VIII Международный конкурс научно-исследовательских и творческих работ учащихся
Старт в науке
Эти удивительные артемии
Автор работы награжден дипломом победителя I степени
Полная версия работы доступна во вкладке "Файлы работы" в формате PDF
1. ВВЕДЕНИЕ
На Новый год я получил от Деда Мороза очень интересный подарок– микроскоп. Я рассмотрел в него все предметы, которые смог обнаружить дома, и стал искать дополнительную информацию об интересных экспериментах под микроскопом. Таким образом, я узнал о существовании удивительного рачка артемии и решил его исследовать.
При подготовке данной работы я использовал информацию об артемиях из научных статей в таких периодических изданиях, как "Юный ученый", "Санкт-Петербургский образовательный вестник", "Наука и жизнь", а также из различных интернет- ресурсов. С очень познавательной статьей о микроскопе и истории его создания я познакомился благодаря журналу GEOлёнок.
Несмотря на наличие в литературе достаточного объема информации об артемиях, детального анализа зависимости их развития и выживаемости от среды обитания я не обнаружил и решил изучить этот вопрос.
Цель проекта:
Установить влияет ли среда обитания на жизненный цикл и внешнее состояние артемий посредством изучения их под микроскопом.
Задачи проекта:
Провести анкетирование и выяснить, что знают люди об артемиях.
Узнать, кто такие артемии и где они живут.
Узнать, что такое микроскоп.
Вывести артемий и зафиксировать их появление и развитие в воде с различной концентрацией соли.
Сопоставить полученные результаты и сделать выводы.
Определить ценность полученных результатов исследования и возможность их применения в сельском хозяйстве и рыбоводстве.
Объект исследования: Рачки артемии.
Предмет исследования: Выведение и развитие артемий в зависимости от среды обитания.
Гипотеза исследования: Если среда обитания рачков артемий различается, товыводиться и развиваться они будут по-разному.
Для определения актуальности темы проекта я подготовил анкеты с вопросам про артемий (см. Приложение 1) и опросил 59 людей нескольких возрастных категорий:
От 8 до 10 лет – ученики МБОУ «Гимназия №1».
От 26 до 45 лет – мои родители и их коллеги.
От 55 до 65 лет – мои бабушки и дедушки и их коллеги.
Результаты ответов на вопросы 1 и 2 анкеты.
В возрастной группе от 8 до 10 лет практически никто из детей не знает, кто такие артемии. Среди людей от 25 до 45 лет положительных ответов немного больше (16%), причем те, кто ответили положительно, познакомились с артемиями во время лечения на солёных озерах. Больше всего людей, знающих об артемиях, в возрастной группе от 52 до 67 лет – 46%. Это объясняется тем, что люди более старшего поколения чаще занимались разведением аквариумных рыбок и, следовательно, сталкивались с артемиями в качестве корма для них.
Результаты показывают, что абсолютное большинство опрошенных мною молодых людей ничего не знают о рачках артемии. Однако на вопрос №3 «Интересно ли Вам узнать ответы на указанные выше вопросы (в случае если Вы ответили на них «нет»)?» практически все ответили положительно, что подтверждает важность раскрытия выбранной мною темы.
2. МАТЕРИАЛЫ И МЕТОДИКА ИССЛЕДОВАНИЯ
Для проведения исследования мне понадобились следующие материалы и приборы: анкета (см. Приложение 1), микроскоп, цисты артемий, морская соль, вода, инкубатор, пипетка, предметные стекла, покровные стекла, дрожжи.
Материалы и приборы для исследования
В ходе проекта я использовал следующие методы исследования:
Анкетирование взрослых и детей.
Наблюдение под микроскопом с фото и видео фиксацией.
Теоретическое исследование.
3. РЕЗУЛЬТАТЫ ИССЛЕДОВАНИЯ И ИХ АНАЛИЗ
3.1 КТО ТАКИЕ АРТЕМИИ?
Артемии относятся к классу Ракообразные, к отряду Жаброноги. Они существуют на нашей планете уже около 195 миллионов лет практически не изменяясь. В природе артемия обитает только в озёрах и водоемах с солёной водой.
Питается артемия ещё более мелкими организмами, чем она сама: бактериями, микроводорослями и маленькими простейшими организмами.
Тело артемии состоит из трех частей: голова, грудь и брюшко. У неё три глаза и 11 пар ножек. Взрослая артемия может достигать 10-15 мм в длину. Окраска артемии зависит от концентрации соли в воде и может быть от зелёной до красной. Чем выше концентрация, тем ярче цвет. Самки немного крупнее и их яичный мешочек хорошо виден невооружённым глазом. Они способны давать потомство до 300 яиц-цист каждые четыре дня. У самцов нет подобного мешочка, зато они обладают внушительными клещами на голове. Продолжительность жизни во взрослой стадии составляет около 4-х месяцев.
3.2 ЦЕННОСТЬ АРТЕМИИ ДЛЯ ЧЕЛОВЕКА
Артемия имеет большое значение для сельского хозяйства, науки, медицины, косметологии и других областей применения. В мире существует более 500 компаний, которые выращивают артемию. В 1957 году для коммерческих целей американская лаборатория NewYorkOceanScience вывела более крупную форму артемии под названием SеаMonkeys (Морские обезьянки). Самых качественных рачков выращивают в Калифорнии и на восточном побережье Китая.
Промышленное рыбоводство
Артемии, особенно в стадии развития науплий – это отличный, высокопитательный корм для промысловых рыб и креветок, которых разводят на рыбоводных заводах и фермах. Они высококалорийны и содержат большое количество белка.
Аквариумистика
Свежесмолотые личинки – это чистый, 100% натуральный пищевой продукт, который не содержит паразитов и не представляет никакой опасности загрязнения аквариума. Это возможность всегда иметь живую пищу для аквариумных рыб по низкой цене.
Промышленное птицеводство
Благодаря высокому содержанию полезных веществ цисты артемии используются в качестве корма для птиц. Например, у кур-несушек, которые им питаются, повышается количество и качество яиц, а цыплята-бройлеры растут и развиваются быстрее.
Научные эксперименты
Благодаря уникальной жизнестойкости артемии являются отличными образцами для тестирования в различных экспериментах. Например, их регулярно используют для проверки токсичности различных химикатов.
Медицина и косметология
В соленых озерах артемии, смешиваясь с солью и илом, образуют целебные грязи. Они используются при лечении кожных заболеваний, ревматизма, заболеваний эндокринной и половой системы и многих других болезней. Косметологические компании Израиля, Италии, Испании для создания антивозрастных наружных и инъекционных средств также активно используют экстракты из артемий.
3.3 ЧТО ТАКОЕ МИКРОСКОП?
Сквозь волшебный прибор Левенгука
На поверхности капли воды
Обнаружила наша наука
Удивительной жизни следы.
Н. Заболоцкий.
Д етальное изучение таких маленьких существ, как артемии, невозможно без микроскопа. Для моих биологических опытов я использовал модель Levenhuk Rainbow 2L.
Корпусом микроскопа является штатив, к нему прикрепляются все остальные части микроскопа. На предметный столик с зажимами кладётся изучаемый объект. Благодаря специальному винту предметный стол можно плавно опускать и поднимать, добиваясь чёткого изображения.
Для того, чтобы рассмотреть тонкие и прозрачные препараты необходима нижняя подсветка. Основой микроскопа являются линзы. Первая линза находится в объективе, который расположен ближе всего к препарату. В моём микроскопе три объектива, они позволяют увеличивать в 4, 10 и 40 раз. Для того, чтобы сменить объектив достаточно повернуть револьверную насадку. После того, как свет прошёл через объектив, он попадает в тубус – трубку, которая заканчивается окуляром. Окуляры создают дополнительное увеличение в моём приборе в 10 раз. Чтобы узнать общее увеличение микроскопа, нужно перемножить увеличение окуляра и объектива. Таким образом, получаем, что максимальное увеличение моего микроскопа 40 х 10 = 400 раз, а минимальное 4 х 10 = 40 раз, этого оказалось вполне достаточно для исследования этапов развития рачков артемий.
3.4 ВЫВЕДЕНИЕ АРТЕМИЙ И НАБЛЮДЕНИЕ ЗА ИХ РАЗВИТИЕМ В СОЛЯНОМ РАСТВОРЕ РАЗЛИЧНОЙ КОНЦЕНТРАЦИИ
Как выяснилось после изучения теории, артемии любят солёную воду. Чтобы определить в какой концентрации соли они чувствуют себя комфортнее, я приготовил в первой ячейке инкубатора солевой раствор (примерно 50 грамм на 1 литр). Затем половину этого раствора перенёс в соседнюю ячейку и долил до края водой. Из второй ячейки также взял половину раствора, перенёс в третью и долил до края водой. А затем взял половину раствора из третьей ячейки, перенёс в четвертую и долил водой. Таким образом, у меня получился набор растворов морской соли разной концентрации.
В каждую ячейку инкубатора я опустил примерно одинаковое количество цист и оставил их при комнатной температуре.
День 1
12 часов с момента разведения,цисты
Цисты имеют размер 0,2-0,3 мм, они коричнево-оранжевого цвета и похожи на крупинки. В сухом месте с доступом кислорода эти яйца могут оставаться в спячке в течение многих лет. Но как только яйцо попадает в солёную воду, оно в течение часа полностью пропитывается водой и начинает развиваться.
18 часов с момента разведения, эмбрион
Через 15-20 часов яйцо начинает трескаться, и эмбрион выходит из скорлупы. В течение еще нескольких часов эмбрионы остаются сцепленными со скорлупой.
24 часа с момента разведения, науплия
Первыми в моем инкубаторе вылупились артемии во 2-ой и 3-ей ячейках. Чуть позже и в меньшем количестве появились они в 4-ой ячейке. В 1-ой ячейке не вылупилось ни одной артемии.
Вылупившаяся науплия (личинка артемии) довольно бледная, размером около 0,5 мм, по цвету похожа на кожу человека. Новорожденные артемии ничего не едят, потому что их рот ещё не до конца развит. У них сформированы три пары «конечностей»: антеннулы, которыми они все ощупывают, антенны, с помощью которых они двигаются, а также мандибулы, необходимые для питания. У науплии только один глаз, расположен он на голове между антеннулами. Он чувствует только присутствие и направление света. По мере её роста будут развиваться ещё два глаза, но и первоначальный глаз тоже сохранится.
День 2
Инкубатор на второй день
Как мы видим, в 1-ой ячейке с самым концентрированным раствором соли рачки так и не вылупились. Больше всего рачков артемии появилось в ячейках 2 и 3 с менее концентрированным раствором. В ячейке 4 с практически пресной водой рачков чуть меньше.
Через 12 часов после выведения науплии начинают фильтровать еду: выбирают себе частички разных микроорганизмов, бактерии и мусор. Для питания артемий я добавил по крупинке дрожжей в каждую ячейку.
Циста в 1-ой ячейке Молодой рачок науплия во 2-ой ячейке
День 3
Инкубатор на третий день
В течение третьего дня в 1-ой ячейке вылупилось значительно больше артемий, чем в остальных ячейках. Они практически не отстают в развитии от артемий, появившихся ранее во 2-ой, 3-ей и 4-ой ячейках. В ячейке 4 с самой низкой концентрацией соли, рачков стало меньше всего.
Рачок в 1-ой ячейке Рачок в 3-ей ячейке
День 5
Инкубатор на пятый день
На пятый день все рачки в ячейке 4 погибли. Самое большое количество науплий осталось в ячейках 1 и 2.
У подросшей науплии становится видно деление тела на голову, грудь и брюшко:
День 7
Наибольшее количество артемий по-прежнему в ячейке 1, немного меньше в ячейке 2 и совсем мало в ячейке 3.
На седьмой день у науплии из ячейки 1 я обнаружил появление боковых полноценных глаз, а также формирование грудных ножек. Это уже почти взрослая артемия:
Ниже можно сравнить размеры двух науплий разного возраста: 7 дней и 2 дня:
4. ВЫВОДЫ
Быстрее всего рачки вылупились в соляном растворе средней концентрации (ячейки 2 и 3).
Дольше всего рачки появлялись в самом концентрированном соляном растворе (ячейка 1).
На 3-ий и последующие дни наибольшее число артемий наблюдалось в самых соляных растворах (ячейки 1 и 2).
Наименее жизнестойкими оказались артемии в самом пресном растворе, они погибли еще до окончания эксперимента (ячейка 4).
Наиболее жизнестойкими оказались рачки в самом соляном растворе (ячейка 1).
Наилучшее развитие к окончанию эксперимента было у артемий в самом соляном растворе (ячейка 1).
Цвет артемий в зависимости от насыщенности соляного раствора не различался, вероятно, для этого необходимо большее количество времени жизни артемии.
5. ЗАКЛЮЧЕНИЕ
Результаты моего исследования можно применить как при промышленном выращивании артемий, так и при домашнем разведении в качестве корма для аквариумных рыбок. В случае, если главным для производителя является максимальная скорость вылупления науплий, соляной раствор должен быть средней концентрации, как в ячейках 2 и 3. Если же важнее большое количество подросших жизнестойких особей, то концентрация соляного раствора должна быть выше, как в ячейке 1. В слабо концентрированном соляном растворе, как в ячейке 4, вылупляется меньше артемий и они менее жизнестойкие, следовательно, он меньше всего пригоден для их выращивания.
Также мое исследование имеет просветительскую ценность, так как абсолютное большинство людей не знают, кто такие артемии, чем они для нас полезны и в чем их уникальность.
Гипотеза моего исследования доказана: Если среда обитания рачков артемий различается, то выводиться и развиваться они будут по-разному.
6. СПИСОК ИСПОЛЬЗУЕМОЙ ЛИТЕРАТУРЫ
1. Арутюнян, А.А. Исследование влияния изменений окружающей среды на жизнеспособность морских рачков артемий / А.А. Арутюнян, Л.Г. Распопина// Журнал Юный ученый.- 2015.- №3.
2. Габдулинова К.Г. Рачок артемия как объект изучения на уроке окружающего мира с использованием цифрового микроскопа / К.Г. Габдулинова // Санкт-Петербургский образовательный вестник.- 2017.- № 9-10.
3. Кваша С. История микроскопа: от лупы до молекул и атомов / С. Кваша // Журнал GEOлёнок.- 2018.- №3.
4. Милославский, В. Домашняя микрофотография / В. Милославский // Наука и жизнь.- 1998.- №1.
5. Ошанин С.С. микроскопом у пруда /С.С. Ошанин //Наука и жизнь.- 1988.- № 8.
7. ПРИЛОЖЕНИЕ
Приложение 1
Анкета
6