XVI Международный конкурс научно-исследовательских и творческих работ учащихся

Старт в науке. Летняя площадка 2022

Особенности поведения представителей зоопланктона водоемов г. Корсакова при изменении факторов среды

• Авторы
• Руководители
• Файлы работы
• Наградные документы

Куянцев А.А. 1

---

1МАОУ "СОШ № 3 им. А.А.Булгакова" г.Корсакова

Осецкая О.С. 1

---

1МАОУ "СОШ № 3 им. А.А.Булгакова" г.Корсакова

Работа в формате PDF

460.7 KB

Автор работы награжден дипломом победителя III степени

Диплом школьникаСвидетельство руководителя

Введение

Корсаков небольшой по величине город, но на его территории можно встретить много разных водоёмов: река Корсаковка, маленькие безымянные речки, заводи, канавы, ручьи. Некоторые водоёмы города не покрываются льдом, в течение всего зимнего периода и можно без труда глядя на них наблюдать за движением воды. Один из таких водоёмов привлёк моё внимание. Придорожная канава у остановки в конце декабря не покрылась льдом. Сразу появился вопрос: " При таких суровых условиях данной среды, может кто-нибудь из обитателей водоёма находиться в активном состоянии? В дальнейшем возник целый ряд вопросов. "Какие ещё водоёмы есть в городе, и кто из представителей зоопланктона их населяет?", "Будет ли, изменятся их поведение при изменении разных факторов среды?". Мне стало интересно определить представителей зоопланктона, обитающих в водоёмах в и найти ответы на мои вопросы.

Тема: «Особенности поведения представителей зоопланктона водоемов г. Корсакова при изменении факторов среды".

Цель: Определение состава зоопланктона водоемов г. Корсакова в зимний период и выяснение особенностей поведения представителей планктона при изменении факторов среды.

Задачи:

Изучить информацию о простейший и многоклеточный зоопланктон.

Определить представителей зоопланктона из проб водоемов г. Корсакова в зимний период. Провести сравнительный анализ разнообразия зоопланктона и определить встречаемость представителей в разных водоемах.

Рассмотреть изменения в поведении у конкретных представителей зоопланктона под влиянием изменения факторов среды, выделить индивидуальные особенности их поведения.

С помощью полученных материалов исследования способствовать повышению экологической грамотности населения.

Объект исследования: зоопланктон водоемов г.Корсакова в зимний период.

Предмет исследования: Особенности поведения, циклопа, коловратки, колпидиумы, инфузории - туфельки при изменении факторов среды.

Гипотеза: При одинаковых изменениях воздействий среды, реакция и поведение у разных представителей зоопланктона будут иметь свои отличительные особенности.

Актуальность работы: Земля населена множеством беспозвоночных микроорганизмов, которые живут и развиваются в тесной взаимосвязи с окружающей средой. Изменение обычных для них условий ведет к изменению, замедлению или прекращению их нормальной жизнедеятельности. Зоопланктон участвует в процессах самоочищения водоёмов и является индикатором водной среды. Также зоопланктон составляющая часть биологического круговорота. Он входит в спектр питания рыб, в том числе лососевых – один из ценных промысловых объектов Дальнего Востока. Поэтому изучение влияния различных факторов на поведение и жизнедеятельность представителей зоопланктона является важной составляющей в сфере сохранения биоресурсов. Формирование экологического сознания и повышение уровня экологической культуры населения, является важной составляющей в сфере сохранения биоресурсов.

I. Основная часть

Обзор литературных источников:

В ходе анализа литературы() была найдена информация о том, что одноклеточные и многоклеточные беспозвоночные животные отличаются не только по типу питания, внешнему строению, поведению, движениям, но и по различным реакциям и свойствам организма. Например, простейшие не обладают рефлексами. Воспринимая воздействия, они реагируют на них движением, наступающим вследствие раздражения. Хорошо умеют приспосабливаться к неблагоприятным условиям. Обитатели зоопланктона могут переходить в состояние покоя, этим они сохраняют свою жизнеспособность на большой срок, что обеспечивает им большую вероятность выживания.

Многие источники информации говорят большом значении простейших и многоклеточных беспозвоночных в природе и жизни человека. Это важное звено в цепи питания. Простейшие фототрофы насыщают воду кислородом, и уменьшают содержание углекислого газа. Беспозвоночные очищают водоемы от загрязнения. Многие виды зоопланктона служат индикаторами чистоты воды. Благодаря деятельности беспозвоночных экологические системы Земли представляют собой естественные безотходные производства.

II. Исследовательская часть

Глава 1. Подготовка к проведению исследования

Для проведения исследования подготовил:

1. Оборудование: Микроскоп школьный с объективами 4x/0,1 и 10х/0,25. Окуляры 16х и 10х, видеоокуляр 2 Мпикс, компьютер, смартфон с фотокамерой 12 Мпикс.Термометр, предметные и покровные стёкла. Пипетки, стерильные емкости, чашка Петри, стакан, пробирки, одноразовые шприцы объемом 1 куб. мл.

2. Растворы: 1% раствор моющего средства для посуды, 1% солевой раствор, вода дистиллированная.

Место исследований - водоёмы территории города г. Корсакова.

Времяисследований - зимний период (Декабрь 2019года - Январь 2020 года)

Изучив источники информации о подготовке емкостей к эксперименту, подготовили посуду (банки) из стекла с крышками. Предварительно емкости и крыши промыли хозяйственным мылом, прополоскали, прокипятили в течении 30 мин., промыли 2 раза дистиллированной водой и оставили для высыхания.

Пояснение: для определения структуры сообщества взяты 4 образца воды:

Глава 2. Отбор проб воды

Сбор материала проводился в водоемах в разные дни, по 3 пробы объемом 100 мл каждого образца: со дна водоема, из средних слоев, и с поверхности. После отбора проб произвел анализ проб воды по органолептическим показателям, результаты которых представлены в таблице.

Таблица 1. Характеристика проб воды по органолептическим показателям.

Пояснение: первичные исследования о наличии живых организмов в пробах зимний период проводились в течение 10-20 минут после их взятия.

Глава 3. Определение представителей зоопланктона взятых проб

Для проведения исследования поместил по две капли воды на предметное стекло (t стекла +20 - 21°C). Одну каплю накрыл покровным стеклом, вторую оставил без покровного стекла. Для более точного результата подобное исследование проводил трижды с одним образцом, набирая воду для пробы в разных частях ёмкости (поверхность, середина, около дна). Подобное исследование проводил с материалами всех трёх ёмкостей у каждого образца. Обнаруженные в пробах воды представители зоопланктона .

Таблица 2. «Представители зоопланктона проб воды г. Корсакова»

Примечание: дать более точную оценку видового состава в пробах было сложно, так как использовалось не профессиональное оборудование. Использовал учебный микроскоп, и рассмотреть маленькие объекты более подробно было невозможно.

Глава 4. Проводимые эксперименты

4.1. Эксперимент: образование цист при неблагоприятных условиях и возвращение к активному образу жизни представителей зоопланктона.

В ходе определения представителей зоопланктона обратил внимание на обр. № 3 (талую снеговую воду). На момент её рассмотрения температура воды составляла +2°C. Активности каких-либо живых организмов не наблюдалось. В воде находилось множество различных по величине и форме мельчайших объектов. Появился вопрос:" Что это за объекты? Могут ли среди них быть цисты?" Решил оставить данный образец для дальнейших исследований при температуре +24°C., освещение дневное рассеянное. Спустя 25 часов продолжил работу с образцом №3. Температура воды +21°C. При рассмотрении её под микроскопом обнаружил очень маленькие активные живые организмы округлой формы. Организмы двигались прямо, интенсивно, со сменой направления, скорость движения быстрая. Простейшие плавно поворачивались вокруг своей оси в разные стороны. В связи с очень маленькими размерами смог только предположить, что это могла быть инфузория аскеназия (Askenasia elegans) или же колепс (Coleps hirtus). Решил оставить данный образец воды в прежних условиях и продолжить наблюдение за возможными изменениями в данной среде. Через 5 дней в воде были обнаружены новые, более крупные простейшие. Форма одних организмом бобовидная. Могут двигаться прямо и дугообразно с вращением вокруг своей оси, со сменой направления, энергично, но плавно. Методами наблюдения, сравнения поведения и внешнего вида определил, что данный представитель с большей вероятностью относится к разновидности инфузорий, Colpidium colpoda. (Losana, 1829) Stein, 1860.

На этом этапе эксперимента я сделал вывод, что в образце № 3 действительно находились цисты, которые попав в благоприятные условия среды обитания, начали активный образ жизни. У меня появился новый вопрос: "Как будут вести себя обитатели зоопланктона при изменениях условий в неблагоприятную сторону?» и мы продолжили эксперимент с другими пробами.

Образец № 4 поместил в затемненное место при температуре + 27°C-28°C. Спустя 12 дней вода полностью испарилась. При рассмотрении содержимого, обнаружил засохшие растения, на дне ёмкости налёт похожий на пыль. Рассмотрев пылеобразное вещество в микроскоп, обнаружил частицы различной формы, отличающиеся по размеру и цвету. В колбу с дистиллированной водой поместил немного пыли, взятой со дна ёмкости №4. Поместил колбу в освещённое место при температуре +25°C. Оставил на 72 часа. По истечении времени вновь осмотрел содержимое в ёмкости. В данном образце находились живые организмы в активном состоянии. Предположительно аскеназия и колпидиум. Два проведённых мною эксперимента показали удивительное свойство простейших инцистироваться при неблагоприятных условиях, и возвращаться к активному образу жизни при подходящих условиях среды обитания.

4.2. Эксперимент: влияния на поведение изучаемых живых организмов биотических факторов.

Для дальнейших исследований в изменении поведения животных я выбрал по представителю из разных образцов воды (фотографии, увиденных мною с помощью микроскопа организмов представлены в приложении):

Коловратка - многоклеточные животные, эукариоты, характерным признаком является наличие коловращательного аппарата – ресничек на переднем конце тела. Способы движения разнообразны: свободное плавание, ползание вперед головой. Они постоянно в непрерывном движении в поисках пищи.

Циклоп – Рачок (семейство веслоногих). Организм циклопов способен приспособиться к различным температурным условиям и климатическим изменениям. Двигается толчками, делает резкий рывок, порывисто продвигается вперед, вверх или вбок, а затем, благодаря передним антеннам, может некоторое время парить в воде. Положение тела рачка при этом немного изменяется: головогрудь склоняется вниз, а брюшко направляется косо вверх. Может адаптироваться ко многим климатическим условиям.

Колпидиум - напоминает Парамецию, но тело более широкое, передний конец слегка искривлён. Движения колпидиума плавные, прямолинейные, дугообразные. Может быстро изменять направление и скорость движения.

Инфузория- туфелька - обладают очень тонким химическим чувством. Несмотря на то, что инфузория туфелька описана уже много раз, я хотел сам пронаблюдать за её поведением. Сравнить таксисы организма, выращенного искусственно с поведением представителей, живущих в естественных условиях.

Влияние биотических факторов исследовал, используя фитонцидную активность растений на примере лука репчатого. Провел два опыта: бесконтактным методом (приготовил сок из лука, разбавил его дистиллированной водой 1:1 и поместил 1 каплю на предметное стекло; на расстоянии 5 миллиметров поместил каплю воды с представителями зоопланктона). И контактным методом: (две капли воды с особями поместил в центр предметного стекла, в обе капли с особями добавил по 1 капле разбавленного сока лука). В обоих опытах наблюдал за поведением организмов с помощью микроскопа.

Таблица 3. "Поведение представителей при воздействии фитонцидов"

4.3. Эксперимент: влияния абиотических факторов на поведение изучаемых живых организмов.

4.3.1. Влияние температуры.

Опыт 1. Влияние повышения температуры: в ходе этого опыта на предметное стекло поместил каплю с простейшими, измерил температуру воды (t + 20), затем с помощью лампы накаливания производил постепенный нагрев стекла, температуру проверял термометром. Наблюдал с помощью микроскопа за поведением животных.

Таблица 4.«Поведение изучаемых живых организмов при повышении температуры воды»

Опыт 2.Влияние быстрого понижения температуры на поведение изучаемых живых организмов. В ходе этого опыта мы налили в стакан 100 мл воды с живыми организмами и поставили в морозильную камеру. Через 9 мин температура воды опустилась до+1°C. В данной среде часть организмов прекратили движения, другие представители продолжали движения, но уже очень медленно. Действий поиска пищи и процесса питания не было. Процесс инцистирования отсутствовал. Все представители живы.

Опыт 3. Влияние постепенного понижения температуры на поведение изучаемых живых организмов. В ходе этого опыта, мы налили в стакан 100 мл воды с живыми организмами, измерили температуру воды (t + 23°C), затем поставили стакан на балконе при температуре воздуха + 5°C. Через 3 часа вода в стакане остыла до +6°C. Простейшие двигались по своей траектории, но с заметно сниженной скоростью. Процессов питания не наблюдалось. При дальнейшем охлаждении воды температура понизилась до +1°C. Поведение представителей зоопланктона при постепенном понижении температуры воды до +1°C характеризовалось тем, что: особи коловратки прекратили передвигаться, тело их сжалось в округлую форму; особи циклопов были малоподвижны; особи колпидиума совершали колебательные движения, а поведение особей инфузории – туфельки было похоже на анабиоз.

4.3.2. Эксперимент: влияния уровня солёности воды на поведение изучаемых живых организмов.

Для проведения этого эксперимента, приготовили 1% раствор поваренной соли. В ходе эксперимента мы приготовили рабочие смеси из солевого раствора и воды с изучаемыми живыми организмами в соотношениях 20:80, 50:50 и 60:40 соответственно. С помощью микроскопа я наблюдал за поведением организмов в рабочих растворах.

Таблица 5. «Поведение изучаемых живых организмов в воде с различным уровнем солености»

4.3.3. Эксперимент: влияние изменения химического состава воды на поведение изучаемых живых организмов.

Для проведения этого эксперимента, я приготовил 1% раствор моющего средства для посуды. В ходе эксперимента я приготавливал рабочие смеси из раствора моющего средства и воды с изучаемыми живыми организмами в соотношениях 20:80, 50:50 и 60:40 соответственно. С помощью микроскопа я наблюдал за поведением организмов в рабочих растворах .

Таблица 6. «Поведение изучаемых живых организмов при попадании в воду СМС»

Заключение:

Осмысливая результаты проведенных экспериментов и наблюдений за изменением поведения представителей зоопланктона при изменении факторов их среды обитания можно сделать выводы, что:

1) при воздействии биотических факторов у всех представителей зоопланктона наблюдалось изменение в поведении. Фитонциды растений отрицательно действуют на организмы. Выжить смогли только многоклеточные организмы - коловратка и циклоп;

2) на изменение температуры отреагировали все изучаемые представители:

- при повышении температуры процесс питания прекратился, активность повысилась, при увеличении температуры до +40°C с интервалом в несколько секунд одноклеточные погибли, а многоклеточные были без движений;

-при резком понижении температуры одноклеточные животные потеряли свою жизненную активность, коловратка сжала тело, циклоп стал малоподвижен; постепенное понижением температуры изменило поведение беспозвоночных, процесс питания отсутствовал у всех представителей;

-повышение температуры наносит больший вред организму, чем понижение, губительна также длительность воздействия температуры;

3) отличия в поведении и реакциях представителей наблюдались и при повышении солености воды, наиболее чувствительны были инфузории, коловратки сжались, циклоп продолжал активные движения до окончания эксперимента;

4) при внесении в пробу воды моющего средства инфузории погибли сразу, коловратка и циклоп потеряли активность при увеличении концентрации средства; такое изменение химического состава воды оказалось самым быстрым и губительным. Значит бытовые сточные воды перед сбросом в естественные водоемы обязательно нужно подвергать очистке (на очистных сооружениях) или, чтобы стать относительно безопасными, они требуют сильного разбавления незагрязненной водой.

Вывод: наша гипотеза подтвердилась. При одинаковых изменениях воздействий среды, реакции и поведение у разных представителей зоопланктона были различными. Животные имеют широкий спектр поведения. Изменения в поведении простейших и многоклеточных беспозвоночных зависят не только от типа раздражителя, но и от длительности его воздействия. Границы выносливости, для разных видов вида неодинаковы. Самыми выносливыми и приспособленными к изменениям оказались коловратка и циклоп. Самым «нежным» организмом оказалась инфузория-туфелька.

В целях снижения негативного антропогенного воздействия на водные объекты, восстановления и сохранения биологического разнообразия важно повышать экологическую культуру населения.

Завершив свои исследования, я создал небольшой видеоролик из накопленных материалов, который можно будет применять в просветительских целях о влиянии различных факторов на живые организмы.

Перспективы работы:

Видовой состав и численность обитателей водоёмов зависит от свойств воды. Гидробионты показывают сложившиеся в водоеме условия среды обитания, поэтому их можно использовать в качестве тестовых организмов как для определения условий в данной среде, так и для определения антропогенного влияния на водные системы. Наиболее чувствительными организмами с быстрой реакцией оказалась Paramecium caudatum. Присутствие индикаторных видов растений или животных позволяет более глубоко судить о качестве воды в водоеме. Продолжением моей работы планирую выбрать следующую тему «Биоиндикация водоёмов г. Корсакова».

Список литературы:

1. "Атлас по морфологии нервной системе животных".

Авторы: Е.А. Котикова, О.И. Райкова. https://bigenc.ru/biology/text/3147389

2. Ассоциация "Экосистема".

Автор сайта Александр Сергеевич Боголюбов, кандидат биологических наук, профессор, заслуженный работник науки и образования http://ecosystema.ru/08nature/w-invert/013t.htm

3. Большая Российская энциклопедия. https://bigenc.ru/biology/text/3147389

4. Биологические основания сравнительной психологии. В. Вагнер. т. I, изд. Вольф, М:, 1910, стр. 187—228. Н. S. Jennings. Das Verhalten der niederen Organismen. Lpz. — B. 1919.

5. Вынужденные движения, тропизмы и поведение животных. Ж. Лёб. М., 1918г.

6. "Думают ли животные?». Автор-Акош Карой, Серия-Академия наук СССР, Издательство-Наука, выпуск-1965г.

7. «Живой мир в капле воды». Зуев Д. А., Пархимович М. Н. // Юный ученый. — 2017. — №2. URL https://moluch.ru/young/archive/11/876/

8. Методические рекомендации для студентов "Экскурсия на водоём". Пензенский ГПИ им. В.Г. Белинского, Т.Г. Стойко, Н.Н. Попова, Л.П. Блохина, О.А. Ермаков, г. Пенза 1989г.

9. «Могут ли инфузории научиться выбирать пищу». С. МетальниковИзвестия биологич. лаборатории, т. XIII, вып. 1, 1913г.

10. Наблюдения над явлениями раздражимости у простейших. H. H. Плавильщиков. Carchesium lachmanii. Русский архив протистологии, т. VII, вып. 1—2, ГИЗ, 1928, стр. 1—14.

11. Особенности поведения беспозвоночных. В. А. Павлов. Раздражимость и формы ее проявления, «Советская наука», 1954, стр. 43.

12. Основы сравнительной физиологии. X. С. Коштоянц., т. II, изд. АН СССР, 195г..

13. «Поведение животных и принципы самоорганизации» . Тушмалова H.A., Лебедева Н.Е., Головкина Т.В. Влияние биогенных химических веществ на поведение инфузорий и рыб в биоценозе // Симпоз. по биохимии рыб. Карадаг, 1994. С. 6-7.

14. Раздражимость и формы ее проявления. В. А. Павлов. «Советская наука», 1954, стр. 15

F. Bramstedt. Dressurversuche mit Paramaecium caudatum und Stilonichia mytilus. Z. f. Physiol, v. XXII, 1935.

J. Dembowski. On conditioned reactions of Paramaecium caudatum towards Light. Acta Biologica Experimentalis. v. XV, № 1, 1950, p. 1—17.

Приложение:

Видеоролик из полученных материалов https://youtu.be/Hr0U1doydQA

Фотографии

Образцы воды

Инфузория туфелька в различных состояниях

Коловратка

Колпидиум

Циклоп Сувойки