Гідроекологія. Методичні рекомендації до практичних занять

Гідроекологія Методичні рекомендації до практичних занять Київ — 2023 0 КИЇВСЬКИЙ НАЦІОНАЛЬНИЙ УНІВЕРСИТЕТ ІМЕНІ ТАРАСА ШЕВЧЕНКА Навчально-науковий центр «Інститут біології та медицини» Кафедра екології та зоології Методичні рекомендації до практичних занять з освітнього компоненту «Гідроекологія» Галузь знань: 10 «Природничі науки» Спеціальність: 101 «Екологія» Освітній рівень: Бакалавр Освітня програма: Екологія Вид дисципліни: Вибіркова Укладач: асистент Ляшенко В.А. 1 Рекомендовано науково-методичною комісією навчально-наукового центру «Інститут біології та медицини» Київського національного університету імені Тараса Шевченка (протокол № 5 від 20 квітня 2023 року) Укладач: В.А. Ляшенко, к.б.н., асистент кафедри екології та зоології Рецензенти: Куцоконь Ю.К., к.б.н., в.о. завідувача відділу фауни та систематики хребетних Інституту зоології ім. І.І.Шмальгаузена НАН України Зоріна-Сахарова К.Є., к.б.н., старший науковий співробітник відділу іхтіології та гідробіології річкових систем Інституту гідробіології НАН України Гідроекологія. Методичні рекомендації до практичних занять. / Укладач В.А. Ляшенко. — Київ: 2023. — 36 с. [Електронне видання] Методичні рекомендації містять опис структури практичних занять та протоколи для виконання. Для кожного практичного заняття надано коротку теоретичну інформацію та перелік проблемних запитань для самостійного опанування студентами. Практичні завдання спираються на широке використання інтерактивних матеріалів, наочних онлайн-моделей та симуляцій. Методичні рекомендації призначені для студентів ННЦ «Інститут біології та медицини» Київського національного університету імені Тараса Шевченка, які навчаються за освітньо-науковою програмою «Екологія» освітнього рівня «Бакалавр». Методичні рекомендації наводяться в авторській редакції. © CC_BY_4.0 2 Зміст Зміст 3 Вступ 4 Практична робота № 1: Фізико-хімічні властивості водного середовища існування. Лімітуючі фактори водного середовища. 5 Практична робота № 2: Різноманіття розмірів гідробіонтів та їхні розмірні класи. 7 Практична робота № 3: Екологічні групи гідробіонтів. 9 Практична робота № 4: Морфологічні особливості гідробіонтів як пристосування до різного способу життя. 10 Практична робота № 5: Осмотичний тиск водного розчину як фактор, що обмежує життєдіяльність гідробіонтів. 12 Практична робота № 6: Водневий показник та твердість води як фактори, що обмежують життєдіяльність гідробіонтів. 14 Практична робота № 7: Органічне забруднення водойм на прикладі евтрофікації. Механізм евтрофікації водойм та її наслідки. 17 Практична робота № 8: Теплове забруднення водойм на прикладі «вицвітання» коралових рифів. 19 Практична робота № 9: Механічне забруднення водойм на прикладі забруднення пластиковими відходами. 22 Практична робота № 10: Біологічне забруднення водойм на прикладі вивчення поширення інвазійних видів риб. 24 Практична робота № 11: Екологічні фактори, що сприяють або стримують поширення інвазійних гідробіонтів на прикладі Еритрейського вторгнення. 25 Практична робота № 12: Визначення продуктивності водойм на прикладі риборозвідних ставків. 26 Практична робота № 13: Визначення продуктивності водойм на прикладі польових досліджень ставків, розташованих на річці Rio Frijoles. 28 Практична робота № 14: Комплексне вивчення екологічного стану річкової екосистеми на прикладі інтерактивної моделі «Ecodetectives: Peril river». 29 Приклади тестових запитань 30 Рекомендована література 35 Рекомендовані Інтернет-ресурси 36 3 Вступ Освітній компонент «Гідроекологія» є дисципліною вільного вибору студента із циклу професійної та практичної підготовки. Цей освітній компонент викладається студентам-бакалаврам другого курсу в першому семестрі. Навчальна дисципліна «Гідроекологія» охоплює вивчення понять, термінології, принципів, методів, методичних підходів та теорії сучасної гідроекології. Під час вивчення дисципліни наводяться приклади та демонструється значення та практичне застосування головних гідроекологічних законів і принципів для оптимізації стану гідроекосистем та раціонального природокористування. Акцентується увага на нерозривному взаємозв’язку між станом гідроекосистем та здоров’ям населення. Запропонований зміст методичних рекомендації до практичних занять із дисципліни «Гідроекологія» було апробовано автором упродовж 2018–2023 рр., під час викладання цієї дисципліни студентам-екологам Навчально-наукового центру «Інститут біології та медицини» Київського національного університету імені Тараса Шевченка. У зв’язку з вимушеним запровадженням змішаної форми навчання з 2020 року постала нагальна потреба адаптації практичних занять до широкого використання наочних, інтерактивних та симуляційних матеріалів. Кожне практичне заняття із цієї збірки було представлене студентам у вигляді індивідуального протоколу на навчальній платформі Google Classroom — у такий спосіб студенти мали доступ до інтерактивних матеріалів та можливість редагувати онлайн-документи, не заважаючи іншим студентам групи та не підглядаючи в чужі роботи. Така організація практичних робіт дістала схвальні відгуки від студентів та сприяла активному залученню студентів до навчання із використанням сучасних технологій. Важливо зауважити, що всі практичні заняття оформлено в такий спосіб, щоб зробити можливим виконання і під час аудиторних занять. Методичні рекомендації буде оприлюднено у вигляді електронного посібника з можливістю для читачів залишати коментарі та зауваження. Автор буде вдячний за виявлені недоліки та радо сприйме всі зауваження та поради, які намагатиметься врахувати під час викладання матеріалу освітнього компоненту «Гідроекологія». 4 Практична робота № 1: Фізико-хімічні властивості водного середовища існування. Лімітуючі фактори водного середовища. Теорія до практичної роботи. Водне середовище існування має низку специфічних властивостей, які значно відрізняють його від звичного для нас повітряно-наземного середовища. Наприклад, для водного середовища притаманна набагато вища щільність середовища, істотні перепади тиску, порівняно низький вміст кисню, сильне поглинання сонячних променів тощо. Водойми та їх ділянки розрізняються за сольовим режимом, швидкістю течій, вмістом зважених у товщі води мінеральних часток. Для життя придонних організмів мають значення властивості ґрунту, режим розкладання органічних залишків тощо. Тому разом з адаптаціями до загальних властивостей водного середовища його мешканці мають бути пристосовані також до різноманітних локальних умов. Мешканці водного середовища дістали загальну назву — гідробіонти. Зважаючи на унікальні фізико-хімічні особливості водного середовища існування йому притаманні інші, відмінні від повітряно-наземного середовища, лімітуючі фактори. Нагадаємо, що «лімітуючий фактор середовища» — такий фактор, мінімальна відносна зміна кількості якого викликає максимальні зміни функції відгуку в екосистемі. Практичне завдання виконується за інтерактивною онлайн-моделлю за цим Інтернет-посиланням. (Альтернативне посилання: натисніть тут або проскануйте QR-код) Розгляньте запропоновану модель, за допомогою якої Вам потрібно визначити лімітуючий фактор середовища для чотирьох водних екосистем Північної Америки — озера Erie, озера Hudson, моря Sargasso та озера St. Mary`s. Насамперед ознайомтеся із вкладками та параметрами моделі. Запустіть кілька «тестових циклів» роботи моделі, щоб розібратися, як вводити дані та отримати відгук системи. У цій моделі за допомогою чотирьох горизонтальних повзунків Ви можете регулювати надходження до водних екосистем чотирьох біогенних елементів — Феруму, Нітрогену, Фосфору та Сульфуру. У відповідь на надані Вами параметри, модель справа буде малювати графік концентрації мікроскопічних водоростей (клітин на кубічний міліметр). Різні вихідні параметри моделі будуть призводити до різної форми та висоти графіків. Для кожної із чотирьох водних екосистем наведіть відповіді на запитання, які наведено далі. 5 1) Яку максимальну щільність фітопланктону (клітин на мм3)можна досягти в кожній гідроекосистемі? Erie Місце для відповіді: Hudson Sargasso St.Mary's 2) Який із факторів слугує лімітуючим у кожній водній екосистемі? Erie Місце для відповіді: Hudson Sargasso St.Mary's 3) Чи однакові лімітуючі фактори у всіх чотирьох екосистем? Чому? Місце для відповіді: 4) Чи є екосистеми, де максимальна щільність фітопланктону досягається лише за сукупної дії декількох факторів? Чим Ви можете це пояснити? Місце для відповіді: 5) Детально опишіть свої дії — як Ви визначили лімітуючий фактор для кожної екосистеми. Місце для відповіді: 6) Для кожного із факторів середовища в цій моделі, опишіть його біологічну функцію, тобто механізм впливу на водорості та організми у водних екосистемах. Ферум Місце для відповіді: Нітроген Фосфор Сульфур 6 Практична робота № 2: Різноманіття розмірів гідробіонтів та їхні розмірні класи. Теорія до практичної роботи. Світлова мікроскопія дає нам змогу бачити організми, що відрізняються розмірами в тисячі разів, — від одного мікрометра до кількох міліметрів, але організми різних розмірних класів зазвичай рідко одночасно потрапляють у поле зору, а тому дослідники можуть довго не усвідомлювати настільки значну різницю розмірів мікроскопічних організмів. Проте ця різниця величезна: лінійна різниця вимірів у десятки-сотні-тисячі разів перетворюється на різницю в об’ємах чи вазі організмів від тисяч до мільйонів разів. Крім цього, водне середовище існування має набагато вищу щільність ніж повітряно-наземне, а тому може легше підтримувати гідробіонтів та протидіяти впливу на них сили тяжіння, що сприяє досягненню деякими гідробіонтами величезних розмірів. Практичне завдання. Розгляньте мікрофотографії гідробіонтів із конкурсу The Nikon Small World Competition та дайте відповіді на поставлені запитання. Фото 1 — Зелена водорість Spirogyra sp. Кратність збільшення х600. Автор: Dr. Petr Znachor, 2008 Фото 2 — Інфузорії Paramecium caudatum, нагодовані дріжджами. Дріжджі забарвлено фарбником Конго червоним. Кратність збільшення х600. Автор: Gerd Gunther, 2010 Фото 3 — Ракоподібне Daphnia sp. та зелена водорість Volvox sp. в одному полі зору. Кратність збільшення х50. Автор: Dr. Ralf Wagner, 2011 Фото 4 — Діатомова водорість Achnanthes longipes. Кратність збільшення х1000. Автор: Dr. Victor Chepurnov, 2012 Фото 5 — Личинка водяного клопа родини Corixidae. Кратність збільшення х4. Автор: Anne Algar, 2020 Фото 6 — Зелена водорість Volvox sp. Кратність збільшення х250. Автор: Wim van Egmond, 2011 Фото 7 — Личинка комара родини Culicidae. Кратність збільшення х4. Автор: Anne Algar, 2019 Фото 8 — Ціанобактерія Anabaena sp., а також зелені водорості Zygnema sp. та Netrium sp. в одному полі зору.Кратність збільшення х100. Автор: Dr. Dennis D. Kunkel, 2007 7 Фото 9 — Ембріон молюска Octopus bimaculoides. Кратність збільшення х5. Автори: Martyna Lukoseviciute та Dr. Carrie Albertin, 2019 Фото 10 — Прісноводна коловертка. Кратність збільшення х200. Автор: Harold Taylor, 2001 (Альтернативне посилання: натисніть тут або проскануйте QR-код) 1) Вкажіть, які з гідробіонтів на фото належать до одноклітинних, колоніальних або багатоклітинних організмів. Одноклітинні Місце для відповіді: Колоніальні Багатоклітинні 2) Розподіліть цих гідробіонтів за розмірними класами. Якщо на фото колоніальних та багатоклітинних організмів чітко видно поодинокі клітини, то спробуйте оцінити розміри цих клітин. До 100 мкм Місце для відповіді: 100–1000 мкм Більше 1 мм 3) Серед одноклітинних та колоніальних організмів на фотографіях назвіть автота гетеротрофів. Спробуйте пояснити, як осмотрофне живлення впливає на співвідношення розмірів та об’ємів мікроорганізмів. Місце для відповіді: 8 — концентрація розчину Трилону Б, моль/л (в цьому випадку було Стрилону використано розчин із концентрацією 0,01 моль/л); — об’єм розчину Трилону Б, витрачений на титрування (див. табл. 𝑉трилону нижче); — об’єм аліквоти проби води, взятої для титрування (див. табл. 𝑉проби води нижче). Для зразка води з кожного з трьох акваріумів було проведено три паралельні титрування — це необхідно для встановлення правильності аналізу, титрування вважають правильним, якщо в паралельних вимірах витрачений об’єм не вирізняється більше ніж на одну ціну поділки бюретки. Для розрахунків у подальшому використовують середнє арифметичне значення об’ємів. Результати проведених титрувань у таблиці: Зразок води Перше паралельне титрування Друге паралельне титрування Третє паралельне титрування Об’єм води, мл Об’єм Трилону Б, мл Об’єм води, мл Об’єм Трилону Б, мл Об’єм води, мл Об’єм Трилону Б, мл 1 10,0 6,0 10,1 6,1 9,9 6,1 2 10,0 2,1 9,9 2,1 10,1 2,2 3 10,0 7,9 10,1 8,0 9,9 8,0 Яке значення твердості води в кожному зі зразків? Місце для відповіді: 3) Для надання рекомендацій власникам акваріумів у Вашій установі користуються імпровізованою довідниковою таблицею, наведеною нижче. За її допомогою охарактеризуйте зразки води із кожного з акваріумів. Дайте відповіді на такі головні питання: - Які гідробіонти можуть існувати в таких умовах? - Які поради Ви можете дати власникам цих акваріумів? Тобто які параметри середовища та в який бік потрібно змінити, щоб якомога більше гідробіонтів могли жити в цих акваріумах? Твердість води, мг-екв/л 1 2 3 4 5 6–7 8–9 10–11 МІНІМАЛЬНИЙ рН, необхідний для виживання РИБ за такої твердості 6,1 6,3 6,5 6,7 6,8 6,8–6,9 7,0 7,1 МАКСИМАЛЬНИЙ рН, можливий для існування водних РОСЛИН за такої твердості 6,7 7 7,1 7,3 7,4 7,4–7,5 7,6 7,6–7,7 15 Місце для відповіді: Рекомендуємо Вам надати свої відповіді, заповнюючи таблицю нижче. № рН води цього зразка Твердість води цього зразка Які групи гідробіонтів існуватимуть за таких умов? Ваші рекомендації для власників цього акваріума 1 2 3 16 Практична робота № 7: Органічне забруднення водойм на прикладі евтрофікації. Механізм евтрофікації водойм та її наслідки. Теорія до практичної роботи. На сьогодні однією з найбільш гострих екологічних проблем, від яких страждають континентальні водні об’єкти майже всього світу є евтрофікація. Найчастіше евтрофікація водойм спричинена надходженням до води великої кількості сполук Нітрогену та Фосфору. Ці хімічні елементи належать до групи елементів-органогенів, тобто вони входять до складу клітин живих організмів у великих кількостях (до речі, спробуйте пригадати компоненти клітин, до складу яких входять сполуки цих елементів). Зазвичай, сполуки Нітрогену та Фосфору в гідроекосистемах є доволі дефіцитними та за них точиться конкуренція між гідробіонтами. Проте, внаслідок (найчастіше сільськогосподарської) діяльності людини, до гідроекосистем можуть доволі швидко надходити значні, навіть надлишкові, об’єми сполук цих важливих елементів, що і призводить до евтрофікації водойм. Практичне завдання виконується за інтерактивною онлайн-моделлю за цим Інтернет-посиланням. (Альтернативне посилання: натисніть тут або проскануйте QR-код) Розгляньте запропоновану Вам комп’ютерну модель. За її допомогою Ви можете вивчити екологічні зв’язки між п’ятьма групами водних організмів. Змінюючи «вхідні» параметри моделі (три групи параметрів — початкова кількість організмів, абіотичні показники середовища та швидкість розмноження організмів, — у кожній групі по три змінних) дайте відповіді на запитання наведені нижче. Зверніть увагу, що блок змінних «Параметри середовища» (Environmental Variables) дає Вам змогу моделювати умови потрапляння у водойму надмірних кількостей нітратів та фосфатів, тобто змоделювати евтрофікації цієї водойми. Перед відповіддю на кожне наступне питання рекомендуємо «обнуляти» параметри моделі. 1) Які екологічні ніші займають представники кожної з п’яти наведених у моделі груп організмів? Які трофічні зв’язки їх пов’язують? Місце для відповіді: 17 2) Яка біологічна функція нітратів у водних екосистемах? Що відбувається з моделлю за зменшення або збільшення вмісту розчинених у воді нітратів? За якої максимальної концентрації розчинених нітратів у модельній екосистемі все ще наявні всі п’ять груп організмів на кінець симуляції? Місце для відповіді: 3) За яких концентрацій розчинених у воді нітратів відбувається зниження розчиненого у воді кисню? Як пов’язаний вміст у воді кисню з концентрацією нітратів? Місце для відповіді: 4) Повторіть свої відповіді на питання 2 та 3, але замінюючи термін «нітрати» терміном «фосфати». Місце для відповіді: 5) Що відбувається з моделлю гідроекосистеми, якщо одночасно збільшувати або зменшеншувати обидва показники — концентрації і нітратів, і фосфатів? Місце для відповіді: 6) Як на модель впливає збільшення температури води? Місце для відповіді: 7) Чи можна так змінити біотичні параметри моделі (початкові чисельності та/або швидкості розмноження фіто-, зоопланктону та риб), щоб нівелювати вплив на модель зростання концентрацій нітратів/фосфатів? Якщо Ваша відповідь «так», то опишіть, які саме значення параметрів необхідно ввести. Місце для відповіді: Додатково: Чому зростання швидкості розмноження фітопланктону впливає на екосистему так само, як і зростання швидкості розмноження риб? Місце для відповіді: 18 Практична робота № 8: Теплове забруднення водойм на прикладі «вицвітання» коралових рифів. Теорія до практичної роботи. На відміну від хімічного забруднення, теплове призводить до зміни фізичних властивостей води. Поширеною причиною теплового забруднення є використання води як теплоносія на електростанціях і промислових підприємствах. Крім цього, міський стік — дощова вода, що скидається в поверхневі води з дахів, доріг і автостоянок — також може бути джерелом теплового забруднення. Зростання температури води зменшує розчинність у воді кисню, впливаючи на біоту екосистеми. Гідробіонти, пристосовані до певного температурного діапазону, можуть загинути внаслідок різкої зміни температури води (як підвищення, так і зниження), відомої як «термічний шок». Практичне завдання № 1 виконується за інтерактивною онлайн-моделлю за цим Інтернет-посиланням. (Альтернативне посилання: проскануйте QR-код) Ви отримаєте доступ до інтерактивного відео. Після фрагментів відео внизу сторінки відкривається спеціальна секція із питаннями. Самостійно виконайте це інтерактивне завдання — Ваші відповіді перевіряються автоматично. Практичне завдання № 2 виконується за відео — Steve Palumbi and Megan Morikawa Study Coral Reef Damage in American Samoa (можна знайти на YouTube за цією назвою). Відео описує схему проведення експерименту із встановлення здатності деяких рифоутворюючих коралів до термічної адаптації. Наведені нижче запитання стосуються різних аспектів цього експерименту. 1) Коралові поліпи формують симбіотичні відносини з мікроскопічними фотосинтезуючими водоростями (саме ці внутрішньоклітинні симбіонти надають коралам яскраві кольори). Ці відносини є прикладом мутуалізму. Опишіть, яку користь кожен організм приносить іншому у випадку коралів та їхніх симбіонтів? Місце для відповіді: 2) Теплове забруднення створює стрес для коралових угруповань і може призвести до «вицвітання» коралів. Який вплив тривалого відбілювання коралів на поодинокий корал? На кораловий риф? Місце для відповіді: 19 3) Деякі корали в теплих басейнах біля острова Офу можуть витримувати температуру від 32° до 34°C без відбілювання. Тому дослідники провели контрольований лабораторний експеримент, щоб спробувати визначити, чому ці корали виживають у такій надмірній спеці. Зверніть увагу на план експерименту, описаний у відео. Поясніть, чому доктор Палумбі розробив стандартизований тест для коралів? Місце для відповіді: 4) У першому експерименті дослідники застосували тепловий стрес до коралів як із теплих так і з прохолодних водних об’єктів. Зробіть припущення щодо стійкості до відбілювання в коралів із теплого та прохолодного природних басейнів? Обґрунтуйте своє твердження результатами досліджень. Місце для відповіді: 5) Далі дослідна група поцікавилася, чи можуть корали з прохолодних басейнів стати більш термостійкими, якщо їм дати час на адаптацію до високих температур. Опишіть схему другого експерименту. Місце для відповіді: 6) Зробіть припущення щодо здатності пересаджених коралів ставати більш термостійкими. Обґрунтуйте своє твердження результатами досліджень. Місце для відповіді: 7) На основі обговорення д-ром Палумбі генів термостійкості поясніть різницю між акліматизацією та адаптацією на прикладі коралів у відео. Місце для відповіді: 8) Корали використовують Кальцію карбонат (СаСО3) та утворюють тверду структуру рифу, що створює середовище існування для інших організмів. Поясніть, як діяльність людини впливає на температуру океану, і як ці зміни призводять до руйнування рифів і втрати біорізноманіття. Місце для відповіді: 9) Зважаючи на питання збереження біорізноманіття та його вплив на глобальну економіку, опишіть три наслідки, які втрата коралових рифів матиме для населення планети. Місце для відповіді: 20 10) Нижче наведено графік температурних аномалій, який відображає зміни температури океану з 1880 року. Використовуйте цей графік, щоб відповісти на подальші запитання. Графік наводимо без змін. Джерело: https://www.biointeractive.org/sites/default/files/CoralDamage-StudentWS-SW.pdf 10.1) По-перше, поясніть, що саме зображено на цьому графіку. Місце для відповіді: 10.2) Що означає горизонтальна чорна лінія, проведена на рівні 0°C? Що означають червоні та сині стовпчики? Місце для відповіді: 10.3) Відповідно до даних на графіку, коли востаннє температура поверхні моря була нижчою за середню температуру за 20 століття? Місце для відповіді: 10.4) Спробуйте встановити, який приблизний нахил пунктирної лінії (грубо кажучи — наскільки зростає температура води за рік/10 років)? Місце для відповіді: 10.5) Якщо підвищення температури води на 1 °C достатньо, щоб наразити коралові рифи ризик знебарвлення та загибелі, то зважаючи на нахил лінії тренду, через скільки років середня температура води Світового океану буде на 1 °C вище поточної? Як Ви вважаєте, чи будуть ці зміни достатньо повільними, щоб гідробіонти встигли до них пристосуватися? Обов’язково наведіть свої розрахунки, можливо, графік, який Ви для цього намалювали та обґрунтуйте відповідь. Місце для відповіді: 21 Практична робота № 9: Механічне забруднення водойм на прикладі забруднення пластиковими відходами. Теорія до практичної роботи. Забруднення пластиковим сміттям — один із найрозповсюдженіших різновидів механічного забруднення. Оскільки пластикові відходи є доволі стійкими механічно та хімічно інертними, пластикове сміття не зникає, а лише подрібнюється, перетворюючись на так званий «мікропластик». Водні екосистеми виявляються дуже вразливими до забруднення пластиком, оскільки значна частка пластикового сміття врешті-решт опиняється саме у водоймах. Практичне завдання № 1 виконується за інтерактивною онлайн-моделлю за цим Інтернет-посиланням. (Альтернативне посилання: проскануйте QR-код) На мапі за цим посиланням знайдіть Чорне море. Зверніть увагу, що кожна біла точка на цій мапі репрезентує 20 кг пластикового сміття у водах Світового океану. Спираючись на ці дані оцініть рівень забруднення Чорного моря пластиковими відходами (в тонах сміття). Чому одні ділянки Чорного моря забруднені інтенсивніше за інші ділянки? Місце для відповіді: 1) Порівняйте рівень забруднення Чорного моря та Азовського морів пластиковим сміттям із межами територіальних та прилеглих вод України (на мапі нижче). Проведіть оцінювання -- яка приблизна вага пластикового сміття в територіальних водах України та прилеглій зоні? Мапу наводимо частково, без змін. Джерело: https://gdb.rferl.org/B036777E-CF61-40CA-B839-C0682356C0C8_w650_r1_s.jpg Місце для відповіді: 22 Практичне завдання № 2 виконується за інтерактивною онлайн-моделлю за цим Інтернет-посиланням. (Альтернативне посилання: проскануйте QR-код) Зверніть увагу на невеликий лічильник у правому нижньому куті екрану, який почав показувати приблизну вагу пластикового сміття, що потрапило до Світового Океану, поки Ви працюєте із цією онлайн-мапою. Одне із питань, на які Вам треба буде відповісти, стосується цього лічильника. 1) Знайдіть річки України, які роблять найбільший внесок у забруднення Чорного та Азовського морів (такі річки відмічені червоним точками). Назвіть ці річки. Яка вага пластикового сміття, що вони щорічно приносять до морів? Чому саме ці річки України приносять найбільше сміття? Місце для відповіді: 2) Які інші річки України зображені на цій мапі (та відмічені синіми точками) Ви можете назвати? Місце для відповіді: 3) Виберіть на мапі будь-які інші дві річки з усього світу, які позначені червоними точками. Що це за річки? Де вони розташовані? Яка вага пластикового сміття, яке вони щорічно приносять до морів? Місце для відповіді: 4) Скільки кілограмів пластику «набігло» на лічильнику, на який Вас просили звернути увагу на початку завдання, поки Ви працювали? Місце для відповіді: 5) На сьогодні проблема забруднення Світового Океану пластиковими відходами є надзвичайно актуальною. Найімовірніше, що найближчим часом людство не відмовиться від пластикових матеріалів; а навіть якщо й відмовиться, то залишиться проблема деструкції вже наявного пластикового сміття. Які шляхи боротьби з пластиковими відходами в океанах Вам відомі? Які з них Ви вважаєте найбільш перспективними? Місце для відповіді: 23 Практична робота № 10: Біологічне забруднення водойм на прикладі вивчення поширення інвазійних видів риб. Теорія до практичної роботи. Поширення інвазійних видів є однією з актуальних проблем сучасної екологічної науки. Дуже часто поширення видів-вселенців пов’язане із діяльністю людини — внаслідок цілеспрямованої або випадкової інтродукції, зміни кліматичних умов певної місцевості, антропогенного тиску на автохтонні види в екосистемах тощо. У Світовому океані інвазійні види поширюються не менш масово, ніж у наземних екосистемах. Крім змін умов середовища внаслідок людської діяльності частою причиною проникнення інвазійних гідробіонтів у нові екосистеми є переміщення з баластними водами кораблів. Іншою розповсюдженою причиною, як не дивно, є акваріумістика — відомі численні випадки, коли акваріумісти «позбавляючись» від мешканців своїх акваріумів заселяли природні водойми видами-вселенцями. Практичне завдання виконується за інтерактивною онлайн-моделлю за цим Інтернет-посиланням. (Альтернативне посилання: проскануйте QR-код) Ви отримаєте доступ до самостійного інтерактивного уроку. Це завдання міститиме відеофрагменти, пояснення основних теоретичних положень та розрахункові завдання для виконання. Самостійно виконайте всі необхідні завдання — Ваші відповіді перевіряються автоматично. 1) Назвіть інші відомі Вам приклади видів-гідробіонтів, що стають інвазійними видами в різних екосистемах. Місце для відповіді: 2) Дослідіть список інвазійних видів в Україні. Оцініть, який відсоток із цього списку складають представники, пов’язані з водними екосистемами. Оцініть, наскільки широко розповсюджені інвазійні види гідробіонтів територією України. Місце для відповіді: 24 До якої екологічної групи гідробіонтів належать ті з них, що утворюють обростання занурених у воду твердих предметів, гідротехнічних споруд та дна кораблів? ●Планктон ●Нектон ●Бентос ●Перифітон До якої екологічної групи гідробіонтів належать ті з них, що вільно рухаються проти течії води? ●Нейстон ●Нектон ●Пагон ●Перифітон До якої екологічної групи гідробіонтів належать ті з них, що мешкають біля плівки поверхневого натягу води? ●Бентос ●Планктон ●Нейстон ●Нектон До якої екологічної групи гідробіонтів належать невеликі за розмірами медузи? ●Перифітон ●Планктон ●Нектон ●Плейстон До якої екологічної групи гідробіонтів належать напів занурені у воду рослини? ●Пагон ●Бентос ●Нектон ●Плейстон До якої екологічної групи гідробіонтів належать молюски-перлівниці? ●Планктон ●Бентос ●Нектон ●Плейстон До якої екологічної групи гідробіонтів належать представники форамініфер? ●Перифітон ●Планктон ●Бентос ●Плейстон 31 Як називається сукупність фізико-хімічних властивостей води, обумовлених вмістом у воді катіонів кальцію та магнію? ●Кислотність ●Твердість ●М’якість ●Колірність Що відбувається з клітинами, які потрапили в ГІПЕРтонічний розчин? ●Ці клітини втрачають молекули осмотично активних речовин ●Ці клітини втрачають молекули води ●Ці клітини отримують надлишок молекул осмотично активних речовин ●Ці клітини отримують надлишок молекул води Що відбувається з клітинами, які потрапили в ГІПОтонічний розчин? ●Ці клітини втрачають молекули осмотично активних речовин ●Ці клітини втрачають молекули води ●Ці клітини отримують надлишок молекул осмотично активних речовин ●Ці клітини отримують надлишок молекул води Як працюють нирки у морських ссавців (наприклад у китів, дельфінів і косаток)? ●Продукують мало розбавленої сечі ●Продукують багато розбавленої сечі ●Продукують мало сечі з високою концентрацією осмотично активних речовин ●Продукують багато сечі з високою концентрацією осмотично активних речовин Як працюють нирки у прісноводних риб (наприклад у карасів та окунів)? ●Продукують мало розбавленої сечі ●Продукують багато розбавленої сечі ●Продукують мало сечі з високою концентрацією осмотично активних речовин ●Продукують багато сечі з високою концентрацією осмотично активних речовин Яким з перелічених тварин НЕ ПОТРІБНО пити воду для осморегуляції? ●Китам ●Акулам ●Омарам ●Верховодкам 32 Лініями синього кольору на обох графіках позначено зміни осмотичного тиску в крові деяких гідробіонтів. Оберіть правильний підпис до цієї схеми. ●На правому графіку зображено осмотичний тиск крові гідробіонтів-осморегуляторів. На лівому - у осмоконформістів ●На лівому графіку зображено осмотичний тиск крові гідробіонтів-осморегуляторів. На правому - у осмоконформістів ●На обох графіках зображено осмотичний тиск крові осморегуляторів в прісній воді ●На обох графіках зображено осмотичний тиск крові осмоконформістів в солоній воді З перелічених нижче видів риб вкажіть той, що є осморегулятором. ●Прісноводний вугор ●Тунець блакитний ●Карась сріблястий ●Атлантичний оселедець З перелічених нижче видів риб вкажіть той, що є осморегулятором. ●Гірчак звичайний ●Окунь звичайний ●Лин звичайний ●Атлантичний лосось Як називаються види риб, які розмножуються у прісноводних водоймах, а потім мігрують в океан для нагулу і повертаються в місця? ●Катадромні ●Анадромні ●Потамодромні ●Амфідромні 33 На який приріст біомаси промислових видів риб може розраховувати риборозвідне підприємство за таких умов? 1) ланцюг живлення у водоймі: фітопланктон-зоопланктон-промислові риби 2) біомаса фітопланктону - 2 кг/м3 3) риб більше нічим не підгодовують ●2 г/м3 ●20 г/м3 ●200 г/м3 ●2000 г/м3 Назвіть найбільш імовірний наслідок до якого призведе водойму постійне надходження надлишкових сполук Азоту та Фосфору. ●Теплове забруднення ●Евтрофікація ●Токсичне забруднення ●Закислення водойми Як називають гідроекосистеми з НАЙВИЩОЮ біологічною продуктивністю, що зумовлена вмістом біогенних елементів? ●Оліготрофними ●Мезотрофними ●Евтрофними ●Гіпертрофними Як називають гідроекосистеми з НАЙНИЖЧОЮ біологічною продуктивністю, що зумовлена вмістом біогенних елементів? ●Оліготрофними ●Мезотрофними ●Евтрофними ●Політрофними Яка з перелічених нижче причин НАЙБІЛЬШЕ пов`язана з розчиненням у морській воді черепашок молюсків? ●Зростання кислотності вод Світового Океану ●Зростання лужності вод Світового Океану ●Зростання рівня токсичного забруднення вод Світового Океану ●Зміна напрямків океанічних течій Яке з перелічених знарядь лову гідробіонтів НАЙБІЛЬШ ДОЦІЛЬНО використати, щоб піймати звичайного карася? ●Дночерпак Петерсона ●Планктонну сітку ●Сітку-волокушу ●Металевий скребок 34 Рекомендована література 1. Балан П.Г., Лукашов Д.В., Трохимець В.М., Сінгаєвський Є.М.. Практикум із зоології безхребетних: для студентів біологічних факультетів вищих навчальних закладів. — К.: Фітосоціоцентр, 2017. — 153 с. 2. Гандзюра В.П. Екологія. Навчальний посібник для студентів вищих навчальних закладів. Видання третє, перероблене й доповнене (з грифом МОНУ) К., Сталь, 2012. — 390 с. 3. Гандзюра В.П. Системний аналіз якості навколишнього середовища: Навчальний посібник для студентів вищих навчальних закладів. — К., 2020. — 180 с. 4. Гандзюра В.П., Клименко М.О., Бєдункова О.О. Біосистеми в токсичному середовищі. Монографія. — Рівне, Вид-во НУВГП, 2021. — 261 с. 5. Методи гідроекологічних досліджень поверхневих вод / О. М. Арсан, О. А. Давидов, Т. М. Дьяченко та ін.; За ред. В. Д. Романенка. — НАН України. Ін-т гідробіології. — К.: ЛОГОС, 2006. — 408 с. 6. Карцинологія: навчальний посібник / В. І. Монченко, П. Г. Балан, В. М. Трохимець; за ред. В. І. Монченка — К.: Видавничополіграфічний центр «Київський університет», 2011. — с. 528 7. Константинов А. С. Общая гидробиология: Учеб. для студентов биол. спец. вузов. — 4-е изд., перераб. и доп. — М.: Высш. шк., 1986. — 472 с.: ил. 8. Оксіюк О.П., Жукинський В. М., Лаврик В. І., Чернявська А. П. Методики екологічної оцінки та нормування якості поверхневих вод України // Екологія довкілля та безпека життєдіяльності. — 2003. — № 3. — С. 18–28. 9. Олімпіадний біологічний практикум / О. В. Соляник, В. А. Ляшенко — Кам’янець-Подільський: Аксіома 10. Романенко В. Д. Основи гідроекології: Підручник. — К.: Обереги, 2001. — 728 с.: іл. 35 Рекомендовані Інтернет-ресурси 1. https://batrachos.com/ 2. https://www.biointeractive.org/ 3. https://biomanbio.com/index.html 4. https://sites.google.com/site/biologydarkow/ 5. https://learn.genetics.utah.edu/ 6. https://ecologyknu.wixsite.com/ecologymanual 7. https://elementy.ru/ 8. https://www.nikonsmallworld.com/ 9. https://nauka.ua/category/biologiya 10. https://www.macroinvertebrates.org/ 11. https://www.molluscabase.org/index.php 12. https://app.dumpark.com/seas-of-plastic-2/# 13. https://theoceancleanup.com/sources/ 14. https://www.quantamagazine.org/biology/ 15. https://en.wikipedia.org/wiki/Main_Page На титульній сторінці цієї збірки використано ілюстрацію «Nautiloid» авторства João Pedro Veras Muniz за посиланням: https://www.pinterest.com/pin/572379433904913004/ 36