XXIII Международный конкурс научно-исследовательских и творческих работ учащихся
Старт в науке
Влияние факторов окружающей среды на рост и развитие циклопов вида Eucyclops macrurus
Автор работы награжден дипломом победителя III степени
Полная версия работы доступна во вкладке "Файлы работы" в формате PDF
ВВЕДЕНИЕ
Циклопы – это пресноводные планктонные ракообразные, которые обитают почти в каждом водоеме. Они служат пищей для многих видов рыб, личинок, мальков, а также поедают множество различных микроорганизмов. Благодаря пищевой деятельности циклопов осветляется природная вода и улучшается ее качество. Циклопы являются важной составной частью сложных комплексов, играющих существенную роль в формировании водных экосистем и их функционировании.
В настоящее время актуальным является изучение влияния различных факторов окружающей среды на рост и развитие циклопов, выявление процессов пищевого поведения и соответствующих поведенческих реакций представителей разных систематических групп и жизненных форм [2].
Ограниченное число наблюдений не дает нам полноты сведений о циклопах. Лабораторные наблюдения, направленные на изучение циклопов, предоставляют сведения касательно их экологических, этологических, репродуктивных особенностей.
Трудности исследования заключалась в том, что циклопы имеют высокую пластичность, проявляющуюся в сезонной, возрастной разнокачественности и в экологической специфичности. Из этого следует, что мы можем дать лишь общую характеристику влияния окружающей среды на рачков, исследуемого нами вида [1].
Объект исследования: циклоп вида Eucyclopsmacrurus(Эвциклоп длиннохвостый).
Предмет исследования: влияния окружающей среды на рост и развитие циклопов.
Цель: настоящего исследования состоит в оценке влияния окружающей среды на рост и развитие циклопов видаEucyclopsmacrurus.
Задачи:
1) Выявить допустимый уровень pH воды для жизнедеятельности циклопов вида Eucyclops macrurus;
2) Проверить реакцию циклопов на заморозку и засуху;
3) Исследовать влияние концентрации соли на жизнь и развитие рачков;
4) Определить, как влияют антибиотики на рост и развитие циклопов.
Гипотеза: Факторы окружающей среда оказывает влияние на рост и развитие циклопов вида Eucyclopsmacrurus.
Глава 1. ОБЗОР ЛИТЕРАТУРЫ
Циклопы - относительно небольшое семейство подкласса Веслоногих рачков, для передвижения в воде пользуются гребными ножками-веслами. В состав семейства на территории Европы и стран бывшего СССР входит примерно 125 видов.
1.1. Внешний вид
В отличие от дафний циклопы не имеют раковинки, и тело их ясно разграничено на головогрудь и брюшко. Антеннулы, служащие для плавания, одноветвистые.
Эллипсовидная головогрудь (цефалоторакс) состоит из головы и 5 члеников груди, из которых первый слит с головой, последний членик груди – суженный, он не шире брюшка. Брюшко состоит из 5 члеников и несет 4 пары плавательных ножек. Пятая пара у самцов преобразована в орган для удержания самки при половом процессе.
На голове находится непарный глаз. Антенны первой пары (антеннулы) у циклопов короткие – 14-17 члеников, усаженных щетинками, антеннулы самца на конце изогнуты и подвижны. Они упруги и представляют орган движения и парения циклопа. Вторая пара антенн укороченная.
Ротовое отверстие окружено парою мандибул, двумя парами максилл и парой ногочелюстей.
1.2. Внутреннее строение
Ротовая полость большая. Рот циклопа ведёт в глотку, за которой следует широкий желудок и узкая задняя кишка с анальным отверстием, лежащим между ветвями вилки.
Желудок очень объемистый, в передней части выстлан эпителием.
Сердце у циклопов отсутствует. Кровеносных сосудов нет. Органы омывает бесцветная гемолимфа, движению которой способствует пульсация кишечника.
Нервная система в виде головного "мозга", брюшного тяжа, образующего "лестницу", узлов нет.
1.3. Размеры и движение
Циклопы меньше дафний - длина циклопа не превышает 4 мм (от 1 до 5,5 мм).
Циклопы плавают, взмахивая четырьмя парами грудных ножек. Рачок делает резкий рывок вперед, вверх или вбок, а затем, благодаря передним антеннам, может некоторое время парить в воде.
Одновременным ударом антенн и гребных ножек циклоп порывисто продвигается вперед, делая как бы прыжок в воде, отсюда и произошло другое название этих рачков – "прыгунчики".
1.4. Дыхание и питание
Жаберных придатков на ножках нет; циклоп, как и все веслоногие, дышит всей поверхностью тела.
Циклопы – хищники и питаются простейшими, коловратками, мелкими рачками. В отличие от большинства дафний циклопы нападают и поедают почти все живое, что встречается им и значительно не превышает их размеров. Правда, и среди циклопов есть такие, которые питаются растительной пищей – главным образом, зелеными нитчатыми водорослями.
По типу охоты циклопы преимущественно активные хвататели. Циклоп захватывает пищу активно с помощью ногочелюстей. В поисках добычи они непрерывно передвигаются над субстратом. Если циклоп сталкивается с жертвой (коловратка, планктонные ракообразные и др.) и его попытка схватить ее оканчиваете неудачей, он никогда ее не преследует. Схватив добычу, циклоп либо продолжает с ней быстро плыть, либо опускается на дно.
Основные хватательные органы циклопов - максиллы. Пойманная добыча переминается максиллами в пищевой комок, размельчается мандибулами и проглатывается. Роль мандибул также сводится к разрыванию жертвы на части.
Личинки циклопов (науплиусы) поедают простейших, бактерий, детрит и компоненты фитопланктона.
1.5. Образ жизни
Циклопы прекрасно приспособились к различным неблагоприятным условиям жизни. Когда водоем насквозь промерзает или высыхает, циклопы обволакиваются особым веществом, которое сами выделяют, в результате вокруг рачка образуется своеобразный кокон. В таком коконе циклоп и может вмерзнуть в лед или остаться на дне пересохшей лужи.
Распространение. Циклопы распространены по всему земному шару. При изучении любого водоема - от маленькой лужи до океана - исследователь встречается с этими рачками.
1.6. Размножение и развитие
Для веслоногих, характерно половое размножение. Партеногенеза у них не наблюдается. Рачки с яйцемешками - это самки циклопов. Рачки без яйцемешков - самцы.
При копуляции самец держится за четвертую пару ножек самки и приклеивает около её семеприемника два сперматофора. Яйца при выходе из яйцеводов склеиваются при помощи секрета особых клеевых желез, образуя два удлинённых яйцевых мешка, которые самка носит по сторонам генитального сегмента, пока из них не вылупится личинка.
1.7. Хозяйственное значение
Значение циклопов в жизни водоемов очень велико. Развиваясь на протяжении всего вегетационного сезона, в исключительно больших количествах они служат пищей для рыб всех возрастных групп. Они также могут служить промежуточными хозяевами паразитических червей (ришты, широкого лентеца и других).
Глава 2. МАТЕРИАЛЫ И МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЯ
Для проведения исследования были взяты циклопы видаEucyclopsmacrurus(Эвциклоп длиннохвостый) (Рис.1 Приложение 1), которые были выловлены при помощи сачка из тонкой и плотной ткани. Сачок погружали в водоем и «рисовали» знак бесконечности (восьмерку), на изгибах движения были плавными, а по прямым резкими и энергичными, образующими водоворот, засасывающий циклопов в сачок. Местом ловли послужил небольшой ручей в районе улицы Подгорная 35. Продолжительность исследования составила 10 дней с 10 сентября по 20 сентября 2023 года. Работа заключалась в исследовании влияния факторов окружающей среды на роста и развития циклопов в лабораторных условиях.
Для проведения работы использовали аптечные контейнеры стандартных размеров (100 мл.). Далее при помощи пипетки пересаживали по 5 циклопов (2 самки и 3 самца) в каждый стаканчик.
При проведении эксперимента использовали метод наблюдения. Основное внимание при наблюдении уделялось выживаемости особей.
Наблюдение проводили при помощи увеличительного стекла на темной поверхности и микроскопа Микромед P-1.
В процессе исследования был получен навык фотосъемки на микроскопе Digital Blue QX7.
Глава 3. РЕЗУЛЬТАТЫ ИССЛЕДОВАНИЯ
Исследование, направленное на изучение циклопов и влияние различных факторов окружающей среды на их рост и развитие, происходило с 10 сентября по 20 сентября 2023 года.
На протяжении времени изучения, данный вид циклопов подвергался влиянию различных факторов окружающей среды: (pH воды, концентрация соли, низкая температура, отсутствие влаги).
При проведении эксперимента, были получены данные, благодаря которым, можно узнать, как факторы окружающей среды влияют на рост и развитие циклопов исследуемого вида. Продолжительность исследования составила 10 дней.
-
Эксперимент «Влияние изменения pH воды на жизнедеятельность циклопов вида Eucyclopsmacrurus».
Уровень pH воды = 7,3. Было решено повысить и понизить уровень pH, чтобы посмотреть влияние таких изменений на жизнедеятельность циклопов. Для понижения pH были выбраны растворы с различной концентрацией (0,3%, 0,6%, 0,9% и 1%) лимонной кислоты, так как это органическая не сильная кислота, которая встречается в природе. Следовательно, она не ядовита для организмов. Для повышения уровня pH были использованы растворы с различной концентрацией (0,3%, 0,6%, 0,9% и 1%) соды, так как это не сильное основание. Она не сразу дает высокую щелочную среду.
Для приготовления 0,3 % растворов лимонной кислоты и соды понадобилось 10 мл воды и 0,03 грамма каждого вещества. Чтобы отмерить нужное количество, были использованы карманные электронные весы. Для приготовления 0,6% и 0,9% растворов были совершенные такие же действия. Чтобы приготовить 1% растворы, понадобилось 50 мл воды и 0,5 грамм каждого вещества.
После, капля 1% раствора лимонной кислоты была добавлена в контейнер с циклопами. С помощью лупы было замечено, как циклопы прекращали движение, а при рассмотрении под микроскопом, было понятно, что рачки погибли. Такой же эксперимент был проведен с растворами лимонной кислоты других концентраций. Результат был одинаковый, сначала движение циклопов замедлялось, а затем и вовсе прекращалось.
Далее такой же опыт был проведен с растворами соды. На внешние раздражители циклопы реагировали так: движение замедлялось, а затем циклопы погибали.
-
Эксперимент «Влияние заморозки и засухи на жизнедеятельность циклопов».
При проведении эксперимента «заморозка», использовались контейнер 100 мл. и морозильная камера. Контейнер с циклопами помещался в морозильную камеру на 3, 8 и 12 часов. После каждого временного промежутка, контейнер доставали и смотрели на изменение поведения циклопов.
Через 3 часа, сверху воды образовалась ледяная корка 1-2 мм., при рассмотрении циклопы не проявляли активности, но внутренние органы были в минимальном движении.
По истечению 8 и 12 часов, циклопы в замороженном контейнере признаков жизни не проявляли, после разморозки ничего не изменилось.
При проведении эксперимента «засуха», контейнер с 50 мл. воды и циклопами, помещался близ батареи до полного испарения воды, далее циклопы аккуратно изымали из контейнера и рассматривали под микроскопом. Циклопы образовали специальный прозрачный кокон, в нём по данным исследования циклопы могут пережидать засуху до 12 часов.
-
Эксперимент «Исследование влияния концентрации соли на жизнь и развитие рачков».
В контейнеры с различными концентрациями соли (0,9; 1; 2 %) были помещены циклопы. В результате наблюдения, при любой из данных концентраций соли, циклопы погибали.
-
Эксперимент «Определить, как влияют антибиотики на рост и развитие циклопов».
В контейнер 100 мл. были помещены циклопы (5 особей). На протяжении 10 дней мы добавляли в воду по 0,1 мл. антибиотика «тилозин 200», предназначенного, для лечения животных. Все время эксперимента циклопы проявляли активность, иногда даже ранее им не свойственную.
Исходя из вышеперечисленного описания экспериментов, можно сделать вывод, что необходимыми факторами для благоприятного роста и развития данного вида циклопов являются: Ph = 7,3; пресная вода, температуры в пределах до -10 C. Так как, именно при соблюдении данных условий, циклопы видаEucyclopsmacrurus хорошо растут и развиваются.
ВЫВОДЫ
1. Выявили допустимый уровень pH воды для жизнедеятельности циклопов вида Eucyclops macrurus. Повышение и понижение уровня pH воды (=7,3) губительно для циклопов вида Eucyclopsmacrurus.
2 Проверили реакцию циклопов на заморозку и засуху. При заморозке до -10С циклопы не двигались, но проявляли признаки жизни, более низкие температуры оказались губительны для циклопов. При исчезновении влаги циклопы образуют вокруг себя прозрачную оболочку, в ней они могут пережидать неблагоприятные условия.
3. Исследовали влияние концентрации соли на жизнь и развитие рачков. Циклопы вида Eucyclopsmacrurus не приспособлены к соленой воде.
4. Определили, как влияют антибиотики на рост и развитие циклопов. Циклопы вида Eucyclopsmacrurusблагоприятно переносят наличие антибиотика в воде.
Проведенная исследовательская работа подтверждает гипотезу. Факторы окружающей среда оказывает влияние на рост и развитие циклопов вида Eucyclopsmacrurus.
Список использованной литературы:
-
Жизнь животных: в 6-ти томах. — М.: Просвещение. Под редакцией профессоров Н. А. Гладкова, А. В. Михеева. 1970.
-
Мазепова Г. Ф. Циклопы озера Байкал /Г. Ф. Мазепова. – Новосибирск: Наука, 1978. 144 с.
-
Чертопруд М. В. Краткий определитель беспозвоночных пресных вод центра Европейской России. Чертопруд М.В., Чертопруд Е.С. 4-е изд.- М.: изд-во КМК, 2011. -220 с.
-
Рылов В. М. Фауна СССР. Ракообразные. Cyclopoida пресных вод. 1948.
-
URL: http://ecosystema.ru/08nature/w-invert/086.htm [дата обращения: 12.09.2022]
ПРИЛОЖЕНИЕ
Приложение 1