XXI Международный конкурс научно-исследовательских и творческих работ учащихся
Старт в науке
Ротан-головёшка-вселенец Байкала
Автор работы награжден дипломом победителя II степени
Полная версия работы доступна во вкладке "Файлы работы" в формате PDF
Введение
Озеро Байкал является крупнейшим природным объектом всемирного наследия, но и его коснулось бездумное отношение человека к природе. В наше время вселение биологических организмов в регионы, в которых они раньше никогда не обитали, становится обычным делом. Попадая в благоприятные условия, вселенцы начинают конкурировать с местными видами, вытесняют их, нарушая экосистему. Ученые составили список особо опасных переселенцев, в который включили 100 видов животных и растений. В их число входит рыба ротан – головешка. Он быстро увеличивает ареал своего обитания.
Актуальность. На уроках биологии школьники изучают, что вселение ротана в Байкал – это биологическое засорение озера, однако из школьной программы они не узнают, как можно защитить уникальное озеро от этой проблемы.
Проблема. Ученики знают, что ротан-головешка благополучно расселяется в Байкале, нарушая его экосистему, но из школьного курса биологии они не получают знаний, как регулировать его количество в этом озере.
Объект исследования: ротан-головешка.
Предмет исследования: расселение ротана-головешки в озере Байкал.
Цель: выяснить, можно ли регулировать количество ротана в Байкале.
Гипотеза: предположим, что можно регулировать численность ротана-головешки в Байкале увеличением популяции щуки.
Задачи:1.Подобрать и изучить литературу о ротане-головешке и щуке.
2.Определить места расселения ротана в бассейне озера Байкал.
3.Выяснить, почему в некоторых местах Байкала ротан стал преобладающим видом.
4.Рассмотреть возможность регулирования численности ротана-головешки в озере Байкал путем увеличения популяции щуки.
5.Создать интерактивный мультимедийный плакат «Ротан – головешка на Байкале».
Методы: анализ и систематизация материала.
1. Основная часть. «Ротан-головешка-вселенец Байкала».
1.1. Рыба ротан-головешка.
Царство: животные, тип: хордовые, класс: костные рыбы, отряд: окунеобразные, подотряд: бычковые, семейство: головешковые, род: головешки, вид: ротан-головешка.
Половину своего названия ротан-головешка получил из-за большого рта (Приложение №1 Фото1). Голова приплюснута сверху, верхний край глаз приподнимается надо лбом. Размер рыб в значительной степени зависит от места обитания. В просторных водоёмах и при обилии пищи они вырастают до 25 см, обычно же не превышают 10—12 см в длину (Приложение №1 Фото2). Брюшные плавники у ротана развиты слабо, хорошо развиты два спинных плавника. Основная окраска тела — зеленоватая с разбросанными в шахматном порядке темными неровными пятнами. Самцы окрашены ярче. Самки мельче и бледнее, в их наряде преобладают бледно-зеленоватые или серебристо-серые цвета.
Ротан-головешка способен жить в водоемах различного типа, но охотнее всего селится в слабопроточных или стоячих водах с хорошей растительностью, в заросших поймах рек, на мелководье озер, в заболоченных водоемах и даже болотах. Он малочувствителен к низкому содержанию кислорода и химическому составу воды, хорошо чувствует себя в широком диапазоне температур: от -2 до 25о, способен переносить временное повышение температуры воды до 37 °С. Поэтому он выживает даже в небольших водоемах, летом часто пересыхающих, а зимой промерзающих. При пересыхании рыбки зарываются в слой ила, зимой вмерзают в лед, но при благоприятных условиях вновь становятся активными.
Мальки ротана питаются рачками, молодые рыбки - личинками комаров и редко-мальками, в том числе своего вида. Взрослые употребляют рыбу, личинок и имаго насекомых.
Нерестится ротан начинает на втором году жизни, весной или в начале лета при температуре воды 17-22о самка первый раз откладывает икру. В течении сезона это происходит 2-3 раза. Во время нереста самец становится совершенно черным, отсюда появилась вторая половина его названия-головешка. Самец строит гнездо, охраняет кладку, обмахивая ее грудными плавниками для хорошего снабжения кислородом, однако это не мешает ему самому съесть появившееся потомство. Поэтому мальки прячутся не только от других хищников, но и от родителей (Приложение №1 Фото3).
1.2. Ареал обитания ротана-головешки
Естественный ареал обитания ротана-головешки находится в России на Дальнем Востоке: Амурская область, юг Хабаровского края, Приморский край, северо-запад Сахалинской области, а также северо-восток Китая и север Северной Кореи. Большая часть естественного ареала ротана приходится на бассейн Амура. Здесь он населяет пойменные водоемы реки и ее притоки. В Китае ротан предпочитает стоячие воды или болота.
Несмотря на то, что ротан сам является хищником, враги у него тоже имеются. Среди них можно выделить щуку, сома, змееголова, жереха, окуня, угря, судака. В тех водоемах, где водится кто-нибудь из перечисленных хищников, численность ротана невелика. При плохой кормовой базе ротаны поедают друг друга. В естественном ареале обитания главным регуляторам численности ротана является змееголов (Приложение №2 Фото1).
В водоемах европейской части России ротан появился с начала XX века благодаря любителям - аквариумистам. В 20-х годах XX века они выпустили ротана в небольшие водоемы в районе Сестрорецка – и он быстро распространился в прибрежной зоне Финского залива вблизи Петродворца и станции Горская.
В течение последних почти ста лет за пределами естественного ареала ротан был найден в 36 областях Российской Федерации, в 9 республиках России, а также в Алтайском, Забайкальском и Пермском краях. Ротан также распространился в 14 других странах: Литве, Латвии, Эстонии, Белоруссии, Молдавии, Украине, Казахстане (на севере страны), Монголии, Польше, Словакии, Венгрии, Сербии, Болгарии и Румынии (Приложение №2 Рис.1,2).
О скорости распространения ротана-головешки показывает динамика его распространения в районе северо-западной Европы (Приложение №2 Рис.3).
В восточной части России ротан-головешка впервые был выловлен в Гусино-Убукунских озерах в 1979 году. Очевидно, что сюда он был завезен при выпуске молоди сазана из Хабаровского рыбхоза в 1969 году. Уже в 1986-1991 гг. ротан широко распространился в этом озере. В 1982 г. появились сообщения об отлове ротанов из Селенги, а затем он широко заселил дельту этой реки.
1.3 Расселение ротана - головешки в озере Байкал.
Де́льта Селенги́ образована рекой при впадении её в озеро Байкал (Приложение №3 Рис.1). Она представляет собой заболоченную низменность, возникшую в результате наносной деятельности реки (Приложение №3 Фото1). Это практически единственная крупная пресноводная дельта в мире. Дельта Селенги многорукавна и веерообразна. Как и другие дельты, она постоянно меняет свои очертания. От открытых вод Байкала её отделяет группа песчаных островков, получивших название Длинная Карга. Из растительности в дельте Селенги преобладают камыш, тростник и прочие водные и околоводные растения. Дельта Селенги входит в список уникальных природных объектов, её территория входит в Центральную охранную зону Байкала и внесена в список Всемирного наследия ЮНЕСКО. Здесь гнездится и останавливается большое количество водоплавающих птиц, в основном перелётных. В начале 1960-х годов серая цапля была редким гнездящимся видом дельты Селенги. Численность цапли в этих местах сократилась до 1000 — 1100 штук. После расселения в этих местах ротана, он стал основным кормом для этой птицы, поэтому в 1988 году начался рост численности этой птицы, и в 1994 году общая численность серой цапли в дельте составила 4,5 — 5 тыс. особей. Это говорит о том, как широко расселился ротан в дельте Селенги.
Одновременно с расселением в дельте реки Селенги, ротан расселялся на Селенгинском мелководье Байкала. В Посольском соре и заливе Провал он стал массовым видом. Причем рыбаки ловят его в сети на глубине до 30 метров.
Посольский сор – это уникальное место, расположенное вдоль побережья Байкала (Приложение 3 Фото.2) Он отделен от Байкала двумя косами – южной и северной, которые имеют общее название – полуостров Карга, а между косами расположен пролив Прорва, соединяющий озеро с Посольским сором. Посольский сор находится в 25 км к юго-западу от дельты реки Селенги. Его площадь — около 40 км². Воды глубоководной части Байкала проникают сюда только во время сильных штормов и бурь, благодаря этому в заливе присутствует особый микроклимат. В Посольском соре обитает множество животных и растений, также здесь нагуливается молодь байкальского омуля. Летом вода здесь прогревается до +20-22 °C. Вода в соре менее прозрачна, дно, как правило, покрыто водорослями. Поэтому именно здесь обитают «со́ровые» рыбы: плотва, карась, окунь и щука.
Залив Провал имеет почти треугольную форму и представляет собой своеобразный байкальский залив — сор (Приложение №3 Фото3). От акватории Байкала залив отделен цепью узких и длинных островов-кос, составляющих отмель Сахалин и разделённых небольшими проливами, называемыми прорвами. Юго-западные берега залива-сора образованы устьями многочисленных протоков дельты Селенги, образующих заболоченные острова. Юго-восточные берега не расчленены, по составу песчано-галечные, к северу местами лесистые и заболоченные. Здесь в залив впадают реки —Большой Дулан, Сергеевка, Оймур, Сырая Молька. Глубина залива колеблется от 0,5—1,5 м до 3—3,5 м, а местами — и до 5—6 м.
1.4. Ученые о расселении ротана-головешки в озере Байкал.
В работе Литвинова А.Г. дана оценка вселения ротана-головешки в бассейн озера Байкал [3]. Отмечено, что в бассейне озера Байкал имеются благоприятные условия для ротана-головешки, здесь он сохраняет свою плодовитость и показывает приспособленность к широкому спектру питания.
Места обитания ротана совпадают с местами нереста и выгула молоди ценной породы рыбы - омуля. В дельте реки Селенги он является пищевым конкурентом местных рыб: ельца, серебряного карася, язя и плотвы.
Оценка влияния ротана на экосистему дана в работе М.А.Грачева: «В настоящее время он стал наиболее многочисленной рыбой в заросших участках проток дельты Селенги и в сорах Селенгинского мелководья. Ротан является всеядной рыбой…. В Байкале он ……периодически отлавливается на ранее не свойственных ему глубинах - до 75 м. В Посольском соре и в заливе Провал он стал доминирующим видом. …………. Ротан представляет определенную опасность для экосистемы Байкала» [9].
Негативно рассматривают вселение ротана в бассейн озера Байкал и другие ученые: «вселение в бассейн Байкала ротана …….. следует рассматривать как биологическое загрязнение озера….. Специально или случайно акклиматизировавшийся вид будет эволюционировать вместе с экосистемой.»
Ученые отмечают, что реальным регулятором численности ротана в Байкале могут быть щука и окунь, однако численность их низка. Повышение численности щуки вполне возможно путем разведения на временных рыбоводных пунктах и существующих рыборазводных заводах.
Вывод: ротан-головешка очень неприхотливая рыба и мелководье озера Байкал идеально подходит для его обитания. Благополучному расселению ротана в этих местах способствует то, что здесь у него практически нет врагов.
2. Практическая часть. Ротан-головешка- вселенец Байкала.
Я решил выяснить, возможно ли увеличить численность щуки в Байкале путем разведения ее на рыборазводных заводах.
2.1. Особенности нереста щуки
Размножаться щука начинает на 3-4 год жизни. Нерест щук начинается при температуре воды – 3-6 градусов. На период нереста они собираются в небольшие группы. Для нереста выбирают мелководные участки, поверхность которых ещё покрыта коркой льда. Сам процесс длится от двух до трёх недель. Количество икринок в кладке от 5 до 200 тысяч. Самки откладывает икру на глубине не более 1 метра, предпочитая мелководья с затопленными корягами. На водоёмах, где происходят частые перепады уровня воды, икра щуки часто оказывается на берегу и, в таком случае, икринки гибнут.
2.2. Причины снижения численности щуки на Байкале.
Запущенная в 1958 году Иркутская ГЭС искусственно зарегулировала уровень воды в Байкале (Приложение №4 Фото1). Теперь он зависит не только от природных факторов, но и от работы ГЭС. Наблюдения за режимом воды в Байкале ведутся уже сто лет. Они показали, что с весны до осени уровень воды повышается, с поздней осени до весны понижается [5]. После зарегулирования Байкала уровень воды в нем искусственно поддерживается выше природного на 1 метр. Кроме этого максимум и минимум этого уровня смещены по сравнению с естественным по времени. По данным этих наблюдений, я составил диаграммы минимального уровня воды в Байкале (Приложение №4 Рис.1). Из них видно, что при естественном стоке воды из Байкала, минимальный уровень воды в озере почти всегда приходился на апрель. После зарегулирования стока, он часто наблюдается в мае. Однако, у щуки генетически нерест заложен именно в апреле, когда вода имеет температуру 3-6 градусов, а места ее нерестилищ на мелководье в это время находятся под большим слоем воды. Все это сказывается на численности щуки, поэтому в Байкале она находится на грани исчезновения (Приложение №4 Фото2).
2.3. Создание интерактивного мультимедийного плаката «Ротан – головешка на Байкале»
При создании плаката я учел, что основная его функция - максимально наглядно представить материал по выбранной теме. Интерактивность плаката заключается в том, что он должен активно и разнообразно реагировать на действия пользователя. На мультимедийном плакате размещается видео-, аудио-, информация, иллюстрации и текст.
В плакат я включил следующие разделы:
1.Ротан-головешка
2.Распространение ротана-головешки за сто лет
3. Распространение ротана-головёшки на озере Байкал.
4. Контроль за количеством ротана-головешки в Байкале разведением там щуки.
В плакат помещено 3 видео:
1.20 известных пресноводных рыб. Ротан.
2.Залив Провал и загадки Байкала.
3.Щука! Поведение щуки, чем питается щука, нерест щуки. Подводные съемки.
По обучающим материалам интернет-сайта [6], я усвоил методику создания интерактивного плаката в сервисе Genially, создал плакат (Приложение №3 Фото3). Эта методика интересна тем, что в созданный продукт в любой момент можно внести изменения.
Ссылка на плакат
https://view.genial.ly/65471d3d069a9100115230bb/interactive-image-rotan-goloveshka-na-bajkale
Вывод: увеличить количество щуки в Байкале путем разведения ее на рыборазводных заводах не получится, так как в озере нет условий для нереста этой рыбы. Значит, регулирование количества ротана в Байкале путем увеличения поголовья щуки, невозможно. Выдвинутая гипотеза не подтвердилась.
Заключение.
В работе рассмотрено биологическое засорение уникального озера Байкал особо опасным вселенцем - рыбой ротаном-головешкой, который благополучно расселяется на Селенгинском мелководье озера, нарушая его экосистему. Цель работы - выяснить возможность регулирования количества ротана в Байкале. Выдвинута гипотеза, что регулировать численность ротана-головешки в Байкале можно увеличением поголовья щуки, которая питается ротаном.
Оказалось, что благодаря тому, что на мелководье Байкала имеются благоприятные условия для размножения и жизни этой неприхотливой рыбы, практическое отсутствие врагов, в Посольском соре и в заливе Провал он стал самым распространённым видом. В естественном ареале обитания ротана-головешки его количество регулирует змееголов и щука. В Байкале щука водится тоже, однако, сейчас она находится в озере на грани исчезновения. Один из вариантов увеличения количества щуки в Байкале - разведение ее на рыборазводных заводах. Однако, почему поголовье щуки в Байкале резко уменьшается? Оказалось, что виной тому является искусственное зарегулирование уровня воды Байкала после строительства Иркутской гидроэлектростанции. Теперь он искусственно поддерживается выше природного на 1 метр, что уменьшает количество мелководий, на которых нерестятся рыбы, в том числе и щука. Кроме этого максимум и минимум этого уровня смещены по времени. При естественном стоке воды из Байкала, минимальный уровень воды в озере почти всегда приходился на апрель, а после зарегулирования стока, он часто наблюдается в мае. Но у щуки генетически нерест заложен именно в апреле, когда вода имеет температуру 3-6 градусов. Большая же часть мест для ее нереста находится в это время под большим слоем воды.
В работе сделан вывод, что увеличить количество щуки в Байкале путем разведения ее на рыборазводных заводах не получится, так как в озере нет условий для нереста этой рыбы. Значит, регулирование количества ротана в Байкале путем увеличения поголовья щуки, невозможно. Выдвинутая гипотеза не подтвердилась.
В практической части своей боты я использовал материалы исследования для составления интерактивного мультимедийного плаката «Ротан-головешка на Байкале».
Теоретическая значимость моего исследования состоит в том, что я получил знания вне школьной программы о биологическом засорении озера Байкал ротаном –головешкой, изучил методику создания интерактивного мультимедийного плаката.
Практическая значимость исследования в том, что материалы работы можно использовать для изучения проблем озера Байкал на уроках биологии, байкаловедения.
Использованная литература
1. «Жизнь животных» Энциклопедия т.2под ред.Гладкова Н.А., Михеева А.В.1970
2.Зотова Н. | Ротан-головешка | Газета «Биология» № 40/2004
3.Литвинов А.Г. Экология ротана-головешки в бассейне озера Байкал и его влияние на промысловых рыб.
4.Самые опасные инвазионные рыбы России. Под ред. Дгебуадзе,М:товарищество научных изданийКМК,2018-688с
5.Анализ факторов, влияющих на режим регулирования водного режима водохранилищ Ангаро-Енисейского каскада ГЭС и озера Байкал
Режим доступа https://pandia.ru/text/80/503/34993.php
6. Инструкция « Создание интерактивного плаката в сервисе Genially.pdf Режим доступа http://mbukcbs.ru/images/kollegam/tochka_rosta/n1520132584.pdf
7. Птицы дельты Селенги: Фаунистическая сводка / И.В.Фефелов, И.И.Тупицын, В.А.Подковыров, В.Е.Журавлев; научный редактор С.В.Пыжьянов.- Иркутск: ЗАО "Восточно-Сибирская издательская компания", 2001.- 320 с.
Режим доступа: https://nature.baikal.ru/files/1039/Ptitsy_delty_Selengi_2001.pdf
8. Ротан-головешка. Ихтиосфера.
Режим доступа: http://ww.co6op.ru/biblio/aquatic-vita/eleotridae/perccottus-glenii
9. Современный ареал ротана. Решетников А.Н. 2009г.
Режим доступа: http://www.sevin.ru/invasjour/issues/2009_1/Reshetnikov_09_1.pdf
10.Фотографии. Режим доступа: https://krasivosti.pro/ryby/68013-ratan-ryba-samyj-bolshoj-58-foto.html
11. Чужеродные виды Режим доступа http://lin.irk.ru/alien
Видео:
12. 20 известных пресноводных рыб. Ротан
Режим доступа:
https://www.google.com/search?q=%D1%80%D0%BE%D1%82%D0%B0%D0%BD+%D1%80%D1%8B%D0%B1%D0%B0&sca_esv=579068902&tbm=vid&ei=PY9EZeH4ObWBxc8Prf2QiAo&start=40&sa=N&ved=2ahUKEwihi8yVlqeCAxW1QPEDHa0-BKE4HhDy0wN6BAgIEAs&biw=1731&bih=896&dpr=1.1#fpstate=ive&vld=cid:a1685881,vid:t0E6RT14Tx0,st:0
13. Залив Провал и загадки Байкала
Режим доступа:
https://www.google.com/search?q=%D0%B7%D0%B0%D0%BB%D0%B8%D0%B2+%D0%BF%D1%80%D0%BE%D0%B2%D0%B0%D0%BB+%D0%B8+%D1%82%D0%B0%D0%B9%D0%BD%D1%8B+%D0%B1%D0%B0%D0%B9%D0%BA%D0%B0%D0%BB%D0%B0+%D0%B2%D0%B8%D0%B4%D0%B5%D0%BE&oq=%D0%B7%D0%B0%D0%BB%D0%B8%D0%B2+%D0%BF%D1%80%D0%BE%D0%B2%D0%B0%D0%BB+%D0%B8+%D1%82%D0%B0%D0%B9%D0%BD%D1%8B+%D0%B1%D0%B0%D0%B9%D0%BA%D0%B0%D0%BB%D0%B0+%D0%B2%D0%B8%D0%B4%D0%B5%D0%BE+&gs_lcrp=EgZjaHJvbWUyBggAEEUYOTIHCAEQIRigATIHCAIQIRigATIHCAMQIRigAdIBCjI3MTIxajBqMTWoAgCwAgA&sourceid=chrome&ie=UTF-8#fpstate=ive&vld=cid:c827c388,vid:Oz2Q2fHyM0k,st:0
14. Щука! Поведение щуки, чем питается щука, нерест щуки, Подводные съемки.
Режим доступа:
https://www.google.com/search?q=%D1%89%D1%83%D0%BA%D0%B8+%D0%BD%D0%B0+%D0%BD%D0%B5%D1%80%D0%B5%D1%81%D1%82%D0%B5+%D0%B2%D0%B8%D0%B4%D0%B5%D0%BE+%D1%81%D0%BC%D0%BE%D1%82%D1%80%D0%B5%D1%82%D1%8C&sca_esv=579107341&tbm=vid&ei=FsZEZcuZBKmGxc8P5uyK8Ac&start=40&sa=N&ved=2ahUKEwjL_Li8yqeCAxUpQ_EDHWa2An44HhDy0wN6BAgEEAs&biw=1731&bih=896&dpr=1.1#fpstate=ive&vld=cid:afb0628a,vid:58SfJdPpXmY,st:0
Приложение №1. Рыба ротан-головешка
Фото 1. Ротан головешка
Фото 2. Размеры ротана-головешки
Фото 3.Самец охраняет икринки. Как растет ротан.
Приложение №2. Ареал обитания ротана - головешки
Фото1. Змееголов амурский. Вырастает до 11 кг.
Рис.1 Ареал вселения рыбы ротана
Рис.2 Ареал вселения рыбы ротана на востоке Евразии
Рис.3 Динамика вселения ротана в северо-западной Евразии 1916-2008 годы.
Приложение №3. Расселение ротана - головешки в озере Байкал.
Рис.1 Карта дельты реки Селенги
Фото1. Заболоченная местность дельты реки Селенги.
Фото2. Залив Посольский сор.
Фото 3. Залив Провал
Приложение №4. Причины снижения численности щуки на Байкале.
Фото 1 Иркутская гидроэлектростанция
Рис.1 Диаграмма естественного и зарегулированного стока воды из Байкала в апреле-мае месяце
При естественном стоке После зарегулирования стока
Фото 2. Байкальская щука, вес 8 кг. Она вырастает до 35 кг.