http://rybakam

Николаевск-на-Амуре
МБОУ СОШ №1
Выработка условных рефлексов у
аквариумных рыб
Автор: ученица 10 класса МБОУ СОШ №1
г. Николаевска-на-Амуре, Хабаровского края
Ланкина Елена Сергеевна, 02.04.1993г.
ул. Хабаровская, 33, кв. 34
Консультант: Малышева Ирина Владимировна,
учитель биологии МБОУ СОШ №1
г. Николаевск-на-Амуре, Хабаровского
2012
Рецензия на работу Молчановой Екатерины, учащейся 10 «А» класса
МОУ СОШ №1 г. Николаевска-на-Амуре
«Выработка условных рефлексов у аквариумных рыб».
Целью работы ученицы является определение скорости образования искусственных
условных рефлексов у аквариумных рыб.
Задачи:
1. Изучить литературу соответствующую литературу.
2. Провести эксперимент по выработке условных рефлексов у рыб.
3. Определить скорость формирования рефлексов у рыб.
Научным методом, на основе которого построена работа явился эксперимент.
К практике подведена соответствующая теоретическая база, на которую опиралась
ученица при выполнении работы:
деятельности
раскрываются
особенности рефлекторной
рыб, дано описание рыб, участвующих в эксперименте. Также описан
принцип выработки рефлексов у рыб.
В ходе эксперимента Екатерина вырабатывала реакцию рыб на звук и на свет,
рассматривала скорость выработки реакции у различных аквариумных рыб.
В итоге работы были получены определенные результаты, позволяющие ученице
определить влияние света и звука при выработке рефлексов у аквариумных рыб и сделать
соответствующие выводы.
2
Содержание
Введение………………………………………………………………4
1. Теоретические основы работы
1.1. Рефлекторная деятельность рыб………………............ 5
1. 2. Описание аквариумных рыб…………………………… 7
2. Выработка пищевых условных рефлексов у некоторых видов
аквариумных рыб
2.1. Механизм выработки условных рефлексов……………9
2.2. Результаты эксперимента……………………………….11
Заключение…………………………………………………………..14
Библиография…………………………………………………….…15
Приложение …………………………………………………………16
3
Введение
Адаптация организма в изменяющихся условиях окружающей среды – важная
характеристика для любого живого существа, так как позволяет ему получать
преимущество при питании, размножении, защите, т.е. повысить свои шансы на
выживание. Приспособление во многом обусловлено выработкой в течение жизни
условных рефлексов.
Бесконечное множество условных рефлексов в значительной степени определяет
сложное поведение животных. По многим косвенным признакам, которые приобрели
сигнальное значение, животное заранее узнаёт о предстоящей опасности или признаках
пищи и потому наиболее адекватно строит своё поведение.
Основные закономерности и
принципы формирования элементарных и сложных условных рефлексов – общие для
животных и человека.
Для формирования условные рефлексов требуется достаточно высокий уровень
организации центральной нервной системы. Практически истинные условные рефлексы
вырабатываются у позвоночных животных: рыб, земноводных, пресмыкающихся, птиц и
млекопитающих.
Аквариумные рыбки живут в неестественной среде, у них намного меньше
естественных врагов, регулярно поступает корм и, следовательно, количество образуемых
рефлексов и скорость их образования будет меньше, чем у их собратьев, живущих в
естественных условиях.
Цель работы – определение скорости образования искусственных условных
рефлексов у аквариумных рыб.
Задачи:
4.Изучить литературу соответствующую литературу.
5.Провести эксперимент по выработке условных рефлексов у рыб.
6.Определить скорость формирования рефлексов у рыб.
Объект:
аквариумные
рыбки
стратофокусы,
суматранские
барбусы,
сом
прилипала, сом «кошка».
Предмет: связи между условным
раздражителем и подкрепляющим этот
раздражитель безусловнорефлекторным актом у аквариумных рыб
Методы: эксперимент.
4
1.1. Рефлекторная деятельность рыб
Рыба - не такое уж примитивное существо. У нее есть центральная нервная система,
и, как следствие, у рыб вырабатываются условные рефлексы и устойчивые ассоциации.
Как показывает опыт, рыбы очень хорошо дрессируются - например, приучаются
сплываться в одно и то же место для кормежки и т.п. рыбы обучаются, наблюдая за
поведением друг друга с помощью зрения.
Избежать опасности животным помогают исследовательский рефлекс. Что это
такое?
Всякое животное, попав в незнакомую обстановку или завидев незнакомый предмет,
приглядывается, прислушивается, стараясь определить, не грозит ли ему опасность. Но, не
приблизившись к незнакомому предмету, не узнаешь, что можно от него ждать. И
животное, преодолевая страх, пытается выяснить положение.
Каждому спиннингисту приходилось наблюдать, как за блесной устремляются
рыбёшки значительно меньше самой приманки. Это проявление исследовательского
рефлекса. 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.
Поступки данного животного, объясняющиеся приобретенным опытом, И.П. Павлов
относит к условной рефлекторной деятельности. Оказывается, 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.[1]
Условный рефлекс у рыб можно вырабатывать 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. Сомов при одном тоне звука кормили, а при другом ударяли по
5
носу палочкой. Через некоторое время сомы подплывали, заслышав звук первого тона, а
услышав второй, бросались на утек и забивались в дальний угол аквариума.
Наблюдения за рыбами в аквариуме подтвердили, что рыбы перенимают опыт
соседа. Был проделан следующий опыт. Аквариум разделили пополам стеклянной
перегородкой и в одну половину посадили несколько рыбок. В углу аквариума зажигали
красную лампочку, свет корой 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 рыбок. 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.
Как видим, ум, сообразительность и хитрость рыб объясняются врожденным
инстинктом и приобретенным в течении жизни опытом.[3]
6
1. 2. Описание аквариумных рыб
Сом «кошка». Встречаются в водоёмах западных окраин Беларуси, Украины и в
Молдове. Местным видом стал считаться сравнительно недавно. Длина сома в наших
условиях до 33 см и вес до 700г. У рыбы крупная голова с большой пастью, которая
венчается усами. Они служат органами осязания и очень помогают их обладателю рыться
в поисках съестного. Окрашен сомик в темно-коричневый цвет с зелёным, фиолетовым
или бронзовым отливом, часто размытыми пятнами. Окраска в разных местах обитания
может существенно отличаться.
Барбус суматранский. Свыше 300 видов барбусов широко распрастранены в
Африке и Азии, несколько видов обитают в Европе. На территории СНГ насчитывают
около 10 видов этого рода.
Величина барбусов от 5см до 1,5м. Самцы многих видов более полным брюшком.
Барбусы- мирные рыбки, но иногда могут повреждать нежные плавники других более
медлительных соседей по аквариуму. Барбусы отличаются всеядностью, нуждаются в
регулярной подкормке зеленью, особенно самки во время нереста. Размножение многих
барбусов в естественных водоёмах связано с сезоном дождей, т.е природным смягчением
воды. После нереста личинки выклёвываются через сутки - двое. Кормят сначала «живой
пылью». В аквариумах появляются новые, селекционные формы некоторых видов
барбусов.[7]
У прилипал сплющенное плоское тело, полностью покрытое многоугольными
костными пластинками. На торпедовидном туловище имеется пара горизонтальных
грудных и пара брюшных плавников, вертикальный большой спинной, мелкие анальный и
жировой плавники. Особо примечателен округлый нижний рот и вытянутые губы с
роговидными присосками, благодаря которым рыбы хорошо удерживаются на сильном
течении и могут жить в быстротекущих водах, присасываясь к камням и корягам. На
ротовой
присоске
имеются
роговые
бугорки
(иногда
называемые
«тёркой»),
предназначенные для соскребания различных растительных и животных обрастаний с
поверхности растений, камней и других предметов. В природных условиях это основной
источник их питания.
Тело взрослых рыб темно-коричневого, реже сероватого цвета (в покровной
окраске также могут присутствовать пятна более светлых оттенков) с беспорядочно
разбросанными мелкими светлыми точками, сливающимися на плавниках в штрихи.
Нижняя, брюшная, сторона немного светлее спинной. Плавники голубоватые, реже
черные, на спинном и хвостовом плавниках четко выделяются ряды темных пятен, а на
брюшных и грудных плавниках — более расплывчатые пятна серовато-голубого или
7
оливкового цвета. У прилипал отсутствует плавательный пузырь, и они не могут подолгу
зависать в толще воды, как другие рыбы. Поэтому, для того, чтобы проплыть некоторое
расстояние не цепляясь своим ртом-присоской за различные предметы, прилипалы
вынуждены активно работать плавниками.
Прилипалы очень прожорливые рыбы. Хотя они и питаются обрастаниями на
стеклах, камнях и листьях растений, помимо этого им надо обязательно давать корма
растительного происхождения, личинок насекомых, червей.
Взрослые рыбы нуждаются в регулярном, не менее чем двукратном питании (один
раз — в сумеречное вечернее время). Около 60 процентов суточного рациона по массе
должны занимать разнообразные растительные корма.[5]
8
2.1. Механизм выработки условных рефлексов
Условные рефлексы - индивидуально приобретённые сложные приспособительные
реакции организма животных и человека, возникающие при определённых условиях на
основе образования временной связи между условным (сигнальным) раздражителем и
подкрепляющим этот раздражитель безусловнорефлекторным актом
Условным раздражителем может быть любое изменение состояния внешней и
внутренней среды, которое воспринимается рецепторами. В начальном периоде
образования (периоде генерализации) Условные рефлексы носит обобщённый характер,
т.к. одинаковая реакция возникает на многие сигналы. Позднее он становится более
специализированным, избирательным, прочным и постоянным по величине, и лишь один
сигнал из множества или близкие к нему раздражители способны вызвать адекватную
реакцию. Если нарушаются условия формирования, условные рефлексы меняет
параметры или совсем угасают.
В зависимости от раздражителя, на который вырабатывается рефлекс, различают
натуральные и искусственные условные рефлексы. Натуральные условные рефлексы
вырабатываются на естественные свойства безусловного подкрепления (такие, например,
как
вид,
запах
пищи),
имеющие
биологическую
значимость
для
животного.
Искусственные условные рефлексы вырабатываются на раздражители, первоначально не
связанные с подкреплением (например, звонок, свет, метроном). В соответствии с
биологическим значением безусловного подкрепления различают условные рефлексы
пищевые,
связанные
с
добыванием,
приёмом
и
усвоением
пищи;
защитные
(оборонительные) и др. По особенностям ответных реакций условные рефлексы делят на
вегетативные
и
соматодвигательные.
В
зависимости
от
структуры
условных
раздражителей и от соотношений во времени действия условного и безусловного
компонентов, а также от особенностей подкрепления, от времени ответной реакции на
сигнал различают условные рефлексы:
1) первого порядка, образующиеся на базе безусловных;
2) высшего порядка (2-го, 3-го и т.д.), возникающие на основе ранее выработанных
временных связей;
3) подражательные, при которых подкреплением служат поведенческие реакции
другого животного;
4)
ассоциации, когда условные рефлексы появляется при сочетании двух
индифферентных раздражителей;
5) инструментальные, выполняя которые, животное содействует активному
получению пищи или избавляет себя от вредных воздействий (например, болевых). При
9
данной форме условных рефлексов ответ на сигнал не воспроизводит реакцию, на базе
которой он был выработан.
В процессе условнорефлекторной деятельности постоянно совершается анализ и
синтез раздражений внешней и внутренней среды. Анализ раздражений состоит в
различении, разделении сигналов, дифференцировании воздействий на организм. Синтез
раздражений
проявляется в связывании, обобщении, объединении
возбуждений,
возникающих в различных участках мозговой коры вследствие взаимодействия,
устанавливающегося между нейронами и их группами. Процессы анализа и синтеза
связаны между собой и протекают параллельно, составляя главную функцию головного
мозга. Пример аналитико-синтетической деятельности коры головного мозга
–
образование динамического стереотипа, при котором происходит объединение в
функциональную систему несколько временных связей. Кора фиксирует определённый
порядок раздражителей и соответствующих им реакций, что облегчает её работу при
выполнении стереотипно повторяющейся системы рефлексов. Механизм образования
условных рефлексов основан на процессе замыкания нервной связи между 2
одновременно возбуждёнными пунктами головного мозга. [6]
10
2.2. Результаты эксперимента
Цель работы – определение скорости образования связи между условным
раздражителем и подкрепляющим этот раздражитель безусловнорефлекторным актом у
аквариумных рыб.
На протяжении 30 дней я вырабатывала у рыб рефлексы на звук и цвет предметов.
В своей работе я следовала следующим правилам выработки условных
рефлексов
1) условный раздражитель должен предшествовать действию безусловного;
2) в качестве условного раздражителя может быть использован любой раздражитель
внешней или внутренней среды, который должен быть по возможности индифферентным,
не вызывать обронительной реакции, не обладать чрезмерной силой и способен
привлекать внимание; поэтому в работе использованы два вида раздражителя: звук и свет.
3) безусловный раздражитель должен быть достаточно сильным, в противном случае
временная связь не сформируется;
4) возбуждение от безусловного раздражителя должно быть более сильным, чем от
условного; мной был выбран подкрепляющий безусловный рефлекс – пищевой;
5) необходимо устранить посторонние раздражители, так как они могут вызывать
торможение условного рефлекса;
6) животное, у которого вырабатывается условный рефлекс, должно быть здоровым;
перед началом эксперимента рыбы за состоянием рыб проводилось наблюдение, которое
показало нормальное состояние обитателей аквариума;
9) при выработке условного рефлекса у рыб выражена мотивация - при выработке
рефлекса животные не получали питание несколько часов.
Эксперимент проводился на четырех породах аквариумных рыбок: стратофокусы,
барбусы суматранские, сом прилипала, сом «кошка». [2]
Моя работа состояла из следующих этапов:
1. Этап генерализации – образование условного рефлекса на звук.
2. Этап закрепления - закрепление образованного рефлекса на звук
3. Перерыв.
4. Этап генерализации – образование условного рефлекса на свет.
5. Этап закрепления - закрепление образованного рефлекса на свет.
На протяжении 12 дней перед подачей корма рыбкам я включала музыку, через
несколько секунд кормила. После двухдневного перерыва я стала вырабатывать рефлекс
11
на цвет. Показывала рыбкам треугольник белого цвета и подавала корм, показывала
треугольник красного цвета, и корм не подавала.
Реакция на звук
Название
День
Поведение
4
Выплыли быстро из водорослей и быстро
стали кушать
Барбусы
7
Барбусы самые первые возле кормушки.
12
При первых звуках мелодии рыбки ждут,
суматранские
когда их покормят.
4
Выплыли быстро из водорослей и быстро
стали кушать.
Стратофокусы
7
Подплывают к кормушке вслед за барбусами
12
При первых звуках мелодии рыбки ждут,
когда их покормят.
Сом «кошка»
1
К кормушке не подходят, питаются на дне.
10
Вылезают ночью. Питаются в любое время дня
Сом прилипала
и ночи (корм на дне ищут)
Без изменений
14
Из таблицы видно, что рыбы способны быстро образовывать рефлексы. Органы
слуха рыб воспринимают колебания водной среды, но только более высокочастотные,
гармонические или звуковые, поэтому реакция на звук проявляется очень быстро. Как
показывает
таблица,
первыми
реагируют
барбусы.
Повторяют
их
поведение
стратофокусы. Сомики в связи с образом жизни, который они ведут, интереса к корму не
проявили.
При выработке рефлекса на свет, я использовала лампу синего цвета и красного.
Перед кормлением включала
красную лампу и давала корм. В течение дня в
определённое время включала синюю лампу, и корм не давала.
12
Реакция на свет
Название
День
Примечание
Барбусы
1
Реакции нет ни на один
Стратофокусы
Барбусы
свет.
2
Реакций нет.
3
Реакций нет.
4
При включении красного
Стратофокусы
Барбусы
Стратофокусы
Барбусы
Стратофокусы
света рыбы подплывают
к кормушке, на синий
свет не реагируют.
Барбусы
Показала красный свет -
5
Стратофокусы
Барбусы
рыбы возле кормушки.
Красный свет показала,
6
стратофокусы
рыбы
плавают
кругами
возле кормушки, барбусы
реагируют первыми.
Барбусы
Красный свет показала и
7
стратофокусы
не кормила, рыбы возле
кормушки.
Из таблицы видно, что на четвертый день стратофокусы и барбусы проявляют
реакцию на свет. Но в отличие от реакции на звук, проявляют меньше активности,
подплывают к кормушке не организованно.
Рыбы способны реагировать на свет хуже, чем на звук, это можно объяснить тем,
что орган слуха у рыб развит очень хорошо.
Как показывает таблица, барбусы
реагируют быстрее, чем стратофокусы. Стратофокусы проявляют подражательный
рефлекс, повторяют действия во время опыта за барбусами. Сомики не проявили
реакций во время опыта. По окончанию эксперимента рыбы долго плавали кругами
возле кормушки.
13
Заключение
Разные породы рыб с разной скоростью вырабатывают условные рефлексы, но
происходит это за короткий промежуток времени. Это можно объяснить тем, что пищевые
рефлексы самые простые, образующиеся на базе безусловных. В своем эксперименте я
вырабатывала искусственный рефлекс, т.к. звук и свет не связаны с питанием.
За время эксперимента быстрее всего формирование рефлекса происходило у
хищников - барбусов. У стратофокусов кроме запланированных мною рефлексов
выработался подражательный рефлекс.
У сомиков рефлексы не выработались. Вероятнее всего, не выработался рефлекс на
свет т.к. они ночные рыбы, а особенно хорошо распознают свет рыбы, ведущие дневной
образ жизни.
В дальнейшем я хочу продолжить эксперимент и изучить скорость образования
рефлексов у отдельных пород рыб на различение формы предметов.
14
Библиография
1.
http://rybakam.ru
2.
www.medicinform.net
3.
www.ohoJniki.com
4.
www.rybalka.com
5.
www.akvariumtlsh.com
6.
www.zooeco.com
7.
www.akvari
15
Приложение
16