Элективный курс "Экология растений с флористическим анализом растительности Ставрополья"
элективный курс по биологии (10 класс) на тему

Экология растений  с флористическим анализом растительности Ставрополья.

                                         Пояснительная записка.

      Программа курса  рассчитана на 34 часа для учащихся 10 класса.    

      Хочется  при помощи созданного курса показать красоту, богатство и разнообразие растительного мира  Ставропольского края, в том числе и с помощью информационных технологий. Ученые называют природу края музеем под открытым небом. Здесь сосредоточены природные объекты самой разной экологии. Представляет научный интерес и исторические особенности флоры. Занимая центральное положение в Предкавказье, Ставрополье является местом, где пересеклись пути ледниковых и межледниковых миграций флор.

      В настоящее время  на территории края существует реальная угроза исчезновения многих ценных растений. Потеря каждого вида – это невосполнимая утрата генофонда, который формировался в течение миллионов лет эволюции. Основа охраны генофонда базируется на том, что для научных и практических целей должна быть сохранена вся флора целиком. Охрана флоры – непременное условие рационального использования растительных ресурсов. Чтобы охранять и беречь, нужно знать  объект охраны, т.е. растительный мир родного края.  Не только знать, но и любить.

     Ставропольский край – сельскохозяйственный регион, поэтому будут ценными знания,  полученные на спецкурсе, в прикладном плане.

Целью курса является формирование экологической культуры учащихся через экологическое воспитание, совершенствование их знаний в области биологии и экологии, приобретение умений и навыков в научно-исследовательской деятельности.

Задачи курса:

- воспитывать интерес к познанию мира, к изучению биологии и экологии;

- помочь приобрести дополнительные знания, умения в интересующей области.

- усвоение научных знаний о природе, которые могут быть использованы для охраны и приумножения ее богатств;

- понимание многосторонней ценности природы для общества и человека;

- овладение нормами правильного поведения в природной среде.

Знаком «*» обозначены практические работы учебного электронного издания «Экология, 10-11 кл.»

                                             Введение (2 ч).

       Экология – наука о взаимоотношениях организма с окружающей средой. Цели и задачи  «Экологии растений с флористическим анализом растительности  Ставрополья». Методы  изучения растительного мира. Уровни организации растений.

       Особенности растительности Ставропольского края.

                           Взаимосвязь растений и факторов среды (1 ч).

      Воздействие среды на организм растения. Экологические факторы. Ресурсы, используемые растениями в процессе жизнедеятельности. Оптимальные условия. Ограничивающие факторы.  Закон минимума. Толерантность.

      Особенности абиотических факторов Ставропольского края и их значение в жизни растений  (8 ч).

       Свет как абиотический фактор. Особенности солнечной радиации на Ставрополье. Влияние солнечного спектра, продолжительности, интенсивности, освещенности на рост и развитие растений. Процессы у растений, связанные со светом: фотосинтез, фотопериодизм, фототропизмы, гелиотропизмы, фотонастии. Группы растений относительно света: гелиофиты, факультативные гелиофиты, сциофиты. Короткодневные, длиннодневные растения. Практическая работа: 1. Изучение анатомического строения листьев светолюбивых и тенелюбивых растений. 2*. Изучение влияния факторов среды (света) на растения.

       Вода как абиотический фактор. Особенности водного режима (влажности) Ставропольского края. Значение воды в жизни растения. Морфологические, анатомические и физиологические приспособления растений к условиям водного режима. Организмы-эфемеры. Группы растений относительно влажности: гидатофиты, гидрофиты, гигрофиты, мезофиты, ксерофиты, суккуленты, склерофиты. Значение транспирации в жизни растения. Гуттация. Практическая работа: 1*. Расчет объема воды, транспирируемого лесным сообществом.

Температура как абиотический фактор. Особенности теплового режима Ставропольского края. Температура и физиологические процессы  растений. Теплолюбивые (термофилы) и холодолюбивые (криофилы) растения. Влияние оптимальных  температур, сезонных и суточных колебаний на рост и развитие растений. Морфологические, физиологические приспособления растений к температурному фактору и его колебаниям. Взаимосвязь между температурой и влажностью. Стратификация. Яровизация.

Жизненные формы растений. Классификация жизненных форм по Раункиеру (фанерофиты, хамефиты, гемикриптофиты, криптофиты, терофиты), по Серебрякову (древесные растения, полудревесные растения, наземные и водные травы). Разнообразие растительных форм жизни на Ставрополье. Практическая работа: 1. Определение деревьев и кустарников по внешнему виду (габитус).

Ранневесенняя флора Ставрополья. Практическая работа: 1. Изучение  особенностей растений-эфемероидов. Определение раннецветущих растений по определительной карточке.

Эдафогенные  факторы. Значение почвы в жизни растений. Структура  и состав почвы. Экологические группы растений  по отношению к разным типам почв: песчаных, глинистых, суглинистых. Растения-индикаторы (ацидофилы, базофилы, нейтрофилы, индифферентные, кальцефилы, нитрофилы, галофиты). Практическая работа: 1. Определение структуры и механического состава почв. 2*. Определение особенностей химического состава почвы по видовому разнообразию растений.

         Типы почв Ставропольского края.

         Участие факторов среды в размножении и распространении растений. Практическая работа: 1. Изучение особенностей насекомоопыляемых и ветроопыляемых растений.

2*. Изучение строения семян и плодов, распространяемых ветром.

Темы для научно-исследовательской деятельности:

1. Ранневесенняя флора города (села). Инвентаризация и состояние.

2.Растения-индикаторы химического состава почв.

                          Биотические факторы в жизни растений (6 ч).

          Типы биотических взаимодействий: нейтрализм, аменсализм, комменсализм, синойкия, симбиоз, хищничество, паразитизм, хищничество.

Взаимовыгодные отношения с участием растений: симбиоз, мутуализм, протокооперация. Практическая работа: 1. Изучение взаимовыгодных (мутуализм) отношений между организмами.

Взаимоотношения растений и фитофагов. Ядовитость как средство самозащиты растений от фитофагов. Разнообразие растительных химических средств защиты. Роль фитофагов в растениеводстве.  Карантинные вредители растений Ставропольского края.

         Паразитизм в растительном мире. Разнообразие паразитирующих  на растениях организмов. Роль паразитов в растениеводстве. Карантинные паразитические организмы Ставропольского края.

          Конкурентные взаимоотношения в растительном мире. Правило конкурентного исключения. Роль конкуренции в регулировании видового состава сообщества. Аллелопатия.       Виды-мигранты. Роль конкурентных отношений при интродукции новых видов. Понятие карантина. Карантинные сорные растения Ставропольского края.  Практическая работа: 1*. Изучение конкурентных взаимодействий между организмами.

         Изменение среды под воздействием растений.

Темы для научно-исследовательской деятельности:

1. Изучение видового состава фитофагов дикорастущих растений населенного пункта.

2. Изучение видового состава вредителей садов и огородов населенного пункта.

3. Изучение особенностей растений-паразитов.

                    Влияние антропогенного фактора на растения (2 ч).

Растительные ресурсы Ставропольского края. Использование лекарственных, кормовых, пищевых, декоративных растений.

Влияние деятельности человека на организм, популяции, виды, биоценозы, экосистемы. Охрана растений в Ставропольском  крае. Красная книга Ставропольского края. Редкие и исчезающие растения края. Категория и статус охраняемых растений. Популяционно-видовой, экосистемный уровни охраны природы  края. Правовые основы охраны растений.

Темы для научно-исследовательской деятельности:

1. Инвентаризация лекарственных растений населенного пункта и его окрестностей. Оценка состояния.

2. Инвентаризация ядовитых растений населенного пункта и его окрестностей.

3. Инвентаризация редких и исчезающих растений.  Необходимые меры охраны.

4. Охраняемые природные территории. Современное состояние.

                                                 Среды жизни (2 ч).

          Особенности растений суши. Широтная зональность, высотная поясность.

          Особенности  водоемов края. Адаптации растений к обитанию в водной среде.

                                    Растительные популяции (1 ч).

         Демографические показатели: рождаемость, смертность. Продолжительность жизни, возрастной спектр.  Стратегии популяций: r-виды, K-виды. Механизмы саморегуляции у растений.

                                      Фитоценозы (1 ч).

Флористический состав. Многочисленные и малочисленные виды, их роль в сообществе. Основные средообразователи. Экологические ниши. Ярусность. Обилие. Покрытие. Жизненность. Подвижность растительных сообществ. Формула Жаккара.  Ассоциации. Консорции. Практическая работа: 1.Изучение морфологического критерия двух разных видов местной флоры. 2*. Изучение вертикальной структуры биоценоза (лесной экосистемы). 3*. Изучение устойчивости биоценозов.  

                                      Экосистемы  края (9ч).

          Понятие экосистемы. Вещественно-энергетические связи между живой и косной частями экосистемы. Основные компоненты экосистем; запас биогенных элементов, продуценты, консументы, редуценты. Цепи питания в экосистемах. Законы потока энергии по цепям питания. Первичная и вторичная биологическая продукция. Экологические пирамиды. Космическая роль растений. Практическая работа: 1*. Изучение пищевых цепей.  

2*. Изучение правила экологической пирамиды.

          Экосистемы лесов Ставропольского края. Экологическое значение лесов. Лесообразующие породы в крае. Полог, подлесок, подрост. Группы лесов по хозяйственному использованию. Рекреационные нагрузки на лесные экосистемы. Деградация лесных экосистем. Лесоразведение в крае. Практическая работа: 1*. Расчет массы выделяемого кислорода участком леса. 2*. Расчет массы газа, поглощенной лесополосой.

             Экосистемы степей и лугов Ставропольского края. Типы степей: ковыльно-типчаковые, ковыльно-типчаково-полынные, типчаково-полынные, полынные, ковыльно-типчаково-разнотравные.

             Горные экосистемы края.            

             Экосистемы полупустыней Ставропольского края.

             Растительность городов Ставропольского края. Экологические группы древесно-кустарниковой растительности города. Экологическое значение растительности города. Индикация загрязнения по состоянию древесно-кустарниковой растительности. Устойчивость древесных пород к загазованности, к вытаптыванию. Композиции зеленых насаждений. Значение рудеральной растительности. Практическая работа:      

1*. Исследование состояния культурных и дикорастущих растений в городе.

Понятие агроценозов и агроэкосистемы на примере Ставропольского края. Экологические особенности агроценозов. Их продуктивность. Пути управления продуктивностью агросообществ и поддержания круговорота веществ в агроэкосистеме. Экологические способы повышения их устойчивости и биологического разнообразия.

Экологические сукцессии. Причины саморазвития экосистем. Смена видов и изменение продуктивности зарастающего водоема, карьеров, пожарищ, территорий, подвергшихся затоплению во время наводнения.  Неустойчивые и устойчивые стадии развития сообществ. Климаксовые сообщества. Первичные и вторичные сукцессии.

Химические, агротехнические и биологические методы борьбы с вредителями и сорняками в сельском хозяйстве края. Проблема загрязнения окружающей среды ядохимикатами. Практическая работа: 1*. Расчет массы вредителей.

   Темы для научно-исследовательской деятельности:

1. Деградация лесных экосистем.

2. Рекреационные нагрузки на лесные экосистемы.

3. Причины опустынивания территории.

4. Значение древесно-кустарниковой растительности городов.

5. Индикация загрязнения по состоянию древесно-кустарниковой растительности.

6. Смена видов и изменение продуктивности зарастающего водоема, карьеров, пожарищ, территорий, подвергшихся затоплению во время наводнения.

7. Биологические методы борьбы с вредителями и сорняками в сельском хозяйстве.

                                     Место растений в биосфере (1 ч).

             Участие растений в круговороте веществ. Способность растений накапливать вещества. Проблема накопления нитратов в продуктах питания. Практическая работа: 1*. Определение степени накопления свинца в растительных пробах (листовой опад) в зависимости от расстояния до автострады. 2*. Оценка содержания нитратов в продуктах питания.  

3*. Изучение биологического круговорота веществ в биосфере.

                               Обобщение курса. Итоговое тестирование (1ч).

 Основные требования к знаниям и умениям учащихся

                                Учащиеся должны знать:

     - определения основных экологических понятий (факторы среды, лимитирующие факторы, экологический оптимум, благоприятные, неблагоприятные и экстремальные условия, адаптация организма), особенности факторов среды края;

     - о типах взаимодействий растений с другими организмами; разнообразие биотических связей с участием растений;

     -законы конкурентных отношений в природе; правило конкурентного исключения, его значение в регулировании видового состава природных сообществ, в сельскохозяйственной практике края, при интродукции и акклиматизации видов растений; карантинную сорную растительность края;

     - понятие «популяция», ее демографическая структура, динамика численности, стратегия и регуляция;

     - о строении и функционировании экосистем (понятие «экосистема», «фитоценоз» как основа природной экосистемы, роль растений в круговоротах  веществ и потоках энергии в экосистемах); об особенностях экосистем края;

     - законы биологической продуктивности (цепи питания, первичная и вторичная биологическая продукция; факторы, ее лимитирующие; экологические пирамиды; биологическая продукция в естественных природных и агроэкосистемах);

     - о саморазвитии экосистем;

     - о роли растений в биосфере: в круговороте веществ и потоках энергии;

     - о современном состоянии, использовании и  охране растительности в крае (причины и последствия сокращения растительных ресурсов, охрана редких и исчезающих видов растений в крае; Красная книга Ставропольского края и ее значение в охране редких и исчезающих видов растений).

                      Учащиеся должны уметь:

- решать простейшие экологические задачи;

- объяснять принципы обратных связей в природе, механизмы регуляции и устойчивости в популяциях растений и фитоценозах;

- применять знания экологических правил при анализе различных видов хозяйственной деятельности в крае;

- проводить  простейшие опыты по оценке состояния окружающей среды;

- уметь оценивать состояние окружающей среды при помощи биоиндикаторов;

- уметь определять растения по определителям;

Тематическое планирование спецкурса «Экология растений Ставрополья» для 10 класса (34 часа).

* практические работы учебного электронного издания «Экология, 10-11 кл.»