Простой эксперимент по зоологии

Обыкновенный лабораторный ... термометр мог бы дать очень много...
А.Стругацкий, Б.Стругацкий. «Понедельник начинается в субботу»

Весна! Сколь скоротечна именно настоящая весна. Не сезон, не временное понятие, а именно фенологический период. Весна может быть ранней или поздней, короткой или затяжной, но реально этот период до обидного мал. Неделя – много две. И мы, и вся природа четко отсекает этот период. Все что до – зима. Пусть и морозы, и оттепели – до земли, но зима.

Южан (яблони вкусных сортов, виноград и т.п.), для нашей полосы нехарактерных, такие оттепели могут и обмануть. И обманывают. Тогда мы несколько лет вынуждены переплачивать за привозные фрукты. А свои вкушать в очень небольшом количестве, да и то – недозрелую антоновку с молодых яблонь (они почему-то более стойки, чем старые).

Все что после – раннее лето. И если тут случаются серьезные похолодания, как, например, пару лет назад, – то это уже не просто неприятность – это удар. Тогда померзли березы, дубы, клены, а также многие травянистые дикие растения, что уже совсем редкость.

Реальную весну можно опознать только за городом. Вот был вчера снег, а сегодня уже почти нет. Хохлатки спешат цвести, гусиный лук. Кому повезло жить поюжнее – радуется белоцветникам, подснежникам, пролеске. В более северных лесах печеночница смотрит на мир удивленными голубыми глазами: «Как, уже весна?»

Не прозевать короткий весенний период – большая удача, поскольку именно на весну приходится очень напряженный период учебы – подготовка к экзаменам или контрольные, проверки разные-всякие...

Имея в виду такую крайнюю загруженность, стоит подумать над разработкой экспериментов – очень простых в осуществлении, недлительных по времени, непритязательных по приборам, но наглядных и многоплановых.

Один из таких опытов мы и опишем сейчас. В районах, расположенных посевернее, еще успеют его выполнить в этом году, остальным «пойдет в копилку». Для работы понадобятся термометры, тетрадки и пишущие принадлежности. И все!

Кто не видел в весенних лужах, озерцах, болотцах, небыстрых речках по весне так называемых «бурых лягушек» с черным пятном на виске? Лето они проводят на суше, а в воду приходят только ранней весной для размножения. В европейской части страны это травяная и остромордая лягушки (второй вид интересен тем, что самцы в брачном наряде имеют интенсивно-голубой цвет); на Кавказе – малоазиатская; на Урале, в Западной и Центральной Сибири – опять же остромордая; по всей Сибири и на Дальнем Востоке – сибирская. Проблем с нахождением объектов для наблюдений быть не должно.

Проходит пара-тройка деньков, после того как оттаяли все эти «мини» и не очень водоемы, затем еще день-два на брачные концерты и готово – во всех удобных местах большие слизистые комья с черными точками – икра! Основа будущей жизни. Причем не только лягушачьей: молодыми головастиками не прочь полакомиться и рыбы (если они тут есть), и насекомые-хищники, и их личинки.

Икра жабы

А какие места для лягушек удобные? И почему при сравнительно низких температурах воды весной личинки так быстро развиваются? Для чего – понятно: кто развивается медленно, часто высыхает вместе с временным водоемом, а вот что обеспечивает скорость?

Опыт прост. Хорошим термометром (лучше с чувствительностью не менее 0,2 °С – это необязательно, просто приятно работать с прибором, а не с «градусником») измеряем температуру воды на глубине 30 см. Это просто сделать, зачерпнув воды стеклянной или пластиковой баночкой и там же, на глубине, закрыв ее полиэтиленовой крышкой (идеально подходит баночка из-под майонеза). Затем ее надо быстро достать и измерить в ней температуру. Поскольку вода холодная, есть смысл процедуру выполнять закаленным людям. И руки сразу вытереть насухо и засунуть в теплые рукава свитера или куртки. Можно ограничиться одним измерением – у нас нет задачи простудиться.

А измерение – простая формальность, показывающая, что на глубине, если нет интенсивного перемешивания, вода обычно имеет температуру не выше +8 °С, чаще – ниже.

Поверхностные слои воды существенно теплее. На момент икрометания они днем, как правило, прогреваются до 10–12 °С на глубине 5 см и до 15 °С на поверхности в слое 1 см. Это не всегда и не везде так – тем интереснее результаты, полученные именно в вашей местности. Они свидетельствуют о большей или меньшей холодостойкости вашей популяции лягушек.

А теперь проведем измерение температуры в гуще комка икры, погрузив в него термометр примерно на 3 см. Особенно эффектно выглядит результат, если в этот момент светит яркое солнце. Собственно именно ради его живительных лучей зародыш имеет темный верх (лучше нагревается) и светлый низ (хуже излучает тепло). Полученные результаты также могут сильно различаться. В нашем эксперименте мы получили 23,5 °С.

А теперь совсем просто. (Внимание: межпредметные связи!) Как в простейшем случае зависит скорость химической реакции от температуры? Из химии, физики мы знаем, что при повышении температуры на каждые 10 °, происходит ускорение химической реакции в 2–4 раза. Биохимические реакции, биологическое развитие, конечно, не в пример сложнее, но в основе лежат те же простые законы.

Итак, по сравнению с глубинными слоями воды (4–8 °С) скорость развития головастиков может увеличиться в 16 раз и более.

Икра лягушки

Интересно (и недолго) измерить температуру комков икры в разных лужах при разных погодных условиях и сделать соответствующие выводы: при ярком солнечном свете разница температуры икры и окружающей ее воды будет особенно ощутима. Если есть возможность (это уже более трудоемкий эксперимент), можно взять немного икры и в стационарных условиях провести наблюдение за скоростью развития икры при разной температуре (в диапазоне от 8 °С в холодильнике до 30 °С в термостате или на необходимом расстоянии от батареи парового отопления или у печки. Для этого надо взять пятилитровые банки, наполнить их наполовину (не более!) водой из того же водоема и положить туда около 20 икринок (опять же не более, чтобы избежать недостатка кислорода).

Естественно, брать икру надо из одной кладки – на одной стадии развития. Лучше всего – самой ранней, когда зародыш еще имеет вид четкого маленького шарика. А еще лучше – из кладки только что отложенной, еще не успевшей полностью разбухнуть. При правильном проведении эксперимента можно построить график зависимости скорости развития личинок (дни и часы от начала эксперимента до выхода личинок в воду) от температуры.

Внимание! Если вы не уверены в успешном поддержании постоянной температуры в банках, эти опыты лучше не проводить вовсе – нет необходимости в неоправданной жестокости.

И не забудьте потом выпустить личинок. Прежде чем выпускать в природный водоем, нужно очень плавно снизить температуру (особенно у тех личинок, которые развивались при 30 °С) до «уличной». И отпускать головастиков лучше в погожий солнечный день на мелководье – так у них больше шансов пережить эту процедуру.

На всякий случай оговоримся еще раз: отсутствие неоправданной жестокости при постановке любого эксперимента (в частности, избежание любым способом ненужной гибели живых подопытных организмов) имеет важное воспитательное значение.

Фото автора