«ИССЛЕДОВАНИЕ ФИТОПЛАНКТОНА ВОДОХРАНИЛИЩ ДЛЯ ФОРМИРОВАНИЯ ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКИХ КОМПЕТЕНЦИЙ» - ВКР

Содержание

ВВЕДЕНИЕ 4

ГЛАВА 1. ОБЗОР ЛИТЕРАТУРЫ 7

1.1. Экологические группы организмов водной среды 7

1.2. Фитопланктон 8

1.2.1. Фотосинтез фитопланктона 8

1.2.2. Значение фитопланктона 8

1.3. Характеристика представителей фитопланктона 9

1.3.1. Прокариоты. Отдел сине-зелёные водоросли или цианобактерии (Cyanophyta) 10

1.3.2. Эукариоты. Отдел зелёные водоросли (Chlorophyta) 14

1.3.2.1. Отдел охрофитовые водоросли. Диатомовые водоросли (Bacillariophyceae) 18

1.3.2.2. Отдел динофлагелляты (Dinophyta) 20

1.4. Фитопланктон - как индикатор экологического состояния водных объектов 21

ГЛАВА 2. ХАРАКТЕРИСТИКА РАЙОНА ИССЛЕДОВАНИЯ

2.1. Характеристика Белорецкого района 26

2.2. Белорецкое водохранилище 27

2.3. Узянское водохранилище 28

2.4. Кагинское водохранилище 28

2.5. Авзянское водохранилище 29

ГЛАВА З. МЕТОДОЛОГИЯ ФОРМИРОВАНИЯ ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКИХ КОМПЕТЕНЦИЙ

3.1. Сущность понятий «исследовательская компетентность», «Исследовательские компетенции» 31

3.2. Внедрение методики по оценке сформированности исследовательских компетенций в практику 31

3.3. Результаты по сформированности исследовательских компетенций обучающихся МБУ ДО СЮН г. Белорецк 35

ГЛАВА 4. ПРАКТИЧЕСКАЯ ЧАСТЬ

4.1. Материалы исследования 37

4.2. Методика исследования 39

4.2.1. Визуальная оценка экологического состояния водных объектов 39

4.2.2. Определение гидрохимических показателей воды 40

4.2.2.1. Запах воды 40

4.2.2.2. Мутность и прозрачность воды 41

4.2.2.3. Цветность 42

4.2.2.4. Пенистость 42

4.2.2.5. Водородный показатель 43

4.2.2.6. Растворимые соли 43

A. Определение сульфатов в воде 44

Б. Определение хлоридов в воде 45

B. Общая жёсткость 46

Г. Нитраты 47

Д. Общее железо 48

4.2.3. Гидробиологический метод контроля качества воды 49

4.2.3.1. Методы качественного изучения фитопланктона 50

4.2.3.2. Оценка состояния качества вод по фитопланктону. 52

4.3. Результаты собственных исследований

4.3.1. Визуальная оценка экологического состояния водохранилищ 56

4.3.2. Исследования органолептических и химических свойств природных вод водохранилищ 56

4.3.3. Изучение видового состава фитопланктона и обилия 60

4.3.3.1. Т аксономический состав фитопланктона Белорецкого водохранилища 60

4.3.3.2. Таксономический состав фитопланктона Узянского водохранилища 61

4.3.3.3. Т аксономический состав фитопланктона Кагинского водохранилища 63

4.3.3.4. Таксономический состав фитопланктона Авзянского водохранилища 63

4.3.4. Вычисление Индексов видового разнообразия по методике Симпсона 64

4.3.5. Вычисление индексов сапробности водохранилищ 65

4.3.6. Расчёт коэффициента сходства по Жаккару 67

ВЫВОДЫ 70

ЗАКЛЮЧЕНИЕ 72

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ 73

Приложение 1. Учебно-исследовательская работа обучающейся НОУ 78

Приложение 2. Портфолио обучающихся 91

Приложение 3. Протокол заседания комиссии по оценке сформированности исследовательских компетенций у обучающихся 93

Приложение 4. Картографический материал и фотографии с исследуемых площадок водохранилищ Белорецкого района 94

Приложение 4. Фотографии некоторых представителей фитопланктона. 98

---

Введение

Актуальность исследования. В условиях модернизации образования, когда основным способом активизации учебной деятельности школьников признаётся исследование и творчество, особенно актуальным в сфере педагогической теории и практики становится поиск решения проблемы развития у обучающихся исследовательской компетентности [24]. Значимыми становятся не столько приобретение учащимися готового знания, сколько их собственные усилия, инициатива, поисковая деятельность по открытию знания. Однако, несмотря на высокую потребность современного общества в людях, способных к самостоятельному исследовательскому поиску во всех сферах жизнедеятельности, наблюдается недостаточная готовность школьного образования к решению этой проблемы [29].

Доктор психологических наук, профессор И.А. Зимняя указывает, что в последние десятилетия происходит резкая переориентация результатов образования с понятий «подготовленность», «образованность», «общая культура», «воспитанность», на понятия «компетенция», «компетентность» обучающегося [12].

«Компетенция», «компетентность» - актуальные и часто обсуждаемые в педагогике понятия. Под компетенцией, следуя словарям, нужно понимать определённый перечень вопросов, в которых человек обладает большими по сравнению с другими знаниями, умениями, опытом действий, авторитетностью [5].

Понятие «компетентность» шире понятий «знания, умения и навыки», оно включает их в себя. Компетенции относятся к деятельности, компетентность характеризует субъекта деятельности. Компетенция и компетентность отражают целостность и интегральную сущность результата образования на любом уровне и в любом аспекте [29].

В рамках выпускной квалификационной работы под исследовательской компетентностью обучающихся понимается совокупность знаний, способностей, навыков и опыта в проведении исследования фитопланктона водохранилищ в Белорецком районе, получении нового интеллектуального продукта, создания исследовательского проекта и решения экологической проблемы [2].

Компетентность в данном случае можно рассматривать как опыт различной деятельности, результатом которой становятся умения, способности, личностные профориентации.

Цель работы: изучение фитопланктона водохранилищ Белорецкого района для формирования исследовательских компетенций у обучающихся.

Задачи:

1. На основе теоретического анализа существующих научных методик раскрыть сущность, структуру исследовательской деятельности по изучению фитопланктона водохранилищ;

2. Организовать экологический практикум по изучению современного состояния фитопланктона водохранилищ и оценки качества воды по показателям его развития с обучающимися научного общества учащихся СЮН г. Белорецк;

3. Обосновать методическую модель формирования

исследовательских компетенций, обучающихся через изучение фитопланктона водохранилищ.

Объект исследования: учебно-исследовательская деятельность в образовательном процессе.

Предмет исследования: процесс развития исследовательских компетенций у обучающихся, занимающихся исследованием фитопланктона.

Гипотеза: организационно-методическая работа по исследованию

фитопланктона водохранилищ Белорецкого района позволит сформировать и выявить исследовательские компетенции обучающихся.

В структуру диссертационной работы вошли 4 главы: Обзор литературы; Характеристика района исследования, Методология формирования исследовательских компетенций, Практическая часть. Каждая глава делиться на разделы, которые в свою очередь дробятся на подразделы и пункты.

Квалификационная работа напечатана на 98 страницах c приложениями. В тексте содержится 16 таблиц, 4 диаграммы, 3 формулы, 25 фотографий, из них 9 сканированных документов. В список литературы вошло 34 издания, из них 10 научных статей из сборников, 5 определителей, 3 практикума, использовано 6 интернет-источников.

---

Выдержка из текста работы

ГЛАВА 1. ОБЗОР ЛИТЕРАТУРЫ

Среда обитания организмов постоянно подвергается воздействию различных изменчивых факторов. Организмы способны отражать в себе параметры окружающей среды. В ходе исторического развития живыми организмами были освоены три среды обитания. Вода - первая из них. В ней жизнь зародилась и миллионы лет развивалась [19].

Каждый вид особей, обитающих в определенной среде, характеризует свой тип энергии и обмена веществ, сохранение которого важно для его нормального развития. При состоянии среды, грозящем организму нарушением баланса обмена энергии и веществ, организм либо изменяет свое положение в пространстве, либо переводит себя в более благоприятные условия, либо меняет активность обмена [35].

Водная среда обитания характеризуется своеобразными условиями жизни. На распределение организмов большое влияние оказывают температура, свет, водные течения, давление, растворенные газы и соли. Она населена 150 тысячами видов животных (а это 7% от всех живых существ Земли) и 10 тысячами видов растений (8%) [21].

1.1. Экологические группы организмов водной среды

• Бентос - это такие организмы, которые прикреплены к грунту, лежат на нем или живут в толще осадки (фитобентос, бактериобентос и зообентос).

• Перифитон - животные и растения, которые прикреплены либо удерживаются за стебли и листья растений или за любые поверхности, возвышающиеся над дном и плавающие по течению воды.

• Планктон - свободно плавающие растительные или животные организмы.

• Нектон - активно плавающие организмы с обтекаемыми

формами тела, не связанные с дном (кальмары, рыбы, киты, ластоногие и т.д.).

• Нейстон - микроорганизмы, растения и животные, обитающие у

поверхности воды между водной и воздушной средами. Это бактерии, простейшие, водоросли, личинки.

• Плейстон - гидробионты, частично находящиеся в воде, а

частично над ее поверхностью. Это парусники, сифонофоры, ряска и членистоногие [19].

1.2. Фитопланктон

Что такое фитопланктон? Большинство представителей фитопланктона слишком малы, чтобы их можно было увидеть невооруженным глазом. Однако в достаточно высоких количествах некоторые разновидности могут быть заметны как цветные пятна на поверхности воды, из-за содержания хлорофилла внутри их клеток и вспомогательных пигментов, таких как фикобилипротеины или ксантофиллы [18]. Фитопланктон представляет собой фотосинтезирующие микроскопические биотические организмы, обитающие в верхнем слое воды почти всех океанов и озер на Земле. Они являются создателями органических соединений из двуокиси углерода, растворенных в воде - т. е. инициаторами процесса, который поддерживает водную пищевую сеть [30].

1.2.1. Фотосинтез фитопланктона

Фитопланктон получает энергию в процессе фотосинтеза и поэтому должен жить в хорошо освещенном поверхностном слое (называемом эвфотической зоной) океана, моря, озера или другого водоема. Фитопланктон составляет около половины всей фотосинтетической активности на Земле. Его кумулятивная фиксация энергии в соединениях углерода (первичное производство) является основой для подавляющего большинства океанических и многих пресноводных пищевых цепей (заметным исключением является хемосинтез) [10].

1.2.2. Значение фитопланктона

Фитопланктон поглощает энергию солнца и питательные вещества из воды для производства собственной пищи. В процессе фотосинтеза в воду выделяется молекулярный кислород (O2). По оценкам, около 50 % или 85 % кислорода в мире образуется при фотосинтезе фитопланктона. Остальное производится путем фотосинтеза сухопутными растениями. Чтобы понять, что такое фитопланктон, необходимо осознавать его огромное значение для природы. Он является первичным продуцентом органического вещества в водоёме и служит пищей для зоопланктона и зообентоса.

Промышленное культивирование и биотехнологическая конверсия морского фитопланктона рассматривается как одно из наиболее перспективных направлений в области получения биотоплива [19].

Первичное производство биомассы осуществляется путём

культивирования фитопланктона в искусственных водоёмах, создаваемых на морском побережье. Вторичные процессы представляют собой метановое брожение биомассы и последующее гидроксилирование метана с получением метанола [6].

1.3. Характеристика представителей фитопланктона

Термин "фитопланктон" охватывает все фотоавтотрофные микроорганизмы в водных пищевых цепях. Однако, в отличие от земных сообществ, где большинство автотрофов являются растениями, фитопланктон представляет собой разнообразную группу, включающую простейших эукариот, таких как эубактериальные и архаэбактериальные прокариоты.

Наиболее важные группы фитопланктона включают в себя диатомовые водоросли, цианобактерии и динофлагелляты, хотя в этой крайне разнообразной группе представлены и многие другие группы водорослей. Одна группа, coccolithophorids, ответственна (частично) за выделение значительных количеств диметилсульфида (DMS) в атмосферу. DMS окисляется с образованием сульфата, который в районах с низкой концентрацией аэрозольных частиц может способствовать возникновению особых областей конденсации воздуха, что в основном приводит к увеличению облачности и тумана над водой. Это свойство также характерно для фитопланктона озер. Все типы фитопланктона поддерживают различные трофические (т. е. пищевые) уровни в разных экосистемах [9].

---

Заключение

Согласно комплексному исследованию состава фитопланктона и определению сапробности вод водохранилищ Белорецкого района гипотеза подтвердилась. В таксономическом составе фитопланктона преобладают мезосапробные организмы, указывающие на умеренное загрязнение водохранилищ органическими веществами. Данное состояние для водоёмов естественное, но в ходе проведения химических и гидробиологических исследований выявлены факторы ухудшения качества в сторону эвтрофирования в Узянском и Авзянском водохранилищах.

Для улучшения качества воды необходимо:

1.Выявить источники поступления в воду сульфатов;

2. Провести рейды по очистке берегов от мусора;

3. Рекомендовать владельцам частных подворий, расположенных в водоохранной зоне водоёмов провести рекультивацию земель по укреплению почвенного верхнего слоя путём высадки по периферии огородов кустарников

Так, в ходе исследования, обучающиеся были вовлечены в научный творческий процесс, показавший высокую сформированность исследовательских компетенций учащихся.

Полученный продукт - методика оценки сформированности исследовательских компетенций и методики по изучению фитопланктона можно использовать для работы в любых образовательных учреждениях.

---

Список литературы

1. Абакумов В.А. Методические указания по исследованию фитопланктона для определения состояния фоновых пресноводных экосистем / В. А. Абакумов, Л. А. Ганьшина; Гос. ком. СССР по гидрометеорологии и контролю природ. среды, АН СССР, Лаб. мониторинга природ. среды и климата. - М.: ГидрометеоиздатМоск. отд-ние, 1987. - 10 с. FB 3 87-5/2040

2. Ашихмина Т.Я. Экологический мониторинг: учебно-методическое пособие. Изд. 3-е, испр. и допол. / Т.Я. Ашихмина. - М.: Академический Проект, 2006. - 416 с.

3. Балашова, Н.Б. Водоросли / Н.Б. Балашова, В.Н. Никитина. - Л.: Лениздат., 1989. - 92 с.

4. Вассер С.П., Кондратьева Н.В., Масюк Н.П., Паламарь- Мордвинцева Г.М., Ветрова З.М., Кордюм О.В., Ступина В.В., Царенпо П.М., Юнгер В.П., Радченко М.И., Виноградова О.Н., Бухтиярова Л.Н., Розумне Л.Ф. Водоросли: справочник. Киев: Наук. думка, 1989. - 608 с.

5. Воробьева А.В. Исследовательские компетенции современного школьника: сущность и содержание//Журнал научных публикаций

Дискуссия - педагогика и психология - 2013. - №3 (33). - с.90-95

6. Гайсина Л.А., Фазлутдинова А.И., Кабиров Р.Р. Популяционная альгология. Уфа: Гилем, 2008. 143с.

7. Голлербах М.М., Косинская Е.К. Полянский В.И. Сине -зелёные водоросли // Определитель пресноводных водорослей СССР/ отв. ред. М.М. Голлербах. -М.: Сов. наука, 1953. - Вып. 2. - 650 с.

8. Дереклеева Н.И. Научно-исследовательская деятельность в школе. - М.: Вербум -М, 2001. С.4-6

9. Дрозденко Т.В. Фитопланктон как индикатор экологического состояния водоёма (на примере озера Барское, Псковская область)// Известия Саратовского университета. Химия. Экология. Биология. - 2018. - Т.18, вып.2. - с.225-231

10. Ефимов П. Г. Альгология и микология: учебное пособие. - Москва: Товарищество научных изданий КМК. 2011. 120 с.

+ еще 30 источников

---