Изучения дыхательной активности серой жабы

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.

Зная данную закономерность, мы формулируем гипотезу - 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 примере серой жабы на основании подсчета частоты вертикальных движений дна ротовой полости в интервале времени.

Исходя из актуальности проблемы, была определена цель исследования: изучение влияния абиотических факторов среды на двигательную активность и интенсивность дыхания серой жабы в условиях неволи.

Литературный обзор

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 - серая жаба (обыкновенная жаба) (Bufo bufo) проводит в воде только относительно короткий период икрометания. Она населяет леса, сады, парки, кустарники и балки в степях. В горы поднимается до 3000 м над уровнем моря. Днём скрывается в лесной подстилке, норах грызунов и кротов, под упавшими деревьями, в корнях. В сумерки и ночью кормится пауками, муравьями, кивсяками, гусеницами, слизнями, дождевыми червями и т. п. Зимует в норах, подвалах, погребах. На зимовку уходит в конце сентября - октябре. Пробуждается в конце марта - мае, когда идет на икрометание в стоячие или слабопроточные водоёмы. В водоёмах бывает 7-10 дней, откладывая икряные шнуры длиной 3-5 м , содержащие 1200-7000 икринок. Головастики развиваются около 50 дней, достигая 30-32 мм длины. Половозрелость на третьем (самцы) или на четвёртом (самки) году. Приносит пользу, уничтожая вредных насекомых, особенно гусениц, на огородах и в садах. Кожа выделяет ядовитое вещество, способное вызвать местное раздражение слизистых оболочек и пищевое отравление. Отличия от сходных видов: От зелёной жабы отличается окраской, отсутствием продольной складки на предплюсне.

Распространение: Европейская часть России, юг Сибири и Дальнего Востока.

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.

Они не могут жить в солёной воде, что обусловлено гипотоничностью тканевых растворов к морской воде, а также высокой проницаемостью кожи. Поэтому эти амфибионты отсутствуют на большинстве океанических островов, где условия для них в принципе благоприятны.

Индивидуальная характеристика объекта наблюдения

Видовая принад- Поло- Возраст Размеры тела Масса Индиви-

лежность вая тела дуальные принад- особенности лежность

Серая жаба (обыкновенная жаба) самка 5 лет 80 мм 200 г Крупного размера, обычно более

(Bufo bufo) 80 г(самки до 200г). Сверху серо-грязно-бурого, коричневого или серо-оливкового цвета, однотонная или с неясными тёмными пятнами. Снизу грязно-белая, желтоватая с тёмными пятнами. Кожа в изобилии покрыта округлыми железистыми бугорками. По бокам головы две крупные ядовитые железы -

паротиды. На предплюсне нет продольной складки.

Методика

В наших исследованиях мы использовали метод наблюдений. В качестве подопытного животного мы используем крупную особь серой жабы, так как у мелких представителей данного вида частота дыхательных движений настолько велика, что с большим трудом поддается визуальному учету.

Опыт проводится на двух группах животных (в каждой одинаковое число экземпляров). Одна группа жаб содержится в прежних условиях (например, при температуре воздуха + 25 градусов С). Эта группа особей считается контрольной. Другую экспериментальную группу животных на 1-2 часа помещают в иные температурные условия (температуру понижают до

+10 градусов С).

После этого периода производится подсчет числа дыхательных движений у нескольких представителей из каждой группы жаб. Подсчет числа дыхательных движений у серой жабы осуществляется в интервале 15 с. В итоге определяется дыхательная активность за 1 мин.

Изучение влияния температурного фактора на дыхательную активность серой жабы

Дата и время наблюдения Температура в акватеррариуме, Длительность периода подсчетаСреднее число подъемов Число подъемов дна гр. С дна ротовой полости за ротовой полости за 1

период подсчета мин.

10 июня + 25 15 с 31 124

10. 00. -10. 30

10 июня +15 15 с 19 76

11. 0 0 – 11. 30

10 июня + 10 15 с 12 48

12. 00 – 12. 30

3. Результаты исследования.

Известно, что вертикальные движения дна ротовой полости у жаб и 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 (в данном случае – серой жабы). Понижение температуры среды, наоборот, снижает уровень обмена веществ, уменьшает потребности организма в кислороде. Результаты, полученные в данном исследовании, подтверждают эту известную закономерность.

В результате проведенных исследований мы пришли к соответствующему выводу: изменение интенсивности действия экологического фактора (например, понижение температуры воздуха) приводит к физиологическим изменениям в организме – понижению уровня обмена веществ, уменьшению потребности организма серой жабы 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 +7-8 градусов «С» окружающей среды земноводные впадают в оцепенение, а при +2 градусов «С» - погибают. Но некоторые земноводные способны переносить длительное замораживание, пересыхание, а также регенерировать значительные утраченные части тела.

При повышении температуры наблюдается уменьшение числа вертикальных движений дна ротовой полости (до 32 при +40 гр. ), что может быть связано с перегревом животного и нарушением процессов жизнедеятельности. Дальнейшее повышение температуры может привести к гибели животного.

Практические рекомендации. Необходимо убедить лица о бережном отношении к земноводным. Разъяснять важность этого фактора, особенно в период размножения. Для икрометания жабы выбирают заброшенные пруды, заболоченные озера, старые глубокие канавы или каменоломни, речные заводи, болота. Однако во многих областях подвергают осушению заболоченные участки для последующего использования их в качестве посевных площадей. Осушение проводят также и в оздоровительных целях, ибо запущенные, загрязненные водоемы могут быть очагами размножения насекомых – переносчиков опасных заболеваний. Если при проведении мелиоративных работ люди не учитывают особенностей биологии земноводных, то этим лишают их своих естественных нерестилищ, что влечет уменьшение их количества во вред сельскому и лесному хозяйству страны. Несомненно, облагораживание, санитарная обработка, мелиорация неиспользуемых болотных участков и отдельных заброшенных водоемов необходимы, но при этом не следует забывать о представителях мира диких животных, многие из которых без водоемов не могут выжить. Часть водоемов в местах проведения мелиоративных работ необходимо оставлять нетронутыми или подвергать их соответствующей очистке с последующим заполнением водой. Эти водоемы и будут долгое время обеспе6чивать размножение жаб, лягушек и некоторых других животных, образ жизни которых тесно связан с водой.

На первый взгляд жабы очень плодовиты, и кажется, что проводимые мелиоративные работы не окажут отрицательного влияния на численность этих земноводных. Но из каждой 1000 икринок примерно лишь 10-20 превращаются во взрослых жаб, а остальные в процессе развития и роста гибнут.

Все жабы приносят большую пользу, истребляя вредных насекомых, их личинок, голых слизней и других мелких животных, среди которых есть и переносчики заразных болезней, и промежуточные хозяева паразитических червей.

Данные исследования могут служить опорой для изучения влияния антропогенного загрязнения сред обитания амфибионтов в полевых условиях