XXII Международный конкурс научно-исследовательских и творческих работ учащихся

Старт в науке

Жизненный цикл остромордой лягушки (Rana arvalis): от икринки до взрослой особи

• Авторы
• Руководители
• Файлы работы
• Наградные документы

Тупицын С.В. 1

---

1МАОУ "Гимназия №3 в Академгородке"

Тупицына А.В. 1

---

1Институт химической биологии и фундаментальной медицины СО РАН

Работа в формате PDF

2.2 MB

Автор работы награжден дипломом победителя III степени

Диплом школьникаСвидетельство руководителя

Введение

Целью нашей работы было исследовать цикл развития остромордой лягушки от икринки до взрослой особи. Для реализации данной цели были поставлены следующие задачи:

1. Вырастить лягушек из икры

2. Описать и сфотографировать все стадии развития лягушки

3. Проверить влияние температуры на скорость развитие и выживаемость лягушек

Актуальность: лягушки обитают бок о бок с человеком, заселяют водоемы и леса на территории города. Их подробное изучение поможет нам лучше понимать этих животных. Оценить возможную пользу и вред, который человек может наносить этому элементу экосистемы и его местообитаниям.

3. Теоретическая часть

Остромордая лягушка (Rana arvalis) — один из самых распространенных у нас видов земноводных. Обитает на лесных опушках и полянах, на болотах, лугах, полях, в зарослях кустарников. А на время размножение приходит в озера, пруды и реки.

В мае, в сезон размножения, сотни лягушек собираются вместе в озерах и прудах. Они откладывают икру, а затем уходят обратно на сушу. Взрослые лягушки ведут преимущественно сухопутный образ жизни, тогда как головастики — исключительно водный. Однако, взрослые лягушки тоже сохраняют способность хорошо плавать и дышать под водой. Их кожа пропускает кислород, углекислый газ и воду, они могут долгое время находится под водой. На суше взрослые лягушки дышат легкими, закачивая в них воздух с помощью движений окологлоточным мешком. Дыхание головастиков сначала жаберное, через фильтрацию воды, позже включается кожное дыхание.

Лягушки откладывают большое количество икры. Далеко не из каждой икринки вылупляется головастик. Многие головастики погибают — от хищников, непогоды, пересыхания водоемов. И только единицы становятся взрослыми лягушками. На выживание головастиков влияет множество факторов — температура, количество дождей, освещенность, активность хищников. В разные годы лягушек появляется то больше, то меньше. В среднем, из 200 икринок появляется только одна лягушка. Основными врагами лягушек в наших широтах являются птицы — цапли, кулики, чайки. Кроме того на головастиков охотятся рыбы, утки, змеи.

Взрослые лягушки — хищники, они питаются основном мелкими беспозвоночными, в том числе насекомыми, такими как комары, а также пауками, рачками, червями, многоножками, улитками и слизняками. При этом головастики, в основном, растительноядные - они питаются водорослями и мягкими частями водных растений, изредка — зоопланктоном.

На зиму лягушки впадают в спячку — они зарываются в землю или прячутся в норы, оставшиеся от грызунов. Темпера тела лягушки может опускаться ниже нуля, но она не замерзает потому что у нее в крови содержится особое вещество — антифриз, которое не дает образовываться кристаллам льда. Если замерзшую лягушку отогреть, то она оживет. В спячку эти животные впадают не только из-за холодов, но и из-за жары — во время засухи они так же зарываются под землю, замедляют свой метаболизм и пережидают неблагоприятные условия.

Пруд на реке Зырянка в Центральном Сибирском ботаническом саду — излюбленное место нереста лягушек. Здесь для них есть и мелкие заводи, которые рано прогреваются весной, и глубокие места, куда головастики могут спрятаться в случае жары. Обильная водная растительность обеспечивает пищей множество головастиков.

Этот пруд — популярное место прогулок горожан, здесь же часто ездят велосипедисты. А сама река Зырянка ниже по течению протекает вдоль проезжей части. Лягушки в период нереста очень уязвимы. Животные идут на икрометание к воде, не замечая преград, поэтому часто становятся жертвами хищников, оказываются под колесами машин или велосипедов. Жители Академгородка стараются помочь земноводным — собирают их в ведра и относят в пруд или реку, где лягушки могут успешно выметать икру.

Кроме остромордой лягушки в Новосибирской области обитают еще пять видов земноводных — озерная лягушка, обыкновенная жаба, зеленая жаба, обыкновенный тритон и сибирский углозуб. Из них в Академгородке встречаются только остромордая лягушка и обыкновенная жаба. Отличить лягушку от жабы можно по внешнему виду. У лягушек кожа гладкая, влажная, задние лапы длинные, приспособленные для прыжков, между пальцами на лапах перепонки, морда лягушки треугольная с выпученными глазами. У жаб кожа шершавая, «бородавчатая», задние лапы короче тела и не имеют перепонок. Жабы не прыгают, а ползают по земле. Морда жабы почти квадратная с небольшими глазами, прикрытыми складками.

Отличить этих земноводных можно и по икре. Лягушки мечут икру в толщу воды, икра крупная, лежит бесформенными скоплениями. Икра жаб мельче и лежит длинными нитями, прикрепленными к стеблям подводных растений.

4. Практическая часть

   1. 1. Материалы и методы

В начале мая 2022 года мы взяли порцию икры из пруда в ботаническом саду. Икру поместили в емкость с водой. После вылупления головастиков, их расселили в несколько емкостей из расчета 5 головастиков на 1 литр воды. Воду меняли раз в 2-3 дня, по мере загрязнения.

В домашних условиях кормили головастиков пекарскими дрожжами и ошпаренными в кипятке листьями крапивы. Для создания комфортной среды обитания, в аквариумы с головастиками дополнительно ставили траву, чтобы им было удобно прятаться. А когда у них начали появляться ноги, организовывали плотики, чтобы лягушата могли на время выходить на сушу.

Рис. 1. Аквариум для головастиков

Для эксперимента с влиянием температуры на скорость роста и выживание головастиков, один аквариум с 10 головастиками каждую ночь помещали в холодильник. Все остальные головастики содержались при комнатной температуре круглосуточно.

Мы фотографировали все стадии развития головастиков с помощью фотоаппарата и бинокулярной лупы. Микрофотосъемка проводилась на базе института химической биологии и фундаментальной медицины СО РАН.

Определение вида лягушки провели на стадии икры с помощь приложения iNaturalist.

1. 1. 2. Выращивание лягушек из икры

7 мая взяли икру из пруда в ботаническом саду, поместили в аквариум. Лягушачья икра крупная, около сантиметра в диаметре, лежит в толще воды большими комками.

Рис. 2. Икра остромордой лягушки

Через сутки дома внутри икринок началось развитие личинки — стал заметен хвостик и голова. Еще через сутки, 9 мая, началось вылупление неподвижных личинок из икры. Этот день считаем первым днем жизни головастика, далее все даты считаем от этого дня. Личинки вылупились почти одновременно, в течении нескольких часов. Только 10 процентов икры дало живых личинок, остальные остановились в развитии и так и не вылупились.

Рис. 3. Личинки в икре Рис. 4. Вылупившаяся личинка

Сначала личинки неподвижно лежали на дне, затем, через несколько часов приклеились головной частью к стенке аквариума. В таком виде личинки провели двое суток. Затем начали изредка плавать. Размер личинки около 5 мм.

Следующая стадия роста — подвижный головастик. Сначала у него формируется хвостовой плавник, который позволяет головастику плавать. По бокам головы у них видны внешние жабры. К четвертому дню головастики уже формируют хвостовой плавник, но плавают пока не охотно, только если их потревожить.

Рис. 5. Головастик на 4 сутки

Стадия активного плаванья начинается с шестого дня жизни головастиков. В этот момент у головастиков уже крупная голова и сформированный хвост. Жабры больше не видны — они закрылись жаберной крышкой. Глаза сместились с боковой на верхнюю часть головы. На поверхности тела появились блестящие пестрины, которые позволяют головастикам скрываться от хищников среди водной растительности.

У головастиков развитая пищеварительная система — большую часть тела головастика занимают кольца кишечника. Они постоянно питаются и быстро растут.

Рис. 6. Подвижный головастик Рис. 7. Головастик, вид снизу

К девятому дню у головастиков появляются зачатки задних лап. Они еще совсем крошечные и плотно прижаты к хвосту. Стадия роста неподвижных задних конечностей длится до 30 дня. Сначала на лапах появляются пальцы, затем начинает сгибаться коленный сустав. Затем, когда ноги становятся достаточно длинными, они движутся одновременно с хвостом.

Рис. 8. Зачатки задних конечностей

В это же время у головастиков активно развиваются все системы организма. На нижней поверхности видно красное сердце и жабры и темно-зеленые петли кишечника.

Рис. 9. Нижняя поверхность головастика в 1 месяц

Примерно в месяц головастики начинают активно шевелить задними лапами. Теперь они плавают за счет мощных движений конечностями, а хвост выступает в качестве руля. К этому моменту головастики достигают размера 5 см.

Рис. 10. Стадия подвижных задних конечностей

Через 35 дней после вылупления из икры у первых лягушат появились передние конечности. В отличие от задних, которые развиваются снаружи тела, передние конечности сначала растут внутри жаберной полости, и только полностью сформировавшись прорываются наружу. Передние конечности появляются не одновременно, сначала появляется одна передняя лапа, и несколько часов лягушонок живет с тремя конечностями, затем прорывается последняя.

Рис. 11. Появление одной передней лапы

В это же время у лягушат начинает рассасываться хвост. Включается запрограммированная гибель клеток — апоптоз. Клетки хвоста разрушаются, а белок из них идет на строительство других клеток тела лягушки. Сначала исчезает хвостовой плавник, потом хвост постепенно сокращается.

Скорость роста головастиков разная. Когда у первой лягушки начал рассасываться хвост, другие были еще на стадии неподвижных задних конечностей.

Рис. 12. Лягушата на разной стадии развития.

В это время у лягушек жаберное дыхание сменяется легочным и они начинают выходить на сушу. При этом и у лягушек, и у головастиков есть способность дышать кожей — они получают кислород из воды. Именно эта способность помогает лягушкам пережить переход от жабер к легким.

Примерно через полтора суток после появления передних конечностей у лягушат полностью исчезает хвост. Перед нами уже взрослая сформировавшаяся лягушка, которая может вести сухопутный образ жизни.

Всех выросших лягушек мы отнесли обратно к пруду в ботаническом саду.

Рис. 13. Лягушка в пруду в ботаническом саду

1. 1. 3. Эксперимент с влиянием температуры на скорость роста и развитие лягушек

Температура — важный фактор, который влияет на жизнь животных. Для того чтобы проверить влияние температуры на развитие лягушек, мы одну группу из 10 головастиков каждый вечер помещали в холодильник, в температуру +4 градуса. Головастики второй группы оставались при комнатной температуре круглые сутки.

Май в прошлом году был очень жаркий — температура воздуха в середине мая достигала +30 градусов. Вода в аквариуме с головастиками к вечеру нагревалась до +26. Утром в «теплом» аквариуме температура воды была 22-24 градуса, в холодном — 4-6 градусов.

Мы ожидали, что головастики, которых помещали в холодильник, буду расти медленнее. Но оказалось, что жара не менее губительный фактор, чем холод. Те головастики, которых на ночь помещали в холодильник чувствовали себя отлично и развивались согласно графику. Те же, которые круглосуточно находились в тепле сначала замедлили развитие, а потом начали погибать.

Через 10 дней эксперимент прекратили и далее всем головастикам каждый вечер доливали холодную воду.

Мы считаем, что такой результат может быть связан не только с тем, что головастики в природе чаще сталкиваются с ночным холодом, чем с такой аномально жаркой погодой, как была в этом году. Но еще и с тем, что в теплой воде растворяется меньше кислорода, чем в холодной.

5. Заключение

Мы проследили развитие лягушки от икринки до взрослой особи. Выделили следующие стадии развития: икринка, личинка, неподвижный головастик, подвижный головастик, стадия неподвижных и подвижных задних конечностей, появление передних конечностей, выход на сушу.

Головастики развиваются от икринки до выхода на сушу за 5-6 недель. Скорость роста головастиков может различаться.

Головастики лучше развиваются в холодной воде, чем в теплой.

6. Список литературы

1. 12 Обезьян. Как вырастить лягушку у себя дома. URL: https://12obezyan.ru/articles/reptilii/258700/?ysclid=ltcpz155az314477462.

2. Википедия. Лягушки. URL: https://ru.wikipedia.org/wiki/Лягушки.

3. Сергеев Б. Ф. Я познаю мир. Амфибии. 2002.

4. iNaturalist. URL: https://www.inaturalist.org.