Избежать опасности животным помогает также " и исследовательский рефлекс, или рефлекс «Что это такое?»
В чем же его сущность?
Всякое животное, попав в незнакомую обстановку или завидев незнакомый предмет, приглядывается, прислушивается, йринюхивается, стараясь определить, не грозит ли ему какая-нибудь опасность. Но не приблизившись к незнакомому предмету, не узнаешь, что можно от него ждать. И животное, преодолевая страх, пытается выяснить положение.
Именно учитывая этот инстинкт животных, Майн-Рид в одном из своих романов рассказал о следующем случае. У охотника кончались продукты, а ему еще предстоял длительный путь через прерии. На рассвете он заметил стадо антилоп. Как подобраться к сторожким животным, если кругом нет ни одного укрытия? И охотник нашел выход. Приблизившись к антилопам на такое расстояние, чтобы они его заметили, он опустился на руки, а ногами стал выделывать в воздухе замысловатые-пируэты. Это необычное зрелище привлекло внимание животных, антилопы стали медленно приближаться к охотнику. Когда они оказались на расстоянии выстрела, охотник вскочил, схватил с земли ружье и застрелил ближайшую антилопу.
Так же поступают и рыбы. Каждому спиннингисту приходилось наблюдать, как за блесной устремляются рыбешки значительно меньше самой приманки. Это проявление исследовательского рефлекса. Возможно, что и. скопление некоторых рыб у опущенной под воду электрической лампочки также является проявлением этого инстинкта.
Не исключено, что подход многих рыб на звук объясняется не пищевым, а тоже исследовательским рефлексом, который, после того как рыба обнаружила добычу, переходит в пищевой.
Инстинкты не всегда остаются постоянными. Очевидно, когда-то лососи метали икру в океане. Но в реках оказалось меньше врагов, более благоприятные условия для созревания икры, и инстинкт изменился - лососи стали откладывать икру в быстротекущих реках.
Ладожская форель, так же как и лосось, для нереста заходит в реки. При этом она всегда поднимается вверх по течению. А вот ладожская форель, акклиматизировавшаяся в озере Янис-Ярви, спускается для икрометания в реку Янис-йоки, вытекающую из озера. Инстинкт изменился потому, что в озеро Янис-Ярви не впадает ни одной речки с удобными для озерной форели нерестили- щами.
Не так давно сырть из, Финского залива поднималась метать икру в реку Нарову и, отнерестовав, уходила обратно в залив. После постройки плотины на Нарове - часть стада сырти оказалась отрезанной от залива. Сейчас сырть освоилась с новыми условиями, она живет и размножается в реках Нарове, Великой и в Чудском озере.
Однако инстинкты при изменении условий жизни меняются далеко не всегда. Например, постройка электро-, станции на реке Волхов закрыла сигам путь к излюблен-";-" ным нерестилищам и привела к почти полному их вымиранию.
Поступки данного животного, объясняющиеся приобретенным опытом, И. П. Павлов относит к условной рефлекторной деятельности. Оказывается, что, несмотря на примитивное устройство головного мозга у рыб, условные рефлексы вырабатываются у них довольно быстро. Много интересных опытов проделали ученые с рыбами. Их нетрудно повторить каждому, имеющему аквариум.
Подвесьте в аквариуме на нитке красную бусинку - и рыбы обязательно ее «попробуют». В тот же момент бросьте в кормовой угол любимую пищу рыб. Повторяйте опыт неоднократно, и через некоторое время рыбы, подергав бусинку, будут устремляться в кормовой угол, даже если им и не предложат пищи. Замените красную бусинку зеленой, но при этом не давайте рыбам корма. Рыбы к ней не притронутся. Но можно переучить рыб - заставить их схватывать зеленую бусинку и отказываться от красной.
Вырежьте из картона два треугольника, один большой, другой маленький. Во время кормления рыб прикладывайте к стеклу один треугольник, а после кормления-другой. Через некоторое время рыбы будут подходить к треугольнику того размера, который прикладывали к стеклу во время кормления; будут подходить даже в том случае, если им не дадут пищи, но не будут обращать никакого внимания на второй. Треугольники можно заменить буквами алфавита, и рыбы скоро научатся их различать.
Или еще один пример. Среди атерин, обитающих преимущественно в тропических водах, встречаются рыбки, Скрашенные в ярко-красный цвет и почти бесцветные. Так вот, красным рыбкам вложили в рот кусочки щупалец жгучих актиний и пустили их в аквариум с хищными рыбами. После того как хищники попробовали атерин с щупальцами актиний, они потеряли к ним всякий интерес. Пущенные через несколько дней в аквариум красные рыбки, уже без «начинки», в течение долгого времени оставались нетронутыми, в то время как неокрашенные атерины немедленно поедались.
Условный рефлекс у рыб можно выработать и на звук. Если кормление рыб производить по звонку, то вскоре они будут подходить на звонок и при отсутствии пищи. Более того, опыты показали, что у рыб можно выработать условные рефлексы на звуки различной высоты тона. Сомиков каллихтов при одном тоне звука кормили, а при другом ударяли по носу палочкой. Через некоторое время сомики подплывали, заслышав звук первого тона, а услышав второй, бросались наутек и забивались в дальний угол аквариума.
Наглядно иллюстрирует значение приобретенных навыков следующий опыт: аквариум с находившейся в нем щукой перегородили стеклом и в отгороженную часть пустили живую рыбку. Щука сразу же устремилась к рыбке, но, ударившись несколько раз о стекло, прекратила безуспешные попытки. Когда стекло вынули, щука, наученная «горьким опытом», уже не возобновляла попыток схватить рыбку.
Осторожно берет приманку рыба, побывавшая на крючке или схватившая несъедобную блесну. Вот почему в глухих водоемах, где рыба «не знакома» с человеком и удочкой, она берет насадку смелее, чем в водоемах, часто посещаемых рыболовами. По этой же причине там, где бывает много подводных охотников, к рыбе трудно приблизиться на выстрел из гарпунного ружья.
Поскольку осторожность рыб связана с приобретенным ими опытом, то естественно, что чем старше рыба, тем подозрительнее относится она ко всяким незнакомым предметам. Понаблюдайте за стайкой голавлей, плавающих около устоев моста. Бближе к поверхности держатся небольшие голавлики, а глубже видны темные сигарообразные силуэты крупных рыб. Бросьте в воду кузнечика- всплеск - и он исчезает во рту одного из крупных голавлей. Теперь проткните кузнечика соломинкой и опять бросьте его в воду; крупный голавль подплывет, но приманку не возьмет, и только мелочь будет трепать кузнечика с торчащей из него соломинкой.
Для того чтобы рыба стала остерегаться грубой снасти, ей совсем не обязательно самой побывать на крючке. Резкие броски одной попавшейся на крючок рыбы могуть напугать и надолго насторожить всю стаю, вызвав подозрительное отношение к предлагаемой насадке.
Иногда рыбы используют опыт, приобретенный соседом. В этом отношении характерно поведение косяка лещей, окруженного неводом. Сначала, очутившись в тоне, рыбы мечутся по всем направлениям. Но стоит одному из них, воспользовавшись неровностями дна, проскользнуть под тетиву, как за ним немедленно устремляется вся стая.
Теперь понятно и поведение «хитрого» окуня, отгоняющего других от крючка с насадкой. Очевидно, он уже побывал на крючке и остерегается взять насадку, а другие следуют его примеру.
Наблюдения за рыбами в аквариуме подтвердили, что рыбы действительно перенимают опыт соседа. Был проделан следующий опыт. Аквариум разделили пополам стеклянной перегородкой и в одну половину посадили несколько верховок. В углу аквариума зажигали красную лампочку, свет которой привлекал рыб. При приближении к лампочке они получали удар током и обращались в бегство. После нескольких опытов рыбы бросались врассыпную, как только вспыхивала красная лампочка. Затем во вторую часть аквариума посадили других верховок. Когда зажигали лампочку, вновь посаженные рыбки, следуя примеру своих соседей, тоже убегали от красного света, хотя никакого удара током они ранее не получали. После десяти опытов первую партию рыбок высадили, но у оставшихся сохранился отрицательный рефлекс на красный свет.
Обычно условные рефлексы у рыб долго не сохраняются, и они скоро забывают «выученное». Однако если условия, при которых возник рефлекс, из поколения в поколение повторяются, он может стать врожденным. .
Посмотрите, как плавает в аквариуме телескоп. Он все время заворачивает в какую-нибудь сторону, стремясь плыть по кругу. Склонность к «круговому плаванию» появилась у него потому» что в Китае, на родине телескопов, многие поколения этих рыб содержались в аквариумах-вазах.
В большинстве рек голавль питается червями, насекомыми и их личинками, растениями, мелкими рыбками. А вот в Неву попадают всякие пищевые отходы, и голавль стал в ней почти всеядным. Здесь его ловят на удочку, насаживая на крючок кусочек колбасы, сыра или даже селедки. В реках, расположенных вдали от больших городов, голавль к такой насадке и не притронется. Так изменение условий питания привело к превращению временного пищевого рефлекса в постоянный.
Как видим, «ум», «сообразительность» и «хитрость» рыб объясняются врожденным инстинктом и приобретенным в течение жизни опытом.
В.Сабунаев, "Занимательная ихтиология"
Гениальный русский физиолог Иван Петрович Павлов сформулировал понятие о рефлексах и создал целое учение. Мы воспользуемся его выводами и затем попытаемся сформировать условный рефлекс у рыбок.
Безусловные рефлексы - наследственно передаваемые (врожденные) реакции организма, присущие всему виду.
Условный рефлекс – это выработанная в процессе развития реакция организма на раздражитель. Безусловные рефлексы являются основным врожденным фундаментом в поведении животного, который обеспечивает возможность нормального существования животного. Однако по мере развития животное приобретает все большее и большее количество индивидуально приобретенных актов поведения. Это и есть условные рефлексы.
Какие же условия необходимы для выработки условных рефлексов? С этим вопросом мы обратились кинтернет ресурсам.
«Первое условие образования условного рефлекса - это совпадение во времени действия ранее безразличного для раздражителя с действием какого-либо безусловного раздражителя, вызывающего определенный безусловный рефлекс.
Второе условие образования условного рефлекса состоит в том, что тот раздражитель, который превращается в условно-рефлекторный, должен несколько предшествовать действию безусловного раздражителя. При дрессировке животного команды следует давать несколько раньше, чем начинает действовать безусловно-рефлекторный раздражитель.
Например, для формирования условного рефлекса рыб надо включить лампу на 1-2 секунды раньше, чем мы будем давать корм. Если раздражитель, который должен стать условно-рефлекторным сигналом, а в нашем случае – это свет, будет даваться после безусловно-рефлекторного раздражителя, то условный рефлекс не выработается.
Третье чрезвычайно существенное условие образования условного рефлекса заключается в том, что полушария головного мозга животного должны быть во время выработки условного рефлекса свободны от других видов деятельности. При выработке условных рефлексов надо стараться исключить, по мере возможности, влияние различных посторонних раздражителей.
Четвертое условие образования условных рефлексов - это сила условного раздражителя. На слабые условные раздражители условные рефлексы вырабатываются медленно и бывают меньшей величины, чем на сильные раздражители. Однако надо иметь в виду, что чрезмерно сильные раздражители могут вызывать у рыб не развитие, а, наоборот, угасаниерефлекса. А в некоторых случаях условный рефлекс может вообще не вырабатываться.
Пятым условием образования условных рефлексов является состояние голода. Пищевой рефлекс – это безусловный рефлекс. Если условный рефлекс вырабатывается на пищевом безусловном рефлексе, необходимо, чтобы животное проголодалось; накормленная рыбка будет слабо реагировать на пищевое подкрепление, и условный рефлекс будет вырабатываться медленно.
При изучении рыб большое внимание уделяется развитию понятия "рефлекс", впервые дается определение понятия "условный рефлекс". Важно, чтобы учащиеся убедились в том, что у рыб вырабатываются самые различные рефлексы и их можно выработать самим.
К наиболее доступным относятся опыты по выработке пищевых условных рефлексов на звуковые, световые и другие раздражители. Сравнительно быстро (через неделю-две) можно приучить рыб подплывать к определенному месту кормления на такие сигналы, как постукивание по стеклу аквариума металлическим предметом (ключом, скрепкой, монетой), включение лампочки от карманного фонаря.
На уроке при ознакомлении с нервной системой и поведением рыб учитель может предложить ученикам, имеющим дома аквариумы, сказать, какие условные рефлексы выработались у содержащихся рыб сами собой, при каких условиях они могли выработаться. Далее нескольким ученикам можно предложить выработать условный рефлекс на звук и рассказать, как следует проводить эту работу.
Оборудование и объекты . Аквариум с несколькими рыбами одного или разных видов; фонарик; лампочки с рефлекторами; синий и красный красители.
Проведение опыта . 1. Перед проведением опыта по выработке условного рефлекса на звук рыб нужно на несколько дней оставить без корма. Затем перед каждым кормлением следует стучать по стенке аквариума монетой или другим металлическим предметом и, наблюдая за поведением рыб, давать им понемногу корма. Опыт проводится ежедневно. После того как рыбы съедят корм, им дается еще небольшая порция при постукивании о стенку аквариума.
Кормить рыб следует в одном и том же месте. Время между действием условного раздражителя и его подкреплением с каждым кормлением нужно постепенно увеличивать. Условный рефлекс считается выработанным, когда рыбы после сигнала собираются у места кормления при отсутствии там корма.
Учащиеся должны знать, что выработанная реакция на условный раздражитель сохраняется только при условии ее подкрепления пищей или другим безусловным раздражителем.
2. Примерно так же, как и на звук, проводится выработка условного рефлекса на свет. Снаружи стенки аквариума укрепляют лампочку от карманного фонаря. Чтобы свет не распространялся во все стороны, можно сделать небольшой рефлектор - конус из кусочка фольги, наклеенного на плотную бумагу. Лампочка проводками соединяется с батарейкой.
Перед опытом рыб не кормят 1-2 дня. Учащимся предлагается включить свет, наблюдать, как будут вести себя рыбы, а затем дать им немного корма. Опыт повторяется несколько раз в день. При этом отмечается, как меняется поведение рыб, через сколько дней они сразу же после светового сигнала будут приплывать к месту кормления.
Можно предложить следующий опыт. В два аквариума или банки с водой и водными растениями помещают по одному небольшому карасю. Одну рыбку после постукивания о стенку аквариума кормят падающим на дно кормом (черви энхитреи, трубочник, мотыль, мелкие или разрезанные дождевые черви), другую - плавающим на поверхности кормом (сухая дафния, гаммарус, сухой мотыль). Каждое постукивание о стенку аквариума сопровождается кормлением.
В ходе опыта устанавливается, через сколько дней (или, еще лучше, через сколько сеансов кормления и действия сигнала) при помещении карасей в общий аквариум один из них во время постукивания будет опускаться вниз, а другой - подниматься вверх.
3. Интересен опыт, выясняющий способность рыб реагировать на цвета. На наружной стенке аквариума укрепляют две лампочки с рефлекторами. Одну из лампочек предварительно красят в красный цвет, другую - в синий. Вначале у рыб вырабатывают условный рефлекс на красную лампочку. Затем поочередно включают синюю и красную лампочки, причем при включенной синей лампочке корм не дают. Вначале рыбы реагируют на ту и другую лампочки, а затем только на красную. На включаемую синюю лампочку вырабатывается торможение.
В процессе выполнения опытов учащиеся могут наблюдать, одинаково ли быстро вырабатываются условные рефлексы у разных видов рыб, например у гуппи или меченосцев.
Выводы . 1. У рыб образуются условные рефлексы на различные звуки, свет, цвета, место кормления. 2. Условные рефлексы вырабатываются несколько быстрее у хищных рыб по сравнению с мирными. 3. Образованные условные рефлексы способствуют им лучше выжить в изменившейся обстановке.
Сообщения о результатах проведенных опытов по выработке условных рефлексов у рыб заслушиваются на уроке по изучению нервной системы и поведения рыб в случае, если учащимся были даны предварительные задания при завершении изучения членистоногих. Если же интерес к проведению описанных опытов был проявлен у школьников во время ознакомления их с нервной Системой и поведением рыб, то результаты работы по выработке условных рефлексов у рыб могут быть получены к уроку, на котором рассматривается нервная система и поведение лягушки как представителя земноводных.
Вопросы . Чем условные рефлексы отличаются от безусловных? Почему условные рефлексы образуются при условии одновременного действия безусловного рефлекса? Каково значение выработки условных рефлексов? Каково значение угасания условных рефлексов при отсутствии подкрепления их безусловными раздражителями?
Муниципальное учреждение «Каменское управление народного образования»
Районный конкурс исследовательских работ
и проектов младших школьников «Дебют в науке»
МОУ «Каменская ОСШ №3»
Класс 5
Направление: окружающий мир
ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКАЯ РАБОТА
Выработка условных рефлексов у аквариумных рыбок гуппи
Руководитель: Яцкова Елена Александровна
учитель биологии первой квалификационной категории
Ученица: Шаповалова Алина Николаевна
Каменка 2013
Содержание
Введение …………………………………………………………………………..3
Глава 1. Теоретическая часть
Учение И.П.Павлова об условных и безусловных рефлексах……….4
Исследования рефлексов у рыб…………………………………………..5
Общая характеристика аквариумных рыбок гуппи………………….8
Глава 2. Практическая часть
2.1. Выработка условного рефлекса у аквариумных рыб
на красный и синий цвет………………………………………………………..10
Заключение………………………………………………………………………..12
Список литературы………………………………………………………………13
Приложения
Введение
Аквариум – это на первый взгляд небольшой сосуд с водой для содержания в нем водных животных и растений. (Приложение 1, Рис. 3) А на практике – это целый источник знаний для юных исследователей. Чуть более года назад в моем аквариуме появились 8 рыбок гуппи, которых мне подарили. На сегодняшний день их численность составляет более 100 особей. Привычный режим школьника включает в себя ежедневное просыпание по утрам с будильником, включающийся свет и целая череда приготовлений. Как правило, я стала кормить рыбок сразу после включения света. Со временем я обратила внимание, что рыбки стали просыпаться вместе со мной и после звонка будильника и включающейся лампы активно суетиться возле стекла в ожидании вкусного завтрака. Меня заинтересовал вопрос: как объяснить такую смекалистость существ с небольшим головным мозгом, ведь до меня график их питания был существенно другим? Не вредит ли аквариумным рыбкам смена хозяина и условий кормления? Оказалось, что такое поведение объясняется условными рефлексами. Поэтому я поставила перед собой цель :
выработать условные рефлексы на красный и синий цвет у аквариумных рыбок гуппи. Для этого мною были определены следующие задачи :
изучить историю открытия рефлексов у животных и
выяснить, какими бывают рефлексы у аквариумных рыб
Объектом исследования являются аквариумные рыбки гуппи. Предметом исследования стали условные рефлексы аквариумных рыбок гуппи. Апробация результатов исследования проводится на домашних аквариумных рыбках гуппи в количестве 110 особей. Практическая ценность работы заключается в применении результатов исследования в уголке живой природы школы, в качестве дополнительного материала на уроках биологии, заседаниях школьного экологического отряда и других внеклассных занятиях.
Работа состоит из введения, главы теоретической части с 3 параграфами, главы практической части, заключения, списка использованной литературы, приложений.
Глава 1. Теоретическая часть
Учение И.П.Павлова об условных и безусловных рефлексах
Рефлекс (от лат. reflexus - повёрнутый назад, отражённый) - реакция организма, осуществляемая нервной системой в ответ на воздействие внешних или внутренних раздражителей. Представление о рефлексах было впервые выдвинуто Р. Декартом, относившим их к автоматическим непроизвольным действиям. И. М. Сеченов доказал, что «все акты сознательной и бессознательной жизни по способу происхождения суть рефлексы » Эта концепция была развита И. П. Павловым, создавшим учение о безусловных и условных рефлексах.
Павлов Иван Петрович (1849 - 1936) - академик, профессор физиологии, знаменитый русский ученый, творец учения об "условных рефлексах". Главный его труд - "Двадцатилетний опыт объективного изучения высшей нервной деятельности (поведения) животных" (сборник статей, речей, докладов) - вышел в свет в 1923 г. И. П. Павлов и его ученики впервые дали точное экспериментальное подтверждение теоретическим взглядам Сеченова, отца русской физиологии. Предметом непосредственных наблюдений Павлова была работа слюнных желез у собак. Известно, что в силу врожденного рефлекторного механизма собака выделяет слюну, когда ей в рот попадет пища; это - натуральный или "безусловный" рефлекс. Опыты Павлова обнаружили, что если всякий раз при кормлении собаки зажигать электрическую лампочку (или давать звонок), то между нервным механизмом зрительного аппарата и рефлекторным механизмом выделения слюны установится определенная связь. В результате повторения подобных опытов уже один вид лампочки сам по себе, без принятия пищи, вызовет слюноотделение. Образуется новая связь, новый путь в нервной системе, "привычка"; это и есть то, что Павлов называет "искусственным" или "условным" рефлексом. Безусловные рефлексы врождены, постоянны (инстинкты), условные - непостоянны, временны, приобретены (опыт, привычка). Биологическое значение условно-рефлекторной связи огромно: индивидуализируя ответы организма на внешние раздражения, она бесконечно утончает его ориентировку в окружающем мире. Изучая результаты своих простых опытов над собаками, Павлов пришел к мысли, что вся психическая деятельность есть не что иное, как совокупность рефлексов, т.-е. закономерных ответов на внешние раздражения.
Возникновение рефлексов связано с появлением отдельных нервных клеток, взаимодействующих друг с другом посредством синаптических контактов. Дальнейшая специализация рефлексов происходит с появлением и усложнением центральной нервной системы (ЦНС). Биологическое значение рефлексов состоит в поддержании функциональной целостности живого организма и постоянства его внутренней среды (гомеостаз), а также в обеспечении эффективного взаимодействия организма с внешней средой (адаптивное поведение).
Вывод . У всех животных выделяют два вида рефлексов: врожденные (безусловные) и приобретенные (условные)
Исследования рефлексов у рыб
В ответ на различные раздражители внешней среды, воспринимаемые органами чувств, рыбы отвечают довольно ограниченным числом двигательных реакций: подплывают или уплывают, ныряют, схватывают пищу ртом, избегают препятствий, которые мешают проплыванию, и т. д. Световой раздражитель в зависимости от его яркости и качественного состава действует различно на рецепторы глаз рыбы и вызывает соответствующий нервный импульс, который передается по чувствительным нервам в мозг, а отсюда рефлекторно устремляется по двигательным нервам к коже. Расположенные в коже рыб пигментные клетки (хроматофоры) под влиянием нервных импульсов претерпевают изменение вследствие расширения или сокращения пигментных зерен или их перемещений в хроматофорах. От этого и происходит рефлекторное изменение цвета тела. В естественных водоемах с разнообразной окраской грунта рыбы инстинктивно держатся в подходящих для себя местах, но в случае вынужденного перемещения в иную обстановку (например, в водоем с однообразным цветом дна, не совпадающим с их окраской) они могут приспосабливаться к новым условиям посредством описанного выше рефлекторного изменения окраски кожи. И в том, и в другом случаях выживаемость вида обеспечивается тонким, как выражался И. П. Павлов, "уравновешиванием организма со средой", достигаемого деятельностью нервной системы. Цвет грунта в природных условиях служил рыбам сигналом безопасности, так как, только попадая на его фон, они становились менее заметными для врагов, и их здесь реже преследовали хищники.
Рыбы способны различать не только цвет, но и форму, а также величину движущихся предметов. Например, на вид пинцета, с которого рыбы берут корм, с течением времени вырабатывается условный пищевой рефлекс. Вначале рыбки пугаются погруженного в воду пинцета, но, получая с него каждый раз корм, они через некоторое время начинают доверчиво подплывать к пинцету, вместо того чтобы уплывать. Это означает, что у рыб выработался условный рефлекс на пинцет как на раздражитель, совпадающий с безусловным раздражителем-кормом. В данном случае пинцет служит сигналом пищи. При регулярном кормлении рыб из коробочки они начинают реагировать не только на приближение к аквариуму кормящего человека, но и на вид коробочки. Если передать коробочку человеку, стоящему по другую сторону аквариума, то рыбы направляются туда же. Это означает, что у них выработался условный рефлекс на фигуру человека с коробочкой как на обобщенный образ, играющий в целом роль сигнала пищи.
Условные рефлексы на звуковые раздражители . Любители аквариумов хорошо знают, как можно приучить рыбок собираться у поверхности воды на сигнал постукивания по стенке. Исследователи, отрицающие слух у рыб, утверждают, что рыбы приплывали лишь тогда, когда видели приходящего к пруду человека или когда его шаги вызывали сотрясение почвы. Однако этим не исключается участие звука в качестве одной из частей комплексного раздражителя. Вопрос о слухе рыб долгое время оставался спорным, тем более, что рыба не имеет ни улитки, ни основной мембраны Кортиева органа. Он был решен положительно лишь объективным методом условных рефлексов (Ю. Фролов, 1925). Опыты были поставлены на пресноводных (карась, ерш) и морских (треска, бычок) рыбах. В небольшом аквариуме испытуемая рыба плавала на нитке, привязанной к капсуле воздушной передачи. Эту же нитку использовали для подведения к телу рыбы электрического тока, вторым полюсом служила лежащая на дне металлическая пластинка. Источником звука являлась телефонная трубка. После 30 - 40 электрических ударов образовывался слуховой условный защитный рефлекс. При включении телефона рыба ныряла, не ожидая электрического удара. Обнаружили также, что выработка одного условного рефлекса облегчала образование последующих.
Условные рефлексы на световые раздражители . Разнообразные условные рефлексы на пищевом подкреплении вырабатывали при дрессировках рыб с целью изучить их зрение. Если кормить макроподов красными личинками хирономид, то вскope рыбки набрасывались на стенку аквариума, когда снаружи к стеклу приклеивали комочки красной шерсти, сходные по размерам с личинками. На зеленые и белые комочки тех же размеров микроподы не реагировали. Если же кормить рыбок катышками белого хлебного мякиша, то они начинают хватать оказавшиеся в поле зрения белые шерстяные комочки. О высоком развитии зрительного восприятия карпа свидетельствует его способность различать окраску предмета даже в разных условиях освещения. Такое свойство константности восприятия проявилось у карпа и в отношении формы предмета, реакция на который оставалась определенной, несмотря на его пространственные преобразования.
Сложные пищедобывательные рефлексы . Для лучшего сравнения показателей условно-рефлекторной деятельности разных видов животных используют естественные пищедобывательные движения. Таким движением для рыб является схватывание подвешенной на нитке бусинки. Первые случайные схватывания подкрепляют кормом и сочетают со слуховым или зрительным сигналом, на который образуется условный рефлекс. Такой условный зрительный рефлекс, например, был образован и укреплен у карася за 30-40 сочетаний. Также была выработана дифференцировка по цвету и условный тормоз. Однако повторные переделки сигнального значения положительного и отрицательного раздражителей оказались чрезвычайно трудной задачей для рыб и даже приводили к расстройствам условно-рефлекторной деятельности.
Вывод . У аквариумных рыб можно выработать различные условные рефлексы: на свет, на цвет и форму предметов, на время и др.
1.3. Общая характеристика аквариумных рыбок гуппи
Домен: Эукариоты
Царство: Животные
Тип: Хордовые
Класс: Лучепёрые рыбы
Отряд: Карпозубообразные
Семейство: Пецилиевые
Род: Пецилии
Вид: Гуппи
Международное научное название
Poecilia reticulata (Peters, 1859)
Гу́ппи (лат. Poecilia reticulata) - пресноводная живородящая рыба. Гуппи обладают ярко выраженным половым диморфизмом - самцы (Приложение 1, Рис. 1) и самки (Приложение 1, Рис. 2) отличаются по размеру, форме, и окраске. Размер самцов 1,5-4 см, стройные, породистые особи часто с длинными плавниками. Окраска часто яркая. Размер самок 2,8-7 см, с увеличенным брюшком, в анальной области которого видна икра. Плавники всегда пропорционально меньше чем у самцов. Самки из природных мест обитания и многих пород серые с выраженной ромбической сеткой чешуи, за что вид и получил своё название: reticulum с лат. - сетка, сеточка.
Самая популярная и неприхотливая аквариумная рыбка. В домашнем аквариуме населяет все слои. В неволе живёт дольше и вырастает больше, чем в природе. В аквариумах чаще всего содержатся различные породы гуппи либо результат их смешения.
Гуппи получили своё название в честь английского священника и учёного Роберта Джона Лемчера Гуппи, который в 1886 году сделал доклад перед членами Королевского общества, в котором рассказал о рыбках, не мечущих икру, а рожающих живых детенышей.
Оптимальной температурой воды является +24 °C. Выживают в диапазоне от +14° до +33 °C. Площадь аквариума для одной пары гуппи - 25×25 см при уровне воды около 15 см. Они всеядны - нуждаются в мелкой пище как животного происхождения, так и растительного. Главным образом это простейшие, коловратки (филодина, аспланха); ракообразные (циклоп, дафния, моина, личинки комаров - коретра, мотыль); куколка комара; низшие растения (хлорелла, спирулина), а также некоторые водорослевые обрастания. Для взрослых рыб необходимо устраивать один-два разгрузочных дня в неделю (когда рыб не кормят).
Выводы по главе 1.
Значительный вклад в изучение рефлексов внес И.П.Павлов
Для выработки условного рефлекса необходимо длительное совместное действие безусловного и условного раздражителей
У рыб можно выработать несложные условные рефлексы на свет, звук, двигающийся объект, время, размер и цвет предметов и др.
Гуппи – неприхотливые живородящие аквариумные рыбы, удобные для проведения исследований.
Глава 2. Практическая часть
2.1. Выработка условного рефлекса у аквариумных рыб на красный и синий цвет
Для успешного проведения эксперимента по выработке условного рефлекса необходимо соблюдать следующие требования:
1. Кормить рыбок в разное время, иначе вырабатывается условный рефлекс на время.
2. Первым должен действовать условный раздражитель – в данном случае это предмет красного или синего цвета
3. Условный раздражитель опережает по времени или совпадает с безусловным раздражителем – пищевым (кормом)
4. Условный раздражитель и кормление сочетаются несколько раз
5. Условный рефлекс считается выработанным, если рыбки при появлении условного раздражителя приплывают к стенкам аквариума (Приложение 2, Рис. 4, 5.)
Опыт проводится с аквариумными рыбками гуппи. В момент проведения эксперимента их насчитывается 110 особей. До начала эксперимента они содержались в одном аквариуме, т.е. в одинаковых условиях: время кормления, температурный и световой режим, состав и количество воды. У всех особей выработался один и тот же условный рефлекс: утром (в 6.30 часов) после сигнала будильника на мобильном телефоне и включения света наступало кормление. Все особи одновременно подплывали к краю аквариума в ожидании пищи. В течение дня свет включали по надобности, но не каждый раз это заканчивалось кормлением рыб.
Для проведения эксперимента, т.е. выработки условного рефлекса на красный и синий цвет (кормление после появления коробочки с красной крышечкой или синего воздушного шарика) рыб разделили на 3 части (поселили в 3 аквариума). Контрольная группа (30 особей) содержалась в прежних условиях (сроки и условия кормления не изменились). Первая экспериментальная группа (40 особей) утром после прежних сигналов не получала корма. Кормление наступало после появления у стенок аквариума коробочки с красной крышечкой и большая часть рыб обратит на нее внимание. В перерывах между кормлениями у стенок аквариума держали синий воздушный шарик, рыбы к нему подплывали, но кормления не происходило.
Вторая экспериментальная группа (40 особей) – наоборот: после появления синего воздушного шарика рыбы получали корм. В промежутках между кормлениями у стенок аквариума на несколько минут появлялась красная коробочка, рыбы к ней подплывали, но корма не получали.
Со временем у первой и второй экспериментальной групп особей выработался условный рефлекс на кормление после появление предмета красного или синего цвета соответственно. Результаты эксперимента отражены в таблице 1.
Таблица 1. Дневник наблюдений
Дата
Время подачи условного раздражителя и кормления
Примерное время приближения рыб к стенкам аквариума
1 группа
2 группа
1 группа
2 группа
02.01
07.00
07.30
6 ,5 минут
6 ,5минут
09.01
14.45
14.25
5 минут
5 ,5 минут
16.01
16.30
16.00
4 ,5 минуты
4 минуты
23.01
07.00
07.20
3 ,5 минуты
3 минуты
30.01
15.00
15.50
2 минуты
2,5 минуты
06.02
17.00
17.30
1 минута
1,5 минута
13.02
15.00
15.10
30 секунд
50 секунд
20.02
07.10
07.20
10 секунд
20 секунд
27.02
14.30
14.50
10 секунд
10 секунд
ИТОГ
выработан рефлекс на определенный цвет
Выводы по главе 2.
Для выработки условного рефлекса у аквариумных рыбок гуппи необходимо соблюдение определенных условий
В ходе эксперимента выработан условный рефлекс у аквариумных рыбок гуппи на красный и синий цвет
Условные рефлексы способствуют приспособлению организмов к условиям среды (в данном случае – условиям кормления)
Заключение
Аквариум – маленький мирок, дающий уникальную возможность перенести в дом кусочек природы, где всё согласовано, живёт в гармонии, развивается, меняется, раскрывая себя наблюдателю. Этот хрупкий мир целиком зависит от хозяина, т.к. без его постоянной заботы и внимания он погибнет.
У высокоорганизованных животных, имеющих центральную нервную систему, существуют две группы рефлексов: безусловные (врожденные) и условные (приобретенные). Рефлексы имеют важное приспособительное значение для сохранения целостности организма, полноценного функционирования и постоянства внутренней среды. У аквариумных рыб можно выработать всевозможные условные рефлексы на различные раздражители: время, свет, цвет и форму предметов и др. В ходе проделанного эксперимента были сформированы условные рефлексы у аквариумных рыбок гуппи на красный и синий цвет на основе безусловного (пищевого).
В данной работе рассмотрен пример выработки лишь одного условного рефлекса. Приобретенные знания дают начало широкому спектру возможностей для научного познания законов природы и совершенствования собственных знаний.
Список литературы
Биологический энциклопедический словарь. Гл. ред. М. С. Гиляров. 2-е изд., исправл.- М.: Сов. Энциклопедия, 1986. – 381с.
Коган А.Б. Основы физиологии высшей нервной деятельности. 2е изд. , перераб. и доп. - М.: Высшая школа, 1988. - 368 с.
Михайлов В.А. Все о гуппи и других живородящих. Популярные рыбы. Издание 2-е, переработанное и дополненное. - М.: Светоч Л, 1999. - 96 с.
Мадди Харгров, Мик Харгров. Аквариумы для "чайников". - 2-е изд. - М.: «Диалектика», 2007. - С. 256.
Объединенный научный совет "Физиология человека и животных" (Академия наук СССР). /под ред. Черниговского В.Н. – М.: Наука, 1970.
Решетников Ю. С., Котляр А. Н., Расс Т. С., Шатуновский М. И. Пятиязычный словарь названий животных. Рыбы. Латинский, русский, английский, немецкий, французский. /под общей редакцией акад. В. Е. Соколова. - М.: Рус. яз., 1989. - С. 183.
Фролов Ю.П. И.П. Павлов и его учение об условных рефлексах. Гос. изд. биологической и медицинской литературы, 1936 – 239с.
http://books.google.ru
ПРИЛОЖЕНИЕ 1
Рис. 1 Самец гуппи
Рис. 2 Самка гуппи
Рис. 3 Аквариумные рыбки гуппи
ПРИЛОЖЕНИЕ 2
Рис. 4 Выработка условного рефлекса на красный цвет
Рис.5 Выработка условного рефлекса на синий цвет
Название ОУ Муниципальное бюджетное общеобразовательное учреждение лицей №5 города Ельца Липецкой области
Фамилия, имя, отчество руководителя Замурий Светлана Юрьевна
Тема работы:
e-mail: [email protected]
Выработка условных рефлексов у аквариумных рыб
В наше время огромному большинству людей, где бы они ни жили и чем бы ни занимались, приходится иметь дело с животными. Житель современного города, так или иначе, соприкасается с животными, будь то борьба с тараканами на кухне или общение и уход за домашними любимцами.
В прошлом году на день рождения родители подарили мне аквариум. Я была очень рада этому.
Многие говорят, что рыбок держать неинтересно, потому что их нельзя дрессировать. Но дрессировка основывается на развитии условного рефлекса. А мои наблюдения за рыбами подтвердили, что у них можно развивать условные рефлексы.
Проблема: Как связаны условный и безусловный рефлекс?
Гипотеза: У аквариумных рыбок можно выработать условный рефлекс на любой раздражитель.
Цель моего исследования: Доказать, что условный рефлекс у рыбок вырабатывается на основе безусловного, имея опережающее влияние условного раздражителя
Задачи исследования:
1. Изучить литературу по теме: «Поведение животных. Условные и безусловные рефлексы»;
2. Определить и описать рыб, обитающих в моём аквариуме.
3. Провести эксперименты по выработке условных рефлексов у животных.
4. Выяснить, на какой раздражитель условный рефлекс вырабатывается быстрее.
Объект исследования: аквариумные рыбки
Предмет исследования: условные рефлексы у животных
В своей работе я использовала следующие методы исследования:
Изучение научной литературы по теме « Условные и безусловные рефлексы»; Описание аквариумных рыб; Эксперимент по выработке условных рефлексов на различные раздражители.
Безусловные и условные рефлексы.
Безусловные рефлексы - наследственно передаваемые (врожденные) реакции организма, присущие всему виду.
Условный рефлекс – это выработанная в процессе развития реакция организма на раздражитель.
Безусловные рефлексы являются тем основным врожденным фундаментом в поведении животного, который обеспечивает (в первые дни после рождения, при постоянной заботе родителей) возможность нормального существования животного. Однако по мере развития животное приобретает все большее и большее количество индивидуально приобретенных актов поведения. Это и есть условные рефлексы.
Условия образования условных рефлексов.
Первое условие образования условного рефлекса - это совпадение во времени действия ранее безразличного для раздражителя с действием какого-либо безусловного раздражителя, вызывающего определенный безусловный рефлекс.
Второе условие образования условного рефлекса состоит в том, что тот раздражитель, который превращается в условно-рефлекторный, должен несколько предшествовать действию безусловного раздражителя.
При дрессировке животного команды и жесты следует давать несколько раньше, чем начинает действовать безусловно-рефлекторный раздражитель. Например, при дрессировке собаки хождению рядом словесная команда "рядом" должна несколько (на 1-2 секунды) предшествовать рывку поводком, вызывающему безусловно рефлекторную реакцию.. Если раздражитель, который должен стать условно-рефлекторным сигналом, будет даваться после безусловно-рефлекторного раздражителя, то условный рефлекс не выработается.
Поэтому при дрессировке животных необходимо строго следить за тем, чтобы условные сигналы немного предшествовали действию безусловного раздражителя.
Третье чрезвычайно существенное условие образования условного рефлекса заключается в том, что полушария головного мозга животного должны быть во время выработки условного рефлекса свободны от других видов деятельности.
При выработке условных рефлексов надо стараться исключить, по мере возможности, влияние различных посторонних раздражителей. Четвертое условие образования условных рефлексов - это сила условного раздражителя. На слабые условные раздражители условные рефлексы вырабатываются медленно и бывают меньшей величины, чем на сильные раздражители. Однако надо иметь в виду, что чрезмерно сильные условно-рефлекторные раздражения могут вызывать у некоторых собак (особенно слабого типа нервной деятельности) не улучшение, а, наоборот, ухудшение их условно-рефлекторной деятельности. А в некоторых случаях условный рефлекс может вообще не вырабатываться.
Необходимо также иметь в виду, что сила безусловного раздражителя при выработке условного рефлекса должна быть большей, чем сила условного раздражителя, так как условный раздражитель большой силы (например, сильный звук, окрик и т. п.) может затормозить у животного проявление безусловного рефлекса (например, пищевого).
Пятым условием образования условных рефлексов является состояние того безусловного рефлекса, на базе которого вырабатывается условный рефлекс. Во время выработки условного рефлекса безусловный рефлекс должен быть в достаточно возбудимом состоянии. Если условный рефлекс вырабатывается на пищевом безусловном рефлексе, необходимо, чтобы животное проголодалось; накормленная собака будет слабо реагировать на пищевое подкрепление, и условный рефлекс будет вырабатываться медленно.
2. Определение и описание обитателей моего аквариума
Попугай (Pelvicachromis pulcher) обитает в реках с солоноватой водой в Западной Африке . В Европу эта рыбка впервые была завезена в 1951 году. Попугай обладает продолговатым, сжатым по бокам телом. Профиль спины выгнут больше чем брюха. Передняя часть головы, с конечным ртом и покатым лбом, слегка изогнута вниз и напоминает голову попугая (отсюда и название). Чаще Вдоль всего тела, от рыла и до конца хвостового стебля, проходит широкая темно-коричневая полоса. Спинка темная. На брюшке расположено пятно вишневого цвета, низ головы золотистый.
Барбусы суматранские (Barbus tetrazona)- мирные, стайные, очень подвижные рыбки .Тело этих барбусов высокое, сильно сжатое с боков . Усов нет. Общая окраска золотисто-розовая, спинка более тёмная с красным оттенком, брюшко - желтовато-белое. По бокам проходят четыре вертикальные чёрные полосы Первая проходит через глаз, вторая - за грудным плавником, третья - позади спинного плавника и последняя - в начале хвостового плавника.
Акулий барбус (Balantiocheilus melanopterus ) обитает в реках и ручьях быстрым течением в Таиланде и на островах Юго-Восточной Азии: Калимантан и Суматра . Внешний вид акульего балу неброский, чем-то напоминающий плотву. У него узкое, сжатое по бокам тело, крупные глаза и нижний рот. Усы отсутствуют. Основной окрас тела серебристо-стальной. Чешуйки крупные, напоминающие собой небольшое зеркальце (создают сверкающий эффект). Грудные плавники бесцветные. Остальные либо прозрачные, либо желтоватые с широкой черной окантовкой. Половые отличия: самцы стройнее и мельче самок. У молодых особей почти невозможно различить пол. В длину достигают до 35 см. Растут очень быстро. Жемчужный гурами (Trichogaster leeri) . Основной фон кремовый, а все тело и полупрозрачные плавники покрывают многочисленные переливающиеся светлые пятна, напоминающие жемчужины (отсюда название). Брюшко самцов кроваво-красного цвета, их спинной плавник остроконечно вытянут, анальный плавник мощный, с бахромчатыми вытянутыми лучами. Вдоль тела проходит черная полоса, начинающаяся от рыла и оканчивающаяся у основания хвостового плавника. Рыба достигает в длину 11 см.
Анциструс обыкновенный (Ancistrus dolichopterus ) Семейство Кольчужные сомы (Loricariidae). Анциструс обыкновенный обитает в горных реках Южной Америки в притоках Амазонки, в Андах в Перу, а так же верховьях Ориноко в Венесуэле. Форма тела анциструса обыкновенного каплевидно-приплюснутая, голова широкая. Тело покрыто рядами широких костных пластин. Основная окраска от светло-серой желтоватой до темно-серой и черной со светлым крапом. Окраска весьма изменчива и нередко анциструсы «бледнеют». Взрослые самцы анциструса могут достигать до 10 см. Рот у рыб в виде присоски с вытянутыми губами, снабженный роговидными скребками, позволяющими сдирать обрастания со стенок аквариума, коряг, листьев растений.
Данио рерио (Brachydanio rerio ) - рыбка верхних слоев прибрежной части стоячих и медленно текущих водоемов Юго-Восточной Азии , обычно плавающая между стеблями водных растений и свешивающихся в воду береговых трав. Здесь отыскивает она свою добычу - мелких беспозвоночных. Здесь же рыбки нерестятся, рассыпая икру в густых зарослях прибрежных растений. Данио - одна из наиболее распространенных аквариумных рыб . Рыбки очень подвижные и неприхотливые. Живут даже в самых маленьких аквариумах. Данио рерио держатся в основном в средних и верхних слоях воды. При испуге могут выпрыгивать из воды, поэтому аквариум необходимо накрывать плотной крышкой. Данио предпочтительно содержать группой из 8-10 рыб. Наблюдение за быстрыми и грациозными в движениях данио доставляет любителям аквариумов большое удовольствие
3.Выработка условных рефлексов на различные раздражители у рыб.
Методика выполнения работы
Выработать условный рефлекс у рыбок на три различных раздражителя: свет; бусинка; постукивание по аквариуму.
Условия проведения эксперимента: кормить рыбок в разное время, иначе вырабатывается условный рефлекс на время.
Правила выработки условных рефлексов:
а) первым действует безразличный раздражитель – свет; б) он опережает по времени или совпадает с безусловным раздражителем – пищевым (кормом); в) свет и кормление сочетаются несколько раз; г) рыбки при зажигании света приплывают к стенкам аквариума, значит безразличный раздражитель (бусинка) начинает вызывать такую же реакцию, что и безусловный (корм); д) условный рефлекс выработан.
Таким же образом, проводила выработку условного рефлекса на другие раздражители (бусинку, стук)
Таблица №1 Выработка условного рефлекса на свет
| Дата наблюдения | Свет и время кормления | | |
| 02.09.2012 | 08.30 | 5 минут | |
| 03.09.2012 | 10.10 | 4 минуты | |
| 04.09.2012 | 18.30 | 3 минуты | |
| 10.10.2012 | 21.00 | 1 минута | |
| 12.10.2012 | 07.20 | 30 секунд | |
| 18.10.2012 | 19.00 | 10 секунд | 18.10.2012 |
Вывод: Условный рефлекс вырабатывается на основе безусловного, имея опережающее влияние условного раздражителя – света. В головном мозге между зрительной и пищевой зонами коры больших полушарий устанавливается временная связь. Свет стал доминирующим раздражителем. Условный рефлекс выработан через 46 дней.
Таблица №2 Выработка условного рефлекса на бусинку
| Дата наблюдения | Бусинка и время кормления | Время приближения рыбок к корму | Дата выработки условного рефлекса |
| 28.10.2012 | 08.30 | 5 минут | |
| 29.10.2012 | 10.10 | 4 минуты | |
| 30.10.2012 | 18.30 | 3 минуты | |
| 05.11.2012 | 21.00 | 2 минуты | |
| 08.11. 2012 | 07.20 | 1 минута | |
| 10.11.2012 | 19.30 | 30 секунд | |
| 18.11.2012 | 20.00 | 5 секунд | 18.11.2012 |
Вывод: Условный рефлекс вырабатывается на основе безусловного, имея опережающее влияние условного раздражителя – бусинки. В головном мозге между зрительной и пищевой зонами коры больших полушарий устанавливается временная связь. Бусинка стала доминирующим раздражителем. Условный рефлекс выработан через 20 дней.
Таблица №2 Выработка условного рефлекса на постукивание по аквариуму
| Дата наблюдения | Стук и время кормления | Время приближения рыбок к корму | Дата выработки условного рефлекса |
| 28.11.2012 | 08.30 | 5 минут | |
| 29.11.2012 | 10.10 | 4 минуты | |
| 30.10.2012 | 18.30 | 3 минуты | |
| 05.12.2012 | 21.00 | 1 минуты | |
| 08.12. 2012 | 07.20 | 30 секунд | |
| 10.12.2012 | 19.30 | 20 секунд | |
| 13.12.2012 | 20.00 | 5 секунд | 13.11.2012 |
Вывод: Условный рефлекс вырабатывается на основе безусловного, имея опережающее влияние условного раздражителя – стук. В головном мозге между слуховой и пищевой зонами коры больших полушарий устанавливается временная связь. Стук стал доминирующим раздражителем. Условный рефлекс выработан через 15 дней.
Заключение
Проведя исследования, я пришла к выводу: условные рефлексы у рыбок вырабатывается на основе безусловного, имея опережающее влияние условного раздражителя.У аквариумных рыбок можно выработать рефлекс на любой раздражитель.
Постукивание по стенке аквариума стало более сильным раздражителем, и поэтому условный рефлекс выработался быстрее.
В ходе исследования моя гипотеза подтвердилась.
Наблюдение за рыбками, а также написание исследовательской работы научили меня самостоятельно работать с источниками информации (книгой, интернетом), обрабатывать информацию, вести дневник наблюдений.
В ходе работы я поняла, что аквариум - уникальная возможность перенести в дом кусочек природы, создать свой маленький мир, где всё согласовано, всё живёт в гармонии, развивается, меняется, раскрывая себя наблюдателю. Этот хрупкий мир целиком зависит от хозяина – без постоянной заботы и внимания он погибнет.
Мы должны научиться жить, давая возможность жить и другим организмам на нашей планете. Изучение поведения животных поможет нам познать самих себя.
Список литературы
1. Бертрон Р.Чувства животных. - М., 1972 г.
2. Сергеев Б. От амебы до гориллы. - Л.: Детская литература, 1988 г.
3. Нога Г. С. Наблюдения и опыты по зоологии. - М.: Просвещение, 1979
4. Сергеев Б. Ф. Занимательная физиология. - М.: Дрофа, 2004 г.
5. Я познаю мир: Детская энциклопедия: Животные [текст, рисунок]. – М.: ООО «Изд-во АСТ», 2001 – с 221 – 223.
Ресурсы удаленного доступа
6.Зипер, А. Ф. Управление поведением животных и птиц. Рефлексы в жизни животных [текст]. – Режим доступа.
