МУНИЦИПАЛЬНОЕ ОБЩЕОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ
ЧУМАШИНСКАЯ СРЕДНЯЯ ОБЩЕОБРАЗОВАТЕЛЬНАЯ ШКОЛА
Село Чумашки
Купинского района
Новосибирской области
УЧЕБНО - ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКАЯ РАБОТА.
Тема « Муравьи- санитары леса»
Номинация « Экология лесных животных»
Эльшайт Ирина
Консультант: руководитель эколого –
Биологического объединения « Юннат»
Фенькина Вера Павловна
2007 год
Оглавление.
Введение.
Методика исследования.
Результаты исследования.
Выводы.
Заключение.
Список используемой литературы.
Введение
Цель работы: Расширить представление об очень интересной группе живых организмов – муравьях, о их поведении, общественном образе жизни, о их роли в жизни лесного сообщества.
Задачи работы: Выяснить особенности жизни муравьев;
узнать, чем питаются муравьи, живущие в наших березово – осиновых колках выяснить, какое действие оказывает муравьиная кислота на насекомых и на людей, определить, какое значение имеют муравьи для лесного биоценоза;
Актуальность исследования (проблематика)
Сейчас очень много говорят о проблемах загрязнения окружающей среды, о применении огромного количества химических веществ: пестицидов, минеральных удобрений, инсектицидов, гербицидов и т. д. На фоне повсеместного загрязнения среды очень актуальным становится вопрос об уменьшении применения химикатов, о более широком применении биологических способов борьбы с вредителями растений. Муравьи как санитары леса выходят в этом случае на передний план.
Место исследования: окрестности села Чумашки, осиново - березовые колки в радиусе 6 км.
Сроки исследования: июнь – июль 2007 года.
Методика исследования:
Наблюдения;
Фотографирование;
Работа со справочной и научной литературой.
Летом я часто с папой ездила в лес просто для того, чтобы побыть на природе, подышать свежим воздухом. Был июнь, сенокосная пора, папа общался с трактористами, а я бродила по лесу. В первый же день я обнаружила в лесу несколько муравейников и стала наблюдать за ними. Наблюдать оказалось настолько интересно, что на следующий день я приехала в лес уже специально для наблюдения за муравьями.
Больше всего они поразили меня своим трудолюбием. Основу населения муравейника составляли рабочие муравьи- особая форма самок, приспособленных не для размножения, а для выполнения различных работ. Из литературы я узнала подробности о возможном составе муравьиной семьи.
Муравьи в колонии делятся на четыре основные категории: 1) самцы и девственные самки, ожидающие брачного лета (который у них наступает не всегда); 2) плодущая царица, или матка (в некоторых случаях их несколько); 3) рабочие, иногда составляющие несколько субкаст; 4) расплод (яйца, личинки и куколки).
Самцы. Сообщество муравьев состоит в основном из самок. Немногочисленные самцы, за редким исключением, не принимают участия в жизни колонии. Они остаются в гнезде до брачного лета, а после него оказываются бездомными и не способными о себе заботиться. В принципе, их единственная функция – спаривание, и, выполнив ее, они быстро умирают. За небольшими исключениями, самцы развиваются из неоплодотворенных яиц, т.е. генетически гаплоидны – обладают только одним набором хромосом, достающимся им от материнской яйцеклетки.
Самки. Неразмножающиеся рабочие, как и плодущие царицы, по генотипу самки, однако их половая система обычно недоразвита. И те и другие развиваются из оплодотворенных яиц, т.е. являются диплоидными – у них два набора хромосом, полученных от сперматозоида и яйцеклетки. Эту на первый взгляд универсальную систему усложняет присутствие телитокии, т.е. развития самок из неоплодотворенных яиц, например у Pristomyrmex pungens, наличие диплоидных самцов, в частности у S. invicta и Formica exsecta, и откладка у некоторых видов жизнеспособных яиц рабочими особями.
Рабочие. Каста рабочих обычно делится на три различающиеся размерами субкасты – мелких, средних и крупных особей. У большинства видов переход между ними постепенный, и это деление отчасти условно, но в некоторых случаях существуют две четко выраженные группы – мелкие и крупные рабочие. Первые у ряда видов в основном или полностью выполняют защитные функции и называются солдатами. У зерноядных форм они часто занимаются также помолом, т.е. очисткой семян от оболочек и измельчением их питательной части, эндосперма. Мелкие и средние рабочие выполняют различные задачи, которые меняются с возрастом. Сначала они работают няньками, кормя и чистя расплод, затем становятся строителями, расширяющими и ремонтирующими гнездо, а самые старые (и чаще прочих гибнущие) выполняют опасную роль фуражиров, т.е. собирают и приносят в муравейник еду. Объем рабочей силы, доступной для каждой конкретной задачи, оптимизирован – он устанавливается и поддерживается в наиболее эффективных пределах путем регулирования периода жизни, в течение которого особи выполняют ту или иную функцию.
Расплод. Цикл развития муравьев, как и у всех перепончатокрылых, включает полное превращение (голометаболию). Из яйца вылупляется личинка – единственная растущая стадия насекомого. Ее кутикула, т.е. наружный покров, растягивается только в определенных пределах, поэтому в ходе роста несколько раз сменяется – происходят линьки. Соответственно различаются несколько возрастных стадий личинки: первая – от вылупления до первой линьки, вторая – до второй линьки и т.д. Для муравьев типичны четыре личиночные стадии, которые завершаются окукливанием, хотя у некоторых видов их три или пять.
Перед тем как превратиться в куколку, личинка прекращает питаться, отрыгивает меконий (содержимое своего кишечника) и, у большинства муравьев, окружает себя шелковым коконом (именно эти коконы называют в народе муравьиными яйцами). Внутри куколки происходит радикальная перестройка тела насекомого – безногая мешковидная личинка превращается в морфологически сложную взрослую особь (имаго). Все предшествующие стадии жизненного цикла муравьев объединяют под названием «расплод».
Муравейник, за которым я наблюдала, был не очень большим, примерно 50см высотой и 2м в окружности, но его содержание в порядке и обеспечение « жильцов» пищей вынуждали рабочих постоянно трудиться весь световой день.
Я приезжала в этот лес в разное время дня и всегда видела одну и ту же картину: муравьев, снующих в разных направлениях по протоптанным от муравейника дорогам. Дороги эти вели к ближайшим березам, уходили в густую траву.
Гнездо. Гнезда муравьев совершенно не такие, как у медоносных пчел и общественных ос. Это не симметричные структуры из геометрически правильных ячеек, а сложные сети из неодинаковых по размеру туннелей и камер. Будь это подземные это лабиринты или, у древесных видов, «картонные» сооружения из растительных волокон и частиц почвы – общее устройство их одинаково. В гнезде у муравьев должно быть тепло и влажно. Насыпаемые видами Solenopsis земляные холмики служат для улавливания солнечного тепла и функционируют как миниатюрные парники. Некоторые муравьи собирают мелкие камешки, кусочки древесного угля и мертвых растений и укладывают их на поверхность гнезда в качестве солнечных коллекторов.
Муравьи строят гнезда в местах, выбираемых, по крайней мере частично, с учетом их теплового режима. Например, в прохладную погоду их может привлечь прогреваемая солнцем скала. Зимой виды Solenopsis сосредоточивают свои гнезда на южных склонах насыпей идущих в широтном направлении дорог и возводят высокие холмики; летом они перемещаются на северную сторону насыпей, а холмики строят низкие или вообще их не возводят.
Муравьи могут отчасти оптимизировать температурные условия своего существования, перемещаясь внутри гнезда вверх-вниз или даже переходя в гнездо-спутник. Рабочие ряда пустынных видов, напившись воды, отрыгивают ее в муравейнике для поддержания необходимой влажности.
По стволу дерева муравьи забирались на большую высоту, так что я теряла их из вида. Однажды я наблюдала, как 17 муравьев друг за другом забрались на ствол молодой березки, к которой была протоптана «тропа», через несколько минут вниз упала небольшая зеленая гусеница. Муравьи, спустившиеся с дерева, вместе с вновь набежавшими поволокли ее к муравейнику.
Расстояние около 5м они преодолели за 40 минут, но могли бы доставить добычу гораздо раньше, если не мешали друг другу и не волокли ее в разные стороны.
На следующий день я прихватила из дома крошки засахарившегося меда и положила на тропу. Через 3 минуты подбежал шустрый черный муравей, начал бегать вокруг крошек, пытаясь подхватить какую-нибудь. Вскоре к нему на помощь прибыло много « товарищей» и крошки начали передвигаться по направлению к муравейнику.
Потом я раскладывала на тропинках крохотные кусочки мяса, гусениц березовой пяденицы, мелких обездвиженных дождевых червей. Через различные промежутки времени все эти подношения оказывались в муравейнике. Мне бы очень хотелось проследить весь их путь до конца, но для этого пришлось бы разрушить муравейник. Из литературы я знала его строение.
Однажды я преградила дорогу бегущему по своим делам муравью маленькой палочкой. Он остановился, потрогал палочку усиками, перебрался через нее и побежал дальше. На следующий день палочки на этом месте я не обнаружила..
Несколько раз я давала муравьям укусить себя за руку, удивляясь, почему укус такого маленького существа является столь болезненным. Причем кусающийся муравей принимал странную позу: он скрючивался, подгибал под себя брюшко. Из книги Халифмана «Муравьи» я узнала, что жала у муравьев нет, но ядовитая железа имеется на конце брюшка. Чтобы ядовитая жидкость попала в ранку от укуса челюстями и приходится муравью « скрючиваться».
Когда я брала муравья с тропы и сажала его опять в муравейник, он снова возвращался на ту же тропинку и спешил по своим делам. Мне было очень интересно узнать каким образом муравьи могут отличать своих от чужих, ведь при такой огромной численности населения муравейника вряд ли они знают всех своих товарищей в лицо, зачем им нужны их постоянно находящиеся в движении усики. Поэтому однажды я взяла нескольких муравьев из «своего» муравейника и посадила их в другой чужой муравейник. Хозяева - муравьи накинулись на чужаков и через несколько мгновений все они исчезли в недрах муравейника. Я пожалела, что погубила их напрасно, но потом прочла в книге Халифмана, что у муравьев высоко развита коммуникация с помощью особых сигнальных веществ. Те из них, которые используются в рамках одного вида, называются феромонами. Так, испуганный муравей предупреждает прочих членов колонии об опасности, выделяя феромон тревоги. Все уловившие его запах или вкус особи того же вида также теряют покой. Поднявший тревогу муравей может одновременно выделить ориентационный феромон, привлекающий к нему сородичей и тем самым помогающий им организовать оборону. Явившиеся «по вызову» рабочие, ознакомившись с первичным стимулом (источником опасности), выделяют такие же феромоны, усиливая первоначальный сигнал, однако особи, еще не столкнувшиеся непосредственно с этим раздражителем, сами тревожных сигналов не посылают. Когда опасность миновала, химическое оповещение о ней прекращается и соответствующее вещество вскоре рассеивается в воздухе, прекращая оказывать возбуждающее действие.
В конце июня я увидела возле муравейника несколько очень крупных муравьев с прозрачными крыльями, видеть которых мне еще не приходилось и поняла, что наступил сезон брачных полетов.
Во время брачного лёта самки и самцы выходят из гнёзд и скапливаются у входов, затем начинают подниматься на травинки, на деревья, на стены домов и оттуда взлетают. Более подвижные самцы часто взлетают прямо с земли. Самки и самцы из разных гнёзд спариваются в воздухе или на земле, вскоре после этого самцы погибают, а оплодотворённые самки сбрасывают крылья и отправляются на поиски места для гнезда. Во время лёта такие самки во множестве бегают по земле.
Самка строит небольшую замкнутую камеру в земле, а потом начинает откладку яиц. Иногда несколько самок делают такую камеру совместно. Яйца у муравьев очень мелкие, длиной около 0,5 мм. Они всегда склеены в общий комок. Спустя 2-3 недели из яиц начинают появляться первые личинки. Молодые личинки остаются в общем комке, более крупные размещаются группами или отдельно на полу камеры, а иногда (у видов мелких муравьёв) подвешиваются на стенках камеры. Через 4-6 месяцев личинки заканчивают рост, и начинается окукливание. К этому времени они становятся крупнее рабочих муравьев. До выхода из куколок первых рабочих самки ничем не питаются. Больше того, они даже выкармливают личинок выделениями специальных желез. При этом полностью исчезают летательные мышцы, которые самке больше никогда не понадобятся, и она расходует запасы жира, которые накопила ещё в родительском гнезде. После того как из куколок выйдут первые рабочие, они делают выход наружу из камеры и начинают добывать пищу. С этого момента самка только откладывает яйца. Все работы в гнезде берут на себя рабочие особи.
Понаблюдав в течение трех недель за муравьями, я пришла к выводу, что они не зря считаются санитарами леса, они уничтожают огромное количество насекомых, 80 % из которых составляют вредители.
Результаты исследования.
В посещаемом мною лесу, площадь которого составляла примерно 0,5 га необходимо для его здорового существования иметь 2 муравейника.
Я обнаружила там только 1 муравейник. Теоретически я знала, как можно расселить муравейник, но, не имея практических навыков, не рискнула это делать. К тому же муравейник в «моем» лесу не был очень крупными и расселение его могло привести к гибели этих полезнейших насекомых.
Поэтому я просто оставила все как есть в надежде, что дальнейшее расселение произойдет естественным путем и биологический способ защиты будет работать в пользу леса. Подсчитано, что семья из одного большого муравейника за сутки уничтожает от 10 до 30 тысяч насекомых. За весь активный сезон с апреля по ноябрь муравьи уничтожают от 2 до 5 миллионов вредных насекомых.
Выводы:
Муравьи являются самыми настоящими защитниками леса, составной частью лесного биоценоза. Известно, что проще сберечь природу, чем потом ее восстанавливать. И, если известно, что в сохранении лесов нам могут помочь муравьи, то мы просто обязаны сохранять их, оберегать и по возможности расселять.
Заключение.
Из книги И. Халифмана я узнала, что муравьи помогают ликвидировать вспышки массового размножения вредных насекомых, опыляют цветы, разносят семена растений, сами служат пищей птицам, ящерицам, барсукам, лисам и т.д., перемещают почву, изменяют ее механически и химически. Одновременно они улучшают доступ воздуха к корням растений. Я считаю, что муравьи играют очень важную роль в природе и имеют полное право на свое место под солнцем уже потому, что появились на планете гораздо раньше нас.
Приложение:
Рецепт лекарства от радикулита и различных заболеваний суставов.
(записан со слов бывшей жительницы села Чумашки Ахмаевой Арины Максимовны)
В старину, когда не было лекарств, люди лечились природными средствами. Для лечения « болей в пояснице» использовали такое средство:
Брали глиняный горшок, наливали его доверху молоком, затем молоко сливали, а немытый горшок брали с собой в лес. В лесу отыскивали (заранее) большой муравейник, в центр муравейника ставили принесенный горшок из – под молока. Муравьев обычно набивалось в горшок доверху. Горлышко горшка обвязывали тряпицей, несли домой, а дома ставили в горячую русскую печь. Содержимое горшка томилось, выделялась жидкость, которую процеживали и в дальнейшем использовали как натирание.
Способы переселения муравьев.
Из книги Б. С. Щербакова « Насекомые как объект школьной работы.»
Предварительно подготовить место для будущего муравейника: вырыть яму глубиной 0,7 м., поместить в нее старый пень или кусок трухлявого дерева так, чтобы верхняя часть пня или дерева немного выступала над поверхностью земли; затем в яму набросать гнилушек и засыпать рыхлой землей. Место для муравейника должно быть сухое и желательно освещенное солнцем. В радиусе 20-30 м. вокруг гнезда должно расти не менее 6 – 7 деревьев.
Для переселения надо брать муравьев из крупных муравейников. Обычно берут одну треть муравейника и ссыпают в мешок. Один человек держит мешок открытым так, чтобы дно мешка лежало на земле. Другой лопатой набирает содержимое гнезда, т. е. рабочих муравьев, личинок, куколок и быстро ссыпает их в мешок, заполняя его на объема, затем верхушку мешка плотно завязывают веревкой, так, чтобы от содержимого мешка до завязки оставалось свободное пространство - воздух для муравьев.
Отдельно в банку помещают несколько штук маток и банку завязывают марлей. После этого разрушенный муравейник поправляют - сгребают разбросанный строительный материал к центру гнезда, тем самым облегчая восстановление муравейника.
Мешок с муравьями по возможности быстро переносят или перевозят. Муравьев высыпают из мешка на новое, заранее подготовленное место.
Вокруг нового муравейника надо разложить ветки с листьями или щепки, чтобы под ними муравьи могли временно, до устройства нового гнезда, спрятать личинок и куколок. Также надо разложить и строительный материал:
Мелкие палочки, веточки и хвою. Это облегчит работу муравьев по устройству нового гнезда.
На следующий день выпускают маток. К этому времени муравьи уже немного устроятся в новом гнезде. Очень желательно дать подкормку (3-4 столовые ложки сахарного песка) молодой семье и установить наблюдение за новым гнездом.
Список литературы.
1 Занимательная энтомология. Н.Н. Плавильщиков Просвещение. 1972 год.
2 Лес и окружающая среда. Молчанов А.А. Наука. 1968 год.
3 СувороваП. И. Насекомые- друзья и враги. Просвещение. 1979 г.
4 Лесная энтомология. Воронцов А. И. Высшая школа. 1975 год.
5 Биологические методы защиты леса от вредителей. Лесная промышленность.
Крушев Л. Т. 1973 год.
6 Зоология беспозвоночных. Натали В. Ф. Просвещение. 1975 год.
7 Ежегодник « Земля и люди». Мысль. 1980 год.
8 Зоология для учителя. Яхонтов А. А. Просвещение. 1982 год.
9 Энтомология.для учителя. Мамаев Б. М., Бордукова Е. А. Просвещение. 1985 год.
10 Методы экологических исследований. Бухвалов В. А., Богданова Л. В.
Удеревский филиал
МКОУ «Стакановская СОШ имени лейтенанта А.С. Сергеева»
Конкурс юных исследователей
окружающей среды
«Муравей –
трудяга редкий…»
(Номинация «Зоология и экология беспозвоночных животных»)
ученик 7 класса
Руководитель: Мимонова Лидия Николаевна, учитель биологии
УДЕРЕВО - 2015
Введение....……………………………………………..………...………………… .2
I . Физико-географические условия района исследования..…………………..4
1. Рельеф и почвы……….……………..………………………….……………….....4
2. Климатическая характеристика..………………………………………………….5
II . Неутомимый труженик…………………………………………………………6
III .Особенности строения муравьёв……………………………………………..7
IV .Строение муравейника, жизнь в нём……………………………………….8
V .Чем полезны муравьи?.......................................................................................10
IV .Результаты первого года исследования……………………………………11
1.Описание муравейника……………………………………………………………11
2.Изучение жизни муравьев……….………………………………………………13
3.Лабораторные исследования «социальности» муравьёв……………………….14
VII .Охрана муравьёв……………………………………………………………...14
Выводы ………………….………………...…………..…………………….………15
Заключение …………….……………..……………………………….………......16
Литература …………………………………..………… .......................................18
Введение
Вряд ли найдется человек, который хоть раз не останавливался возле муравейника, завороженный таким далеким и в то же время необъяснимо близким нам миром этих удивительных насекомых. Кто скажет, какие насекомые на Земле самые многочисленные? Да, конечно же, это – муравьи. Они такие разные: маленькие, едва заметные глазом, крупные – до сантиметра длиной, светло – жёлтые, коричневые, чёрные, рыжие, красные, с пятнышками и полосками.
Муравьи – древнейшие на Земле существа. В кусках янтарной смолы, окаменевшей миллионы лет назад, находят муравьев, ничем не отличающихся от тех, что мы видим. Они относятся к тем немногим живым существам, которые не только сами приспосабливаются к среде обитания, но и активно перестраивают окружающий мир применительно к своим нуждам, своим задачам.
Муравьи играют важную роль в биоценозах лесов, садов и парков. Истребляют мелких беспозвоночных, находятся в симбиотических отношениях с сосущими насекомыми, главным образом с тлями, охраняя которых косвенно могут приносить вред садам и лесам. На хищничестве муравьев основано использование их в борьбе с листо - и хвоегрызущими вредителями леса, для чего искусственно расселяют некоторые виды рыжих лесных муравьев. В лесах умеренного пояса они перемещают и аэрируют грунт не меньше, чем земляные черви.
Рыжие лесные муравьи (Formica rufa) - наиболее реальная основа для биологического лесозащитного комплекса. Не претендуя на универсальность, они в тоже время являются звеном, стабилизирующим на высоком уровне плотность большинства полезных насекомых и животных, полезных для леса.
В мире известно около пятнадцати тысяч видов муравьёв, и каждый из них отличается не только строением тела, но и образом жизни. Муравьи – вечные строители. Большинство муравьёв делают муравейники в земле, немногие селятся в стволах деревьев, строят гнёзда из пережеванной древесины, и т. п. Муравьи – хищники, истребляют насекомых или питаются их трупами. Кроме того, важное подспорье в питании муравьёв – сладкие выделение тлей, которых муравьи всячески опекают и оберегают от врагов. Лишь немногие муравьи растительноядные, питаются зёрнами, или всеядны.
Муравьям свойственно особое качество – «социальность», то есть обязательное существование только сообществами (семьями, общинами). Более двадцати пяти миллионов лет муравьи живут как общественные насекомые. Именно это качество позволило муравьям занять почетное место в мире. Жизнь муравьёв очень сложна, их поведение зависит от массы разнообразных инстинктов. У муравьёв хорошо развита сигнализация, разделение труда, существует определенный распорядок жизни. Много авторов различных книг, журналов знакомят нас с жизнью муравьёв. Это замечательные книги – «Друзья – насекомые» (автор П.И. Мариковский), «Кто в муравейнике живёт?» (А. Тамбиев), «Экология 10-11 кл.» (Наумов), журнал «Муравейник». Эти популярные издания доступно, доходчиво доносят до читателя незнакомый мир – насекомых, в частности, муравьёв. Я прочитал эти книги и журналы, мне стало интересна жизнь муравейника и их обитателей. Считаю, что данная проблема очень интересна и актуальна, я решил провести исследовательскую работу «Муравей – трудяга редкий…»
Целью работы было изучение особенностей внегнездовой жизни муравьев, обитающих в Удеревской лесополосе.
Для выполнения работы ставились следующие задачи:
- знакомство с морфологическими особенностями рыжего лесного муравья;
- выявление количества муравейников на пробной площадке, заложенной на участке леса;
- изучение строения муравейников;
- определение назначения муравьиных троп и наблюдение за активностью муравьев на кормовых и обменных тропах;
- установление связей между муравейниками на пробной площади в изучаемом лесу.
Актуальность: Муравьи оказывают огромную положительную роль на экосистему леса. Их нужно охранять.
Сроки изучения: 1этап: июнь – сентябрь 2015 года, 2 этап: лето 2016 года.
Место проведения исследования: Удеревский сельсовет, деревня Удерево.
В работе использовались методы:
наблюдения (летом в естественных условиях);
метод индукции: от частного к общему;
обобщение возможно большего числа сведений о муравьях, получаемых из максимального количества источников;
ранжирование – расположение собранных в ходе исследования данных, информации в определённой последовательности: от самой интересной к менее значимой.
Объектом исследования являлись рыжие лесные муравьи, гнезда которых находятся в лесу.
Результаты исследования: О муравьях написано очень много. В данном исследовании не ставилась задача дать подробный развернутый отчёт обо всех сторонах их жизни. Основное внимание было сосредоточено на изучении особенностей жизни рыжих лесных муравьев, обитающих в наших лесах.
Выводы: Данные, полученные в ходе исследования, вошли в отчёт экологического отряда «ЭКОС» о работе на экологической тропе. Материал о муравьях может применяться на уроках для младших школьников во время изучения тем по «Окружающему миру» и интегрированному курсу «Краеведение». Результаты исследования также будут интересны жителям деревни, так как в них содержится информация о фараоновых муравьях, приносящих вред здоровью человека. Инструкция поможет учащимся правильно вести себя на природе вблизи муравейника.
I .Физико-географические условия района исследования
1.Рельеф и почвы.
Удеревский сельсовет расположен на территории Среднерусской возвышенности. В геоморфологическом отношении рельеф представляет собой, в основном полого-увалистый, полого-холмистый со склонами водоразделов 3–5%. Рельеф территории сельсовета характеризуется абсолютными отметками 230 м (на востоке сельсовета) и 154 м (долина реки Косоржа).
Преобладающие почвы на территории сельсовета представлены черноземами – 88,5%, пойменными луговыми – 5,2% и днищ балок – 4,4%. Наибольшее распространение по механическому составу получили тяжелосуглинистые почвы – 48,9% и глинистые – 46%. Содержание гумуса в почве от 4 до 9%.
По естественной производительности (в условиях 100-бальной системы) на большей части территории сельсовета преобладают земли наиболее плодородные с производительностью 80–100 баллов. Наиболее ценны серые лесные почвы, которые значительно освоены и распаханы. Отсутствие лесных массивов, легкий механический состав, положение в рельефе на придолинных склонах обусловливают развитие эрозионных процессов, оврагообразование.
Большая часть территории, за исключением вершинных частей водоразделов и пойм, представляет собой склонные участки, расчлененные долинами небольших рек, ручьев, оврагов. Эрозионные процессы развития здесь могут быть усилены в результате неправильной обработки земель. Для снижения интенсивности процессов смыва необходимо применение почвенных севооборотов, распашка и обработка земель поперек склонов, прерывистое бороздование и обваловывание зяби и паров. На крутых склонах и у вершин оврагов залужение и лесонасаждения, регулирование выпаса скота на эродированных землях.
2.Климатическая характеристика
Климат сельсовета, как и всей , умеренно-континентальный с четко выраженными сезонами года. Характеризуется теплым летом, умеренно холодной с устойчивым снежным покровом зимой и хорошо выраженными, но менее длительными переходными периодами – весной и осенью.
Основные климатические характеристики и их изменение определяются влиянием общих и местных факторов: солнечной радиации, циркуляции атмосферы и подстилающей поверхности. Рассматриваемая территория находится под воздействием воздушных масс Атлантики, Арктического бассейна, а также масс, сформировавшихся над территорией Европы. В конце лета – начале осени, нередко во второй половине зимы и весной, преобладает западный тип атмосферной циркуляции, сопровождающийся активной циклонической деятельностью, значительными осадками, положительными аномалиями температуры воздуха зимой и отрицательными летом.
Потенциал загрязнения атмосферы (ПЗА) характеризуется как умеренный. Повышенный уровень загрязнения атмосферного воздуха, обусловленный метеорологическими условиями может отмечаться летом и зимой.
II .Неутомимый труженик
Изучив научно-популярную литературу, я выявил следующие данные о муравьях. В мире известно около пятнадцати тысяч видов муравьев. Все они ведут общественный образ жизни, так как живут общинами или колониями . Среди муравьев есть и хищники, и поедатели семян, и грибоеды. Рыжий лесной муравей (Formica rufa ) (Фото 1) относится к отряду перепончатокрылых, классу насекомых. Это самый обычный и часто встречающийся в России, он строит гнезда- муравейники высотой до 1 м. (Фото 2) Муравьи обитают в хвойных, смешанных и лиственных лесах возрастом свыше 40 лет, хотя одиночные гнезда встречаются в биотопах с густым подлеском. Их муравейники могут встречаться на открытых, хорошо прогреваемых полянах и опушках. (Фото 3) Все муравьи – общественные насекомые, живущие семьями. Число особей может колебаться от нескольких десятков до нескольких миллионов. Семья муравьев - многолетнее, четко организованное сообщество индивидов, состоящее из половых особей (самцов и самок), а также рабочих муравьев, которые являются недоразвитыми, бесплодными в обычных условиях самками. Роль самцов сводится к оплодотворению молодых крылатых самок. Самцы обычно появляются в муравейнике незадолго до брачного лета и вскоре после спаривания погибают. Самка оплодотворяется один раз и получает при этом огромный запас спермы, которая в ее организме расходуется постепенно в течение всей жизни. Продолжительность жизни муравьиной самки максимальна для мира насекомых - до 20 лет. Оплодотворенные самки сбрасывают крылья и либо основывают новую семью, либо остаются в своем муравейнике. Иногда молодых самок принимают в другие, уже существующие семьи своего вида.
Общество муравейника можно разделить на группы:
Наименование
Функции
Плодущие самки (матка, царица)
Самцы (трутни)
Рабочие – бесплодные самки, бескрылые (носильщики, няньки, уборщицы, строители, фуражиры, разведчики, охотники, солдатики).
Размножение и расселение
Размножение
Уход за самкой, самцом, потомством; строят и охраняют гнезда, снабжают пищей
III . Особенности строения муравьев.
Размеры тела от 0,8 до 30 мм. (Фото 4) Окраска от светло-жёлтой до черной. Хитиновый наружный скелет служит основой, к которой прикрепляются поперечнополосатые скелетные мышцы. Дыхательная система муравьев, как и у подавляющего большинства других насекомых, трахейная. Трахеи открываются наружу дыхальцами, или стигмами. Гемолимфа («кровь») муравьев - бесцветная жидкость. Она циркулирует по телу насекомого благодаря работе спинного сосуда («сердца») - мускулистой трубки, проходящей вдоль всей спинной поверхности тела. Органы пищеварения у муравьев разделяются на предротовую камеру и собственно пищеварительный тракт. Предротовая камера – служит приемником для жидкой и полужидкой пищи. В ней происходит «сортировка» пищи – всё съедобное попадает в рот, а несъедобные частицы выделяются в виде комочков, имеющих форму камеры. Пищеварительный тракт состоит из переднего, среднего и заднего отделов. По образному выражению, зоб – это «общественный желудок» муравьев. Пища, хранящаяся в нем, распределяется среди всего населения гнезда.
Зрение у муравьёв развито слабо, а обоняние, вкус и осязание – хорошо. Запах, муравьи воспринимают жгутиком усиков. Муравьи великолепно различают тончайшие оттенки запаха, непостижимые для нас. Органы вкуса муравьев расположены на жгутиках усиков, на нижней губе. По запаху они определяют своих, от чужих. По запаху они и находят дорогу к своему муравейнику. Пахучее вещество получило название феромон. У муравьёв их довольно много. Одни феромоны служат сигналом тревоги, другие заставляют чистить муравейник, ухаживать за царицей, воспитывать потомство.
Развиты у муравьев и ядовитые железы, выделяющие муравьиную кислоту. Все представители подсемейства Formicinae не имеют жала и при защите используют челюсти и выбрызгивают секрет ядовитой железы, причем в зависимости от преобладания того или иного способа защиты, железа может быть развита по-разному.
IV .Строение муравейника, и жизнь в нем.
В чаще леса, на опушках, в поле, на лугу, в перелесках, на берегу реки или ручьях, у больших и малых деревьев – везде-везде мы можем встретить муравейники. (Фото 5,6) Они бывают в саду, на школьном участке и даже в большом городе на каком-нибудь газоне, хотя рядом мчатся автомобили и троллейбусы. Стоит в лесу большой, видный издалека дом муравейник – прямо красавец, небоскреб по муравейным масштабам. Высота его более полутора метров, и во все стороны от муравейника расходятся дорожки, по которым снуют его жители – муравьи. Муравейник они построили вокруг старого источенного пня. Притащили мелкие веточки, кусочки коры, крупной хвои. Сложили, укрепили землёй, смоченной слюной. И вот вырос высокий, закруглённый конус. (Фото 7) В качестве строительного материала муравьями используются:
- песчинки и комочки почвы;
- сухие веточки, побеги, почки древесной растительности;
- кусочки коры деревьев (сосны, ели);
- чешуйки сосновых и еловых шишек;
- сухие ольховые соплодия;
- комочки смолы деревьев;
- листовой опад, хвоя сосны и ели;
- кусочки лишайников.
Дождь, даже самый сильный ливень, не страшен для муравейника. Ливень наоборот укрепляет муравейник – хвоинки и веточки скрепляются землёй, глиной, словно цемент. Вокруг муравейника в земле проделана сеть каналов, которые отводят дождевую воду подальше от жилья. И ветер ничего не может сделать с муравейником – хвоинки лежат плотно. А чтобы они лучше проветривались и не гнили, муравьи « придумали» одну хитрость. Каждые четыре дня они снимают старые хвоинки. Унесённые внутрь хвоинки ставят в крышу изнутри, а придёт их очередь – они снова окажутся на поверхности. Вот так муравьи всё время перебирают крышу и оберегают её от плесени. Под крышей муравейника целый лабиринт переходов – коридоров, разветвлений, камер. Муравейник сплошь пористый, многоэтажный. Чтобы попасть внутрь муравейника, для этого сделаны специальные входы. (Фото 8) Рыжие лесные муравьи живут большими семьями в муравейниках, которые состоят из надземной части и подземного гнезда. Основные население муравейника – рабочие муравьи (недоразвившиеся самки). Они ухаживают за отродившимися из яиц личинками: кормят их, перетаскивают в зависимости от температуры из одних камер в другие, ухаживают и за коконами с куколками, добывают пищу, защищают муравейник от врагов, ремонтируют, сторожат его, охраняют свои охотничьи участки, выносят мусор, наводят чистоту – словом, выполняют многочисленную работу. В глубине гнезда находятся самки (их может быть несколько десятков). Бескрылые самки и рабочие муравьи живут в муравейнике в течение всего года. В конце весны, начале лета в муравейнике из куколок выходят крылатые самцы и самки. Они поднимаются на поверхность своего жилища и взлетают над ним. Это брачный полёт. После оплодотворения самки опускаются на землю, сбрасывают крылья и основывают новые гнёзда. Нередко молодые самки попадают в муравейники, из которых они вылетели. Самцы после брачного полёта погибают.
Население средних гнезд насчитывается около 500 000 особей, а в крупных бывает до миллиона муравьёв. (Фото 9,10) Каждая семья владеет обусловленной, охраняемой территорией, в пределы которой другие муравьи не допускаются. На ней муравьи прокладывают «запаховые» дороги, по которым транспортируют пищевые продукты и строительный материал. Длина дорог может превышать 100 м, а их общая протяженность доходить до 1 000 м.
Муравьи очень сильны и успешно доставляют в муравейник не только мелких насекомых, но и крупных, превосходящих их по массе. Если же добыча очень велика. То они транспортируют ее коллективно. При наблюдении за ними может показаться, что они не помогают, а только мешают друг другу – каждый тащит свою сторону. Однако, поскольку общее стремление у всех муравьев одно, добыча, в конце концов, оказывается в муравейнике. (Фото 11,12)
Ежегодно в гнездо доставляется несколько тысяч насекомых. К одному муравейнику, например, было, доставлено за день 4500 личинок соснового пильщика, 3500 гусениц сосновой совки, 7200 гусениц дубовой листовертки, 6500 куколок различных бабочек. Подсчитано, что муравьи среднего муравейника защищают от вредных насекомых 0,25 га леса, а крупного – до 1 га.
V .Чем полезны муравьи?
Все живое связано с окружающей средой и оказывает на нее определенное воздействие. Значимость муравьев обусловлена их многочисленностью. Но не только этим. Важны и особенности образа жизни муравьев, их питания и связей с другими животными, растениями, почвой.
Сооружая гнездо, муравьи оказывают серьезное воздействие на почву, где строятся гнезда большинства видов этих насекомых. Численность гнезд, как правило, весьма высока: на одном гектаре может находиться до 7-8 тыс. муравейников. Почвообразующая деятельность муравьев складывается из следующих факторов: перемешивания почвы, изменения механического состава, изменения химического состава почвы. (Фото 13)
Перемешивание почвы происходит при рытье ходов, при котором муравьи поднимают частицы почвы из нижних горизонтов на поверхность. Одновременно улучшается доступ воздуха к корням растений. Перемешивание почвы производится муравьями постоянно, а не только в период сооружения гнезда, так как муравьи все время перестраивают свое жилище.
В гнездах и вокруг них накапливается большое количество веществ, удобряющих почву. Муравьи, поселяющиеся в древесине или включающие в гнезда старые пни, участвуют в механическом разрушении отмершей древесины, ускоряя тем самым процесс ее разложения. Рыжие лесные муравьи собирают с окружающей гнездо территории древесные и травянистые частицы, веточки, хвою, чешуйки, травинки и т. д. В муравейниках разложение этих частиц идет значительно быстрее, чем на поверхности почвы. В муравейниках создаётся среда, которая способствует более быстрому разложению попадающих сюда растительных остатков. Это связано с более высокой, чем в окружающей почве, температурой гнезда, с развитием в муравейнике особых бактерий и грибов.
Муравейники представляют собой очаги повышенного плодородия почв.
Гнезда рыжих лесных муравьев старше 10 лет и диаметром более 1 м как «фабрики плодородия» настолько мощны, что в состоянии оказать серьезное влияние на рост трав и кустарников, даже деревьев, достаточно удаленных от муравейника. Корни деревьев распространяются под поверхностью почвы на несколько метров. Попадая в зону влияния гнезда, они буйно разрастаются, используя накапливаемые под муравейником питательные вещества. Отмечен более быстрый рост берёзы в местах, где имеется большое число муравейников. Вокруг гнезд развивается растительность, требовательная к плодородию почв, что особенно заметно на бедных почвах. (Фото 14)
VI .Результаты первого этапа исследования
1.Описание муравейника
Исследуемый участок расположен на север от д. Удерево. Я выбрал именно этот участок, так как это недалеко от села, не так страшно ходить в лесополосу, экономия времени и чаще можно вести наблюдение.
Рельеф исследуемой территории - слегка всхолмленная равнина. В нашей местности черноземые почвы, грунтовые воды залегают на небольшой глубине, произрастает много деревьев. Видовой состав растительного мира разнообразен. Доминирующие виды растительности – дуб, осина, береза, ясень, подрост представлен рябиной, черемухой, терном. (Фото 15,16) Травянистый покров гораздо выше и гуще вокруг муравейников и состоит в основном из растений, требовательных к плодородию почв, но в тоже время способных произрастать и на кислых почвах. Травяной покров исследуемой территории представлен лесостепным разнотравьем: душицей обыкновенной, шалфеем, подмаренником настоящим, васильком русским с примесью нивяника, костра безостого и других злаков. Исследуемый объект – муравейник.
На исследуемой пробной площадке было обнаружено 3 муравейника. Наиболее крупный муравейник №1 (Фото 17) располагается с южной стороны дерева под берёзами. Купол муравейника высокий и крутой. Его высота - 105 см. диаметр – 1 м 60 см. Пологая часть муравейника находится с южной стороны. Рядом с ним на расстоянии 6 м расположены еще 3 муравейника, более низкие с высотой 50 и 60 см, но с таким же крутым куполом.
М уравейники пронизаны ходами (особенно в середине и сверху), по которым муравьи таскают наружу мелкий строительный материал: древесные и травянистые частицы, веточки, хвою, чешуйки, травинки, листья. (Фото 18)
Я посчитал, что от муравейника отходят около 8 троп в разных направлениях, есть короткие и длинные. Это пути, по которым муравьи носят строительный материал и пищу. В качестве пищи муравьи используют семена, зёрна, личинок насекомых, листья растений, разводят тлю и питаются её соком, создают подземные грибные огороды. Таким образом, муравьи защищают леса.
Почва у муравейника более структурная, лучшего состава, более рыхлая, а следовательно и более плодородная. Температура почвы у гнезда выше, чем в дали. Это объясняется, прежде всего тем, что внутри самого муравейника температура более высокая, чем снаружи, соответственно и почва также прогревается лучше. Кислотность почвы у муравейника также повышенная.
Вывод : в естественных биоценозах гнёздостроительная деятельность муравьев имеет важное почвообразующее значение . Прокладывая ходы гнезда, муравьи рыхлят почву и облегчают доступ воздуха к корням растения. Кроме того, муравьи выделяют экскременты, заносят в гнездо различные органические остатки, и тем самым обогащают почву углеродом, азотом, калием, фосфором и многими микроэлементами, тем самым делая почву более плодородной.
В гнездах формируется специфическая среда, которая способствует более быстрому разложению попадающих в гнездо растительных остатков, повышению биологической активности почв, т.к. при более высокой, чем в окружающей почве, температуре, в гнезде лучше развивается микрофлора в муравейнике - бактерии, грибы. Разложение ускоряется в десятки раз.
Поэтому исследуемое гнездо лесных муравьев диаметром более 1 м является «фабрикой плодородия» и настолько мощной, что в состоянии оказать серьезное влияние на рост не только произрастающих непосредственно у муравейников трав и кустарников, но и деревьев, достаточно удаленных от муравейника.
2.Изучение жизни муравьев.
Мои эксперименты
Эксперимент №1 «Защита муравьёв»
Когда я слегка пошевелил веточкой муравейник, потревоженные муравьи приняли оборонительную позу (Фото 19) . Положив на муравейник руку, я набрал муравьев. Через несколько секунд почувствовал жжение и запах муравьиной кислоты. (Фото 20) Муравьиная кислота – это яд, которым муравьи защищаются и убивают добычу. Значит, таким образом, муравьи защищают себя и свой муравейник.
Эксперимент №2 с подсадкой муравьёв из другого муравейника.
Я подсаживал муравьев на тропу рядом с муравейником и на муравейник особей по 10. (Фото 21) Опознание чужака происходило только при непосредственном контакте особей (взаимное ощупывание усиками). Реакция муравья непосредственно вступавшего в контакт с чужой особью поддерживали 2-3 муравья, находящихся непосредственно в близости от зоны конфликта. Чужую особь атаковывали не всегда, в большинстве случаев ей давали удрать. Чужих муравьёв подсаженных на тропу атаковали и уничтожили в 7 случаях. В 20 см от купола муравейника вне тропы, движение муравьев внешне более хаотичное, что до некоторой степени препятствует прямым контактам особей. Здесь было опознано и уничтожено 10% чужаков. При подсадке особей из другой семьи на купол муравейника процент убитых составило 50%.
Это говорит о том, что муравьи отличают обитателей своего муравейника от пришельцев того же вида.
Вывод: Основной способ общения муравьев друг с другом - это особые химические вещества - феромоны, но общаются они также с помощью своеобразных антенн – усиков.
Эксперимент № 3 Муравьи очень любят сладкое. В этом я убедился, бросив недалеко от муравейника кусочек груши и арбуз. Через минуту, уж не знаю, как они почуяли, несколько особей оказались на лакомстве. (Фото 22,23)
Не отказались муравьи и от мёда, который я предложил в ложке. (Фото 24)
3.Лабораторные исследования «социальности» муравьев.
Я поместил муравьев в разные стеклянные баночки, добавив земли, песка. Через несколько дней я увидел, все одиночные муравьи умерли, а что сидели по несколько штук, были живы. Так я узнал, что больше живут те муравьи, которые находятся вместе, а один муравей долго не может прожить. Фактически муравей несамостоятельный организм. Одиночных муравьев в природе нет, и проведенный мной опыт доказал «социальность» муравьев. Возникновение муравьев неразрывно связано с возникновением семьи (сообщества, общины) этих насекомых. Семья-постоянное, многолетнее объединение отдельных насекомых, взаимодействующих друг с другом, зависящих друг от друга и от общины в целом. Связь муравья с семьей столь велика, что изолированный одиночка неизбежно погибает. (Фото 25)
Результаты исследований показали благоприятное влияние муравьев на окружающую среду. Наши маленькие открытия подтвердили многолетние исследования, описанные в литературе.
VII . Охрана муравьёв
Почему нужно охранять рыжих лесных муравьёв?
Защита леса от вредителей и болезней - очень важная экологическая и хозяйственная задача. Наиболее экологически целесообразными методами борьбы с вредителями являются все меры по содержанию в нём леса в здоровом состоянии, по поддержанию в нём биологического равновесия.
Большую роль, однако, играют и естественные защитники леса – муравьи. Один лесной рыжий муравей уничтожает 20 000 мелких насекомых в день.
Муравьи – друзья леса. Польза, приносимая ими лесному хозяйству, исключительно велика. Обитатели одного среднего муравейника истребляют за лето около миллионов вредных для леса насекомых. (Фото 26)
Не беспокойте и не разоряйте муравейники. Охраняя их, вы сбережёте лес!
1. Не разоряй муравейник – муравьи санитары леса, они приносят много пользы.
2.Соблюдай правила поведения в лесу.
3.Не разводи костёр вблизи муравейника.
4.Не оставляй костёр не потушенным.
5.Не оставляй в лесу мусор, оставляй место своей стоянки в таком виде, в каком ты хотел бы видеть его в следующий приход.
Выводы
В ходе проведенного исследования я изучил характер поселений рыжего лесного муравья в биоценозе леса и определил экологическое состояние леса:
1. Было проведено картирование нескольких гнезд рыжих лесных муравьев
2. Высчитана плотность распределения муравьев на изучаемой территории, которая составила 1,9. Можно сказать, что в нашем биоценозе муравейников достаточно, для соблюдения экологического благополучия и регулирования численности вредных насекомых
3. Проведены эксперименты по изучению внегнездовой деятельности муравьев, которые заключались в учете истребляемых муравьями животных, суточной активности муравьев и изучении терморегуляции внутри гнезда, особенности строения муравейника рыжих лесных муравьёв, пищевой рацион рыжих лесных муравьев, активность перемещения муравьёв по тропам, оказана «социальность муравьев».
4. Выявлена положительная роль муравьев в экосистеме леса и предложены рекомендации по их охране.
Гипотеза, выдвинутая в начале работы, подтвердилась, муравьи действительно оказывают огромную положительную роль на экосистему леса.
В садах также поселяются рыжие муравьи. Они на плодовых деревьях разводят тлей. В результате листья и побеги яблонь, груш сильно повреждаются, что ведёт к потере урожая, а иногда и гибели деревьев. На лугах муравейники мешают скашиванию травы. А вот в лесах польза от муравьёв велика - они уничтожают насекомых, которые имеются в больших количествах, например, гусеницы, жуки-короеды. Лес, в котором живут муравьи, более здоровый. Поэтому работники лесного хозяйства занимаются охраной и разведение лесных муравьёв, так как они являются санитарами леса.
Заключение
В заключение работы хотелось бы отметить, что рыжие лесные муравьи – основа для биологического лесозащитного комплекса. Они являются звеном регулирующим плотность большинства полезных насекомых. В результате прямого воздействия муравьев на лес сохраняется древостой и обеспечивается продуктивность леса. Так как муравьи являются реальной основой для биологического лесозащитного комплекса, необходима охрана муравейников на исследуемой территории.
Данная работа вызвала огромный интерес, поэтому в дальнейшем планируется расширить работу по изучению муравьев. Кроме этого хотелось бы попробовать расселить муравьев с целью увеличения количества муравейников на данном участке, чтоб улучшить экологическое состояние леса.
Литература
Алексеев С.В.Груздева Н.В. Практикум по экологии: Учебное пособие/Под ред. С.В. Алексеева-М.: АО МДС, 1996 – с.68.
Журнал «Муравейник», №5, 2009г.
Захаров А.А.Муравей, семья, колония.- М.: Изд-во « Наука», 1978
Длусский Г. М. Муравьи рода формика. М.: Наука, 1967
Мариковский П.И. Друзья – насекомые. М.: Молодая гвардия, 2000.
Методы геоботанических исследований. Методическое пособие. М., 1996
Растения и животные: Руководство для натуралиста: Пер. с нем./ К. Нидон, д-р И. Петерман, П. Шеффель. – М.: Мир, 1991.
Халифман И. А. Муравьи. М.: Молодая гвардия, 1967.
Харитонов Н. П., Дунаев Е. А. Изучение внегнездовой жизни муравьев: Методическое пособие по выполнению учебно-исследовательской темы. - М.: МГДПиШ, 1992. - 33 с.
Экология 10-11 кл. Наумов Н.Е. М.: Просвещение, 2002.
МКОУ «Рождественская основная общеобразовательная школа
им. Героя Советского Союза И. М. Чертенкова»
Исследовательская работа по теме: «Жизнь лесных муравьёв»
Выполнила: обучающаяся 8 класса
Посохова Елизавета
Руководитель: учитель географии
и биологии В.Н. Феофилова
2017
Содержание1.Введение…………………………………………………………………..2
2. Исследование экологических особенностей муравейника как экосистемы…..……………………..………………………………
2.1. Методика исследования …………………………………………………3
2.2. Особенности строения рыжих муравьев
…………………………........7
2.3. Описание муравейника ………………………………………………... 8
2.4. Результативность исследования …………………………………….. 10
2.5 Изучение внегнездовой деятельности муравьев…………………........11
3.Выводы ……………………………………………………………………15
4.Литература………………………………………………………………. .16
Полумрак и зной стоят в бору.
Смолы проступают сквозь кору.
А зайдешь в лесную даль и глушь,
Муравьиным спиртом пахнет сушь.
В чаще муравейники не спят –
Шевелятся, зыблются, кипят,
Да мелькают белки в вышине,
Словно стрелки, от сосны, к сосне…
С. Маршак
1.Введение.
Невольно вспоминаются эти прекрасные строки, когда вступаешь в вечно таинственный, задумчивый и полный трепетной жизни зеленый сумрак леса.
Вряд ли найдется человек, который хоть раз не останавливался возле муравейника, завороженный таким далеким и в то же время необъяснимо близким нам миром этих удивительных насекомых. Нас привлекает в муравьях прежде всего то, что во многих их действиях мы можем найти какое-то подобие наших собственных дел и проблем. Муравьи относятся к тем немногим живым существам, которые не только сами приспосабливаются к среде обитания, но и активно перестраивают окружающий мир применительно к своим нуждам, своим задачам. Муравьи - вечные строители. Гнезда многих видов поражают своими размерами, сложной и рациональной архитектоникой. Муравьям свойственно особое качество - «социальность», то есть обязательное существование только сообществами (семьями, общинами). Именно это качество позволило муравьям занять почетное место в мире беспозвоночных животных.
Всем известна роль муравьев в биоценозе - ускорение разложения растительных остатков, снижение численности зимующих и стволовых вредителей, и тем самым содействие приросту древостоя. Во многих отношениях муравейник представляет собой удобный модельный объект для исследования принципов организации биологических систем, структуры попу-ляции и биоценозов и ряда важных для науки и практики проблем.
Изучение образа жизни муравейника, внегнездовой жизнедеятельности рыжих лесных муравьев мне представляется очень интересной и актуальной задачей.
Цель работы
: выявить роль рыжих лесных муравьев в экосистеме леса
, их поведении и общественном образе жизни.
Задачи:
1. провести полевые исследования муравейника;
2. провести ряд экспериментов по исследованию внегнездовой деятельности муравьев.
3. выявить роль муравьев в экосистеме леса и предложить рекомендации по их охране.
Актуальность исследования (проблематика)
Сейчас очень много говорят о проблемах загрязнения окружающей среды, о применении огромного количества химических веществ: пестицидов, минеральных удобрений, инсектицидов, гербицидов и т. д. На фоне повсеместного загрязнения среды очень актуальным становится вопрос об уменьшении применения химикатов, о более широком применении биологических способов борьбы с вредителями растений. Муравьи как санитары леса выходят в этом случае на передний план.
Сроки изучения : апрель – май 2017г.
Место : Тимский район, с. Рождественка, территория Рождественской школы
Проводимые исследования имеют практическую направленность. Мною не только исследуется экологические особенности рыжих муравьев, выясняется их важная роль в природе, но и производится охранная деятельность муравейников
2. Исследование экологических особенностей муравейника как экосистемы .
2.1. Методы исследования:
- полевые исследования (метод закладки пробных площадок, геоботанического описания, изучение почвы), работа с научно-популярной литературой, статистический метод обработки результатов, метод наблюдения, метод лабораторных исследований, метод эксперимента, измерения параметров муравьиных гнезд и протяженности троп с помощью рулетки.
Исследовательская работа проводилась по плану:
Изучение научно – популярной литературы и определение общих особенностей объекта исследования - Рыжий лесной муравей (Formica rufa) - общественное насекомое.
Обследование территории школы, нахождение муравейника и определение его характеристик.
Изучение внегнездовой жизни муравьев:
- выявление способов общения муравьев с помощью феромонов и усиков, защита муравьев;
- перемещение муравьев в пространстве, охотничий инстинкт.
4. Изучение муравьиных троп.
5. Проведение кратковременных лабораторных экспериментов по доказательству« социальности» муравьев, определения и выявления основных объектов, приносимых в гнездо муравьями и изучение вкусовых предпочтений рыжих лесных муравьев
6. Определение роли муравьев и составление рекомендаций по их охране.
7. Проведение охранных мероприятий изучаемых муравейников.
Метод закладки пробных площадок.
Метод пробных площадок применяется для малоподвижных или неподвижных особей, наиболее часто для проведения геоботанического описания.
1. Для закладки пробной площадки требуется следующее оборудование 4 колышка, веревка размером 10м на 4 с разметкой, компас. Для изучения лесного сообщества надо заложить пробную площадку размером 20 х20 м.
2. Определить среднюю длину шага.
Методика геоботанического описания.
Для упрощения проведения описания параметров физической среды и самого фитоценоза разработан бланк описания участка растительного покрова, т.е. таблица с заранее расчерченными графами для каждого параметра описания среды. Бланки заполняются непосредственно в полевых условиях - на месте проведения описания. Я использовала простейшую методику геоботанического описания леса А.С. Боголюбова и А.Б. Панкова
Методика исследования почвы.
Беру образцы почвы и определяю характеристики свойств почвы, используя таблицы.
Таблица 1.Определение механического состава почвы.
Таблица 2. Определение влажности почвы.
3.почва заметно холодит руку
увлажнённая
4.В трещинах и порах заметно присутствие влаги, почва сильно холодит руку
влажная
5. При сжатии комочка почвы выделяется капля воды
сырая
6.Из комочков почвы или из стенки почвенной прикопки выделяется вода
мокрая
Степень изменения почвы под воздействием человека может быть оценена по глубине проникновения лопаты, на которую одновременно становится два ученика. Определив глубину, на которую вне её проникает остриё лопаты, вы сможете оценить степень уплотнения почвы.
Кислотность почвы определяется с помощью лакмусовой бумаги. Берется образец почвы и если произошло изменение окраски с желтой на малиновую, то следовательно почва кислая.
Температура почвы, внутри гнезда определяется атмосферными и почвенными термометрами.
Методика суточной активности муравьев – долговременные наблюдения,
методика изучения эффекта группы – длительный по времени лабораторный эксперимент.
2.2.Результаты исследования
2.2.1. Общие данные о муравьях.
Изучив научно- популярную литературу, я выявила следующие общие данные о муравьях. В мире известно около пятнадцати тысяч видов муравьев. Все они ведут общественный образ жизни, так как муравьи живут общинами или колониями. Среди муравьев есть и хищники, и поедатели семян, и грибоводы. Рыжий лесной муравей (Formica rufa) относится к отряду перепончатокрылых классу насекомых. Это самый обычный и часто встречающийся в России, он строит гнезда- муравейники высотой до 1 м. Formica rufa обитают в хвойных, смешанных и лиственных лесах возрастом свыше 40 лет, хотя одиночные гнезда встречаются в биотопах с густым подлеском. Их муравейники могут встречаться на открытых, хорошо прогреваемых полянах и опушках.
Все муравьи – общественные насекомые, живущие семьями. Число особей может колебаться от нескольких десятков до нескольких миллионов. Семья муравьев - многолетнее, четко организованное сообщество индивидов, состоящее из половых особей (самцов и самок), а также рабочих муравьев, которые являются недоразвитыми, бесплодными в обычных условиях самками. Роль самцов сводится к оплодотворению молодых крылатых самок. Самцы обычно появляются в муравейнике незадолго до брачного лета и вскоре после спаривания погибают. Самка оплодотворяется один раз и получает при этом огромный запас спермы, которая в ее организме расходуется постепенно в течение всей жизни. Продолжительность жизни муравьиной самки максимальна для мира насекомых - до 20 лет. Оплодотворенные самки сбрасывают крылья и либо основывают новую семью, либо остаются в своем муравейнике. Иногда молодых самок принимают в другие, уже существующие семьи своего вида.
Общество муравейника можно разделить на группы:
Плодущие самки (матка, царица)
Самцы (трутни)
Рабочие – бесплодные самки, бескрылые (носильщики, няньки, уборщицы, строители, фуражиры, разведчики, охотники, солдатики)
Размножение и расселение
Размножение
Уход за самкой, самцом, потомством; строят и охраняют гнезда, снабжают пищей
2.3.Особенности строения рыжих муравьев следующие :
1.Размеры тела от 0,8 до 30 мм. Окраска от светло-жёлтой до черной.
2.Хитиновый наружный скелет служит основой, к которой прикрепляются поперечнополосатые скелетные мышцы.
3.Дыхательная система муравьев, как и у подавляющего большинства других насекомых, трахейная. Трахеи открываются наружу дыхальцами, или стигмами.
4. Гемолимфа («кровь») муравьев - бесцветная жидкость. Она циркулирует по телу насекомого благодаря работе спинного сосуда («сердца») - мускулистой трубки, проходящей вдоль всей спинной поверхности тела.
5. Органы пищеварения у муравьев разделяются на предротовую камеру и собственно пищеварительный тракт. Предротовая камера – служит приемником для жидкой и полужидкой пищи. В ней происходит «сортировка» пищи – всё съедобное попадает в рот, а несъедобные частицы выделяются в виде комочков, имеющих форму камеры. Пищеварительный тракт состоит из переднего, среднего и заднего отделов. По образному выражению, зоб – это «общественный желудок» муравьев. Пища, хранящаяся в нем, распределяется среди всего населения гнезда.
6.Зрение у муравьёв развито слабо, а обоняние вкус и осязание – хорошо. Запах муравьи воспринимают жгутиком усиков. Муравьи великолепно различают тончайшие оттенки запаха, непостижимые для нас. Органы вкуса муравьев расположены на жгутиках усиков, на нижней губе. По запаху они определяют своих от чужих. По запаху они и находят дорогу к своему муравейнику. Пахучее вещество получило название феромон. У муравьёв их довольно много. Одни феромоны служат сигналом тревоги, другие заставляют чистить муравейник, ухаживать за царицей, воспитывать потомство.
7. Развиты ядовитые железы, выделяющие муравьиную кислоту. Все представители подсемейства Formicinae не имеют жала и при защите используют челюсти и выбрызгивают экскрет ядовитой железы, причем в зависимости от преобладания того или иного способа защиты железа может быть развита по-разному.
Строение муравейников
1. Покрытие из палочек и веточек. Защищает жилище от превратностей погоды, ремонтируется и обновляется рабочими муравьями.
2. "Солярий" - камера, нагреваемая лучами солнца. Весной обитатели забегают сюда погреться.
3. Один из входов. Охраняется солдатами. Служит вентиляционным каналом.
4. "Кладбище". Сюда рабочие муравьи относят умерших собратьев и мусор.
5. Зимовальная камера. Насекомые собираются здесь, чтобы пережить холода в состоянии полуспячки.
6. "Хлебный амбар". Здесь муравьи хранят зерна.
7. Царская камера, где живет матка, откладывающая до полутора тысяч яиц в день. За ней ухаживают рабочие муравьи.
8. Камеры с яйцами, личинками и куколками.
9. "Коровник", где муравьи содержат тлей.
10. "Мясная кладовка", куда фуражиры приносят гусениц и другую добычу.
2.4. Описание муравейника .
Физико–географическое положение пробной площадки, на которой расположен исследуемый муравейник.
Исследуемый участок расположен в 100 м на северо – запад от школы с. Рождественка. Рельеф: слегка всхолмленная равнина. Климат местности умеренно континентальный, с тёплым летом и умеренно-холодной зимой. Местность располагается в зоне лесостепи, тип почвы: серые лесные и чернозёмные, грунтовые воды залегают на большой глубине. В травяном пологе леса много типичных дубравных растений. Весной расцветает гусиный лук, хохлатка, ветреница, медуница, и чистяк. Позже к ним присоединяются купена лекарственная, звездчатка, душица, костяника, яснотка, земляника, фиалка сомнительная. Роскошный покров образует здесь папоротник орляк. Видовой состав растительного мира разнообразен, доминирующие виды – дуб, осина, береза, подрост представлен осиной, терном, травянистый покров гораздо выше и гуще вокруг муравейников и состоит в основном из растений, требовательная к плодородию почв, но в тоже время способных произрастать на кислых почвах: ковыль на открытых участках, полынь, земляника лесная, крапива обыкновенная. Из часто встречаются шиповник и боярышник, а терн образует непроходимые заросли. Травяной покров в кустарниковых зарослях представлен лугово-степным разнотравьем: душицей обыкновенной, клевером луговым, шалфеем степным, подмаренником настоящим, васильком русским с примесью ковыля красивейшего, костра безостого и других злаков. Исследуемый объект – муравейник.
Описание муравейника.
На исследуемой пробной площадке было обнаружено 3 муравейника. Наиболее крупный муравейник №1 располагается с южной стороны дерева под дубами. Купол муравейника высокий и крутой. Его высота - 57 см. диаметр – 1 м 30 см. Пологая часть муравейника находится с южной стороны. Рядом с ним на расстоянии 8 м расположены еще 2 муравейника, более низкие с высотой 35 и 42 см, но с таким же крутым куполом.
Весь муравейник № 1 пронизан ходами (особенно в середине и сверху), по которым муравьи таскают наружу мелкий строительный материал: древесные и травянистые частицы, веточки, палочки, травинки, листья.
Проведенные наблюдения за тропами, по которым осуществляется движение муравьиных потоков на изучаемой территории, показали следующее. Большая часть троп соотносится к кормовым, поскольку по ним муравьи транспортируют пищу. Тропы проложены в основном к стволам деревьев, имеющих следы повреждений различными вредителями, к скоплениям сучков и веточек, листового опада. Максимальное движение на тропах отмечается в дневное время.
Результаты исследования почвы.
Таблица 3.Сравнительная таблица характеристик почвы вдали и у муравейника.
Анализ таблицы.По данным таблицы почва у муравейника более структурная, лучшего механического состава, более рыхлая, влажная, и следовательно и более плодородная. Температура почвы у гнезда выше, чем в дали. Это объясняется прежде всего тем, что внутри самого муравейника температура более высокая, чем снаружи, соответственно и почва также прогревается.
Кислотность почвы у муравейника также повышенная.
Вывод: в естественных биоценозах, гнёздостроительная деятельность муравьев, имеет важное почвообразующее значение :Прокладывая ходы гнезда, муравьи рыхлят почву и облегчают доступ воздуха к корням растения. Кроме того, муравьи выделяют экскременты, заносят в гнездо различные органические остатки, и тем самым обогащают почву углеродом, азотом, калием, фосфором и многими микроэлементами, тем самым делая почву более плодородной.
В гнездах формируется специфическая среда, которая способствует более быстрому разложению попадающих в гнездо растительных остатков, повышению биологической активности почв, т.к. при более высокой, чем в окружающей почве, температуре гнезда лучше развивается в муравейнике микрофлора - бактерий, грибы. Разложение ускоряется в десятки раз.
Поэтому
исследуемое гнездо рыжих лесных муравьев
диаметром более 1 м
является «фабрикой плодородия»
и настолько мощной, что в состоянии оказать серьезное влияние на рост не только произрастающих непосредственно у муравейников трав и кустарников, но и деревьев, достаточно удаленных от муравейника.
2.5.Изучение внегнездовой жизни муравьев
Эксперимент №1 «Защита муравьев»
Когда я слегка пошевелила веточкой муравейник, потревоженные муравьи приняли оборонительную позу. Подержав над муравейником ладонь, я почувствовала жжение и запах муравьиной кислотой. Потом я подержала синюю лакмусовую бумагу и она стала красной, следовательно, муравьи «выстреливают» из резервуара струйку жидкости, состоящей главным образом из смеси муравьиной кислоты и других углеводородов. Муравьиная кислота – это яд, которым муравьи защищаются и убивают добычу. Значит, таким образом, муравьи защищают себя и свой муравейник
Эксперимент №2 «Выявление способов общения муравьев с помощью феромонов и усиков»
Эксперимент с подсадкой муравьёв из другого муравейника.
Я подсаживала муравьев на тропу рядом с муравейником и на муравейник по 10 особей в каждом случае. Опознание чужака происходило только при непосредственном контакте особей (взаимное ощупывание усиками). Реакция муравья непосредственно вступавшего в контакт с чужой особью поддерживали 2-3 муравья находящихся непосредственно в близости от зоны конфликта. Чужая особь атаковала не всегда, в большинстве случаев ей давали удрать. Чужих муравьёв подсаженных на тропу атаковали и уничтожили в 8 случаев. В 20см от купола муравейника вне тропы, движение муравьев внешне более хаотичное, что до некоторой степени препятствует прямым контактам особей. Здесь было опознано и уничтожено 10% чужаков. При подсадке особей из другой семьи на купол муравейника процент убитых составило 50%
Эксперимент с перемещением муравьёв с одной тропы на другую являлся контрольным по отношению к первому.
Я взяла 5 муравьев с муравьиной тропы, которая ведет от муравейника, на него не нападают даже в том случае, если он взят очень далеко от муравейника. Это говорит о том, что муравьи отличают обитателей своего муравейника от пришельцев того же вида.
Эксперимент на общение усиками.
Взяв осторожно пинцетом одного из муравьев (рабочий муравей) и обмакнув его брюшко в корректирующую жидкость (штрих), отправила обратно на поверхность муравейника. Один из его сородичей заметил «незнакомца» и засуетился- побежал сообщать всем о возможной опасности, передавая информацию с помощью заветных усиков, скрещивая свои усики с усиками сородича: информация была передана и несколько муравьев побежали к «мнимому врагу». Подбежав к нему, незнакомец сделал несколько движений своими усиками и был узнан своими сородичами. После этого они подошли к пострадавшему и старательно стали счищать с брюшка это незнакомое белое вещество.
Вывод: Основной способ общения муравьев друг с другом - это особые химические вещества - феромоны, но общаются они также с помощью своеобразных антенн – усиков.
Эксперимент №3 «Перемещение муравьев в пространстве, охотничий инстинкт»
Эксперимент на охотничий инстинкт
Я подкладывала добычу (гусениц) на определенное расстояние от тропы и от муравейника. В результате получилось следующее: чем ближе добыча с тропы или муравейника, тем быстрее и больше особей её обнаруживают. Различия в сроках обнаружения у тропы объясняются различными расстояниями.
Эксперимент на обнаружение препятствий
Положила доску размерами 35см на 10см и толщиной 2 см на тропу в разные положения и проверяли реакцию муравьёв. Ожидалось, что, новый субстрат, не имеющий запаха муравьиной тропы, вызовет исследовательскою реакцию и на восстановление тропы будет затрачено какое-то время. Однако этого не произошло. Доску расположенную как в вдоль, так поперёк тропы муравьи проходили без задержки. Доску, поставленную на ребро, после кратковременного исследования муравьи обошли и вернулись на тропу.
Вывод: при использовании знакомой тропы насекомые используют не только обоняние, но и способность к ориентации. Древесные предметы появляющиеся на тропах большой неожиданностью не являются (запах древесины им знаком). Препятствия с высокими вертикальными стенками муравьи избегают, демонстрируя способность к навигации.
Кратковременные лабораторные исследования:
1.« Социальности» муравьев.
Я поместила муравьев в разные пробирки. Через несколько дней я увидела, что те, которые сидят по трое, нарыли больше песка, чем одиночные. Еще через несколько дней все одиночные умерли, а остальные были живы. Так я узнала, что больше живут те муравьи, которые находятся вместе, а один муравей долго не проживет. Фактически муравей несамостоятельный организм. Одиночных муравьев в природе нет и проведенный мной опыт доказал « социальность» муравьев. Возникновение муравьев неразрывно связано с возникновением семьи (сообщества, общины) этих насекомых. Семья - постоянное, многолетнее объединение отдельных насекомых, взаимодействующих друг с другом, зависящих друг от друга и от общины в целом. Связь муравья с семьей столь велика, что изолированный одиночка неизбежно погибает.
2. Определение и выявление основных объектов, приносимых в гнездо муравьями.
Несмотря на время суток, муравьи активно собирают пищу и строительный материал для своего муравейника. Рацион питания муравьев весьма разнообразен: в нем преобладают некоторые из представителей жесткокрылых, двукрылых, чешуекрылых, а также клопов, стрекоз и кольчатых червей.
3. Изучение вкусовых предпочтений рыжих лесных муравьев
Положила на муравейник небольшие кусочки печенья, хлеба пшеничного, шоколадной конфеты, яблока, щепотку сахара и соли. Большинство муравьев увлеклись сладостями и лишь некоторая часть поинтересовалась солью. Через 1 час всех выложенных продуктов на муравейник не стало, и лишь кристаллы соли остались на прежнем месте.
Результаты исследований показали несомненно благоприятное влияние муравьев на окружающую среду. Мои маленькие открытия подтвердили многолетние исследования, описанные в литературе.
Непосредственное влияние муравейника:
уничтожение вредителей и листвы;
обогащение почвы гумусом, К, N, P, Mg в доступных для растений формах;
увеличение численности насекомоядных птиц;
возобновление требовательных к почве лесных пород.
Опосредованное влияние муравейника:
снижение численности стволовых вредителей;
увеличение прироста древостоя;
сохранение прироста крон деревьев в очагах вредителей;
повышение продуктивности леса;
повышение биологической устойчивости насаждений.
Таким образом, работая с лесными рыжими муравьями, я убедилась в их биосферной роли в поддержании устойчивости экосистемы леса, плодородия почвы и пришла к выводу, что их надо беречь и охранять. Составила рекомендации по охране муравьев , которые я пропагандировала среди обучающихся школы и жителей села:
Соблюдай правила поведения в лесу.
Не разоряй муравейник - муравьи это санитары леса, они приносят много пользы
Не оставляй в лесу мусор, в замусоренный лес ты не захочешь больше прийти, а кроме того:
оставленный мусор может загореться от ярких солнечных лучей и устроить пожар;
целлофан и полиэтилен долго не разлагаются.
Не разжигай костёр вблизи муравейника.
Не оставляй костёр не потушенным.
Оставляй место своей стоянки в таком виде, в каком ты хотел бы застать его в следующий свой приход.
3.Вывод исследования.
Данная работа очень интересна, увлекательна. В результате полевых исследований муравейника были изучены:
особенности строения муравейника рыжих лесных муравьёв,
пищевой рацион рыжих лесных муравьев,
активность перемещения муравьёв по тропам,
проведены эксперименты по изучению внегнездовой деятельности муравьев: способы общения, охотничий инстинкт,
доказана «социальность муравьев»,
выявлена роль муравьев в экосистеме леса и предложены рекомендации по их охране.
Муравьи являются самыми настоящими защитниками леса, составной частью лесного биоценоза. Известно, что проще сберечь природу, чем потом ее восстанавливать. И, если известно, что в сохранении лесов нам могут помочь муравьи, то мы просто обязаны сохранять их, оберегать и по возможности расселять.
Литература:
1.Алексеев С.В.Груздева Н.В. Практикум по экологии: Учебное пособие/Под ред. С.В. Алексеева-М.: АО МДС, 1996 – с.68.
2. Захаров А.А.Муравей, семья, колония.- М.: Изд-во « Наука», 1978
3. Длусский Г. М. Муравьи рода формика. М.: Наука, 1967
4. Методы геоботанических исследований. Методическое пособие. М., 1996
5. Растения и животные: Руководство для натуралиста: Пер. с нем./ К. Нидон, д-р И. Петерман, П. Шеффель. – М.: Мир, 1991.
6. Халифман И. А. Муравьи. М.: Молодая гвардия, 1967.
7.Харитонов Н. П., Дунаев Е. А. Изучение внегнездовой жизни муравьев: Методическое пособие по выполнению учебно-исследовательской темы. - М.: МГДПиШ, 1992. - 33 с.
2- МОУ «Розгребельская СОШ» Большесолдатского района Муравьи – удивительные создания природы. Выполнил ученик 7 класса Апанасенко Артем. Руководитель учитель биологии Енютина Лариса Мих. 2010 г. -3- Содержание работы 1. Введение - 3стр. 2. Обоснование выбранной темы - 5 стр. 3. Цели и задачи исследования - 6 стр. 4. Методики исследования муравьев -7 стр. 5. Особенности строения муравьёв -7 стр. 6. Строение гнезда - 8 стр. 7. Состав муравьиной семьи, распределение функций -9 стр. 8.. Питание муравьев -9 стр. 9. Опыты с рыжими лесными муравьями -11 стр. 10. Вывод. -13 стр. 11. Заключение - 13 стр. 12. Список литературы - 14 стр. -4- СРОКИ ИССЛЕДОВАНИЙ Лето 2009 г. МЕСТО ПРОВЕДЕНИЯ ИССЛЕДОВАНИЙ – Сотницкий лес Б-Солдатского района Курской области. . Как-то, по лесу гуляя, Я осинником шагал, Леса запахи вдыхая, Вдруг картину увидал: По извилистой дорожке Муравей стремглав бежит С веткой толстою на спинке К муравейнику спешит! Уступив ему дорогу (Ведь тропинка здесь одна) И помедливши немного, Я окликнул бегуна: Эй, дружище, от работы Ты, наверное, устал! Отложи свои заботы, Ты давно не отдыхал! Оглянулся муравьишка Удивленно, мне в ответ: «Беззаботен, вижу, слишком У тебя, что дела нет?» -5- Введение. Пойди к муравью, ленивец, посмотри на действия его и будь мудрым. Библия. Муравьи – одни из самых распространенных насекомых на нашей Земле. Они встречаются во всех природных зонах, часто живут недалеко от дома человека. В природе муравьев не спутаешь с другими насекомыми: бескрылые, очень активные, все время что-то ищущие, куда – то спешащие, суетящиеся. Редко увидишь одиночного муравья, даже вдали от его гнезда, обычно их всегда много. Вряд ли найдется человек, который хоть раз не останавливался возле муравейника, завороженный таким далеким и в то же время необъяснимо близким нам миром этих удивительных насекомых. Муравьи привлекают наше внимание. Сложное и даже, казалось бы, осмысленное поведение этих насекомых вызывает изумление и восхищение человека уже сотни лет. Муравьи живут семьями в несколько миллионов особей, прокладывают дороги, строят тоннели и многоэтажные жилища, разводят грибы, и только среди них существует такое сложное «профессиональное» разделение: есть строители и няньки, охотники и сторожа, носильщики и пастухи. Трудно перечислить все, что выделяет муравьев из огромного царства насекомых! Это самые умные и загадочные насекомые на нашей планете. Обоснование выбранной темы. Я, как и многие другие люди, очень часто люблю останавливаться и смотреть на муравейник, мне он напоминает большой город с широкими улицами и маленькими переулками, а его обитатели торопливых горожан. Куда они спешат, зачем, как устроены их жилища, чем они питаются и как защищаются от врагов? Мне очень хотелось всё это знать, поэтому я решил поближе познакомиться с жизнью муравейника и его обитателями. Я живу в небольшом селе Розгребли, наше село расположено в лесостепной зоне России, на самой границе с Украиной. В селе и его окрестностях встречаются разные виды муравьев, но больше всего меня заинтересовали муравейники небольшого леса, который примыкает к моему дому. В этот лес мы ходили вместе с учителем на экскурсию. Лесные муравейники оказались гораздо больше по размеру муравейников, которые я видел раньше, в селе, да и муравьи в отличие от -6- маленьких деревенских муравьев, были крупнее. Меня очень заинтересовали эти торопышки, и поэтому именно на них я и решил сосредоточить свое внимание. В исследованиях я попросил помочь мне папу, который тоже очень любит разных животных В лесу мы с папой обнаружили несколько муравейников, но для исследования решили взять самый большой и старый муравейник. Цель исследования: 1.Познакомиться со строением и жизнедеятельностью муравьев 2. Определить их роль в природе. Задачи исследования: 1. 2. 2. 3. 4. 5. 6. 7. Изучить литературу по данной проблеме. Познакомиться с методиками изучения муравьев. Определить видовую принадлежность, строение исследуемых муравьев. Изучить устройство муравейника. Исследовать внегнездовую жизнь муравьев. Провести количественный учет истребляемых муравьями животных. Проанализировать результаты исследований. Определить роль муравьев в природе. Своё исследование я начал с попросил литературу о муравьях. сельской библиотеки, в которой Из книг Б.М. Мамаева, Е.А. Бордуковой «Энтомология для учителя», С.А. Молис «Книга для чтения по зоологии», М.А. Козлова, И.М. Олигер «Школьный атлас – определитель беспозвоночных», А.А. Захарова «Муравей, семья, колония», И.И. Акимушкина «Невидимые нити природы», И.А. Халифмана «Пароль скрещенных антенн» я узнал, что заинтересовавшие меня муравьи относятся к виду – рыжий лесной муравей (Formica rufa). В этих книгах я познакомился с методами исследования муравьев, которые использовал в своей работе. -7- Методики, использованные в работе: 1. Эмпирические: изучение и анализ литературы; 2. Теоретические: метод сравнения, анализа, обобщения, систематизации 3. Исследовательские: проведение эксперимента, наблюдение. Предмет исследования: МУРАВЕЙНИК. Объект исследования: Лесной рыжий муравей (Formica rufa) Биология рыжих лесных муравьев. Рыжие лесные муравьи, как и все представители этого рода, имеют характерный признак, по которому их можно отличить от любых других перепончатокрылых: между грудью и брюшком у них имеется тонкий стебелёк из одного или двух члеников, тогда как у всех остальных перепончатокрылых брюшко непосредственно причленяется к груди У рабочих лесных рыжих муравьев, длина которых достигает 4 – 9 мм, голова и грудь красновато – бурые, брюшко черноватое, блестящее. Муравейники их состоят из хвоинок, мелких веточек, кусочков коры и растительного мусора. На первый взгляд, кажется, что весь это мусор набросан беспорядочно. Однако оказывается, что даже в самый сильный дождь поверхность муравейника не промокает и все внутренние ходы и камеры остаются сухими. Высота таких муравейников обычно составляет 0,5 - -0,7 м, но иногда они достигают высоты 1,5 м. Началом для постройки гнезда зачастую служит старый пень. Структура муравейника. Мне понадобились сведения о самом муравейнике. Для их получения я взял пакетик и метр, и мы вместе с папой отправились в лес к муравейнику. Муравейник находился недалеко от нашего дома, в лесу на склоне оврага. Лес вокруг смешанный: дуб, осина береза, множество кустарников и различных трав. Водоемов на наблюдаемой территории нет. Источником влаги служат растения и скапливающая после дождя влага. Я замерил высоту муравейника, которая оказалась равна 48см, диаметр – 97см. Определил -8- примерный наклон сторон муравейника. Южная сторона – 60’, северная – 85’, западная и восточная – 75 – 80’ Гнездо состоит из купола, внутреннего конуса, вала и подземной части. Купол состоит из мелких веточек и выполняет главным образом защитную функцию. Внешняя его часть, или покровный слой, уложен очень плотно. Я наблюдал, что даже в самый сильный дождь вода стекает с купола и промокает только его верхняя часть. Кроме того, купол хорошо защищает внутреннюю часть гнезда, как от перегрева, так и от охлаждения. Внутренний конус состоит из сравнительно крупных веточек, здесь происходит развитие расплода. Зимуют муравьи в камерах вала и подземной части гнезда. Гнезда у муравьев помогают защитить потомство от врагов, а также личинки и яйца от высыхания. Изучая устройство муравьиного гнезда и гнездостроительную деятельность рыжих муравьев, я пришел к выводу, что, проделывая ходы, муравьи рыхлят почву и облегчают доступ воздуха к корням растений. Кроме того, муравьи выделяют экскременты. Заносят в гнездо различные органические остатки и тем самым обогащают почву углеродом, азотом, калием, фосфором и другими микроэлементами. Состав и кислотность почвы вокруг муравейника Состав почвы я определил на глаз – это смесь плодородного лесного грунта и глины. Кислотность почвы я определил с помощью фенолфталеиновой бумаги. Вблизи муравейника она была красная. На расстоянии 1 м розовая и далее свой цвет она не меняла. Уплотнение почвы я определил с помощью ножа. Около муравейника нож входил плохо. Отсюда следует, что почва уплотнена. На расстоянии 1м нож входил хорошо, отсюда следует, что почва слабо уплотнена, а далее почва была, сравнительно, неуплотненной. Освещенность муравейника. Процент падающего на муравейник света, я определил путем сравнения. Так большую часть дня солнце светит на южную и восточную сторону муравейника, это, примерно, 70%, а остальные 30% остаются западной и северной сторонами муравейника. -9- Состав муравьиной семьи, разделение функций функций внутри семьи. Муравьи – это общественные насекомые, так как живут большой семьей, где различные особи выполняют строго определенные функции. Рабочие муравьи – бескрылые - они выполняют функцию строителей, т.е. строят муравейники, самцы и самки – крылатые, но крылья у них развиваются только в брачный период. Функция матки – производить потомство. Муравьи «няньки» ухаживают за маткой и заботятся о личинках. Есть еще и муравьи – солдаты – они сражаются с противниками, у них более развиты голова и мандибулы (сильно развитые верхние челюсти). На примере рыжих лесных муравьев я изучил полиморфизм – это многообразие строения особей одного вида, связанное с выполнением ими определенных функций в семье. Муравьи – это полиморфные насекомые. Чем и как питаются муравьи. У рыжих лесных муравьев дороги постоянны. Наблюдая, я заметил, что существует два типа дорог. Одни служат для передвижения муравьевсборщиков пади и ведут к деревьям, на которых расположены колонии тлей. Эти дороги сравнительно короткие и узкие, но очень оживленные. Большинство муравьев, идущих по ним к гнезду, имеют раздутое брюшко, на котором можно обнаружить сок деревьев. Другие дороги связывают муравейники-семьи. Они очень оживленные. Изучив литературу, я узнал, что первый вид дорог – это кормовые дороги. А второй вид – это обменные дороги. Для того, что бы определить, чем питаются муравьи, я выбрал одну из муравьиных тропинок, которая ведет в муравейник и начал вести учет Я выявил, чем питаются муравьи и сколько съедают за час, день, неделю, лето. В начале лета их добычей в основном были погибшие майские хрущи, нехрущи июньские, а так же зазевавшиеся мотыльки, различные мухи. В середине лета гусеницы, личинки жуков, цикады и кобылки. В конце лета – начале осени гусеницы бабочек, голые слизни, дождевые черви. Помимо этого они носили семена. Осенью, когда добычи стало не так много, я даже подкармливал муравьев гусеницами бабочки капустницы, с которыми они довольно быстро расправлялись. Отобранную у муравьев добычу я разделил группы: 1. Полезные для леса животные; на две - 10 - 2. Вредные для леса животные. К полезным животным относятся паучки, сороконожки, наездники, пчелы. Вредные – жуки, бабочки, их личинки и куколки, клопы, пилильщики, цикады, кобылки. Мухи могут быть, как вредными, так и полезными. Я пронаблюдал за тем, как муравьи расправляются со своей добычей. Для этого я подложил на тропу гусеницу и увидел, что сначала муравьи облепили ее, а затем защипали, то есть впрыснули в нее ядовитое вещество. Гусеница сначала боролась, затем перестала сопротивляться и затихла. Для того, чтобы провести учет истребляемых муравьями животных я использовал следующую методику: . Учет добычи я проводил по схеме: № муравейни ка № тро- время наблюдений Пы Продолжимесяц и часы и тельность число минуты наблюдения количество отобранных у муравьев насекомых всего полезных вредных неопределенных 1 III 10. 06 10 час 15 мин. 35 5 26 4 1 III 10. 06 14. 30 15 мин. 24 3 18 3 1 III 10. 06 19 час. 15 мин. 18 3 11 4 Допустим, за 15 минут было собрано 35 животных, тогда за час 35 * 4= 140, за день 140 * 18 = 2520 (рабочий день муравья в среднем 18 часов), за неделю 2520* 7 = 17 640, за месяц 17 640 * 30 = 529 200, за лето 529 200 * 3 = 1 587 600 - 11 - Это, конечно, не точный результат, так как сбор добычи зависит от погоды, температуры, времени сбора, от количества вредных насекомых в природе, от численности семьи, от количества личинок муравьев, основных потребителей белковой пищи. К тому же собирать добычу муравьи начинают уже в мае и заканчивают перед спячкой. В этом году в начале октября муравьи все еще трудились. Для определения количества истребленных насекомых за этот период я проделал одну учетную работу в мае, в июне, июле, августе, сентябре. Поэтому целесообразней умножать на 4 месяца 529 200 * 4 = 2 116 800 Полученные мною данные позволили мне судить о хищнической жизни муравьев. Большинство уничтоженных муравьями насекомых являются вредителями леса. Муравьи улучшают почву, перемешивая её, обогащая органическими веществами, открывая их доступ к корням деревьев, прорывая глубокие ходы в земле. Лес, где процветают муравьи, здоровый и сильный, он не угнетен набегами вредителей, богат грибами и ягодами. Муравьи собирают насекомых на земле, в траве и в корнях деревьев. За день население большой колонии может уничтожить до 100 тысяч насекомых. Опыты с рыжими лесными муравьями ОТНОШЕНИЕ МУРАВЬЕВ К РАЗМАХИВАНИЮ ПАЛОЧКОЙ. Проследив за муравьями, я подумал, а что будут делать муравьи, если провести палочкой над муравейником. Сорвав палочку, я провел ею над муравейником и заметил, что активность усилилась. Я провел над муравейником рукой несколько раз, ощутил сильный характерный запах муравьиной кислоты и усиливающийся шорох ПЕРЕНОС ДОБЫЧИ. Для проведения этого опыта, я поймал кузнечика и лишил его возможности передвигаться. Затем, я положил его на муравейник, долго ждать не пришлось, муравьи сразу же умертвили его и унесли в муравейник - 12 - ПРИГОТОВЛЕНИЕ СКЕЛЕТА Дома я взял небольшую коробочку и продел в ней множество отверстий. Я поместил в коробочку небольшую рыбку. Коробочку с рыбкой закопал неглубоко в муравейник, и обнаружил в ней безупречно приготовленный скелет рыбки ВРАЖДЕБНЫЕ ОТНОШЕНИЯ К МУРАВЬЮ ИЗ ДРУГОГО МУРАВЕЙНИКА. Этот опыт очень прост. Я взял муравья из другого муравейника и положил его к моим муравьям. Муравей – чужак тут же был атакован и убит. ЗАБОТА О ПОТОМСТВЕ. Этот опыт наиболее заинтересовал меня. Я разрыл муравейник до слоя, где находились муравьиные яйца. Затем в процессе наблюдения я увидел, что муравьи начали хватать яйца и уносить их в уцелевшую часть муравейника. Этот опыт жесток, но показывает наличие у муравьев заботы о потомстве. . НАЛИЧИЕ БИОЧАСОВ У МУРАВЬЯ. Этот опыт самый интересный. Я брал ватный тампон, обмазанный сиропом, И клал его перед муравейником в 12 часов каждый день. Муравьи, в каждый последующий день, уже сами выходили в это время Я сделал предположение о наличии у муравья биологических часов. Наблюдая, заметил, что на том месте, где я оставлял тампон, стояло два часовых муравья. Увидев еду, они бежали в муравейник и звали своих товарищей. Я стал помещать муравьев в банку, но и тут муравьи меня перехитрили. Они меняли пост через каждые 15 минут. Когда муравьи побежали звать своих товарищей на обед, я убрал еду. После этого муравьи больше не выходили ко мне. - 13 - ВЫВОД: Изучая муравейник, я узнал что, проделывая ходы, рыхлят почву и облегчают доступ воздуха к корням муравьи растений. Кроме того, муравьи выделяют экскременты, заносят в гнездо различные органические остатки и тем самым обогащают почву углеродом, азотом, калием, фосфором и другими микроэлементами. Муравьи улучшают почву, перемешивая её, обогащая органическими веществами, открывая их доступ к корням деревьев, прорывая глубокие ходы в земле. Теперь я очень хорошо знаю, что большинство уничтожаемых муравьями насекомых являются вредителями леса. Изучив муравейник и его обитателей, я пришел к выводу, что муравьи - это чрезвычайно полезные насекомые, они требуют бережного к ни отношения и нуждаются в нашей защите. Охраняя муравейники – мы охраняем наши леса! ЗАКЛЮЧЕНИЕ Мне очень понравилось исследовать жизнь муравьев. Я узнал много нового и интересного. Я думаю, что это мне пригодится в жизни. Я хочу сказать большое спасибо моему папе, который мне очень помогал в исследовании. Свою исследовательскую деятельность я заканчивать не хочу. В данное время меня очень заинтересовали бобры, которые впервые за много лет поселились у нас на реке и даже на пруду.Я хочу узнать побольше об этих небольших, но по-видимому очень интересных зверьках. - 14 - Список использованной литературы: 1. Муравей, семья, колония. М., Наука, 1988. 2. Длусский Г.М., Букин А.П. Знакомьтесь: Муравьи!- М.: Агропромиздат, 1986. 3. Захаров А.А. Захаров А.А. Внутривидовые отношения у муравьев. М., Наука, 1998. 4. . 5. Козлов М.А.. Не просто букашки. Научно-художественное издание, Чебоксары, 6. Халифман И.А. Муравьи. М., Наука, 1992. 7. Детский журнал о природе «Муравейник» № 4. 1996. 8. Научно – методический журнал «Биология в школе» №3 1997, № 8 2002 9. Учебник 7 – 8 класс «Биология - животные» под ред. Б.Е. Быховского. Мамаев Б.М, Бордукова Е.А.Энтомология для учителя. – М.: Просвещение, 1985. 1
