Лабораторный практикум по экологии

ЛАБОРАТОРНЫЙ 

ПРАКТИКУМ
ПО ЭКОЛОГИИ

Н.А. ГОЛУБКИНА
Т.А. ЛОСЕВА

УЧЕБНОЕ ПОСОБИЕ

4-е издание, переработанное и дополненное

Допущено Министерством образования и науки

Российской Федерации в качестве учебного пособия

для студентов учреждений 

среднего профессионального образования

Москва                                        2022

ИНФРА-М

УДК 574(075.32)
ББК 20.1я723
 
Г62

Голубкина Н.А.

Г62
Лабораторный практикум по экологии : учебное пособие / Н.А. Го
лубкина, Т.А. Лосева. — 4-е изд., перераб. и доп. — Москва : ФОРУМ : 
ИНФРА-М, 2022. — 97 с. — (Среднее профессиональное образование).

ISBN 978-5-00091-411-3 (ФОРУМ)
ISBN 978-5-16-011692-1 (ИНФРА-М, print)
ISBN 978-5-16-108440-3 (ИНФРА-М, online)

В учебном пособии приведены лабораторные работы по эколо гии. Вклю
ченные в практикум химические методы ана лиза широко используются в настоящее время в России и за рубежом, а тематика лабораторных работ максимально при ближена к наиболее актуальным проблемам современности.

Соответствует требованиям федеральных государственных образова
тельных стандартов среднего профессионального образования последнего 
поколения.

Адресовано широкому кругу учащихся — от школьников до студентов 

колледжей и институтов.

УДК 574(075.32)

ББК 20.1я723

А в т о р ы :

Голубкина Н.А., доктор сельскохозяйственных наук, главный на
учный сотрудник лабораторно-аналитического отдела Федерального 
научного центра овощеводства, руководитель молодежного экологического центра при Федеральном научном центре овощеводства (предисловие, гл. 1—3);

Лосева Т.А., преподаватель экологии и биологии Московского кол
леджа управления, гостиничного бизнеса и информационных технологий «Царицыно» (гл. 4, приложения)

Р е ц е н з е н т ы:

Замана С.П., доктор биологических наук, профессор Государствен
ного университета по землеустройству;

Бекетова Л.В., кандидат технических наук, доцент Российского эко
номического университета имени Г.В. Плеханова

ISBN 978-5-16-011692-1 (ИНФРА-М, print)
ISBN 978-5-16-108440-3 (ИНФРА-М, online)

© Голубкина Н.А., Лосева Т.А., 

2003, 2008, 2014

© Голубкина Н.А., Лосева Т.А., 

2020, с изменениями

© ФОРУМ, 2020

Предисловие 
к 4-му изданию

Развитие современного общества все более настойчиво требует интенсивного вовлечения молодого поколения в научные 
исследования. Специфика таких исследований выдвигает ряд 
нерешенных на настоящий момент вопросов, включающих 
не только приобретение молодежью базовых знаний, но и обучение постановке научного эксперимента, умению логически 
мыслить, использовать статистические методы анализа получаемых результатов (на первых порах самые элементарные), 
приобретать навыки распознавания истинно нового среди 
множества обнаруженных характеристик изучаемого объекта. Сложность здесь заключается в том, что необходимыми 
знаниями для решения вышеуказанных задач, как правило, 
большинство преподавателей средних профессиональных 
учреждений не обладают, а следовательно, им нечего передать 
учащимся. В определенной степени отрицательное влияние 
в этой ситуации оказывают телевидение, пропагандирующее 
элементарность осуществления как научных экспериментов, 
так и научных открытий, а также популярные сайты интернета, привлекающие молодое поколение зрелищными экспериментами, не имеющими ничего общего с научными исследованиями. Результатом этого стало бытующее мнение, что научные открытия не требуют ни напряженного труда, ни особой 
формы мышления, ни специальной подготовки. Ошибочность 
такого представления очевидна и определяет острую необходимость тесных контактов учебных заведений с научными организациями и лабораторно-аналитическими центрами.
Настоящее издание представляет собой расширенный вариант лабораторного практикума по экологии, в который 
вошел ряд новых экспериментальных иллюстраций основных 
законов экологии, а также современных подходов к прове

Предисловие к 4-му изданию 

дению мониторинга окружающей среды и оценке качества 
воды и продуктов питания, а также ряд тем, посвященных социологическим исследованиям.
 Другой особенностью данного издания является уменьшение возрастных ограничений для учащихся, что открывает 
новые возможности привлечения к исследовательской работе 
детей среднего возраста и даже школьников младших классов. 
Целесообразность такого подхода подтверждена опытом создания и функционирования Молодежного экологического 
центра Одинцовского района Московской области на базе лабораторно-аналитического отдела ФГБНУ «Федеральный научный центр овощеводства».
Авторы надеются, что представленный опыт научных исследований поможет читателям, и прежде всего преподавателям, осуществить хотя бы частично программу вовлечения 
молодежи в науку и, как следствие, повысить эффективность 
усвоения молодежью всевозрастающего количества информации благодаря выявлению четкой взаимосвязи с окружающим миром.
По нашему мнению, исследовательские работы учащихся 
долж ны постоянно сопутствовать усвоению нового материала, 
а не толь ко включаться в качестве лабораторного практикума 
в изучае мую дисциплину. Важно донести до учащихся, что 
нет абсолютных истин и что в каждом предмете окружающего 
мира заключено множество удивительных и не всегда объяснимых фактов.
Отдельно следует отметить, что уровень приборного обеспечения не является определяющим в выполнении учащимися серь езных по своим результатам экологических исследований. В представленных работах используются недорогие 
портативные приборы, нашедшие широкое применение в лабораторной практике. Включен ные в сборник химические 
методы анализа широко используются в настоящее время 
в России и за рубежом [1, 2], а принципы практического мониторинга окружающей среды являются основополагающими 

Предисловие к 4-му изданию 

в экологии. Настоящий курс успешно прошел апробацию 
в Московском колледже управления и новых технологий 
(МКУНТ) и молодежном экологическом центре при ФГБНУ 
ФНЦО в 2000—2018 годах, результаты работ были представлены на студенче ских, районных и областных экологических 
конкурсах, всероссийских экологических конференциях. 
Часть результатов опубликована в научных журналах, в средствах массовой информации, получен один патент. ООО «Вивана» выпущены рекомендации по строительству детских 
спортивно-игровых площа док на основе результатов исследований студентов ФГОУ СПО «МКУИНТ». В 2013 г. работы 
по оценке экологических рисков, связанных с отдаленными 
последст виями добычи фосфоритов в Воскресенском районе, 
с участием студентов колледжа завоевали вто рое место в конкурсе «Наше Подмосковье», объявленном губернатором Московской области. Результаты социологических исследований 
с участием сту дентов включены в книгу «Глобальный экологический кризис. Про блемы и решения» (авторы Н.А. Голубкина, В.Ф. Пивоваров, С.М. Надежкин, Т.А. Лосева, А.Я. Со-
колова), вышедшую в 2013 г.
Согласно требованиям Минобрнауки России любая книга, 
подобная данной, должна включать положения о том, что учащийся должен знать, уметь и чем владеть после изучения предлагаемого курса. Авторы надеются, что представленный в лабораторном практикуме материал обеспечит четкое знание учащимися основных законов экологии, принципов экологического 
мониторинга и контроля качества продуктов питания и воды. 
Практические навыки проведения подобных исследований, несомненно, обеспечат умение проводить научные исследования 
на базе знания важнейших экологических законов и использовать результаты в практической жизни. Это, в свою очередь, 
является гарантией того, что учащиеся будут владеть современными методами контроля состояния окружающей среды, 
навыками системного анализа и работы с научной литературой, 
поиска научной информации и решений экологических проблем.

Предисловие к 4-му изданию 

Ав торы будут благодарны любым дополнениям, замечаниям 
и пожеланиям в связи с выпуском настоящего практикума 
(е-mail: segolubkina@rambler.ru или segolubkina45@gmail.ru).

Глава 1. 

ЗАКОНЫ ЭКОЛОГИИ

Изучив эту главу, учащиеся будут:
• знать основные законы экологии;
• уметь использовать их в своих исследованиях;
• владеть основными подходами к выявлению экологических законов в окружающей среде.

1.1. ЗАКОН ОПТИМУМА

Согласно наиболее общему экологическому закону оптимума воздействие любого фактора окружающей среды 
на живой орга низм имеет свой оптимум, определяющий наилучшие условия развития организма [3]. При этом в качестве 
фактора воздействия может выступать практически любой 
биотический или абиотиче ский фактор, например количество 
потребляемого кислорода, алкоголя, тяжелых металлов. Так, 
практика помещения недоно шенных детей в кювез с чистым 
кислородом показала повышение риска развития у малышей 
нарушений работы мозга. Глубокий недостаток кислорода 
приводит к кислородному голоданию (ги поксии) и в конечном 
итоге к смерти. При избыточном потребле нии спирта развивается белая горячка. Однако статистика показывает, что люди, 
вообще никогда не принимавшие никаких спиртных напитков, 
имеют достоверно меньшую продолжитель ность жизни, чем 
люди, употребляющие сухое вино в небольших количествах. 
Что касается тяжелых металлов, то все чаще воз никают дискуссии о необходимости замены применяемого сейчас показателя предельно допустимой концентрации (ПДК) значени ями 
нижнего и верхнего пределов, определяющих жизнеспособность организма (так называемые пессимумы). На самом деле, 
например, показано по ложительное действие на рост и развитие растений гороха определенных концентраций свинца. 

Глава 1. Законы экологии

Предлагаемая лабораторная работа позволяет выявить зону 
оп тимума воздействия соли цинка на прорастание се мян некоторых растений. Существует множество вариантов подобных исследований, отличающихся фактором (например, разные концентрации азота, калия, фосфора, тяжелых металлов) и объектами 
воздействия (семена разных сельскохозяйственных культур).

Лабораторная работа № 1.1 

Цель работы: выявить закон оптимума при воздействии 
на прорастание семян ржи (пшеницы) разных концентраций 
сульфата цинка.
Методика проведения работы. Готовят растворы сульфата цинка в дистиллированной воде следующих концентраций: 1) 10–12 М; 2) 10–10 М; 3) 10–8 М; 4) 10–6 М; 5) 10–4 М; 
6) дистиллированная вода (контрольная жидкость). В шесть 
чашек Петри с внутренней стороны помещают вырезанные 
по их раз меру листы фильтровальной бумаги, маркируют их 
(1—6). Смачивают1 верхнюю и нижнюю фильтровальную бумагу соот ветственно растворами 1—6 и помещают в каждую 
чашку по 502 семян ржи или пшеницы. Чашки плотно закрывают и оставляют на 4—7 дней при комнатной температуре. На следующем заня тии оценивают процент проросших 
семян в каждой чашке. Строят гра фические зависимости 
концентрации соли цинка: 1) от процента проросших семян; 
2) длины проростков; 3) длины корня; 4) соотношения длины 
проростков (длины корня). Определяют по графикам оптимальную кон центрацию цинка и зоны пессимума.

1 
Семена не должны быть покрыты водой.
2 
Согласно общепринятым методикам для осуществления таких экспериментов необходимо брать по 100 семян, однако при проведении 
лабораторных работ по эколо гии в школах, техникумах и колледжах 
обсчитать такое количество се мян школьникам и студентам достаточно трудно, поэтому общее количество семян можно уменьшить 
вдвое — до 50 штук.

1.2. Биоразнообразие

Выводы по результатам работы должны отражать экспериментальные данные, подтверждающие закон оптимума.

Контрольные вопросы и задания

1. 
Как формулируется закон оптимума?
2. 
Дайте характеристику зон оптимума и пессимума.
3. 
Приведите примеры действия закона оптимума по другим 
показателям (температура тела человека, интенсивность 
занятия спортом, интенсивность ультрафиолетового облучения и т.п.).

1.2. БИОРАЗНООБРАЗИЕ

Разнообразие биотического покрова, или биоразнообразие, — это один из факторов оптимального функционирования экосистем и биосферы в целом [4]. Биоразнообразие 
обеспечивает устойчивость экосистем к внешним стрессовым 
воздействиям и поддерживает в них подвижное равновесие. 
Здесь чрезвычайно важным фактом является то, что в отличие 
от неживой природы живые организмы имеют на несколько 
порядков большие разнообразие и способность не только сохранять это разнообразие, но и существенно увеличивать его 
по мере эволюции. Этот процесс рассматривают как механизм, обеспечивающий устойчивость любых живых систем 
и экосистем в целом в постоянно изменяющихся условиях 
окружающей среды. Именно способность экосистем поддерживать равновесие, используя для этого наследственную информацию живых организмов, и делает биосферу в целом 
и локальные экосистемы вещественно-энергетическими системами в полном смысле этого слова.

Лабораторная работа № 1.2

Цель работы: оценить биоразнообразие городского парка 
и рощи в пригороде. 

Глава 1. Законы экологии

Методика проведения работы:
1) проводят экспедиции в выбранные районы, фиксируя 
и фотографируя типичные растения; отдельно фиксируют растения искусственных насаждений;
2) используя данные интернета, определяют исследованные 
виды растений, их лекарственные свойства. Составляют 
таблицы биоразнообразия природной экосистемы с низким 
уровнем загрязнения окружающей среды (загородный лес) 
и экосистемы городского парка со значительным антропогенным воздействием: 

№ п/п
Наименование
растения
Латинское 
название
Лекарственные 
свойства

3) оценивают содержание сухого вещества в листьях одинаковых видов типичных деревьев городского и сельского парка 
(например, березы, дуба, липы, ольхи, тополя), для чего берут 
навеску свежих листьев (около 5 г; точная навеска) и помещают в сушильный шкаф, выдерживая пробу при 70°С в течение 3 сут (до постоянной массы). Рассчитывают содержание 
сухого вещества по формуле

Сухое вещество, % = M2/M1 · 100,

где M1 — исходная масса сырых листьев, г; M2 — конечная масса 
навески после высушивания, г; 100 — коэффициент перевода в %. 
Выводы по результатам работы должны включать:
1) оценку биоразнообразия городской и сельской среды 
по количеству зафиксированных растений;
2) характеристику различий в накоплении сухого вещества 
листьями различных растений в городской и сельской среде.

Контрольные вопросы и задания
1. 
Что такое экосистема?
2. 
Приведите примеры экосистем с высоким и низким 
уровнем биоразнообразия.