XXV Международный конкурс научно-исследовательских и творческих работ учащихся

Старт в науке

Микромир ракообразных

• Авторы
• Руководители
• Файлы работы
• Наградные документы

Житникова Е.П. 1Семёнова К.В. 1

---

1МБОУ СОШ с.Новоникольска УГО ПК

Лукина М.А. 1

---

1Муниципальное бюджетное общеобразовательное учреждение "Средняя общеобразовательная школа с.Новоникольска" Уссурийского городского округа Приморского края

Работа в формате PDF

2.6 MB

Автор работы награжден дипломом победителя I степени

Диплом школьникаСвидетельство руководителя

Введение

Всем нам знакомы такие представители животного мира как раки, и когда заходит речь о рачках, сразу возникает ассоциация именно с животными в панцире и с клешнями. Однако у раков есть «родственники», относящиеся к классу жаброногих, которых даже обычным глазом иногда трудно разглядеть. Одним из таких представителей является мелкий рачок Артемия салина – представитель семейства Artemiidae.

Мир ракообразных – удивительное разнообразие жизни, охватывающее огромный спектр форм, размеров и экологических ниш. Они населяют практически все водные экосистемы планеты, от глубоких океанических впадин до пресных рек и озер, а также некоторые наземные среды. Это одна из самых многочисленных и разнообразных групп членистоногих, включающая в себя всем известных крабов, креветок, омаров, раков, а также множество более мелких и малоизвестных видов. Ракообразные представляют собой как макромир, так и микромир. Мы, в свою очередь, решили исследовать рачков из микромира — Артемий.

Актуальность заключается в том , что Артемия салина имеет большое значение для науки, рыбного и сельского хозяйства, фармацевтической отрасли, является важным звеном в цепи питания живых организмов.

Цель исследования:

Установить, влияет ли среда обитания на жизненный цикл и внешнее состояние Артемий посредством изучения их под цифровым микроскопом.

Задачи:

• 1. Вывести Артемий и зафиксировать их появление и развитие в воде с различной концентрацией соли.

• Определить ценность полученных результатов исследования и возможность применения жаброногих в различных отраслях.

• Подтвердить, что личинки плывут на свет.

• Сопоставить полученные результаты сделать выводы.

• Разработать конспект занятия и презентацию о значимости данного вида рачков и провести внеклассное мероприятие по этой теме.

Гипотеза:экологически чистый живой корм для аквариумных рыбок можно вырастить в домашних условиях. Мы предполагаем, что при соблюдении всех требований к количеству и температуре воды, количеству не йодированной соли в воде, периодичности кормления, рачки Артемий могут вылупиться и прожить полный жизненный цикл в домашних условиях.

Проблема исследования: данный вид на самом первоначальном этапе можно изучать только под микроскопом или при использовании специальной онлайн камеры из цифровой лаборатории «Точка Роста», а цисты для размножения можно приобрести только в специализированных магазинах.

Объект исследования: Artemia salina 

Новизна работы заключается в том, что ранее такие исследования не проводились в нашей школе.

Методы исследования:

1.Изучение литературы по данной теме.

2.Наблюдение за развитием рачка в процессе развития.

3.Описание теоретического и практического обоснования исследования.

4.Экперимент: постановка опытов в разных условиях среды с использованием фото и видеофиксации.

5.Статистический : подсчет результатов исследования .

Практическая значимость работы.

В ходе эксперимента, нашей целью было культивировать рачков Артемии, воспроизведя их естественную среду в школьной лаборатории. Все манипуляции проводились в специально оборудованном кабинете «Точка Роста», где мы располагали необходимыми ресурсами. За период наблюдения за рачками были проведены исследования по выведению и развитию рачков из цист. В ходе практической деятельности мы научились правильно настраивать онлайн камеру, наблюдать за развитием рачков, самостоятельно отслеживать процесс выведения и кормления рачков Артемии. Материалы данного исследования могут помочь тем, кто разводит аквариумных рыбок.

1. Теоретическая часть.

1.1.Общие сведения о рачках Артемии.

Артемия- древнее ракообразное, обитающее в солёных озёрах, реже в морских заливах со времён динозавров. Своё название рачки получили в честь богини Артемиды, богини, дарующей здоровье. Артемия является одним из наиболее удивительных и необычных существ, интересных своим образом жизни и уникальными адаптационными способностями. Впервые об артемии узнали в 1758 году, хотя, как свидетельствуют результаты научных исследований, появилось это ракообразное почти 2 сотни миллионов лет тому назад. А самое интересное, что за этот столь продолжительный временной период она практически не изменилась внешне. [5]

Конкуренция у Артемий практически отсутствует, они массово поэтому размножаются, вода кажется розовой от их присутствия. Розовый цвет придаёт рачкам гемоглобин и каротиноиды. Чем больше солёность воды, тем интенсивнее выражен розовый цвет.

1.2. Систематическое положение, особенности строения.

царство Животные, тип Членистоногие, подтип Ракообразные, класс Жаброногие, отряд Жаброноги, семейство Артемиды, род Артемии, вид Артемия салина.[5]

Взрослые рачки имеют три глаза и 11 пар ног и могут вырасти до размера в 15 миллиметров. Их кровь содержит гемоглобин, так же, как и у позвоночных. Самцы отличаются от самок заметно увеличенной второй

парой антенн, превратившихся в органы захвата, используемые в спаривании.

Уникальны и яйца Артемии. Длительное время они могут существовать без обеспечения кислородом. По данным исследований, Артемии способны выживать при самых неблагоприятных условиях. Их яйца не погибают даже при температуре -200 градусов. Такие испытания проводили в лаборатории и яйца не погибли. А другие ненадолго погружали в кипяток, даже в этом случае несколько яиц выжило, и из них вылупились рачки. Пролежав 50 лет, яйца «оживают» при благоприятных условиях. [3]

1.3. Места обитания и питание Артемии.

Артемии — это собирательное название водных ракообразных рода Artemia. В аквариумистике главным образом используются рачки Artemiasalina. Особую ценность они приобрели в качестве корма для рыб и мальков. Рачки размножается с помощью кист (яиц), которые могут храниться на протяжении длительного времени при различных условиях. Таким образом, высушенная циста является наиболее удобной формой живого корма.

Артемии встречаются практически на всех континентах. В России артемию можно встретить, начиная с территории Забайкалья, до самых западных регионов страны. Обитают в солёных озёрах при уровне солёности от 25 ‰ до 250 ‰ (25–250 г/л).[5] Подобные концентрации смертельны для большинства живых организмов, но в процессе эволюции эти рачки сумели адаптироваться к этим суровым условиям, тем самым заняв экологическую нишу, в которой отсутствуют хищники, а они являются высшей формой жизни.

Почти никогда не встречается в открытом море, скорее всего из-за нехватки корма и относительной беззащитности. Рачки участвуют в формировании лечебных грязей, которыми славятся соленые озера.

Основу питания этого небольшого животного составляют еще более мелкие организмы, такие как: бактерии, микро-водоросли, детрит и маленькие простейшие организмы.

1.4. Размножение и развитие рачков Артемии.

Артемии размножаются двумя способами: раздельнополым и партеногенетическим (без участия самцов). Самка откладывает яйца в выводковые камеры и в благоприятных условиях их развитие там протекает полностью: рождаются личинки рачков — науплии. Если условия меняются, например, происходит высыхание или замерзание водоёма, снижается

уровень кислорода, повышается солёность и т. д. организм Артемий начинает вырабатывать специальные гормоны. Вокруг эмбриона создаётся защитное покрытие, а его развитие останавливается. После чего в воду выбрасываются спящие цисты. (Приложение с.21)

Морские рачки обладают высокой степенью жизнеспособности за счет того, что Артемии приспосабливаются к изменениям в окружающей среде, и если не выживают взрослые особи, выживают их цисты, которые сохраняют вид этих животных. Цисты имеют крошечные размеры, всего 0,2–0,25 мм в диаметре. Внешняя оболочка надёжно защищает как от сильных морозов, так и от летнего зноя. Кроме того, она обладает особой структурой поверхности, позволяющей цепляться, например, за перья перелётных птиц, и тем самым Артемии мигрируют на дальние расстояния.[3]

1.5. Значение Артемии салина в науке и хозяйственной деятельности человека.

Артемия салина имеет большое значение для науки, хозяйства и фармацевтической отрасли. Её химический состав характеризуется высоким содержанием белков, жиров, незаменимых аминокислот и жирных кислот, витаминов, гормонов и других биологически активных соединений. В белках артемии обнаружено 18 аминокислот, 8 из них незаменимые: треонин, валин, метионин, изолейцин, лейцин, фениланин, лизин и гистидин. Как известно, эти аминокислоты имеют большую биологическую ценность, так как необходимы для полноценного питания организмов и синтеза белков в них. Цисты рачка богаты витаминами группы В, в частности В₁₂, также Артемия содержит каротиноиды, благодаря которым её тельце имеет красноватый оттенок Особую ценность и биологическую значимость имеют цисты рачка, они являются богатым источником нуклеиновых кислот [3]

Известно, что человек давно узнал о ценных для организма свойствах Артемии и стал включать её в рацион питания. Большой популярностью в качестве кушанья рачки пользовались у американских индейцев, которые жили у берегов Большого Солёного озера на территории современного штата Юта. Кочевавшие к западу от дельты Нила арабы вылавливали рачков в солёных водоемах и готовили из них пасту, которая заменяла им мясо. Данные факты подтверждают наличие особых питательных свойств у Artemiasalina.

Отмирающие тельца рачков столетиями накапливаются на дне минеральных водоёмов, смешиваясь с илом и солью; в результате образуется грязь, которая обладает лечебными свойствами. Грязи, в состав которых входит Артемия, используют в косметических целях, для лечения и профилактики кожных заболеваний, заболеваний опорно-двигательного аппарата, заболеваний мочевыделительной системы, заболеваний женской и мужской половой сферы. Курорты на территории России: «Озеро Карачи» (Новосибирская область), «Озеро Шира» (Хакасия), «Озеро Учум» (Красноярский край), озеро Дунино (г. Соль-Илецк, Оренбургская область), «Озеро Медвежье» (Курганская область), Солёное озеро в Ставропольском крае и другие.[5]

В научных кругах Артемию рассматривают как сырьё для получения фармацевтических препаратов, корректирующих обмен веществ у человека и животных. Из мелко измолотого порошка из цист Артемии салины изготавливают биологически активную добавку к пище «Кавесан», источник нуклеиновых кислот, причём сырьё из Артемии является единственным компонентом препарата. В Сибирском отделении РАМН ФГБУ «НИИ клинической иммунологии» (г.Новосибирск) была проведена научно-исследовательская работа «Оценка иммуномодулирующего действия биологически активной добавки "Кавесан" в экспериментальных мышиных моделях и в условиях invitro на человеческих клетках». Испытания показали, что БАД «Кавесан» обладает иммуномодулирующим действием, оказывает стимулирующее влияние на формирование клеточного и гуморального иммунитета. В тестах invitro и invivo было подтверждено отсутствие аллергического действия препарата «Кавесан» .В ГБУЗ НСО «Городской клинической больнице № 2» (г. Новосибирск) проводилось исследование влияния БАД «Кавесан» на клинико-функциональное состояние больных метаболическим синдромом. Научные испытания показали, что включение БАД «Кавесан» в лечебный курс дополнительно к основным рационам питания пациентов с метаболическим синдромом: определяет тенденцию к снижению жировой массы в составе тела больных на 7,5 %, увеличение фактической тощей массы на 13,0 % по сравнению с группой стандартного лечения, снижение содержания в организме больных фактической общей жидкости, способствует тенденции к улучшению липидного обмена.[5]

По результатам проведённых исследований, в решении проблемы дефицита пищевого протеина, сбалансированного по нуклеотидам, витаминам и минеральным добавкам, может быть рекомендовано применение БАД «Кавесан» в качестве дополнительного источника нуклеиновых кислот, для восстановления и поддержания клетками регенеративной функции.

В Новосибирском НИИ гигиены проводилось клиническое изучение препарата «Кавесан», получаемого путём капсулирования порошка цист Artemiasalina, с целью определить возможности применения БАД в косметической практике. Исследования показали, что добавление в рацион питания «Кавесана», являющегося источником нуклеиновых кислот: повышает общую резистентность организма, повышает эффективность косметических процедур, способствует повышению регенеративных способностей тканей, что является эффективным способом борьбы с дегенеративно-деструктивными и атрофическими изменениями кожи [5]

Зарубежные компании Израиля, Италии, Испании используют экстракты из Artemiasalina в создании наружных и инъекционных косметологических средств для anti-age терапии. В их числе антивозрастной комплекс «ForeveryoungFortepeel» от компании «Christina» (Израиль), омолаживающие средства для лица «Diamond» от «Natura Bisse» (Испания), косметика « JANSSENCosmetics» (Германия).[5]

Артемия — признанный объект научных исследований, на которых изучаются структурная организация хромосом, нуклеиновых кислот, механизмы биосинтеза белка, роль ферментов в различных процессах, а также этапы дифференциации клеток и морфогенеза, партеногенеза и полиплоидия. Устойчивость этих существ делает их идеальными тестовыми организмами в экспериментах. Артемия является одним из стандартных организмов для тестирования токсичности химических веществ.

Артемию используют как первоклассный высокопитательный корм для рыб, креветок, крабов, омаров, разводимых на рыбоводных заводах и фермах. Она обладает высокой кормовой ценностью и способна повышать физиологические показатели животных.

Науплиусов Артемии широко применяют как стартовый корм для мальков рыб в аквариумистике. Их выводят из яиц в аппаратах Вейса — перевёрнутых бутылках без дна, в которые снизу подаётся вода (или воздух) с такой скоростью, чтобы яйца находились во взвешенном состоянии и не садились на дно. Магазины кормов для аквариумистов продают замороженную Артемию в качестве корма для рыб.

В естественной природе Артемией и её яйцами (цистами) питаются многие животные, а главным её потребителем является фламинго. Считается, что свой цвет розовый фламинго получил именно благодаря употребляемому в пищу рачку.

Благодаря высокому содержанию белков, жиров, незаменимых аминокислот и жирных кислот яйца (цисты) Артемии используют в качестве корма для сельскохозяйственных животных, что способствует повышению продуктивности, качества яиц и воспроизводительных способностей кур-несушек, оказывает положительное влияние на рост и развитие цыплят-бройлеров. Содержание незаменимых аминокислот в Артемии выше, чем в треске.

Яйца (цисты) Артемии богаты хитозаном, благодаря чему их применяют в качестве органического удобрения для подкормки и профилактической защиты растений: комнатных цветов, рассады и растений открытого грунта. Удобрения применяются для комнатного цветоводства, выращивания рассады и растений открытого грунта. Например, биоинсектицидный препарат «Артемия», хитозановый стимулятор роста растений «СЛОКС ‑ эко Артемия» .

Поскольку яйца жизнеспособны в течение многих лет, то можно купить яйца и также «Комплекты выращивания Артемии» (англ. "Artemiagrowingkits") для детей, содержащие яйца Артемии, соль, корма и самые необходимые инструменты. Дети получают возможность наблюдать за жизненным циклом этого интересного организма. [5]

1.6. Интересные факты об Артемиях.

В благоприятных условиях популяция рачков способна разрастается на столько, что меняет цвет озера, оно может стать розовым или даже ярко красным. Спящая циста способна сохранять жизнеспособность при температурах воздуха до -190°C и кипячение при 105°C в течение 2-х часов. Цисты Артемий неоднократно отправляли в космос, в том числе в составе миссий Apollon - 16 и Apollon- 17. Несмотря на колоссальные перегрузки и космическую радиацию многие яйца выжили.

2. Практическая часть.

2.1.Экспериментальное исследование.

Артемия живёт около трёх месяцев, проходя следующие этапы развития:

развитие яйца — 15–20 часов, личинка-зонтик, не требующая еды и питающаяся, используя желточный мешок, — 12 часов, науплия — 6–8 дней, взрослая особь.

Данное исследование было проведено с 03.03.2025 г. по 16.03.2025г. мы вскрыли упаковку с яйцами Артемии.Мы высыпали пакет с яйцами Артемии в ёмкость и залили теплой водой из-под крана. Добавили в воду 30 грамм соли, предварительно взвесив ее. Как было сказано в инструкции, для насыщения воды кислородом мы использовали компрессор. Мы поместили ёмкость во флору, там тепло и достаточно освещения.( Приложение 1. с. 17-18)

Прошло12 часов с момента разведения цист. [3]

Цисты имеют размер 0,2-0.3 мм. Они коричнево-оранжевого цвета и похожи на крупинки. Попав в солёную воду яйца в течение часа полностью пропитываются водой и начинают развиваться.

20 часов с момента разведения, эмбрион.

Яйца начали трескаться, и эмбрионы выходят наружу из скорлупы.

24 часа с момента разведения, науплия.

В ёмкости появились плавающие личинки Артемии. Личинок было значительно меньше чем яиц. Личинка довольно бледная, размером около 0,5 мм, по цвету похожа на кожу человека. Новорождённые Артемии не едят, т.к. рот до конца не развит. У неё сформированы 3 пары «конечностей»: антеннулы, которыми ощупывают, антенны,с помощью которых двигаются, а также мандибулы,необходимые для питания. У науплии только один глаз, расположенный между антеннулами. Он чувствует только при присутствие и направление света. По мере роста будут развиваться ещё два глаза. Но и первоначальный глаз тоже сохраниться. Науплии начинают фильтровать еду: выбирают себе частички разных микроорганизмов, бактерий и мусор.

Прошло 48 часов: Личинок Артемии стало больше. Чтобы личинки остались живыми им нужно добавить чистой соленой водой, в которой они будут расти. За счёт того, что в приборе постоянно тепло и свет, личинки собираются около стенки со всех сторон. Мы стали ждать, через сколько вырастут эти личинки. (Приложение 2. с.19-20)

Через 3 дня, в кабинете "Точка Роста" мы подключили онлайн камеру из цифровой лаборатории «Интлер» и через неё наблюдали, что цисты лопнули и появились маленькие рачки. Мы первый раз стали их кормить. Из источников литературы мы узнали, что специального корма для Артемий нет, так как они сами являются кормом для рыб, кормить их можно дрожжами, так же как и было написано в инструкции, но ещё и различной перемолотой крупой. Тогда мы решили про эксперементировать и попробовать покормить их сухим картофелем «Роллтон».

Нам стало интересно, до каких же размеров вырастут эти рачки? А если изменить им условия жизни, то выживут ли они?

6 марта мы снова посмотрели через камеру и ноутбук на наших питомцев и сделали вывод, что они значительно подросли и начав их кормить увидели, что рачки активно движутся на свет и при появлении корма начинают жадно его хватать. На стенках ёмкости был налёт- это лопнувшие цисты и образовался налёт из соли. Мы решили часть рачков поместить в аквариум. Вода была отстояна и солёная. Мы включили свет и фильтр, животные неактивно стали передвигаться, вероятно, это было связано с тем, что поместили в новые условия. Мы накормили этих особей уже дрожжами.

7 марта мы заметили, что в аквариуме всего осталось 3 особи. Мы добавили ещё несколько рачков. Через 2 дня мы заметили, что жизнедеятельность рачков в аквариуме прекратилась. Мы сделали вывод, что температура и свет играют огромное влияние на жизнь и развитие этих организмов.

В течение всей недели мы наблюдали за жизнью и развитием этих особей. В первоначальной ёмкости в связи с добавлением дрожжей вода помутнела и появился запах брожения, но рачкам это не мешало. Теперь мы могли видеть их невооружённым глазом.

По мере добавления солёной воды и кормления каждые 2 дня рачки росли очень быстро и приобретали красноватый оттенок. Размер рачков стал приблизительно 12-15 мм. Это говорит о том, что чем больше соли в растворе, тем ярче становится их окраска. Было видно, что у них большие глаза и что-то появилось еще тёмное, но без камеры этого было невидно. (Приложение 3. с.21-22)

13 марта подключив камеру, мы увидели, что у рачков по 2-3 глаза и на спине этих особей появились новые яйца. Они чёрного цвета. Налёт на ёмкости был очень большой. Не все особи стали двигаться активно, много рачков погибло. Оставшиеся особи приобрели ярко выраженный красный оттенок.

15 марта мы рассматривали особей под микроскопом. Было видно, что цисты лопнувшие, рачки имеют на всём теле жгутики, при помощи которых они передвигаются. Мы продолжали их кормить картофелем.

16 марта – это была 2 неделя жизни рачков мы достали несколько особей из данного раствора в чашку Петри и стали рассматривать в чистом растворе этих рачков. Не все особи двигались активно, но 3 были очень активные. У всех на спине имелись новые яйца. Количество было разным. (Приложение 3. с.21-22)

Придя в школу через два дня, мы увидели, что наши рачки погибли.

2.2. Выводы:

По результатам проделанной работы мы поняли, что для выведения рачков необходимы следующие условия:

1. Наличие не менее одной чайной ложки соли в расчете на содержимое яиц в пакетике.

2. Чем теплее вода, тем быстрее появляются личинки. В удачном эксперименте температура воды в ёмкости была около 25 С градусов.

3. Наша попытка вывести рачков оказалась удачной , но считаем, что они погибли из-за того, что не достали их из мутной воды и раствор был слишком засолен.

4. Если ставим ёмкость с личинками к свету, то они собираются у стенки с которой светит лампа. Значит у них, как и написано – 2-3 глаза и они плывут на свет. Скорее всего это связано с тем, что личинки должны подниматься к поверхности водоема, где теплее и есть корм.

5. Через 10 дней личинки подросли на 1-2 миллиметра и уже не плывут на свет.

6. Наименее жизнестойкими оказались рачки в самом пресном растворе. Они погибли до окончания эксперимента.

7. По окончании эксперименты наши рачки выросли до 12-15 мм и отложили новые яйца.

8. Согласно графику "Количество Артемий в чашке Петри за период эксперимента" мы рассмотрели как произошел рост, развитие и гибель Артемий. (Приложение 4. с.24)

9. Цвет Артемий в зависимости о насыщенности соляного раствора различался, чем насыщенней раствор, тем ярче окраска.

10. Мы узнали много интересных фактов об особенностях строения и значении жаброногих рачков, изучив литературу по разведению рачков в домашних условиях.

11. Выяснили, что Артемии широко распространены во всем мире.

12. Считаем, что эти жаброногие ещё требуют изучения и возможно их использование в сохранении здоровья человека, а так же использовать как корм для аквариумных рыбок.

3. Заключение.

В ходе выполнения была подобрана методика выращивания Артемии , сделана серия фотоснимков и видеофрагментов этапов развития и жизнедеятельности Артемии, проведена демонстрация результатов работы с учащимися 5,6,7,8 классов. ( Приложение 5. с. 25-28)

Артемия салина широко распространена на земном шаре. Обитает в хлоридных, сульфатных и карбонатных водах, соленость их достигает 300 промилле (300 граммов солей в 1 литре воды). Эти высокоценные качества рачка обусловили широкомасштабное применение его в качестве живого корма в аквакультуре при выращивании рыб и ценных беспозвоночных. За счет высокой биохимической ценности рачок нашел широкое применение в фармацевтической отрасли , в медицине- грязелечение. Наша гипотеза подтвердилась, что при соблюдении всех требований к количеству и температуре воды, количеству не йодированной соли в воде, периодичности кормления, рачки Артемий могут вылупиться и прожить полный жизненный цикл в домашних условиях, в пресных водоемах эти жаброногие Артемии салина не могут выжить. Но теперь мы знаем, что существуют пресноводные рачки, которые тоже можно выращивать. И это будет следующим нашим исследованием.

4. Используемые источники и литература:

1. И.И.Ванюшин. Эта удивительная артемия // Аквариум : журнал. - 1996. -№ 4.

2.Ю.М.Коломин «Особенности биологии рачка Артемия салина в озерах СКО» // Вестник науки СКГУ, Петропавловск, 2002, № 11, С: 57–61.

3. А.В.Тихонов. Большая иллюстрированная энциклопедия живой природы// Москва: «Махаон» - 2022.-192 с.

4. Аквариумные рыбки и домашние животные. http://aquarium-fish-home.ru/korm-dlya-ryb/artemiya/.html

5. Свободная энциклопедия ВИКИПЕДИЯ (http://ru.wikipedia.org/wiki/Artemia_salina)

5. Приложение 1. Подготовка к работе.

Приложение 2. Рассмотрение цист под микроскопом

Приложение 3. Изучение Артемий на оборудовании "Точка Роста"

Приложение 4. График "Количество Артемий в чашке Петри за период эксперимента"

Приложение 5. Презентация с учащимися 5,6,7,8 классов.