Исследование способности животных предсказывать погоду

Размещено на http://www.allbest.ru/

5

Исследование способности животных предсказывать погоду

Выполнила

Воробьева Е.

Научный руководитель:

Ноздрачева А.Н.

Москва 2012

Содержание

ВВЕДЕНИЕ

ГЛАВА 1. ОБЗОР ЛИТЕРАТУРЫ

ЖИВЫЕ «БАРОМЕТРЫ» - ПРЕДСКАЗАТЕЛИ ПОГОДЫ СРЕДИ ЖИВОТНЫХ

Организмы, способные предсказывать погоду

Механизмы предсказания животными погоды

МЕДИЦИНСКАЯ ПИЯВКА КАК ОБЪЕКТ ИССЛЕДОВАНИЯ

Биологическое описание медицинской пиявки

Медицинская пиявка как предсказатель погоды

Использование медицинских пиявок

Содержание пиявок

ПРЕДСКАЗАНИЕ ПОГОДЫ МЕТЕОСЛУЖБОЙ

ГЛАВА 2. ИССЛЕДОВАНИЕ ВЛИЯНИЯ ПОГОДНЫХ УСЛОВИЙ НА ПОВЕДЕНИЕ МЕДИЦИНСКОЙ ПИЯВКИ

ПОСТАНОВКА ЗАДАЧ

ОБЪЕКТЫ И МЕТОДЫ

РЕЗУЛЬТАТЫ И ОБСУЖДЕНИЕ

Выявление зависимости между поведением медицинских пиявок и погодными условиями на следующий день.

Выявление корреляции между поведением пиявок, содержащихся в разных емкостях в одинаковых условиях

Выявление корреляции между поведением пиявок, находящихся на свету и в темноте. Исследование влияния света на предсказания пиявками погоды

Выявление корреляции между поведением пиявок, находящихся в банке с обычными условиями и с повышенной влажностью. Исследование влияния влажности на предсказания пиявками погоды

Исследование предсказания погоды медицинскими пиявками, содержащимися на открытом воздухе

Сравнение точности прогнозов медицинской и конской пиявок

ВЫВОДЫ

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

Введение

Тема связана с очень интересной проблемой предсказания погоды.

Проблема очень актуальна. Ведь людей, не интересующихся прогнозом погоды, практически нет. Узнавать его люди могут только по сводке погоды из средств массовой информации. Однако, краткосрочные прогнозы метеослужб (на день или несколько дней вперед) сбываются в лучшем случае на 80%, а долгосрочные - на 65%. Это происходит из-за того, что понятие «погода» включает в себя множество факторов, взаимодействующих между собой (осадки, температура, давление, ветер и влажность). С другой стоны, на погоду влияют разные факторы (движение воздушных масс, рельеф, течения, постоянные ветры и т.д.) Задача метеорологов заключается в том, чтобы определить эти факторы и их взаимосвязь, понять, какой фактор является определяющим, а какой будет подавлен другими. Именно из-за такой сложности процесса люди и наимощнейшие компьютеры часто оказываются бессильными в предсказании погоды.

Однако существуют более сложные системы, чем новейшие компьютеры - это живые организмы. Только они могут учесть все факторы погоды, определить их взаимное влияние и выдать итоговый прогноз, при чем сделать это с колоссальной точностью. (Этим же объясняется и феноменальная способность животных предсказывать землетрясения и некоторые другие катастрофы раньше, чем их приближение зафиксируют приборы). Возвращаясь к предсказаниям погоды, следует отметить, что иногда по поведению некоторых животных, например, рыбы гольца, можно определить погоду с точностью 97%! Есть и другие точные «живые барометры». Симаков Ю.Г. Живые приборы - М.: Знание, 1986. С. 37 Одним из них является пиявка. Ее использование очень удобно, т.к. содержать пиявку очень просто. Это животное, по литературным данным, предсказывает наличие осадков и их вид (дожди, грозы, град), а также сильный ветер за сутки. Остается много вопросов, которые будут исследованы в работе: с какой именно точностью пиявки предсказывают погоду и на какие природные факторы они при этом реагируют. Кроме того, будет изучен вопрос влияния разнообразных факторов окружающей среды на поведение этих животных.

Таким образом, изучение «живых барометров» - очень актуальная и перспективная тема.

Цель исследования - проверить способность медицинской пиявки предсказывать погодные изменения и исследовать механизм этих реакций.

Задачи:

1) Изучение литературы по темам:

предсказание погоды животными и его механизмы

реакция живых организмов на различные погодные факторы

биология медицинской пиявки

история изучения пиявок и их применение в медицине

принципы предсказания погоды в метеорологии.

2) Постановка эксперимента по исследованию реакции медицинских пиявок на изменение погоды

3) Обработка результатов

4) Написание статьи

медицинская пиявка погодные изменения

Глава 1. Обзор литературы

Живые «барометры» - предсказатели погоды среди животных

Организмы, способные предсказывать погоду

Люди давно заметили, что многие живые организмы могут предсказывать погоду. В настоящее время ученые насчитывают около 400 видов растений и 600 видов животных, обладающих этой способностью.

Узнать о скорых изменениях погоды можно даже по поведению простейших. Например, одноклеточные водоросли хламидомонады перед приближением грозы ориентируются перпендикулярно волнам. Поэтому по их поведению можно определить не только сам факт приближения тучи, но и откуда именно она идет.

Медузы тоже обладают способностью предсказывать шторм. Они уплывают дальше от линии берега, чтобы не разбиться о прибрежные камни. Морские черви перед штормом закапываются в песок, а крабы выходят на берег.

Мухи, бабочки и осы перед дождем стремятся найти укрытие. Муравьи начинают закрывать все входы в муравейник задолго до появления на небе тучи. Стрекозы при устойчивой хорошей погоде летают по одной высоко над травой, при переменчивой значительно ниже и стайками, а перед дождем - довольно большими стайками и очень низко. Перед ураганам стрекозы группируются в большие стаи и мечутся во все стороны. Многие другие насекомые также могут предсказывать погоду. Например, перед ясным утром кузнечики ночью громко стрекочут, а комары-толкунцы вьются в воздухе столбами.

Но самые точные прогнозы относительно ливней и наводнений могут дать муравьи и термиты. Живущие в джунглях Бразилии черные муравьи перед наводнением все вместе уходят в другое место, захватив с собой запас еды и куколок. Местное население четко знает эту примету и передвигается за муравьями.

Термиты перед наводнением покидают свои дома и поднимаются вверх по деревьям на высоту ожидаемого паводка. При чем они таинственным образом выбирают именно те деревья, которые устоят в сносящем все на своем пути потоке.

Пауки перед дождем сидят в укрытии или в центре паутины и не шевелятся. Если паук плетет паутину - это к хорошей погоде.

Погоду могут предсказывать и многие рыбы. Например, голец при хорошей погоде лежит на дне, а при скором ненастье начинает быстро плавать. Прогнозы гольца сбываются в 97% случаев!

Многие морские рыбы так же, как и голец, становятся беспокойными перед изменчивой погодой или штормом.

Из земноводных чувствительны к перемене погоды лягушки. Задолго до дождя они выползают на сушу, глухо квакают. Перед хорошей погодой кваканье заливистое, громкое. Даже цвет кожи лягушек меняется перед изменением погоды: перед дожем они сереют, а перед ведром приобретают желтоватый оттенок.

Многие птицы также реагируют на изменение погоды. Там же, с 33-39.

Механизмы предсказания животными погоды

Очевидно, что изменение поведения животного происходить из-за изменения каких-либо факторов окружающей среды. Но каждое животное реагирует на особый фактор.

Например, хламидомонады реагируют на изменение электромагнитных колебаний в атмосфере перед наступлением грозы. Медузы реагируют на звуковой сигнал. Перед штормом ветер захлестывает гребни волн, при этом создается волна инфразвука. Он усиливается куполом медузы и передается в слуховые органы - так называемые «слуховые колбочки». Из-за этого усиления медуза способна «слышать» шторм за несколько сотен километров. На принципе работы «инфрауха» медузы создан электронный аппарат - предсказатель бурь.

Пауки реагируют на изменение влажности воздуха, давления и атмосферного электричества перед грозой.

Лягушки, по предположению ученых, также реагируют на изменение атмосферного электричества.

О механизме предсказания погоды кольчатыми червями и, в частности, пиявками точных данных до сих пор нет. Ученые лишь высказывают предположение, что животные реагируют на изменение атмосферного электричества. Там же, с 34.

Медицинская пиявка как объект исследования

Биологическое описание медицинской пиявки

Объектом исследования являются медицинские пиявки (Hirudo medicinalis).

Систематическое положение пиявки

царство животные

тип Кольчатые черви

класс Пиявки

семейство челюстные Пиявки (гирудиниды)

вид Пиявка медицинская

Строение тела

Длина тела пиявки 7-18см, масса - 2,5г

Форма тела - сплющены в спинно-брюшном направлении. На головном конце имеется треугольная присоска, а на хвостовом - круглая.

Такое строение позволяет пиявкам передвигаться разнообразными способами: «шагать», т.е. присасываться попеременно то передней, то задней присоской и быстро плавать, активно извиваясь.

Тело пиявок состоит из сегментов, который так же называют сомитами. У всех видов пиявок, кроме одного, 33 сомита. Жаров Д.Г. Секреты гирудотерапии - М.: Феникс, 2003. С.9

Покров

Эпителиальная ткань образуется клетками кожицы - наружного покрова пиявки. Кожица постоянно обновляется, поэтому пиявка линяет часто - раз в 2-3 дня. Эпителий содержит множество желез, выделяющих слизь, Там же а так же нервные клетки и клетки, вырабатывающие буровато-оливковый пигмент, придающий телу пиявки темный цвет. На спине червя шесть красно-желтых полосок с черными точками. Брюшная сторона желтая, с черными точками.

Кроме этого, кожица выполняет функцию дыхания.

Полость тела

Пиявки - вторичнополостные животные, полость тела редуцирована до щелей между органами. Эта особенность строения связана с питанием, а именно с раздуванием всего кожно-мускульного мешка - вес насосавшейся пиявки в три раз больше веса голодной.

Системы органов

Пищеварительная система

Рот находится в передней присоске, имеются три челюсти, в каждой из который до 60 зубчиков. Такой ротовой аппарат очень удобен для прокусывания кожи. На губах находятся специальные железы, которые вырабатывают секрет, содержащий гирудин. Гирудин препятствует свертыванию крови хозяина и способствует ее вытеканию из ранки.

После рта пища поступает в пищевод, а затем - в складчатый зоб. Зоб - мешочки для всосанной крови. Они занимают до 2/3 длины тела пиявки. Из зоба кровь поступает в желудок, а затем в тонкую кишку. Эти два органа служат для переваривания пищи. Короткая прямая кишка открывается анальным отверстием над задней присоской.

Пиявки способны есть очень редко: максимальная продолжительность вынужденной голодовки пиявки - 1,5 года.

Дыхательная система

Дыхание у пиявок кожное. Снабженная мелкими капиллярами кожица активно усваивает кислород, просачивающийся в ходе диффузии из водной или воздушной среды. Там же, с. 9-10.

Кровеносная система

Кровеносная система редуцирована: кровеносные сосуды отсутствуют, они заменены синусами - тонкостенными пульсирующими трубками, выполняющими функцию сосудов. Синусы располагаются над и под кишечником, по бокам тела. Кровь у пиявок бесцветная или красная.

Выделительная система

Выделительная система представлена 17 парами метанефридиев, открывающихся одним концом в боковые отверстия брюшного синуса, а другим - наружу в соседнем членике.

Нервная система

Нервная система, так же, как и у других кольчатых червей, представлена окологлоточным нервным кольцом и брюшной нервной цепочкой.

Органы чувств

Органы зрения - 5 пар пигментных бокалов, располагающихся на спинной стороне головного конца. Осязательные рецепторы расположены в коже, также имеются органы равновесия и терморецепторы.

Половая система

Пиявки - гермафродиты, оплодотворение перекрестное.

Развитие

После оплодотворения из матки выходит кокон, в котором находится 15-30 яиц. Пиявки зарывают кокон на берегу. Через 40 суток из яиц вылупляются личинки, которые проходят развитие с метаморфозом. Пиявки развиваются очень медленно, живут до 18 лет. Богданова Т.Л., Солодова Е.А. Биология: Справочник для старшеклассников и поступающих в вузы- М.: АСТ-ПРЕСС, 2011. С.487-488.

Медицинская пиявка как предсказатель погоды

Многие виды пиявок способны предсказывать погоду. Однако мнения ученых сходятся лишь в одном: летом присасывание пиявки над водой означает осадки в следующие 24 часа. В остальных вопросах мнения специалистов расходятся.

Некоторые ученые считают, что пиявки способны реагировать на изменения атмосферного давления Жаров Д.Г. указ. соч., другие - на атмосферное электричество Симаков Ю.Г. указ. соч.. Точного ответа на этот вопрос в настоящее время нет, однако не вызывает сомнений, что четкая зависимость между поведением пиявки и погодными условиями существует.

Некоторые ученые считают, что пиявки способны предсказывать такие погодные явления как ветер, дождь, град, гроза Плавильщиков Н.Н. Юным любителям природы - М.: Молодая гвардия, 1955, с. 182-183.. Однако большинство специалистов склоняются к мнению, что пиявки способны предсказывать только наличие или отсутствие осадков Симаков Ю.Г. указ. соч. с. 34, Жаров Д.Г. указ. соч. с. 11 .

Также неизвестно, какие именно виды пиявок способны предсказывать погоду. Некоторые авторы книг считают, что на это способна только большая конская Плавильщиков Н.Н. указ. соч. с. 182 пиявка, другие - медицинская пиявка.

Как было отмечено выше, пиявки закапывают коконы со своими яйцами на берегу. Также пиявки способны на короткое время выползать на берег для охоты, где они поедают дождевых червей. Дышат пиявки кожей, поэтому им необходима высокая влажность воздуха. Именно для этого пиявке, живущей большую часть своей жизни под водой, нужно знать, какая погода на суше.

По данным книги Д.Г. Жарова, с понижением давления пиявки выползают из воды, т.е. выползшая пиявка - признак скорого дождя летом или снегопада зимой. Однако существует и другие мнения. Например, Н.Н. Плавильщиков считает, что зимой зависимость становится обратной: снегопад предвещает не выползшая, а лежащая на дне пиявка.

Активность пиявок снижается с ухудшением погодных условий и повышается в солнечные безветренные дни.

Использование медицинских пиявок.

Гирудотерапия

История

Лечение пиявками зародилось в глубоком прошлом. Возможно, все началось с того, что рыболовы заметили улучшение их самочувствия после укуса пиявки. Поскольку в древности излюбленным способом лечения всех недугов считалось кровопускание, гирудотерапия использовалась как одно из направлений этого метода. Первым лечение пиявками упомянул естествоиспытатель Плиний Старший, живший в I в н.э.. По его словам, пиявки помогают при «ломоте и всякой лихорадке». Также лечение пиявками изучали древнеримские врачи Клавдий Гален и Аэций (I в н.э.). Ибн Сина (или Авиценна) -восточный философ, живший в X - подробно описал лечение пиявками в своей книге «Канон врачебных наук».

В средние века медицина перешла в руки монахов, и кровопускания были запрещены. Вернулись к этому методу лишь в эпоху Возрождения, когда кровопускание стали считать одним из важнейших методов медицины. Лечения пиявками утвердилось в Великобритании и стало быстро распространяться по Европе. В России исследованием лечения пиявками занимались врачи и ученые И.Е. Дядьковский и М.Я. Мудров.

Постоянное увеличение спроса на пиявок привело к тому, что в начале XIX в возникло пиявководство. Однако занимались им невысококвалифицированные работники, стремящиеся заработать деньги любыми путями. Лишь в середине - XIX в появились первые производства, где выращивали пиявок, опираясь на научные труды исследователей того времени.

Несмотря на это, популярность гирудотерапии стала резко снижаться. Это было вызвано тремя причинами. Во-первых, Л. Пастер обнаружил бактериальную природу многих заболеваний, и ставить пиявок стало считаться негигиеничным и опасным. Во-вторых, активно развивающейся медицине появлялось все больше других методов лечения. И, наконец, в-третьих, многие известные врачи (Гласе и даже Н.И. Пирогов), стали активно практиковать обильные кровопускания (до 80 пиявок) одновременно. Разумеется, большинство пациентов не выдерживали такого лечения, и люди стали быстро разочаровываться в гирудотерапии. Лечение пиявками стали считать абсолютно бесполезным и устаревшим.

В конце XIX в вышла работа Г.А. Захарьина «О кровоизлечении». Именно благодаря этому человеку гирудотерапия не только не была окончательно забыта, а даже стала постепенно возрождаться в современном виде. Захарьин доказал, что при правильном использовании пиявки оказывают на человека положительное влияние, хотя и не знал, почему это происходит. Первую гипотезу на этот счет выдвинул К. Дьяковский в 1868 г. Он изучил кровь в желудке пиявки и обнаружил, что она длительное время не сворачивается, кровяные сгустки же быстро растворяются. Это натолкнуло ученого на мысль, что пиявка выделяет «какой-то растворяющий деятель». В 1884 г Дж.Хайкрафт выделил этот активный экстракт, позже из него был получен чистый антикоагулянт - белок гирудин.

Гирудотерапия сейчас

Гирудотерапия стала активно развиваться, пиявки и их влияние на человека активно изучались. Пиявок стали использовать для лечения кожных заболеваний, эмболий (нарушение кровоснабжения органа вследствие закупорки сосуда), тромбозов, гипертонии, инфарктов и инсультов, кровотечений, заболеваний женской половой системы; выделенный из червей них гирудин стал компонентом множества лекарств. Ген гирудина был подшит к плазмиде бактерии, и сейчас этот белок активно производится бактериальным способом. Генно-инженерный гирудин используют для лечения многих заболеваний.

Несмотря на активное использование гирудина в фармации и множество лекарств на его основе, пиявки используются по сей день. Оказалось, что слюна пиявки содержит не только гирудин, но и многие другие полезные вещества, а так же обладает антисептическим действием. Сейчас пиявок используют при транстплантации различных частей тела, т.к. ее ферменты «консервируют» мельчайшие кровеносные сосуды, нормальное кровообращение восстанавливается гораздо быстрее. Жаров Д.Г. Указ. соч. с. 23-33

Содержание пиявок

Для проведения исследования необходимо было содержать пиявок в течение долгого времени.

Для содержания в течение длительного срока пиявок помещают в емкости, на половину или на две трети заполненные водой. Для содержания 10 пиявок достаточно емкости объемом 2 литра. Воду нужно брать дождевую или водопроводную, отстоянную в течение суток. Ключевая и родниковая вода не может быть использована, потому что она содержит много примесей, вредных для пиявок. На дно нужно обязательно насыпать песка, чтобы пиявки могли счищать об него слизь. При отсутствии песка слизь нужно снимать вручную, что доставляет много проблем. Закрывают емкость плотной тканью, затянутой резинкой. Это универсальный вариант, т.к. воздух в емкость поступает, а пиявки не могут прогрызть ткань и выползти.

Воду в емкости при нормальных условиях меняют раз в неделю. В сильную жару смену воды производят 2-3 раза в неделю, а после кормления пиявок - 2-3 раза в день.

Кормить пиявок необходимо всего раз в 4-6 месяцев. При этом нельзя допускать их пресыщения, т.к. около 60% пересытившихся пиявок умирает. Кормят пиявок сгустками крови, опущенными на дно емкости. Вопреки народному мнению, недопустимо добавлять в емкость сахар или мед, т.к. это вызывает порчу воды и животные быстрее гибнут.

Предсказание погоды метеослужбой

На погоду влияет множество факторов, поэтому предсказывать ее крайне сложно. Этим занимается огромное количество людей, для создания прогнозов используется современное оборудование, но даже при таком количестве ресурсов сделать стопроцентный прогноз до сих пор невозможно. С большой вероятностью можно делать лишь сверхкраткосрочные прогнозы - предсказания опасных климатических явлений (ураган, ливень, град) за несколько часов. Прогнозы на день вперед называют краткосрочными, вероятность ошибки в них значительно больше, чем в сверхкраткосрочных прогнозах. В долгосрочных прогнозах (например, на сезон вперед) метеорологи ошибаются настолько часто, что опираться на них бессмысленно.

Чтобы суметь предсказать погоду, ученые должны проделать следующую работу:

Изучить взаимодействие атмосферы, литосферы и гидросферы. Разность давлений над сушей и океаном или над разными участками суши определяет направление ветра, а следовательно, какие воздушные массы принесет этот ветер.

Изучить предсказуемость гидрометеорологических процессов. По опыту прошлых лет нужно понять, с какой достоверностью можно предсказывать то или иное явление. Так же нужно понять причинно-следственную связь явлений.

Получить и обработать данные с разных источников (наземных, аэрологических, самолетных, морских, спутниковых).

На опыте прошлых лет разработать модели и программы, которые позволят обработать данные и показать ситуацию в целом.

Обобщить все полученные данные и создать окончательную версию прогноза. сайт Гидрометцентра http://meteoinfo.ru/about на 9.01.12

Глава 2. Исследование влияния погодных условий на поведение медицинской пиявки.

Постановка задач

Существуют данные о том, что большие конские пиявки Плавильщиков Н.Н. Указ. соч. с. 182 и медицинские пиявки Симаков Ю.Г. Указ. соч. с. 11 способны предсказывать погоду. Однако, как было отмечено выше, данные о соотношении поведения животных и погоды на следующий день (особенно в зимнее время года) противоречивы.

Летом 2009 года автором работы был проведен следующий эксперимент: большая конская пиявка содержалась в емкости на открытой террасе, каждый день фиксировалось ее поведение, строились графики высоты нахождения пиявки в емкости. Затем этот график сопоставлялся с графиком давления (рис. 1а) и наличия / отсутствия осадков (преимущественно гроз) (рис. 1б). Зависимости между высотой нахождения пиявки и давлением на следующий день выявлено не было. Однако было замечено, что если пиявка присасывается над водой, то на следующий день будут осадки.

Рис. 1(а) Зависимость между высотой нахождения пиявки в банке и давлением на следующий день;



Размещено на http://www.allbest.ru/

5

(б)

Рис. 1(б) Зависимость между высотой нахождения пиявки в банке и наличием (1) / отсутствием (0) осадков на следующий день.

Можно ли подобные эффект заметить в поведении медицинской пиявки в другие времена года и в других условиях - в помещении? Чтобы ответить на эти вопросы, было проведено данное исследование.

Задачи исследования

Наблюдение за поведением медицинской пиявки с целью выделить отдельные элементы поведения

Исследование зависимость поведения медицинской пиявки от погодных условий

Определение факторов, влияющих на поведение пиявки

Объекты и методы

Объектом исследования явились 10 особей медицинской пиявки (Hirudo medicinalis) и одна особь большой конской пиявки (Limnatis nilotica). Были проведены несколько экспериментов:

В первом эксперименте все пиявки содержались в стеклянной емкости объемом 1,5 литра, на 2/3 заполненной отстоянной в течение суток водопроводной водой. Задачей было исследование закономерности между поведением пиявки и погодными условиями на следующий день.

Во втором эксперименте животные были разделены на две емкости объемом по 1 литру. Условия содержания пиявок в емкостях остались неизменными. Задачей этой части исследования было вычисления коэффициента корреляции между поведением пиявок в двух емкостях с одинаковыми условиями.

В третьем эксперименте вторая емкость была защищена от света. Задачей этой части исследования было выявление влияния света на поведение пиявки.

В четвертом эксперименте во второй емкости была повышена влажность путем постоянного смачивания ткани, которой была закрыта емкость. Задачей эксперимента было выявление влияния влажности на поведения пиявок.

В пятом эксперименте медицинские пиявки содержались в на открытом воздухе. Задачей эксперимента было определение точности предсказания погоды пиявками на открытом воздухе.

В шестом эксперименте медицинские пиявки конская пиявка содержались в одинаковых условиях на открытом воздухе. Задачей эксперимента являлось сравнение точности прогнозов конской и медицинской пиявки.

На дно емкостей во всех экспериментах помещался тонкий слой песка, сверху емкости были закрыты плотной тканью. Смена воды и песка, чистка емкостей производилась раз в неделю, кормление животных сырой печенью - примерно раз в 2 месяца.

Метод наблюдения.

Для выявления зависимости поведения пиявок от погодных условий было проведено наблюдение методом временных срезов. Попов С.В., Ильченко О.Г. Руководство по научным исследованиям в зоопарках - М.: Московский зоологический парк, 2008. С.33 Каждые сутки с 20.00 до 21.00 5 раз фиксировалось количество пиявок в том или ином положении. Промежуток времени между фиксациями составлял 15 минут.

Обработка результатов

Данные заносились в таблицу, находилось среднее арифметическое количества пиявок, находящихся в том или ином положении в тот или иной день. По результатам была построена нормированная гистограмма, отражающая среднее количество пиявок в каждом положении в каждый день. Далее полученная диаграмма сопоставлялась с графиками изменения давления, температуры, количества осадков и силы ветра или высчитывался коэффициент корреляции между количеством пиявок в том или ином положении в зависимости от задачи эксперимента.

Результаты и обсуждение

В ходе наблюдения были выделены 5 возможных вариантов поведения пиявок: присасывание над водой, присасывание под водой, присасывание на дне, лежание на дне и извивание на дне.

Извиваются на дне линяющие пиявки, следовательно можно предположить, что количество животных с таким поведением зависит только от наличия песка (процесс линьки на песке происходит гораздо быстрее, т.к. животным проще сдирать слизь об песчинки, чем об гладкое стекло) и от того, насколько давно производилась чистка емкости. Эта гипотеза противоречит литературным данным Плавильщиков Н.Н. Указ.соч. с. 182, однако она подтвердилась экспериментально: было замечено, что извивающихся пиявок обычно около 10%, поэтому при последующих исследованиях извивание пиявки не выделялось как отдельное положение.

Остальные 4 возможных варианта поведения пиявок могут зависеть от каких-либо внешних факторов, т.к. в их изменении может быть замечена закономерность. Например, число животных в том или ином положении обычно изменяется постепенно, а не скачками.

Эксперименты осложнялись тем, что кормление животных влияет на их поведение: практически все пиявки в течение нескольких дней находятся в присосанном над водой состоянии (например, резкое увеличение количества присосавшихся над водой пиявок 5.11 обусловлено кормлением животных). Потом количество таких пиявок очень медленно (в течение одной, а чаще нескольких недель) снижается. Поскольку кормления производились примерно раз в 2 месяца, то найти время, когда состояние сытости или голода не влияет на животных, практически невозможно.

Выявление зависимости между поведением медицинских пиявок и погодными условиями на следующий день

При сопоставлении диаграммы, отражающей поведение пиявок с графиком давления, были выделены несколько промежутков времени. В первый промежуток, с начала наблюдения до первых минусовых температур (т.е. от 10.10. до 4.11) была замечена четкая прямая зависимость между количеством пиявок, присосавшихся над водой и в воде в середине емкости и давлением на следующий день (рис. 2а) С первой минусовой температуры (5.11) зависимость стала менее выраженной, появилось некоторое количество несоответствий (рис. 2б). С середины декабря до конца февраля (с 10.12 до 20.02) зависимость между поведением пиявок и давлением не наблюдалась (рис. 2в). С конца февраля снова появилась слабо выраженная прямая зависимость между количеством присосавшихся над водой пиявок и давлением на следующий день (рис. 2г).

	Количество пиявок,

(а)

(б)(в)

(г)

Рис.2 Зависимость между поведением пиявок и давлением на следующий день в разные промежутки времени: (а) - осень (плюсовые температуры), (б) - осень (минусовые температуры), (в) - зима, (г) - конец зимы - начало весны

При сопоставлении нормированной гистограммы, отражающей поведение пиявок, с графиком наличия/отсутствия осадков и облачности, четкой зависимости замечено не было.

Однако в промежутке времени от начала наблюдения до первых минусовых температур была обнаружена следующая закономерность: в большинстве случаев, в день перед наступление ясной погоды количество пиявок, присосавшихся над водой, резко уменьшается (или такие пиявки вовсе отсутствуют).

С понижением температуры зависимость становится менее выраженной и, как и в случае с давлением, к зиме сходит на нет (рис.3).

	Количество пиявок,

Рис. 3 Зависимость между поведением пиявок и наличием/отсутствием осадков и облачностью (чем выше точка, тем боле облачной была погода, самое высокое положение - дождь) на следующий день

В отличие от эксперимента с давлением, зависимость между облачностью/осадками и поведением пиявок на следующий день так и не восстановилась после зимы.

При сопоставлении диаграммы, отражающей поведение пиявок, с графиком изменения силы ветра (рис. 4) и температуры (рис. 5) зависимости обнаружено не было.

	Количество пиявок,

Рис. 4 Зависимость между поведением пиявок и скоростью ветра на следующий день

	Количество пиявок,

Рис. 5 Зависимость между поведением пиявок и температурой на следующий день

Выявление корреляции между поведением пиявок, содержащихся в разных емкостях в одинаковых условиях

В течение 19 дней с 13 февраля по 2 марта производились замеры количества пиявок в том или ином положении в каждой емкости. Между рядами количества пиявок в конкретном положении был посчитан коэффициент корреляции. Были получены следующие значения:

Поведение пиявок	Присасывание над водой	Присасывание под водой	Лежание на дне	Присасывание на дне	Лежание на дне + присасывание на дне
Коэффициент корреляции	0,42	0,54	0,47	0,16	0,52

При изучении полученных результатов было замечено, что коэффициент корреляции между рядами суммы лежащих на дне и присосавшихся на дне пиявок гораздо выше, чем между лежащими и присосавшимися отдельно. Из этого можно сделать вывод, что лежание на дне и присасывание на дне не следует рассматривать как отдельные положения, что соответствует некоторым литературным источникам Симаков Ю.Г. Указ. соч. с. 34, Плавильщиков Н.Н. Указ. соч. с 182.

Выявление корреляции между поведением пиявок, находящихся на свету и в темноте. Исследование влияния света на предсказания пиявками погоды

В течение 25 дней с 3 по 27 марта производились замеры количества пиявок в том или ином положении в каждой банке. Между рядами количества пиявок в конкретном положении был посчитан коэффициент корреляции. Были получены следующие значения:

Поведение пиявок	Присасывание над водой	Присасывание под водой	Лежание на дне + присасывание на дне
Коэффициент корреляции	0,10	0,11	0,19

Исходя из полученных результатов, можно сделать вывод, что свет влияет на поведение пиявок, т.к. корреляция между освещенной и неосвещенной емкостью в 4-5 раз меньше, чем между двумя освещенными.

Были построены диаграммы, отражающие количество пиявок в том или ином положении (рис. 6) Из них видно, что в отсутствие света присосавшихся над водой и в середине воды пиявок больше, чем на свету. Это может служить подтверждением того, что пиявки действительно нуждаются в знании погоды для того, чтобы выползать на сушу. Поскольку животные нуждаются в прохладе и влажности, темнота (наступление ночи) может служить сигналом для выползания на сушу так же, как и дождь.

Диаграммы, отражающие поведение пиявок, были сопоставлены с графиками давления (рис. 6).

	Количество пиявок,

а)

	Количество пиявок,

б)

Рис. 6. Зависимость между давлением на следующий день и количеством пиявок с различным поведением в емкостях

а) - на свету; б) - в темноте

Эксперимент проводился в тот промежуток времени, когда отмечается лишь слабая зависимость между давлением и поведением пиявок, поэтому невозможно точно сказать, в какой из емкостей зависимость является более четкой: можно лишь предположить, что в первой. Однако можно сделать однозначный вывод о том, что наличие искусственного света и слабое действе солнечного повлияли на результат эксперимента и, скорее всего, явились одним из факторов, «сбивающих» зависимость между поведением пиявок и погодой.

Выявление корреляции между поведением пиявок, находящихся в банке с обычными условиями и с повышенной влажностью. Исследование влияния влажности на предсказания пиявками погоды

В течение 8 дней с 15.08 по 23.08 производился подсчет количества пиявок в том или ином положении в каждой емкости. Между рядами количества пиявок в конкретном положении был посчитан коэффициент корреляции. Были получены следующие значения:

Поведение пиявок	Присасывание над водой	Присасывание под водой	Лежание на дне + присасывание на дне
Коэффициент корреляции	0,19	0,72	0,71

Из полученных результатов можно сделать вывод о том, что влажность не влияет на поведение пиявок. Из приведенных ниже графиков (рис. 7) также видно, что изменения в поведении происходят синхронно. Коэффициент корреляции между количествами пиявок, находящихся в том или ином положении, даже больше, чем при содержании пиявок в одинаковых условиях. Это можно объяснить тем, что эксперименты проводились в разное время, а, как было отмечено выше, способность пиявок реагировать на погоду повышается с сезонным потеплением.

а) б)

Рис. 7 Поведение пиявок (а) - в емкости с нормальной влажностью

(б) - в емкости с повышенной влажностью

Исследование предсказания погоды медицинскими пиявками, содержащимися на открытом воздухе

В течение 11 дней с 29.04.12 до 9.05.12 медицинские пиявки содержались на открытом воздухе. Диаграммы, иллюстрирующие поведения пиявок были сопоставлены с графиками изменения давления (рис. 8а) и облачности/осадков (рис. 8б).

а)	б)	Количество, пиявок

Рис. 8

Зависимость между поведением медицинских пиявок, содержащихся на открытом воздухе и а) - давлением, б) - наличием/отсутствием осадков и облачностью (чем выше точка, тем боле облачной была погода, самое высокое положение - дождь) на следующий день.

Из графиков видно, что существует прямая зависимость между количеством пиявок, присосавшихся над водой и давлением / количеством осадков на следующий день. Зависимость выражена более ярко, чем при содержании пиявок в помещении.

Сравнение точности прогнозов медицинской и конской пиявок

Медицинские и конские пиявки содержались в одинаковых условиях на открытом воздухе. Диаграммы, иллюстрирующие поведения пиявок были сопоставлены с графиками изменения облачности/осадков (рис. 9а,в) и давления (рис. 9б,в) и

а) Медицинская пиявка / осадки	б) Медицинская пиявка / давление	Количество, пиявок
в) Конская пиявка / осадки	г) Конская пиявка / давление

Рис. 9

Зависимость между поведением медицинских (а-б) и конских (в-г) пиявок, содержащихся на открытом воздухе и (а-в) - наличием/отсутствием осадков и облачностью (чем выше точка, тем боле облачной была погода, самое высокое положение - дождь) и (б,г) - давлением на следующий день.

Из представленных выше графиков видно, что точность прогнозов медицинской пиявки выше, чем конской. Из этого можно сделать вывод, что для предсказания погоды можно использовать медицинских пиявок, и результат не будет хуже, чем при использовании конских пиявок. Следовательно, использование медицинских пиявок не могло сделать приведенные выше эксперименты менее точными и нарушающими зависимость факторами были только содержание в помещении в зимнее время года.

Выводы

Медицинские пиявки способны реагировать на изменения погоды в те периоды времени, когда они не находятся в состоянии анабиоза в естественных условиях.

Использовать медицинских пиявок для предсказания погоды при их содержании в квартире с середины осени по середину весны нецелесообразно.

Пиявки, содержащиеся в квартире, не способны точно предсказать погоду из-за влияния многих факторов, например, искусственного освещения. Также на поведение пиявок влияет кормление.

Пиявки способны предсказывать давление и осадки на следующий день и неспособны предсказывать температуру и силу ветра.

Больших конских и медицинских пиявок целесообразно использовать летом для предсказания наличия / отсутствия осадков в следующие 24 часа при условии содержания червей на открытом воздухе.

Присасывание пиявки над водой означает осадки в ближайшие 24 часа, лежание на дне или присасывание под водой - отсутствие осадков. Количество извивающихся пиявок не зависит от погоды.

Влажность воздуха не влияет на поведение пиявок.

Заключение

В ходе работы над дипломом были выполнены все поставленные задачи: было проведено изучение литературы и исследование способности пиявки предсказывать погоду. Гипотеза о том, что медицинскую пиявку можно использовать для предсказания погоды в любое время года при содержании в квартире не подтвердилась. Возможно, причиной этого явилось искусственное освещение, постоянная температура или какой-либо другой фактор, но, скорее всего, факторы оказывали влияние в совокупности. В зимнее время года, несомненно, оказало влияние также то, что пиявки в естественных условиях находятся в это время в состоянии анабиоза. В летнее время года медицинские пиявки способны делать более точные прогнозы.

Список литературы

1)Богданова Т.Л., Солодова Е.А. Биология: Справочник для старшеклассников и поступающих в вузы- М.: АСТ-ПРЕСС, 2011.

2)Жаров Д.Г. Секреты гирудотерапии - М.: Феникс, 2003.

3)Плавильщиков Н.Н. Юным любителям природы - М.: Молодая гвардия, 1955

4)Попов С.В., Ильченко О.Г. Руководство по научным исследованиям в зоопарках - М.: Московский зоологический парк, 2008. С.33

5)Симаков Ю.Г. Живые приборы - М.: Знание, 1986

6)Сайт Гидрометцентра http://meteoinfo.ru/about на 9.01.12

Размещено на Allbest.ru

...