XXIII Международный конкурс научно-исследовательских и творческих работ учащихся

Старт в науке

Изучение репродуктивной изоляции в условиях природного уголка на примере болотной и красноухой черепахи

• Авторы
• Руководители
• Файлы работы
• Наградные документы

Савина С.А. 1

---

1Пятигорский государственный университет, Институт романо-германских языков, информационных и гуманитарных технологий

Башкирова С.Н. 1Макарова Т.И. 1

---

1Институт романо-германских языков, информационных и гуманитарных технологий

Работа в формате PDF

634.4 KB

Автор работы награжден дипломом победителя II степени

Диплом школьникаСвидетельство руководителяСвидетельство руководителя

ВВЕДЕНИЕ

Черепахи с давних пор живут по соседству с человеком.  Их забавный, внешний вид, дружественная натура и исключительная полезность для человека в природе, вызвали любовь миллионов людей по всему земному шару. Черепахи попали в сказки многих народов мира, где почти всегда выступают положительными героями — мудрыми, умными, находчивыми и очаровательными. Черепахи, являясь доверчивыми и пугливыми животными, чаще других зверьков попадают в руки людей. Содержание их дома, в последнее время, становится популярно, большой интерес к этим животным порождает много вопросов по содержанию данного вида животного, его поведению и ухода за ним. Существуют так же особенности, связанные с биологией данного вида: специфический запах выделений и ночная активность.  Самой красивой, бойкой, самой распространённой черепахой является красноухая черепаха.

В уголке живой природы в одном аквариуме с марта 2023 года обитают самец красноухой черепахи и самка болотной черепахи. Возникла идея проверить, возможно ли получить потомство от особей разных полов и разных видов в условиях обитания одного аквариума, т.е. на практике изучить существование репродуктивной изоляции. До марта 2023 года обитало три особи: самка и самец красноухой черепахи и самка болотной черепахи в одном аквариуме. Самка красноухой один раз откладывала яйца в аквариуме, но потомства не появилось, т.к. в природе оплодотворённая самка красноухой черепахи откладывает яйца на суше и развитие происходит на суше.

Цель исследования: изучить механизмы, предотвращающие обмен генов между особями разных видов на примере красноухой и болотной черепах в условиях школьного уголка.

Для достижение данной цели нам необходимо было решить следующие задачи:

- провести литературный обзор по данной теме;

- определить вид и дать классификацию наблюдаемого объекта исследования;

-выявить и описать особенности поведения красноухой и болотной черепахи.

Исследование проводились на базе ПГУ

Предмет исследования: особенности поведения красноухой и болотной черепахи.

Практическая значимость данной работы: Исследования нашей работы помогают в изучении темы «Вид, критерии вида» из раздела «Эволюционное учение» курса биологии 7, 9,10 класс.

Глава1. Многообразие и морфологические особенности черепах

Черепахи довольно многочисленны и насчитывают около 250 видов, они населяют пустыни, тропические леса, болота, реки и моря. До наших дней дожила лишь половина видов некогда существовавших семейств. Черепахи бывают степные и речные.

Строение тела черепах своеобразно, и их легко узнать среди всех остальных позвоночных. Все туловище черепах одето крепким панцирем (или, по – старинному, черепом, откуда происходит их название). Панцирь этот состоит из двух частей – из спинного щита, более выпуклого, и из плоского брюшного щита.

Оба они образованы из нескольких костных пластин и снаружи покрыты толстым роговым слоем.

Костный панцирь делает тело черепахи тяжелым, а потому и неповоротливым на суше. Для быстрого передвижения на суше черепахам недостает еще и способности изгибать свое туловище, утраченной из-за срастания всех спинных позвонков со спинным щитом. Некоторые черепахи, будучи перевернуты на спину, так и остаются в этом беспомощном положении, не могут подняться на ноги и погибают. Наконец, костный панцирь, одевающий грудь, делает невозможным расширение грудной клетки; поэтому дыхание у черепахи идет очень вяло – ей приходится не вдыхать воздух, а как бы заглатывать его, подобно тому, как это делает лягушка. При таком медленном и вялом дыхании в теле черепахи развивается очень мало тепла, за счет которого совершаются все жизненные процессы; поэтому черепахи нуждаются в теплом климате, и ни одна из них не заходит на север так далеко, как ящерицы, ужи и гадюки. Но зато благодаря незначительной потребности в воздухе черепахи могут долго оставаться под водой и многие из них приспособились к жизни в воде. В воде тело их становится более легким, и они могут быстро нырять и ловить живую добычу.

Зубов у черепах нет, и их челюсти, одеты, как у птиц, прочным роговым чехлом, образуют клюв с острыми режущими краями.

Есть черепахи наземные и живут исключительно на суше, а у других жизнь тесно связана с водой. Среди этих черепах есть в свою очередь пресноводные и морские.

Многие из них прекрасные пловцы, очень быстры и ловки в воде, хотя на суше черепахи обычно неуклюжи и медлительны. Есть черепахи малютки, а есть гиганты – слоновые черепахи, достигающие иногда 400 кг веса. Все они за небольшим исключением

растительноядные, все теплолюбивые. Самки откладывают яйца в ямку, прикрывают их песком и больше о потомстве не заботятся. Появившиеся маленькие черепашки сразу становятся самостоятельными. Первое время они растут быстро, позже рост замедляется.

Интересно, что черепахи растут всю жизнь: а живут они долго – многие виды до 100 лет и больше. Панцирь черепахи не меняют. Далеко не все черепахи доживают до старости: очень многие гибнут в раннем возрасте, когда панцирь еще не затвердел. Да и взрослых черепах броня спасает далеко не всегда – хищные птицы и звери умеют доставать черепах из панцирей. Истребляют черепах и люди: панцирь используется для различных поделок, а яйца и мясо во многих странах лакомое блюдо. Черепах часто держат в террариумах. Ухаживать за ними нетрудно, но все же в уходе они нуждаются больше, чем обычно считается. Самое главное – им нужна определенная температура и подходящая пища. При плохом уходе они заболевают, и часто гибнут [5].

1.1 Общая характеристика красноухой черепахи

Красноухая черепаха является представителем рода пресноводных украшенных черепах, к которому относятся 10 видов. Это одни из самых красивых животных. Своё название эта милая черепашка получила за красные полосы, идущие от ее глаз – они создают впечатление выразительных ярко-алых «ушек». Несмотря на то, что ушей у нее нет, как и у всех остальных черепах, представители данного вида слышат почти так же хорошо, как кошки. 

Окраска этих животных может быть самой разнообразной, кроме того, она иногда изменяется с возрастом: так, некоторые самцы к старости становятся полностью черными. Пятнышки, из-за которых черепаху называют красноухой, бывают не только красного, но и желтого цвета. Голова, шея, лапы и хвост покрыты желтыми полосами и пятнами. Лапы снабжены плавательными перепонками, панцирь у них морщинистый.
В естественных условиях красноухие черепахи обитают в восточной части Северной Америки. Чаще всего они живут в прудах и небольших озерах с заболоченными берегами, а также в болотах и поймах рек. Изначальная «родина» красноухих черепах – США и Мексика. 

Питаются эти животные как растительной, так и животной пищей.
Их главная пища в природе – различные водные моллюски, мелкая рыба, головастики и водоросли.

Красноухие черепахи созревают долго и способны давать потомство не раньше, чем через 5-8 лет. Период их спаривания обычно приходится на время с февраля по март, как только вода в местах обитания черепах начинает менять температуру. Оплодотворённая самка красноухой черепахи откладывает яйца на суше.

Яйца красноухие черепахи откладывают на суше в период с апреля по июнь. Чаще всего в год бывает две кладки по 9-25 яиц каждая. Перед тем как отложить яйца, самка роет в песке или грунте гнездо круглой формы, смачивая выбранное место водой из анальных пузырей. 

Место для гнезда чаще всего выбирают затененное. Самка забрасывает их землей и больше не возвращается к гнезду. А примерно через четыре месяца из малюсеньких, не более 4 см в диаметре, яиц вылупляются такие же маленькие (панцирь 3 см.) красноухие черепашки. Интересно, что пол потомства зависит от температуры, установившейся на время инкубационного периода. Если она ниже 27 градусов, то особи будут мужские, а если выше 30, то женские.

Мужские особи красноухой черепахи отличаются более четким (не размытым) рисунком в области живота, более крупными и сильными ногами, более длинными когтями и более толстым хвостиком. У самцов пластрон (брюшная сторона панциря) черепах вогнутый это помогает ему удерживаться на теле самки при спаривании. Хвост длинный, утолщен у основания. Клоака (половой орган) расположена дальше по хвосту, чем у самок. Также самцы производят характерные движения головой вверх и вниз.
Красноухая черепаха может считаться долгожителем. Жизненный период каждой особи при благоприятных условиях может достигать 30-40 лет.
Красноухие черепахи вырастают до 25 см.

1.2 Общая характеристика болотной черепахи

 Болотные европейские или речные, черепахи (Emys orbicularis) населяют стоячие и медленно текущие воды, особенно в низовьях Днепра, Дона, Волги и Урала, встречаются в Крыму, на Кавказе и в Казахстане. Быстрых и чистых рек болотные черепахи избегают, так как им трудно бороться с сильным течением воды. 

  Днем черепахи подолгу греются на освещенных солнцем береговых откосах или на кочках близ водоема. При приближении человека они обычно сползают в воду и с громки плеском уплывают на дно, притаиваясь там у коряг или зарываясь в ил.  Темная окраска панциря делает ее малозаметной на фоне дна.

  Пищу черепах составляют мелкие водные животные: черви, насекомые и их личинки, головастики, тритоны, мелкие рыбешки, рачки. На суше они поедают гусениц, мокриц, многоножек, различных саранчовых. Кроме животных, черепахи едят подводные части хвощей, осок, рогоза и водоросли.

  Сплюснутое между щитами тело черепахи легко преодолевает сопротивление воды во время ныряния, а кожистые перепонки на ногах облегчают ей плавание. Пальцы болотной черепахи вооружены тонкими и острыми когтями, которыми она разрывает на части тело добычи.  

  На ночь болотные черепахи уходят под воду. Где они могу оставаться без воздуха продолжительное время. Зимуют черепахи также под водой, зарывшись в ил, находясь в состоянии спячки [2].

   Весной черепахи приступают к размножению. За лето они трижды откладывают по 5 – 7 круглых чисто – белых яиц. Покрытых прочной известковой скорлупой. Перед кладкой они отыскивают удобное место на песчаном грунте. Увлажняют его водным содержимым своих анальных мешков и роют ямку.  Полную кладку яиц черепаха закрывает землей и заглаживает неровности почвы движением брюшного щита, действуя как утюгом [2].

    В дальнейшем самка не заботится о своем потомстве.  Вылупившиеся к осени детеныши остаются в почве зимовать, а весной выползают на поверхность и ведут самостоятельную жизнь. Они растут медленно, достигая половой зрелости к 6 – 8 годам. У взрослых черепах длина панциря достигает 25 см [5].

   Эти черепахи истребляют много вредных насекомых, оздоровляют рыб, населяющих водоемы. Уничтожая слабых, больных или раненых.

  Болотная черепаха занесена в Красные книги Белоруссии, Литвы и Латвии, охраняется во многих странах Европы, включена в Международный красный список (МСОП) [4].

Глава 2. Экспериментальная часть. Наблюдение

  Изучив литературу, касающуюся содержания болотной европейской и красноухой черепахи, мы поселили черепах в аквариум. Аквариум довольно просторный.

  Черепашки быстро привыкли к содержанию. Совсем не боялись, вели себя активно.

  Было выполнено измерение размеров панциря

    Вначале черепах кормили кормом для черепах, дафниями. Кушали они активно, не оставляя пищу, иногда корм разнообразили насекомыми: мухи и сверчки. Черепашки активно охотились на упавших в воду насекомых.

    Спустя полгода черепашки практически перестали есть корм для черепах и дафний. Полностью переключились на насекомых.

   Они стали очень опытными охотниками. Теперь они почти не промахиваются и ловят упавших в воду насекомых с первой и гораздо реже со второй пытки. Они легко справляются даже с крупными насекомыми. В этом значительно помогают лапки с острыми когтями.

    С приближением осени день становится короче, и несмотря на тепло и количество потребляемой пищи, активность в поведении и темп роста черепашки немного снизились. Все больше времени она проводит в пассивном состоянии греясь под лампой. Готовясь к зимней спячке. Хотя черепахи, содержащиеся в неволе чаще всего в спячку, не впадают при достаточно хороших условиях содержания и необходимой температуре воды (не менее +25градусов) [5]  

Таблица 1- Сводная таблица роста болотной черепахи за 5 месяцев:

Таблица 2- Сводная таблица роста красноухой черепахи за 5 месяцев:

По сводной таблице роста черепахи за 5 месяцев наблюдается интенсивность роста первые 3 месяца. Затем интенсивность роста приостановилась и стала более стабильной. Мы сделали вывод, что скорее всего это связано с тем, что:

1) организм черепахи перед зимовкой снизил обмен веществ;

2) в эти месяцы наименьшая длина светового дня.      

У наших питомцев красноухой и болотной черепах, проживающих в одном аквариуме около одного года, наблюдается репродуктивная изоляция в ходе эволюции. Изначально черепахи проживали на разных территориях. Далее между ними сформировался географический барьер, произошел естественный отбор в новых условиях.

Репродуктивная (биологическая) изоляция приводит к нарушению свободного скрещивания или образованию стерильного потомства. Классифицируют экологическую, этологическую, временную, анатомо-морфофизиологическую и генетическую репродуктивную изоляцию. При этологическом характере репродуктивной изоляции для особей разных популяций снижается вероятность оплодотворения ввиду различий в образе жизни и поведения, например, у разных видов птиц отличаются ритуалы ухаживания и брачные песни. При экологическом характере — различаются, условия обитания живых организмов, например, популяции рыб нерестятся в разных местах. При временной изоляции отличаются сроки размножения. При анатомо-морфофизиологической репродуктивной изоляции у живых организмов возникают различия в строении, размерах отдельных органов половой системы, или возникают различия в биохимических аспектах репродуктивной функции. При генетическом характере репродуктивной изоляции возникают несовместимые гаметы или появляются гибриды с пониженной жизнеспособностью, плодовитостью или стерильностью.

Перечисленные формы репродуктивной изоляции возникают независимо друг от друга и могут сочетаться в любых комбинациях. Однако именно генетическую изоляцию считают одной из самых важных форм репродуктивной изоляции, так как остальные формы репродуктивной изоляции при видообразовании, в конечном итоге, ведут именно к возникновению независимости генофондов двух популяций. Возникновению репродуктивной изоляции часто способствует длительная географическая изоляция

ВЫВОДЫ

Исходя из вышеизложенных нами материалов исследования нами были сделаны следующие выводы:

У наших питомцев: красноухой черепахи и болотной черепахи, проживающих в одном аквариуме около одного года, не наблюдалось появления потомства, так как эти черепахи относятся к разным видам, т. е. они отличаются по генетическому критерию. Это является подтверждением наличия репродуктивной изоляции в условиях школьного уголка.

Условия содержания черепах

1.У черепах должен быть акватеррариум или аквариум с подвесным островком – сушей. Обогреватель устанавливается над островком. Обязателен фильтр для воды. Оптимальная температура: 24-28 С.

2.Необходимо следить за температурой в террариуме, не допускать перегрева питомца или его замерзания. Особенно опасен перегрев!

3.Молодых черепах кормят каждый день, взрослых (длина панциря более 10 см) – раз в 1-2 дня. Каждую неделю черепахам устраивают «голодный день».

4.Кормят черепах мелкой рыбой, кусочками мяса. Можно использовать специальный корм для черепах, который продается в зоомагазине.

5.Нельзя давать питомцам охлажденный или замороженный корм: это может привести к гибели. Необходимо подогревать пищу до комнатной температуры.

6.Чтобы черепахи не заболели, их дом необходимо часто убирать- 1-2 раза в неделю.

7.Питомец должен жить в чистоте! Загрязненный грунт или воду следует немедленно заменять, не съеденные остатки корма удалять из террариума. Ежедневно осматривайте питомца.

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

1. Васильев Д.Б. Черепахи. Болезни и лечение. – М.: «Аквариум ЛТД», К.: ФГУИПП, 2021

3. Степура А.В. Рептилии в аквариуме. – М.: ООО Издательство АСТ, 2020.

4. Чегодаев А.Е. Аквариумные и террариумные черепахи. Содержание. Кормление. Разведение. Профилактика заболеваний. – М.: ООО Аквариум – Принт, 2022

5. «Я познаю мир» - Змеи, крокодилы, черепахи.

6. Черепахи, ящерицы, змеи - содержание, кормление, лечение в домашних условиях.- М., 2022