X Международный конкурс научно-исследовательских и творческих работ учащихся

Старт в науке

Возможности расширения ареала обитания черепах в условиях Московской области

• Авторы
• Руководители
• Файлы работы
• Наградные документы

Латыпов А.А. 1

---

1Школа 1223 г Москвы

Брянцева И.И. 1Пасютина Л.А. 2

---

1Школа 1223 г Москвы

2Школа 1287 г Москвы

Работа в формате PDF

2 MB

Автор работы награжден дипломом победителя I степени

Диплом школьникаСвидетельство руководителяСвидетельство руководителя

Введение

В течение нескольких лет я изучаю живой мир и экологическое состояние Тимирязевского парка Северного округа г. Москвы, где я живу и учусь, под руководством моих учителей, при поддержке и помощи моих родителей и специалистов в различных областях естествознания.

В 2017 году мы обнаружили, что в небольшом мелководном прудике, соединяющемся с Большим Садовым прудом протокой, живут черепахи. Это неожиданное открытие надолго привлекло наше внимание, и мы продолжили наблюдение за черепахами в течение нескольких лет.

Изучение этого вопроса и наблюдение за черепахами привело к обнаружению факта, что, хотя черепахи и живут в нашем пруду, но в течение трёх лет мы не обнаружили ни кладок яиц, ни маленьких черепашат. Означает ли это непригодность местной среды к размножению черепах? Или можно считать нашу местность ареалом существования черепах?

В последнее время учеными обсуждается ухудшение экологического состояния планеты вследствие значительного увеличения техногенных факторов [CITATION КАН13 \l 1049 ]. Выброс в атмосферу веществ, приводящих к разрушению озонового слоя, приводит к проблеме так называемого «глобального потепления» [CITATION Иль14 \l 1049 ]. Начиная со второй половины XX века рост территории городов и сокращение мест для обитания диких животных приводит к уменьшению биологического разнообразия местной фауны, и этот процесс продолжается [CITATION 20110 \l 1049 ].

Цель работы

Провести исследование и анализ условий обитания европейской болотной черепахи в Московской области на примере Большого Садового пруда Тимирязевского парка Северного округа г. Москвы.

Задачи

Провести изучение физиологии и среды обитания европейской болотной черепахи (Emys orbicularis).

Провести наблюдение за жизнью черепах в пруду Тимирязевского парка и поймы реки Берёга в районе деревни Волосково Можайского района Московской области.

Посетить метеостанцию для ознакомления с работой метеорологов и регистрации погодных колебаний, выяснить тенденции в изменении климата Московской области.

Сделать выводы и прогноз по дальнейшему развитию ситуации с изменением климата и распространённостью ареала обитания Emys orbicularis.

Познакомить одноклассников и других заинтересованных лиц с результатами проведённого исследования, привлечь их внимание к экологической проблеме защиты малочисленной популяции европейской болотной черепахи.

Гипотеза

Можно ли считать находки черепах в нашей местности подтверждением расширения ареала обитания вида Европейской болотной черепахи в результате изменения климата в сторону потепления?

Механизм реализации проекта

Под руководством преподавателей мною был разработан подробный план работы над исследованием:

анализ литературы (посещение библиотеки, подбор материала)

эксперимент (подготовка и проведение исследований):

наблюдение за черепахами и фотографирование с целью идентификации вида (июль-октябрь 2017)

замеры температуры воздуха и воды для оценки температурных параметров периода спячки черепах (сентябрь-ноябрь 2017)

исследование местности поймы реки Берёга в районе деревни Волосково Можайского района Московской области с целью поиска черепах (июль-август 2020)

изучение данных колебаний температуры воздуха, полученных с метеостанций

анализ полученных результатов

выводы

Ожидаемые результаты

Получение собственных данных, подтверждающих существование черепах в естественных условиях Московской области.

Основная часть

Наблюдение за черепахами, фотографирование, идентификация

Н аблюдение за черепахами в Тимирязевском парке, фотографирование и дальнейшая идентификация по справочным материалам позволили определить, что в нашем пруду живут черепахи двух видов: эндемичный для нашей полосы вид европейской болотной черепахи (лат. Emysorbicularis) и американская красноухая или желтобрюхая черепаха (лат. Trachemys scripta) — вид черепах из семейства американских пресноводных черепах[ CITATION Дро03 \l 1049 ].

Мы также связались с Дмитрием Борисовичем Васильевым, доктором ветеринарных наук, ведущим герпетологом Московского зоопарка, который много лет ведёт наблюдения и исследует черепах. Оказывается, учёные, которые занимаются изучением черепах, называются герпетологами (от др.-греч. ?ρπετ?ν герпетон — пресмыкающееся). Дмитрий Борисович сообщил, что в Московской области не отмечено отложения кладок и размножения черепах в природной среде, хотя периодически появляется информация о находках черепах в различных водоемах Москвы и области. О существовании черепах в нашем пруду у специалистов пока сообщений не было.

Я выяснил, что черепахи – теплолюбивые рептилии, которые традиционно обитают в тропическом и умеренном климате. Черепахи подразделяются на морских и наземных, а наземные – на пресноводных и сухопутных[ CITATION Гил86 \l 1049 ] .

П о данным специалистов, европейская болотная черепаха (E.Orbicularis) была широко распространена на территории Европы ещё в XIX веке, но с увеличением численности населения и ростом числа городов, а также осушением русла рек на многих территориях, численность популяции черепах упала. Emys Orbicularis обитает в районах рек Средиземноморья, Черноморья и Прикаспия, широко распространена в Беларуси, Латвии, Литве и Башкортостане[CITATION Vet11 \l 1049 ]. Однако в последнее время численность черепах падает и во многих странах они внесены в Красную книгу. В России болотная черепаха обитает на южных территориях: в Краснодарском крае, Крыму, Волгоградской и Астраханской областях. А в центральных районах России популяции черепах отмечены в Смоленской, Брянской, Белгородской, Липецкой, Тульской и Воронежской областях, в верховьях реки Дон и на средней Волге[ CITATION Дуй17 \l 1049 ]. В интернете имеются сообщения об обнаружении особей черепах в различных водоемах Москвы и области[ CITATION Фед19 \l 1049 ], реках Клязьма [ CITATION Кон18 \l 1049 ] и Сходня [CITATION ПРЕ20 \l 1033 ], и даже упоминается об обнаружении молодых особей, примерно месячного возраста в районе озера в Шатуре[ CITATION Чер20_1 \l 1049 ]. В этом году черепах видели в Серебряном бору и парке «Кузьминки-Люблино» [ CITATION Как20 \l 1033 ]. Нередко в средствах массовой информации и на интернет форумах обсуждается возможность размножения черепах в условиях климата средней полосы [ CITATION Mil20 \l 1033 ].

По мнению специалистов, отдельные случаи обнаружения черепах в Московской области и территориях, расположенных севернее, расцениваются как случайные ситуации. Видимо, животные оказываются в природных условиях по причине их выпуска нерадивыми хозяевами. Черепах приобретают в зоомагазинах, а когда они перестают радовать своих хозяев, то могут оказаться в ближайшем водоеме.

Нам неизвестно, сколько черепах живёт в нашем пруду, но в разные дни мы видели одномоментно максимум 5 черепах. По-видимому, черепахи п оявились в пруду при участии людей, однако, им удалось адаптироваться и существовать тут в течение ряда лет.

Особи вида E.orbicularis имеют темно-зеленый, зеленовато-коричневый, иногда практически черный, овальным панцирь, часто с желтоватыми вкраплениями. На голове, ногах и хвосте болотной черепахи имеются мелкие жёлтые пятна на тёмном, почти черном фоне. Карапакс у болотной черепахи слегка выпуклый, гладкий, подвижно соединён с пластроном неширокой эластичной связкой. Карапакс молодых черепах округлый, со слабым срединным килем в задней части. Конечности снабжены длинными острыми когтями, между пальцами - небольшие перепонки. Хвост длинный, до 3/4 длины панциря у взрослых особей и ещё более длинный у недавно вылупившихся черепашек. При плавании хвост помогает выполнять роль дополнительного плавника. Черепаха может вырастать до 35 см длины и весить до 1,5 кг. Болотная черепаха предпочитает водоемы с небыстрым течением, неглубокие речки, хорошо плавает, подолгу находится под водой, при малейшей опасности исчезает под водой или зарывается в ил[ CITATION Экз16 \l 1049 ]. Болотные черепахи питаются моллюсками, червями, планктоном и водорослями, могут поедать мелких рыб и других водных животных, чаще погибших или больных.

В последние годы появились сообщения об обнаружении в местах обитания черепах красноухой американской черепахи (Trachemys scripta). Особи этого вида имеют ярко-красные или жёлтые полоски на голове и желтые полосы на ногах. Этот вид широко распространен в мире. Его ареал охватывает большую территорию Северной и Южной Америки. Вид встречается в Гваделупе – острове в Карибском море недалеко от побережья американского континента, в Израиле, некоторых странах Европы (в частности, в Испании, Великобритании), ЮАР и А встралии[CITATION Ялт19 \l 1049 ]. В сообщениях прессы отмечено также появление этого вида в водоёмах Ростова-на-Дону и Краснодарского края, городов Ейска, Анапы и Геленджика[ CITATION Чер20 \l 1049 ] [CITATION Зав19 \l 1049 ]. Может ли американская черепаха выжить в условиях московской холодной зимы? Мы выяснили, что в природе американская красноухая черепаха встречается не только в тропических и субтропических климатических поясах, а также на севере США и юге Канады. Она спокойно живёт в ледяных озёрах.

Оценка температурных параметров периода спячки черепах

Мы решили исследовать температуру воздуха и воды, при которых черепахи переходят к периоду спячки (гибернации). Замеры показателей мы проводили 1 раз в неделю. Температуру воздуха мы измеряли с помощью оконного термометра, температуру воды – с помощью термометра для воды, который мы привязывали к 3-х метровой верёвке и измеряли температуру воды на расстоянии примерно 2-х метров от берега (таблица 1).

Таблица 1. Регистрация динамики температуры воды и воздуха в северном округе Москвы и наличия черепах на поверхности воды в сентябре-ноябре 2017 года.

В 2017 году последний раз мы видели черепах 24 сентября. После этого температура понизилась, и черепах не было видно. Постепенно появились первые заморозки, температура ночью опускалась до минус 4 градусов и к 26 ноября пруд покрылся льдом. Весной черепахи вновь появились в своих излюбленных местах. Они пережили зиму, и опять грелись на весеннем солнце.

Угрожает ли соседство разных видов черепах сохранению эндемичного вида?

От других наблюдателей за жизнью черепах мы узнали, что красноухие черепахи были замечены в пруду недавно, раньше их не было. Зная о явлении биологической межвидовой конкуренции и агрессивности красноухих черепах, можно предположить, что соседство 2-х видов черепах может привести к вытеснению и полному исчезновению местного вида [ CITATION Экз16 \l 1049 ].

Красноухие черепахи являются хищниками, питаются мелкой рыбой и рачками, в природе демонстрируют доминирующее поведение по отношению к другим видам черепах. Часто столкновения между черепахами заканчиваются серьёзной агрессией с укусами, оторванными хвостами или смертью. Добавление новой особи в небольшой водоём может спровоцировать драки, особенно если черепахи уже половозрелые. Достаточный размер водоёма может дать возможность занять каждому виду свою территорию, хотя и не снижает агрессивность американского вида. Этот вид является вновь введенным в экосистемы Европы и других регионов, расценивается как инвазивный и запрещен к ввозу во многих странах. В Австралии красноухая черепаха признана вредителем, вытесняющим местную эндемичную рептофауну, и её запрещено разводить.

Мы продолжили наблюдение за черепахами. Они появляются на поверхности пруда, как только начинает пригревать весеннее солнце, обычно в апреле. Приходя в утренние часы до полудня, мы часто видели черепах, сидящих на толстых ветках ивы, опускающей ветви в воду. Если что-то заставляло черепаху беспокоиться, она стремительно пряталась под водой. Поэтому мы приходили очень тихо, старались не разговаривать и сделать фотографии, пока черепахи нас не заметили. Мы неоднократно наблюдали «зависание» на поверхности воды среди растений в некотором отдалении от берега 2-х черепах рядом. Какое-то время они неподвижно «висят» в воде, потом довольно быстро переплывают на другое место, и там опять «зависают», возможно, в поисках пищи.

За три года мы не наблюдали появления кладок яиц или маленьких черепах в нашем пруду. В изученной мной литературе я обнаружил, что для успешного появления молодых особей требуется 60-70 солнечных дней при температуре 28-30 градусов по Цельсию. При более низкой температуре этот период увеличивается до 100 дней и это может привести к пропаданию кладки и черепашки не вылупятся[ CITATION Как20 \l 1049 ]. Черепахи откладывают кладки яиц в рыхлом грунте или песке во влажном теплом месте. Берег пруда в нашем парке достаточно крутой и поросший травой, что не является благоприятным для выхода черепах и кладки яиц.

Исследование условий для черепах в районе поймы реки Берёга

В июле 2020 года я узнал от местных жителей, что в районе поймы реки Берёга около деревни Волосково Можайского района была найдена взрослая особь европейской болотной черепахи. Мы отправились в этот район для проведения поиска места обитания черепах. Это лето выдалось тёплым и влажным. Мы увидели огромные заросли высокой травы вокруг реки, сквозь которые было трудно пройти, местами - песчаные отмели по берегам. Этот район, на мой взгляд, действительно подошел бы для места обитания черепах: множество заросших заболоченных участков, огромная безлюдная территория, где развелись дикие кабаны, лоси, речная выдра, бурый медведь, белый аист и другие редкие дикие животные. Однако передвижение для людей там оказалось очень сложным, и там, где нам удалось осмотреть местность, скоплений черепах нам обнаружить не удалось.

Проделанные мною исследования выделили два аспекта для возможности обитания черепах: климатические условия (достаточно теплая температура) и наличие локальных условий для проживания и выведения потомства (водоём с пологими берегами).

Изучение погодных условий

Мои родители мне рассказывали, что в период их детства зимой было много снега, а лето не было таким жарким. Видимо, в последние годы в нашей полосе отмечается более высокая температура как в зимний, так и в летний период. Является ли это следствием глобального потепления или циклического изменения погоды? И может ли это привести к расширению ареала обитания черепах?

Мой дедушка был военным метеорологом. Всю свою жизнь он вел записи наблюдения за погодными условиями. Метеорология – наука об атмосфере Земли. Метеорологи ведут наблюдение за изменениями в атмосфере, анализируют их и прогнозируют возможные погодные явления.

Для оценки состояния атмосферы исследуется температура, атмосферное давление, влажность воздуха, направление и скорость ветра, а также сложные математические расчеты на основании полученных измерений.

Для изучения вопросов наблюдения за погодой в октябре 2019 года мы встретились с доцентом кафедры метеорологии и климатологии, к.с.-х.н, Авдеевым Сергеем Михайловичем и побывали на метеостанции Тимирязевской академии в г.Москве. Там я узнал, что на метеостанции используются различные приборы и устройства: термометры для измерения температуры воздуха, грунта и воды в водоемах; барометры – для измерения давления; психрометры и гигрометры для измерения влажности; анемометры – для оценки скорости ветра; осадкомеры и плювиографы для регистрации количества выпавших осадков и другие современные устройства.

В ноябре 2019 года у меня появилась возможность побывать в музее погоды и на метеостанции в г. Линденберге в Германии недалеко от Берлина, где, благодаря помощи доктора Марины Фогт, я узнал об истории развития метеорологии, увидел первые метеорологические спутники и приборы, и познакомился с развитием современных методов оценки погодных явлений. Доктор Фогт помогала мне с пониманием пока ещё несовершенного для меня немецкого и показывала экспонаты, моделирующие различные метеорологические явления и их регистрацию. Очень интересной находкой оказалось наглядное представление на территории музея динамики среднегодовой температуры в виде деревянных столбов. За период с 1908 года зарегистрированная среднегодовая температура в Германии имела значительные колебания с абсолютным максимумом 11,2°С в 2018 году.

Н а метеостанции в Линденберге я увидел, как, наряду со стандартными методами, сейчас используется метод регистрации атмосферных явлений с помощью автоматического регистратора, поднимающегося на высоту до 30 километров с помощью воздушного шара, наполняемого гелием. Регистратор передает данные на метеостанцию в течение времени полета, переносится потоками атмосферного воздуха на определенное расстояние и высоту, в зависимости от состояния погоды. По полученным данным создается информация по изменениям в атмосфере, что позволяет более точно рассчитывать прогноз погоды.

Д октор Фолькер Леман, руководитель отдела автоматизированных методов регистрации погодных явлений Линденбергской метеостанции, познакомил меня также с методом измерения скорости ветра в реальном времени, которым он занимается. Для этого используется радарный профилометр в виде гигантской решетки, который испускает радиоволны, отраженный сигнал которых регистрируется и позволяет получить информацию о скорости и направлении ветра в реальном времени. Метод позволяет получать данные в любую погоду, независимо от облачности. Автоматизированная система регистрации фиксирует информацию, при компьютерной обработке которой можно получить оценку изменения параметров ветра. Суммирование такой информации, полученной с разных точек в мире позволяет построить более точный прогноз погоды.

И зучение данных колебаний температуры воздуха

Я проанализировал данные регистрации температуры воздуха июля в Московской области, как самого теплого месяца года, за последние 20 лет по данным сайта www.climate-energy.ru[CITATION cli20 \l 1049 ] . Наиболее теплое лето отмечалось в 2010 году (график 1).

Оценивая температуру трех летних месяцев в 2010 году, я выяснил, что, в июле и августе показатели максимальной температуры во многие дни были рекордными за последние 120 лет (период 1901-2019гг.). На графике 3 показаны кривые максимальной, средней и минимальной температуры суток л етом 2010 года (более светлые сглаженные линии на графике – среднесуточная температура, пунктирные линии – максимальные показатели в период 1901-2019 годы). Максимальная температура превышала среднюю максимальную для этого периода на 10-15 градусов и держалась на высоком уровне выше 28°C с 22 июня по 19 августа, с постепенным подъемом и дальнейшим снижением. При такой погоде выживание кладки и появление молодых особей черепах вполне допустимо при наличии подходящего водоема и места для кладки.

Кривая колебаний среднегодовой температуры за период с 1780 по 2019 годы также показывает повышение средней температуры на 2 градуса за период почти 240 лет [CITATION Пог20 \l 1033 ].

Таким образом, полученные данные подтверждают тенденцию к потеплению в Московской области и подтверждают возможность появления условий для выживания и размножения европейской болотной черепахи в условиях Московской области, хотя мне не удалось обнаружить достаточное количество этих животных для подтверждения наличия популяции вида E.orbicularis в настоящее время.

Выводы

Нам удалось изучить физиологию и особенности среды обитания черепах вида Emysorbicularis.

Мы провели наблюдение за жизнью черепах в пруду Тимирязевского парка и Московской области. В нашем наблюдении было подтверждено, что черепахи адаптировались к проживанию в Московской области, однако условия для размножения зависят от погодных колебаний год от года.

Мы посетили метеостанцию для знакомства с работой метеорологов и регистрацией погодных колебаний, подтвердили тенденцию в потеплении климата Московской области.

Мы можем сделать вывод, что наша гипотеза пока не подтвердилась. Несмотря на то, что климатические условия и имеют тенденцию в сторону потепления, однако это ещё не позволило черепахам образовать достаточную популяцию на территории Москвы и Московской области, хотя и создает условия для возможности расширения ареала обитания европейской болотной черепахи в будущем.

В Московской области осталось мало мест с сохранившимися участками дикой природы, не затронутыми сельскохозяйственными работами и промышленными производствами. Условия для возможного ареала обитания черепах продолжают ухудшаться, поэтому необходимо создавать территории заповедников для поддержания условий жизни диких животных. Я познакомил своих одноклассников с результатом моего исследования, проведя видеоконференцию, и постарался привлечь их внимание к экологической проблеме защиты малочисленной популяции европейской болотной черепахи. Проведение экологических мер по защите эндемичной флоры и фауны способствует поддержанию равновесия и сохранению биологических видов.

Результаты реализации проекта

Мне удалось привлечь внимание заинтересованных окружающих к вопросу охраны окружающей природы и экологии нашего города.

Заключение

В июле 2020 года я ездил в Краснодарский край. По дороге мне случайно посчастливилось встретить европейскую болотную черепаху на берегу притока реки Кубань в районе станицы Переясловской. Надеюсь, это случилось потому, что в Краснодарском крае осталось ещё достаточно много этих удивительных животных. И ещё мы обратились к ректору Тимирязевской академии (Приложение№1), на территории которой находится пруд с черепахами, с предложением улучшить условия для возможной кладки яиц и появления потомства в нашем парке. Для этого будет достаточно оборудовать более пологий склон и насыпать песка. И это позволит черепахам откладывать яйца, и, при подходящих погодных условиях, появиться в нашем пруду маленьким черепашатам.

В заключение хочу напомнить всем, что мы все – в ответе за нашу планету! Каждый из нас может внести свой вклад!

Большое спасибо моей первой учительнице Пасютиной Ларисе Александровне за то, что она научила меня проводить исследовательскую работу и ничего не бояться, моему классному руководителю Брянцевой Ирине Ивановне за энтузиазм и активную жизненную позицию, Васильеву Дмитрию Борисовичу за сотрудничество и знакомство с удивительным миром черепах, Авдееву Сергею Михайловичу за обучение меня основам метеорологии, Марине Фогт и Фолькеру Леману за гостеприимство и интереснейшую экскурсию в музей погоды и на метеостанцию в Линденберге, сотрудникам Суриковской детской библиотеки и моим родителям за помощь в проведении работы и веру в мои успехи!

Список литературы

Приложение №1