Дом  ->  Домашние животные  | Автор: | Добавлено: 2015-03-23

Возрастная структура популяций на территории с различной степенью антропогенной нагрузки

Земноводные – исключительно важные для человека животные. Во-первых, питаясь мелкой живностью, амфибии, особенно лягушки и жабы, сдерживают массовое размножение сельскохозяйственных вредителей. Благодаря этому они вместе с насекомоядными птицами зачислены в категорию защитников урожая, друзей садоводов и огородников. Во-вторых, земноводные уничтожают насекомых – носителей болезней человека, например, малярийных комаров. В-третьих, амфибии активно используются для экспериментов многими поколениями медиков, биологов и ученых. Кроме того, земноводные – удивительно трогательные, нежные и зачастую очень красивые создания. Они восхищают феноменальными возможностями своего организма, изящными движениями и сложнейшим поведением.

Но некоторые популяции сокращаются под воздействием разрушения водоемов и биотопов суши, особенно в результате урбанизации, рекреации и перевыпаса скота. Интенсивный выпас скота вызывает снижение численности земноводных на лугах и в лесу. Промышленное загрязнение тоже оказывает отрицательное воздействие. Загрязнение популяций ведет к повышению частоты морфологических аномалий и нарушениям эмбрионального и личиночного развития. Некоторые другие факторы также повышают смертность этих животных: движение автотранспорта, пестицидное загрязнение среды, бессмысленное уничтожение людьми, незакрытые колодцы.

Земноводные, как и все живые существа, требуют к себе гуманного отношения человека и его защиты.

Поэтому актуальным является контроль за состоянием природной среды, т. к. это важнейшая составная часть хозяйственной деятельности человека, направленной на освоение и использование природных ресурсов для обеспечения своей жизнедеятельности.

Существует два подхода для решения этой проблемы: первый – определение концентрации веществ (различных загрязнений) в воде, воздухе, почве с использованием современных химико-аналитических методов, второй – оценка состояния живых организмов.

Мною выбрана тема исследовательской работы «Амфибии в мониторинге окружающей среды».

Работа заключалась в проведении экологического исследования.

Основными методами экологического исследования являлись наблюдение и эксперимент.

Для организации системы мониторинга природной среды нами использована информация о естественных колебаниях и изменениях в природе.

Цель биологического мониторинга – определение состояния биотопа и реакции земноводных на антропогенные воздействия на различных уровнях биологической организации: молекулярном, клеточном, организменном, популяционно-видовом, уровнях сообществ и экосистем.

Задачи:

1. Регистрация происходящих изменений в природных сообществах.

2. Выявление неблагоприятных тенденций в изменяющейся биосфере, определение их причины.

3. Предупреждение возникновения нежелательных изменений биоценозов.

Земноводные – удобный объект для мониторинга: их численность в местах обитания довольно высока, икра и личинки чувствительны к загрязнениям, в течение всей жизни они привязаны к относительно небольшой площади территории. Продолжительность жизни амфибий в природе 4-8 лет. Это даёт нам возможность изучать эффекты длительного действия антропогенных факторов.

Перед началом исследования мною была изучена литература об амфибиях. Выбран и изучен вид, обитающий в нашей области, составлено описание биологических особенностей этого вида, составлена таблица для распознавания видовой принадлежности кладок и личинок, взяты два исследуемых водоёма, отмечены источники загрязнения.

Особый интерес для исследования состояния окружающей среды с. Медяково представляет широко распространенный и адаптированный на урбанизированной территории вид остромордой лягушки.

I. Общая характеристика распространенного и адаптированного на урбанизированной территории вида амфибий.

Остромордые лягушки средних размеров, максимальная длина тела 80 мм. Морда заостренная, отсюда и название. Спинно-боковые складки изгибаются в сторону барабанной перепонки. Длина задних конечностей весьма изменчива. Голеностопные суставы. Верхняя часть тела окрашена в коричневатые тона от светлого до темного, с желтоватым, оливковым, розоватым или красновато-кирпичным оттенком. Это делает ее малозаметной среди травы, гниющих листьев, хвои, палочек и сучков в тех местах, где она обычно обитает. От глаза через барабанную перепонку почти до плеча у нее тянется темное постепенно суживающееся, височное пятно. Горло у остромордой лягушки беловатое, с мраморным рисунком. Брюхо белое или желтоватое, в основном без пятен. Общий тон окраски остромордой лягушки может значительно меняться в зависимости от температуры и влажности среды. В сухую и солнечную погоду наблюдается заметное его посветление. На Руси даже существовала примета, что лягушки светлеют к хорошей погоде. Весной у самцов развивается яркая серебристо-голубая, сиреневая окраска и все тело становится раздувшимся, отекшим

Среди бесхвостых земноводных средней полосы остромордая лягушка единственная имеет такой ярко выраженный брачный наряд. На первых пальцах передних лап у самца имеются темные шероховатые брачные мозоли, не расчлененные на части.

Европейско-сибирский вид широко распространен от тундры до степной зоны (Распространен от западной Франции (Рейн) и Голландии на западе до Якутии на востоке, северная граница ареала проходит через Скандинавию, южная через север Югославии и Румынию. ), численность его достаточна для сбора необходимого количества материала и не имеет сильной тенденции к миграциям.

Вид приурочен к лесной, лесостепной и степной зонам. Везде тяготеет к низменностям и не поднимается в горы. На севере встречается в южной части тундры. Лягушки обитают в довольно разнообразных местах, практически везде, придерживаясь как влажных, так и достаточно сухих участков. Они живут в лесах разного типа — широколиственных, смешанных, таежных, предпочитая лесные опушки, поляны, просеки, населяют березовые колки и полезащитные лесные полосы в лесостепной зоне, кустарники, заросли ивы, обычны в поймах рек, по берегам озер, в болотах, на разнотравных и заболоченных лугах, в заросших оврагах. Лягушки часто попадаются в сельской местности на полях, пашнях, огородах, на мелиорированной территории, в садах, парках, по обочинам дорог, в населенных пунктах. Вне периода размножения ведут наземный образ жизни.

Животные могут быть встречены в любое время. Они нередки днем, иногда даже в полдень. Однако пик их активности приходится на утренние и вечерние часы. Максимальная встречаемость особей наблюдается в часы с влажностью более 85% и температурой воздуха 11-20°С. Прячутся под корнями деревьев, камнями, пластами дерна, в густой траве, подстилке из опавших листьев и т. д. В течение суток лягушки перемещаются в среднем на 100 м и могут менять местообитание.

Весной первые особи пробуждаются, когда еще не полностью сошел снег, а водоемы могут быть покрыты льдом. Это обычно происходит во второй половине апреля — мае. Размножение начинается через пару дней или немного позже и может длиться от 2 до 25 суток, заканчиваясь в мае. Температура воды в это время равна 5С°и выше. Местами икрометания являются пойменные водоемы, заливные луга, ямы с водой, канавы, болота, лужи, различные лесные водоемы преимущественно временного характера, пруды, в том числе рыбохозяйственные, торфяные карьеры и т. д. Как правило, лягушки выбирают поросшие травой отмели. Размножение остромордой лягушки происходит в одних и тех же водоемах, что приводит к резкой очерченности границ популяции. Кроме того, различные стороны биологии этого вида достаточно хорошо изучены.

Икра размещается на дно или водные растения на глубине до 40 см; позже кладки всплывают. Самец остается возле кладки, плавает вокруг нее и с криком, напоминающим тихое кудахтанье курицы, бросается на приближающихся особей или предметы. Самка после икрометания прячется в мох или под листья. Икрометание бывает скученным, и тогда образуются скопления, в которых может быть до 100 кладок.

Кладка икры у лягушек

Плодовитость остромордой лягушки относительно небольшая: самка откладывает одной порцией от 200 до 3000 икринок диаметром 7-8 мм (диаметр яйцеклетки 1,5-2 мм).

II. Исследовательская работа по определению состояния биотопа и реакции земноводных на антропогенные воздействия.

Это экологически пластичный вид, шире других видов амфибий представленный на преобразованных человеком территориях, устойчив к антропогенным изменениям среды.

Исследовались популяции амфибий из двух водоемов с различной антро- погенной нагрузкой. Проводилось изучение репродуктивных особенностей, определялись количественные и качественные показатели икры, устанавли- валась возрастная структура популяций.

Весной, как только стаил снег в окрестностях села Медяково, проводили наблюдение за плодовитостью амфибий, их эмбриональным развитием. Сравнивая данные, полученные в районах с различной степенью урбанизации, в разных водоемах, объяснили их.

Изучали влияние воды из разных водоемов на эмбриональную выживаемость лягушек, разделяли одну кладку на несколько вариантов опыта. Сравнивали выживаемость кладок в разных местах обитания. Изучали, как величина комка влияет на этот показатель.

Летом исследовали видовой состав амфибий в тех местах, где отдыхали. Выясняли, почему существуют различия в видовом составе разных водоемов, с чем это связано (степень урбанизации, различные абиотические и биотические факторы).

Проводили промеры животных, описание морф, изучали соотношение полов и морфотипов, определяли плодовитость амфибий, эмбриональную выживаемость, соблюдая правила обращения с животными и используя методику работы с земноводными .

1. Возрастная структура популяций на территории с различной степенью антропогенной нагрузки.

Для исследования были выбраны 2 участка:

1. Участок, находящийся в близи села. На примыкающей к водоёму территории находятся несколько частных домов, жители которых загрязняют его бытовым мусором. Участок соседствует с автомобильной дорогой, которая может служить источником дополнительного загрязнения.

2. Участок, находящийся за чертой деревни – контрольный участок, на расстоянии 5 км от деревни, слабо подверженный влиянию антропогенных факторов.

Данные, полученные при исследовании, суммировались с вычислением средних арифметических для каждого участка.

В ходе работы было отловлено 125 лягушек, из них 29 взрослые особи. Возрастную структуру популяций иллюстрирует диаграмма, приведенная на рисунке 1

Рисунок 1. Возрастная структура популяций.

Как видно из диаграммы, на 1 участке, подверженном влиянию факторов урбанизации, число отловленных особей было минимальным, причём процент сеголеток наибольший. Такие данные могут свидетельствовать о сокращении продолжительности жизни амфибий на территории с высокой степенью антропогенной нагрузки, либо об их миграции на более благоприятные территории. По ряду данных, смертность в младших возрастных группах популяций остромордых лягушек с урбанизированных территорий довольно высока, но она компенсируется повышением выживаемости на поздних стадиях развития.

В период икрометания нами проводился сбор икры лягушки остромордой. В каждой кладке подсчитывалось количество икринок, замерялся средний диаметр комка. Также отмечалось общее состояние кладки и процент в ней икринок без зародышей. Результаты представлены а таблице.

Таблица 1. Плодовитость амфибий, количество и качество икры на исследуемых участках

Участок Количество кладок Среднее число икринок в Средний диаметр комка, см Средняя доля икринок без зародыша комке, шт в комке, %

1 5 429±80 5,40±0,68 42

2 7 998±125 12,86±0,70 12

На 1-м участке диаметр кладок, достоверно ниже, чем на контрольном. На 1-м участке процент икринок без зародыша был достоверно выше, чем на 2-м. Общее состояние кладок в 1 водоёме заметно хуже, многие икринки сморщены, либо повреждены, оболочки мутные. Появление кладок с икринками без зародышей и снижение плодовитости животных объясняются изменениями в группе производителей в популяциях с усиливающимся прессом урбанизации.

2. Увеличение доли самок в популяциях остромордой лягушки и соотношение полосатых и бесполосатых особей.

Также при проведении исследования я не смогла оставить без внимания, тот факт, что в норме в популяциях остромордой лягушки преобладают самцы. В самых «чистых» биоценозах они составляют 70%. Увеличение доли самок в нашем случае более чем на 50% указывает на неблагополучное состояние среды.

Один из интересных показателей – соотношение полосатых и бесполосатых особей. Наличие светлой спинной 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. У полосатых особей распространенных в нашей местности выше обмен веществ, они дольше развиваются в личиночный период, позднее достигают половой зрелости, живут на 2 — 3 года меньше по сравнению с бесполосыми.

Нами было доказано, что при благоприятных условиях лягушки живут до 8 лет, в урбанизированных зонах — 5 — 6 лет. Известно, что число икринок в кладке зависит от размера и возраста самки. В загрязненных районах сеголетки, выходящие на сушу, крупнее по размерам по сравнению с сеголетками из чистых мест. Они быстрее достигают половой зрелости и на год-два раньше приступают к размножению. В результате мельче их икра и количество икринок в ней. На территориях водоемов, расположенных вблизи селе Медяково, длительно подвергающихся вмешательству человека, число икринок в кладке увеличивается. Нами установлено, что чем объемнее кладка, тем больше она защищена от действия неблагоприятных факторов, тем выше выживаемость. Остромордая лягушка в норме откладывает в среднем тысячу икринок, а в загрязненной местности ее кладки достигают 2 тыс. яиц.

В системе биомониторинга особый интерес представляют наблюдения за эмбриональным и личиночным развитием остромордой лягушки. Отложенная в водоем икра тотчас гидратируется, и с первого же момента выживаемость икринок находится в зависимости от качества воды. Мы заметили, чем сильнее загрязнен водоем, тем выше эмбриональная смертность. Личинки, питаясь придонной органикой, аккумулируют в себе загрязняющие водоем вещества. У них повышается обмен веществ, увеличивается двигательная активность и в результате замедляется процесс накопления питательных веществ, необходимых для прохождения метаморфического климакса (превращения в лягушонка). Лягушки, выходящие на сушу, часто не способны пройти этот этап и гибнут.

В экспериментальных опытах удалось выяснить, что эмбрионы и личинки остромордой лягушки в сельской местности имеют низкую потенциальную выживаемость. Они неадекватно реагируют на увеличение концентрации химических веществ и менее устойчивы к их действию.

У лягушек, взятых из чистых водоемов, почти не встречаются особи с хромосомными нарушениями, а среди амфибий полученных из кладок, взятых из загрязненного района, 13% оказалось с хромосомными нарушениями.

Обнаружена зависимость между уровнем урбанизации и зараженностью лягушек паразитами. Сокращение видов животных в экосистеме приводит к исчезновению промежуточных хозяев многих паразитов, обитающих в них, с увеличением антропогенного пресса зараженность их уменьшается.

Это лишь небольшая часть результатов, которые получены на настоящее время. Многие ещё требуют разгадки, дополнения новых наблюдений и экспериментов. Но уже сейчас ясно, что те виды, которые способны выжить рядом с человеком, адаптируются, изменяются, борются за свое существование. Они не только украшают нашу жизнь, но и предостерегают нас.

Поколения лягушек сменяются гораздо быстрее, чем поколения людей, многочисленное потомство проходит отбор на право жить, в результате они быстрее могут приспособиться к загрязнениям на генетическом уровне. Успеет ли человек угнаться за ними?

Комментарии


Войти или Зарегистрироваться (чтобы оставлять отзывы)