Методика изучения млекопитающих в школьном курсе биологии

При настоящей же спячке все физиологические процессы резко замедляются, число дыханий сокращается в несколько раз (например, у сурка -с 20-24 до 2-3 дыханий в минуту); температура тела превышает температуру воздуха не более чем на несколько градусов, а иногда даже на десятые доли градуса, в то время как у бодрствующих зверьков она достаточно постоянная и колеблется от 35 до 38° С. Все это дает возможность спящему животному пережить тяжелое время года и выйти из убежища, когда в природе появится достаточно пищи и станет тепло.

Приспособления млекопитающих к переживанию неблагоприятных в кормовом и погодном отношении периодов года более разнообразны и совершенны, чем у ниже стоящих классов. К зиме или засушливому лету в организме накапливаются резервные энергетические вещества помогающие пережить тяжелый сезон. Помимо накопления гликогена в, печени, многие виды в той или иной мере жиреют. Например, малый суслик весной имеет массу около 100-150 г, а в середине лета -до 400 г. У сурка-байбака подкожный и внутренний жир в июне составляет 10-15 г, в июле – 250-300 г, в августе -750-800 г. У некоторых особей до 25% общей массы тела составляет жир. Сезонные приспособления выражаются и в миграциях. Осенью, по мере ухудшения кормовых условий, основная масса песцов и северных оленей откочевывает из тундры на юг, в лесотундру и даже в тайгу, где легче добыть корм из-под снега. Вслед за оленями мигрируют к югу и тундровые волки. В северных районах тундры зайцы-беляки в начале зимы предпринимают массовые кочевки на юг, весной - в обратном направлении. Горные копытные к лету поднимаются в верхние пояса гор с их богатым травостоем, зимой же, по мере увеличения глубины снегового покрова, они спускаются вниз. И в этом случае наблюдаются совмещенные с копытными миграции некоторых хищников, например волков. Закономерные сезонные миграции пустынных копытных тоже зависят от сезонных изменений растительного покрова, а местами - и от характера снегового покрова. В Казахстане сайгаки летом, держатся чаще в северных глинистых полупустынных степях; зимой они откочевывают к югу, в область менее снежных полынно-типчаковых и полынно-солянковых полупустынь. Сезонные кочевки наблюдаются у летучих мышей, китообразных и ластоногих. В целом у млекопитающих миграций свойственны относительно меньшему числу видов. В наибольшей мере они развиты у копытных, в то время как среди видов наиболее многочисленных групп -грызунов, насекомоядных и мелких хищников - их практически нет. Третье сезонное приспособление - это спячка, свойственная многим зверям из -отрядов: однопроходных, сумчатых, насекомоядных, рукокрылых, неполнозубых, хищных, грызунов. Нет видов, впадающих в спячку, среди тех отрядов, которым в наибольшей мере свойственны сезонные миграции: китообразные, ластоногие, копытные. Исключение составляют некоторые летучие мыши, у которых спячки чередуются с миграциями. По степени глубины спячки различают два основных варианта [16, 103].

Сезонный сон, или факультативная спячка. В этом случае температура тела, число дыхательных движений и общий уровень обменных явлений снижаются мало. При изменении обстановки или при беспокойстве сон легко может быть прерван. Характерен он для медведей, енотов, енотовидных собак, отчасти для барсуков. У белого медведя в берлогу залегают только беременные самки и неполовозрелые. Бурые медведи и барсуки в южных частях ареала в спячку не ложатся. О состоянии спящего зимой американского черного медведя представление дают такие данные. При температуре воздуха - 8°С на поверхности кожи отмечена температура +4°, в прямой кишке +22°, в ротовой полости +35° (против +38° в период бодрствования). Число дыханий сократилось до 2-3 в минуту (против 8-14 при бодрствовании). Сроки залегания в зимний сон и его длительность изменчивы не только географически, но и по годам. Известны случаи, когда при оттепелях, особенно в малокормные годы, еноты, енотовидные собаки и бурые медведи выходят из убежищ и ведут активный образ жизни.

Настоящая непрерывная сезонная спячка. Она характеризуется потерей способности к терморегуляции (состояние гетеротермии), резким сокращением числа дыхательных движений и сокращений сердечной мышцы, падением общего уровня обмена веществ. В ряде случаев наблюдали сурков, вышедших из нор после спячки с вполне заметным отложением жира.

Наряду с зимней спячкой бывает и летняя спячка, вызванная также сезонным ухудшением кормовой базы. Чаще всего она наблюдается у грызунов, лишенных летом полноценного и богатого водой корма. Таковы в основном суслики. Наиболее рано впадает в спячку желтый, или песчаный, суслик Средней Азии (в июне - июле). У сусликов летняя спячка обычно без перерыва переходит в зимнюю. Летняя спячка наблюдается и у обитателей тропической зоны. Сенегальские ежи впадают летом в спячку, длящуюся три месяца, а примитивные мадагаскарские насекомоядные - тенреки спят летом в течение четырех месяцев. Четвертое (новое, сравнительно с предшествующими классами) основное приспособление, обеспечивающее переживание неблагоприятных сезонных условий жизни,- собирание запасов корма. Оно в разной мере свойственно разным систематическим группам млекопитающих. Не запасают корм классические кочевники -номады: китообразные, ластоногие, летучие мыши, копытные и млекопитающие, впадающие в спячку. В зачаточной форме это наблюдается у насекомоядных. Некоторые землеройки, например североамериканские короткохвостые землеройки, делают лишь небольшие запасы из беспозвоночных. Выхухоли складывают в норах некоторое количество двустворчатых моллюсков. Местами кроты собирают запасы земляных червей. Некоторое время черви остаются живыми, так как укусы кротов в головном отделе червей лишают их способности двигаться. В ходах обнаруживали запасы по 100-300, а в отдельных случаях и до 1000 червей. Более распространено захоронение излишней добычи у хищных. Ласки и горностаи собирают по 20—30 полевок и мышей, черные хори складывают подо льдом по несколько десятков лягушек, норки - по несколько килограммов рыбы. Более крупные хищники (куницы, росомахи, кошки, медведи) прячут остатки добычи в укромных местах, под упавшими деревьями, под камнями. Леопарды нередко укрывают часть добычи в ветвях деревьев. Характерной особенностью запасания корма хищниками служит то, что для его захоронения не сооружается специальных кладовых, запасом пользуется только одна особь, соорудившая его. В целом запасы служат лишь малым подспорьем для переживания малокормного периода, и они не могут предотвратить вдруг наступившую бескормицу. По-иному запасают корм различные грызуны и пищухи, хотя и в этом случае наблюдается разная степень совершенства запасания и его значения. Летяги собирают по несколько десятков граммов концевых веточек и сережек ольхи и березы, которые они складывают в дупла. Белки захоранивают в опавших листьях, в дуплах и в земле желуди и орехи. Они развешивают также грибы на ветках деревьев. Одна белка в темно-хвойной тайге запасает до 150-300 грибов, а в ленточных борах Западной Сибири, где кормовые условия хуже, чем в тайге, до 1500-2000 грибов, преимущественно маслят. Сделанные белкой запасы используются многими особями этого вида. В Восточной Сибири и на Камчатке большие запасы корневищ, клубней и семян (до 15 кг) делает маленький зверек полевка-экономка. Характерно, что в западных частях ареала этого вида, где зима менее продолжительная и мягкая, эта полевка запасов не делает. Большие запасы на зиму корма в виде травы и луковиц лука делает обитатель континентальных степей Забайкалья и Северной Монголии -полевка Брандта. Большая песчанка и пищухи запасают траву или высушенное сено, складывают их в норы, под наземные укрытия или на поверхности земли стожками. Укажем в заключение, что корм запасают и немногие виды зверей, впадающих на зиму в спячку. Таковы бурундуки и сибирские длиннохвостые суслики. Собранный в местах спячки корм используется этими видами весной, когда пробудившиеся зверьки еще не обеспечены вновь появившейся пищей.

В целом еще раз следует учесть, что приспособления млекопитающих к переживанию сезонных неблагоприятных условий жизни более разнообразны и совершенны, чем у других позвоночных. Особого внимания заслуживает собирание запасов корма. Из числа других позвоночных только немногие филогенетически молодые и прогрессивные группы птиц (воробьиные, совы, дятлы) собирают на зиму корм, но размеры запасов и приспособительное значение этой деятельности у них сравнительно с млекопитающими ничтожно.

1.3.Методы биологических исследований млекопитающих

Для исследования млекопитающих используются как общие, так и частные методы.

Метод- это способ достижения какой - либо цели, решения конкретных задач [13, 287].

 К основным компонентам  исследовательских операций общенаучных  методов относятся: анализ, синтез, сравнение, обобщение, систематизация знаний, наблюдение, эксперимент, классификация.

 К частным методам  исследования относятся методы, используемые непосредственно данной  наукой. Рассмотрим их боле подробно.

1. Методы фаунистических наблюдений. Первым этапом изучения животного мира  того или иного района является выявление его фауно-видового состава животных, обитающих на данной территории. Список видов животных, сведения о характере их пребывания, биотическом размещении, относительной численности – основа для последующих работ в области биологии, экологии, зоологии, охраны природы, краеведения. В настоящее время для большей части территорий Российской Федерации такая инвентаризация фауны позвоночных животных уже произведена.

Однако состав животных не остается постоянным происходят изменения ареалов отдельных видов в результате расселения одних или сокращения численности и распространения других. Особенно интенсивно эти процессы происходят в настоящее время в связи с усиливающимся антропогенным воздействием  на среду обитания животных и непосредственно на них самих. Для определения тенденций и результатов происходящих изменений  в составе, численности и размещении животных необходимы периодические ревизии фауны. Это особенно важно для своевременного выявления видов, популяции которых быстро  сокращаются или же стоят на грани исчезновения. Поэтому фаунистические работы в современных условиях имеют большой научный и практический интерес [20, 97].

Основным методом изучения видового состава млекопитающих служат прямые наблюдения за ними в различных местах обитания и наблюдения путем подкарауливания в местах скопления определенных видов. Наблюдения проводятся во время их наибольшей сезонной или суточной активности.  Среди сезонов года наиболее благоприятными для фаунистических наблюдений весна и первая половина лета-период размножения большинства видов млекопитающих.

В зависимости от поставленных задач маршруты наблюдений могут закладываться  или в одном типе местообитания либо в наиболее типичных угодьях данного района при изучении фауны этой местности в целом.

Одна из главных задач фаунистических наблюдений - правильно определить иды наблюдаемых животных.

 К наиболее важным  полевым признакам, по которым  можно определить вид животного, относятся: общий облик (форма, размеры), наиболее характерные особенности его строения, окраска, голос, поведение.

Большую помощь в определении оказывает использование специальных полевых определителей отдельных групп наземных млекопитающих.

 Важную роль в изучении  фауны любой территории играют  следы деятельности животных.

Определить видовую принадлежность следов можно с помощью специальных пособий. Не менее важно для боле полного выявления обитающих в данной местности  животных проводить поиски нор и убежищ.

Во время фаунистических наблюдений наблюдатель отмечает всех встретившихся животных, определяет их вид, фиксирует биотоп и микростанцию, где была встречена каждая особь или их группа, характер поведения, число особей в группе.

 В конце подводятся  общие итоги числа встреч каждого  вида. И записывается его относительная численность.

2. Метод количественного учета млекопитающих

Количественный учет служит одним из методических приемов изучения популяционной экологии млекопитающих. На результатах количественного учета базируется изучение экосистем и популяций отдельных видов и бионтогеоценозе.

Количественный учет позволяет охарактеризовать следующие моменты:

1.Количественное соотношение видов животных, населяющих отдельные биотопы, угодья или всю изучаемую территорию  в целом.

2.Структуру зооценозов, выделив из них группы доминирующих, обычных и редких форм.

3.Относительное обилие (численность) особей каждого вида  в различных участках и биотопах изучаемой территории.

4.Изменение численности животных во времени - сезонное или многолетнее.

5.Число особей, обитающих на единице площади в момент учета.

Методы учета численности разделяются на две большие группы: относительные и абсолютные.

Относительные методы учета дают представление об относительном обилии (численности) животных: больше или меньше их особей обитает в различных биотопах; в каком направлении меняется численность на данном участке по сезонам и годам.

Абсолютный учет дает возможность определить численность животных на единицу площади и, следовательно, ответить на все необходимые вопросы, поставленными перед учетными работами.

3. Методы изучения пространственного размещения млекопитающих

Пространственная структура организмов зависит от экологических особенностей вида и от структуры местообитания. В связи с тем, что приспособленность вида не может быть абсолютно одинаковой ко всем структурным образованиям местообитания, то неоднородность среды способна заметно корректировать распределение особей в пространстве.  Чем однороднее среда, тем при прочих равных условиях равномернее распределены животные.

Теоретически распределение организмов в пространстве может быть случайным, равномерным и групповым. Случайное размещение организмов наблюдается в том случае, если местообитание однородно на большом пространстве,  а особи не стремятся объединяться в группы. Равномерное распределение так же свойственно организмам, населяющим однородно среду обитания, но это, как правило, жестко территориальные виды,  с развитыми конкурентными способностями. Групповое распределите свойственно видам, приспособленным осваивать среду группами различных величин (семьями, колониями и т.д.) или обитающим в сильно мозаичной среде.

Любой тип пространственной структуры вида носит приспособленный характер и является его важной характеристикой. Понимание основных закономерностей, формирующих пространственное  размещение обитателей данной среды, позволяет прогнозировать изменение состав, численности и распределения животных [9, 281].

4. Методы изучения размножения млекопитающих.

При изучения размножения млекопитающих следует обратить внимание на  сложный комплекс вопросов: отличительные признаки полов, половое поведение особей в популяции и формы проявления полового диморфизма; соотношение полов и популяции в отельных семьях; время наступления половой зрелости; особенности индивидуального развития; продолжительность жизни отдельных особей; число детенышей в помете и т.д.

 В методах применяемых  для изучения размножения млекопитающих, выделяются визуальные и инструментальные.

Визуальные наблюдения проводятся при экскурсионной работе на маршрутах и стационарно (из укрытия), инструментальные методы изучения репродуктивных процессов состоят в следующем:

1.Применение автоматических датчиков слежения за посещаемостью и длительностью пребывания животных  в используемых для размножения убежищах.

2.Изучение особенностей микроклимата убежищ и мест размножения (температуры, влажности, освещенности т.д.), с использованием термометров (водных, воздушных, почвенных, максимальных, минимальных, срочных), анемометров, психрометров, люксметров.