VI Международный конкурс научно-исследовательских и творческих работ учащихся
Старт в науке
Видовой состав и демографические характеристики батрахофауны окрестностей села Сладково
Автор работы награжден дипломом победителя III степени
Полная версия работы доступна во вкладке "Файлы работы" в формате PDF
Введение
Аннотация:
Данные по батрахофауне Сладковского района отсутствуют, поэтому актуальным является изучения видового состава и морфологических особенностей земноводных Сладковского района. Кроме этого земноводные могут являться объектами биоиндикации состояния окружающей среды.
Целью данной работы является изучение видового состава, морфологических особенностей земноводных окрестностей села Сладково как объектов биоиндикации состояния окружающей среды.
Исходя из цели работы, были поставлены следующие задачи:
1. Выявить видовой состав земноводных.
2. Сравнить видовой состав земноводных окрестностей села Сладково и Уватского района.
3. Определить количественные характеристики земноводных на период 2017-2018 годов.
4. Сделать предположение о состоянии окружающей среды окрестностей села Сладково.
На территории Сладковского района встречено 2 вида земноводных: лягушка остромордая (Rana arvalis) и углозуб сибирский (Salamandrella keyserlingii). В процессе исследования в период 2017-2018 год нами было отловлено и изучено 83 лягушки остромордые и 4 углозуба сибирских. Согласно расчётам, плотность земноводных составила 210 особей на 1 гектар. Степень сходства видового состава земноводных окрестностей села Сладково и Уватского района по коэффициенту сходства Жаккара составил 0,5, что свидетельствует о том, что видовой состав земноводных окрестностей села Сладково и Уватского района имеет малое соответствие. Из 83 изученных лягушек остромордых 49%,41 особь, являются самками.
План исследования
Актуальность:
Амфибии являются одной из наименее изученных групп наземных позвоночных животных. Данные по батрахофауне Сладковского района отсутствуют. Поэтому актуальным является изучения видового состава и морфологических особенностей земноводных окрестностей села Сладково. Кроме этого, по отдельным характеристикам земноводных можно судить об экологическом состоянии местности.
Гипотеза исследования:
Если предположить, что окрестности села Сладково находятся в благоприятной экологической ситуации, то это отразится на морфологических и демографических характеристиках земноводных.
Методы исследования:
Существует несколько методов сбора земноводных. Наиболее простым и доступным для школьников методом учета амфибий является маршрутный учет на полосе постоянной ширины, отлов лягушек производят руками или небольшим сачком [3]. Это метод не подходит для исследования, из-за ограниченности территорий выбранных нами участков.
Также существует метод отлова земноводных «Ловчие канавки» [7]. Нами он не был использован по причине трудностей в установке ловушки. В условиях лесной почвы сложно вырыть канавку из-за множества корней деревьев.
Для сбора земноводных был использован метод «Ловчих заборчиков» (вариант М.В.Охотиной и В.А.Костенко, 1974). Отбивается и несколько расширяется штыком лопаты в почве 50-метровая линия (щель) на максимально возможную глубину. По этой линии вкапываются 5 цилиндров на расстоянии по10 м друг от друга и по 5 м от концов линий так, чтобы половина горловины цилиндра (конуса) была по одну сторону, половина - по другую. Если заборчик установлен на болоте, то цилиндр лучше вкапывать, оставляя верхний его край сантиметров в пяти от поверхности и делать пологую ровную насыпь по окружности цилиндра вровень с его краями. В противном случае цилиндры обычно заливаются водой.
Полиэтиленовая пленка, из которой изготавливается заборчик, режется на ленты шириной 50-60 см и длиной по 10 м 4 ленты, две ленты - по 5 м и 10 лент - по 3 м (если куски полиэтилена короткие, то их предварительно сшивают или сплавляют). Заранее заготовленные колышки длиной по 50-60 см вбиваются перпендикулярно поверхности почвы в отбитую щель. По одному колышку с каждого края линии, по одному колышку с каждой стороны цилиндра и равномерно, через каждые 1-2 м (в зависимости от специфики местообитания), по всей длине линии. Над поверхностью почвы длина колышка должна составлять 35-40 см. Затем берется 5-тиметровая лента, один ее конец обматывается и привязывается к крайнему колышку линии. Нижняя сторона ленты вправляется на 10-15 см в щель так, чтобы над поверхностью почвы ширина ленты составляла 40 см. Одновременно с этим лента пропускается между колышками так, чтобы один колышек был по одну сторону ленты, а следующий - по другую. К верхнему концу каждого колышка, аккуратно обжимая верхний конец сверху и с боков (лучше отверстий не делать: заборчик может начать рваться дальше), привязывают верхнюю сторону ленты крепкой, но не толстой веревкой. Другой конец 5-тиметровой ленты привязывают к первому по ходу колышку, стоящему вплотную к цилиндру. К следующему колышку, стоящему вплотную к цилиндру, привязывают один конец 10-тиметровой ленты, обматывая его лентой и привязывая его веревкой. Дальше все аналогично установке 5-тиметровой ленты. Установив все 10-тиметровые ленты, вторую 5-тиметровую ленту подвязывают на другом конце после последнего цилиндра/конуса, т.е. установив соответственно, заборчик, нижнюю сторону присыпают землей и утрамбовывают так, чтобы засыпать щель без провалов и выступов над поверхностью.
После того, как основной заборчик установлен, к цилиндрам делаются из 3-хметровых лент направляющие заборчики - «усы», во избежание обхода животными цилиндров. Делается это следующим образом. Под углом примерно в 45о по отношению к заборчику по линии хода и против него к середине каждой из выступающей по сторонам заборчика боков цилиндра штыковой лопатой отбивается по две линии (щели). В месте схождения линий, к цилиндру вплотную вбивается колышек, а также по колышку на каждом из концов полутораметровых линий. Трехметровая лента сгибается по ширине пополам и зацепляется за колышек со стороны цилиндра [7].
Для определения видовой принадлежности бесхвостых амфибий использовали основные промеры [1, 2]:
- длина тела — longitudo corporis (L.) — расстояние от кончика морды до центра клоакального отверстия (животное положить брюхом на ровную поверхность, придавливая пальцем в области крестца).
- длина бедра — longitudo femoris (F.) — длина бедра от клоакального отверстия до наружного края сочленения (мерить на согнутой конечности).
- длина голени — longitudo tibiae (Т.) — длина голени (мерить на согнутой конечности).
- длина стопы (первый палец) — digitus primus (D. p.) — длина первого пальца задней конечности от дистального основания внутреннего пяточного бугра до конца пальца.
Длина тела и разделение на размерно-возрастные группы приводятся по С.С. Шварцу и В.Г. Ищенко (1971) и Ю.С. Равкину, И.В. Лукьяновой (1976) [8].
Показатели длины тела (мм) размерно-возрастных групп земноводных:
|
Вид |
Сеголетки (О+), длина в мм |
Молодые (1+ 2+) |
Взрослые (>3) |
|
Лягушки остромордая и сибирская |
до 29 |
30-42 |
>42 |
|
Жабы серая и зеленая |
до 27 |
28-54 |
>54 |
|
Углозуб сибирский |
до 30 |
31-50 |
>50 |
Существует несколько методов учёта обилия земноводных. Одним из них является метод «Расчеты плотности населения». Расчеты плотности населения производятся для каждого из обследованных биотопов – маршрутов. Процедура эта очень проста: вначале вычисляется площадь обследованной территории - это ширина учетной полосы, умноженная на протяженность маршрута [3]. Но существует специальный метод учёта обилия земноводных для ловушки «Ловчие заборчики». Расчет цилиндро-(конусо)-суток производится следующим образом. На каждую канавку (заборчик) приходится по 5 цилиндров (конусов). Значит, если канавка (заборчик) открыта сутки, то отработано 5 цилиндров х 1 сутки = 5 ц/с (или конусо-суток, к/с, аналогично). Таким образом, при расчетах количество суток учетов умножается на 5.
Таким образом, мы получаем информацию об амфибий в относительных показателях учета. Для перевода относительных показателей в абсолютные (на 1 км2) по способу, предложенному Ю.С. Равкиным (Равкин, Лукьянова, 1976) для земноводных, в лаборатории зоологического мониторинга Института систематики и экологии животных СО РАН на основе большого фактического материала рассчитан средний пересчетный коэффициент для амфибий - 300 [7].
Обзор литературы:
Исследования по учету численности и определению видового состава земноводных проводились с 16 июля по 31 августа 2013 г. на территории Южной тайги Тюменской области Уватского района окрестностей села Горнослинкино (68°48’ в.д.; 58°46’ с.ш.), близ города Тобольска. Природные условия подробно освещены в литературе [9].На территории Западной Сибири достоверно известно обитание 7 видов амфибий, принадлежащих к двум отрядам [11]. В пробах исследуемых местообитаний обнаружено лишь 4 вида земноводных. Из них 3 вида: жаба серая (Bufo bufo), лягушка остромордая (Rana arvalis), углозуб сибирский (Salamandrella keyserlingii) - встречались в учетах 2012 и 2013 годов, а лягушка сибирская (Rana amurensis) отмечена лишь однажды в 2012г [10].
Коэффициент сходства Жаккара применяется в биологии для количественного определения степени сходства биологических объектов. Вычисляется по формуле:
где
а — количество видов на первом пробном площадке,
b — количество видов на втором пробном площадке,
с — количество видов, общих для первого и второго площадок
Коэффициент Жаккара может иметь значение от 1 до 100% (или от 0 до 1). Значения коэффициента Жаккара при разных степенях общности приведены в таблице [5].
-
Степень общности
Коэффициент Жаккара
Нет соответствия
Меньше 0,2
Малое соответствие
0,2–0,65
Большое соответствие
0,65
Полное соответствие
1
Оценка видового богатства сообщества
Для оценки видового богатства сообществ часто используются различные индексы. Индекс видового богатства Минхиника показывает: чем больше значение индекса, тем больше разнообразие [6].
Биологический мониторинг
Один из объектов, удовлетворяющих требованиям биомониторинга – лягушка остромордая. Вид широко распространен от тундры до степной зоны, численность его достаточна для сбора необходимого количества материала и на не преобразованных человеком территориях, устойчив к антропогенным изменениям среды. Размножение лягушки остромордой происходит в одних и тех же водоемах, что приводит к резкой очерченности границ популяции. Кроме того, различные стороны биологии этого вида достаточно хорошо изучены. Лягушка остромордая удобна и для работы в условиях лабораторного эксперимента, что дает возможность изучать эмбриональную и личиночную выживаемость, рост и развитие.
В норме в популяциях лягушки остромордой (как и в популяциях видов амфибий) преобладают самцы. В самых «чистых» биоценозах они составляют 70 %, увеличение доли самок более чем на 50% указывает на неблагополучное состояние среды.
Один из интересных показателей – соотношение полосатых и бесполосых особей. Наличие светлой полосы у амфибий определяет доминантный аллель, но в популяциях доля полосатых особей всегда ниже 40%. Чем благоприятнее условия среды обитания, тем их меньше. Физиологическим и биологическим особенностям этого морфотипа уделяется большое внимание. Считается, что у полосатых особей выше обмен веществ, они дольше развиваются в личиночный период, позднее достигают половой зрелости, живут на 2-3 года меньше по сравнению с бесполосыми. Преобладание этого морфотипа на загрязненных территориях отмечено не только у лягушки остромордой, но и в популяциях других видов бесхвостых амфибий [4].
Основная часть
Исследования проводились в период с августа по сентябрь в 2017 и 2018 годах. В окрестностях села Сладково было выбрано два участка. Первый участок находился в 500 м на юго-восток от села, в районе вырытого котлована, глубина которого на момент исследования не превышала 0,8 м. С южной стороны котлована расположен берёзовый колок. Именно там были размещены ловчие заборчики. Второй участок находился на озере Солёное в 20 метрах от берега. Методика установки ловчих заборчиков была одинакова [7]. Каждый день в течение недели ловушки проверялась. У отловленных земноводных для определения возраста и видовой принадлежности измерялись длина тела, голени, бедра и стопы, рассматривался пяточный бугор стопы [2] (Рисунок 1). Кроме этого, для определения пола особи осматривался первый палец передней конечности. А также изучалась окраска лягушек на наличие или отсутствие центральной светлой полосы на спинной стороне туловища.
Рис. 1 – Пяточный бугор стопы остромордой лягушки
Нами были получены следующие результаты: на территории окрестностей села Сладково встречено 2 вида земноводных: лягушка остромордая (Rana arvalis) (Рисунок 2) и углозуб сибирский (Salamandrella keyserlingii) (Рисунок 3).
Рис. 2 – Лягушка остромордая Рис. 3 – Углозуб сибирский
На территории Уватского района в пробах исследуемых местообитаний обнаружено лишь 4 вида земноводных: жаба серая (Bufo bufo), лягушка остромордая (Rana arvalis), углозуб сибирский (Salamandrella keyserlingii), лягушка сибирская (Rana amurensis) [10]. Степень сходства видового состава земноводных окрестностей села Сладково и Уватского района по коэффициенту сходства Жаккара составил 0,5, что свидетельствует о том, что видовой состав земноводных окрестностей села Сладково и Уватского района имеет малое соответствие [5].
Индекс видового богатства согласно методике Минхиника [6] составил 0,3, что говорит о скудности видового разнообразия земноводных нашего района.
2: √49= 0,3
В процессе исследования нами было отловлено и изучено 83 лягушки остромордые и 4 углозуба сибирских. Согласно расчётам, плотность земноводных составила 21000 особей на 1 км2. В переводе на 1 гектар это 210 особей.
Анализ возрастного состава лягушки остромордой показал, что из 83 отловленных экземпляров 50 особей относятся к группе сеголетков, что составило 60%. 26 экземпляров относятся к группе молодых, что составило 32%. 7 особей относятся к группе взрослые, что составляет 8% (Диаграмма 1).
Диаграмма 1. - Возрастной состав остромордой лягушки
Среди углозубов сибирских 2 особи относятся к группе взрослые, что составило 50%, и 2 особи относятся к группе молодые. Сеголетков отловлено не было (Диаграмма 2).
Диаграмма 2. - Возрастной состав углозуба сибирского
Экологическое состояние
Согласно литературным данным преобладание в популяциях самок более чем на 50% и особей с центральной светлой полосой указывает на неблагоприятную экологическую ситуацию данной местности [4].
В 2017 году из 45 изученных лягушек остромордых 70%, 31 особь, являются самками. Летом 2018 года из 38 отловленных особей 10 оказались самками. Таким образом, по результатам двух лет количество самок составило 49%. Кроме этого, лягушек с центральной светлой полосой на спинной стороне туловища среди отловленных экземпляров в 2017 году встречено 13 особей, в 2018 году 10 особей (Рисунок 4). Полученные данные свидетельствуют о том, что за два года количество самок и самцов оказалось примерно одинаковым, а количество особей с центральной светлой полосой намного меньше, чем бесполосых особей, что говорит о благоприятной экологической ситуации в окрестностях села Сладково. В районе исследуемой территории низкое количество нефтепродуктов и поверхностно-активных веществ [4].
Рис. 4 – Наличие и отсутствие центральной светлой полосы
на спинной стороне туловища у остромордых лягушек
Заключение
Проведенные исследования позволяют сформулировать следующие выводы:
1. На территории окрестностей села Сладково встречено 2 вида земноводных: лягушка остромордая (Rana arvalis) и углозуб сибирский (Salamandrella keyserlingii).
2. В окрестностях села Сладково скудное видовое разнообразие земноводных. Видовой состав земноводных окрестностей села Сладково и Уватского района имеет малое соответствие.
3. В популяции лягушки остромордой преобладают сеголетки, 60%. Плотность земноводных составила 210 особей на 1 гектар.
4. За два года на исследуемой территории количество самок и самцов оказалось примерно одинаковым, количество особей с центральной светлой полосой намного меньше, чем бесполосых особей. Это говорит о благоприятной экологической ситуации в окрестностях села Сладково.
Список использованных источников и литературы:
Банников А.Г., Земноводные и пресмыкающиеся СССР/ А.Г. Банникова. - М: Мысль, 1971 - с.303.
Банников А.Г., Даревский И.С., Ищенко В.Г., Определитель земноводных и пресмыкающихся фауны СССР/ А.Г. Банников, И.С. Даревский, В.Г. Ищенко. – М: Просвещение,1977 - с.415.
Боголюбов А.С., Изучение видового состава и численности амфибий/ А.С. Боголюбов. – М: Экосистема, 2002- с. 5.
Вершинин В. Л., Методологические аспекты биоиндикационных свойств амфибий/ В.Л. Вершинин. - Свердловск: УрО АН СССР, 1990 - с.3-17.
Кожевников А.П., Выполнение выпускной квалификационной работы ФГБОУ ВПО/ А.П. Кожевников. – Екатеринбург, 2014 – с.23.
Лебедева Н.В., География и мониторинг биоразнообразия/ Н. В Лебедева. - М: Издательство Научного и учебно-методического центра, 2002 - с. 432.
Ливанов С.Г., Равкин Ю.С., Мониторинг разнообразия наземных позвоночных государственного биосферного заповедника «Катунский» (концепция, методы и вариант реализации) / С.Г.Ливанов, Ю.С.Равкин. - Барнаул: Изд-во АГУ, 2001
Равкин Ю.С., Лукьянова И.В., География позвоночных животных южной тайги Западной Сибири/ Ю.С. Равкин, И.В. Лукьянова. - Новосибирск: Наука, Сиб. Отд., 1976 - с. 360.
Рихтер Г.Д., Западная Сибирь/ Г.Д. Рихтер. – М: Академии наук СССР, 1963 - с.492.
Тимкина М.В., Одинцев О.А., Земноводные южной тайги Прииртышья (по материалам Тюменской области)/ М.В. Тимкина, О.А. Одинцев. – Омск: Изд. ОГПУ, 2014 - с.1-3.
Чернышова О.Н., Земноводные и пресмыкающиеся Новосибирской и Томской областей (Информационные материалы к герпетофауне Сибири)/ О.Н. Чернышова. – Новосибирск: Изд. НГПУ,2002 - с.52.