Изучение влияния абиотических факторов сред на поведение холоднокровных животных

ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКАЯ РАБОТА Изучение влияния  абиотических  факторов сред на  поведение  холоднокровных животных

 

Оглавление

1.Введение..........................................................................................................3

1 1.Абиотические факторы среды....................................................................3

 1.2 Температура как экологический фактор……………………………….4

 1.3 Класс Земноводные, или Амфибии ……………………………………5

 1.4. Цели работы  и задачи исследования ..................................................:...6         2 Основная часть:...............................................................................................7

 2.1Индивидуальная характеристика объекта наблюдения………………..7

 3 Практическая часть………………………………………………………...8

 3.1 Методика работы……………………………………………………........9

3.2 Результаты исследования…………………………………………………9

 4  Выводы..........................................................................................................11

5  Список  использованной литературы .........................................................13 5. Приложение 1. ..............................................................................................14  6. Приложение 2……………………………………………………………..15

                                                          1. Введение

    Существует интересное направление аутэкологических исследований – изучение влияние различных абиотических факторов среды на поведение холоднокровных животных.

1.1Абиотические  факторы среды

  Абиотические  факторы среды - это компоненты и явления неживой, неорганической природы, прямо или косвенно воздействующие на живые организмы. Естественно, что эти факторы действуют одновременно и значит, что все живые организмы попадают под их влияние. Степень присутствия или отсутствия каждого из них существенно отражается на жизнеспособности организмов, причем на разные их виды неодинаково.

Абиотическими факторами среды называются условия, напрямую не связанные с жизнедеятельностью организмов. К числу наиболее важных абиотических факторов можно отнести температуру, свет, воду, состав атмосферных газов, структуру почвы, состав биогенных элементов в ней, рельеф. Эти факторы могут воздействовать на организмы как непосредственно, например свет или тепло, так и косвенно, например рельеф местности, обусловливающий действие прямых факторов, света, ветра, влаги.(5)(6)

В своей работе я рассматриваю действие основного прямодействующего абиотического  фактора - температура. Температура  является наиболее важными фактором внешней среды, она закономерно изменяется как в течение года и суток, так и в связи с географической зональностью. К этому фактору организмы обнаруживают зональный и сезонный характер приспособления.

1.2 Температура как экологический фактор

    Все химические процессы, протекающие в организме, зависят от температуры. Изменения тепловых условий, часто наблюдаемые в природе, глубоко отражаются на росте, развитии и других проявлениях жизнедеятельности животных. Различают организмы с непостоянной температурой тела - пойкилотермные и организмы с постоянной температурой тела - гомойтермные. Пойкилотермные животные целиком зависят от температуры окружающей среды, тогда как гомойтермные способны поддерживать постоянную температуру тела независимо от изменений температуры окружающей среды. Подавляющее большинство наземных животных в состоянии активной жизнедеятельности не переносит  отрицательной температуры и погибает. Верхний температурный предел жизни неодинаков для разных видов - редко выше 40-45 гр..  Для большинства наземных животных оптимум температурных условий колеблется в довольно узких пределах (15-30 гр.). Верхний порог температуры жизни определяется температурой свертывания белков, поскольку необратимое свертывание белков (нарушение структуры белков) возникает при температуре около 60 гр..

    Пойкилотермные организмы в процессе эволюции выработали различные приспособления к изменяющимся температурным условиям среды. Главным источником поступления тепловой энергии у пойкилотермных животных - внешнее тепло. Адаптивное поведение проявляется в том, что многие холоднокровные (например рептилии и амфибии) выбирают места на солнце для обогрева или меняют различные позы для увеличения поверхности обогрева.(7)

1.3 Класс Земноводные, или Амфибии

       Объектом исследования данной работы  стала Лягушка травяная

(Rana temporaria)  относящаяся к Классу Земноводные.

  Класс Земноводные, или Амфибии, появились на Земле более 350 млн лет назад. Путь на сушу им проложили древние кистеперые рыбы со своеобразным строением парных конечностей, однако земноводные были пионерами во всем, что касалось жизни в воздушной среде. А приспосабливаться им пришлось ко многому: условия жизни в водной и воздушной среде отличаются очень сильно. При освоении новой среды обитания амфибиям пришлось сильно изменить строение организма, характерное для более ранних позвоночных. По сравнению с водными животными у земноводных как обитателей суши была более широкая грудь, что способствовало развитию легких. У них происходит смена жаберного дыхания на легочное, изменяется кровеносная система, появляется второй (легочный), круг кровообращения, конечности, существенно видоизменяется система органов чувств.

     Они первыми из позвоночных научились дышать с помощью легких и вдохнули полной грудью живительный воздух нашей планеты (правда, в процессе дыхания у земноводных участвует и кожа). Воздух через ноздри попадает в ротовую полость, которая играет роль воздушного насоса. Ротовая полость  амфибий за счет широкой и приплюснутой головы становится объемной, что позволяет вмещать большое количество воздуха, необходимого для легочного дыхания.  Сумев освоить сушу, земноводные все же не порвали до конца связь с водой. Тонкая нежная кожа земноводных нуждается в постоянном увлажнении, поэтому амфибии живут в сырых местах и часто навещают водоемы. Через влажную тонкую  кожу легко осуществляется газообмен. Многие земноводные поглощают больше кислорода через кожу, чем через легкие, и могут долгое время оставаться под водой, не всплывая за новой порцией воздуха.

     Температура тела их непостоянная и зависит от температуры окружающей среды. Поэтому их называют холоднокровными животными, и они  будут весьма специфично реагировать на воздействие фактора внешней среды. Температурный фактор оказывает существенное влияние на интенсивность обмена веществ у амфибий. (3)

Поэтому, мною была  формулирована следующая  гипотезу: «Если понижать температуру воздуха,то можно ожидать уменьшение частоты дыхательных движений у Лягушки травяной».

     Понижение температуры внешней среды вызовет уменьшение дыхательной  и двигательной активности у земноводных. Чтобы дать адекватный ответ на поставленный вопрос, необходимо провести исследование интенсивности легочного дыхания амфибий на основании подсчета  частоты  вертикальных движений дна ротовой  полости в интервале времени.

Цель исследования: изучение влияния абиотических факторов среды на двигательную активность и интенсивность дыхания  Лягушки травяной в условиях неволи.

 Задачи исследования:

 - проанализировать литературные данные об особенностях жизнедеятельности холоднокровных животных на примере Лягушки травяной;

-  выявить  зависимость интенсивности процессов жизнедеятельности в организме земноводного от факторов внешней среды.                                  

- освоить методику изучения дыхательной активности Лягушки травяной.

2 Основная часть

2.1 Индивидуальная характеристика объекта наблюдения

     Образ жизни: Земноводные являются обитателями двух сред: наземно-воздушной и водной, то есть относятся к амфибионтам. Большинство  из них проводит жизнь во влажных местах, чередуя пребывание на суше и в воде, однако есть некоторые чисто водные виды, а также виды, проводящие жизнь исключительно на деревьях. Представитель земноводных - лягушка травяная  (Rana  temporaria)

  Лягушка травяная  (Rana temporaria) отличается от остромордой более крупными размерами — до 10 см длиной,  тупой мордочкой, мрамороподобным  рисунком на брюшке и низким пяточным бугром.

Травяная лягушка более холодоустойчива, требовательна к влаге. Наиболее активна в вечерние и утренние сумерки. Предпочитает проводить время в естественных укрытиях - за травяными буграми, камнями, трухлявыми пнями, упавшими ветками, в высокой траве и т.п. Питается различными беспозвоночными, двукрылыми насекомыми, гусеницами, пауками. Также,  как и у некоторых других видов лягушек, встречаются случаи поедания себеподобных. (Приложение 2).

Местообитание. Обитает в лесах, по берегам водоемов, много времени проводя в воде. В качестве убежищ используют лесную подстилку, прикорневую систему кустарников и деревьев и различного рода углубления в почве. Зимует в ручьях, реках, торфяных болотах, озерах. В конце сентября - октябре идет к местам будущих зимовок. Миграция осуществляется по сырым местам или водоемам. Зимовки в водоемах располагаются около ключей или незамерзающих стоков и полыней. Выходит с зимовок раньше всех других видов лягушек, обычно в середине или конце апреля.

Период размножения относительно короткий, в среднем около 14 суток. В качестве мест размножения используются преимущественно водоемы со стоячей или слабопроточной  водой. Икрометание начинается в начале мая. Обычно для мест икрометания выбираются хорошо прогреваемые участки водоема.

Распространение: Европа.

   Недостаточная приспособленность земноводных к обитанию в наземной среде обусловливает резкие изменения их образа жизни в связи с сезонными изменениями условий существования. Главными из лимитирующих факторов, ограничивающих распространение амфибий по земному шару, являются температура, влажность воздуха и химический состав среды. Земноводные способны впадать в длительную спячку при неблагоприятных условиях (холода, засуха и т. п.). При понижении температуры ночью, у некоторых видов активность меняется с ночной на дневную.  Все земноводные проявляют себя  лишь в теплое время суток и года. ( Приложение 2)

3. Практическая часть

3.1 Методика работы

      В данном  исследовании я использовала метод наблюдений.  В качестве подопытного животного использовались крупные особи лягушки травяной, так как у мелких представителей  данного вида частота дыхательных движений настолько велика, что с большим трудом поддается визуальному учету.

    Опыт проводился на двух парах  животных (в каждой одинаковое число экземпляров). Одна пара лягушек содержалась в условиях (при температуре воздуха + 26 градусов С). Эта пара особей считается контрольной. Другую экспериментальная пара  на 3 часа помещалась в иные температурные условия (температуру понижалась  до +10гр.С).

   После производился подсчет числа дыхательных движений у представителей из каждой пары лягушек. Подсчет числа дыхательных движений у лягушки травяной  осуществляется в интервале 1 с.  В  итоге определяется дыхательная активность за 1 мин.  ( Приложение 1)

3.2 Результаты исследования

      Вертикальные движения дна ротовой полости у лягушек выполняют следующие функции:

1. Обеспечение процесса легочного дыхания.

2. Проникновение воздуха в ротовую полость через ноздри и выход его из ротовой полости обратно, во внешнюю среду (без попадания его в легкие и другие органы дыхания).

   Во втором случае кислород через тонкую слизистую оболочку ротовой полости попадает в кровь, а углекислый газ из кровеносных сосудов – в воздух, находящийся в ротовой полости, откуда удаляется наружу. Значительная часть движений дна ротовой полости связана с обеспечением именно этого процесса, а не процесса легочного дыхания. Отличить эти две разновидности дыхания при наблюдении достаточно трудно. Поэтому, анализируя количественные результаты наблюдений и опытов, правильнее говорить не о частоте легочного дыхания, а о частоте дыхательных движений.

 Повышение температуры окружающей среды активизирует процессы обмена веществ в организме холоднокровного животного-лягушки травяной. Понижение температуры среды, наоборот, снижает уровень обмена веществ, уменьшает потребности организма в кислороде. Результаты,  полученные в данном исследовании, подтверждают эту известную закономерность.

4. Выводы

    В результате проведенных исследований я пришла к выводу: изменение интенсивности действия экологического фактора  (например, понижение температуры воздуха) приводит к физиологическим изменениям в организме – понижению уровня обмена веществ, уменьшению потребности организма лягушки травяной  в кислороде. Это вызывает изменения в поведении животного – происходит уменьшение частоты дыхательных движений в единицу времени, а также снижение двигательной активности. При дальнейшем понижении температуры до +8 градусов «С»  окружающей среды земноводные впадают в оцепенение, а при +5 градусов «С» - погибают. Но и при повышении температуры наблюдается уменьшение числа вертикальных движений дна ротовой полости (до 28 при +41), что может быть связано с перегревом животного и нарушением процессов жизнедеятельности. Дальнейшее повышение температуры может привести к гибели животного.( 1,2)

5. Заключение

 Температура является ограничивающим фактором в распространении лягушки. Поэтому данные исследования могут служить опорой для изучения влияния антропогенных факторов сред на обитания амфибий в полевых условиях, кроме того, пределы выносливости лягушки является индикатором степени загрязнения окружающей среды.

6. Список  использованной литературы

1.     Молис С.А. Книга для чтения по зоологии: Для учащихся 6-7 кл./ Сост. С.А.Молис. – 2-е изд., перераб.- М.: Просвещение, 1986.

2.     Ноздрачев А.Д., Поляков Е.Л. Анатомия лягушки. – М.: Высшая школа, 1994..

3.     В.В.Латюшин, В.А.Шапкин. Биология. Животные: Учеб. для 7 кл. общеобразовательных учеб. заведений. – М.: Дрофа, 2000.

4.     А.В.Кулев. Биология в школе №3 Научно-методический журнал. – М.:Издательство «Школа – Пресс. 1999.

5.http://burenina.narod.ru/3-2.htm

6. http://ru-ecology.info/term/76524/

7. http://festival.1september.ru/articles/517948/

Приложение 1

Изучение влияния температурного фактора на дыхательную активность лягушки травяной 

Дата и время наблюдения	Температура в акватеррариуме,           гр. С	Длительность периода подсчета	Среднее число подъемов дна ротовой полости за период подсчета	Число подъемов дна ротовой полости за 1 мин.
2 августа 10.00.-10.30	+21	15 с	21	84
2 августа 11.00 – 11.30	+ 26	15 с	36	144
2 августа 13.00 – 13.30	+ 41	15 с	28	112
2 августа 13.00 – 13.30	+ 10	15 с	14	56

Приложение 2