XXIV Международный конкурс научно-исследовательских и творческих работ учащихся

Старт в науке

Популяционные особенности сибирского углозуба в Шарташском лесопарке города Екатеринбурга

• Авторы
• Руководители
• Файлы работы
• Наградные документы

Черников С.А. 1

---

1МБУ ДО-ГДЭЦ

Берзин Д.Л. 1

---

1МБУ ДО-ГДЭЦ

Работа в формате PDF

467.8 KB

Автор работы награжден дипломом победителя III степени

Диплом школьникаСвидетельство руководителя

Введение

Актуальность. Сибирский углозуб является видом земноводных, занесённым в Красную книгу Свердловской области (3). Для оценки природоохранного статуса вида важно осуществлять мониторинг численности и других популяционных характеристик, таких как травмы и аномалии, чтобы отслеживать негативные тренды в популяции (2).

Проблематика. В условиях изменения климата, разрушения естественных мест обитания и воздействия человеческой деятельности на экосистемы, углозубы сталкиваются с новыми угрозами, которые могут негативно повлиять выживаемость (4). Проведение мониторинга численности и количества аномалий сибирского углозуба позволит не только выявить текущие проблемы, но и разработать меры по их предотвращению и минимизации.

Кроме того, результаты исследований могут послужить основой для создания эффективных программ охраны и восстановления мест обитания, что имеет большое значение для биоценозов региона в целом. Углозуб играет ключевую роль в поддержании экологического баланса в своих природных местообитаниях, и его исчезновение может привести к значительным нарушениям в экосистеме (4). Следовательно, изучение состояния популяции сибирского углозуба и факторов, влияющих на его численность, является важным шагом для поддержания популяции этого вида и поддержания биологического разнообразия Свердловской области.

Цель: изучить популяционные характеристики сибирского углозуба в Шарташском лесопарке

Задачи:

1.Освоить методику морфометрии хвостатых амфибий

2.Оценить частоту и спектр аномалий и травм Salamandrella keyserlingii 3.Сравнить частоту аномалий сибирского углозуба в Шарташском лесопарке с данными прошлых лет

4.Сравнить динамику численности S. keyserlingii в Шарташском лесопарке

Гипотеза: Усиление рекреационной нагрузки, в ходе масштабной реконструкции Шарташского лесопарка может оказать негативное влияние на популяции сибирского углозуба.

Теоретическая часть

Биологические особенности сибирского углозуба

Сибирский углозуб (лат.S. keyserlingii) — это вид хвостатых земноводных, который обладает самым широким ареалом среди хвостатых амфибий, простирающимся от Горьковской области на западе до Сахалина на востоке, с южной границей в Казахстане и северной — за Полярным кругом (14) (рисунок 1).

Рисунок 1. Распространение S keyserlingii (Кузьмин, 2012).

Основные характеристики:

Морфология: Сравнительно крупное земноводное с массивным телом, 12-15 поперечными бороздами и мощными четырехпалыми конечностями. Веслообразный и мускулистый хвост, типичный для реофильных видов (обитателей проточных вод). Нёбные зубы изогнуты под углом (2). Окраска: Кожа гладкая и влажная, с бурой, бронзо-коричневой, оливковой, окраской и широкой золотистой полосой посередине. Брюшная сторона имеет окраску от тёмно-серой до светло-серой (14). Половой диморфизм слабо выражен. Различия между самцами и самками заключаются в форме клоаки и длине конечностей (4).

Внешне различить самцов и самок углозуба вне брачного периода довольно проблематично, однако ряд различий хорошо видны в период размножения этих амфибий (Рисунок 2).

Рисунок 2. половые различия сибирского углозуба (фото Малафеевой Е.С)

1. В брачный период у самки под кожей брюшка видны гонады

2. У самок хвост в области клоаки толще, чем у самцов

3. Также у самцов хвост длиннее, чем у самок

4. У самцов передние лапы длиннее, чем у самок

Экология и поведение:

Среда обитания: Предпочитает лесные массивы с затенёнными, холодными и чистыми водоёмами. Является лесным видом и плохо переносит изменения среды обитания из-за человеческой активности (4). Важными факторами в жизни этой амфибии являются: свет, температура и влажность. При высоких температурах или длительном пребывании на солнце углозуб становится вялым и может погибнуть при температуре около 27℃ (14)

Размножение: Выход из зимовки происходит в апреле, и сразу начинается брачный период, сопровождающийся сложными танцами. Самка откладывает два икряных мешка от 30 до 120 яиц (2) по другим данным 14-143 (14). Интересно, что у углозуба отмечено внутреннее оплодотворение, произошедшее в период наземного обитания во второй половине лета (13). Эмбриональное развитие длится 19-65 дней, а личиночное — 26-83 дня. Углозуб питается в водной фазе моллюсками и личинками беспозвоночных, а в наземной — червями, многоножками и насекомыми (12). Угрозы: Чувствителен к антропогенным факторам, трансформация мест обитания отрицательно влияет на его численность. Популяции углозубов могут значительно снижаться в местах с высокой степенью антропогенной нагрузки (4).

Факторы, влияющие на сокращение численности сибирского углозуба.

Важнейшим фактором сокращения численности земноводных является нарушение биотопа, в частности под влиянием урбанизации и загрязнения среды. Также распределение земноводных по городской территории мозаично и неравномерно. С ростом загрязнения и антропогенной трансформации среды обитания отмечается общее снижение численности, меняется соотношение видов, сокращается видовое разнообразие, возрастает доля аномалий развития, изменяется фенетический состав популяции и физиология особей (меняется кожная проницаемость, повышается порог возбуждения и т.д.) (10).

Практическая часть

Методика и материалы

Исследования проводились в Шарташском лесопарке (рисунок 3)

Рисунок 3. Места исследования Сибирского углозуба в Шарташском лесопарке 1. (Водоёмы №1 и №2), 2.(Татищевский карьер).

Аномалии земноводных фотографировали, применяли штангенциркуль для морфометрии углозубов, сбор амфибий в воде осуществлялся с помощью сачка для ловли гидробионтов, и вручную на суше. Данные обрабатывали Microsoft Excel. Всего было изучено 37 особей (19 самок, 18 самцов). Сбор материала осуществлялся с 01.05.24 по 13.06.24. Для измерения сибирского углозуба пользовались методикой морфометрии (15).

L- Это длина тела измеряется от переднего края клоаки до конца головы.

Lc-это длина головы измеряется от переднего края морды до заднего угла. челюсти

Lcd-это длина хвоста измеряется от переднего края клоаки до конца хвоста.

Pa-это длина передней лапы измеряется правая лапа, от основания плечевой кости до кончика самого длинного пальца.

Pp-это длина задней лапы измеряется также правая конечность, от основания бедра до самого длинного пальца. (2)

Результаты

2.1. Половой диморфизм у сибирского углозуба выраженный в длине передних конечностей и хвоста

На диаграммах (рисунок 4,5) представлены половые различия сибирского углозуба, выраженные в отношении длины тела к длине хвоста и в отношении передних конечностей к задним. Мы видим, что хоть и крайне малые, но различия все же имеются. Если смотреть на отношение длине тела к длине хвоста, то можно увидеть, что у самок это отношение больше чем у самцов (у самок индекс равен 1.2, у самцов-1.09). При этом отношение передних лап к задним наоборот больше у самцов чем у самок (у самок-0.9, у самцов-0.93). Морфометрия позволяет более точно отличить самцов и самок.

Рисунок 4. Отношение длины тела к длине хвоста в зависимости от пола.

Рисунок 5 Отношение длины передних конечностей к задним.

2.2. Количество травм Skeyserlingiiв Шарташском лесопарке.

Травмироваться животные могут при переходе через асфальтированные дороги, при встрече с хищниками, при внутривидовой конкуренции в брачный период (5). Количество травм (рисунок 6) у самцов и самок практически одинаковое (самцы-4 шт, самки-3шт). Были обнаружены такие травмы как: травма кисти, травма хвоста, зазубрина на хвосте.

Рисунок 6. Количество травм S.keyserlingiiв Шарташском лесопарке.

2.3. Спектр аномалий у сибирского углозуба

В процессе исследования нами были встречены такие аномалии как: олигодактилия (меньшее число пальцев), эктродактилия (отсутствие части элементов в строении пальцев), полидактилия (дополнительные пальцы), синдактилия (сросшиеся пальцы), уплощение конечности (конечность приплюснута) новообразования на шее (6). Спектр аномалий включает 6 вариантов (рисунок 7). Высокий процент аномалий (70,26%аномалий) (40% аномальных животных) (22 животных с аномалиями) углозуба в Шарташском лесопарке, вероятно, связан с накоплением отклонений у взрослых особей в ходе аномальной регенерации (7). Возможно, рост процента аномалий связан также с генетической спецификой популяции, либо с геологическими особенностями местообитаний. В выборке преобладали такие аномалии, как: эктродактилия (8 шт), полидактилия (5шт), синдактилия (5шт), реже всего встречались новообразования (2шт).

Рисунок 7. Спектр аномалий сибирского углозуба.

2.3. Сравнение количества аномалий сибирского углозуба в Шарташском лесопарке с данными прошлых лет.

Большее количество аномалий в 2024 году (рисунок 8) (70,26%) по сравнению с 1990 годом (данные Вершинин 1990) (7,3%), вероятно связано с масштабной реконструкцией и увеличениемрекреационной нагрузки в Шарташском лесопарке. Когда взрослая особь пытается пересечь асфальтируемую дорогу она более подвержена нападению хищников, так как на фоне асфальта хищным птицам проще различить добычу, чем на фоне листвы с которой углозуб сливается. Это приводит к более частым травмам и, в следствии, к девиантным формам из-за аномальной регенерации. Аномальная регенерация конечностей и их частей часто отмечается в условиях изменённого химизма среды (12).

Данные Вершинина В.Л. N=334

Рисунок 8. Сравнение количества аномалий сибирского углозуба с данными прошлых лет.

2.4. Динамика численности S. keyserlingii в Шарташском лесопарке

На данной диаграмме (рисунок 9) мы можем видеть, что, начиная с 1986, произошло резкое сокращение численности сибирского углозуба. После почти тридцатилетнего спада, в 2017 году пошло увеличение численности. Возможно, что популяция просто приспособилась к изменившимся условиям обитания. Однако современная численность сибирского углозуба на Шарташе почти в 2 раза ниже, по сравнению с данными Вершинина В.Л. за 1977 год.

Вероятно, причиной популяционного спада послужило изменение среды обитания. В частности, изменение температуры, низкая влажность, преобразование местообитаний в лесопарке. Но мы не можем сказать об этом без дополнительных исследований.

Рисунок 9. Динамика численности (данные Вершинина В.Л, Горбуновой А. В, Берзина Д. Л.)

Выводы:

1. С помощью морфометрии хвостатых амфибий возможно более точно определить половые различия сибирского углозуба;

2. Высокий процент аномалий сибирского углозуба в Шарташском лесопарке, вероятно, связан с накоплением девиантных форм с возрастом в ходе аномальной регенерации, а также с генетической спецификой популяции.

3. Сравнение с данными прошлых лет показало, что в 2024 количество аномалий увеличилось. Скорее всего это произошло с начала перестройки Шарташского лесопарка в 2020 году. Вероятно, на количество аномалий повлияло загрязнение водоёмов и увеличение асфальтированных дорог, при выходе на которые углозубы подвержены нападению хищников, таких как вороны.

4. Сравнение данных по численности показало, что весной 2024 года численность популяции возвращается к среднему значению. Максимальной отметки численность достигла в 1977 году. На количество особей влияют температура, влажность, загрязнение среды, количество потенциальных хищников, преобразование местообитаний.

5. В ходе проведённой работы гипотеза подтвердилась: Процент аномалий в Шарташском лесопарке увеличился по сравнению с 1990 годом, что вероятно, связано с увеличением рекреационной нагрузки в ходе масштабной перестройки Шарташского лесопарка.

Перспектива

В будущем мы планируем: расширить зону выборки на другие лесопарки города Екатеринбурга; произвести подчет плодовитости икры; измерение радиационного фона в местах обитаний, чтобы понять влияет ли это на количество аномалий; поставить фотоловушки чтобы узнать кто охотится на сибирского углозуба.

Список литературы

1. Банников А. Г. и др. Определитель земноводных и пресмыкающихся фауны СССР. – 1977.

2. Большаков В. Н., Вершинин В. Л. Амфибии и рептилии Среднего Урала. – Учреждение Российской академии образования" Уральское отделение", 2005.

3. Большаков, Д.Л. Берзин, В.Д. Богданов, В.Л. Вершинин, А.В. Гилев, М.Г. Головатин, П.Ю. Горбунов, А.М. Госьков, А.П. Дьяченко, Е.В. Зиновьев, Н.В. Золотарева, М.С. Князев, В.А. Коровин, Н.С. Корытин, А.Г. Ляхов, Н.И. Марков, И.Н. Михайлова, В.Г. Монахов, В.А. Мухин, В.Н. Ольшванг, А.Г. Пауков, Е.М. Первушина, Н.Л. Погодин, Е.Н. Подгаевская, Л.А. Пустовалова, М.Н. Ранюк, П.В. Рудоискатель ,В.К. Рябицев, В.А. Соколов, И.В. Ставишенко, В.В. Тарасов, А.Ю. Тептина, E. С. Терехова, А.В. Хлопотова, М.Ю. Шершнев, А.Г. Ширяев, О.С. Ширяева —Красная книга Свердловской области животные, растения, грибы / . — Екатеринбург: ООО «Мир», 2018 — 453 c.

4. Вершинин В. Л. Амфибии и рептилии Урала. – Учреждение Российской академии образования" Уральское отделение", 2007.

5. Вершинин В. Л., Трубецкая Е. А. Животные в условиях антропогенного ландшафта //Сборник научных трудов.-Свердловск: УрО АН СССР. – 1990.

6. Вершинин В. Л. Мониторинг морфологических отклонений амфибий в природе. – 2016.

7. Горбунова А.В Специфика репродуктивных показателей сибирского углозуба урбанизированных территорий: специальность 06.04.01 «Биология » : Диссертация на соискание кандидата биолологических наук / Горбунова А.В ; Уральский федеральный университет имени первого Президента России Б. Н. Ельцина. — Екатеринбург, 2022. — 60 c.

8. Змеева Д. В. О вариантах в строении конечностей в популяциях сибирского углозуба (Salamandrella keyserlingii Dybowsky, 1870, Amphibia, Hynobiidae) //Аномалии и патологии амфибий и рептилий: методология, эволюционное значение, возможность оценки здоровья среды.—Екатеринбург, 2013. – 2014. – С. 112-118.

9. Исследовательская работа школьника Тарасова М. С. Особенности размножения сибирского углозуба на урбанизированной территории на примере города Екатеринбурга / Тарасова М. С . — Екатеринбург:, 2021.

10. Кузьмин С. Л. и др. Проблема сокращения численности земноводных на территории России. – Российский фонд фундаментальных исследований, 1995. – №. 95-04-11092.

11. Куранова В. Н. Фауна и экология земноводных и пресмыкающихся юго-востока Западной Сибири: диссертация. – Национальный исследовательский Томский государственный университет, 1998.

12. Кузьмин С. Л. Избирательность питания и пищевое поведение личинок сибирского углозуба //Экология. – 1985. – Т. 5. – С. 34-39.

13. Savelev S. V., Kuranova V. N., Besova N. V. Uber die Innere Befruchtung bei S keyserlingii Dybowsski, 1870 // Veroff. Naturhist. Mus. Schleusingen, 1991. № 6. S. 12-15.

14. Кузьмин С. Л. Земноводные бывшего СССР //М.: Т-во науч. изд. КМК. – 1999. – Т. 298.

15. Терентьев ПВ Ч. С. А. Определитель пресмыкающихся и земноводных. – 1949.

Благодарности

Выражаю свою глубочайшую благодарность:

Моим родителям за помощь в отлове.

Берзину Д.Л. и Тарасовой М.С. за помощь в создании проекта

Тельмановой А.С. за монтаж фото и помощь в измерении углозубов

Соколовскому В.Д., Загребиной Е.А., Оленичевой А.С. За помощь в измерении углозубов.