Городская НПК " Шаг в будущее"

Министерство образования и науки Республики Бурятия

Комитет по образованию г. Улан-Удэ

Муниципальное автономное общеобразовательное учреждение

«Средняя общеобразовательная школа № 41 им. И.Н. Баторова» г. Улан – Удэ

II городская научно-практическая конференция

«Первые шаги в науку»

Секция: биология-животный мир

Тема: «Влияние климатических изменений на численность крапивниц

Баргузинского района»

Исполнитель: Дедищева София,

ученица 3 «В» класса МАОУ «СОШ № 41 им. И.Н. Баторова»

Научный руководитель: Леонова Светлана Николаевна,

учитель начальных классов МАОУ «СОШ № 41 им. И.Н. Баторова»

2023

Оглавление:

Введение.

Бабочки – пожалуй, самые красивые насекомые на нашей планете. Согласно исследованиям британских ученых, многие экстремальные явления крайне негативно влияют на бабочек

Больше всего на жизнь бабочек влияют так называемые погодные явления – аномальное тепло во время зимы, холод летом, недельные проливные дожди, засухи и прочие феномены, связанные с «неправильной» погодой.

В прибрежной зоне озера Байкал нами также было замечено снижении численности чешуекрылых в летний период. Это побудило провести собственное исследование данного феномена в данном регионе, в частности в Баргузинском районе республики Бурятия.

Учитывая суровый климат Сибири, аномально высоких температур зимой, при которых бабочки способны выйти из спячки и летать, нами замечено не было. Однако, в летний и осенний период было замечено очевидное снижение численности бабочки крапивницы, что вызвало интерес к данной теме.

Исходя из анализа работ ученых других стран, выводы из которых применимы и к бабочкам, обитающим в Республике Бурятия, нами была выдвинута гипотеза, что изменения климата, в частности экстремальные погодные явления, играют важную роль в изменении численности бабочек крапивниц Баргузинского района.

Цель работы – выяснить, что климатические изменения и вызванные ими погодные явления действительно оказывают непосредственное влияние на популяцию крапивниц Баргузинского района.

Нами были выдвинуты следующие задачи:

-изучить теорию по теме работы

-определить методы исследования

-провести практическую работу по теме исследования

-проанализировать и сделать вывод по теме работы

Методы исследования:

-теоретические методы исследования, в частности изучение литературы, просмотр материалов на сайтах в Интернете, метод беседы

-практические методы исследования, в частности, наблюдение, эксперимент, опрос

Объект исследования: бабочка крапивница

Глава 1. Основное содержание

1.1 Бабочки. Характеристика вида.

Бабочка – самое красивое насекомое в мире. И это действительно так, в удивительно разнообразном мире насекомых именно бабочки являются прекраснейшими созданиями.

Описание, строение, характеристика. Согласно зоологической классификации бабочки относятся к членистоногим насекомым, отряду чешуекрылых. Само название «бабочка» происходит от старославянского слова «бабка», в смысле бабушка, старуха.

Классификация и виды. Разных видов бабочек невероятно много, зоологами насчитано целых 158 тысяч разных бабочек. Для всего этого разнообразия существует и несколько сложных и запутанных систем классификации. Наиболее простой является система, которая разделяет бабочек на следующие подотряды: первичные зубатые моли, бесхоботковые бабочки, хоботковые бабочки (Приложение 1, рис.1).

Стадии размножения. Превращения гусеницы в бабочку. Жизненный цикл бабочки состоит из 4 стадий:

Яйца: как и у многих других насекомых, жизнь бабочки начинается с яйца. В зависимости от вида бабочки откладывают яйца на  либо ветки растений. Обычно за раз может быть до 1000 круглых или цилиндрических оплодотворенных яиц. В стадии яйца бабочки находятся 8-15 дней (Приложение 2 рис.1.).

Гусеница: из яиц бабочек появляются гусеницы, имеющие ротовой аппарат грызущего типа, с помощью которого они могут поедать листья растений, цветы и плоды. Гусеницы обладают особыми железами, вырабатывающими специальное вещество, затвердевающее при соприкосновении с воздухом. Это вещество образует прочную шелковую нить, которая со временем станет коконом (Приложение 2,рис.2.). Куколка: со временем гусеницы начинают окукливаться, и наступает третья стадия жизненного цикла бабочки. Куколка может быть вытянутой цилиндрической или круглой формы (Приложение 2,рис.4.). Имаго (взрослая особь, бабочка) На последнее стадии из куколки появляется взрослая бабочка (Приложение 2, рис.5.). Польза и вред. Бабочки могут приносить и пользу, и вред для сельского хозяйства. Так находясь в стадии гусениц, они являются вредителями растений, из-за поедания листьев плодовых деревьев ухудшается, а то и вовсе теряется урожай. Зато взрослые бабочки наоборот приносят великую пользу, так как они способствуют перекрестному опылению и самоопылению многих растений.

Климат побережья Байкала. Бабочки, обитающие в Байкальском регионе.

Вблизи озера Байкал обитают более 184 видов дневных бабочек. Это примерно 1% мировой фауны. На численность и особенности насекомых, в том числе бабочек влияет климат местности их обитания.

1.2 Климат озера Байкал. Бабочки, обитающие в Байкальском регионе

Климат озера Байкал и его побережья имеет черты морского климата и значительно отличается от климата окружающей местности. Водные массы озера в летний период прогреваются до глубины 200-250 м и как аккумулятор, накапливают большое количество тепла. Зима на Байкале мягче, а лето – прохладнее, чем на остальной территории Сибири. Наибольшее количество осадков в теплое время выпадает на обращенных к Байкалу наветренных склонах гор восточного и юго-восточного побережья (около 1200 мм). Одним из показателей климата является продолжительность солнечного сияния. На Байкале она больше чем на смежных территориях и даже на курортах европейской части страны. (На севере впадины Байкала – 1900-2200 ч/год, на Рижском побережье – 1830 ч/год, на курорте Абастумани на Кавказе – 1994 ч/год).  Среднегодовая температура воздуха в южной части впадины 0,7С, в средней – -1,6С, в северной – -3,6С. В Бухте Песчаной на западном берегу Байкала средняя годовая температура воздуха положительная – 0,4С. Это самое теплое место во всей Восточной Сибири. Переход температуры через 0С отмечается осенью в конце октября – начале ноября, весной в конце февраля – начале марта. Температура воздуха над озером определяется температурой подстилающей водной поверхности и повторяет ход ее изотерм. В течение годы средняя температура воздуха над поверхностью Байкала меняется от -21С зимой до +15С летом в открытой части озера и от -25С, до +17С в прибрежных частях.

 Отепляющее влияние на температуру воды прибрежных участков озера оказывает вынос теплых вод большими реками – Селенгой, Баргузином, Верхней Ангарой и другими. В связи с этим температура воды летом в придельтовых участках рек и в заливах – Баргузинском, Чивыркуйском, Мухоре, Провале, Посольском Соре и других – достигает +22 С. Влажность воздуха над Байкалом зависит от температуры поверхности озера и влагосодержания приходящих воздушных масс. Максимум испарения приходится на ноябрь – декабрь.

В Байкальском регионе дневные бабочки летают с конца марта до начала октября. Иногда летающих бабочек наблюдают и в зимние месяцы. Так, местная жительница сообщила о поимке крапивницы в феврале 1950 года. Бабочка вылетела из здания склада и летала при температуре -16 градусов. Первыми начинают летать перезимовавшие бабочки семейства нимфалиды. Обычно это происходит при повышении температуры воздуха днем до +8 +10 градусов. Это крапивница, дневной павлиний глаз, углокрыльница и другие. В конце апреля – середине мая появляются, вышедшие из зимовавших куколок, белянки, парусники, толстоголовки, голубянки. В конце мая, июне начинают летать бабочки, у которых зимовали гусеницы или яйца. Предпочитаемые места обитания бабочек называются биотопами. Биотопы, в которых обитают те или иные виды бабочек определяются не только климатом, но и произрастанием кормовых растений для их гусениц.

В бассейне озера Байкал среди дневных бабочек наиболее многочисленны обитатели открытых пространств: горные тундры - 6%, горные луга – 7%,остепненные луга и горные склоны – 19%,степи – 7%,сухие луга, поля – 15%,пойменные луга – 12%,

леса, лесные опушки, поляны, редколесья – 30%,болота – 4%.

Гусеницы дневных бабочек озера Байкал питаются, в основном, растениями семейства бобовых, березовых, брусничных, ворсянковых, зонтичных, крестоцветных, крапивных и других. На кормовом растении гусеницы живут либо поодиночке, либо большим семейством по 20-30 штук, происходящим из яиц одной кладки. Гусеницы в таких семьях часто сползаются в одно место для линьки, окукливания или зимовки.

Вред, наносимый гусеницами дневных бабочек бассейна Байкала лесам, полям, садам и огородам, очень незначителен. Основная масса гусениц обгрызает сорные травы, кустарники и малоценные лиственные деревья.

1.3 Бабочка крапивница

Бабочку крапивницу можно встретить в парке, сквере, на лугах и полях, садах, опушках лесов и других цветущих территориях. Бабочка любит тихие и спокойные места. На стадии куколок коконы можно увидеть повсеместно: на ветках деревьев, листьях и стеблях цветов, на заборах, калитках, скамейках.

Бабочка крапивница является одной из первых весенних бабочек. Лет начинается с появлением первых лучей солнца. За год сменяется до двух поколений в зависимости от климата. Увидеть насекомое можно до конца сентября. Крапивница очень зависит от погодных условий. Во время засухи их численность значительно сокращается.

В благоприятных условиях бабочка крапивница может жить до 9 месяцев. С наступлением холодов они не замерзают, а впадают в спячку. При температуре -21 градус и ниже бабочки не умирают, а насквозь промерзают. В таком состоянии их обмен веществ замедляется, а энергия расходуется чрезвычайно экономно. С наступлением весны бабочки оттаивают и откладывают яйца и вскоре погибают.

Как и всех насекомых у бабочек этого вида много естественных врагов. Среди них и земноводные в виде лягушек, пресмыкающиеся – гадюки, ящерицы и ужи, птицы и мелкие грызуны. Чтобы защититься от врагов у крапивницы предусмотрена защитная окраска на внутренней стороне крыльев. Когда бабочка складывает крылья, то внешне становится похожа на сухой листочек. Но подобный камуфляж не спасает крапивницу от многих птиц.

Также существует вероятность быть атакованными паразитами. Насекомые, например наездники, могут откладывать яйца на листьях растений, которые впоследствии могут съесть гусеницы. Личинки будут расти в теле гусениц, и поедать органы изнутри. После мучительной смерти из тела будущей бабочки может выползти до 100 наездников.

Поймать крапивницу довольно трудно, поэтому наиболее уязвимы особи на стадии яйца, куколки или гусеницы. Птицы постоянно скармливают птенцам сотни гусениц в день. На долю пернатых отводится до 20% съеденных гусениц.

Глава 2. Практическая часть

В ходе практической части нашего исследования мы поставили перед собой следующие задачи:

-наблюдать за бабочками крапивницами в их естественной среде обитания

-наблюдать за крапивницами в лабораторных условиях, анализируя их поведение от стадии гусеницы до стадии взрослой особи

-провести эксперимент

-провести опрос среди местных жителей

-вести и анализировать календарь температур

С наступлением летнего сезона, когда бабочки крапивницы выходят из спячки, нами было проведено наблюдение за ними в их естественной среде.

Место наблюдения: с. Максимиха, Баргузинский район, Республики Бурятия

Время наблюдения: июль-август 2022 год.

В ходе практической работы по наблюдению за бабочкой крапивницей в естественной среде нами было выявлено снижение популяции на данном участке ареала их обитания. За два месяца наблюдений за бабочками мы увидели, что в некоторые периоды нам не удавалось увидеть даже одну особь данного вида. Это вызвало озадаченность, так как бабочка данного вида встречается повсеместно и не является исчезающим видом. Такое снижение количества взрослых особей крапивницы мы связываем со следующими погодными явлениями: сильным ветром, большим количеством осадков, снижением температуры воздуха в летние месяцы и недостаточным количеством солнечных дней.

При наблюдении за гусеницами бабочки крапивницы в течение июля мы не смогли обнаружить ни одну особь. Было проведено обследование достаточно большой территории, на которой произрастает крапива – растение, листьями которого питаются гусеницы этого вида бабочек. Отсутствие гусениц на кормовом растении крапивницы тоже по нашим наблюдениям было связано с низкими температурами в июле месяце 2022 года. При таких некомфортных для развития гусениц было выдвинуто предположение, что либо кладки вообще не было, либо эмбрионы не смогли развиваться в неблагоприятных условиях, что привело к их гибели.

В ходе наблюдения за жизнью крапивниц в августе на обследованной ранее территории произрастания крапивы нами было обнаружено скопление гусениц бабочки данного вида. Гусеницы были обнаружены нами 15 августа, в период установления теплой солнечной погоды в местности наблюдения. Было решено провести эксперимент с целью подтвердить или опровергнуть выдвинутую гипотезу о прямой связи изменения климата и численности бабочек.

Для проведения эксперимента найденное «семейство» бабочек было решено разделить на две условные группы:

1. Группа, содержащаяся в неволе, в условиях температуры естественной среды.

2. Группа, содержащаяся в неволе, но в более комфортных температурных условиях, близких к температуре, характерной для теплого лета в данной местности.

Для проведения эксперимента нам понадобилось:

-две стеклянные емкости (две банки объемом 3 литра);

-ткань с рыхлой фактурой для беспрепятственного проникновения воздуха в емкость, в нашем случае марля;

- две веточки, необходимые для прикрепления куколки в вертикальном положении;

-литься кормового растения гусениц (крапива)

В каждой группе находилось по 15 гусениц крапивницы (Приложение 2, рис.3.). Ежедневно емкость, в которой содержались гусеницы, промывалась от продуктов жизнедеятельности и остатков пищи. После данной процедуры мы добавляли гусеницам свежие листья крапивы и закрывали банку марлей с целью исключения выхода гусениц из банки. Та же процедура ежедневно проводилась и с гусеницами второй группы.

Емкость с гусеницами из первой группы в течение дня находилась на открытом воздухе, в период осадков емкость также оставалась на воздухе, но была помещена под крышу с целью недопущения гибели насекомых. В ночной период емкость с гусеницами также оставалась в условиях естественной температуры воздуха на открытой местности.

Емкость, в которой были гусеницы второй группы, содержалась в лабораторных условиях в помещении. Температура в помещении была приближена к условиям температуры, комфортной для развития бабочки крапивницы данного региона. В течение дня помещение постоянно проветривалось с целью поддержания температуры +23+24 градуса, которая является обычной в летний период, когда не наблюдаются нехарактерные погодные явления. В ночное время температура в помещении колебалась от +14 градусов до +17 градусов. Такие температурные значения являются характерными для июля и первой половины августа в Баргузинском районе.

Эксперимент мы начали проводить 15 августа 2022 года. Через 10 дней гусеницы стали окукливаться. Из гусениц первой группы, содержащейся на открытом воздухе, окуклилось 6 штук. Оставшиеся 9 гусениц погибли через 3-4 дня, так и не достигнув стадии куколки. Что характерно, гусеницы прикрепились при помощи паутины к веткам кустарника, размещенным в емкости, но окуклиться так и не смогли. Некоторые из них окуклились лишь частично, другие не окуклись совсем. Мы связываем этот факт с низкими ночными температурами (+7+9 С), что нехарактерно для летнего сезона данной местности.

Из 15 гусениц второй группы к 25 августа окуклились 14. Одна из гусениц погибла от паразита. Очевидно, что она была заражена кладкой наездника, будучи в естественной среде до того, как была отловлена для проведения эксперимента.

Около двух недель будущие бабочки находились в стадии куколки. Выход взрослой особи произошел 9 сентября в первой группе. Из 6 куколок появилось 4 бабочки крапивницы, которые были выпущены в их естественную среду обитания. Температура воздуха в этот день составляла +12 С в 7 часов утра. На момент выхода взрослых особей крапивницы из куколок (ориентировочное время 14.30-15.00 часов), температура воздуха составляла +17 С.

Во второй группе часть бабочек появилась из куколок 9 сентября – это 8 штук. Бабочки также были отпущены в привычную среду обитания. Температура воздуха на момент выпуска крапивниц составляла +16 С, что является довольно высоким температурным значением для этого времени года. Оставшиеся 6 куколок стали взрослыми крапивницами на следующий день – 10 сентября. Бабочки также были выпущены в их естественную среду сразу после того, как расправились крылья и насекомые смогли летать.

Кроме проведения эксперимента и наблюдения за бабочками мы провели опрос среди местных жителей. На вопрос о том, что они думают по поводу того, что количество бабочек крапивниц сократилось, часть из них ответила, что лето стало более холодным, а осень наоборот, более теплой. Это, по их мнению, послужило причиной для возникновения проблемы. Кроме того, опрошенные нами местные жители отметили резкое падение количества ос летом 2022 года. Некоторые из опрашиваемых людей посетовали на нехватку свободного времени для наблюдения за бабочками, и возможности сделать какие-либо вывода относительно данной проблемы.

Кроме опроса местных жителей нам удалось побеседовать с работниками Забайкальского национального парка. Они тоже отметили тот факт, что бабочек крапивниц стало значительно меньше и это очевидно. На вопрос, связывают ли они эту проблему с похолоданием в летний период, они ответили утвердительно. Также они отметили, что и в прошедшие годы также наблюдали снижение численности бабочек, а также ос. В частности, такая ситуация была отмечена работниками парка в 2018 году.

Также мы изучили календарь температур, составленный Петровым В.А.(мой дедушка), в котором отмечены показания уличного термометра, фиксируемые ежедневно в 7 часов утра (Приложение 3, рис.1.). Если посмотреть на месяцы июнь-июль, когда крапивница обычно делает кладку яиц, то можно увидеть, что температурные значения были не очень комфортными. Кроме того, мы наблюдали недостаточное количество солнечных дней. Хотелось бы отметить погодные условия августа - преобладание сильных ветров с северо-востока, приносящих холодные воздушные массы с горных вершин полуострова Святой Нос и Баргузинского хребта. Необходимо отметить, что данное климатическое явление характерно для сентября-октября месяца в данной местности.

Проведенная нами работа доказала, что и в нашем регионе наблюдается снижение численности бабочек-крапивниц и не последнюю роль в это играют изменения, коснувшиеся климата, различные температурные феномены.

Заключение

Таким образом, изучив теоретические исследования и проведя практическую работу, мы подтвердили нашу гипотезу, и пришли к следующим выводам:

1. Климатические изменения и различные температурные феномены наблюдаются не только в нашем регионе, но и на всей планете в целом. Эти непривычные для всех обитателей Земли температурные явления нарушают естественные циклы жизни всего природного сообщества и бабочек в частности. Необходимо и дальше продолжать изучать климатические изменения, причины их возникновения и их влияние на жизнь насекомых, в частности, бабочки крапивницы.

2. Изучив информацию о жизни бабочек крапивниц, мы пришли к выводу, что данная бабочка не является исчезающим видом и ареал ее обитания очень широк. Но вместе с тем, численность этих красивых созданий начинает падать. И это требует дальнейшего изучения и выявления также других возможных причин возникновения ситуации.

3. В ходе экспериментальной части работы мы выяснили, что в комфортных привычных температурных условиях, без резких колебаний и нехарактерных погодных явлений бабочке крапивнице ничего не угрожает и наблюдается почти 100% развитие насекомых от стадии гусеницы до стадии взрослой особи.

Хотелось бы отметить, что работу по данной теме необходимо продолжать. Наша гипотеза подтвердилась, но возник еще ряд вопросов. Так, например, только ли климат является причиной угрозы снижения численности бабочек? Является ли температурные аномалии проблемой и угрозой для нормальной жизнедеятельности других видов насекомых, например, ос, которые также распространены в достаточном количестве в нашем регионе. Какое влияние снижение крапивниц оказывает на растения? Ведь бабочки – одни из важнейших насекомых-опылителей, уступающих пальму первенства только пчелам. Как нарушение численности бабочек в конечном итоге повлияет на жизнь человека? Эти вопросы требуют дальнейшего изучения.

Список литературы:

1. П.М. Волцит. Бабочки. Энциклопедия. ООО «Сибмат», Москва, 2020

2. Материалы сайта «РИА Новости»

3. Материалы сайта «Бабочки Байкала»

4. Материалы сайта «Иркипедия – портал Иркутской области»

5. Материалы сайта «Wild Fauna»

6. Материалы из семейного архива

7. Фотоматериалы из семейного архива и сети Интернет.

Приложение 1

Рис. 1. «Строение бабочки»

Приложение 2

Стадии развития бабочки крапивницы.

Рис. 1. Кладка бабочки на листе крапивы.

Рис. 2. Гусеница бабочки крапивницы

Рис. 3. Гусеницы бабочки крапивницы в банке

Рис. 4. Куколка бабочки крапивниц

Рис. 5. Взрослая крапивница. Бабочка недавно вышла из куколки

Приложение 3

Календарь температур за 2022 год

Рис. 1. Составитель: Петров В.А.

Бурятия, Баргузинский район, с. Максимиха.

Зеленым отмечены дни недели, синим – температура воздуха на 7 утра по местному времени, точки - осадки (одна точка – слабые или умеренные, две – обильные)