2021-11-13
52
1.
Глава 1. Обзор литературы
Работа проводилась на Звенигородской биологической станции имени С.Н. Скадовского с 18 июля по 23 июля 2021.
2.1. Объекты исследования
В эксперименте участвовали 8 особей серой жабы, Bufo bufo: 4 самца и 4 самки (рис. 1Б), и 8 особей травяной лягушки, Rana temporaria: 4 самца и 4 самки (рис. 1А). Пол у серой жабы определяли по наличию или отсутствию крика высвобождения при взятии особи за подмышечную область (Хмелевская, 2001), у травяной лягушки - по наличию или отсутствию брачной мозоли на большом пальце передней конечности (Кузьмин, 2012). Все особи были предварительно сфотографированы с брюшной и спинной стороны для индивидуальной идентификации. Также были отмечены различия в рисунке на брюхе, бугров на спине и другие индивидуальные особенности животных
А Б
Рис.1. Объекты исследования: А – травяная лягушка, Б – серая жаба
Животные были взвешены с помощью карманных весов ACCT ZMP-500NBS с точностью до 0,1 г и измерены в длину с помощью линейки с точностью до 1 мм (измерение проводилось от кончика носа до края клоаки). Результаты измерений представлены в таблице 1.
Таблица 1. Особи, участвовавшие в эксперименте.
| Пол | Имя | Длина тела, см | Вес, г |
| B. bufo | |||
| Самцы | Джеральд | 7,8 | 38,3 |
| Арнольд | 6,5 | 23,9 | |
| Гарольд | 7,4 | 33,4 | |
| Роберт | 6,6 | 28,7 | |
| Самки | Фиби | 8,8 | 55,9 |
| Хельга | 8,8 | 62,6 | |
| Глория | 7,5 | 50,2 | |
| Лейла | 8,3 | 45,6 | |
| R. temporaria | |||
| Самцы | Гомер | 6,5 | 18,3 |
| Шрек | 6,8 | ||
| Лингвини | 7,8 | 23,7 | |
| Ральф | 8,3 | 42,3 | |
| Самки | Мардж | 6,2 | 14,3 |
| Фиона | 6,5 | 22,9 | |
| Колетт | 6,0 | 16,0 | |
| Пенелопа | 7,2 | 31,5 | |
Между опытами животных содержали в пластиковых аквариумах с размером 34×21×21 см. Жабы содержались в 2 аквариумах: в одном обитали 4 самца, во втором – 4 самки. Лягушки содержались в 4 аквариумах, в каждом из которых обитали 2 особи (самец и самка). Для создания благоприятных для амфибий условий в каждый аквариум помещали картонное укрытие и пластиковую плошку с водой. Вода и гигроскопичная подстилка позволяют животным выбрать необходимую зону аквариума для поддержания комфортного уровня влаги в организме. При содержании животных мы следовали рекомендациям в “Руководстве по размещению и уходу за животными” Европейской конвенции по защите позвоночных животных, используемых для экспериментальных и других целей.
До начала экспериментальной части животные содержались в неволе не менее 5 дней, чтобы они привыкли к искусственным условиям, и у них снизилось беспокойство. Также до начала эксперимента животных не кормились 3 дня, так как голодные амфибии активнее реагируют на предлагаемую добычу (Алиева и др., 2020).
1.2. Методы исследования.
Для того, чтобы узнать какими механизмами ориентации пользуются амфибии при поиске местоположения корма с 18 по 21 июля 2021 нами были проведены исследования в модифицированном Т-образном лабиринте (рис. 2).
Конструкция представляла собой вытянутый центральный коридор (33,4×96,5 см), из которого можно было попасть в две боковые комнаты (500 см2). Вся установка представляла собой прямоугольную арену размером 161,5×96,5×61,0, состоящую из 2 модифицированных Т-образных лабиринтов (64×96,5 см и высотой 61 см), расположенные на 180 градусов друг относительно друга. Это снижает влияние внешних ориентиров в комнате, которые мы проконтролировать не можем. Между лабиринтами располагалось закрытое пространство размером 33,4 см, в котором размещалась лампа мощностью 40 ватт для создания рассеянного сумеречного освещения во время эксперимента. Дно лабиринта было выстлано линолеумом, разлинованным черным маркером на квадраты 16×16 см для более удобной регистрации перемещения животного. Также эта сетка обеспечивала структурированный фон для амфибий, позволяя им оценивать расстояние и размер визуальных ориентиров (Бастаков, 1987).
Для того, чтобы обучить животное двигаться в определенном направлении в лабиринте, мы создали в одной из комнат пищевую мотивацию: поместили в одну комнату закрытые прозрачные контейнеры с пищевым стимулом (5 личинок Zophoboas morio), который съесть амфибия не могла, и чашка Петри с доступным мучным червем, Tenebrio molitor, который являлся пищевым подкреплением. Во второй комнате располагались аналогичные емкости, но без корма.
Также определить местоположение корма амфибии могли, используя зрительный ориентир, который был виден из любой точки центрального коридора (рис. 7). Он представлял собой изображение размером 25,5 см, подвешенное на высоте 27,5 см на стороне, соответствующей расположению корма в лабиринте. Рисунок был составлен из горизонтальных черных полос, нарисованных черным маркером, расстояние между соседними черными линями составляло 1,5 см, а ширина линий – 0,75 см. Рисунок был подобран таким образом, чтобы изображение, во-первых, привлекало амфибий и служило ориентиром в лабиринте, а, во-вторых, не вызывало у них беспокойство (Яшкина и др., 2020).
Рис. 2. Схема модифицированного Т-образного лабиринта
Рис. 3. Вид сверху на установку: 2 лабиринта и центральным коридор между ними. Красным обведены границы целевых зон: если животное заходило в одну из зон, то считали, что оно сделало выбор.
Рис. 4. Зрительный ориентир
Для того, чтобы изучить, какой тип ориентации (зрительный ориентир или кинестетическую память) амфибии используют при определении местоположения корма в лабиринте, мы провели опыты по обучению амфибий поиску пищевых ресурсов в лабиринте. В день проводили не более 3 попыток обучения, так как предыдущие исследования показали, что при большем числе попыток эффективность обучения снижается (животные устают на 4-5 попытку обучения). Каждый опыт серые жабы и травяные лягушки находились в лабиринте в течение 20 минут. Между попытками в один день животное отдыхало в течение 30 минут. (Голубева и др., 2021)
1) Контроль 1. В ходе данного опыта в лабиринте не было верхнего ориентира (рис. 5а). Контейнеры и чашки Петри не содержали корма. Целью данного опыта было выявление предпочтения у животных двигаться в правую или левую сторону в лабиринте.
Рис 5. Положение объектов в лабиринте в ходе эксперимента.
А – контроль 1
Б – контроль 2
В – обучение
Г – тестовая попытка
2) Контроль 2. В отличие от предыдущего опыта на одну из стен лабиринта размещали зрительный ориентир (рис. 5б). Пищевого подкрепления у амфибий не было. Целью данного опыта было выявление реакции амфибий на присутствие зрительного ориентира до обучения.
3) Обучение. В течение 3 дней проводили обучение амфибий на запоминание месторасположения корма. Земноводных высаживали в лабиринт, в котором находился с левой стороны пищевой стимул и зрительный ориентир (рис. 5в). Задачей данных опытов было обучение амфибий находить корм, используя любой из доступных ориентиров (зрительный ориентир или кинестетическую память, либо и то, и другое одновременно).
4) Тестовая попытка. В последний опыт 3-го дня обучения амфибии высаживали в лабиринт, в котором отсутствовал корм, а зрительный ориентир перевешивали на противоположную стену (рис. 5г). Целью данного опыта было определение механизма ориентации амфибий в пространстве: если животное использует зрительный ориентир, то оно пойдет в правую сторону; если же амфибии используют преимущественно кинестетическую память, то животное будет передвигаться по левой стороне. Также амфибии могут использовать оба варианта ориентации в пространстве – тогда время пребывания в правой и левой зоне будет одинаковым. С другой стороны, одинаковое время пребывания животных в половинках лабиринта может свидетельствовать о том, что они ничему не обучились за время эксперимента. Поэтому необходимо обработать кривую обучения, которые можно получить на основании данных предыдущих опытов.
Серых жаб помещали в стартовый отсек под белой непрозрачной тряпкой. При этом животное не могло увидеть, в какую сторону ушел человек, что обеспечило непредвзятость направления движения. Через 5 минут экспериментатор проверял, смогла ли жаба выползти из-под тряпки самостоятельно. Если животные затаивались, то экспериментатор аккуратно снимал тряпку 1,5 метровой деревянной палочкой.
Травяных лягушек помещали в лабиринт с помощью пластикового горшочка диаметром 12,5 см и высотой 13 см, который состоял из крышки и поддона. Горшочек с лягушкой помещали в лабиринт крышкой вниз, затем, спустя 1 минуту, экспериментатор медленно и аккуратно снимал поддон. После этого экспериментатор покидал поле зрения животного.
Амфибий в лабиринт высаживали в «зону выпуска животных» (рис. 2), расположенную перед лампой в центральной части коридора. Экспериментатор при выпуске животных находился на максимальном удалении от лампы, чтобы не создавать дополнительный ориентир для животного.
Эксперимент проводили с 15:00 до 03:00 ежедневно. Несмотря на то, что в природе жабы охотятся в вечернее время, наблюдения за ними в лабораторных условиях доказали, что они могут быть активны в любое время суток при условии низкой освещенности (Ефанова и др., 2006). Следовательно, мы полагаем что время суток не будет оказывать влияние на поведение жаб в лабиринтах, если создать условия сумеречной освещенности
По нашим наблюдениям и литературным данным лягушки наиболее активны в период после 22:00, поэтому мы будем начинать тестирования травяных лягушек в это время (Тереньтев, 1950).
После каждого опыта помещение проветривалось. Перед каждым опытом пол в лабиринте протирали чистой влажной тряпкой, чтобы амфибии не использовали запаховые следы (Ogurtsov et al., 2018).
Во время опытов сверху, на высоте 195 см над лабиринтами, висела камера, которая регистрировала активность активность животных. Видео записывалось на уличную 2МП аналоговую камеру с вариофокальным объективом и ИК-подсветкой AC-TA283IR4. Сигнал отцифровывался через карту видеозахвата AverMedia DVD EZMaker 7. Видеоматериал транслировался на компьютер и помощью программы Video Inspector 1.2 в формате AVI Video File (.avi). Компьютер находился на расстоянии 120 см от края лабиринта и был отделён от него белой ширмой, высотой 100 см. По отснятому видео мы анализировали мы получили следующие численные данные: время достижения цели (от момента высадки животного)
Статистический анализ данных проводился с помощью программы STATISTICA 8.
1. Биномиальный критерий - для сравнения выбора право-лево.
2. Критерий Вилкоксона для сопряжённых пар - для сравнения поведения (времени реакции) в разные дни у одних и тех же особей.
3. Критерий Манн-Уитни - для сравнения времени реакции между двумя видами или разными полами.
4. Критерий Фридмана - для сравнения поведения в три разных дня.
Коэффициент корреляции - для анализа влияния погоды на активность.
Глава 3. Результаты
Глава 4. Обсуждение
Выводы
Список литературы
Приложение
