«Влияние плотности популяции улиток Ахатина Фулика ( Achatina fulica )на рост и наступление половой зрелости особей»

Экологический проект

на тему:

«Влияние плотности популяции улиток Ахатина Фулика ( Achatina fulica )на рост и наступление половой зрелости особей»

                                                                              Работу выполнила

                                                                              ученица 10 класса

                                                                              МБОУ «Лицей №5»

                                                                              Земскова Софья.

                                                                              Руководитель учитель биологии                  

                                                                               Вакилова Д.Г.

                                           Казань  2014г.

Содержание.

1. Введение                                                                      стр.3
2. Цель и задачи проекта                                                стр.4
3. Обзор литературных источников                              стр.5
4. Материалы и методика                                               стр.9
5. Ход и результаты экспериментальной работы         стр.11
6. Выводы                                                                         стр.12
7. Приложения                                                                 стр.13
8. Список используемой литературы                            стр.15

Введение.

Одной из современных проблем экологии является демографическая проблема - проблема, связанная с ростом населения, истощением природных ресурсов, что влечет за собой  проблему поиска новых источников энергии. Английский экономист Томас Мальтус предвидел ситуацию перенаселения Земли и сформулировал следующее положение (1798 г.): возможности увеличения населения планеты шире, чем возможности Земли производить продукты питания. Численность популяции человека растет по экспоненциальному закону, а средства к существованию увеличиваются в арифметической прогрессии. Когда будут исчерпаны все имеющиеся ресурсы, регулирующими факторами изменения численности станут болезни, социальные потрясения, голод, войны. По- нашему мнению, в странах с перенаселением демографический взрыв может быть связан не только с социально обусловленными причинами, но и с моментами поддающимися анализу с точки зрения популяционной экологии. В данной работе мы попытались найти зависимость между плотностью популяции и ростом организмов, а также между плотностью популяции и периодом наступления половой зрелости особей популяции. Мы предположили ,что плотность популяции и рост организмов находятся в обратно пропорциональной зависимости, а плотность популяции и период наступления половой зрелости особей популяции находятся в прямо пропорциональной зависимости, то есть с повышением плотности популяции сроки полового созревания особей должны быть более ранними. Иными словами, увеличение плотности популяции должно стимулировать созревание половых продуктов, образование половых гормонов у организмов.

Цель и задачи проекта      

     Выявить зависимость ростовых изменений и наступления времени половой зрелости особей Ахатина фулика от плотности популяции организмов данного вида.

Поставленная цель реализовывалась путем решения следующих задач

1.        Описать исследуемое животное, обработать научные  литературные источники, расширить поиск информации, применяя интернет-ресурс

2.        Провести экспериментальную часть работы: обеспечить трем изолированным  популяциям Achatina fulica соответствующие их экологической нише условия обитания в неволе

3.        Поместить 3 популяции Achatina fulica в  садки разных объемов, имитируя тем самым высокую и низкую плотность популяции.

4.        Проследить изменения ростовых процессов, а также время наступления периода размножения 3 популяций Achatina fulica

5.        Проанализировать полученные результаты, сделать выводы.

        Обзор литературных источников

«Популяция – любая, способная к самовоспроизведению совокупность особей одного вида, более или менее изолированная в пространстве и времени от других аналогичных совокупностей того же вида» (Гиляров,1990)  Каждая популяция характеризуется количественными показателями. Количественные показатели популяции разделяются на статические и динамические. Статические показатели характеризуют состояние популяции в какой-то определенный момент времени. Это численность, плотность и показатели структуры. Численность популяции – это общее количество особей (животных или растений) на данной территории или в данном объеме.          Плотность – число особей, приходящихся на единицу занимаемого пространства (кол-во чел/км2, кол-во рыб/м3) (это численность популяции, отнесенная к единице занимаемого пространства). Зная изменение плотности во времени или пространстве, можно установить, увеличивается или уменьшается численность особей.                                                            Численность популяций может изменяться в результате изменения внешних условий среды – из-за нехватки пищи, появления большого количества хищников и т.д. Периодические и непериодические колебания численности популяций под влиянием абиотических и биотических факторов среды называются популяционными волнами. Популяции обладают способностью к саморегуляции, и их плотность при более или менее  значительных колебаниях остается в устойчивом состоянии между своими нижним и верхним пределами (динамическое равновесие).

По данным  многих источников (Щукин И., Чернова Н.М., Былова А.М.)выделяют 3 механизма торможения роста численности популяции:

1. При возрастании плотности повышается частота контактов между особями, что вызывает у них стрессовое состояние, уменьшающее рождаемость и повышающее смертность.
2. При возрастании плотности усиливается эмиграция в новые местообитания, краевые зоны, где условия менее благоприятны, в результате чего смертность увеличивается.
3. При возрастании плотности происходят изменения генетического состава популяции, например, быстро размножающиеся особи заменяются медленно размножающимися.

В своем работе мы анализировали влияние плотности популяции на рост и наступлении пубертатного периода у брюхоногих моллюсков рода Achatina .

  Achatina fulica - доступный и широко распространенный вид африканской улитки. Они были завезены во многие страны и случайно стали серьезными вредителями в некоторых из них.  Обитание - Первоначально: Восточная Африка: Кения, Танзания.  Завезены в Южную Эфиопию, Южное Сомали, Северный Мозамбик, Мадагаскар, Маврикий, Сейшельские острова, Марокко,  Западную Африку, Гану.                                                    Продолжительность жизни - До 10 лет, обычно 5-7.

Средняя длинна взрослой раковины составляет 12 см с максимальным диаметром 6 см. В исключительных случаях раковина может вырасти до 20 см длиной, но это очень маловероятно, особенно в домашних условиях. Большая часть прироста достигается за первые 6 месяцев, но и далее рост улитки продолжается.  Вес может превысить 600 г.

Исследователи и любители ахатин наблюдают большое разнообразие раковин и полиморфизм тела у улиток.

Achatina fulica - гермафродит. У взрослой ахатины фулики есть мужские и женские половые органы. Мужские органы созревают в возрасте до года, иногда улитки становятся половозрелыми даже в пять месяцев. После спаривания они в состоянии сохранять сперму в жизнеспособном состоянии, что позволяет им откладывать яйца в течение двух лет после единственного спаривания. В одной кладке может быть до нескольких сотен яиц. Яйца имеют  слегка овальную форму, 4-5, 5 мм по большему диаметру, цвет -  желтовато-белый. Размер Achatina fulica по ракушке может составить до 20 см в длине и 12 см в максимальном диаметре. Как правило, раковина насчитывает семь - девять полных витков, очень редко - десять. Achatina fulica предпочитает селиться в местах богатых  карбонатом кальция, в таких видах как известняк, известковая глина, цемент или бетон. В этих богатых кальцием областях раковины взрослых фулик обычно более толстые и непрозрачные.

Хотя окраска раковины фулик может быть разной в зависимости от условий окружающей среды и диеты, можно выделить два типичных окраса. Первый:  красновато-коричневый с легкими желтоватыми вертикальными полосами. Второй напоминает светлый цвет кофе. С возрастом цвет исчезает  с самых ранних (маленьких) завитков ( они выглядят белесыми) и, наоборот, становится более темным и более ярким в последнем, новом витке.

На переднем конце тела улитки Achatina fulica есть две пары щупалец: одна короткая, более низкая пара осязательных и обонятельных щупалец, и другая более длинная верхняя пара с глазами. Само тело влажное, слизистое и эластичное. Окраска тела может быть или пятнисто-коричневая или, более редко встречается,  бледно-кремового цвета.

Формы раковин у фулик могут несколько различаться даже в пределах одной колонии: от тонких до умеренно толстых. Более широкие экземпляры раковин с тем же самым числом завитков имеют тенденцию быть короче.

Яйца Achatina fulica -  от 30 до 1000 белых/желтых яиц, 4-5мм в диаметре, до 6 раз в год. Achatina fulica немного более чувствительны к влажности окружающей среды чем другие африканские улитки и умрут, если будут содержаться при повышеной  (для них) влажности.

Achatina fulica самый популярный в домашнем содержании и неприхотливый вид. 

Материалы и методика

Объектом исследования были генетически однородные группы Achatina fulica , взятые из одного помета. Материнская особь наших улиток была подарена сотрудниками казанского зооботсада.

В ходе работы нами были использованы следующие материалы и оборудование

Мы применяли следующие методы исследования

         Ход и результаты экспериментальной работы

Нами были отобраны 55 особей Achatina fulica из одного помета (генетически однородная группа) в  июле 2012г. (мы, как исследователи, были учениками 9 класса )   Отобранная группа была поделена на 3 популяции : 5, 25, 25 особей.

Группа  из 5 особей помещена в садок объемом   10 л, группа из 25 особей помещена в садок объемом  10 л,  группа из 25 особей  помещена в садок  объемом  20 л. Таким образом, мы смоделировали разные плотности  популяций. Остальные условия (грунт, температура, влажность, кормовая база) во всех 3 популяциях были одинаковыми.  Производились измерения диаметра устья раковины моллюсков 1 раз в 2 недели. Производился подсчет погибших особей по мере их появления.  В каждой популяции определены периоды наступления сезона полового размножения. Эти данные отражены в диаграммах (приложения).  Полученные  результаты проанализированы, сформулированы выводы.

В популяции 2 (группа из 25 особей помещенная в садок объемом  10 л) с наибольшей плотностью особей наблюдалась наибольшая степень гибели особей, вплоть до каннибализма и наименьшая скорость роста улиток. Наибольшая скорость роста наблюдалась в 1 популяции (5 особей помещенных в садок объемом   10 л), с наименьшей плотностью популяции, однако именно в этой популяции не удалось получить потомство от перекрестного оплодотворения. Первые кладки яиц удалось получить от ахатин 2 популяции, их отложили 2 особи из оставшихся 14 особей . Мы зафиксировали время появления первой кладки 10.05.2011. Кладка составляла 54 яйца. В 3 популяции первая кладка появилась чуть позже – 27.05.2011, она насчитывала 71 яйцо.  Мы столкнулись с тем фактом, что малая плотность популяции отодвинула сроки полового размножения особей на неопределенный в ходе эксперимента срок (в 1 популяции ахатины не дали потомства в указанные экспериментом сроки)

Появление в популяциях погибших особей : в первой – 0, во второй – 11, в третьей – 3.

Статистическая обработка данных не производилась по причине небольшого числа особей.

Выводы

Таким образом, в ходе проделанной работы было выяснено,  что в искусственных условиях скорость роста особей в популяции моллюсков определяется плотностью популяции: чем больше плотность, тем медленнее рост. Но наступление сроков полового созревания особей с меньшей плотностью значительно отодвигается, по сравнению с популяциями с более высокой плотностью.

Приложения.

График зависимости скорости роста улиток от плотности популяции

1ряд – популяция 1 (5 особей на 10 л)

2 ряд – популяция 2 (25 особей на 10л)

3 ряд – популяция 3 (25 особей на 25 л)

По оси y – изменение среднего значения диаметра устья раковины в популяциях.(мм)

Диаграмма 1 «Гибель особей Achatina fulica, принадлежащих разным по       плотности популяциям»

Диаграмма 2  «Время наступления полового созревания особей с разной плотностью популяции»

Список литературы

1.Чернова Н.М., Галушин В.М., Константинов В.М. Основы экологии. Учебник для общеобразовательных учреждений.10(11)кл., - М.:Дрофа, 2004.

2. Назаренко О.Б. Экология Учебное пособие , - Издательство Томского политехнического университета- Томск, 2007.

3. Щукин И.А. Экология. Для студентов вузов. – Ростов-на Дону: Феникс, 2004.

4. Краснов И. Гигантские улитки Ахатины. – АСТ, 2008.

5.  Интернет-ресурс http://www.achatina.unnat.ru/