VI Международный конкурс научно-исследовательских и творческих работ учащихся

Старт в науке

Изучение особенностей развития земноводных в окрестностях с. Новое

• Авторы
• Руководители
• Файлы работы
• Наградные документы

Карпов А.Е. 1Давыдова А.А. 1

---

1Муниципальное бюджетное общеобразовательное учреждение "Средняя общеобразовательная школа с. Новое"

Черепенникова В.С. 1

---

1МБОУ "СОШ с. Новое"

Работа в формате PDF

1.2 MB

Автор работы награжден дипломом победителя II степени

Диплом школьникаСвидетельство руководителя

Органический мир нашей планеты разнообразен, но из-за хозяйственной деятельности человека видовое разнообразие и численность видов неуклонно падает. Чаще – это локальное вмешательство, ведущее к глобальным последствиям: вырубка леса, химические вещества, применяемые в сельском хозяйстве, загрязнение стоками с предприятий, бытовыми отходами, пожары, охота. Но из-за повсеместного действия разрушения приобретают колоссальный размах

С другой стороны, если на местах будут прилагаться усилия для восстановления природы, то можно будет надеяться на прекращении разрушения природных сообществ, или хотя бы замедлении этого процесса.

В нашем случае проблема связана с земноводными, численность которых сокращается, многие виды под угрозой исчезновения. Чтобы помочь, нужно знать особенности биологии и экологии данных объектов.

Тема работы «Изучение особенностей развития земноводных

в окрестностях с.Новое». Цель – определение особенностей развития земноводных, встречающихся в районе села в зависимости от окружающих условий раскрывается через следующие задачи:

1.Определить места кладок, их число и видовое многообразие

2.Изучить особенности биологии земноводных

3. Познакомиться с видовым составом земноводных Сахалинской области

4. Проследить за развитием икры земноводных, в зависимости от условий

5. Разработать предложения по результатам исследования для улучшения ситуации

Предметом исследования являются кладки икры земноводных в условиях окрестностей села

Гипотеза: предполагаем, что в окрестностях села условия для существования земноводных не способствуют их процветанию

Используемые методы: поиск и наблюдение за объектами, измерение температуры воды, сравнение, фиксирование результатов

Практическая значимость работы: изучение данной темы даёт возможность оказать действенную помощь в восстановлении мест обитания и увеличении численности обитающего вида на территории села

Сроки выполнения данной работы: первая половина июня – время размножения земноводных в нашем районе

2.1. Особенности биологии земноводных

Современные земноводные – остатки некогда процветавшего класса. Амфибии произошли от кистепёрых рыб. Древнейшие земноводные – ихтиостеги. Эти животные метровой длины имели боковую линию, хвост с плавником, но их конечности и пояса конечностей были построены по типу наземных животных.

Земноводные, или амфибии (Amphibia) – первые позвоночные, перешедшие от водного к наземному образу жизни. Земноводные могут подолгу находиться вне водной среды, однако вода им требуется для размножения. Земноводные могут дышать при помощи лёгких, кожи и жабр. Лёгочное дыхание осуществляется через ноздри, защищённые от проникновения воды особыми клапанами.

Пониженное давление, необходимое для вдоха, создаётся, в отличие от высших позвоночных, движением горла. Жабры имеются у всех земноводных в личиночной стадии, во взрослом состоянии сохраняются у водных хвостатых амфибий. Кровеносная система земноводных представлена трехкамерным сердцем, состоящим из двух предсердий и желудочка, и двух кругов кровообращения — большого и малого. Кровь смешивается, поэтому интенсивность жизненных процессов невысокая, а температура тела непостоянная. Органы выделения земноводных, представлены туловищными почками. Образующаяся моча поступает по двум мочеточникам в клоаку и оттуда в мочевой пузырь. После наполнения мочевого пузыря его мышечные стенки сокращаются, моча выводится в клоаку и выбрасывается наружу. Потери воды из организма земноводных с мочой, так же как и у рыб, восполняются поступлением ее через кожу.

Головной мозг земноводных имеет те же пять отделов, что и мозг рыб. Однако отличается от него большим развитием переднего мозга, который у земноводных разделен на два полушария. Мозжечок недоразвит в связи с малой подвижностью и однообразным характером движений земноводных.                               

Выход земноводных на сушу оказал влияние на развитие органов чувств. Так, глаза земноводных защищены от высыхания и засорения подвижными верхними и нижними веками и мигательной перепонкой. Роговица приобрела выпуклую форму, а хрусталик — линзообразную. Видят земноводные в основном подвижные объекты. В органе слуха появилось среднее ухо с одной слуховой косточкой (стремечком). Полость среднего уха отделена от окружающей среды барабанной перепонкой. Появление среднего уха вызвано необходимостью усиления воспринимаемых звуковых колебаний, так как плотность воздушной среды меньше, чем водной. Ноздри у земноводных в отличие от рыб сквозные и выстланы чувствительным эпителием, воспринимающим запахи.

Размножение земноводных имеет свои особенности. Половые железы парные. Парные яйцеводы впадают в клоаку, а семявыводящие каналы — в мочеточники. Лягушки размножаются весной на третьем году жизни. Оплодотворение происходит в воде. Через 7—15 дней в оплодотворенных икринках развиваются рыбообразные личинки — головастики. Головастик — типичное водное животное: дышит жабрами, имеет двухкамерное сердце, один круг кровообращения и орган боковой линии, плавает при помощи хвоста, окаймленного перепонкой. В ходе метаморфоза личиночные органы замещаются органами взрослого животного.

2.2. Видовой состав земноводных Сахалинской области

В Сахалинской области обитает 7 видов земноводных. Бесхвостые (Anura) земноводные представлены на островах четырьмя видами лягушек. В пределах области только на Сахалине распространены серая, или обыкновенная жаба (прилож.1,рис.1), наиболее крупная из лягушек, и сибирская лягушка (прилож.1,рис.2). На всей территории Сахалина и на Южных Курилах: Кунашире, Шикотане и мелких островах Малой Курильской гряды (Полонского, Зеленый, Юрия, Танфильева и Анучина) – распространена дальневосточная лягушка (прилож.рис 3). В лесах юго-западной части Сахалина и на Кунашире обитает теплолюбивая древесная лягушка — дальневосточная квакша. Хвостатые (Caudata) земноводные на островах области представлены только одним видом – сибирским углозубом. Это животное распространено на Сахалине и на Курильских островах (Парамушире, Шумшу и Кунашире).

2.2.1. Семейство Лягушки. Дальневосточная лягушка (Rana chensinensis)

Лягушки средних размеров; максимальная длина тела 96 мм. Голова относительно широкая, морда не заострена. Парные внутренние боковые резонаторы у самцов имеются. Кожа гладкая или покрыта на спине и боках бугорками разной величины и формы, однако зернистости, как у сибирской лягушки, нет. Окраска верхней части весьма изменчива, от слегка серо-зеленоватой до светло- или темно-бурой, палевой, красноватой. Темные пятна разной величины и формы на спине и боках часто совпадают с бугорками, но иногда они не сплошные. Светлая полоса вдоль середины спины если выражена, то нечетко. Нередко попадаются особи без пятен и полосы. Темное височное пятно хорошо заметно. Брюхо может быть покрыто ржавыми, рыжеватыми, розовато-желтыми и голубоватыми пятнами, особенно у самок. У самцов оно и горло часто белое, без пятен, и красноватое лишь в задней части и на конечностях; у молодых особей с крапчатостью.

Преимущественно лесной вид. В целом вид экологически очень пластичен, заселяя как увлажненные, так и сухие местообитания; ведет наземный образ жизни, удаляясь от водоемов на значительное расстояние. Встречается как на равнине, так и по склонам сопок, на водоразделах и перевалах, кроме гольцовой зоны, поднимаясь в горы до высоты более 1000 м над уровнем моря. Населяет широколиственные, кедрово-широколиственные, мелколиственные и хвойные леса, предпочитая опушки, поляны, просеки. Обитает также в поймах и долинах рек и озер, вдоль морских побережий, в кустарниковых зарослях, на разнотравных лугах, в зарастающих гарях, заболоченных лиственичниках. На юге Сахалина и Курилах живет в зарослях бамбука и крупнотравья и даже около горячих источников. Лягушки нередки в лесопосадках, на мелиорированных полях, в сельскохозяйственных угодьях, парках, садах, огородах; попадаются в поселках и городах. Избегают сплошных зарослей бамбука, густых массивов хвойного леса, тундровых ландшафтов, не пересеченных реками.

Лягушки могут быть найдены в любое время суток. Днем они попадаются в затененных местах под пологом леса или среди высокой травы в дождливую и пасмурную погоду. Наибольшая встречаемость особей отмечается в сумерки, в первую половину ночи и рано утром, пока еще не высохла роса. В случае опасности лягушки прячутся под валежником, в лесной подстилке, под камни и другие лежащие предметы, в траве, в норы грызунов. В жаркое сухое время они могут выкапывать небольшие норки длиной 8 – 12 см на глубине 5 – 10 см от поверхности.

Весной лягушки пробуждаются, когда еще не полностью стаял снег, а водоемы частично покрыты льдом. Температура воздуха в это время может быть равна 1 – 5°С, воды 1 – 3°С. Взрослые появляются на юге Сахалина и на Кунашире в первой декаде апреля – первой декаде мая. Неполовозрелые особи выходят из зимовок позже. Самцы, иногда даже преодолевая участки снега, занимают водоемы первыми. Через пару дней они устраивают громкие вечерние концерты, слышные издалека. В местах размножения лягушки образуют подчас очень большие скопления.

В качестве нерестилищ используются различные водоемы, большей частью временные, реже постоянные. Лягушки размножаются в лужах, ямах, придорожных кюветах, в понижениях, заполненных талой и дождевой водой, на заливных лугах, в старицах, на пресных мелких окраинах крупных лагунных озер, в мелиоративных канавах, болотах, небольших прудах. Иногда икрометание происходит даже в ручьях, рукавах рек, но не в самом потоке, а в небольших ответвлениях, где течения почти нет. Глубина водоемов, как правило, небольшая, обычно до 0,7 – 1,0 м; берега и дно могут быть покрыты растительностью или реже быть голыми. Водоемы размножения могут находиться как на равнине в пойме или долине, так и в сопках, в лесу и на открытом месте (на лугах, морском берегу). В некоторых водоемах вода солоноватая.

Спаривание начинается через 2 – 6 суток после выхода с зимовки при температуре воды 5 – 11°С. Пары образуются иногда за несколько десятков метров до водоема и держатся 4 – 10 часов. Самцы в водоеме пытаются обхватить любой движущийся предмет. Процесс собственно откладки икры парой длится около 5 минут. Самка откладывает от 300 до 3800 икринок диаметром 5 – 7 мм (диаметр яйцеклетки 2,0 – 2,4 мм) на хорошо прогреваемом участке, часто с растительностью, на глубине около 20 см. Отнерестившись, лягушки покидают водоемы.

Эмбриональное развитие длится не более 10 – 23 суток на Сахалине. Большое количество икры и личинок гибнет от пересыхания водоемов. Длина личинок после выклева равна 5 – 8 мм. Личиночное развитие охватывает 52 – 98 суток. Головастики активны в течение суток. Их длина перед метаморфозом около 44 мм (с хвостом). Весь период пред метаморфозного развития (от икры) равен 60 – 121 суткам на юге Сахалина и 65 – 70 суткам на Кунашире. К стадии сеголетка выживает не более 3% от отложенной икры. Сеголетки длиной 10 – 12 мм и более появляются в середине – конце июня – июле, реже в начале августа при длине тела 12 мм и более.

Половозрелость наступает в возрасте трех лет при длине тела около 54 мм. Максимальная продолжительность жизни в природе не менее 6 лет.

К основным кормам лягушек относятся наземные беспозвоночные: жуки, гусеницы бабочек, прямокрылые, пауки, улитки, реже дождевые черви (у сеголеток преимущественно коллемболы и клещи). Состав кормов зависит от местообитания, сезона, размеров лягушек. В период размножения могут питаться. Головастики потребляют преимущественно различные водоросли, а также простейших, коловраток, мелких ракообразных и олигохет, яйца насекомых.

Лягушками питаются гадюки и полозы, вороны, хищные и околоводные птицы, ряд млекопитающих. Икра и головастики уничтожаются личинками ручейников, стрекоз и жуков-плавунцов.

Дальневосточная лягушка – довольно многочисленный вид. Встречается на территории ряда заповедников. Угрозы существованию вида нет. В Красные книги СССР и России не внесена.

2.2.2.Сибирская лягушка (Rana amurensis)

Лягушки мелких и средних размеров; максимальная длина тела 78 мм. Голова относительно узкая, хотя ширина ее больше длины; морда удлиненная и заостренная. Резонаторы у самцов отсутствуют. Кожа на спине и особенно боках покрыта многочисленными мелкими бугорками-зернышками. Сверху бурого цвета разных оттенков от светлого до темного, часто карминного. Темные пятна могут сливаться в виде тяжей. Вдоль середины спины проходит характерная светлая полоса, по бокам которой часто расположены бугорки. Темное височное пятно имеется. Низ окрашен в характерный кроваво-красный цвет на белом или сером фоне, в виде мелких или крупных пятен, а иногда охватывая почти всю поверхность. На юге Сахалина некоторые особи снизу зеленовато-желтые или серовато-желтые. Красные тона могут быть также видны на боках, реже на спине. Очень часто мелкие зернышки также окрашены в красный. На месте схождения боков и бедер желто-зеленого пятна нет.

Предпочитает открытые влажные местообитания и тяготеет к водоемам. Встречается в поймах и долинах рек и озер, на заболоченных участках влажных вейниково-осоковых и других лугах, среди кустарника, в том числе на морском побережье. По сырым местам лягушки проникают в леса, предпочитая разреженные лиственничные, ольхово-березовые, изредка попадаясь в лесах другого типа. На юге Сахалина они держатся на разнотравных полянах широколиственного леса, среди низкорослых зарослей бамбука. Лягушек можно обнаружить на окраинах поселков и городов, в парках, сельскохозяйственных угодьях (на сенокосных лугах, огородах, окраинах полей и т.д.). Животные явно избегают жить на склонах сопок, в глубине лесных массивов. Изредка лягушки встречаются по берегам слабо солоноватых водоемов.

Лягушки, особенно молодые, активны днем, но чаще попадаются в сумерки. В холодные ночи активность сдвигается на светлое время суток.

Весной лягушки появляются во второй-третьей декаде апреля в Приморье и на юге Сахалина, когда погода еще весьма неустойчива. Температура воздуха в это время равна 2 – 5°С и выше (ночью ниже). На водоемах еще может сохраняться ледяная корка и лежать снег. Характерными местами размножения являются заболоченные или заливные луга, кочкарники, лужи, канавы, ямы, небольшие старицы рек, пруды, небольшие озерки, мелководные участки более крупных водоемов. На Сахалине лягушки используют в качестве нерестилищ также полу проточные водоемы и опресненные прибрежные озера лагунного типа (иногда с солоноватой водой). Некоторые водоемы имеют песчаное дно или большой слой ила, часто с редкой растительностью или без нее.

Первыми к водоемам приходят самцы, которые прячутся под берегом или в зарослях травы. Самки подходят через 2 – 5 суток. Голос самцов тихий, громких концертов не бывает. Самка откладывает 270 – 4040 икринок на глубине до 30 обычно прикрепляя кладку к водным растениям. После набухания кладка всплывает.

Диаметр икринки равен 6 – 7 мм, яйцеклетки 1,6 – 2,1 мм. Икрометание растянуто на Дальнем Востоке на 2 – 4 недели. Очень часто икра погибает от пересыхания водоемов. Ранние кладки (до 70 – 80%) гибнут от заморозков.

Эмбриональное развитие длится 7 – 16 суток, личиночное от месяца до 84 суток. На юге Сахалина весь пред метаморфозный период равен 73 – 104 суткам. Головастики после выклева имеют длину около 4 – 8 мм. Сеголетки появляются в июле – начале августа при длине тела 12 мм и более. Выход сеголеток из водоемов идет почти целый месяц.

Половозрелость наступает в возрасте трех лет при длине тела 41 – 44 мм. Соотношение полов примерно равное. Максимальная продолжительность жизни в природе не менее 9 лет.

Лягушки поедают, главным образом, наземных беспозвоночных: насекомых (жуков, гусениц бабочек, прямокрылых, двукрылых и т.д.), а также пауков, дождевых червей, изредка водных моллюсков. В период размножения почти не питаются. Головастики могут поедать трупы своих собратьев.

На лягушек охотятся некоторые птицы. На кладки икры нападают пиявки; головастики истребляются личинками стрекоз, ручейников и жуков-плавунцов.

Сибирская лягушка – многочисленный вид, обитающий на территории многих заповедников. Угрозы существованию вида нет. В Красные книги СССР и России вид не занесен.

2.3.Определение мест кладок в окрестностях села

При обследовании прилегающей к селу территории выяснили, что кладки встречаются только в северо-западной части и в восточной (прилож1рис.4). В южной располагаются сельхозугодия, где много десятилетий применялись удобрения, гербициды, инсектициды. С талыми и дождевыми водами химические вещества попадали в ближайшие водоёмы, отводные мелиорационные канавы, что, видимо, вызвало полную гибель земноводных. Большие расстояния препятствуют их вторичному освоению.

Отложенную икру встретили на двух участках. Первый находился за домами по ул.Лесопильная в сточной канаве (прлож.1рис.5). Второй в ручье, протекающем через часть села к реке, но уже за жилыми домами. Этот водоток интересен тем, что вода в нем имеется не на всём протяжении – местами она исчезает, а затем становится просто лужей в лесной канаве. Ближе к реке снова появляется течение (прилож.1рис.6а,6б,6в).

2.4. Описание мест нахождения кладок

3 июня 2015

Объект №1. Канава позади дома №10 по ул.Лесопильная. Вода проточная только вовремя сильных дождей. Уровень падает при отсутствии осадков. Сильно захламлена бытовым мусором, вырванными сорняками, отходами от чистки рыбы. Из растительности: крапива, полынь, пырей, отдельные группки ряски, несколько стеблей осоки. На водной поверхности много водомерок (прилож.1рис.7), заметили одного плавунца. Обнаружены четыре кладки земноводных: две покрупнее, две маленькие. Зародыши вытянутые – выделяются передний и задний концы тела (прилож.1рис.8). Вечером, второго июня были слышны голоса самцов лягушек.

3 июня

Объект №2. Ручей перед началом ул.Центральной (район разрушенного здания почты). Естественный водоем, собирающий воду с заболоченных низинных участков. Сплошным потоком вода идёт только в период половодий и паводков. Во время наблюдений уже появились безводные участки. От места исследования и ниже по течению обнаружены четыре места с лягушачьей икрой. В первом случае, в водоем поступают канализационные стоки из трубы (прлож.1рис.9), идущей из рядом расположенного колодца (хорошо заметен зеленоватый густой сток). Замечен бытовой мусор. Кладка одна, зародышевые точки мельче, чем в первом случае, но вокруг икры и на ней появилась пена (много мелких пузырьков). Вода не прозрачная, много водорослей: тина; осока, плавающие кочки мха, сухие ветки. Много блошек (маленькие прыгающие черные точки), но водомерок не увидели (прилож1рис.10). Ручей окружают старый ивняк, заросли крапивы, полыни, появляется кокалия копьевидная, звездчатка, малина (единичные растения (прилож.1рис.11)).

Через метров двести ещё одна кладка. Здесь как карман заканчивается русло, а вода уходить начинает несколько раньше с боку. Вода непрозрачная, много зеленовато-коричневой пены, веток, сучьев, усеянных точками блох. Вся икра в пене. Размеры зародышевых дисков примерно такие же, как и в начале ручья. Растительность та же. Из птиц – две пары китайских зеленушек.

Далее поток исчезает и идёт чередование сухих и влажных участков. Не везде в воде есть кладки. Четвёртая находка в лесу из ольхи и ивы. Вода прозрачная, темная, много калужницы в цветущем и вегетирующем состоянии, кокалии копьевидной, лютика, появляется лабазник, крестовник, на открытых участках – гречиха сахалинская. Обнаружены два комка икры, в воде плавают личинки комаров (прилож.1рис.12). Пара кукушек и пара дикого голубя.

Самым богатым оказался последний участок (прилож.1 ис.13), в метрах четырехстах от речки. Четыре кладки, личинки комаров в очень большом количестве, и кваканье лягушки (время около 11 часов утра). Вода темная, но прозрачная. Плавающие старые сучья, ветки. По берегу кроме перечисленных ранее растений, добавляется рябчик камчатский и хохлатка. Но кругом следы коров.

2.5. Температурный режим.

За период наблюдений отмечается холодная неустойчивая погода, высокая влажность, сильная облачность. При этом температура воды в проточном ручье на несколько градусов ниже (прилож1рис.14), чем в канаве, где к этому времени она стала уже стоячей. В солнечные и облачные дни нагрев икринок шёл интенсивнее в первом водоеме, так как ручей находится в зарослях ивы и ольхи:

График температур

2.6. Влияние условий окружающей среды на развитие земноводных

Развитие земноводных зависит, прежде всего, от температуры. Чем она выше, тем быстрее из икры появляются головастики. В нашем случае, разница в температуре двух водоёмов составляла от двух до трёх градусов. Величина зародышей икринок отличалась примерно в два раза на момент обнаружения (прилож.1 рис.15), выход головастиков в более теплом водоёме произошёл на семь дней раньше. Соответственно, головастики в первом водоеме были крупнее, чем во втором (прилож.1рис.16).

Бытовой мусор в канаве и ручье почти не сказывался на количестве кладок, но в месте, где выходит канализационный сток, кладка оказалась единичной, она исчезла через два дня после её обнаружения. Последнее место обнаружения кладок около реки характеризуется более высоким видовым разнообразием растительности, отсутствием мусора и максимальным количеством кладок, дважды слышали голос лягушки. Всё- таки, чем дальше от жилья человека, тем более благоприятные условия для живых организмов.

В середине июля удалось обнаружить сеголеток, но только на первом участке (прилож.1рис.17).

Внешний вид кладок, строение не отличались, различными были только размеры. Поэтому предполагаем, что только один вид обитает в этих местах. Возможно, при более тщательных поисках обнаружится ещё.

Заключение

Земноводные – это необычные живые организмы, приспособленные к обитанию и в воде и на суше. Связь с водой ещё очень сильна – именно там происходит размножение и развитие у большинства представителей этого класса. От нарушения этого фактора гибнет подавляющее число икры и головастиков

Сахалинская область не может похвастаться большим разнообразием амфибий. Всего7 видов, часть из них краснокнижные, в исследуемом районе обитает лягушка дальневосточная

В окрестностях села кладки земноводных можно встретить в северо-западной и восточной части, на территории села в сточных канавах. Малое количество кладок говорит о небольшой численности животных.

Для увеличения численности можно часть кладок отселить в канавы на полях, проследить за ходом развития икры и выходом лягушат, а через три года, возможно, послушать кваканье.

В результате проделанной работы мы узнали условия обитания лягушек, особенности развития, что можно использовать для поиска походящих новых возможных мест обитания для расселения.

Приложение 1

Рис.1 Серая, или обыкновенная жаба

Рис.2 Сибирская лягушка

Рис.3 Дальневосточная лягушка

Рис.4 Обследуемый участок

Рис.5 Объект №1

Рис.6а,6б,6в Объект №2

Рис.7 водомерки

Рис. 8 Кладка с точковыми зародышами

Рис.9 Выход канализационных стоков в водоём

Рис.10 Множество пузырьков вокруг кладки

Рис.11 Ручей окружают старый ивняк, заросли крапивы, полыни, появляется кокалия копьевидная, звездчатка, малина

Рис.12 Заросли калужницы, кладка икры, личинки комаров

Рис.13 Четыре кладки, личинки комаров в очень большом количестве, и кваканье лягушки (время около 11 часов утра). Вода темная, но прозрачная. Плавающие старые сучья, ветки. По берегу кроме перечисленных ранее растений, добавляется рябчик камчатский и хохлатка.

Рис.14 измерение температуры воды

Рис.15 Зародышевые диски в 1 и 2 водоёмах

Рис.16 В первом водоёме у головастиков уже появились задние конечности

Рис.17. Появление первых лягушат на первом участке

Приложение 2

Рис.1 Изменение температур в водоемах с 3 по16 июня