развить свои интеллектуальные и творческие способности, и создают условия для развития личностных качеств воспитанников, позволяя адаптироваться в современном обществе.

В объединение «Водная экология» принимаются школьники 2-11 классов, проявляющие интерес к гидробиологии и имеющие стремление к научным исследованиям, связанным с экспериментальной и экспедиционной деятельностью.

За время обучения учащиеся на начальном этапе получают знания, умения и навыки, необходимые для участия в исследовательской деятельности, а на последующих этапах и для ее организации. Перед ними ставятся реальные научные проблемы, они участвуют в сборе и обработке материалов наблюдений, направленных на их решение.

Конечным итогом такой деятельности становится способность воспитанников ставить собственные исследовательские задачи на тактическом и стратегическом уровне, и, в конечном итоге, организовывать самостоятельное исследование, адекватное поставленной задаче.

Этот подход обеспечивает развитие способностей воспитанников к научному творчеству, мотивирует их к непрерывному самообразованию. По мере обучения определяются способности и интерес учащихся к различным направлениям научной деятельности:

- к лабораторной обработке собранных материалов; 

- к полевой работе, сбору материалов на выездах и в экспедициях;

- к собственно интеллектуальной деятельности, направленной на анализ полученных результатов;

- к публичному представлению результатов научной деятельности, пропаганде полученных знаний по гидробиологии  и экологии Прибайкалья;

- к вспомогательной деятельности, обеспечивающей исследовательские задачи коллектива.

Определение индивидуальных предпочтений воспитанника позволяет сформировать его собственный образовательный маршрут.

Продолжительность освоения программы 5 лет и включает два этапа: первый (Гидрология и гидробиология родного края)  - 2 года (для детей 7-10 лет) и второй (Экология и биология гидробионтов  Байкальского региона) - 3 года  (для детей и подростков от 10 до 17 лет).

Основной педагогический принцип программы – от простого к сложному, постепенное вовлечение ученика в деятельность объединения «Водная экология», по мере формирования его собственного научного опыта.

Актуальность и новизна программы заключается в вовлечении детей в реальную научно-исследовательскую деятельность. Они, кроме получения теоретических знаний, принимают участие в настоящих научных проектах на базе «Пресноводного аквариумного комплекса»  Лимнологического института Сибирского отделения Российской Академии наук (ПАК ЛИН СО РАН). Как любое научное творчество, деятельность учащихся заставляет их сталкиваться с вопросами, изучаемыми в программе основного образования – зоологии, экологии, информатики, математики, географии и т.д., стимулируя глубокое и заинтересованное их изучение.

Непосредственная работа учащихся с объектами  живой природы родного края создает условия для формирования разумного к ней отношения, основанного на понимании ее законов.

Программа позволяет компенсировать поверхностное изучение курса зоологии и байкаловедения в современной школьной программе.

Главным отличием программы является комплексный подход к решению задач дополнительного образования с внедрением вариативности форм и содержания образовательного процесса, позволяющий ребенку осваивать материал программы, двигаясь по собственному образовательному маршруту в соответствии со своими склонностями и способностями. Внутренний комфорт, в свою очередь, позволяет воспитаннику полнее реализовать свои способности, добраться до их вершины.

Цель программы: Создание условий для развития личности, способной к позитивному самовыражению через включение в научное творчество.

Задачи:

- выявить, и развить интересы и способности детей в области научно-исследовательской деятельности;

- информировать учащихся в области гидробиологии, экологии и байкаловедения;

- организовать образовательный процесс, способствующий совершенствованию важных личностных качеств детей (памяти, логики, мыслительной активности, усидчивости, аккуратности и т.д.);

- сформировать умение самостоятельно ставить исследовательские задачи, выбирать адекватные способы их решения, организовывать все стадии сбора, обработки и представления информации;

- научить детей организовывать свое пребывание в «дикой» природе без вреда для неё и для себя;

- содействовать профессиональной ориентации подростков в области эколого-биологических наук.

ПЕРВЫЙ ЭТАП ОБУЧЕНИЯ

«Гидрология и гидробиология родного края»

Первый этап (первый и второй год обучения). 

Детское объединение воспитанников первого года обучения формируется на основе результатов собеседования с родителями и детьми в ходе приема в коллективы МАОУ ДО г. Иркутска «Дворец творчества» ежегодно с 1 по 10 сентября. Возможен дополнительный набор воспитанников в ходе первого триместра учебного года.

Объединение комплектуется из учащихся 2-4 классов, проявляющих интерес к изучению гидробиологии, экологии и байкаловедению и/или экспериментальной и полевой исследовательской работе. Численность группы составляет 15 человек.

Занятия проводятся 2 раза в неделю в течение 2-х  академических часов (всего144 часа), в том числе и на базе «Пресноводного аквариумного комплекса»  ЛИН СО РАН.

Цель первого этапа программы:

Стимулирование творческой активности ребенка, развитие индивидуальных задатков и способностей; формирование у обучающихся экологического понятия об уникальности и целостности природных комплексов родного края; создание условий для самореализации обучающихся в процессе исследовательской деятельности.

Задачи:

Обучающие:

- расширить и углубить знания обучающихся дополняющих школьную программу по биологии и экологии, географии;

- сформировать умения и навыки исследовательской работы;

- научить учащихся пользоваться методиками по описанию природных объектов;

- привлечь обучающихся к пропаганде бережного отношения окружающей среды.

Развивающие:

- развивать стремление познавать природу родного края;

- способствовать формированию профессионального самоопределения личности;

- развивать коммуникативные качества обучающихся;

- сформировать навыки работы с литературой, оформления проектов;

- обучать тактике диалога и защиты своей работы во время выступлений;

Воспитательные:

- привить нормы экологической этики нахождения в природной среде;

- содействовать развитию потребности общения с природой;

- воспитание патриотических и эстетических чувств.

На этом этапе обучения предполагается использование познавательных игр, экскурсий, диспутов, практической работы на местности, встречи с интересными людьми. Освоение этапа рассматривается как подготовка для последующей учебно-исследовательской деятельности детей.

Ожидаемые результаты образовательного процесса:

К концу первого года обучения дети должны знать:

·                   географическое положение Байкала, основные его притоки и острова;

·                   особенности климатических и погодных условий на озере;

·                   строение котловины озера Байкал;

·                    водный баланс озера Байкал и свойства байкальской воды;

·                   разнообразие растительного и животного мира Байкала.

К концу первого года обучения дети должны уметь:

·                   показывать на карте озеро Байкал, его притоки, острова и заливы;

·                   находить на карте максимальную глубину озера Байкал;

·                   показывать направления основных течений на карте озера;

·                   рассматривать объекты живой природы под микроскопом;

·                   работать с литературой и составлять небольшие рефераты.

К концу второго года обучения дети должны знать:

·                   основные жизненные функции важнейших групп растений и животных озера Байкал;

·                   основные ООПТ в Прибайкалье;

·                   традиции народов Прибайкалья ;

·                   антропогенные изменения природы Прибайкалья;

·                   виды загрязнений, источники загрязнений Байкала;

·                   важнейшие природоохранные проблемы на Байкале;

·                   топонимику Байкала;

·                   творчество о Байкале;

·                   современные методы изучения озера Байкал;

К концу второго года обучения дети должны уметь:

·                   выполнять несложные наблюдения и практические работы, фиксировать их в рабочих тетрадях;

·                   пользоваться простейшими измерительными приборами и лабораторным оборудованием (лупой, учебным микроскопом и др.);

·                   составлять небольшие рефераты на основе собственных наблюдений за природными процессами и явлениями, практической работы, материалов учебника и дополнительной литературы, порекомендованной педагогом и подобранной самостоятельно.

Оценка полученных знаний и умений осуществляется по следующим критериям:

- личностный рост и приобретение практических навыков;

- выполнение программной деятельности;

- творческий подход к деятельности;

- участие в жизни коллектива;

- степень самостоятельности выполнения работы;

- выступление с реферативными данными и творческими заданиями на занятиях.

Учебно-тематический план 1-го этапа обучения

Список основных тем и занятий 1-го года обучения (144 часа)

№	Тема занятий	Количество часов занятий
		Всего	Теор.	Практ.	Экс.
	Тема 1. Байкал – чудо природы	20			18
1	Географическое положение озера Байкал				2
2	Физические характеристики оз. Байкал				2
3	Горы вокруг Байкала.				2
4	Реки, впадающие и вытекающие из Байкала.				2
5	Другие озёра вокруг Байкала.				2
6	Острова, мысы Байкала.				2
7	Погода на Байкале				2
8	Ветры на Байкале				2
9	Скрытые ветры				2
10	Занимательно-развивающие задания			2
	Тема 2. Чудеса байкальской воды	22	7	15
11	Уникальные свойства байкальской воды		1	1
12	Байкальские льды		1	1
13	Волны на Байкале		1	1
14	Живые фильтры байкальской воды		1	1
15	Байкальская губка		1	1
16	Бокоплавы		1	1
17	Байкальская эпишура		1	1
18	Опыты с байкальской водой			2
19	Различные состояния байкальской воды			2
20	Воздействие температуры на воду			2
21	Сколько воды нужно человеку каждый день			2
	Тема 3. Над водой и под водой	70	33	33	4
22	Птицы Байкала		1	1	2
23	Чайки		1	1	2
24	Утки		1	1
25	Большой баклан		1	1
26	Птицы побережья		1	1
27	Редкие и охраняемые птицы на Байкале				2
28	Знаменитые рыбы Байкала				2
29	Байкальский омуль		1	1
30	Байкальский сиг		1	1
31	Байкальский осетр		1	1
32	Каменная широколобка		1	1
33	Бычок желтокрылка		1	1
34	Большая и малая голомянка		1	1
35	Ротан-головешка		1	1
36	Зеркальный карп		1	1
37	Сазан		1	1
38	Большая и малая голомянка		1	1
39	Ротан-головешка		1	1
40	Зеркальный карп		1	1
41	Сазан		1	1
42	Плотва		1	1
43	Окунь		1	1
44	Байкальский хариус		1	1
45	Пыжьян		1	1
46	Байкальский осетр		1	1
47	Эндемичные гаммарусы Байкала		1	1
48	Эндемики Байкала.  Нерпа		1	1
49	Фитопланктон Байкала		1	1
50	Зеленые водоросли Байкала		1	1
51	Высшие водные растения Байкала		1	1
52	Леса, степи, луга и болота Прибайкалья		1	1
53	Редкие животные Прибайкалья		1	1
54	Редкие растения Прибайкалья		1	1
55	Ценные растения Прибайкалья		1	1
56	Экологические задачи		1	1
	Тема 4. Времена года	32	12	12	8
57	Осенние явления на Байкале				2
58	Осенние миграции байкальских рыб		1	1
59	Осенние миграции птиц		1	1
60	Осенние изменения природы на берегах Байкала		1	1
61	Зима на Байкале				2
62	Жизнь под льдами Байкала		1	1
63	Жизнь под снегом		1	1
64	Растения зимой		1	1
65	Весенние явления на Байкале				2
66	Весенние миграции байкальских рыб		1	1
67	Весенние миграции птиц		1	1
68	Весенние изменения на берегах Байкала		1	1
69	Лето на Байкале				2
70	Нерест		1	1
71	Лето пора выведения потомства		1	1
72	Лето в горах Прибайкалья		1	1
	Всего:	144	57	57	30

Содержание программы первого года обучения

 Тема 1. Байкал – чудо природы

Географическое положение озера Байкал. Физические характеристики оз. Байкал. Горы вокруг Байкала. Реки, впадающие и вытекающие из Байкала. Другие озёра вокруг Байкала. Острова, мысы Байкала. Погода на Байкале. Ветры на Байкале.

Тема 2. Чудеса байкальской воды

Уникальные свойства байкальской воды. Байкальские льды. Волны на Байкале. Живые фильтры байкальской воды. Байкальская губка. Бокоплавы .

Байкальская эпишура. Опыты с байкальской водой. Различные состояния байкальской воды.

Тема 3. Над водой и под водой

Птицы Байкала. Редкие и охраняемые птицы на Байкале. Рыбы Байкала. Эндемики Байкала.  Нерпа. Фитопланктон Байкала..Зеленые водоросли Байкала. Высшие водные растения Байкала. Редкие животные Прибайкалья. Редкие растения Прибайкалья. Съедобные и целебные растения Прибайкалья

Тема 4. Времена года

Осенние явления на Байкале. Зима на Байкале.Жизнь под льдами Байкала. Жизнь под снегом. Растения зимой. Весенние явления на Байкале. Весенние изменения природы на берегах Байкала . Лето на Байкале. Нерест. Лето в горах Прибайкалья.

Список основных тем и занятий 2-го года обучения (144 часа)

№	Тема занятий	Количество часов занятий
		Всего	Теор.	Практ.	Экс.
	Тема 4. По заповедным тропам Байкала.	104	42	42	20
1	Особо охраняемые природные  территории (ООПТ).	16	85	5	6
2	Памятники природы.	24	9	9	6
3	Экологические традиции и обычаи народов Прибайкалья.	12	4	4	4
4	Экологические проблемы озера и побережья.	52	24	24	6
	Тема 5. Интересно и занимательно.	40	17	17	6
5	Первые известия о Байкале.	4			4
6	Исследователи Байкала	6	3	3
7	Байкал в цифрах	16	8	8
8	Топонимика Байкала	10	4	4	2
9	Легенды о Байкале	4	2	2
		144	59	59	26

Содержание программы второго года обучения

Тема 1. По заповедным тропам Байкала.

Особо охраняемые природные  территории (ООПТ). Заповедники, национальные парки, заказники. Памятники природы. Жители Прибайкалья. Экологические традиции и обычаи народов Прибайкалья. Экологические проблемы озера и побережья.

Тема 5. Интересно и занимательно.

Первые известия о Байкале. Европейские исследователи Байкала (XVIII–XIX вв.). Отечественные исследователи Байкала. Хронология исследований Байкала. «Миры» на Байкале. Байкал в цифрах. Топонимика Байкала. Байкальские легенды и сказки. О Байкале – с любовью (стихи и песни о Байкале).

ВТОРОЙ ЭТАП ОБУЧЕНИЯ

«Экология и биология гидробионтов

 Байкальского региона»

Второй этап (первый год обучения).  Объединение комплектуется из учащихся 5-9 классов, численность группы -  15 человек.

Лекционные и лабораторные занятия проводятся 2 раза в неделю в течение 2-х  академических часов (всего144 часа) на базе «Пресноводного аквариумного комплекса»  ЛИН СО РАН. Еженедельно (по 2 часа) проводятся индивидуальные занятия (консультации) с воспитанниками на базе МАОУ ДО г.Иркутска «Дворец творчества»

Ежегодно ребята участвуют в полевых научно-исследовательских работах на базе летнего лагеря «Ольхон» (Пример методик для проведения исследований в полевых условиях приведен в Приложении).

Учащиеся получают знания о целях и задачах гидробиологии, узнают основы систематики, строения, жизнедеятельности водных организмов, разнообразие жизни в гидросфере (основные группы животных, растений), закономерности функционирования экологических систем, роль антропогенного воздействия и  принципы рационального природо-пользования. Параллельно они знакомятся с принципами и методами организации научного исследования, особенностями работы с литературой и использования ПК в ходе обработки научных данных, получают навыки ухода за лабораторными животными и растениями, проведению наблюдений в ходе эксперимента и работе в полевых условиях на дикой природе. Итогом занятий первого года обучения является участие в научно-исследовательских работах на о.Ольхон (оз.Байкал) проводимых под руководством научных сотрудников СО РАН с 1  июля  по 15 августа.

 Второй этап (второй год обучения). В состав группы второго года включаются учащиеся 6-10 классов, усвоившие программу 1-го года обучения или успешно прошедшие вступительное тестирование по программе 1-го года или  имеющие тему самостоятельной исследовательской работы. Занятия проводятся 3 раза в неделю по 2 академических часа (всего 216 часов) на базе ПАК ЛИН СО РАН.

Второй год обучения характеризуется выбором воспитанником индивидуального образовательного маршрута: специализации в направлении сбора данных, их обработки или представления. В любом случае предполагается, что каждый воспитанник овладевает основными навыками научного творчества на базовом уровне.

В ходе обучения учащиеся получают также знания об особенностях строения и экологии байкальских гидробионтов. Под руководством преподавателя, научных консультантов из числа ученых ЛИН СО РАН и старших кружковцев они обрабатывают получаемый научный материал и оформляют свою первую самостоятельную исследовательскую работу. На этом этапе учащиеся получают возможность участия в очных и заочных научных конференциях (научно-практическая конференция школьников «Тропами Прибайкалья», «Самое доброе исследование», и т.д.)(Примеры работ в Приложении 8). Желательным для воспитанников является участие в олимпиадах школьников по биологии и экологии. Итогом этапа является формулирование собственной темы исследования и участие в исследовательских работах проводимых учеными ЛИН СО РАН.

Второй этап (третий год обучения). В состав группы третьего года обучения включены учащиеся 7 – 11 классов, успешно освоившие программу 2-го года обучения. Численность группы составляет 10-15 человек. К этой группе присоединяются учащиеся, формально закончившие обучение, но выражающие желание продолжать научные исследования. Они работают по индивидуальной программе.

Теоретические и практические занятия проводятся 3 раза в неделю по 2 академических часа (всего 216 часов).

В ходе обучения учащиеся получают углубленные знания по гидробиологии, экологии и байкаловедению. На этом этапе воспитанникам предоставляется возможность первой научной публикации (сборники тезисов научно-практических конференций и т.д.). Для воспитанников, имеющих к этому склонность, предоставляется возможность возглавлять исследовательские мини-коллективы, образованные из учащихся 1 и 2 года обучения. Старшие ребята отвечают за подготовку докладов  клуба на конференциях, подготовку массовых мероприятий клуба, прием зачетов и ведение отдельных научно-исследовательских работ  во время работы летнего лагеря «Ольхон».

 Итогом второго этапа освоения программы является организация и проведение ими исследований по собственным темам и курирование работы младших членов объединения.

Формы и методы организации образовательного процесса

Занятия на втором этапе обучения в объединении «Водная экология» строятся таким образом, чтобы учащийся мог практически заниматься исследовательской деятельностью эколого-биологической направленности. Занятия делятся на лекционные, практические (лабораторные, экспериментальные) и экскурсионные. Лекционные занятия создают необходимую базу знаний, на которые воспитанник может опираться в ходе самостоятельной исследовательской деятельности. Лабораторные занятия позволяют глубже и предметнее освоить отдельные значимые положения теории, познакомиться с лабораторным оборудованием (экспериментальные аквариумные установки, микроскоп, осветитель, микротом, экспресс-тест-системы, и т.д.) и освоить приемы работы с ним. Экскурсионные занятия позволяют освоить технологию безопасного пребывания в естественной среде, познакомиться с полевым наблюдением и определением будущих объектов исследований, расширить кругозор воспитанников и сплотить будущую полевую научно-исследовательскую группу. Кроме занятий, проводимых по расписанию, существуют массовые мероприятия, проводимые в соответствии с планом МАОУ ДО г.Иркутска «Дворец творчества», а также праздники и вечера объединения «Водная экология».

При прохождении программы в объединении «Водная экология» используются различные формы организации занятий:

-       базовые лекции преподавателя дополнительного обучения (примеры в Приложении 5)

-       лабораторные работы (примеры в Приложение 6)

-       тематические лекции, организуемые старшими воспитанниками и учеными-профессионалами;

-       коллективная творческая лабораторная работа в ПАК ЛИН СО РАН;

-       экскурсии в музеи, научные институты и ВУЗы г.Иркутска эколого-биологического профиля;

-       однодневные и многодневные выезды в живую природу;

-       летняя полевая научно-исследовательская работа на базе лагеря «Ольхон»;

-       участие в олимпиадах по биологии, научных конференциях (см.Приложение 8);

-       подготовка печатных работ;

Сочетание различных форм деятельности и педагогических технологий позволяет сформировать образовательную среду, эффективно решающую поставленные педагогические задачи.

Особенности образовательной среды:

Для работы объединения «Водная экология» имеются помещения, для проведения  учебных и  лабораторных занятий (см. Приложение 4). Обучающиеся имеют возможность пользоваться, научным оборудованием, библиотекой, компьютерной техникой и доступом в интернет, при работе как в ПАК ЛИН СО РАН, так и на базе  МАОУ ДОД «Дворец творчества».

Ожидаемые результаты второго этапа обучения:

За первый год обучения воспитанник:

-                   утвердится в своем выборе - желании заниматься экспериментальной гидробиологией;

-                   получит знания, необходимые для квалифицированной экспериментальной  работы в гидробиологических исследованиях;

-                   познакомится с представителями гидрофлоры и гидрофауны Прибайкалья и оз.Байкал, их биологическими и экологическими особенностями;

-                   познакомится с темами исследовательских работ ЛИН СО РАН, и подключится к заинтересовавшему конкретно его исследованию;

-                   приобретет опыт конструктивной работы в составе команды.

За второй год обучения воспитанник:

-                   определится в выборе направления деятельности внутри клуба;

-                   познакомится с методами современной экспериментальной биологии;

-                   освоит методы математической и компьютерной обработки данных исследований, структуру научной работы, основные способы ее донесения до научного сообщества;

-                   получит опыт участия в городской олимпиаде школьников по биологии и экологии, научных конференциях и других публичных выступлениях;

-                   углубит знания по использованию ПК в обработке данных и поиске и хранении необходимой информации;

-                   займет определенное место внутри коллектива клуба, проявит себя как лидер или исполнитель;

-                   сможет включиться в научное творчество, сгенерировать и защитить тему самостоятельных экспериментальных исследований.

За третий год обучения воспитанник:

-                   приобретет устойчивый интерес в области эколого-биологических наук;

-                   обогатится пониманием ценности научного поиска, идеями о необходимости разумного отношения к среде обитания и способах гармонизации отношений общества и среды;

-                   освоит на базовом уровне все основные этапы научного творчества - от сбора первичных данных до публикации результатов работы;

-                   научится самостоятельно организовывать исследования и руководить группой младших воспитанников;

-                   приобретет устойчивые навыки сопутствующих научному творчеству операций - печати на компьютере, фото и видеосъемки живых объектов, макетирования печатной продукции, коллекционирования живых объектов;

-                   определится в выборе направления дальнейшего приложения творческих сил и области будущей профессии.

Формы оценки результативности на втором этапе обучения

Оценка результативности освоения образовательной программы происходит через изучение и анализ продукта научного творчества (т.е. конкретного проведенного исследования), процесса организации исследования (т.е. владение навыками сбора и обработки информации, умение делать правильные выводы из имеющихся посылок, докладывать результаты и оформлять их в печатные работы) и динамики личностных изменений (коммуникативные качества, воля и усидчивость, неконфликтность  и т.д.).

Оценка происходит через следующие формы:

·                   проведение тестирования по пройденным темам (примеры тестов в Приложении 7)

·                   обсуждение самостоятельной работы учащегося с «коллегами» и научным руководителем;

·                   защита учащимися выполненных работ на олимпиадах и научных конференциях различного уровня;

·                   наблюдение педагога за динамикой становления исследовательских и личностных качеств воспитанников;

·                   изучение отзывов родителей и педагогов о динамике личностного роста.

·                   отслеживание профессиональной и личностной успешности воспитанников-выпускников.

Учебно-тематический план 2-го этапа обучения

Список основных тем 1-го года обучения (144 часа)

№	Тема	Количество часов занятий
		Всего	Теорет.	Практ.	Экс.
Вводное занятие		2	2
1	Знакомство с клубом, планами работы на год, требованиями к кружковцам, техникой безопастности	2	2
Раздел 1. Введение в гидробиологию и водную экологию		16	8	8
2	Предмет, методы и задачи гидробиологии. История развития гидробиологии	4	4
3	Физико-химические условия существования водных организмов	12	4	8
Раздел 2. Разнообразие гидробионтов		48	8	20	20
4	Гидросфера и ее население	20			20
5	Адаптации гидробионтов к среде обитания	14	4	10
6	Питание и пищевые взаимоотношения гидробионтов	14	4	10
Раздел 3. Популяции гидробионтов и гидробиоценозы		28	10	10	8
7	Структура и функциональные особенности популяции гидробионтов	10	6	4
8	Воспроизводство и динамика популяций гидробионтов	10	4	6
9	Гидробиоценозы	8			8
Раздел 4. Ресурсы водных экосистем		44	8	18	18
10	Биологическая продукция гидроэкосистем	10		8	2
11	Экологические основы рационального освоения водных экосистем	10	4		6
12	Водоемы Байкальского региона	8	2		6
13	Биоресурсы водных экосистем мира и Байкальского региона	16	2	10	4
Раздел 5. Итоговые обобщающие занятия		6		6
14	Презентация самостоятельных исследовательских работ в объединении «водная экология»			6
	Всего	144	36	62	46

Содержание программы первого года обучения

Вводное занятие.

Тема 1. Обсуждение планов работы на год. Инструктаж по ТБ.

Раздел. 1.  Введение в гидробиологию и водную экологию

Тема 2. Предмет, методы и задачи гидробиологии. История развития гидробиологии

Предмет изучения гидробиологии. Методы гидробиологических исследований. Задачи гидробиологии. Место гидробиологии в структуре биологических наук. Общие принципы и понятия гидробиологии. История возникновения гидробиологии. Связь гидробиологии, эволюционного изучения и экологии. История изучения кормовой базы и питания рыб. Современное представление о роли акклиматизантов в биоценозах. Понятие биологического загрязнения. Региональная гидробиология.

Тема 3. Физико-химические условия существования водных организмов

Физико-химические свойства воды: плотность, вязкость, теплоемкость, высокая скрытая теплота плавления. Свойства грунтов. Влияние абиотических факторов среды на гидробионтов. Аномальные свойства воды. Температурная стратификация. Растворенные и взвешенные в воде вещества. Окислительно-восстановительный потенциал. Стено- и эври- бионты. Физико-химические свойства грунтов. Гранулометрический состав грунта. Стенэдафические и эвриэдафические гидробионты. Температура как фактор существования гидробионтов. Свет в жизни гидробионтов. Эврифотные и стенофотные гидробионты. Влияние абиотических факторов среды на гидробионтов.

Раздел 2. Разнообразие гидробионтов

Тема 4. Гидросфера и ее население

Основные экологические зоны крупных водоемов: пелагиаль, бенталь. Характеристика гидробионтов пелагиали и бентали мирового океана. Гидробионты разных глубин. Население континентальных водоемов. Особенности гидробионтов рек, озер, болот, искусственных водоемов. Особенности гидробионтов подземных вод.

Тема 5. Адаптации гидробионтов к среде обитания

Жизненные формы гидробионтов. Активное и пассивное движение. Особенности дыхания гидробионтов. Адаптации к использованию растворенного и газообразного кислорода. Устойчивость гидробионтов к дефициту кислорода. Плавучесть. Роль цикломорфоза. Размеры бентосных форм и опорные свойства грунта. Особенности водно-солевого обмена. Выживание в высохшем состоянии. Выживаемость в условиях разной солености и температурного режима. Пресноводная эндемичная фауна Байкала. Зависимость интенсивности газообмена от внешних условий.

Тема 6. Питание и пищевые взаимоотношения гидробионтов

Кормовые ресурсы. Кормовая база. Кормность и обеспеченность пищей. Способы добывания пищи: собирание детрита и заглатывание пищевых частиц; фильтрация, седиментация, пастьба, охота. Мирные и хищные формы и их биологические особенности. Спектры питания и пищевая избирательность. Моно- и поли- фагия. Смена спектра питания в зависимости от возраста и условий обитания. Качественная и количественная оценка питания. Интенсивность питания и усвоения.

Раздел 3. Популяции гидробионтов и гидробиоценозы

Тема 7. Структура и функциональные особенности популяции гидробионтов

Структура популяций гидробионтов: величина и плотность популяции, пространственная структура, размерная, возрастная, половая структура. Формы внутрипопуляционных отношений. Функциональные особенности популяций. Рост особей.

Тема 8. Воспроизводство и динамика популяций гидробионтов

Формы размножения, ритмы размножения, плодовитость и выживаемость гидробионтов. Динамика численности популяции. Рост популяций. Динамика биомассы популяций. Суточная, сезонная и годовая динамика. Основные типы популяций в зависимости от особенностей динамики численности и возрастной структуры.

Тема 9. Гидробиоценозы

Структура гидробиоценозов: видовая, трофическая, хорологическая и размерная. Межпопуляционные отношения в гидробиоценоза: нейтрализм и конкуренция, хищничество и паразитизм

Раздел 4. Ресурсы водных экосистем

Тема 10. Биологическая продукция гидроэкосистем

Общие принципы исследования продукции водных животных. Продуктивность водных экосистем. Запас. Продукция. Биологические ресурсы. Первичная продукция. Способы определения первичной продукции. Первичная продукция в различных водоемах. Вторичная продукция. Методы определения вторичной продукции различных групп гетеротрофов.

Тема 11. Экологические основы рационального освоения водных экосистем

Биологические ресурсы гидроэкосистем. Освоение и рациональное использование биологических ресурсов. Воспроизводство биоресурсов. Методы направленного формирования гидробиоценозов. Аквакультура как перспективное направление хозяйственной деятельности человека. Особенности рационального использования озерных гидроэкосистем. Водохранилища и их рациональное использование. Перспективы техногенных водоемов для использования водных биоресурсов.

Тема 12. Водоемы Байкальского региона

Особенности функционирования водных экосистем рек, озер, водохранилищ. Промысел гидробионтов в континентальных водоемах. Роль направленного формирования гидробиоценозов для увеличения промысла

Тема 13. Биоресурсы водных экосистем мира и Байкальского региона

Мировой промысел гидробионтов. Промысловое освоение акваторий. Биоресурсы водных экосистем Байкальского региона.

Раздел 5. Итоговые обобщающие занятия

Тема 14. Презентация самостоятельных исследовательских работ в объединении «Водная экология»

Разработка сценариев презентации, составление тезисов публичного выступления. Представление самостоятельных исследовательских работ в объединении «Водная экология».  Подведение итогов работы за год.

Учебно-тематический план 2-го года обучения

Список основных тем и занятий 2-го года обучения (216 часов)

№	Тема занятий	Количество часов занятий
		Всего	Теор	Практ
Вводное занятие		2		2
1	Формирование группы, обсуждение планов работы на год.	2		2
Раздел 1. Современные методы экспериментальной  биологии		32	16	16
2	Методы гидробиологических исследований и биондикации		16	16
Раздел 2. Основные математические методы обработки биологических данных		20	8	12
3	Применение классической статистики к биологическим данным и анализ результатов		8	12
Раздел 3. Исследование эколого-биологических особенностей байкальских гидробионтов		148	12	136
4	Постановка эколого-биологических исследований		12
5	Изучение живых коллекций гидробионтов озера Байкал.  Проведение исследований по индивидуальным темам.			136
Раздел 4. Итоговые обобщающие занятия		14		14
6	Обработка результатов исследований  и их публичное представление			14
	Всего	216	34	182

Содержание программы 2-го года обучения

Вводное занятие

Тема 1. Формирование группы, обсуждение планов работы на год.

Раздел 1. Современные методы экспериментальной  биологии

Тема 2. Методы гидробиологических исследований и биондикации

Знакомство с современными методами постановки эксперимента, его проведения и обработки полученных данных. Знакомство с фиксирующими и аналитическими приборами и принципами их работы. Орудия лова планктона: планктонный сачок, планктонная сеть. Методы изготовления. Орудия сбора бентосных организмов. Способы сохранения живого гидробиологического материала. Особенности временного содержания гидробионтов. Изучение живых объектов с помощью микроскопа. Изготовление временных препаратов. Методы временного обездвиживания объектов.

Раздел 2. Основные математические методы обработки биологических данных

Тема 3. Основные математические методы обработки биологических данных

Применение классической статистики к биологическим данным. Формирование выборки. Работа с базами данных. Выбор метода анализа. Основной принцип работы статистических критериев. Работа на ПК в программе статистического анализа Statistica. Оценка взаимосвязи. Прямолинейная корреляция. Различия между взаимосвязью (корреляцией) и зависимостью (регрессией). Множественное сравнение и оценка влияния факторов. Факторный анализ. Регрессионный анализ. Кластерный анализ.  Методы анализа пространственных данных.

Раздел 3. Исследование эколого-биологических особенностей байкальских гидробионтов

Тема 4. Постановка эколого-биологических исследований

Понятие актуальности исследования. Планирование исследовательской работы. Гипотеза и проблема исследования. Цель и задачи исследования. Методология постановки эксперимента. Сбор первичной информации и ее систематизация. Поиск информации в Internet. Варианты тем, выбираются учащимися в течение прохождения программы самостоятельно, но чаще всего привязаны к проводимым в настоящий момент научным исследованиям  Лимнологического института СО РАН и курируются его научными сотрудниками (научными руководителями или консультантами).

 Тема 5. Изучение живых коллекций гидробионтов озера Байкал. 

Проведение исследований по индивидуальным темам. Знакомство с эколого-биологическими особенностями представителей байкальских гидробионтов в живых коллекциях аквариумного комплекса и их изучение.

Раздел 4. Итоговые обобщающие занятия

Тема 6. Обработка результатов исследований  и их публичное представление

 Подготовка к защите выполненных  исследовательских работ. Разработка сценариев презентации, составление тезисов публичного выступления. Представление и защита самостоятельных исследовательских работ в клубе водной экологии. Подведение итогов работы за год.

Учебно-тематический план 3-го года обучения

Список основных тем и занятий 3-го года обучения (216 часов)

№	Тема занятий	Количество часов занятий
		Всего	Теор.	Практ
Вводное занятие		4	4
1	Инструктаж по ТБ. Обсуждение планов работы на год.	4	4
Раздел 1. Проблема выбора объекта исследования		20		20
2	Постановка проблемы, сбор и обработка материала	20		20
Раздел 2. Алгоритм проведения НИР		168	44	124
3	Практические занятия и научно-исследовательская работа в «Пресноводном аквариумном комплексе»	168	44	124
Раздел 3. Представление результатов НИР		22		22
4	Подготовка публикации и публичного выступления, участие в конкурсах и конференциях.	12		12
5	Публичная защита  научно-исследовательской работы	10		10
Раздел 5. Итоговое обобщающее занятие		2		2
6	Оценка проведенных занятий и выполненных НИР	2		2
	Всего:	216	48	168

Содержание программы 3-го года обучения

Вводное занятие.

Тема 1. Обсуждение планов работы на год. Инструктаж по ТБ.

Раздел 1. Проблема выбора объекта исследования

Тема 2. Постановка проблемы, сбор и обработка материала

Сбор материала, в том числе живых гидробионтов по стандартным методикам. Первичная обработка материала и его сохранение в аквариумном комплексе.  Выбор объекта исследований.

Раздел 2. Алгоритм проведения НИР

Тема 3. Практические занятия и научно-исследовательская работа в «Пресноводном аквариумном комплексе»

Самостоятельная работа по персональным темам молодого исследователя под руководством преподавателя или научного сотрудника. Алгоритм проведения научных исследований; выбор направления работы;  рабочая  и научная (реальная) гипотеза; объектная область исследования; объект исследования; предмет исследования; тема исследования; определение цели и задач исследования; выбор методов и методик при проведении различных исследований. Структура опытно – экспериментальной работы: констатирующий эксперимент; формирующий эксперимент; контрольный эксперимент; представление опытных данных. Формирование выводов - аналитическая оценка результатов исследований и перспективы дальнейших исследований Выбор промежуточного результата, позволяющего оценить способность члена клуба проводить самостоятельные исследования в выбранной им области гидробиологии.

Раздел 3. Представление результатов НИР

Тема 4. Подготовка публикации и публичного выступления, участие в конкурсах и конференциях.

Особенности представления результатов в виде статьи, презентации, доклада или автореферата. Подготовка публикации для  научно-практических  конференций школьников,  устных или постерных докладов  по теме самостоятельной исследовательской работы. Знакомство с Положениями НПК различных уровней. Выступление на конференциях различного уровня.

Тема 5. Публичная защита  научно-исследовательской работы

Обоснование полученных результатов и оформление текстов исследовательских работ. Подготовка к защите исследовательской работы, разработка презентации. Составление тезисов публичного выступления. Представление и защита самостоятельных исследовательских работ в объединении «водная экология»

Раздел 5. Итоговое обобщающее занятие.

Тема 6. Оценка проведенных занятий и выполненных НИР

Обсуждение полученных знаний и умений. Праздник, вручение свидетельств о дополнительном образовании. Вручение свидетельств и рекомендаций для дальнейшего обучения или трудоустройства.

ПРИЛОЖЕНИЕ 1

Опубликованные наработки авторов представленной программы по дополнительному экологическому образованию:

Глызина О.Ю., Глызин А.В. Пример интеграции общеобразовательных программ биологического цикла  со специализированными экологическими программами дополнительного образования // Современные образовательные технологии в преподавании естественнонаучных дисциплин /Матер.научно-практ. конф. 11-14 октября 1999 г. Иркутск, 1999. - С.141-145

Глызина О.Ю., Глызин А.В. Особенности дополнительного экологического образования  одаренных  детей // Психолого-педагогические проблемы одаренности: теория и практика /Докл.междунар. конф. Иркутск,15-17 декабря 1999 г. Изд-во ИГПУ, 1999. -  Кн.2.- С.107-111

Глызина О.Ю., Глызин А.В. Пример формирования культуры здоровья школьников с помощью специализированных экологических программ дополнительного образования // Тезисы городской межведомственной научно-практической конференции «Здоровье и образование», Иркутск,  2002. – С.14.

Кузеванова Е.Н., Глызин А.В. и др. Учебная и исследовательская деятельность школьников на Байкале // I Областной сборник инновационных учебных программ по дисциплинам естественнонаучного предметного блока.- Иркутск: Изд-во Иркутского гос. пед. ун-та, 2009.- С.79-88.

ПРИЛОЖЕНИЕ 2

Литература, использованная при подготовке программы:

Белова Н.И. Экология в мастерских: Методическое пособие/Н.И.Белова, Н.Н.Наумова.–СПБ: Паритет,2004.–224 с.–(Педагогическая мастерская).

Галеева Н.Л. Экология и мир человека: Уроки экологического мышления: Интегрирующий курс для общеобразовательной школы: 5 класс "Мой мир – мой дом": Методическое пособие для учителя и рабочая тетрадь.– М. :Тайдекс Ко,2002.–88 с.– Прил.: Рабочая тетрадь "Мой мир – мой дом" 5 кл.–160 с.

Пономарева И.Н. Экология.–М.:Вентана-Граф,2001.–272 с.: ил.–(Библиотека учителя).

Аннотированный список фауны озера Байкал и его водосборного бассейна:  Новосибирск: Наука; 2009; 916-932.

Кожов М.М. Очерки по байкаловедению. Иркутск. Вост.- Сиб.книж. из-во.1972. - С.85 - 87.

Хотунцев Ю.Л. Человек, технологии, окружающая среда: Пособие для  преподавателей  и  студентов.–М.: Устойчивый мир,2001.–224 с.–(Библиотека журнала "Экология и жизнь").

Алексеев С.В. Экологический вектор устойчивого развития современного образования//Экология в школе.–2008.–№ 1.–С.4–6.

Ануфриева Е.Н. "Экологический дневник" на уроке и дома: [методика работы]//Биология в школе.–2003.–№ 7.–С.10 вкладки "Учителю экологии".

Аргунова М.В. Школьное образование в обществе устойчивого развития//Биология в школе.–2009.–№ 1.–С.43–47; № 2.– С.32–39.–(Учителю экологии).–Сравнительная характеристика традиционного и инновационного образования; Игровое занятие "Строим Экоград". Курс "Экология  Москвы  и  устойчивое  развитие" для 10 (11) кл.: цель курса,   режим  и  формы занятий; учебно-тематический план курса, тематико-поурочное  планирование;   содержание  образовательной программы.

Баранов Г.П. Изучение биоэкологии в Магаданской области//Биология в школе.–2011.– № 4.–С.36–40.

Батербиев М.М. Формирование экологической компетентности через систему естественнонаучного образования/ Батербиев М.М., Лушникова М.В.//Экология в школе.–2009.–№ 4.–С.6–9.

Голов В.П. Полевые исследования со школьниками – необходимое условие формирования экологического типа сознания/ В.П.Голов, А.П.Новиков, И.В.Хомутова //География в школе.–2004.– № 1.–С.46–53.

 Груздева Н.В. Экологическое образование в школе как пространство самореализации педагогов и учащихся: Из опыта работы ГОУ № 95 г.Санкт-Петербурга / Груздева Н.В., Сидорова Н.А.//Экология в школе.–2008.–№ 1.–С.26–30.– Компоненты экологической культуры.

Гущина Э.В. Изучение природного и культурного наследия городов//Биология в школе.–2011.– № 6.–С.50–56.

Дзятковская Е.Н. Культурологический подход к общему эколо¬гическому образованию/ Е. Н. Дзятковская, А.Н.Захлебный //Педагогика.–2009.–№ 9.–С.35–43.

Ермаков Д.С. Учимся решать экологические проблемы: Упражнения для тренинга//Биология в школе.–2002.– № 7.–C.12–15 вкл."Учи¬телю экологии".

Захлебный А.Н. Экологическая компетенция как новый планируемый результат экологического образования/ А.Н.Захлебный, Е.Н. Дзятковская//Стандарты и мониторинг в образовании.–2008.–№ 2.–С 11–15.

Модель экологической школы: [опыт СОШ № 3 г.Тихвин]//География и экология в школе XXI века.–2008.–№ 10.–С.9–21.– Модель учебно-воспитательного процесса.

Опыт экологического образования и воспитания школьников в Ленинградской области: [подборка материалов]//География и экология в школе XXI века.– 2008.– № 10.–С.22–39; 61–75.

 Постникова Т.Ф. Экологический мониторинг//Образование в современной школе.–2003.–№ 11.–С.40–52.

Психологические механизмы экологического образования//Образование в современной школе.–2002.– № 3.–С.55–57.–(Педагогическая география).

Самкова В.А. Проекты как форма организации экологически ориентированной деятельности школьников//Биология в школе.–2002.– № 7.–C.9–11 вкл. "Учителю экологии".

Самкова В.А. Мы изучаем лес: [задания для учащихся]//Биология в школе.–2003.–№ 7.–С.11–13 вкладки "Учителю экологии".

Саутин Е.А. Концепция непрерывного экологического образования города Елабуги и Елабужского района: (программно-методические материалы)//Экология в школе.–2008.–№ 1.–С.12–25.–Программа по экологии "Мозаика" (для детей дошкольного возраста); Программа по экологии "Краски природы" ( для мл. школьного возраста); Учебно¬-тематический план.

 Селиверстова И.И. Экологическое образование школьников: задачи, проблемы и перспективы//Химия: методика преподавания в школе.– 2003.– № 4.–С.60–64.– Вариант содержания уроков с экологическим  компонентом по курсу химии 8–11 классов. Содержание курса. "Экологическая химия" 10(11) класса.

Табуева Э.М. Экологическое образование как фактор формирования культурного потенциала личности//Химия в школе.–2004.– № 5.–С.18–21.

Тарасова О.В. и др. Системный подход к построению экологизированного курса химии//Химия: методика преподавания в школе.–2002.– № 7.–C.74–77.–(Методисту и учителю).

Торощина Т.А. Интерактивные методы в экологическом образовании//Дополнительное образование и воспитание.–2007.–№ 3.–С.47–48.

Шевелева Л.М. Школьные экспедиции – важнейшая форма экологического образования//География и экология в школе XXI века.–2005.–№ 10.–С.47–48.

ПРИЛОЖЕНИЕ 3

Литература, рекомендуемая для учащихся:

Егорова Н.В. Наш подход к экологическому образованию учащи¬хся//Химия в школе.–2002.– № 5.–С. 40–43.–(Химия и экология).– Урок "Влияние диоксина на живые организмы".

Жизнь пресных вод СССР / Под ред.  В. И.Жадина. – М-Л.: Изд-во АН СССР, 1940-1950. – Т.1-Т.3.

Общие основы изучения водных экосистем / Под ред. Г. Г.Винберга – Л.: Наука., 1979.

Кожов М.М. Очерки по байкаловедению. Иркутск. Вост.- Сиб.книж. из-во.1972. - С.85 - 87.

Строганов Н.С. Реакции гидробионтов на загрязнение.М.: Наука.1983

Строганов Н.С. Теоретические  проблемы  водной токсикологии. Норма и патология. М.,1984

Человек у   Байкала:   экологический  анализ  среды  обитания. Отв/ред.академик РАН  В.В.Воробьев,  ВО"Наука",   Новосибирск, 1993

Общая гидробиология, А.К. Константинов, Из-во «Высшая школа» Москва- 1967

Верещагин А.Л., Глызина О.Ю., и др . Культивирование пресноводной диатомеи Synedra acus в столитровом фотобиореакторе и оценка состава полученной биомассы. // Биотехнология; 2008; (4):55-63.

Глызин А.В., Глызина О.Ю., Любочко С.А. (A.V. Glyzin, O.Yu. Glyzina, S.A. Lyubochko ) Изучение байкальских гидросимбионтов с помощью экспериментальных аквариумных установок// Вода: химия и экология; 2011; (2):35-40. (10649)

Суханова Л.В.,Журавлев О.И. ,Смирнов В.В. , Смирнова-Залуми Н.С.,Глызина О.Ю. , Кирильчик С.В.(L.V. Sukhanova,O.I. Zhuravlyov,V.V. Smirnov, N.S.Smirnova-Zalumi,O.Ju. Glyzina,S.V. Kirilchik,) Перспективы восстановления численности байкальского озерно-речного сига и его использования.(PROSPECTS FOR ABUNDANCE RECOVERY OF BAIKAL LACUSTRINE-RIVERINE WHITE-FISH AND ITS APPLICATION). // Рыбоводство и рыбное хозяйство; 2011; (10):26-28. (10752)

Глызина О.Ю. Пресноводная диатомовая водоросль Synedra acus как источник полиненасыщенных жирных кислот.. // IV съезд Российского общества биохимиков и молекулярных биологов; 2008; ():.

Глызина О.Ю., Дзюба Е.В., Федорова Г.А., Башарина Т.Н.  Биологически активные жирные кислоты черного байкальского хариуса (Thymallus arcticus baicalensis Dybowski, 1874). // Состояние и проблемы искусственного воспроизводства рыбных запасов Байкальского региона. Сборник докладов научно-практической конференции. 10-12 июля 2008 г.; 2008; ():35-37.

Глызина О.Ю., Федорова Г.А., Дзюба Е.В., Латышев Н.А., Башарина Т.Н. Изучение биологически активных соединений промысловых видов рыб озера Байкал методами газо-жидкостной и высокоэффективной жидкостной хроматографии. // Материалы VIII Научной конференции 'Аналитика Сибири и Дальнего Востока'; 2008; ():163. (9181)

Федорова Г.А., Глызина О.Ю., Теркина И.А., Глызина О.П., Парфенова В.В., Подольская Е.П., Краснов Н.В., Краснов И.А. Применение микроколоночной жидкостной хроматографии и масс-спектрометрии для исследования антибиотической активности микроорганизмов озера Байкал. // Материалы VIII Научной конференции 'Аналитика Сибири и Дальнего Востока'; 2008; ():170-171. (9182)

Глызина О.Ю., Глызин А.В., Механикова И.В., Любочко С.А. Применение экспериментальных аквариумных установок для сложного симбиотического сообщества озера Байкал. // X Съезд Гидробиологического общества при РАН. 28сентября -2октября 2009г.. Тезисы докладов; 2009; ():95.

Глызин А., Матищенко Г., Глызина О. Дендропарк Байкальского музея ИНЦ СО РАН и его роль в сохранении видового разнообразия. // Восьмая международная научно-практическая конференция' Проблемы ботаники Южной Сибири и Монголии'; 2009; ():9.

Глызина О.Ю., Глызин А.В. , Любочко С.А. (Glyzina O.Yu., Glyzin A.V., Lubochko S.A. ) Роль экспериментальных аквариумных установок в изучении байкальских гидробионтов. (Role of experimental aquariums in studies of baikal hydrobionts). // Пятая Верещагинская Байкальская конференция, Международная научная школа для молодежи «Экология крупных водоемов и их бассейнов», 16 объединенный семинар по проблемам изучения региональных осаждений из атмосферы: тезисы докладов и стендовых сообщений (Иркутск 4-9 октября 2010 г.). ; 2010; ():24-25.

Глызина О.Ю., Глызин А.В., Любочко С.А. Изучение байкальских гидробионтов в условиях искусственного содержания. // Тезисы докладов Международной научной конференции и международной школы для молодых ученых 'Проблемы экологии'.г.Иркутск 20-25 сентября 2010г.; 2010; ():60.

Глызина О.Ю., Глызин А.В., Любочко С.А. Исследование сложного симбиотического сообщества Байкальской губки с помощью сложного аквариумного комплекса.. Материалы международной конференции, посвященной 90-летию Ильменского гос. заповедника.'Наука, природа и общество'.Миасс-Екатеринбург, 10-13мая 2010г.; 2010; ():97-99.

Глызин А.В.,Вотякова Н.Е., Глызина О.Ю. Дендропарк Байкальского музея ИНЦ СО РАН. // Материалы международной научной конференции 'Актуальные вопросы деятельности академических естественно-научных музеев'.3-7 февраля 2010г.,п.Листвянка, Иркутской области; 2010; ():78-81.

Глызина О.Ю., Глызин А.В.,Любочко С.А.  Изучение симбиотических сообществ в условиях живых музейных экспозиций. // Материалы международной научной конференции 'Актуальные вопросы деятельности академических естественно-научных музеев'.3-7 февраля 2010г.,п.Листвянка, Иркутской области; 2010; ():82-84.

Глызина О.Ю., Смирнов В.В., Глызин А.В., Суханова Л.В.,Сапожникова Ю.П.,Федорова Г.А., Шишлянникова Т.А.,Любочко С.А. Использование экспериментальных аквариумных установок для изучения байкальских эндемичных гидробионтов. // IVМеждународная научная конференция 'Озерные экосистемы:биологические процессы, антропогенная трансформация, качество воды'; 2011; ():101.

Глызина О.Ю.,Глызин А.В., Федорова Г.А., Шишлянникова Т.А., Любочко С.А. Содержание байкальских губок в проточном аквариуме. // Материалы Всероссийской конференции с международным участием 'Водные экосистемы Сибири и перспективы их использовани', г. Томск, 19-21 апреля 2011г.; 2011; ():294-297. (10747)

ПРИЛОЖЕНИЕ 4

В Пресноводном аквариумном комплексе

 

Список видов гидробионтов Пресноводного аквариумного комплекса ЛИН СО РАН, доступных для исследования членам Клуба водной экологии:

№	Таксон, вид	Дата составления	Штамм или количество особей
Эукариотические водоросли
1	Monarphidium sp.	09.07.2001	1
2	Monarphidium sp.	09.07.2001	2
3	Monarphidium sp.	09.07.2001	8
4	Monarphidium sp.	09.07.2001	14
5	Monarphidium sp.	09.07.2001	30
6	Monarphidium sp.	09.07.2001	47
7	Monarphidium sp.	09.07.2001	85
8	Monarphidium sp.	09.07.2001	35
9	Monarphidium sp.	09.07.2001	2
10	Chlorella sp.	18.07.2001	8
11	Chlorella sp.	18.07.2001	3
12	Chlorella sp.	18.07.2001	8
13	Chlorella sp.	18.07.2001	4
14	Chlorella sp.	18.07.2001	2
15	Chlorella sp.	18.07.2001	93
16	Chlorella sp.	18.07.2001	173
17	Chlorella sp.	18.07.2001	50
18	Choricystis sp.	25.07.2001	3
19	Choricystis sp.	25.07.2001	1
20	Choricystis sp.	25.07.2001	2
21	Choricystis sp.	25.07.2001	3
22	Choricystis sp.	25.07.2001	6
23	Choricystis sp.	25.07.2001	8
24	Choricystis sp.	25.07.2001	11
25	Choricystis sp.	25.07.2001	39
26	Choricystis sp.	25.07.2001	98
27	Choricystis sp.	25.07.2001	04
28	Choricystis sp.	25.07.2001	13
29	Choricystis sp.	25.07.2001	23
30	Ulotrichales	9.07.2001	12
31	Ulotrichales	9.07.2001	42
32	Ulotrichales	9.07.2001	107
33	Ulotrichales	9.07.2001	176
34	Ulotrichales	9.07.2001	00
35	Ulotrichales	9.07.2001	11
36	Desmodesmus sp. (Scenedesmus sp.)	16.07.2001	12
37	Desmodesmus sp. (Scenedesmus sp.)	16.07.2001	13
38	Desmodesmus sp. (Scenedesmus sp.)	16.07.2001	14
39	Desmodesmus sp. (Scenedesmus sp.)	16.07.2001	30
40	Oocystis sp.	25.07.2001	2
41	Oocystis sp.	25.07.2001	11
42	Oocystis sp.	25.07.2001	27
43	Raphidocelis sp.	25.07.2001	81
44	Siderocelis	25.07.2001	32
45	Koliella sp.	25.07.2001	12
46	Choricystis minor	19.07.2001	1980/131
47	Choricystis minor	19.07.2001	1988/11
48	Pseudodictyospaerium jurisii	19.07.2001	1996/1
Нанопланктонные цианобактерии
49	Anaebaena sp.	19.07.2001	9604
50	Anaebaena sp.	19.07.2001	9610
51	Anaebaena sp.	19.07.2001	9611
52	Anaebaena sp.	19.07.2001	9612
53	Anaebaena sp.	19.07.2001	9617
54	Anaebaena sp.	19.07.2001	9721
55	Anaebaena sp.	19.07.2001	9805
Зелёные водоросли
1	Ulothrix zonata	15.01.2010	*
Рыбы
1	Paracottus kessleri (каменная широколобка )	30.08.2009	1
2	Cottocomephorus grewigkii (желтокрылка)	30.08.2009	4
3	Batrachocottus baicalensis(большеголовая широколобка)	30.08.2009	2
4	Coregonus autumnalis migratorius (байкальский омуль)	30.08.2009	500
5	Coregonus lavaretus (озёрный сиг)	15.05.2010	500
6	Гибридные формы сиговых рыб F1	15.10.2010	500*
7	Perccottus glenii, ротан-головешка	15.05.2010	1
8	Cyprinus carpio carpio (зеркальный карп)	02.07.2009	1
9	Cyprinus carpio (сазан)	12.01.2011	3
10	Rutilus rutilus (плотва)	10.09.2009	3
11	Perca fluviatilis (окунь)	10.09.2009	1
12	Thymallus arcticus baicalensis (чёрный байкальский хариус)	04.04.2011	30
+	Аквариумные декоративные рыбы		*
Amphipoda
1	Brandtia latissima	23.07.2009	2
2	Brandtia parasitica	23.07.2009	3
3	Eulimnogammarus violaceus	23.07.2009	1
4	Eulimnogammarus cianeus	23.07.2009	1
5	Acanthogammarus victori	23.07.2009	3
Губки
1	Lubomirskia baikalensis	02.07.2009
2	Baicalospongia bacillifera	23.07.2009
Планктонные ракообразные, надотряд ветвистоусых (Cladocera)
1	Megacyclops viridis	19.07.2011	+*
2	Еucyclops serrulatus	19.07.2011	+
3	Dapnia magna	11.09.2009	+
Ручейники (куколки)
1	Protobaicalina spinosa	10.03.2011	30
2	Baicalina bellicose	10.03.2011	10
3	Baicalina reducta	10.03.2011	25
4	Baicalina thamastoides	10.03.2011	5
5	Thamastes dipterus	10.0.3.211	5

• точное количество особей трудно определить

ПРИЛОЖЕНИЕ 5

Примеры базовых лекций для проведения теоретических занятий  в объединении «Водная экология»

Лекция 1

ВВЕДЕНИЕ. ПРЕДМЕТ, МЕТОДЫ И ЗАДАЧИ ГИДРОБИОЛОГИИ

Гидробиология – от греческих слов hydor – вода; вios – жизнь; logos – слово. По определению С.Н. Складовского, гидробиология – наука изучающая закономерности биологических процессов, происходящих в водоемах, исследуя связи и взаимоотношения между водными организмами и окружающей их средой как живой, так и мертвой. Аналогичное определение дает и С.А. Зернов в 1934 г. в книге «Общая гидробиология»: Гидробиология – это наука, изучающая причинную связь и взаимоотношения между водными организмами и окружающей их средой, как живой, так и мертвой. В 1979 г. А.С. Константинов говорит об общей гидробиологии как о науке экологической, которая изучает население гидросферы во взаимосвязи с окружающей средой и биологические явления в водоемах, возникающие в результате взаимодействия различных живых компонентов друг с другом и с неживой природой.

В современном представлении гидробиология – это наука, которая изучает состав, структуру и функционирование гидробиологических систем. Таким образом, в развитии гидробиологии выделяются три основных направления:

1) Описание состава

Это направление было заложено в отечественной гидробиологии С.А. Зерновым. Наибольшее внимание уделяется в нем экологическому изучению особей отдельных видов. А.С. Константинов называет его аутоэкологической гидробиологией. Это направление исследований сохранилось и в настоящее время, однако все современные исследования лишь дополняют уже имеющиеся данные. В связи с этим это направление в гидробиологии занимает подчиненное положение. В рамках аутоэкологических исследований изучается взаимодействие гидробионтов с окружающей средой без изучения морфологии и физиологии самих организмов.

2) Изучение структуры

– это демэкологические (популяционные) и синэкологические (биоценотические) исследования – т.е. изучение популяций и биоценозов как надорганизменных форм жизни, обладающих определенной структурой, функциями и характером взаимодействия с окружающей средой. Одним из классиков этого направления гидробиологии является В.С. Ивлев, разработавший экспериментальные принципы исследований взаимоотношений. Он разработал все первые уравнения по интенсивности обмена веществ у гидробионтов.

3) Функционирование системы

В современной гидробиологии особенно интенсивно изучаются водные экосистемы – структурно-функциональные единицы биосферы, отличающиеся друг от друга по своим физико-химическим характеристикам, составу населения и особенностям внутрисистемных взаимодействий. Выдвижение на первый план биоценологических исследований резко усилило в гидробиологии системный подход с использованием возможностей и всех средств системного анализа. Системное направление рассматривает общие проблемы организации биосистем в гидросфере, их поведение, самоорганизацию и управление, разрабатывает моделирование как специфический подход к изучению и описанию биосистем, прогнозу их состояния при различных изменениях окружающей среды. В рамках этого направления работают гидробиологи школы Винберга – это продукционное направление гидробиологии. Созданы различные типологии водоемов по продуктивности. Так как гидробионты обитают в различных водоемах – участках гидросферы Земли, то гидробиология тесно сотрудничает с такими науками, как гидрохимия, гидрофизика, гидрология и гидрогеология, наконец, экология. При изучении гидробионтов используются и знания многих биологических дисциплин, таких как зоология, ботаника, микробиология, физиология, гистология, биогеография.

Предметом изучения науки гидробиологии является экосистема водоема, а главным методом гидробиологии является качественный и количественный учет различных групп гидробионтов и оценка их функциональной роли в водной экосистеме.  Учет численности и биомассы отдельных экземпляров, видов и форм гидробионтов позволяет изучить их взаимоотношения с различными факторами среды, выявить приуроченность к определенному биотопу, отношение к тому или иному фактору среды и т.д. По биомассе различных групп населения водоема судят о структуре биоценоза, динамике состояния отдельных видов и групп гидробионтов.

Для оценки функциональной роли отдельных групп гидробионтов в экосистеме устанавливается их значение в трансформации веществ и энергии. С этой целью используются физиологические, микробиологические, токсикологические, гистологические и многие другие методы.

К основным задачам гидробиологии относятся:

– Повышение биологической продуктивности водоемов методами аквакультуры, получение наибольшего количества ценного биологического сырья (водорослей, ракообразных, моллюсков, рыбы, млекопитающих и т.д.);

– Создание хозяйств для целей аквакультуры, искусственного производства рыбы и гидробионтов, рекреационного использования водоемов;

– Поиск мер обеспечения людей «чистой» водой:

1) оптимизация экосистем, создаваемых для промышленной очистки питьевых и сточных вод;

2) решение проблемы теплового загрязнения водоемов, особенно, в условиях глобального потепления;

3) разработка систем замкнутого водооборота, включая задачи космонавтики;

– Экспертная оценка экологических последствий зарегулирования, перераспределения и переброса стока рек, антропогенного изменения гидрологического режима озер и морей;

– Гидробиологическая экспертиза, оценивающая значение влияния на водные экосистемы промышленных, сельскохозяйственных и других предприятий. Разработка методов оценки ущерба, наносимого рыбным запасам хозяйственной деятельностью человека.

В соответствии с задачами выделились и некоторые специальные разделы: продукционная, санитарная, техническая, сельскохозяйственная, навигационная гидробиология.

Продукционная гидробиология формирует представления о трофических связях и биотическом круговороте в водных экосистемах; изыскивает перспективные пути увеличения и качественного улучшения сырьевой базы промысла водных организмов, разрабатывает методы прогнозирования продуктивности водоемов и ее повышения за счет направленного изменения условий существования гидробионтов и направленного формирования гидробиоценозов, создает основы рационального ведения аквакультуры.

Санитарная гидробиология исследует биологические процессы, ответственные за формирование качества воды и возможные пути управления этими процессами в различных интересах человека (охраны здоровья человека, создании замкнутых циклов водооборота в производственных целях и т.п.).

Техническая гидробиология занимается разработкой мер по борьбе с биообрастаниями трубопроводов, каналов, промышленных установок, особенно объектов энергетики; изучает возможности борьбы с биологической коррозией металлов, находящихся в воде, с древоточцами и камнеточцами.

Сельскохозяйственная гидробиология изучает формирование водного населения на затопленных участках возделывания полуводных культур, в первую очередь риса, выясняет пути управления этим процессом в интересах повышения урожайности сельскохозяйственных культур и рыборазведения, разрабатывает приемы рыбосевооборотов.

Навигационная гидробиология изучает биологические явления в воде, с которыми сталкивается судоходство: биолюминисценция, биологические преграды, искажение данных эхолокации и других измерений из-за присутствия гидробионтов.

Кроме практических задач современная гидробиология решает отдельные актуальные научные проблемы:

Трофологическое направление – исследует питание и пищевые взаимоотношения гидробионтов, причинные связи и механизмы продукционного процесса в их динамике.

Энергетическое направление – изучает энергетический поток в водоемах; биологическую трансформацию энергии.

Токсикологическое направление – определяет критерии токсичности и предельно допустимые для гидробионтов концентрации отдельных токсикантов и механизмы их действия.

Этологическое направление – занимается исследованием закономерностей поведения гидробионтов и их популяции.

Радиоэкологическое направление – исследует пути миграции, процессы накопления и выведения радионуклидов, их влияние на гидробионтов.

Палеогидробиология – занимается выявлением истории населения водоемов.

Системное направление – приложение общей теории систем и ее методов к водной экологии. Это направление одно из молодых. Оно рассматривает общие проблемы организации биосистем в гидросфере, их поведение, самоорганизацию, саморегуляцию и управление, разрабатывает моделирование как специфический подход к изучению и описанию биосистем, прогнозу их состояния при различных изменения окружающей среды.

Лекция 3

ФИЗИКО-ХИМИЧЕСКИЕ УСЛОВИЯ СУЩЕСТВОВАНИЯ ГИДРОБИОНТОВ В ВОДЕ

Изучая гидробионтов во взаимосвязи с окружающей средой, необходимо выделить основные физико-химические факторы, имеющие наиболее важное экологическое значение.

К таким факторам относятся:

– физико-химические свойства воды;

– физико-химические свойства грунта;

– растворенные и взвешенные в воде вещества;

– температура;

– свет;

– антропогенное загрязнение водоемов.

Физико-химические свойства воды

Что же такое вода? Это соединение водорода с кислородом, химическая формула которого – Н2О, но так как, водород имеет 3 изотопные формы (водород, дейтерий Н2 и тритий Н3), а кислород – 6, то могут существовать 36 разновидностей воды, из которых в природе встречаются 9.

Почему же одно из бесчисленных химических соединений с простой и ничем не примечательной формулой, состоящее из двух обычных химических элементов водорода и кислорода, всем известная вода, занимает столь особое место в жизни природы? Чем объясняются такие уникальные особенности воды? Почти все физико-химические свойства воды – исключение в природе.

В 1783 г. английский физик Кавендиш обнаружил, что водород и кислород, соединяясь при возникновении электрической искры, образуют воду, которая является продуктом горения водорода и кислорода. Опыт был повторен в Париже великим французским ученым Лавуазье. Пропуская ≪горючий воздух≫ по раскаленной трубке, наполненной железной окалиной, Лавуазье получил воду, а наполняя трубку железными опилками и пропуская через них водяной пар, получил окалину и водород. Он же дал ≪горючему воздуху≫ его сегодняшнее имя – водород, т.е. рождающий воду.

Сегодня хорошо изучено и измерено расположение ядер водорода и кислорода и расстояние между ними. Вокруг ядер атомов кислорода и водорода, заряженных положительно, вращаются электроны, заряженные отрицательно, и создают электронное облако. Но в связи с тем, что расположение ядер атомов водорода и кислорода ассиметрично, возникают 2 полюса зарядов: положительный и отрицательный. Таким образом, молекула воды становится полярной. Полярностью молекул объясняется их способность притягиваться друг к дугу. Молекулы – шары, способные образовать сложные группировки. При этом связи между молекулами могут усиливаться или ослабляться, в силу того, что группа молекул может образовывать сгустки, цепочки или располагаться слоями, покрывающими друг друга.

Расстояние между молекулами может увеличиваться и сокращаться, т.е. между ними могут быть пустые пространства. Все зависит от температуры и давления.

Способность воды образовывать сложные ассоциации молекул связана с тем, что многие физические константы воды являются аномальными. Вода, в отличие от других веществ, при замерзании не уплотняется, а расширяется. Если при 4 ^оС плотность воды максимальна и равна 1, а точнее 0,9999, то при замерзании (0 ^оС) объем её скачкообразно увеличивается на 10%, и плотность воды (льда) уже составляет 0,9168, т.е. уменьшается. Почему так происходит? Молекулы льдоподобной воды расположены таким образом, что между ними возникают большие пустые пространства, а поэтому лед рыхлообразный, т.е. легче, чем жидкая вода.

Представим себе на минуту, что вода не обладала бы этими чрезвычайно редкими свойствами. Что могло бы произойти? В этом случае жизнь на нашей планете не смогла бы даже возникнуть. Лед, едва появившись на поверхности водоема, тут же погружался бы на дно. Не только пруды и реки, но и океаны промерзли бы насквозь.

При охлаждении плотность воды увеличивается. Но это происходит только до определенного предела, до 4^о С. При охлаждении воды от 4 ^оС до 0 ^оС плотность ее уменьшается. Такое ненормальное поведение воды имеет огромное значение для жизни. Осенью, при первых заморозках, когда резко падает температура воздуха, охлаждается и вода в водоемах. Охлаждение начинается сверху. Охладившаяся вода опускается вниз до тех пор, пока температура всего водоема не снизится до 4^оС. При такой температуре сохраняется жизнь в водоемах. В случае дальнейшего охлаждения воды водоем покрывается тонким слоем – льдом, защищающим воду от дальнейшего охлаждения.

Организмы, способные существовать в широком диапазоне давлений воды, называются эврибатными (bathus – глубина). А организмы не выдерживающие больших колебаний этого фактора – стенобатными. Средняя выносливость к повышению гидростатического давления у литоральных донных видов выше, чем у планктонных.

Реакция на повышение давления сходна у всех гидробионтов: сначала возбуждение и усиление двигательной активности, затем тетанус – оцепенение, потеря активности и гибель. Давление считается также важным фактором, определяющим характер распределения жизни в толще воды. Величина давления символизирует гидробионтам глубину нахождения. Это особенно важно для видов, совершающих вертикальные миграции в толще воды.

Любопытна и еще одна закономерность, которая происходит в природе. Холодная вода, опускаясь, обеспечивает снабжение кислородом глубинных слоев океанов, морей, озер и рек. В свою очередь, теплые слои воды, поднимаясь вверх, выносят раствор солей и другие пищевые вещества в верхние слои. Все это способствует развитию жизни.

Явление перемещения воды с разной температурой – температурная стратификация. Таким образом, вода играет роль важного регулятора температуры. Максимальные колебания её в мировом океане не превышают 30-40 ^оС, в то время как в почве и на воздухе они могут достигать 110-120 ^оС. Сохранению температурного постоянства воды способствует необычайно высокая теплоемкость (1кал/г・град). Аномально высокая теплоемкость объясняется тем, что часть получаемой тепловой энергии расходуется на разрыв водородных связей между ассоциируемыми молекулами.

А вот другая аномальность: если бы вода состояла только из одиночных молекул, отстоящих друг от друга на равном расстоянии, то тогда температура её кипения была бы равна 63,5 ^оС, но в связи с тем, что образуются различные ассоциации молекул, точка кипения воды при нормальном давлении возрастает до 100 ^оС.

Вязкость воды также имеет аномалию: в отличие от других жидкостей, она снижается при повышении давления. Повышение температуры также понижает вязкость воды. Вот почему подземные воды даже на больших глубинах при высоких давлениях и температурах значительно подвижны.

По сравнению с другими жидкостями вода обладает еще одним чрезвычайно важным аномальным свойством – высокой скрытой теплотой плавления.

На первый взгляд, кажется, что этот коэффициент не имеет столь большого значения. На самом же деле это спасает нас от катастрофических весенних наводнений. Именно благодаря специфическим свойствам воды – аномалиям ее физических и химических характеристик – в ней смогла развиться и существовать жизнь. Леонардо да Винчи очень метко сказал ≪Воде была дана волшебная власть стать соком жизни на земле≫.

Растворенные и взвешенные в воде вещества.

Природная вода существует не в виде химического соединения, а является сложным веществом, в состав которого входят самые разнообразные вещества. Около 70 элементов Периодической системы содержатся в воде в обнаруживаемых количествах. Даже редкие и радиоактивные элементы находятся в водах морей и океанов. В наибольшем количестве в воде находятся хлор, бром, углерод, стронций, бор. Больше всего из морской воды добывают солей: в 1 м3 океанической воды содержится 1330 г магния; 400 г калия (он находит широкое применение в изготовлении удобрений); 68 г брома (используется в медицинской и фотографической промышленности); 2-3 мг урана (в настоящее время существуют эффективные способы его получения из морской воды). Широко используется ≪рапа≫ (солевые растворы), из которой заводы, построенные на берегах морей и океанов, вырабатывают десятки различных химических продуктов, необходимых многим отраслям промышленности и сельскому хозяйству.

Вещества, содержащиеся в воде

Газы: Кислород О_2, Углекислый газ СО_2, Сероводород Н₂S,  Метан CH₄

Ионы минеральных солей (определяют соленость)

Водородные ионы рН (кислотность)

Органические вещества

Окислительно-восстановительный потенциал

Взвешенные вещества

ГАЗЫ, СОДЕРЖАЩИЕСЯ В ВОДЕ

Кислород

При нормальном содержании кислорода в атмосфере в одном литре воды растворяется 10,29 мл О₂. С повышением температуры и солености величина нормального содержания кислорода снижается. Если поверхностные и глубинные слои воды в водоеме резко отличаются друг от друга по содержанию кислорода, то говорят о кислородной дихотомии. Равномерное распределение кислорода по всей водной толще называется гомооксигенией. Для гидробионтов кислород является решающим фактором существования. Дефицит кислорода приводит к замору – массовой гибели организмов.

Гидробионты по отношению к О₂

Эвриоксибионты – в широких пределах изменения О₂

– Cyclops strenuous

– Tubifex tubifex

– Viviparus viviparus

Стеноксибионты – в узких пределах изменения О₂

– Planaria

– Bythotrephes

Углекислый газ

Обогащение воды СО₂ происходит в результате дыхания водных организмов, за счет инвазии из атмосферы и выделения из различных соединений, в первую очередь, солей угольной кислоты. Снижение концентрации СО₂ происходит в результате его потребления фитопланктоном и макрофитами и связывания солей угольной кислоты. В условиях нормального содержания газа в атмосфере (0,3 мл/л) и температуре 0 ^оС в одном литре воды может раствориться 0,514 мл СО₂. С повышением температуры и солености нормальное содержание СО₂ в воде снижается. В высоких концентрациях СО₂  ядовит для животных и только некоторые двустворчатые моллюски и усоногие рачки могут сравнительно долго выносить высокие значения СО₂, нейтрализуя углекислоту путем растворения извести раковин в своей целомической жидкости.

С возрастом выносливость гидробионтов к высоким концентрациям СО₂ меняется. У Artemia salina первые признаки угнетения начинаются у науплий при 127 мл/л, у средневозрастных – при 80 мл/л и при 57 мл/л СО₂ – у взрослых.

Сероводород

Образуется в водоеме почти исключительно биогенным путем за счет деятельности различных бактерий. Для водного населения он вреден как косвенно – через снижение концентрации О₂, идущего на окисление S₂-→S, так и непосредственно. Для многих гидробионтов он смертелен даже в самых малых концентрациях. Например, рачок Daphnia longispina не переносит даже следов присутствия сероводорода. Терпимее к нему относятся формы, живущие среди гниющего ила. С возрастом устойчивость к ядовитому действию Н₂S у гидробионтов обычно повышается. Так, для молодых особей Artemia salina летальная концентрация Н₂S составляет 76,88 мл/л, а для взрослых – 109 мл/л.

В морях Н₂S образуется почти исключительно за счет восстановления серы сульфатов гетеротрофными десульфирующими бактериями, которые, обитая в анаэробных условиях, используют сульфаты в качестве акцептора водорода при метаболическом окислении. В пресных водоемах сероводород образуется за счет работы гнилостных бактерий, которые разлагают белковые вещества, скапливающиеся на дне.

Освобождение воды от сероводорода происходит за счет окисления, протекающего как абиогенно, так и биологическим путем в результате жизнедеятельности бактерий (главным образом серных). Как показали исследования, в поверхностных слоях воды, где много О₂, окисление Н₂S (до сульфата и тиосульфата) осуществляется абиогенно. У верхней границы сероводородной зоны биологическим путем окисляется около трети S^2-, глубже деятельность серных бактерий подавляется. Помимо серных бактерий Н₂S окисляют фотосинтезирующие пурпурные и некоторые зеленые бактерии.

Метан

Это болотный газ, который образуется за счет разложения клетчатки отмерших организмов в грунтах и придонных слоях воды озер, прудов, реже морей. В процессе участвуют метаноокисляющие бактерии. Подобно сероводороду, метан ядовит для большинства организмов.

ИОНЫ МИНЕРАЛЬНЫХ СОЛЕЙ

Суммарное количество ионов определяет соленость воды. Она выражается в промилле, т.е. в десятых долях процента. По Венецианской системе, принятой в 1958 г., все природные воды разделяются на следующие виды:

Природные воды

1.Пресные до 0,5 ‰ (реки и большинство озер)

2.Солоноватые или миксогагалинные 0,5-30 ‰ (некоторые озера и участки океана)

-Олигогалинные 0,5-5 ‰

-Мезогалинные 5-18 ‰

-Полигалинные 18-30 ‰

3.Морские или эугалинные 30-40 ‰ (мировой океан)

4.Пересоленные или гипергалинные более 40 ‰ (некоторые озера и участки океана)

Самая соленая вода оказалась в Суэцком заливе Красного моря. В литре Н₂О там содержится чуть больше 4,3 г солей, т.е. 43‰. В 1964 г. в Красном море было обнаружено несколько очагов с высокой температурой и соленостью. Американские экспедиции на судах ≪Альбатрос≫ и ≪Атлантик II≫ нашли такие очаги в придонном слое в южной части Красного моря. Английские океанологи в том же году провели повторные наблюдения в одной из впадин глубиной более 2000 м и обнаружили воду с температурой 44 ^оС и соленостью 270 ‰.

Гидробионты

Эвригалинные – выдерживают значительные колебания солености

Стеногалинные – не выдерживают колебаний солености

Большое экологическое значение для гидробионтов имеет не только суммарное количество ионов, но также их состав и соотношение. Ряд из них получили название биогенов. Среди них наибольшее значение имеют ионы PO₄^￣, NO₃^￣, NO₂^￣ и NH₄⁺. Они оказывают на гидробионтов глубокое физиологическое влияние через мембраны, вызывая сдвиги в процессах обмена веществ.

ВОДОРОДНЫЕ ИОНЫ

Природные воды:

Кислые рН-3,4-6,95

Нейтральные 6,95-7,3

Щелочные рН>7,3

В морских водах pH обычно в пределах 8,1-8,4. В одном и том же водоёме pH в течение суток может колебаться на 2 единицы и более: ночью вода подкисляется выделяющимся в процессе дыхания углекислым газом, днём подщелачивается в результате потребления СО2 растениями.

Экологическое действие pH, вероятно, сказывается через изменение проницаемости наружных мембран и водно-солевого обмена у организмов.

Гидробионты по отношению к кислотности среды делятся на:

1.Эвриионные – выдерживают колебания pH более 6 единиц

2.Стеноионные – выдерживают колебания pH в 5-6 единиц

2.1.Ацидофильные - некоторые жгутиковые, предпочитающие кислые воды

2.2.Алкалифильные - ряд моллюсков с известковой раковиной, предпочитающие щелочные воды

С возрастом устойчивость гидробионтов к изменениям pH повышается. Так молодые рачки Gammarus pulex погибают в воде с pH 6-6,2 через 1,5-2 суток, а более крупные – через 5 суток.

Окислительно-восстановительный потенциал (Eh) – характеризуется обычно в милливольтах, либо в величинах rH – редоксипотенциала – логарифм величины давления молекулярного водорода, взятый с обратным знаком. Вода морских и пресных водоёмов, содержащая значительное количество кислорода, имеет положительный Eh порядка 300-350 мВ, т.е. является средой окислённой, и величина rH в ней может доходить до 35-40.

В придонных слоях воды, где содержание кислорода резко падает, rH падает до 15-12, а Eh становится отрицательным. В присутствии сероводорода эти показатели становятся ещё ниже. При очистке сточных вод в условиях анаэробного окисления Eh среды равен – 400-200 мВ, в сбраживающемся иле – от -295 до -200 мВ, в свежем иле – от -75 до -100 мВ.

С изменением величины редоксипотенциала поведение гидробионтов может резко меняться. Например, личинки комара Chironomus dorsalis с падением Eh до отрицательных величин меняют знак фототаксиса с отрицательного на положительный и всплывают к поверхности воды. Серные бактерии наиболее интенсивно окисляют сероводород, когда Eh воды выше 60 мВ; если Eh < 60 мВ, интенсивность окисления сероводорода снижается из-за недостатка окислителей.

ОРГАНИЧЕСКИЕ ВЕЩЕСТВА, РАСТВОРЁННЫЕ В ВОДЕ

Представляют собой водный гумус, состоящий из трудно разлагаемых гуминовых кислот. Суммарная концентрация растворённого органического вещества в водах мирового океана обычно колеблется от 0,5 до 6 мгС/л. Из общего количества органического вещества в морской воде на долю растворённого приходится 90-98 %, а 2-1 0% – это живые организмы и детрит. Примерно такая же картина наблюдается и в пресных водах.

Мерой содержания в воде растворённого органического вещества служит её окисляемость – это количество кислорода, идущее на окисление органики перманганатом (перманганатная окисляемость) или бихроматом (бихроматная окисляемость).

Перманганатная окисляемость по величине получается меньшей, так как бихромат окисляет органику больше, хотя тоже не всю. По разнице величин перманганатной и бихроматной окисляемости можно судить о качестве органического вещества.

Большинство гидробионтов не может использовать в пищу основную массу растворённой в воде органики из-за её химической стойкости. Исключение в этом плане составляют бактерии.

У гидробионтов исключительно высоко развита способность к обнаружению растворённых органических веществ с помощью хеморецепторов. С их помощью осуществляется поиск гидробионтами пищи, миграционных путей, нерестилищ, опознаются хищники и себе подобные. Интересные опыты были проведены на угрях и карасях. Угри различают алкоголь в концентрации 1 г на 6 тыс. км3. Караси различают нитробензол в концентрации 1 г на 100 км3 воды. Некоторые виды моллюсков с помощью хеморецепторов обнаруживают питающегося ими моллюска Conus и начинают уползать от хищника. Добавление к воде целомической жидкости половозрелых червей Platynereis вызывает у особей другого пола в период роения брачную реакцию и выделение половых продуктов.

ВЗВЕШЕННЫЕ ВЕЩЕСТВА

Это в основном детрит, состоящий из минеральных и органических частиц. Эти частицы являются местом огромной концентрации и высокой биологической активности микроорганизмов. Количество детрита, взвешенного в воде Мирового океана, примерно равно 1011 т; это 8-10% всего органического вещества, находящегося в воде.

Взвешенные частицы изменяют качество окружающей среды и влияют на гидробионтов:

– ухудшается прозрачность, а, следовательно, и освещённость;

– увеличивается количество биогенов в воде;

– забивается фильтрационный аппарат фильтраторов, что приводит к их гибели.

ПРИЛОЖЕНИЕ 6

Примеры методических пособий по проведению лабораторных работ в объединении «Водная экология»

ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА №2

ОПРЕДЕЛЕНИЕ ВЕСЛОНОГИХ РАКООБРАЗНЫХ

(Продолжительность лабораторной работы – 4 часа)

ЦЕЛЬ РАБОТЫ

Знакомство с отрядом веслоногие ракообразные. Изучение основных систематических признаков циклопов. Получение навыков работы с определителями беспозвоночных и определение вида циклопа.

ОБОРУДОВАНИЕ И МАТЕРИАЛЫ

Определители пресноводных беспозвоночных, живые объекты, фотоаппарат, микроскоп, предметные стекла.

ТЕОРЕТИЧЕСКОЕ ВВЕДЕНИЕ

Среди всех групп беспозвоночных животных Тип Членистоногих выделяется наибольшим разнообразием приспособлений к разным условиям существования, богатством форм и огромным числом видов. Число видов членистоногих приближается к 3 миллионам и намного превышает число видов всех остальных типов животных и растений, вместе взятых, включая микроорганизмы. Чрезвычайно многочислен Класс Ракообразные. Они населяют любые существующие на Земле водоемы, пресноводные и морские, маленькие и большие, живут на дне и в толще воды. Размеры тела ракообразных колеблются в очень широких пределах – от долей миллиметра до 80 см. Столь же разнообразна форма их тела, строение его частей, окраска и другие признаки.

Один из подклассов Класса Ракообразных является Подкласс Максилоподы. Грудной отдел состоит из определенного числа сегментов. Грудные ножки служат только для передвижения или для возбуждения токов воды, но не несут дыхательной функции и лишены снутренних отростков, подающих пищу ко рту. Ротовые придатки хорошо развиты, часто служат для фильтрации. Сложные глаза и жабры обычно отсутствуют, кровеносная система сильно упрощена или отсутствует. Отряд веслоногие ракообразные (Copepoda). Подотряд Циклопы (Cyclopoida).

Подотряд веслоногих ракообразных — Cyclopoida — наибольшим количеством видов представлен в пресных водах. Пресноводные циклопы живут во всевозможных водоемах, от мелких луж до крупных озер, причем нередко встречаются в очень большом количестве экземпляров. Основной зоной их обитания служит прибрежная полоса с зарослями водных растений. При этом во многих озерах к зарослям определенных растений приурочены определенные виды циклопов. Сравнительно немногие виды могут считаться настоящими планктонными животными. Некоторые из них, принадлежащие преимущественно к роду Mesocyclops, постоянно обитают в поверхностных слоях воды, другие (Cyclops strenuus и другие виды того же рода) совершают регулярные суточные миграции, опускаясь днем на значительную глубину.

Плавают циклопы несколько иначе, чем каланиды. Одновременно взмахивая четырьмя парами грудных ножек (пятая пара редуцирована), рачок делает резкий прыжок вперед, вверх или вбок, а затем при помощи передних антенн может некоторое время парить в воде. Поскольку центр тяжести его тела смещен вперед, во время парения его передний конец наклоняется и тело может принять вертикальное положение, причем погружение замедляется. Новый взмах ножками позволяет циклопу подняться. Эти взмахи молниеносны — они занимают 1/60 секунды. Много занимавшийся биологией циклопов Л. И с а е в описывает их движения следующим образом: «Передвигаясь ритмическими скачками, циклоп может хорошо держаться на одном уровне, подниматься вверх и опускаться вниз под углами различной крутизны. Циклоп может плавать с одинаковой легкостью, перевернувшись на спину. Циклоп хорошо описывает дуги, делает мертвые петли, одинарные и множественные, прямые и обратные. Циклоп может делать поворот под углом 90°, вращаться вокруг оси не только со снижением, напоминающим витки «штопора» самолета, но и с поднятием вверх. Циклоп может скользить на антенну, делать через нее переворот, пикировать вниз головой под углом в 90° и скользить на хвост. Характер «фигур», выполняемых циклопом, очень сходен с фигурами высшего пилотажа. Обладание фигурами высшего пилотажа, необходимыми для самолетов-истребителей, несомненно облегчает циклопу — активному хищнику — возможность обеспечить себе существование охотой за водными обитателями, служащими ему пищей».

Большинство циклопов хищники, но среди них есть и растительноядные виды. Такие обычные, широко распространенные виды, как Macrocyclops albidus, M.fuscus, Acanthocyclops viridis и многие другие, быстро плавают над дном или среди зарослей в поисках добычи. При помощи своих антенн на очень коротком расстоянии они чуют мелких олигохет и хирономид, которых хватают вооруженными шипами передними челюстями. В передаче пищи жвалам участвуют задние челюсти и ногочелюсти. Жвалы совершают быстрые режущие движения в течение 3—4 секунд, за которыми следует минутная пауза. Циклопы могут поедать олигохет и хирономид более крупных, чем они сами. Скорость поедания жертв зависит от их размеров и от твердости их покровов. Для размельчения и заглатывания мотыля длиною 2 мм требуется 9 минут, а личинка длиною 3 мм уничтожается уже в течение получаса. Более нежный, хотя и более длинный (4 мм), малощетинковый червь Nais поедается всего за 3,5 минуты. Хищные циклопы нападают не только на таких малоподвижных животных, как сидящие на дне или на растениях олигохеты и мотыли, но и на плавающих в воде других рачков, в том числе и на себе подобных, а также на коловраток и т. д. Они охотно заглатывают и личинок паразитических червей — корацидиев широкого лентеца и личинок ришты — и становятся, таким образом, промежуточными хозяевами этих паразитов человека. Неоднократно наблюдалось нападение циклопов на икринки и даже личинок рыб.

Растительноядные циклопы, в частности обычные Eucyclops macrurus и Е.macruroides, питаются главным образом зелеными нитчатыми водорослями (Scenedesmus, Micractinium), захватывая их приблизительно так же, как хищные захватывают червей и мотылей; кроме того, используются различные диатомовые, перидшевые и даже сине-зеленые водоросли. Многие виды могут поедать только относительно крупные водоросли. Mesocyclops leuckarti быстро набивает себе кишечник колониями Pandorina (диаметр колонии 50—75 мк) и почти совсем не заглатывает мелких Chlamydomonas. Пресноводные циклопы распространены очень широко. Некоторые виды встречаются почти повсеместно. Этому способствуют прежде всего приспособления к перенесению неблагоприятных условий, в частности способность рачков переносить выcыхание водоемов и в виде цист пассивно расселяться по воздуху. Кожные железы многих циклопов выделяют секрет, обволакивающий тело рачка, часто вместе с яйцевыми мешками, и образующий нечто вроде кокона. В таком виде рачки могут подвергаться высыханию и вмерзанию в лед, не теряя жизнеспособности. В опытах К а м е р е р а циклопы быстро выводились при размачивании сухого ила, сохранявшегося около 3 лет. Поэтому нет ничего удивительного в появлении циклопов в весенних лужах, возникающих при таянии снега, в только что залитых рыбоводных прудах и т. д. Второй причиной широкого распространения многих видов циклопов следует считать стойкость рачков, находящихся в активном состоянии, по отношению к недостатку кислорода в воде, кислой ее реакции и многим другим факторам, неблагоприятным для остальных пресноводных животных. Cyclops strenuus в течение нескольких дней может жить не только при полном отсутствии кислорода, но даже в присутствии сероводорода. Некоторые другие виды также хорошо переносят неблагоприятный газовый режим. Многие циклопы превосходно существуют в воде с кислой реакцией, при высоком содержании гуминовых веществ и крайней бедности солей, например в водоемах, связанных с верховыми (сфагновыми) болотами.

Тем не менее, известны виды и даже роды циклопов, ограниченные в своем распространении какими-нибудь определенными, в частности температурными и солевыми, условиями. Так, например, род Ochrido-cyclops обитает только в озере Охрид в Югославии, род Bryocyclops — в Юго-Восточной Азии и в экваториальной Африке. К последнему роду близок исключительно подземный род Speocyclops, виды которого найдены в пещерах и грунтовых водах Южной Европы, Закавказья, Крыма и Японии. Эти слепые мелкие рачки считаются остатками некогда более широко распространенной теплолюбивой фауны. Некоторые циклопы приспособились к жизни в солоноватых и даже в очень соленых водоемах.

Значение циклопов в жизни наших внутренних водоемов очень велико. С одной стороны, они служат пищей многим рыбам и их молоди, но, с другой стороны, выступают в качестве конкурентов тех же самых рыб, поедая множество мелких животных, как планктонных, так и донных. Не следует забывать и о том, что циклопы способствуют заражению человека некоторыми паразитическими червями, в первую очередь широким лентецом (Diphyllobothrium latum) и риштой (Dracunculus medinensis). Циклопы заглатывают плавающих в воде личинок этих червей. Корацидий широкого лентеца, попав в циклопа, сбрасывает свой мерцательный покров, проникает из кишечника в полость тела рачка и превращается там в стадию процеркоида. Если такой циклоп будет проглочен рыбой, процеркоид перейдет в стадию плевроцеркоида, а затем, при поедании рыбы человеком, кошкой и другими млекопитающими, из плевроцеркоида возникнет взрослый червь, часто вызывающий тяжелое малокровие. Личинки ришты, проглоченные циклопами, также проникают в полость их тела и остаются там в течение 1—1,5 месяцев. При питье сырой воды человек проглатывает циклопов и заражается риштой.

Строение циклопов.

Передний отдел тела состоит из головы и трех грудных сегментов; брюшко самок состоит из пяти сегментов. Антеннулы короткие, не длиннее двух третей переднего отдела тела. Обе антеннулы самцов превращены в геникулирующие органы. Антенны одно-ветвистые. Грудные ноги первых четырех пар с трехчленистыми эндоподитами и эксоподитами. Ноги пятой пары рудиментарные, одинакового строения у обоих полов. Сердце отсутствует. Самки вынашивают яйца в двух яйцевых мешках, прикрепленных по бокам генитального сегмента. В настоящее время прежний род Cyclops разделен на несколько новых родов (Cyclops s. str., Macrocyciops, Eucyclops, Mesocyclops, Acanthocy clops и др.).

Рис. 1. Пресноводные копеподы.

А—Cyclops strenuus, самка; Б—Cyclops sp., самец; В—К—Cyclops strenuus,

абдомен самки снизу (В), антенна (Г), мандибула (Д), максиллула (Е),

максилла (Ж), максиллярная нога (3), нога четвертой пары (И), нога пятой пары

(К):

1—антеннула, 2—геникулирующая антеннула самца, 3—антенна, 4—

геннтальный сегмент, 5—нога пятой пары, 6—семеприемник, 7—сперматофор

Рис. 2. Строение каудальных ветвей у видов рода Cyclops:

1 — С. scutifer, 2 — С. insignis, 3 — С. furcifer, 4 — С. strenuus, 5 — С.

kolensis, 6 — С. lacustris, 7 — С. abyssorum, 8 — С. vicinus.

ХОД РАБОТЫ

РАБОЧЕЕ ЗАДАНИЕ

1. Рассмотрите под микроскопом циклоп.

Для этого выловите веслоногих рачков пипеткой. Пойманное животное перенесите в каплю воды на предметном стекле. Исследуйте под микроскопом.

2. Зарисуйте и сфотографируйте наблюдаемый объект. Опишите его строение.

3. С помощью определителя назовите вид рассматриваемого циклопа.

4. Опишите характер движения циклопа.

Наблюдения над характером движения веслоногих раков производятся следующим образом. Помещают несколько живых экземпляров циклопов в узкий, с параллельными стенками стеклянный сосуд. После некоторого времени, когда животные успокоятся, наблюдают их движения через сильную большого диаметра лупу. Траекторию движения можно зарисовать на клетчатой бумаге, поместив другой лист клетчатой бумаги за аквариумом. Циклопы являются пловцами. Движения циклопов, имеющие характер «прыжков», вызываются, главным образом, ударами грудных (плавательных) ног. Обе ноги каждой пары соединены между собой хитиновой пластинкой, поэтому они двигаются одновременно; при быстром ударе ног циклопы делают порывистые скачкообразные движения, которые могут быть направлены в любую сторону. Как только плавательные ноги прекращают свою работу, циклопы довольно быстро опускаются вниз, принимая почти вертикальное положение.

5. Оформите отчет по проделанной работе в соответствии с требованиями.

6. Ответьте на контрольные вопросы, приведенные в конце данного методического руководства

ТРЕБОВАНИЯ К ОФОРМЛЕНИЮ ОТЧЕТА О ЛАБОРАТОРНОЙ РАБОТЕ

Отчет должен содержать:

1. Название и цель лабораторной работы.

2. Рисунок и описание изучаемого объекта.

3. Описание схемы движения циклопа.

4. Выводы по лабораторной работе.

КОНТРОЛЬНЫЕ ВОПРОСЫ:

1. К какому типу, классу и подклассу относится циклоп?

2. Дайте краткую характеристику подклассу максилоподы.

3. Где обитают Cyclopoida?

4. Как питаются Cyclopoida?

5. Опишите характер движения циклопов.

6. Назовите причины широкого распространения циклопов в водоемах.

7. Расскажите о значении циклопов в жизни водоемов.

8. Опишите строение циклопов.

РЕКОМЕНДУЕМАЯ ЛИТЕРАТУРА

1. Жизнь животных. Беспозвоночные. Том 2. Изд-во «Просвещение»,М., 1968.

2. Определитель пресноводных беспозвоночных Европейской части СССР. Гидрометеоиздат, 1977 г.

ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА №3

ОПРЕДЕЛЕНИЕ ВЕТВИСТОУСЫХ РАКООБРАЗНЫХ

(Продолжительность лабораторной работы – 4 часа)

ЦЕЛЬ РАБОТЫ

Знакомство с подотрядом ветвистоусые ракообразные. Изучение основных систематических признаков дафний. Получение навыков работы с определителями беспозвоночных и определение вида дафнии.

ОБОРУДОВАНИЕ И МАТЕРИАЛЫ

Определители пресноводных беспозвоночных, живые объекты, фотоаппарат, микроскоп, предметные стекла.

ТЕОРЕТИЧЕСКОЕ ВВЕДЕНИЕ

Среди всех групп беспозвоночных животных Тип Членистоногих выделяется наибольшим разнообразием приспособлений к разным условиям существования, богатством форм и огромным числом видов. Число видов членистоногих приближается к 3 миллионам и намного превышает число видов всех остальных типов животных и растений, вместе взятых, включая микроорганизмы. Чрезвычайно многочислен Класс Ракообразные. Они населяют любые существующие на Земле водоемы, пресноводные и морские, маленькие и большие, живут на дне и в толще воды. Размеры тела ракообразных колеблются в очень широких пределах – от долей миллиметра до 80 см. Столь же разнообразна форма их тела, строение его частей, окраска и другие признаки.

Один из подклассов Класса Ракообразных является Подкласс Жаброногие ракообразные. Жаброногие ракообразные считаются самыми примитивными представителями всего класса ракообразных. Их голова не срастается с грудными сегментами. Грудные ножки листовидные, слабо хитинизированые и служат одновременно для передвижения, дыхания и направления пищи ко рту. При их взмахах создается только один ток воды, который используется и для движения, и для питания и для дыхания. Все жаброногие ведут свободный образ жизни, среди них нет ни паразитов, ни сидячих – прикрепленных видов. Они не выработали приспособлений к существованию в подземных водах и на больших океанических глубинах.

Отряд листоногие ракообразные (Copepoda).

Подотряд ветвистоусые ракообразные (Cladocera).

Почти в каждом пресноводном водоеме, начиная с огромных глубоких озер и кончая мелкими прудками, любой лов сачком или специальной сеткой из мельничного шелкового газа приносит десятки и сотни мелких рачков, часто называемых водяными блохами. Они оживленно снуют в толще воды, делая характерные взмахи своими задними антеннами, а некоторые из них передвигаются по дну или по подводным растениям. Их хорошо знают не только ученые-зоологи, но и все любители аквариумов, которые кормят ими, живыми или сушеными, своих рыбок. Их знают и рыбоводы, занимающиеся их разведением для кормления молоди рыб, выращиваемой на рыбоводных заводах. Многие из этих рачков всю жизнь проводят в толще воды и составляют значительную часть пресноводного планктона. Иногда они развиваются в таком количестве, что вода приобретает буроватый оттенок. Наряду с планктонными есть и донные виды. Есть и такие, которые то прикрепляются к растениям или опускаются на дно, то всплывают в толщу воды. Подавляющее большинство видов ветвистоусых обитает в пресных водах, но есть и несколько морских видов. Размеры этих рачков незначительны, обычно меньше 1 мм, редко до 5 мм и в исключительных случаях до 10 мм. Поэтому для изучения их строения приходится пользоваться микроскопом.

Тело большинства ветвистоусых ракообразных, например дафнии (рис.1), заключено в хитиновую полупрозрачную двустворчатую раковинку, а голова вытянута в направленный вниз клюв, или рострум. На лобной части головы расположен непарный фасеточный глаз, возникший в результате слияния двух боковых глаз, а перед ним — простой науплиальный глазок, отсутствующий у некоторых видов. Число фасеток, образующих сложный глаз, различно у разных видов и зависит от способа их питания. В глазу отфильтровывающей мелкие частицы дафнии насчитывается всего 22 фасетки, а у хищных Evadne и Leptodora соответственно 80 и 300. При нападении на мелких животных глаза хищных ветвистоусых имеют важное значение. Под рострумом прикрепляются палочковидные обыкновенно относительно очень маленькие передние антенны. Зато задние антенны непропорционально велики по сравнению с телом. Они двуветвисты, причем каждая ветвь снабжена длинными перистыми щетинками. Задние антенны служат основным органом передвижения ветвистоусых. Одновременно взмахивая обеими задними антеннами, рачки отталкиваются ими от воды и таким образом плывут короткими скачками. На нижней поверхности головы находится рот, окруженный спереди верхней губой, с боков жвалами и сзади челюстями.

Рис. 1. Строение дафнии:

1—передняя антенна; 2 — задняя антенна; 3 — науплиальный глазок; 4 —

фасеточный глаз; 5 — кишечник; 6 — сердце; 7 — яичник; 8 — эмбрионы в

выводковой сумке; 9 — брюшко; 10 — грудная ножка.

Грудной отдел ветвистоусых укорочен и, судя по количеству пар ножек, состоит из 4—6 сегментов. Он, как уже указывалось, помещается внутри двустворчатой раковины, но у самок между спинной поверхностью тела и спинным краем раковины имеется обширная полость, выполняющая роль выводковой сумки. В эту сумку откладываются яйца, и при благоприятных условиях там же они развиваются. У хищных ветвистоусых раковина уменьшена в размерах, оставляет непокрытым почти все туловище и прикрепляется к его спинной стороне; в таких случаях она служит только для вынашивания яиц.

Строение грудных ножек различно у разных видов и зависит от характера их питания. Эти ножки служат для отфильтровывания мелких взвешенных в воде частиц, которыми рачки питаются. В соответствии с этим лопасти грудных ножек снабжены многочисленными перистыми щетинками, образующими вместе фильтрационный аппарат. Ножки совершают до 300—500 взмахов в 1 минуту.

У Daphnia этот аппарат усложнен и усовершенствован. Из пяти пар ее грудных ножек фильтруют только третья и четвертая. При движении первой пары ножек вперед вода поступает в фильтрующую камеру. В это время третья и четвертая пары изгибаются вперед, обеспечивая дальнейший ток воды. Отфильтрованные пищевые частицы поступают в брюшной желобок. Пятая пара ног ограничивает сзади фильтрующую камеру. Делая взмах назад, она вместе с четвертой парой вызывает выводящий ток воды. Таким образом, между грудными ножками дафнии функции разделены, что говорит о большей их специализации. Ближайшие к основанию наружные лопасти грудных ног фильтрующих ветвистоусых ракообразных превращены в жабры.

По системе полостей кровь поступает в жабры и обогащается в них кислородом. В плазме крови ветвистоусых растворен гемоглобин, от которого в значительной степени зависит окраска рачков. Его концентрация меняется. Если содержание кислорода в воде низкое, кровь приобретает темно-красный цвет, если кислорода в воде много, кровь окрашена значительно светлее. При изменении содержания кислорода в воде меняется окраска рачков, но для этого требуется около 10 дней.

Дафнии с темно-красной кровью в воде с низким содержанием кислорода живут значительно дольше, чем дафнии, имеющие светлую, бедную гемоглобином кровь. Очевидно, гемоглобин, как и у позвоночных животных, связывает кислород. Кровь приводится в движение мешковидным сердцем, взбалтывающим ее в полости тела. Настоящих кровеносных сосудов нет. Сердце дафнии бьется очень часто. При температуре 10° С оно делает 150, а при температуре 20° С даже 500 ударов в минуту.

Планктонные дафнии и некоторые другие ветвистоусые после взмаха задними антеннами и вызванным этим движением скачка некоторое время неподвижно парят в воде. Благодаря тому, что центр тяжести их тела находится ниже места прикрепления антенн, в момент удара антенн тело рачка наклоняется, в период покоя снова выпрямляется. Распростертые антенны препятствуют погружению рачка. С жизнью многих ветвистоусых ракообразных в толще воды связано одно любопытное явление, получившее название цикломорфоз. Сущность его заключается в том, что форма и величина раковины определенных видов закономерно изменяются по сезонам года. В летнее время у некоторых видов дафнии на голове появляется так называемый «шлем». Кроме того, у дафний удлиняется задний шип на раковине. Эти изменения происходят параллельно изменению температуры воды. В данном случае важна, однако, не сама температура, а ее воздействие на плотность воды. Прогретая вода обладает меньшей плотностью, чем охлажденная. Для движения и парения в менее вязкой прогретой воде необходимы более длинные выросты, а иногда и иная форма тела. Поэтому летние формы дафний развивают специальные приспособления для передвижения и парения в таких условиях. Большинство ветвистоусых ракообразных, как уже указывалось, питается, отфильтровывая мелкую, находящуюся в воде взвесь. Основной их пищей служат бактерии, одноклеточные водоросли и мелкие органические остатки — детрит. Наибольшее значение имеют бактерии. В природных водоемах ветвистоусые прекрасно живут и размножаются при концентрации бактерий не менее 1 миллиона в 1 см3 воды. Если численность бактерий меньше 500 тысяч на 1 см3, наступление половозрелости дафний задерживается; если же численность бактерий падает ниже 200 тысяч на 1 смя, жизнь рачков становится невозможной. С другой стороны, избыточное количество бактерий (более 3 — 5 миллионов на 1 см3) также вредно влияет на рачков и вызывает прежде всего замедление или приостановку их размножения, а иногда даже их гибель. Это объясняется выделением бактериями продуктов обмена веществ, ядовитых для ветвистоусых. От количества бактерий в водоеме зависит численность ветвистоусых. Неоднократно наблюдалось уменьшение числа ветвистоусых в период массового развития сине-зеленых водорослей. Помимо бактерий, фильтрующие ветвистоусые используют в пищу одноклеточные водоросли. Они могут заглатывать только самые мелкие виды протококковых и зеленых водорослей, которые обычно развиваются в большом количестве в прудах, но не в крупных озерах. Обычные, особенно колониальные, планктонные водоросли слишком велики для того, чтобы быть проглоченными рачками. Во многих случаях водоросли приобретают большое значение для ветвистоусых не потому, что поедаются ими, а потому, что после отмирания вызывают массовое развитие бактерий — основного корма рачков. При фильтрации пищи рачки не могут отсортировывать съедобные частицы от несъедобных. Они способны только отбирать частицы по их размеру, отбрасывая слишком крупные.

До тех пор пока условия жизни ветвистоусых рачков благоприятны, в водоемах встречаются только самки, откладывающие и вынашивающие в своих выводковых мерах неоплодотворенные яйца. Число яиц различно не только у разных видов, но даже у различных особей одного вида. Разные виды дафний образуют до 50 или даже до 100 яиц на самку. Яйца развиваются в выводковой камере матери, где из них образуются сначала подвижные эмбрионы, а затем вполне сформировавшиеся маленькие рачки, покидающие выводковую камеру и приступающие к самостоятельному шествованию. Летом, при достаточном количестве пищи, рождение молоди и поколение в камере новых яиц происходят каждые 1—2 дня, благодаря чему численность ветвистоусых может очень быстро увеличиваться.

Вышедшая на свободу молодь часто линяет и быстро растет. Первые три линьки происходят через 1—1,5 суток, а следующие через 2—3 суток. Большинство видов достигает половозрелости после третьей-четвертой линьки, т. е. через 2— 6 дней после рождения. Так получаются новые поколения самок, продолжающие размножаться партеногенетически. Но вот условия существования ветвистоусых рачков ухудшились вследствие понижения температуры, уменьшения количества пищи или загрязнения водоема. Это ухудшение сейчас же сказывается на судьбе яиц, находящихся в половых путях самки. Из неоплодотворенных яиц после их откладки в выводковую камеру выходят не самки, а самцы. Кроме того, часть яиц в половых путях самки подвергается второму делению созревания, в результате которого количество хромосом в яйце уменьшается вдвое. Такие яйца могут развиваться только после оплодотворения. При слиянии яйца и сперматозоида восстанавливается полное количество хромосом.

Даже кратковременные отклонения от нормальных условий жизни могут прервать процесс партеногенетического размножения. Судьба яйца определяется за 15 минут до его выхода из половой системы самки. Если в этот момент рачки подвергнутся каким-нибудь неблагоприятным воздействиям, из их яиц выведутся самцы или эти яйца будут непременно нуждаться в оплодотворении. Самцы ветвистоусых ракообразных — карлики по сравнению с самками. Часто они в несколько раз меньше самок. Их передние антенны удлинены, а первая пара грудных ножек снабжена коготками, помогающими удерживать самку. Обыкновенно самцы появляются в водоемах осенью, после значительного понижения температуры. Они прикрепляются к самкам при помощи коготков передних ног и при помощи передних антенн, причем у дафний нередко к одной самке прикрепляются два самца. Сперма проникает в выводковую камеру близ отверстий яйцеводов, а потом и в них. Главная биологическая особенность оплодотворенных яиц заключается в том, что они могут развиваться только после более или менее продолжительного периода покоя и поэтому называются покоящимися. Такие яйца помогают рачкам переносить всевозможные неблагоприятные условия; они вмерзают в лед, высыхают, сохраняя в течение длительного времени жизнеспособность. В то же время они служат средством расселения ветвистоусых, легко переносясь из водоема в водоем ветром, вместе с илом, присохшим к лапкам водоплавающих птиц, и т. д. Благодаря своим покоящимся яйцам ветвистоусые широко распространены во всех стоячих водоемах нашей планеты.

Многие виды зиму проводят в стадии покоящегося яйца, которое начинает свое развитие весной и дает начало самке, приступающей к партеногенетическому размножению. У всех ветвистоусых, за исключением лептодоры, из яйца выходит вполне сформировавшийся рачок. Лептодора — единственный представитель ветвистоусых, имеющий личинку; она вылупляется из покоящегося яйца на стадии метанауплиуса.

Число известных видов ветвистоусых достигает 380. Некоторые из них распространены очень широко и встречаются в самых разнообразных водоемах, другие приурочены к определенным районам или населяют водоемы какого-нибудь особого типа. Во всех странах света обитают обыкновенная дафния (Daphnia pulex) (рис.2) и планктонная дафния (D. longispina).

Рис. 2. Общий вид Daphnia pulex:

1 — антеннула, 2— рострум, 3— глаз, 4 — голова, 5 — кишка, 6—антенна, 7 —

игла заднего края створки, 8 — абдоминальные выросты, 9 — постабдомен, 10—

анальные зубцы, 11 — базальные шипы, 12— коготок, 13 — ноги,

Высокие пищевые качества ветвистоусых ракообразных в полной мере оценены рыбоводами. На рыбоводных заводах нашей страны осуществляется массовое разведение дафний, которыми кормят молодь осетровых и лососевых рыб. Перед рыбоводами стоит задача обеспечить беспрерывное партеногенетическое размножение разводимых рачков. Для этого необходимо создать в бассейнах, в которых разводятся рачки, постоянные благоприятные для них условия. В случае хотя бы временного ухудшения условии существования рачков их яйца, как было описано раньше, оплодотворяются и превращаются в покоящиеся. Подойдя к бассейну, рыбовод обнаруживает вместо массы живых копошащихся рачков плавающие на поверхности воды эфиппиумы, которых рыбки есть, конечно, не будут.

Дафний разводят в цементированных или просто выкопанных в земле бассейнах, воду которых удобряют навозом, отваром с жиротопки и азотобактерином. Эти вещества благоприятствуют массовому развитию бактерий, используемых в пищу рачками. Иногда бассейны делают проточными, что позволяет регулировать их температурный и газовый режим. Регулярно следя за состоянием рачков, удается получать достаточное их количество для откорма молоди разводимых на заводах рыб.

ХОД РАБОТЫ

РАБОЧЕЕ ЗАДАНИЕ

1. Рассмотрите под микроскопом дафнию.

Для этого выловите рачков пипеткой. Пойманное животное перенесите в каплю воды на предметном стекле. Исследуйте под микроскопом.

2. Зарисуйте и сфотографируйте наблюдаемый объект. Опишите его строение.

3. С помощью определителя назовите вид рассматриваемой дафнии.

4. Опишите характер движения дафнии.

5. Оформите отчет по проделанной работе в соответствии с требованиями.

6. Ответьте на контрольные вопросы, приведенные в конце данного методического руководства

ТРЕБОВАНИЯ К ОФОРМЛЕНИЮ ОТЧЕТА О ЛАБОРАТОРНОЙ РАБОТЕ

Отчет должен содержать:

1. Название и цель лабораторной работы.

2. Рисунок и описание изучаемого объекта.

3. Описание схемы движения дафнии.

4. Выводы по лабораторной работе.

КОНТРОЛЬНЫЕ ВОПРОСЫ:

1. К какому типу, классу и подклассу относится дафнии?

2. Дайте краткую характеристику подклассу жаброногие ракообразные.

3. Где обитают Cladocera?

4. Как питаются Cladocera?

5. Опишите характер движения Cladocera.

6. Опишите размножение дафний.

6. Назовите причины широкого распространения Cladocera в водоемах.

7. Расскажите о разведении дафний на территории рыбоводных заводах.

8. Опишите строение Cladocera.

РЕКОМЕНДУЕМАЯ ЛИТЕРАТУРА

1. Жизнь животных. Беспозвоночные. Том 2. Изд-во «Просвещение», М., 1968.

2. Определитель пресноводных беспозвоночных Европейской части СССР.

Гидрометеоиздат, 1977 г.

ПРИЛОЖЕНИЕ 7

Пример проверочного теста для учеников прошедших 1 этап обучения по программе

1. Выберите правильный ответ. Как называется приспособление организмов к смене дня и

ночи?

А. Годовые ритмы   Б. Суточные ритмы   В. Часовые ритмы

2. Установите соответствие.

А. Абиотические факторы 1.Все свойства неживой природы, прямо  или косвенно влияющие на живые

организмы.

Б. Биотические факторы 2.Прямые и опосредованные формы   воздействия живых существ друг на друга.

В. Антропические факторы 3.Факторы, которые возникают в ходе  прямого воздействия человека на что-либо

3. Выберите правильный ответ. Назовите количество сегментов брюшка самки циклопа.

А. 1   Б. 3   В. 5

4. Выберите правильный ответ. Назовите зону обитания пресноводных циклопов

А. Прибрежная полоса с зарослями     Б. Середина водоёма    В. Русло водоема

5. Выберите правильный ответ. Назовите основной орган передвижения ветвистоусых   рачков.

А. Щетинки     Б. Грудные ножки   В. Задние антеннулы

6. Выберите правильный ответ. Какое время года многие ветвистоусые рачки проводят в стадии покоящегося яйца?

А. Осень   Б. Зиму  В. Весну

7. Выберите правильный ответ. Какую функцию выполняют рудиментарные антеннулы у прикреплённых организмов?

А. Передвижения   Б. Захватывания пищи   В. Прикрепления

8. Выберите правильный ответ. Сколько отделов отчётливо выражено в теле речного  рака?

А. 1  Б. 3  В. 4

9. Выберите правильный ответ. Где расположено ротовое отверстие у моллюсков?

А. На голове   Б. На туловище  В. На створках

10. Выберите правильный ответ. Как называется вид гидробионта, имеющий наибольшую величину показателя количественной представленности в изучаемом сообществе?

А. Уропод    Б. Переопад    В. Доминант

11. Выберите правильный ответ. Назовите вид гидробионта, оказывающий наибольшее  влияние на другие виды сообщества.

А. Доминант  Б. Детерминант   В. Эндопит

12. Выберите правильный ответ. Как называется вид гидробионта, с наиболее сильно выраженной средообразующей способностью?

А. Доминант  Б. Эдификатор  В. Детерминант

13. Выберите правильный ответ. Как называется масса живого вещества, накопленная в экосистеме к данному моменту времени на определённой площади?

А. Опад   Б. Прирост   В. Биомасса

14. Выберите правильный ответ. Как называется масса многолетних отложений растительных остатков разной степени минерализации?

А. Первичная продукция   Б. Подстилка   В. Максимальная биомасса

15. Выберите правильный ответ. Как называется практически чистый водоём в котором отсутствуют процессы цветения, содержание кислорода и углекислоты не колеблется.

А. Олигосапробная зона  Б. Бета-мезосапробная зона   В. Альфа-мезосапробная зона

16. Закончите предложение. Показатель качества воды, характеризующий суммарное  содержание в воде органических веществ называется…..

17. Выберите правильный ответ. Назовите основной метод сбора биомассы водоема.

А. Метод прямоугольников     Б. Метод пробных площадок    В. Биомассовый метод

18. Выберите правильный ответ. Назовите метод сбора биомассы, сущность которого заключается в том, что учет растений производится из полосы определенной ширины под прямым углом к береговой линии до открытой части водоема.

А. Метод полос    Б. Метод квадратов    В. Метод трансекта

19. Установите соответствие.

А. Вес срезанной биомассы 1.Сушка производится в сушильном шкафу.

Б. Воздушно – сухой вес 2.Взвешивание производят сразу же после срезания, предварительно обсушив фильтровальной бумагой.

В. Абсолютно сухой вес 3.Взвешивание производят после высушивания биомассы в тени или на солнце

20. Установите соответствие. Методы определения фитомассы подземных органов

А. Извлечение растений 1.Растение выкапывается и анализируется корневая система

Б. Метод мелких монолитов 2.С площади квадрата (0,5 на 0,5 м) выкапываются до необходимой глубины все

растения вместе с подземными органами.

В. Метод крупных монолитов 3.Цилиндр диаметром несколько сантиметров загоняется в почву. Содержимое цилиндра вытряхивается, живой материал разбирается и его масса рассчитывается на определенную площадь

21. Выберите правильный ответ. Гидробиология – это наука, изучающая…

А. гидрологические характеристики озер, рек, водохранилищ

Б. состав, структуру и функционирование гидробиологических систем.

В.динамику численности рыб в водоемах

22. Выберите правильный ответ. Как называется раздел гидробиологии, изучающий

особи отдельных видов?

А. Аутоэкологическая гидробиология

Б. Демэкологическая гидробиология

В. Синэкологическая гидробиология

23. Выберите правильный ответ. Кто из отечественных ученых заложил описание состава

гидробионтов как направление гидробиологии ?

А. А.С.Константинов

Б. С.А.Зернов

В. С.Н.Складовский

24. Выберите правильный ответ. Назовите тип исследования, когда изучаются популяции

как надорганизменные формы жизни

А. Синэкологические исследования

Б. Аутоэкологические исследования

В. Демэкологические исследования

25. Выберите правильный ответ. Назовите предмет изучения науки гидробиологии.

А.Биомасса зоопланктона

Б. Экосистема водоема

В. Морфологическая характеристика отдельных видов гидробионтов