Школьный экологический мониторинг

Введение

Научно-техническая деятельность человечества в конце ХХ века стала  ощутимым фактором воздействия на окружающую среду. Тепловое, химическое, радиоактивное  и другие загрязнения окружающей среды в последние десятилетия  находятся под пристальным вниманием  специалистов и вызывают справедливую озабоченность, а иногда - и тревогу  общественности. По многим прогнозам  проблема защиты окружающей среды в XXI веке станет наиболее значимой для  большинства промышленно развитых стран. В подобной ситуации налаженная широкомасштабная и эффективная  сеть контроля состояния окружающей среды, особенно в крупных городах  и вокруг экологически опасных объектов, может явиться важным элементом  обеспечения экологической безопасности и залогом устойчивого развития общества.

В последние десятилетия  общество все шире использует в своей  деятельности сведения о состоянии  природной среды. Эта информация нужна в повседневной жизни людей, при ведении хозяйства, в строительстве, при чрезвычайных обстоятельствах - для оповещения о надвигающихся опасных явлениях природы. Но изменения в состоянии окружающей среды происходят и под воздействием биосферных процессов, связанных с деятельностью человека. Определение вклада антропогенных изменений представляет собой специфическую задачу.

Уже более 100 лет наблюдения за изменением погоды, климатом ведутся  регулярно в цивилизованном мире. Это всем нам знакомые метеорологические, фенологические, сейсмологические и  некоторые другие виды наблюдений и  измерений состояния окружающей среды. Теперь уже никого не надо убеждать, что за состоянием природной среды  надо постоянно наблюдать. Все шире становится круг наблюдений, число  измеряемых параметров, все гуще сеть наблюдательных станций. Все большей сложностью обладают проблемы, связанные с мониторингом окружающей среды.

Целью курсовой работы является рассмотрение понятия экологического и биологического мониторинга.

Для достижения цели, были поставлены следующие задачи:

1. Определение понятия  экологического мониторинга;

2. Определение понятия школьного экологического мониторинга;

3. Рассмотрение концепции  ШЭМ;

4. Анализ исследования  природных объектов в школе.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Глава 1. Общие  понятия экологического мониторинга

    1. Понятие экологического мониторинга

В различных видах научной  и практической деятельности человека издавна применяется метод наблюдения — способ познания, основанный на относительно длительном целенаправленном и планомерном  восприятии предметов и явлений  окружающей действительности. Блестящие  образцы организации наблюдений за природной средой описаны еще  в первом веке нашей эры в "Естественной истории" Гая Секунда Плиния (старшего). Тридцать семь томов, содержавших сведения по астрономии, физике, географии, зоологии, ботанике, сельскому хозяйству, медицине, истории, служили наиболее полной энциклопедией знаний до эпохи средневековья.

Много позднее, уже в XX веке, в науке возник термин мониторинг для определения системы повторных целенаправленных наблюдений за одним или более элементами окружающей природной среды в пространстве и времени.

В последние десятилетия  общество все шире использует в своей  деятельности сведения о состоянии  природной среды. Эта информация нужна в повседневной жизни людей, при ведении хозяйства, в строительстве, при чрезвычайных обстоятельствах  — для оповещения о надвигающихся  опасных явлениях природы. Но изменения  в состоянии окружающей среды  происходят и под воздействием биосферных процессов, связанных с деятельностью  человека. Определение вклада антропогенных  изменений представляет собой специфическую  задачу.

В соответствии со ставшим  уже каноническим определением, экологический мониторинг — информационная система наблюдений, оценки и прогноза изменений в состоянии окружающей среды, созданная с целью выделения антропогенной составляющей этих изменений на фоне природных процессов [1].

Рис.1. Блок-схема системы  мониторинга [1]

Система экологического мониторинга  должна накапливать, систематизировать  и анализировать информацию:

  • о состоянии окружающей среды;
  • о причинах наблюдаемых и вероятных изменений состояния (т.e., об источниках и факторах воздействия);
  • о допустимости изменений и нагрузок на среду в целом;
  • о существующих резервах биосферы.

Таким образом, в систему  экологического мониторинга входят наблюдения за состоянием элементов  биосферы и наблюдения за источниками  и факторами антропогенного воздействия.

Государственный доклад "О  состоянии окружающей природной  среды в РФ в 1995 г." [2] определяет экологический мониторинг в РФ как комплекс выполняемых по научно обоснованным программам наблюдений, оценок, прогнозов и разрабатываемых на их основе рекомендаций и вариантов управленческих решений, необходимых и достаточных для обеспечения управления состоянием окружающей природной среды и экологической безопасностью.

В соответствии с приведенными определениями и возложенными на систему функциями мониторинг включает три основных направления деятельности:

  • наблюдения за факторами воздействия и состоянием среды;
  • оценку фактического состояния среды;
  • прогноз состояния окружающей природной среды и оценку прогнозируемого состояния.

Следует принять во внимание, что сама система мониторинга  не включает деятельность по управлению качеством среды, но является источником необходимой для принятия экологически значимых решений информации. Термин контроль, нередко употребляющийся в русскоязычной литературе для описания аналитического определения тех или иных параметров (например, контроль состава атмосферного воздуха, контроль качества воды водоемов), следует использовать только в отношении деятельности, предполагающей принятие активных регулирующих мер.

"Толковый словарь по  охране природы" определяет  экологический контроль следующим  образом: 

Контроль экологический — деятельность государственных органов, предприятий и граждан по соблюдению экологических норм и правил. Различают государственный, производственный и общественный экологический контроль [3].

Законодательные основы экологического контроля регулируются Законом РФ "Об охране окружающей природной среды" [4]

Статья 68. Задачи экологического контроля.

1. Экологический контроль  ставит своими задачами: наблюдение  за состоянием окружающей среды и ее изменением под влиянием хозяйственной и иной деятельности; проверку выполнения планов и мероприятий по охране природы, рациональному использованию природных ресурсов, оздоровлению окружающей природной среды, соблюдения требований природоохранительного законодательства и нормативов качества окружающей природной среды.

2. Система экологического  контроля состоит из государственной  службы наблюдения за состоянием  окружающей природной среды, государственного, производственного, общественного  контроля.    Существуют различные подходы к классификации мониторинга (по характеру решаемых задач, по уровням организации, по природным сре-дам, за которыми ведутся наблюдения). Отраженная на рис. 2 классификация охватывает весь блок экологического мониторинга, наблюдения за меняющейся абиотической составляющей биосферы и ответной реакцией экосистем на эти изменения. Таким образом, экологический мониторинг включает как геофизические, так и биологические аспекты, что определяет широкий спектр методов и приемов исследований, используемых при его осуществлении.

Рис.2. Классификация экологического мониторинга [1]

1.2. Глобальная система мониторинга окружающей среды

Сегодня сеть наблюдений за источниками воздействия и за состоянием биосферы охватывает уже  весь земной шар. Глобальная система  мониторинга окружающей среды (ГСМОС) была создана совместными усилиями мирового сообщества (основные положения  и цели программы были сформулированы в 1974 году на Первом межправительственном совещании по мониторингу). Первоочередной задачей была признана организация мониторинга загрязнения окружающей природной среды и вызывающих его факторов воздействия.

Система мониторинга реализуется  на нескольких уровнях, которым соответствуют  специально разработанные программы:

  • импактном (изучение сильных воздействий локальном масштабе в— И);
  • региональном (проявление проблем миграции и трансформации загрязняющих веществ, совместного воздействия различных факторов, характерных для экономики региона — Р);
  • фоновом (на базе биосферных заповедников, где исключена всякая хозяйственная деятельность — Ф).

Программа импактного мониторинга может быть направлена, например, на изучение сбросов или выбросов конкретного предприятия. Предметом регионального мониторинга, как следует из самого его названия, является состояние окружающей среды в пределах того или иного региона. Наконец, фоновый мониторинг, осуществляемый в рамках международной программы "Человек и биосфера", имеет целью зафиксировать фоновое состояние окружающей среды, что необходимо для дальнейших оценок уровней антропогенного воздействия.

Программы наблюдений формируются  по принципу выбора приоритетных (подлежащих первоочередному определению) загрязняющих веществ и интегральных (отражающих группу явлений, процессов или веществ) характеристик. Классы приоритетности загрязняющих веществ, установленные экспертным путем и принятые в системе ГСМОС, приведены в таблице 1.

Определение приоритетов  при организации систем мониторинга  зависит от цели и задач конкретных программ: так, в территориальном  масштабе приоритет государственных  систем мониторинга отдан городам, источникам питьевой воды и местам нерестилищ рыб; в отношении сред наблюдений первоочередного внимания заслуживают атмосферный воздух и вода пресных водоемов. Приоритетность ингредиентов определяется с учетом критериев, отражающих токсические  свойства загрязняющих веществ, объемы их поступления в окружающую среду, особенности их трансформации, частоту  и величину воздействия на человека и биоту, возможность организации измерений и другие факторы. В Приложении 1 приведены сведения об источниках и характерных факторах возможных воздействий.

Отметим, что приоритеты, выбранные общественными организациями

 

2 при разработке программ мониторинга, могут быть сформулированы иным образом, не повторяющим ранжирование, принятое в ГСМОС. Это решение вполне оправданно, так как региональные и локальные приоритеты тесно связаны с экономикой региона, с местными источниками воздействия. Наконец, программа общественного мониторинга может быть связана с совершенно конкретной проблемой, которая и будет определять приоритеты в данном случае.

1.3. Государственный экологический мониторинг

Структура государственного экологического мониторинга, распределение  ответственности

ГСМОС основывается на системах национального мониторинга, которые  функционируют в различных государствах согласно как международным требованиям, так и специфическим подходам, сложившимся исторически или  обусловленным характером наиболее остро стоящих экологических  проблем. Международные требования, которым должны удовлетворять национальные системы-участники ГСМОС, включают единые принципы разработки программ (с учетом приоритетных факторов воздействия), обязательность наблюдений за объектами, имеющими глобальную значимость, передачу информации в Центр ГСМОС.

На территории СССР в 70-е  годы на базе станций гидрометeослужбы была организована Общегосударственная служба наблюдений и контроля состояния окружающей среды (ОГСНК), построенная по иерархическому принципу.

Рис.3. Поток информации в  иерархической системе ОГСНК

В обработанном и систематизированном  виде полученная информация представлена в кадастровых изданиях, таких  как "Ежегодные данные о составе  и качестве поверхностных вод  суши" (по гидрохимическим и гидробиологическим показателям), "Ежегодник состояния  атмосферы в городах и промышленных центрах" и др. До конца 80-х годов  все кадастровые издания имели  гриф "Для служебного пользования", затем в течение 3-5 лет были открытыми и доступными в центральных библиотеках. К настоящему времени массивные сборники типа "Ежегодных данных..." в библиотеки практически не поступают. Некоторые материалы можно получить (приобрести) в региональных подразделениях Росгидромета.

Распределение функций мониторинга  по различным ведомствам, не связанным  между собой, приводит к дублированию усилий, снижает эффективность всей системы мониторинга и затрудняет доступ к необходимой информации как для граждан, так и для государственных организаций. Поэтому в 1993 году было принято решение о создании Единой государственной сис-темы экологического мониторинга (ЕГСЭМ), которая должна объединить возможности и усилия многочисленных служб для решения задач комплексного наблюдения, оценки и прогноза состояния среды в Российской Федерации [5]. В настоящее время работы по созданию EГСЭМ находятся на стадии пилотных проектов регионального масштаба.

Предполагается, что ЕГСЭМ  как центр единой научно-технической  политики в области экологического мониторинга будет обеспечивать:

  • координацию разработки и выполнения программ наблюдений за состоянием окружающей среды;
  • регламентацию и контроль сбора и обработки достоверных и сопоставимых данных;
  • хранение информации, ведение специальных банков данных и их гармонизацию (согласование, телекоммуникационную связь) с международными эколого-информационными системами;
  • деятельность по оценке и прогнозу состояния объектов окружающей природной среды, природных ресурсов, откликов экосистем и здоровья населения на антропогенное воздействие;
  • доступность интегрированной экологической информации широкому кругу потребителей.

ЕГСЭМ должна сохранить иерархическую  структуру системы ОГСНК, принятую в Росгидромете.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Глава 2. Исследовательская деятельность школьников в системе экологического мониторинга.

 

Человечество подошло  к порогу, за которым нужны и новая нравственность, и новые знания, новый менталитет, новая система ценностей. Безусловно, их нужно создавать и воспитывать с детства. С детства надо учиться жить в согласии с природой, ее законами и принципами [1]. Экологическое образование должно охватывать все возрасты, оно должно стать приоритетным, опережающим все другие области хозяйственной деятельности. Экологическими знаниями, подобно арифметике, должны обладать все — независимо от специальности, характера учебы и работы. Поэтому важным звеном современного образования в последние годы все в большей степени являются экологическое образование и воспитание. Содержательным ядром экологического образования являются три взаимосвязанных его части [2]:

• знание экологических  законов, правил, теорий, научных фактов; осознание единства в системе ≪природа— человек≫;

• эмоционально-эстетическое и нравственное восприятие природы, художественные образы ее выражения и отношение человека к ней;

• деятельность в реальных социоприродных ситуациях, связанных с решением экологических проблем.

Задача общеобразовательной  школы состоит не только в том, чтобы сформировать определенный объем знаний по экологии, но и способствовать приобретению навыков научного анализа явлений природы, осмыслению взаимодействия общества и природы, осознанию значимости своей практической помощи природе. Формирование таких качеств у школьников особенно эффективно происходит в процессе самостоятельной поисково-исследовательской деятельности. Исследовательская деятельность — один из методов проблемного обучения. Исследовательский характер деятельности способствует воспитанию у школьников инициативы, активного, добросовестного отношения к научному эксперименту, увеличивает интерес к изучению экологического состояния своей местности, экологических проблем родного края. Экологическая исследовательская работа должна стать одной из наиболее массовых и перспективных форм практической деятельности школьников в рамках образовательного процесса. Перспективы для развития этого вида деятельности существенно увеличиваются при установлении тесных контактов школьных образовательных учреждений с вузами, непосредственном участии вузовских преподавателей, ученых и специалистов в проведении исследовательских практикумов и факультативов по экологии, работы по руководству отдельными экспериментальными темами. Большое значение при этом имеет практическая направленность проводимых исследований. Тематика ученических исследовательских работ может быть предложена учителями, сотрудниками и преподавателями экологических лабораторий, кафедр вузов, отдельными исследователями и выполняться в школе под руководством учителя или на базе вузов под руководством ученых. Ученическое исследование по экологии сочетает в себе использование теоретических знаний и эксперимента. При возникновении неожиданных результатов в эксперименте юный исследователь должен уметь подтвердить их в нескольких повторных экспериментах, добиваясь хорошей воспроизводимости полученных результатов, помня о том, что единичный результат не есть в действительности научный факт. Если изучаемая тема исследовательской работы является коллективной, то важно, чтобы каждый учащийся чувствовал себя членом исследовательского коллектива, имел определенные обязанности перед ним и особую ответственность за результаты своей работы. В процессе исследовательской деятельности ученик должен научиться сам формулировать изучаемую экологическую проблему, выдвигать и обосновывать причины ее возникновения, разрабатывать и проводить эксперимент, делать выводы и предложения. Хорошо организованная исследовательская деятельность по экологии способствует формированию у учащихся экологических знаний по общим, региональным и локальным проблемам; углубляет и закрепляет знания по общетеоретическим гуманитарным и естественно-научным предметам.

Большое воспитательное значение имеет эмоциональное воздействие экологического эксперимента. Исследовательский эксперимент, воздействуя на учащихся, возбуждает интерес к решению экологических проблем и, в особенности, к изучению проблем своей местности, вызывает чувство удовлетворения полученными результатами; возникает чувство сопричастности за судьбу природных объектов, осознание значимости практической помощи природе родного края. В процессе такой деятельности учащиеся учатся находить возможности, позволяющие реализовать знания, умения и навыки в решении реальных экологических проблем; участвовать в работе, приносящей пользу природе как общему дому; понимать, что знания и умения поизучению местности, по охране окружающей среды, которые они получают в школе, будут полезны в их дальнейшей жизни. Такой подход к организации исследовательской деятельности способствует повышению качества экологического образования, обеспечению преемственности образовательных уровней. Аккуратность в эксперименте, творческая закалка, полученные в процессе исследовательской деятельности в школе, не пропадают бесследно. В вузах такие учащиеся, как правило, продолжают самостоятельную научно-исследовательскую работу, становятся активными членами студенческих научных обществ. В связи с этим в основу школьного экологического образования следует положить методологические подходы, активизирующие данный вид деятельности учащихся. В педагогической практике многие годы складывается целенаправленная работа по организации системы различных форм и видов деятельности по приобщению школьников к природе и ее исследованию. В учреждениях образования развивается достаточно большое разнообразие видов учебно-исследовательской деятельности учащихся по изучению и охране окружающей среды. Это различные виды поисково- исследовательской работы, эколого-краеведческой, историко-этнографической, теоретико-исследовательской, опытной, экспериментальной и др. Основными формами экологической работы, в которых реализуются эти виды деятельности, являются: школьные экологические кружки, научно-исследовательские группы, лаборатории, экологические отряды, клубы, центры, Дома творчества, экологические летние лагеря, практики, экспедиции, школьные научные общества, научно-практические конференции и многое другое. Данные формы экологической работы действуют не только в учебных учреждениях, но и в условиях системы учреждений дополнительного образования. 

Из всего многообразия видов исследовательской деятельности учащихся по экологии можно выделить три основных:

• теоретические исследования;

• прикладные, опытно-проблемные;

• системные, комплексные  исследования по единой программе школьного экологического мониторинга.

Теоретико-исследовательская  работа прежде всего направлена на изучение литературы, подготовку докладов, статей, тематических конференций по проблемам экологии. Сюда входит эколого-краеведческая деятельность, способствующая выявлению особенностей отношений природы, истории и культуры родного края.

Большинство прикладных, опытно-проблемных исследований проводится в виде индивидуальных экспериментальных заданий и самостоятельных исследований по прикладной региональной, проблемной тематике, например, по изучению и описанию природных ресурсов родного края, видового состава растительности, животного мира; составлению кадастра и инвентаризации памятников природы; изучению редких и исчезающих видов животных и растений; типов почв; динамики процессов в ландшафте; оценке роли отдельных компонентов в природе; изучению состояния и санитарной расчистке родников; разработке экологических троп; опытной работе и многое другое. Практика педагогической деятельности показывает, что наиболее приемлемыми и активно применяемыми видами

исследовательской работы по экологии в базовых школах являются пока прикладные и опытно-проблемные исследования.

Третий вид деятельности, включающий системные, комплексные исследования, вводится в практику работы школ лишь в последние годы. Он предусматривает организацию экологических исследований по единой программе школьного экологического мониторинга с участием учителей и школьников среднего и старшего звена. Это коллективная экспериментальная работа, проводимая по определенным пространственным,

параметрическим и временным  по-__ казателям с целью оценки, изучения

состояния и слежения за изменениями окружающей среды своей местности, одновременно выполняющая образовательную и воспитательную функцию.

Характер исследовательских работ по экологии отличается от других видов исследовательской деятельности рядом особенностей:

1. Исследовательская работа  по экологии чаще других имеет проблемный характер и поисковую направленность. Учащиеся в процессе эксперимента пытаются найти ключ к решению поставленной проблемы, аргументируя его полученными результатами или данными из литературных источников.

2. Высокая степень достоверности  и объективности в экологическом эксперименте обеспечивается только за счет систематических, программных, комплексных исследований, что позволяет на основе большого банка данных делать взвешенные оценки, прогнозы, правильные выводы по состоянию изучаемого объекта.

3. Экологические исследования  представляют собой сочетание теоретических знаний в области различных дисциплин, экологической культуры и практических действий.

В настоящее время пока отсутствуют педагогически обоснованные требования к организации и осуществлению исследовательской деятельности по экологии и критерии ее оценки. Некоторые подходы к ним с учетом образовательного и психолого-возрастного уровня развития учащихся предлагаются в настоящей работе.

На уровень ученического исследования влияет то, как учащийся умеет организовать свою работу, поставить эксперимент, просчитать вперед свои действия, производить моделирование и прогнозирование изучаемых явлений и процессов. Выполняя исследовательскую работу, учащиеся должны понимать, что важно не только провести наблюдения, поставить эксперимент, но и установить сущность исследуемых явлений, проанализировать результаты эксперимента и наблюдений, проследить, что изменилось по сравнению с предыдущими исследованиями, а что осталось неизменным, соотнести результаты с целями и сделать выводы.

Для учащихся такой вид  деятельности — первая проба сил в исследовательской работе. Это, безусловно, большой, творческий и серьезный труд, в процессе которого вырабатывается характер, настойчивость, кропотливость, ответственность за результаты исследования,

вырабатываются навыки природоохранной деятельности, происходит осознание самого себя. В этой работе необходим достаточно большой запас

знаний, навык общения  с литературой, умение вести самостоятельно экспериментальную работу.

Темы экологических исследований для учащихся следует подбирать исходя из реалий жизни. Все, что изучается, должно стать для ученика личностно-значимым, повышать его интерес и уровень знаний. Однако предлагаемые темы и рекомендуемые ученику методы исследования не должны выходить за зону его ближайшего развития, не должны превышать его психолого- физиологические возможности. Исследовательская деятельность должна вызывать желание работать, а не отталкивать своей сложностью и непонятностью. Учителю необходимо возбудить познавательный интерес к предложенным темам исследований, показать их важность как для решения проблем своего села, города, хозяйства, так и для развития личности самих учащихся, совершенствования их умственных способностей и практических навыков.

Основным объектом исследовательской  деятельности школьника необходимо считать экосистему и процессы, в которых она участвует. Учащиеся должны научиться изучать экосистему, ее компоненты, связи, отношения, уровни и этапы развития, пространственно- временные характеристики. Уметь доказательно объяснять функции, природные и антропогенные изменения экосистемы, формулировать выводы, приводить

примеры, комментировать графики, таблицы, схемы, уметь применять методы исследования в оценке состояния экосистем, предсказывать возможные изменения экосистем, собирать и анализировать экологическую

информацию.

При организации исследовательской  работы учитель должен помочь учащемуся:

- в выборе темы исследования, обосновании необходимости данной работы, формулировке цели, выдвижении гипотез и постановке конкретных задач;

- в выборе объекта экологических  исследований, в приемах и методах работы;

- в отработке и разработке  методик исследований, отборе и подготовке необходимого оборудования, приборов, реактивов;

- в составлении плана  и последовательности работ, включая планирование эксперимента;

- в организации дневника  наблюдений, регистрирования хода работ;

- в обработке собранного  и полученного материала, формулировке выводов, рекомендаций, написании отчета.

Если работа запланирована  не на один год, то в процессе ее постепенно усложняется исследовательская деятельность учащихся и увеличивается доля их самостоятельной работы. В ходе выполнения исследовательской работы учитель должен стремиться развивать в учащихся понимание уникальной ценности природной среды, формировать экологическую ответственность, которая тесно связана с таким качеством личности, как самоконтроль, умение предвидеть ближайшие и отдаленные последствия своих действий в природной среде, критическое отношение к себе, другим и т. д.

Исследовательская деятельность по экологии предполагает

наличие нескольких основных этапов:

Этап 1. Подготовительный

Учащиеся изучают литературу, занимаются сбором предварительных данных об объекте изучения, подбирают методики и необходимое оборудование, заводят дневники. В процессе полевых исследований, экспедиций, экологических практик, лагерей и других видов экологической деятельности учащиеся проводят системные наблюдения, сбор информации, закладывают опытные ключевые участки, делают их описание.

Этап 3. Камеральный

Осуществляется обработка  образцов экспедиционных материалов, определяется видовой состав, создаются коллекции и гербарии, составляются таблицы, проводится математическая обработка результатов, построение карт, диаграмм, графиков.

Этап 4. Аналитический

Проводится работа по выявлению  причинно-следственных связей, закономерностей, экологических проблем, составляются рекомендации и предложения.