V Международный конкурс научно-исследовательских и творческих работ учащихся
Старт в науке
Изучение пресноводных двустворчатых моллюсков на примере перловицы
Автор работы награжден дипломом победителя III степени
Полная версия работы доступна во вкладке "Файлы работы" в формате PDF
Введение
Экосистемы озёр и рек России богаты различными обитателями. Одним из них являются двустворчатые пресноводные моллюски перловицы. Перловицы - это те самые моллюски, раскрытые раковины которых приходится нередко встречать выброшенными на песок на берегу рек или озёр. Совсем недавно из створок перловиц изготавливали пуговицы, а их мясом кормили домашний скот. В советское время перловицы добывались в огромных количествах, и это привело к ухудшению качества воды в реках [4].
Актуальность работы: перловицы являются индикатором экологического состояния пресных водоемов, показывающим качество воды в них.
Объект исследования: моллюск перловица.
Предмет исследования: жизнедеятельность перловицы.
Гипотеза: перловица может производить очистку воды в реке.
Цель: изучить некоторые вопросы биологии и экологии моллюска перловицы.
Задачи:
1) Описать внешний вид перловицы.
2) Разными методами установить возраст исследуемых моллюсков перловицы.
3) Определить, способны ли перловицы фильтровать воду.
Методы исследования: сравнение, наблюдение, опыт, анализ.
Используемые инструменты и материалы: сантиметровая лента, лупа, две стеклянные банки, речная вода, речной песок, глина, 17 моллюсков перловиц, 2 пустые раковины перловицы.
Практическая значимость работы: расширение знаний о животном мире и применение полученной информации на уроках в школе при изучении животных Вологодской области.
При написании работы была использована информации из справочников, энциклопедий и интернет-ресурсов.
Глава 1. Обзор литературы
1.1. Среда обитания и виды перловиц
Русское название «перловица» происходит от английского «pearl» - жемчуг, потому что внутренняя поверхность раковины покрыта перламутром, веществом внешне и химически сходным с жемчугом (Приложение 1, рис. 1) [1, 7] .
Перловицы распространены в Европе, Азии, Африке, Северной и Центральной Америке, Японии, на Малайском архипелаге. В Европейской части России хорошо известны и широко распространены перловица обыкновенная (перловица живописцев), перловица вздутая (клиновидная), перловица толстая (овальная) [2].
Обнаружить перловиц в реке или в озере нетрудно по их следам – бороздкам, которые они оставляют на мягком грунте дна. (Приложение 1, рис. 2). Наиболее благоприятны для них проточные водоёмы с песчаным грунтом. Перловицы весьма чувствительны к недостатку кислорода в воде: они не обитают в той воде, где кислорода мало [1, 2].
1.2. Описание внешнего вида и образа жизни перловиц
Двустороннесимметричное тело перловицы заключено в двустворчатую вытянутую и прочную раковину, длина которой достигает до 15 см. Створки раковины перловицы соединяются на спинной стороне особыми зубцами и выемками – так называемым замком. Закрываются створки раковины при помощи двух мускулов-замыкателей. Сила смыкания этих мышц так велика, что при жизни животного иногда можно скорее сломать створки, чем раскрыть их [4, 7].
У раковины перловицы различают передний конец – более широкий и округлый, и задний конец – более узкий, заострённый (Приложение 1, рис. 3). Раковина состоит из трёх слоев. Наружный конхиолиновый – тёмного цвета, образован органическим веществом конхиолином. Если его поскоблить, то открывается средний – фарфоровидный слой белого цвета. Внутренняя поверхность створок раковины покрыта перламутровым слоем. Фарфоровидный и перламутровый слои состоят из кристаллов прочного углекислого кальция [7].
На поверхности раковины параллельно её вершине расположены изогнутые линии - это годовые линии прироста. С ростом моллюска растёт и раковина. Вершина раковины – наиболее старая её часть. По количеству годовых линий можно определить возраст моллюска (Приложение 1, рис. 3) [4].
Тело перловицы состоит из туловища и ноги. Покрыто тело кожной складкой, которая называется мантией. На спинной стороне мантия срастается с телом моллюска. На заднем конце тела свободные края мантии срастаются, оставляя отверстия — сифоны для ввода (жаберный сифон) и вывода (клоакальный сифон) воды из мантийной полости (Приложение 1, рис. 4) [4. 7].
На брюшной стороне в образовавшуюся щель просовывается мускулистый вырост брюшной стенки тела – клиновидная нога. Перловицы, приоткрывая створки раковины и высовывая оттуда ногу, медленно ползают по дну водоёма, оставляя за собой след, прочерченный ногой. Скорость движения перловицы составляет не более 30 см в час [2].
Головы у этих моллюсков нет. Органы зрения отсутствуют, рот есть, но скрыт внутри моллюска и находится на тупом конце раковины, а органами слуха служат два слуховых пузырька, помещающихся на ножных нервных узлах [6,7].
Как и все двустворчатые моллюски, перловицы дышат жабрами. В спокойном состоянии, когда перловица находится на дне брюшной стороной (полуоткрытыми створками) вниз, вода засасывается в мантийную полость через вводной сифон, омывает жабры и с силой выбрасывается через выводной сифон (Приложение 1, рис. 4) [6].
Пищевые частицы (взвешенный в воде дендрит и мелкие планктонные организмы) – попавшие в мантийную полость с потоком воды через жаберный вводной сифон, склеиваются в комочки и отправляются в ротовое отверстие моллюска. Такой способ питания называется фильтрационным, а животные – фильтраторами [2,7].
К осени перловицы зарываются в песок, погружаясь в него почти целиком; там они и зимуют, плотно закрыв створки раковины и пребывая в состоянии оцепенения [7].
1.3. Значение перловиц в природе
Молодые перловицы имеют тонкие створки раковин, благодаря чему становятся лёгкой добычей гусей, уток, многих видов рыб, ондатр, выхухолей и других животных [7].
Также перловицы, наряду с некоторыми другими обитателями сообщества донных беспозвоночных и высшими водорослями (макрофитами), являются важнейшим компонентом системы самоочищения рек, прудов и озёр. Взрослые особи этих моллюсков активно взаимодействуют со средой, пропуская через себя 20–40 л воды ежесуточно [4].
В случае сильного загрязнения воды моллюски могут смыкать раковину и на некоторое время прекращать питание, что позволяет им пережить кратковременные загрязнения. Детрит и минеральные взвеси, находящиеся в воде, влияют на скорость роста животных, а при сильном загрязнении вызывают гибель. Наиболее чувствительны к загрязнению воды молодые особи [4].
Можно сделать вывод, что перловицы являются индикаторами экологического состояния водных объектов, и значительные изменения численности этих моллюсков будут серьезно влиять на способность водоёма к самоочищению и на изменение качества воды.
Глава 2. Материалы и методы исследования
В конце сентября 2017 года были собраны моллюски перловицы на левом берегу реки Суды в одном километре от места, где река перегорожена плотиной, регулирующей уровень воды в пруде-охладителе Череповецкой ГРЭС (Приложение 2, рис. 6).
Дно реки в месте сбора покрыто песком. Течение воды в реке небольшое.
Сбор моллюсков производился в полутора метрах от берега, на глубине 50 см. Место сбора было обозначено палочками и составило по площади 1 м². На данном участке вручную были собраны 17 моллюсков и 2 пустые ракушки (Приложение 2, рис. 5).
Для определения вида моллюсков мы использовали «Определитель зоопланктона и зообентоса пресных вод Европейской России» и «Полевой определитель пресноводных беспозвоночных» [2, 3].
Для определения возраста моллюсков мы воспользовались методикой В.Б. Власова. Она заключается в зависимости длины раковины моллюска от возраста [4].
Также для подсчёта возраста моллюсков использовали метод подсчёта количества годовых дуг на створках раковины моллюсков. Данный метод заключается в том, что возраст моллюсков определяется по количеству дуг годового прироста на раковинах. В зимнее время рост раковины замедляется, что ведёт к образованию ступенчатого дугообразного рисунка на их наружной поверхности. Количество дуг соответствует возрасту моллюска. При подсчёте дуг следует учитывать лишь те, которые опоясывают всю створку и имеют выступающий слегка морщинистый край. Дуги, лишённые этих признаков, учитывать не следует [4].
Для определения возраста раковины моллюска, кроме выше перечисленных методов, использовали метод счёта дугообразных неровностей, различимых на отпечатке переднего замыкательного мускула (на внутренней стороне створки, близ тупого конца раковины). Число лет, прожитых моллюском, равно числу линий плюс два. Этот метод счёта дополняет и контролирует метод подсчёта количества годовых дуг на створках раковины моллюсков, если границы возрастных дуг недостаточно отчётливы [4,7].
Для наблюдения за моллюсками в первый день опыта мы поместили их в трёхлитровую банку, которую заранее наполнили речной водой. Во второй день опыта – для определения фильтрационных способностей моллюсков - речной водой была наполнена другая трёхлитровая банка. В обоих банках было растворено одинаковое количество глины. В конце опыта все моллюски были возвращены в реку.
В результате исследования был определён и описан вид моллюсков, изучено поведение и определён возраст моллюсков, доказаны фильтрационные способности моллюсков.
Глава 3. Обсуждение полученных результатов
3.1. Описание и определение вида моллюсков
Собранные моллюски имели двустворчатые раковины длиной от 6,5 см до 8,5 см. Форма створок вытянутая, с узким задним концом и с более широким и округлым передним концом, на котором располагается вершина раковины. Цвет раковин тёмно-коричневый. Раковины прочные (при надавливании не ломаются) (Приложение 2, рис.5, 7).
Пустые ракушки по цвету и форме похожи на раковины, собранных моллюсков. Наружный конхолиновый слой раковины после просушки на ощупь оказался некрепким, местами его можно было легко соскоблить. В местах снятия наружного слоя можно увидеть средний фарфоровидный слой ракушки. Он белого матового цвета, похож на известняк. Внутри раковины покрыты светло-серым перламутровым слоем. В месте соединения створок выступают зубцы. На внутренних частях створок ракушек присутствовали отпечатки тела моллюска и впадины мускулов-замыкателей (Приложение 2, рис. 8).
Мы предположили, что собранные моллюски могут быть как перловицами, так и беззубками. Для определения вида все данные моллюсков, пустых ракушек и описание места сбора животных мы занесли в таблицу 1 (Приложение 2). С помощью «Определителя зоопланктона и зообентоса пресных вод Европейской России» [2] и «Полевого определителя пресноводных беспозвоночных» [3] сравнили характеристики, изучаемых моллюсков, с данными перловицы и беззубки и определили, что собранные нами моллюски являются перловицами. Также мы определили, что данные перловицы относятся к виду перловиц обыкновенных (перловиц живописцев).
Мы взяли трёхлитровую банку, на её дно насыпали речной песок, банку наполнили речной водой и поместили в неё перловиц.
Некоторое время моллюски находились неподвижно. Но вскоре ракушки немного приоткрылись, и из образовавшейся щели появились белые клиновидные ноги моллюсков. Перловицы стали медленно приподнимать раковины, ища опору ногой. В течение дня перловицы совершали покачивающие движения (Приложение, рис. 9).
Благодаря приоткрытым створкам, на заднем узком конце ракушки можно было увидеть сифоны с ресничками (Приложение 3, рис. 10).
Когда мы доставали моллюсков из воды, они убирали ноги вовнутрь, створки ракушек закрывались, и из сифонов струей выходила вода.
3.2. Определение возраста перловицы
Поскольку моллюски имели практически одинаковые размеры, то мы решили определить возраст самой маленькой и самой большой перловицы.
Для определения возраста перловиц мы воспользовались методикой В.Б. Власова[4].
Мы измерили исследуемые ракушки, их размеры составили 6,5 см и 8,5 см.
По таблице 2 «Зависимость длины раковины перловицы от возраста» (Приложение 3) мы определили, что возраст маленькой перловицы не превышает четырёх лет, а возраст большой перловицы составляет 5 лет.
Также мы воспользовались методом подсчёта количества годовых дуг на створках раковины моллюска [4]. В результате мы определили, что маленькая перловица имеет на раковине четыре дуги годового прироста, а большая - пять. Данный метод подтверждает методику В.Б. Власова, и значит перловицам действительно 4 и 5 лет соответственно. Следовательно, возраст всех собранных нами моллюсков составляет от 4 до 5 лет.
Мы решили подтвердить методику В.Б. Власова и метод подсчёта количества годовых дуг на створках раковины моллюсков, подсчитав дугообразные неровности на отпечатке переднего замыкательного мускула на внутренней стороне створки. Для этого метода мы использовали пустую раковину перловицы.
Для наглядности полученные данные были занесены в таблицу 3 (Приложение 4). Результаты, полученные при использовании трёх методик, единогласно подтвердили, что возраст раковины перловицы составил 5 лет.
3.2. Определение способности перловицы фильтровать воду
Для определения способностей перловицы фильтровать воду мы наполнили вторую трёхлитровую банку речной водой. В обеих банках растворили одинаковое количество глины (Приложение 5, рис. 11).
В течение трёх часов мы наблюдали за состоянием воды в банках. В начале опыта вода в обеих ёмкостях была одинаково тёмного цвета, и моллюски в ней были еле различимы. Со временем вода в банке с перловицами стала светлее. И через три часа можно было отличить банку с моллюсками от банки без них и отчетливо увидеть раковины перловиц (Приложение 5, рис. 12).
В результате мы сделали вывод, что перловица способна фильтровать воду. Это доказывает её природную значимость в водных экосистемах. Таким образом, мы подтвердили нашу гипотезу.
Наблюдения и опыты с перловицами проводились два дня. По истечении второго дня исследования, в целях не навредить здоровью и жизни перловиц, все моллюски были возвращены в реку.
Заключение
В результате проведённой работы мы достигли поставленные цель и задачи.
1) С помощью анализа и сравнения полученных данных о собранных моллюсках с информацией в определителях, мы установили, что этот вид является перловицей обыкновенной (перловицей живописцев).
Проведённые наблюдения позволили наглядно изучить наружное строение тела и раковины перловицы, поведение моллюска.
2) С помощью двух методов мы определили, что возраст собранных перловиц составляет 4-5 лет, и с помощью трёх методов – что возраст раковины перловицы составляет 5 лет.
3) Наблюдая, как перловицы очищали воду в банке от примесей глины, мы наглядно подтвердили выдвинутую в начале исследования гипотезу, что перловица может производить фильтрацию воды в реке.
По окончанию работы мы изготовили брошюру, наглядно рассказывающую о жизни перловиц.
Данная работа помогла нам расширить знания о животном мире, научила решать поставленные задачи, искать теоретический материал, проводить опыты, делать выводы.
В будущем мы планируем продолжить работу по изучению перловиц.
Список литературы и используемых источников
1. Мертенс Дитмар Мир моллюсков от улиток до осьминогов./ Под ред. Т. И.Смирнова – М: Мир книги, 2011. – 48с.
2. Определитель зоопланктона и зообентоса пресных вод Европейской России. Т. 2./ Под ред. В.Р. Алексеева и С.Я. Цалолихина. — M - СПб: Товарищество научных изданий КМК, 2016. – 457с.
3. Полоскин А.В., Хаитов В.М. Полевой определитель пресноводных беспозвоночных – М., 2006. – 16 с.
4. Радченко Н.М., Шабунов А.А. Методы биоиндикации в оценке состояния окружающей среды: Учебно-методическое пособие. – Вологда: Издательский центр ВИРО, 2006. – 148с.
5. Научно-популярная энциклопедия «Вода России». Суда река – [|Электронный ресурс] - URL: http://water-rf.ru/Водные_объекты/1863/Суда (дата обращения 01.02.2018).
6. Уральская государственная академия ветеринарной медицины. Курс ПЗ по зоологии для ветеринаров 2014-15 г / Тема 6. Моллюски - [|Электронный ресурс] - URL: https://studfiles.net/ preview/3354998/ (дата обращения 17.11.2017).
7. Центр «Экосистема». Тип Моллюски – Mollusca Класс Двустворчатые – Bivalvia Семейство Униониды – Unionidae Подсемейство Перловицы - Unioninae - [|Электронный ресурс] - URL: http://www.ecosystema.ru/08nature/w-invert/068.htm (дата обращения 10. 10.2017).
Приложение 1
|
Рис. 1. Раковина перловицы (Фото Мишиной К.А.) |
Рис. 2. Движение перловицы по песчаному дну (Источник: http://www.n_ata.photosight.ru/photos/5222072/) |
|
Рис. 3. Строение раковины перловицы (Фото Мишиной М.Н.) |
|||
|
Рис. 4. Внутреннее строение перловицы (Источник: Определитель зоопланктона и зообентоса пресных вод Европейской России. Т. 2./ Под ред. В.Р. Алексеева и С.Я. Цалолихина. — M -СПб: Товарищество научных изданий КМК, 2016.) Приложение 2
|
|||
|
Рис. 7. Определение длины самой большой и самой маленькой из собранных перловиц (Фото Мишиной М.Н.) |
Рис. 8. Вид раковины перловицы изнутри (Фото Мишиной М.Н.) |
||
Таблица 1
Определение вида собранных моллюсков
(составлена Мишиной К.А.)
|
№ п/п |
Показатели |
Перловица |
Беззубка |
|
1 |
Место сбора моллюсков – песчаное речное дно |
+ |
- |
|
2 |
Раковина моллюска вытянутая |
+ |
- |
|
3 |
Длина раковин собранных моллюсков составляет от 6,5 до 8,5 см |
+ |
+ |
|
4 |
Цвет раковин – тёмно-коричневый |
+ |
+ |
|
5 |
В месте соединения пустых раковин имеются выступы-зубцы |
+ |
- |
|
6 |
Раковины прочные |
+ |
- |
|
7 |
Вершина раковины смещена к переднему концу |
+ |
- |
Приложение 3
|
Рис. 9. Положение перловицы в банке (Фото Мишиной М.Н.) |
Рис. 10. Ресницы сифона перловицы (Фото Мишиной М.Н.) |
Таблица 2
Зависимость длины раковины перловиц от возраста
(Источник: Радченко Н.М., Шабунов А.А. Методы биоиндикации в оценке состояния окружающей среды: Учебно-методическое пособие. – Вологда: Издательский центр ВИРО, 2006.)
|
Возраст моллюска (годы) |
Средняя длина раковины (см) |
|
4 |
7,0 |
|
5 |
8,8 |
|
6 |
9,8 |
|
7 |
10,3 |
|
8 |
11,1 |
|
9 |
11,3 |
|
12 |
12,6 |
|
15 |
13,7 |
Приложение 4
Таблица 3
Определение возраста раковины перловицы
(составлена Мишиной К.А.)
|
№п/п |
Метод |
Длина раковины, см |
Количество годовых дуг на створках раковины, шт |
Количество дугообразных неровностей, на внутренней стороне створки раковины, шт |
Возраст раковины моллюска, лет |
|
1 |
Методика В.Б. Власова |
8,3 |
- |
- |
Около 5 |
|
2 |
Метод подсчёта количества годовых дуг на створках раковины моллюсков |
- |
5 |
- |
5 |
|
3 |
Метод подсчёта дугообразных неровностей на отпечатке переднего замыкательного мускула на внутренней стороне створки раковины |
- |
- |
3 |
5 |
Приложение 5
|
Рис. 11. Определение способности перловицы фильтровать воду (начало опыта) (Фото Мишиной М.Н.) |
|
Рис. 12. Определение способности перловицы фильтровать воду (через три часа после начала опыта) (Фото Мишиной М.Н.) |