Утилизация промышленных отходов с использованием вермикомпоста (продукта жизнедеятельности красных калифорнийских червей)

Задачи:

Образовательные: познакомить учащихся с внешним и внутренним строением класса Олигохет на примере дождевого червя, провести наблюдение за поведением и рефлексами, значением в природе и в жизни человека.

Воспитательные: воспитание сознательной дисциплины на уроке, прививать интерес к природе, видеть прекрасное.

Развивающие: развивать умения анализировать, развивать познавательный интерес к предмету, навыкам работы с живыми материалами, развивать умения выделять главное, развивать умения и навыки, необходимые для работы в паре.

Тип урока: комбинированный.

Формы работы на уроке: а) объяснение материала; б) лабораторная работа; в) самостоятельная работа.

Методы: частично-поисковый, объяснительно-иллюстративный.

Методические приёмы: рассказ, беседа, демонстрация таблиц, рисунков, влажных и натуральных препаратов дождевых червей, слайдов.

Средства наглядности: натуральные - живые дождевые черви и влажные препараты, изобразительные - таблицы с изображением кольчатых червей, рисунки из учебника и других книг, фотографии и слайды.

Материалы и оборудование:

Для объяснения нового материала: мультимедийный проектор; учебное электронное издание «Лабораторный практикум. Биология 6-11 класс» издательства Республиканского центра (2004 г.) при поддержке НФПК; доска, мел.

К лабораторной работе: банка с дождевыми червями в почве, ванночки, пинцеты, стеклянные пластины, лист бумаги, репчатый лук, ручные лупы, хозяйственные перчатки, инструктивная карта, мультимедийная презентация.

К проверке знаний: тест.

Планируемые результаты:

· учащиеся должны усвоить, что кольчатые черви - сегментированные свободноживущие животные;

· знать внешнее и внутреннее строение кольчатых червей;

· выделять особенности приспособления к среде обитания кольчатых червей;

· узнавать кольчатые черви на рисунках и натуральных объектах;

· Знать значение дождевых червей в природе и в жизни человека.

Методические рекомендации:

1. Материал по дождевым червям необходимо заготавливать осенью. Для этого нужно накопать на огороде с хорошо удобренной почвой крупных дождевых червей и вместе с почвой принести их в кабинет. Время от времени почву увлажняют и добавляют сверху растительные остатки для питания червей. Так можно содержать червей целый год. Их можно использовать на практических занятиях, а также проводить опыты по планам индивидуальных работ.

2. Текст инструктивной карты раздать на каждый стол.

Ход урока.

I. Организационный момент.

Приветствие, сообщение темы урока и плана работы, отметка отсутствующих.

II. Эпилог:

Великий Чарльз Дарвин был первым, кто внимательно пригляделся к дождевым червям и оценил их способности и роль на планете. Дождевые черви занимали Дарвина на протяжении 50-ти лет - всей его жизни в науке. В конце 1881 года вышел его классический научный труд: «Образование растительного слоя Земли деятельностью дождевых червей и наблюдения над их образом жизни».

Чарльз Дарвин говорил: «Нельзя не удивиться, когда подумаешь о том, что весь растительный слой уже прошёл через тело дождевых червей и через несколько лет снова пройдет через них. Плуг принадлежит к числу древнейших и имеющих наибольшее значение изобретений человека; но ещё задолго до его изобретения почва правильно обрабатывалась червями и всегда будет обрабатываться ими. Весьма сомнительно, чтобы нашлись ещё другие животные, которые в истории земной коры заняли бы столь видное место».

«…м-р Фиш отверг мои заключения об участии, принимаемом червями в образовании растительного слоя, только из предвзятой идеи о их неспособности произвести такую работу. Он говорит, что «при их слабости и их незначительной величине работа, которую им приписывают, должна для них быть совершенно непосильной».

Кто же оказался прав: Чарльз Дарвин или его оппонент?

На этот вопрос мы должны ответить в конце урока.

III. Актуализация знаний:

Назовите основные признаки, характеризующие типы Плоских и Круглых червей?

Каково строение и какие приспособления к среде обитания другого типа - Кольчатые черви - узнаем в ходе урока на примере знакомого нам дождевого червя.

IV. Изучение нового материала.

Тема: «Тип Кольчатые черви. Класс Малощетинковые черви. Внешнее и внутреннее строение малощетинковых на примере дождевого червя. Значение дождевых червей в природе и в жизни человека» (на доске)

Рассказ учителя о кольчатых червей с применением мультимедийного проектора.

1. Систематическое положение:

Тип Кольчатые черви

Класс Малощетинковые

Семейство Настоящие черви, или Люмбрициды

Род Дождевой червь

Вид Обыкновенный дождевой червь

2. Внешнее строение (слайды 1, 2, 3).

1. Членистое тело состоит из трёх отделов: головной лопасти, сегментированного туловища и задней лопасти, где расположены зона роста и анальное отверстие. У некоторых имеются мелкие глаза.

2. Тип Кольчатых червей отличается от плоских и круглых сегментированностью строения. В каждом сегменте червя повторяются многие органы. Кожа у кольчатых червей представлена однослойным эпителием с железистыми клетками.

3. Головная лопасть. Небольшая подвижная лопасть впереди рта, расположенного на брюшной стороне тела. У дождевого червя она не имеет ни глаз, ни щупалец.

Рис. 43. Демонстрационный слайд №1 «Внешнее строение дождевого червя»

4. Сегменты. На каждом сегменте имеется по 4 пары жёстких щетинок - производных кожи, которые образуют на теле продольные ряды - сбоку и снизу. Хорошо развиты кольцевые и продольные мышцы.



Рис. 44. Демонстрационный слайд №2 «Внешнее строение дождевого червя»

5. Поясок. Железистое утолщение покровов. Во время размножения поясок выделяет вещества кокона.

Рис. 45. Демонстрационный слайд №3 «Внешнее строение дождевого червя»

Есть тончайшая кутикула, которая выделяется кожным эпителием.

Изучим внешнее строение, поведение на живых объектах, выполняя лабораторную работу.

Цель: знакомство с внешним строением и особенностями поведения кольчатых червей на примере дождевого червя.

Материалы и оборудование: банка с дождевыми червями в почве, ванночки, пинцеты, стеклянные пластины, лист бумаги, репчатый лук, ручные лупы, хозяйственные перчатки, инструктивная карта.

Инструктивная карта:

1. Вытащите пинцетом дождевого червя из банки с почвой и поместите его в кювету или миску с почвой. Понаблюдайте, как червь зарывается передним концом вперёд, сокращая кольцевую и продольную мускулатуру. Зарисуйте.

2. Положите дождевого червя на стекло и рассмотрите его сверху и снизу. Обратите внимание на вздутый головной конец со ртом на нижней стороне тела и на задний уплощённый конец тела с анальным отверстием на последнем членике. Через ручную лупу рассмотрите парные щетинки на каждом сегменте тела на боковых и брюшных валиках (4 пары щетинок на каждом сегменте: 2 - по бокам, 2 - снизу). Зарисуйте. Рассмотрите окраску спинной и брюшной сторон тела. Определите стадию развития червя: неполовозрелый червь без вздутого пояска в передней трети тела, а половозрелый - с пояском. На нижней стороне тела найдите парные половые отверстия на бугорках: женские на 14-м сегменте, мужские - на 15-м. Запишите.

3. Положите дождевого червя на лист бумаги. При его движении можно расслышать шуршание. Предположите, чем вызвано это шуршание?

4. Поместите перед дождевым червем свежеотрезанный кусочек лука. Понаблюдайте за рефлексом - резкими изгибами тела червя, который остро реагирует на химическое воздействие.

5. Выпустите червя в банку с почвой. Регулярно в течение месяца увлажняйте почву, кормите червей растительными остатками.

3. Внутренне строение (слайд 4).

Наружной сегментации соответствуют разделение внутренней полости тела перегородками на отдельные участки и посегментное расположение ряда внутренних органов. Правильно повторяются нервные узлы, кольцевые кровеносные сосуды, выделительные органы - метанефридии, карманы средней кишки и половые органы.

Кожно-мускульный мешок состоит из кутикулы, эпителия, кольцевой и продольной мускулатуры, а также внутренней выстилки полости тела.

Нервная система представлена окологлоточным нервным кольцом с хорошо развитым надглоточным и менее выраженным подглоточным нервными узлами, а также брюшной нервной цепочкой, образующей узлы в каждом сегменте тела. От них отходят многочисленные нервы.

Кровеносная система замкнутая, состоит из сосудов, часть которых обладает сокращающимися стенками («сердца»), что обеспечивает циркуляцию крови.

Дыхание осуществляется всей поверхностью тела.

Рис. 46. Демонстрационный слайд №4 «Внутреннее строение дождевого червя»

Пищеварительная система сквозная, сложная, делится на ротовое отверстие, глотку, пищевод, желудок и кишечник, заканчивающийся анальным отверстием.

Выделительная система представлена посегментно расположенными метанефридиями. Их воронка обращена в полость тела, а другой конец открывается наружу.

Половая система и размножение. Оплодотворение у малощетинковых перекрёстное. При половом размножении два дождевых червя сближаются и образуют общий слизистый кокон, в который оба животных выделяют половые клетки. После этого кокон уплотняется; под его защитой происходит развитие яиц.

Развитие у малощетинковых червей прямое - протекает без образования личинки, из кокона выходит вполне сформировавшиеся черви.

Кроме полового размножения, у малощетинковых наблюдается и бесполое: тело червя делится на две части, у передней регенерирует задний конец тела, а у задней - передний.

4. Значение дождевых червей в природе и в жизни человека

Дождевые черви ведут роющий образ жизни. Они обитают в различных почвах, разрыхляя и обрабатывая их (особенно благоприятна эта их деятельность на почвах огородов и садов). Эти животные, пропуская почву через свой кишечник, постоянно её улучшают, насыщая органическими остатками и перемешивая, разрыхляют, обеспечивая доступ воздуха в более глубокие слои, повышают плодородие. В ряде случаев перенос дождевых червей в почвы, где их ранее не было, повышает урожайность огородных культур. В странах с влажным климатом дождевых червей больше. Однако в переувлажнённых почвах, а также на болотах, в особенности торфяных, дождевой червь не живёт.

Обитающие в почве кольчатые черви служат пищей для многих животных. Их поедают кроты, лягушки и некоторые пресмыкающиеся.

В результате селекции красных дождевых червей были получены гибриды, которые используются человеком для переработки и утилизации органических отходов с целью получения ценного продукта - биогумуса.

Калифорнийский красный червь был выведен в университете штата Калифорния в 1959 году американским врачом Т. Барретом. На собственной ферме он занимался разведением червей с целью повышения доходности своего хозяйства. Он исходил из понимания необходимости полнейшей утилизации всех органических отбросов, получающихся в хозяйстве, то есть отходов кухни, сада, огорода, а также опавшей листвы и тому подобных органикосодержащих отходов и использования их в качестве корма дождевым червям. Червей он выращивал в деревянных ящиках, заполненных землёй, навозом и отходами. Красный калифорнийский червь отличается от других видов способностью перерабатывать все виды органики, а также очень высокой плодовитостью (более чем в 100 раз) и долгожительством (продолжительность жизни их составляет более 16 лет). Важной особенностью калифорнийского красного червя была потеря инстинкта покидать место обитания даже при неблагоприятных условиях окружающей среды.

Результаты этих исследований не остались незамеченными. При помощи калифорнийских червей вот уже 15 лет перерабатывают мусор в Германии, Франции, Венгрии, Дании, Италии. Калифорнийский червь поедает опилки, гнилые овощи, ил сточных вод, а также отходы пищевых предприятий, кости, внутренности животных.

V. Проверка усвоенных знаний (тест):

Фамилия ___________________________

Тест «Внешнее и внутренне строение, поведение дождевых червей. Роль в почвообразовании».

Выберите из предложенных суждений правильные (обведите цифру в тесте).

1. Дождевые черви живут в почве, богатой перегноем.

2. Дождевые черви являются гермафродитами.

3. Анальное отверстие дождевого червя расположено на 16 сегменте.

4. Кожа покрыта кутикулой, а на каждом членике 16 щетинок.

5. Дождевые черви - хищники.

6. На коже дождевого червя много слизистых и ядовитых желез.

7. Тип Кольчатых червей разделён на классы: Олигохеты, Полихеты.

8. Среди различных червей Кольчатые - наиболее прогрессивная группа.

9. Мускулатура дождевого червя образована продольными и кольцевыми мышцами.

10. Органы выделения кольчатых червей - метанефридии.

11. Кровеносная система кольцецов - замкнутая.

12. Дыхание у дождевых червей осуществляется с помощью жабр.

13. Полость тела у кольчатых червей отсутствует.

14. Размножаются дождевые черви только половым путём.

15. Дождевые черви играют большую роль в почвообразовании, разлагая органические остатки.

(Правильные ответы: 1, 2, 7, 8, 9, 10, 11, 15)

Итог урока: Кто же был прав: Дарвин или Фиш? Почему?

VI. Домашнее задание.

Изучить материал учебника; приготовить сообщение из дополнительной литературы о медицинском применении пиявок (даётся одному ученику).

Заключение

Итак, дождевые черви являются очень важным фактором почвообразования. Без них не могло бы быть почв в том виде, в каком мы их наблюдаем. Это, конечно, не даёт права переоценивать их роль в почвообразовании, так как если бы не существовало большого количества других факторов, действующих в том же направлении, то деятельность червей не имела бы смысла.

Дождевые черви включаются в процесс почвообразования, когда гумификация почвы уже в полном разгаре. Значение дождевых червей выступает на первый план, когда гумус уже создан и возникают задачи о его распределения по разным слоям почвы, о разрыхлении её, о снабжении всего огромного количества гумификаторов воздухом и водой, о предохранении гумуса от быстрого вымывания из почвы, об удалении избытков растительных остатков с поверхности почвы, о нейтрализации кислот, о консервации питательных материалов для растений в водопрочных копролитах.

Дождевые черви используются человеком для получения ценного продукта - вермикомпоста, который может не только широко применяться в качестве удобрения для повышения плодородия почв в сельском хозяйстве, но и для рекультивации нарушенных земель. Последнее весьма актуально в нашем регионе со сложной, а по отдельным районам кризисной экологической обстановкой, где восстановление земель, подлежащих рекультивации, стало не только экологической, но и социальной проблемой.

Результаты проведённых исследований показали, что успешнее всего утилизации подлежат золошлаковые отходы Томь-Усинской ГРЭС, если их смешивать в различных процентных соотношениях с биогумусом и формировать на них растительный покров.

Процесс биологической утилизации экологически безопасен и не приводит к вторичному загрязнению почв, поверхностных и грунтовых вод. Использование биогумуса для проведения рекультивационных мероприятий экономически выгодно и экологически оправдано.

Выводы

1. Изучены общие вопросы биологии и жизнедеятельности дождевых червей, обобщён зарубежный и отечественный опыт по верми-культивированию.

Упрощённое внешнее строение дождевых червей связано с адаптациями к роющему образу жизни (червеобразное тело, гомономная сегментация тела, наличие железистого пояска, наличие по бокам тела щетинок).

В процессе своей жизнедеятельности дождевые черви заглатывают почву, опавшие листья, остатки растений и способствуют ускорению процессов гумусообразования и минерализации почвы, рыхлят почву, перемешивают. Почва, пропущенная через кишечник червей, хорошо структурирована.

В результате селекции в 1959 году американским врачом Т. Барретом был выведен калифорнийский красный червь, который отличается от других видов способностью перерабатывать все виды органики, а также очень высокой плодовитостью и долгожительством. В России в 1984 году профессором А.М. Игониным была выведена своя собственная технологическая порода червей - «старатель», более адаптированная к местным условиям. Эти породы червей используются человеком для переработки и утилизации отходов городского и сельского хозяйства с целью получения ценного продукта - биогумуса.

2. Разработаны практические рекомендации по содержанию дождевых червей в домашних условиях, культивированию их на садовом участке и получению вермикомпоста.

Для успешного разведения червей необходимо соблюдение определённых требований к условиям среды их обитания:

1) оптимальная температура для размножения и развития червя от +19 до +25 єС (при температуре выше +38 єС и ниже +4 єС черви погибают);

2) влажность среды от 70 до 80%. Хотя черви и обладают способностью переносить высокий процент потери воды из организма, однако если влажность субстрата длительное время ниже 35%, черви могут погибнуть;

3) оптимальная реакция среды - нейтральная, pH=7,0. Допускается использование компоста с pH от 6,0 до 8,0. При реакции среды ниже pH=5,5 (кислая) и выше pH=8,5 (сильнощелочная) черви могут погибнуть;

4) при высокой влажности для дыхания червей необходимо обеспечение доступа кислорода. С этой целью уплотнившийся субстрат следует периодически рыхлить, стараясь не перемешивать при этом слои.

3. В практическом исследовании показана возможность применения вермикомпоста для утилизации промышленных отходов.

4. На основе материалов работы разработан урок биологии по теме «Тип Кольчатые черви».

Список использованной литературы

1. Акимушкин И.И. Мир животных: беспозвоночные. Ископаемые животные. - М.: Мысль, 1991. - 382 с.

2. Водолеев А.С. Изучение воздействия промышленных выбросов на растения // Экологические проблемы мегаполисов и пути их решения. - Новокузнецк, 1995. - С. 27 - 29.

3. Водолеев А.С. Лабораторные исследования по фумигации сельскохозяйственных культур на примере фасоли // Экологические проблемы мегаполисов и пути их решения. - Новокузнецк, 1995. - С. 30 - 35.

4. Водолеев А.С., Водолеева Л.Н. Влияние аномальных концентраций химических элементов на жизнедеятельность растений техногенных ландшафтов // Природа и экономика Кузбасса. Вып. 8. - Новокузнецк, 2000. - С. 62 - 65.

5. Водолеев А.С. Использование фитоиндикации в оценке состояния окружающей среды // Технологические решения актуальных экологических проблем Кузбасса. - Новокузнецк, 2000. - С. 14 - 17.

6. Водолеев, А.С., Водолеева Л.Н. Методические разработки экспериментальных работ по экологии // Новая парадигма образования и пути её реализации. Вып. 5. - Новокузнецк, 2001. - С. 61 - 64.

7. Водолеев А.С., Степнов А.А., Кудашкина С.А. Результаты комплексной оценки биологической рекультивации техногенных ландшафтов с использованием осадков сточных вод // Биологическая рекультивация нарушенных земель: Мат. междунар. совещ., Екатеринбург 3 - 7 июня 2002 г. - Екатеринбург, 2003. - С. 41 -51.

8. Водолеев А.С., Степнов А.А., Кудашкина С.А. Оценка физиологических показателей гидроотвалов ЗСМК в вегетационный период 2000 года // Природа и экономика Кузбасса. Вып. 9, т. 2. Новокузнецк, 2004. - С. 52 - 53.

9. Водолеев А.С., Степнов А.А., Кудашкина С.А. Возможности создания полевого стационара КузГПА «Биомониторинг формируемого фитоценоза при рекультивации техноземов» для учебных дисциплин естественнонаучного цикла // Наука и образование: Материалы V межд. конф. (26 - 27 февраля 2004 г.). - Белово, 2004. - С. 376 - 378.

10. Водолеев А.С., Степнов А.А., Кудашкина С.А. Система полевых стационаров как средство организации самостоятельной работы студентов и школьников / Самостоятельная работа студентов, органи-зация, технология, контроль: Материалы Всероссийской научно-практической конференции. - Оренбург, 2005. - 3 с.

11. Водолеев А.С., Рябцева И.В., Хохлова Е.Н. Биолого-экологическая характеристика энергетического производства Кузбасса // Экология и жизнь: Материалы VIII международной научно-практической конференции (24-25 ноября 2005 г.). - Пенза, 2005. - С. 172 - 174.

12. Водолеев А.С. Воздействие энергетики Кузбасса на окружающую среду (на примере Томь-Усинской ГРЭС) // Экология урбанизированных территорий. - 2006. - № 3. - С. 19 - 26.

13. Водолеев А.С., Рябцева И.В. Организация полевых исследований нарушенных земель Кузбасса при участии школьников и студентов // В сб. «Экологические проблемы Кузбасса: прошлое, настоящее, будущее. Под ред. проф. Тивякова С.Д. - Новокузнецк: РИО КузГПА, 2006. - С. 71 - 73.

14. Волцит О.В., Черняховский М.Е. Природа России: жизнь животных. Беспозвоночные. - М.: ООО Фирма «Издательство АСТ», 1999. - 786 с., с 276-285.

15. Высоцкий Г.Н. Дождевой червь (1900). Избранные сочинения. Т. 2. - М.: АН СССР, 1962. - с. 19-28.

16. Гиляров М.С. Особенности почвы как среды обитания и её значение в эволюции насекомых. - М.-Л.: АН СССР, 1949.

17. Гиляров М.С., Криволуцкий Д.А. Жизнь в почве. - М.: Мол. Гвардия, 1985.

18. Дарвин Ч. Образование растительного слоя деятельностью дождевых червей и наблюдения над их образом жизни. - Спб., 1882.

19. Догель В.А. Зоология беспозвоночных. Учебник для университетов. Издание 6-е, переработанное и дополненное. Под редакцией профессора Ю.И. Полянского. - М.: Высшая школа, 1975. - 560 с., с. 248-253.

20. Ибрагимов С.С. Утилизация промышленных отходов с использованием вермикомпоста // Управление отходами - основа восстановления экологического равновесия в Кузбассе (сборник докладов второй международной научно-практической конференции). - Новокузнецк: ГОУ ВПО «СибГИУ», адм. Кем. обл., адм. г. Новокузнецка, Кемеровское региональное отделение Российской экологической академии, НП «Экологический региональный центр», 2008. - С. 287-292.

21. Игонин А.М. Дождевые черви. Как повысить плодородие почвы в десятки раз, используя дождевого червя «Старателя». - М.: Народное образование, НИИ школьных технологий, 2006. - 192 с.

22. Курс Зоологии. Том 1. Зоология беспозвоночных. Под редакцией Б.С. Матвеева и П.В. Матёкина - М.: Издательство «Высшая школа», 1966.

23. Натали В.Ф. Зоология беспозвоночных. Учебник для студентов биологических факультетов педагогических институтов. Под редакцией профессора О.Н. Сазонова. Издание 3-е, переработанное и дополненное. - М.: Просвещение, 1975. - 488 с., с. 215-221.

24. Перель Т.С. Новый вид дождевого червя из Западной Сибири - Eisenia malevici sp. nov. (Lumbricidae, Olygohaeta). // Зоологический журнал. Т. 42. - Вып. 3, 1962. - С. 454-456.

25. Перель Т.С. Распространение и закономерности распределения дождевых червей фауны СССР. - М.: Наука, 1979.

26. Пономарёва С.И. Роль жизнедеятельности дождевых червей в создании прочной структуры в травопольных севооборотах. Почвоведение, 1950.

27. Романенко М.Ф. Экология Кузбасса. Проблемы и перспективы. - Новокузнецк, 1992. - 78 с.

28. Тарчевский В.В. Классификация промышленных отвалов // Растительность и промышленные загрязнения: Охрана природы на Урале. Вып. 7. - Свердловск, 1970. - С. 84-89.

29. Чекановская О.В. Дождевые черви и почвообразование. - М.: АН СССР, 1960.

30. Чернов Ю.И. Основные синэкологические характеристики почвенных беспозвоночных и методы их анализа // В сборнике Методы почвенно-зоологических исследований. - М., 1975. - с. 160-216.

31. Шарова И.Х. Зоология беспозвоночных: Книга для учителя. - М.: Просвещение, 1999. - 304 с., с. 11-14, с. 66, 73, 92, 146-150.

32. Экологически безопасное размещение и эффективное использование осадков сточных вод на техногенных ландшафтах Кузбасса: отчёт о НИР: К11-22 / Кузбасская государственная педагогическая академия; рук. Водолеев А.С.; исполн.: Кудашкина С.А. и др. - Новокузнецк, 1999. - 114 с.

Размещено на Allbest.ru