Использование биоиндикационной оценки состояния экосистем в практике экологического образования

УДК 504.73:502.2

ИСПОЛЬЗОВАНИЕ БИОИНДИКАЦИОННОИ ОЦЕНКИ СОСТОЯНИЯ ЭКОСИСТЕМ В ПРАКТИКЕ ЭКОЛОГИЧЕСКОГО ОБРАЗОВАНИЯ

Статья посвящена образовательным аспектам применения биоиндикационных методов исследований. Рассмотрены биоиндикаторы воздушной и водной среды. Показаны возможности использования лихеноиндикации в проектно-ис-следовательской деятельности учащихся при оценке степени загрязнения воздуха. При изучении водной среды предлагается проводить обучение методам зооиндикации (методика Майера). На конкретных примерах рассмотрены возможности дифференциации степени антропогенного воздействия; представлены индикаторы, характерные для слабой, средней и сильной степени воздействия (основные принципы работы реализованы в разработанных авторами учебных пособиях). В рамках музейных экспозиций возможно первичное ознакомление посетителей с биоиндикаторами (лишайники, беспозвоночные).

Ключевые слова: биоиндикационные показатели, экологическое образование, полевые исследования, загрязнение воздуха, загрязнение воды, зооиндикато-ры, лихеноиндикаторы, музейная экспозиция.

The article is devoted to the educational aspects of the application of research bioindication methods. According to the article, the advantages of bio-indication methods include their accessibility, clarity, operational efficiency, and accuracy of obtaining results and financial inclusion. It is spoken in detail about bio-indicators of air and water environment, possibilities of their use for estimation of anthropogenic influence degree. Lichen-indication methods are given as example of using bio-indication methods in the environmental educational process in assessing of the air pollution degree and in research activities of students. The authors illustrate the use of lichen-indication methods through application of study kits for assessing the purity of air.In examining the aquatic environmentthe authors suggest studying methods of zoo-indication, which allow identifying different degrees of anthropogenic impact on water on the basis of the Mayer methods. The article gives particular examples of possible differentiation of anthropogenic influence degreeas well asdemonstrates zoo-indicators characteristic of weak, medium and strong impact (the basic principles of their operation are implemented in a manual Water Quality Assessment of the Freshwater Reservoir by the Method of Biological Indication). In the framework of museum expositions it is possible to identify the first step in implementing the initial acquaintance of visitors with bioindicators. Professionally compiled museum exhibitions give the opportunity of visual acquaintance with the exhibits (lichens, invertebrates), followed by their allocation in the nature. The use of bioindication methods in education increases the level of professional training of students, and within the framework of secondary and additional education implements the functions of early career guidance.

1 Горецкая Александра Григорьевна - преподаватель, aggoretskaya@yandex.ru; Марголина Ирина Леонидовна - к.г.н., ст.н.с. географического факультета МГУ им. М.В. Ломоносова, irina-mgu@mail.ru.

350

Жизнь Земли 40(3) 2018 350-354

Keywords: bio-indicator, environmental education, field studies, air pollution, water pollution, zoo-indicator, lichen-indicator, career guidance, museum exhibition.

Введение. Существуют различные научные подходы к изучению экологического состояния окружающей среды. Одно из направлений - применение биоиндикационных методов, овладение которыми является неотъемлемой частью современного экологического образования. Их применение наиболее целесообразно осуществлять в динамических средах, в которых изменение показателей качества происходит постоянно, что затрудняет мониторинг традиционными методами исследования. К таким средам относятся, в первую очередь, воздушная и водная, что обуславливает использование биоиндикационных показателей для фиксирования и оценки чистоты воздуха и воды. Для реализации первого камерального этапа, в котором проводится знакомство с биоиндикаторами по натурным экспонатам, целесообразно использование музейных экспозиций.

Специфика индикаторных показателей. Биоиндикаторные показатели позволяют получать комплексную информацию об экологической ситуации исследуемой среды. При этом информация относится не к конкретному моменту исследования, а к временному периоду, что позволяет определить тенденцию по комплексу экологических показателей.

Чрезвычайно разнообразные и разноплановые биоиндикационные методы в настоящей работе проанализированы с позиции их использования в образовательном процессе по ряду критериев - простота, доступность, наглядность, результативность, быстрота, дешевизна, безопасность применения.

Изучение воздушной среды. В последние годы среди методов оценки состояния окружающей среды всё более значительную роль приобретают биоиндикационные исследования качества окружающей природной среды и её компонентов. Оценка загрязнения атмосферного воздуха различными поллютантами возможна при помощи лихеноиндикации, использующей в качестве индикаторов лишайники, которые демонстрируют степень загрязнения атмосферы [5].

Данный метод включает изучение таксономического и ценотического разнообразия лишайников, оценку их роли в структуре растительных сообществ и растительном покрове различных регионов и природных зон, обоснование мер по их охране и устойчивому использованию [6].

Значительная часть лихеноиндикационных методов достаточно проста и удобна для оценки, картографирования и мониторинга природных процессов и техногенных нагрузок (в т. ч. многолетних) на экосистемы и компоненты природной среды, и в основном не требует использования специализированного дорогостоящего оборудования [1]. Данный метод используется в образовательном процессе и может быть применён в различных природных зонах, поскольку лишайники имеют практически повсеместное распространение, а наличие множества космополитичных и викарных видов делает возможным использование одинаковых объектов на всей территории Российской Федерации [3].

Метод лихеноиндикации позволяет проводить исследования в течение всего учебного года, вне зависимости от сезона. Помимо этого он может включать камеральный этап, в рамках которого проводится пространственный анализ результатов полевых исследований, составляются карты встречаемости видов, оценка воздействия, загрязнённости воздуха. Методические основы лихеноиндикации были внедрены в разрабо-

танное учебное пособие «Набор для оценки чистоты воздуха методом биоиндикации» [2]. Набор предназначен для полевых и камеральных этапов исследований учащихся (рис. 1), применение данного пособия в учебном процессе позволяет школьникам получить навыки в применении лихеноиндикационных методов в экологическом образовании в рамках решения следующих практических задач:

• оценка загрязнения воздуха по видовому разнообразию лишайников;

• оценка загрязнения воздуха по проективному покрытию лишайников;

• расчет индекса относительной чистоты атмосферы (ОЧА);

• оценка загрязнения воздуха по исследованиям формы, цвета и длине таллома лишайников;

• оценка чистоты воздуха по степени минерализации водной вытяжки;

• оценка чистоты воздуха методом экспонирования (развешивание лишайников);

• определение концентрации диоксида серы ^02) в воздухе.

Изучение водной среды. Биоиндикационные методы позволяют дать комплексную оценку качества воды пресноводного водоёма, основываясь на видовом составе гидробионтов. Основные направления в этих исследованиях связаны с изучением видового состава бентоса и беспозвоночных, обитающих в водах различной степени загрязнённости.

Самостоятельные биоиндикационные исследования качества воды применимы на всех уровнях экологического образования. Они могут быть связаны с изучением биологического разнообразия обитателей водоёма, испытывающих различную антропогенную нагрузку. В учебной проектной деятельности используют как сообщества водных организмов, так и конкретные систематические группы. При этом в полевом исследовании учитывается не только факт присутствия-отсутствия зооиндикаторов в изучаемом водоёме, но и такие показатели, как видовое разнообразие, обилие, их физиологическое состояние и ответная реакция на загрязнённость водной среды.

Исследование глубины, скорости течения воды, мутности, кислородного и температурного режима, количества растворённой органики можно осуществлять, изучая различные группы зооиндикаторов. Для выявления различных показателей качества воды в водоёме используют свойства зооиндикаторов, наличие которых позволяет индицировать разнообразные показатели водной среды. Например, фаунистические тест-объекты активно применяют для получения информации о кислотности воды, кислородном режиме в водоёме и т. д.

Выявляя фоновые районы, для которых характерна очень чистая вода, в качестве зооиндикатора применяют личинки насекомого веснянка (Plecoptera). При сильном загрязнении водоёма органическими веществами используют личинки комаров-звонцов (Chironomidae), относящихся к отряду двукрылых насекомых. 352

\

Рис. 1. Выполнение практической работы с учебным пособием «Набор для оценки чистоты воздуха методом биоиндикации».

Для определения степени загрязнённости водоемов используют зооиндикаторы; их изображения и краткое описание представлены в виде раздаточного материала (рис. 2) в учебном пособии «Набор для оценки качества воды пресноводного водоёма методом биоиндикации» [4].

Рис. 2. Раздаточный материал по зооиндикации для проведения исследований пресноводного водоёма.

Исследования проводят в водной толще путём отбора проб при помощи гидробиологического сачка. Аналогичные гидробиологические исследования проводятся в донных отложениях путём отбора проб с использованием специального оборудования. Анализ видового состава гидробионтов проводят с применением различных индексов; наиболее используемый в проектно-исследовательской деятельности учащихся - индекс Майера, который позволяет оценить чистоту воды исследуемого пресноводного водоёма.

Заключение. Анализ рассмотренных биоиндикационных методов для определения качественных и количественных показателей водной и воздушной среды позволяет

рекомендовать их к активному использованию на различных уровнях экологического образования. При этом возможно проведение камерального этапа биоидикационных исследований в рамках музейных экспозиций, что повышает уровень освоения рассмотренных методов.

Разработанные авторами учебные пособия с использованием биоиндикаторов для изучения различных природных сред помогают расширить применение рассмотренных методик в образовании. Полученные навыки работы с биоиндикационными методами позволяют учащимся реализовать самостоятельные исследовательские работы в экологических исследованиях, что повышает компетенцию будущих специалистов в области рационального природопользования.

ЛИТЕРАТУРА

1. Горецкая А.Г., Калюжная И.Ю., Марголина И.Л. Перспективы использования методов лихеноиндикации в экологическом образовании // Вестник Московского городского педагогического университета. Серия Естественные науки. 2017. №1 (25). С. 93-100.

2. Горецкая А.Г., Марголина И.Л. Набор для оценки чистоты воздуха методом биоиндикации // Экознайка. Комплект для исследования состояния окружающей среды: Методические рекомендации. М.: ВАРСОН, 2017. 40 с.

3. Горецкая А.Г., Марголина И.Л. Применение лихеноиндикационных методов оценки атмосферного загрязнения в экологическом образовании // Экологические системы и приборы. 2014. № 10. С. 10-15.

4. Марголина И.Л. Учебные полевые комплексы: подходы к разработке и применение // Проблемы региональной экологии. 2013. № 1. С. 141-145.

5. Методы лабораторных и полевых исследований / О.М. Горшкова, А.Г. Горецкая, Т.Н. Корешкова и др. М.: Географический факультет МГУ, 2015. 220 с.

6. Опекунова М.Г. Биоиндикация загрязнений: учебное пособие. СПб.: Изд-во СПбГУ, 2016. 300 с.

REFERENCES

1. Goretskaya A.G. Kalyuzhnaya I.Yu., Margolina I.L. Prospects of using lichenoindication methods in environmental education. Bulletin of Moscow city pedagogical University. Natural Sciences series. 1 (25), 93-100 (2017) (in Russian).

2. Goretskaya, A.G., Margolina I.L Kit to assess the purity of the air by the method of bioindication. Ekoznaika. Kit for the study of the state of the environment: Guidelines. 40 p. (Moscow: VARSON, 2017) (in Russian).

3. Goretskaya A.G., Margolina I.L. Application of lichenoindication methods of assessment of atmospheric pollution in environmental education. Ecological systems and devices. 10, 10-15 (2014) (in Russian).

4. Margolina I.L. Educational field kits: approaches to development and application. Problems of regional ecology. 1, 141-145 (2013) (in Russian).

5. Gorshkova O.M., Goretskaya A.G., Koreshkova T.N., Krasnushkin A.V., Margolina I.L., Potapov A.A., Praschikina E.M., Shkil' A.N. Methods of laboratory and field studies. 220 p. (Moscow: Geographical faculty of Lomonosov Moscow State University, 2015) (in Russian).

6. Opekunova M.G. Bioindication of pollution: a training manual. 300 p. (S.-Petersburg: SPbSU publishing house, 2016) (in Russian).