Экология и рациональное природопользование: практикум

ЭКОЛОГИЯ 
И РАЦИОНАЛЬНОЕ 
ПРИРОДОПОЛЬЗОВАНИЕ

ПРАКТИКУМ

И.С. КОРОТЧЕНКО

Москва
ИНФРА-М
2024

УЧЕБНОЕ ПОСОБИЕ

Рекомендовано 
Учебно-методическим советом федерального государственного 
бюджетного образовательного учреждения высшего образования 
«Красноярский государственный аграрный университет» 
для внутривузовского использования в качестве учебного пособия 
для студентов по направлению подготовки 
35.03.07 «Технология производства и переработки 
сельскохозяйственной продукции»

УДК 504.062.2(075.8)
ББК 20.18я73
 
К68

Коротченко И.С.
К68  
Экология и рациональное природопользование: практикум : учебное 
пособие / И.С. Коротченко. — Москва : ИНФРА-М, 2024. — 164 с. — 
(Высшее образование).

ISBN 978-5-16-019000-6 (print)
ISBN 978-5-16-111800-9 (online)
Учебное пособие подготовлено согласно программе дисциплины «Экология 
и рациональное природопользование». Представлены лабораторный 
практикум, материал для самостоятельной работы, словарь терминов, 
рекомендуемая литература.
Соответствует требованиям федеральных государственных образовательных 
стандартов высшего образования последнего поколения.
Предназначено для студентов очной и заочной форм обучения, обучающихся 
по направлению подготовки 35.03.07 «Технология производства 
и переработки сельскохозяйственной продукции».

УДК 504.062.2(075.8)
ББК 20.18я73

Р е ц е н з е н т ы:
Первышина Г.Г., доктор биологических наук, доцент, профессор 
кафедры технологии и организации общественного питания Торговоэкономического 
института Сибирского федерального университета;
Жирнова Д.Ф., кандидат биологических наук, доцент, старший научный 
сотрудник, исполняющий обязанности заведующего научно-
образовательной лабораторией «Дендроэкология и экологический 
мониторинг» Хакасского технического института — филиала Сибирского 
федерального университета

ISBN 978-5-16-019000-6 (print)
ISBN 978-5-16-111800-9 (online)

© Коротченко И.С., 2023
© Красноярский государственный 
аграрный университет, 2023

Данная книга доступна в цветном исполнении 
в электронно-библиотечной системе Znanium

ОГЛАВЛЕНИЕ 
 

ВВЕДЕНИЕ……………………………………………………….. 
5 

ОБЩИЕ ПРАВИЛА РАБОТЫ В ЛАБОРАТОРИИ………….… 
7 

1. Экология как комплекс наук, регулирующий взаимоотношения 
природы и общества. Структура биосферы, экосистемы, 
взаимоотношения организма и среды…………………………… 

 
 
9 

Лабораторная работа № 1. Биоиндикационная оценка экологического 
состояния окружающей среды……………….………… 

 
10 

Лабораторная работа № 2. Методы измерения абиотических  
факторов окружающей среды (определение pH, содержания 
кислорода, хлоридов в воде)……………………………….….…. 

 
 
16 

Лабораторная работа № 3. Оценка уровня загрязнения  
атмосферного 
воздуха 
веществами, 
попадающими  
в окружающую среду в результате работы автотранспорта…… 

 
 
21 

Задания для самостоятельной работы по разделу 1………..….... 28 
Вопросы для коллоквиума…………………………………..…..... 62 
2. Экологические принципы рационального природопользования 
и 
охраны 
природы. 
Глобальные 
проблемы 
окружающей  
среды………………………………………………………….….… 

 
 
67 

Лабораторная работа № 4. Оценка содержания хлорофилла  
в листьях растений с целью биоиндикации среды. Определение 
хлорофилла фотометрически……………….….…….….……….. 

 
 
67 

Лабораторная работа № 5. Модель рационального питания 
(определение суточных энерготрат и составление рациона питания, 
обеспеченности организма витаминами и микроэлементами)…………………………………………………

 
 
 

74 
Лабораторная работа № 6. Загрязнение пищевых продуктов 
нитратами и их определение в различных овощных культурах  
в зависимости от вида, сорта, органа, ткани..……………………. 
 
85 

Задания для самостоятельной работы по разделу 2…………...… 91 
Вопросы для коллоквиума………………………………….…..…. 103 
3. Особо охраняемые природные территории. Международное 
сотрудничество в области природопользования…………..…….. 

 
106 

Лабораторная работа № 7. Оценка радиационного состояния 
окружающей среды…………………………………………….….. 

 
106 

Лабораторная 
работа 
№ 
8. 
Моделирование 
механизма  
«парникового эффекта»………………………………………..….. 

 
112 

………………

Лабораторная работа № 9. Влияние кислотных осадков  
на объекты живой и неживой природы…………………………. 

 
118 

Задания для самостоятельной работы по разделу 3……….…… 
123 

Вопросы для коллоквиума…………………………………….…. 
127 

Вопросы к зачету…………………………….…………………… 
128 

Словарь терминов………………………………………………… 
130 

Заключение…………………………………………………….….. 
159 

Литература…………………………………………………….….. 
160 
15
8 

 
 
 
 
 
 

ВВЕДЕНИЕ 
 
Современная экология не только изучает законы функционирования 
природных и техногенных систем, но также ищет пути гармонического 
взаимоотношения природы и общества, от характера которого 
зависит здоровье людей, их экономическое процветание и сохранение 
человека как биологического вида. Решение экологических 
проблем требует огромной работы во всех областях науки и техники. 
Поэтому идеи и проблемы экологии всемерно проникают в другие 
научные дисциплины и внедряются в общественное развитие. 
Специалист в любой сфере деятельности должен обладать экологическими 
знаниями, понимать сущность современных проблем 
взаимодействия общества и природы, разбираться в причинной обусловленности 
негативных воздействий хозяйственной деятельности 
на окружающую природную среду. Уметь квалифицированно оценить 
характер, направленность и последствия влияния конкретной 
деятельности человека на природу, увязывая решение производственных 
задач с соблюдением соответствующих природоохранных 
требований, вырабатывать и осуществлять научно обоснованные решения 
экологических проблем.  
Цель дисциплины – дать целостное представление об окружающей 
среде как сфере активного взаимодействия человека и природы, 
овладеть прочными знаниями законов развития природы, научными 
основами ее охраны и рационального использования ресурсов. 
Задачи дисциплины: 
– изучение закономерностей функционирования, развития, 
устойчивости и динамики экологических систем; 
– выработка экологического мышления, гармонично развитой 
личности; 
– познание основных закономерностей рационального использования 
природных ресурсов и применение их в практической деятельности; 
– 
овладение знаниями о способах предупреждения и ликвидации 
негативных воздействий на окружающую среду. 
В результате изучения дисциплины студент должен использовать 
полученные знания для экологически грамотного принятия решений 
в своей профессиональной деятельности. 
Предлагаемое учебное пособие является оригинальным изданием. 
Компактность изложения, его концептуальная и дидактическая 

ясность сочетаются с полнотой раскрытия тематики. Пособие логически 
структурировано, состоит из трех разделов, каждый из которых 
сопровождается лабораторным практикумом, практикумом к самостоятельной 
работе студентов, включающим контрольные вопросы.  
Предлагаемое учебное пособие апробировано в различных вариантах (
лабораторные работы на занятиях, практические работы в природной 
обстановке, при выполнении выпускных квалификационных работ 
и т. д.). Пособие содержит задания, которые выполняются с использованием 
материалов лекций, основной и дополнительной  литературы. 
Материал для самостоятельной подготовки представлен в виде заданий, 
таблиц и задач, вопросов и словаря терминов по дисциплине. 
Автор выражает уверенность в том, что данное пособие будет 
полезно не только студентам высших учебных заведений, обучающимся 
по направлению подготовки 35.03.07 «Технология производства 
и переработки сельскохозяйственной продукции», но также и 
широкому кругу читателей. 
 

ОБЩИЕ ПРАВИЛА РАБОТЫ В ЛАБОРАТОРИИ 
 
1. Перед приходом на занятие ознакомиться с темой занятия 
по методическому руководству, учебникам, лекциям. 
2. Перед проведением опытов прочитать описание, выяснить 
непонятные вопросы у преподавателя. 
3. Соблюдать все необходимые меры предосторожности, указанные 
в специальной инструкции по технике безопасности. 
4. Рабочее место содержать в чистоте и порядке, не загромождать 
ненужными предметами. 
5. Перед уходом из лаборатории привести рабочее место в порядок, 
выключить воду и электроприборы. 
6. При пользовании реактивами необходимо держать их закрытыми 
и открывать только во время применения; закрывая склянки, 
не путать пробки. 
7. Неизрасходованные реактивы не сливать обратно в склянки. 
8. Без разрешения преподавателя не проводить опыты, не 
предусмотренные в руководстве. 
9. Все опыты с ядовитыми веществами проводить в вытяжном 
шкафу. 
10. При нагревании растворов в пробирке пользоваться держателем, 
помещать пробирку так, чтобы ее отверстие было направлено 
в сторону от работающего соседа. 
11. Не наклоняться над нагреваемой жидкостью во избежание 
попадания брызг в лицо. 
 
Меры первой помощи при несчастных случаях 
 
В лаборатории бывают случаи, требующие неотложной медицинской 
помощи, – порезы рук стеклом, ожоги горячими предметами, 
кислотами, щелочами. В серьезных случаях необходимо пострадавшего 
сопроводить к врачу. 
Основные правила первой помощи сводятся к следующему: 
1. При мелких порезах стеклом удалите осколки из раны, смойте 
кровь, продезинфицируйте раствором йода и перевяжите бинтом. 
2. При ожоге рук или лица реактивом смойте реактив большим 
количеством воды, затем в случае ожога щелочью – 1 %-м раствором 
уксусной кислоты, в случае ожога кислотой – 3 %-м раствором гидрокарбоната 
натрия, а затем опять водой. Одежду, соприкасавшуюся 
с реактивами, следует снять. 

3. При ожоге горячей жидкостью или горячим предметом обожженное 
место промойте проточной холодной водой в течение 5–10 мин. 
4. При попадании химического вещества в глаза их необходимо 
обильно промыть в течение 10–15 мин струей холодной воды так, 
чтобы она стекала от носа к виску. Веки пораженного глаза во время 
промывания должны быть осторожно развернуты. Контактные линзы 
перед промыванием следует снять. 
5. При попадании яда внутрь необходимо вызвать рвоту принятием 
теплого раствора поваренной соли (3–4 чайные ложки на стакан 
воды) и затем надавить пальцем на заднюю часть зева, давая пострадавшему 
пить большое количество теплой воды. Если пострадавший 
потерял сознание или же отравление вызвано проглатыванием растворителя, 
кислоты или щелочи, то рвоту вызывать нельзя. Пострадавшего 
необходимо перенести на свежий воздух и оставить в спокойном 
положении в тепле. 
6. При поражении электрическим током необходимо быстро 
освободить пострадавшего от действия тока путем отключения электроэнергии 
общим рубильником. Вынести пострадавшего на свежий 
воздух и при необходимости сделать ему искусственное дыхание и 
массаж сердца. Немедленно вызвать скорую помощь. 
 
 

1. ЭКОЛОГИЯ КАК КОМПЛЕКС НАУК, РЕГУЛИРУЮЩИЙ  
ВЗАИМООТНОШЕНИЯ ПРИРОДЫ И ОБЩЕСТВА.  
СТРУКТУРА БИОСФЕРЫ, ЭКОСИСТЕМЫ,  
ВЗАИМООТНОШЕНИЯ ОРГАНИЗМА И СРЕДЫ 
 
Экология как комплекс наук, регулирующий взаимоотношения 
природы и общества. Структура биосферы, экосистемы, взаимоотношения 
организма и среды. 
Факторы среды и адаптация к ним организмов. Понятие об экологическом 
факторе. Окружающая среда как совокупность экологических 
факторов, определяющих жизнедеятельность организма. Загрязняющие 
вещества как экологические факторы. Классификация 
экологических факторов. Экологическое значение абиотических факторов: 
тепла, освещенности, влажности, солености, концентрации 
биогенных элементов. Адаптации организмов к изменениям условий 
среды. Толерантность организма к экологическим факторам. Лимитирующий 
экологический фактор. Правило оптимума. Среды жизни. 
Характеристика наземно-воздушной, водной, почвенной сред обитания. 
Основные факторы жизненных сред. Организм как среда обитания, 
ее особенности. Приспособления живых организмов. 
Экология популяций. Популяция как форма существования вида. 
Статические характеристики популяции: численность, плотность, 
возрастной и половой состав. Методы оценки численности и плотности 
популяции. Динамика популяций.  
Биоценозы (сообщества), их таксономический состав и функциональная 
структура. Формирование сообщества. Типы взаимоотношений 
между организмами. Условия сосуществования конкурирующих 
видов. Видовое разнообразие как специфическая характеристика 
сообщества.  
Экологическая система. Определения понятия «экосистема». 
Экосистемы как единицы биосферы. Классификация экосистем. Составные 
компоненты экосистем. Динамика экосистем. Энергия экосистем. 
Понятие о трофических цепях, трофических уровнях. Продуктивность 
экологических систем. Экологические пирамиды. Искусственные 
экосистемы.  
Биосфера как глобальная экосистема. Функции живого вещества 
в биосфере. Пленки жизни. Понятие о круговоротах. Геологический и 
биотический круговороты. Круговорот воды, фосфора, азота, углерода, 
серы, кислорода. 

Лабораторная работа № 1  
 
Биоиндикационная оценка экологического состояния  
окружающей среды 
 

В основу методики, используемой при выполнении данной ра-

боты, положена теория «стабильности развития» («морфогенетиче-
ского гомеостаза»), разработанная российскими учеными А.В. Яблоковым, 
В.М. Захаровым и другими в процессе исследований последствий 
радиоактивного заражения, в том числе после Чернобыльской 
аварии. Эти ученые доказали, что стрессирующие воздействия различного 
типа вызывают в живых организмах изменения гомеостаза 
(стабильности) развития, которые могут быть оценены по нарушению 
морфогенетических процессов.  

Главными показателями изменений гомеостаза морфогенетиче-

ских процессов являются показатели флуктуирующей асимметрии – 
ненаправленных различий между правой и левой сторонами различных 
морфологических структур, в норме обладающих билатеральной 
симметрией. Такие различия обычно являются результатом ошибок в 
ходе развития организма. При нормальных условиях их уровень минимален, 
возрастая при любом стрессирующем воздействии, что и 
приводит к увеличению асимметрии.  

Особенностью стабильности развития является то, что она в 

большой степени зависит от общей генетической перестройки организма, 
а это особенно важно при оценке последствий радиационного 
воздействия.  

Оценка флуктуирующей асимметрии билатеральных организмов 

хорошо зарекомендовала себя при определении общего уровня антропогенного 
воздействия. Традиционные методы, оценивающие химические 
и физические показатели, не дают комплексного представления о 
воздействии на биологическую систему, тогда как биоиндикационные 
показатели отражают реакцию организма на все многообразие действующих 
на него факторов, сохраняя при этом биологический смысл.  

Оптимальным объектом биоиндикации антропогенных воздей-

ствий данным методом являются растения. Животные, особенно высшие, 
подходят для биоиндикации подобного рода в меньшей степени.               
Во-первых, они намного сложнее организованы и стабильность их развития 
зависит от большего числа факторов. Во-вторых, они находятся 
на более высоких ступенях пищевой пирамиды и менее подвержены загрязнению 
почвенной и воздушной сред. Наконец, животные подвижны 
и в меньшей степени связаны с конкретным участком территории.  

Растения же, как продуценты экосистемы, в течение всей своей 

жизни привязаны к локальной территории и подвержены влиянию 
почвенной и воздушной сред, наиболее полно отражающих весь комплекс 
стрессирующих воздействий на экосистему. 

Работа начинается с выбора точек исследования – четырех-пяти 

площадок, желательно находящихся на одной линии по мере удаления 
от потенциального источника загрязнения в вашей местности – населенного 
пункта, промышленного предприятия или автомагистрали. Желательно 
располагать площадки по линии преобладающих ветров – в ту 
сторону, куда ветер сносит потенциальные загрязняющие вещества.  

Дистанция между площадками зависит от мощности источника 

загрязнения. Если это большой населенный пункт с промышленными 
предприятиями и многочисленным автотранспортом, то расстояния 
между площадками могут быть в пределах 1 км (дальняя площадка 
будет удалена от города на 5 км). Если это, например, небольшая котельная, 
работающая на угле, то расстояния между площадками могут 
быть в пределах 400–800 м. Если это автотрасса – то 20–200 м               
(в зависимости от интенсивности потока автотранспорта).  

Для выполнения полевой работы студенты разбиваются на 

группы по 2–3 человека, каждой из которых преподаватель дает задание 
обследовать одну из выбранных на местности площадок.  

Теоретически, как было уже сказано во введении, исследования 

флуктуирующей асимметрии можно проводить на любых билатеральных (
симметрично организованных) объектах – будь то животные 
или растения. Однако, чем проще устроен организм и чем он 
крупнее, тем проще проводить измерения. Исходя из этого, удобным 
для организации подобных исследований модельным объектом являются 
листья листопадных деревьев. Это могут быть такие виды деревьев, 
как клены, тополя или березы.  

Проводить сбор материала можно после завершения интенсив-

ного роста листьев до периода опадения листвы. Сбор листьев должен 
проводиться с растений, находящихся в примерно одинаковых 
экологических условиях по уровню освещенности, влажности, типу 
биотопа. Например, одна из площадок сбора не должна находиться на 
опушке, а другая – в лесу.  

Для анализа используют только средневозрастные растения, из-

бегая молодых и старых экземпляров.  

Сбор листьев производится с 10 близко растущих деревьев – по 

10 листьев с каждого дерева, всего – 100 листьев с одной площадки.  

Листья берутся из нижней части кроны, на уровне поднятой ру-

ки, с максимального количества доступных веток (рис. 1). При этом 
стараются задействовать ветки разных направлений, условно – с севера, 
юга, запада и востока.  

 
 
 
. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

Рисунок 1 – Места сбора листьев 

 
Листья стараются брать примерно одного, среднего для данного 

вида размера. Листья с одного дерева связывают ниткой по черешкам 
и складывают в пакеты. Каждый пакет (выборка) снабжается этикеткой, 
на которой указывают: дату, место сбора (делая максимально 
подробную привязку на местности) и номер площадки, а также автора 
(авторов) сбора. 

После проведения полевых сборов группы студентов начинают 

обработку собранного материала, обобщая результаты.  

Цель работы: экспресс-оценка качества окружающей среды по 

флуктуирующей асимметрии листовой пластины травянистых и древесных 
форм растений. 

Оборудование, реактивы, материалы: курвиметр (линейка); 

транспортир; гербарий (фото) листьев или свежие листья; индивидуальное 
задание. 

 

Ход работы 

 
1. В лабораторных условиях с каждого листа снимите показатели 
по пяти параметрам (рис. 2).