III Международный конкурс
научно-исследовательских и творческих работ учащихся
«СТАРТ В НАУКЕ»
 
     

КАК ЖИВУТ МУРАВЬИ?
Слинько А.Ю.
Автор работы награжден дипломом победителя второй степени
Диплом школьника      Диплом руководителя
Текст научной работы размещён без изображений и формул.
Полная версия научной работы доступна в формате PDF


Введение. 

Однажды я заметила, что на нашей даче под яблонькой появилось много муравьёв. Они стали строить себе жилище-муравейник. С каждым днём их дом рос. Я заинтересовалась, как они его строят и стала наблюдать за жизнью муравьёв. Каждый день я приходила под яблоньку и видела, какие они труженики… Они не переставая несли в своё жилище строительный материал. Работали дружно все вместе. Это просто удивительный мир!

Я заинтересовалась жизнью муравейника. Я решила путём наблюдений узнать, действительно ли муравьи такие умные, работящие и дружные насекомые? Как они живут, чем занимаются и приносят ли они вред или пользу природе.

Я с мамой и бабушкой прочитала много интересного о жизни муравьёв в интернете, в Детской Энциклопедии, в журналах.

И так началась моя первая исследовательская работа.

Я поставила перед собой цель: узнать как можно больше про жизнь муравьев.

Задачи:

- изучить литературу и информацию в интернете о муравьях,

- ежедневно путём наблюдений изучать жизнь муравейника,

- выяснить полезные или вредные насекомые-муравьи,

- обобщить свои знания и рассказать своим друзьям о том, как интересно живут эти маленькие насекомые.

Обоснование и актуальность выбранной темы

Вряд ли найдется человек, который хоть раз не останавливался возле муравейника, завороженный миром этих удивительных насекомых. Некоторые дети боятся насекомых и давят их ногами. А этого делать нельзя хотя бы потому, что они живые существа!

Моя гипотеза: муравьи- очень трудолюбивые насекомые, дружные и приносящие пользу природе.

  1. Основная часть

«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

Кто не наблюдал с удивлением и восхищением, как крохотные муравьишки тащат домой добычу, которая в десятки раз больше, чем они сами? Их неутомимость вошла в поговорки, а уж басню «Стрекоза и муравей» наизусть знает, наверное, многие.

Из разных источников информации я узнала очень много интересного о муравьях. Муравьи – одни из самых распространенных насекомых на нашей Земле. Они встречаются во всех природных зонах, часто живут недалеко от дома. Почти все муравьи – общественные перепончатокрылые (очень небольшое количество, менее 1%, являются паразитами в семьях

других муравьев). В природе муравьев не спутаешь с другими насекомыми: бескрылые, очень

активные, все время что-то ищущие, суетящиеся. Редко увидишь одиночного муравья, даже вдали от его гнезда, обычно их всегда много. Сообщество муравьев, ученые рассматривают, как некий «сверхорганизм», в котором ни одна часть не может жить без всех остальных. Муравей, посаженный в банку, быстро погибает, даже если у него есть все для безбедного существования. Он лишь частица, вырванная из целого, и теперь обречен на смерть. На Земле существует около 12 000 видов муравьев.

  1.  
    1. О строении тела

Муравьи относятся к типу членистоногие, к классу насекомые, отряду перепончатокрылые, семейству муравьи. Тело членистое, состоит из головы, груди и брюшка. Голова у муравьёв крупная. На голове расположена пара усиков и пара сложных глаз. Простые глаза, или глазки – это чаще всего три точки на темени. Сложные фасетчатые глаза расположены по бокам головы. Количество фасеток

неодинаково, у одних видов их около десятка, у других, хорошо видящих, больше тысячи. Усики – антенны – это органы чувств. Они служат муравью для восприятия обонятельных, осязательных и отчасти вкусовых ощущений. Основной орган вкуса расположен у муравья в ротовом устройстве. Рот муравья не приспособлен к тому, чтобы поглощать твёрдую пищу, а приспособлен только к всасыванию питательных растворов. Кроме верхней и нижней губы имеются две пары челюстей. Верхняя пара – это жвалы, без которых муравьям нет жизни. Муравьи пользуются ими и как воины, и как няньки, и как строители, и как фуражиры. В нижней губе самой важной частью считается язычок – орган вкуса и чистки тела, а также главное орудие кормления молоди и взаимного питания взрослых обитателей муравейника. На груди находятся три пары членистых конечностей. У самцов и у молодых самок грудь развита значительно сильнее, чем у рабочих, и несёт четыре крыла. Перепончатые крылья муравьиных самцов и самок прозрачны. Крылья передней пары заметно больше – длиннее и шире, чем задние. Брюшко членистое, первый или первые два членика менее развиты и образуют стебелек. Стебелёк, соединяя брюшко с грудью, делает муравьиное тельце очень гибким. Брюшко, состоящее из подвижно соединённых спинных и брюшных полуколец способно увеличиваться в объёме. Всё дело в том, что в

брюшке находится зобик – орган, служащий для хранения и переноса пищи. В брюшке находятся ядовитые железы, связанные с жалом. Брюшко самцов и самок заметно крупнее, здесь находятся органы размножения. Тело муравьёв снаружи имеет покров, состоящий из хитина. Хитиновый покров обладает большой прочностью. Он защищает муравья от механических и химических воздействий внешней среды. К средствам защиты у муравьёв относятся острые ядовитая жидкость и у некоторых видов – жало.

  1.  
    1. Строение муравейника

Гнездо рыжих лесных муравьёв состоит из надземной и подземной частей. Надземная часть в хвойных лесах сооружается из хвоинок, в лиственных – из палочек и других мелких, но прочных растительных частиц. Сверху муравьи формируют покровный слой купола, защищающий муравейник от промокания во время дождей. Купол, залитый ливнем, сохраняет прочность. В глубь гнезда вода, как правило, не проникает. После дождя всё сооружение приобретает на солнце новый запас прочности, так как кусочки строительного материала как бы спаиваются между собой. Внутри муравьиной кучи растительный материал крупнее – палочки могут иметь различный размер, некоторые достигают длины 10см при толщине 5мм. Здесь из этих строительных материалов сооружается система ходов и камер, в которых выращивается молодь. Купол муравейника окружен земляным валом. Муравейник не оканчивается в муравьиной куче. У него тысячи ходов под землёй. Эти ходы могут уходить на глубину 1-2м и заканчиваются широкими полостями. Одни используются как место свалки, в других развивается молодёжь, третьи служат местом зимовки муравьёв. Температура в таких полостях – зимовках не опускается зимой ниже +5 градусов. И когда наверху свирепствуют морозы, муравьям не страшно и не холодно в своем доме. От крупных муравейников отходят хорошо заметные тропы, по которым от гнезда и к гнезду движется поток муравьёв. Кормовые тропы рыжих лесных муравьёв остаются постоянными, в результате у каждого муравейника возникает свой кормовой участок (Приложение. Фото 1 и 2).

2.3 Профессии муравьёв

Семья – основная форма существования общественных насекомых. Состоит из репродуктивных (самки, самцы) и функционально бесполых особей (рабочие). Самки – царицы крупнее рабочих муравьёв, они никогда не покидают гнездо. Их основная функция – откладка яиц. Первая партия молоди превращается только в

крылатых самцов и самок, которые недолго, всего 2-3 недели, живут в

муравейнике, а затем дружно вылетают, спариваются и основывают новые гнёзда. После роения самцы муравьёв погибают. Из всех последующих кладок в муравейнике появляются только рабочие особи. Рабочие муравьи – это бескрылые недоразвитые самки, не способные к размножению. У рабочих муравьёв голова и грудь красновато-бурые, брюшко черноватое, блестящее. Длина тела от 4 до 9мм. Именно рабочих муравьёв мы видим на муравейнике в огромном количестве. Между рабочими муравьями существует разделение труда.Только что появившиеся рабочие муравьи – это няньки, занимающиеся уходом за личинками и кормлением цариц. Рабочие муравьи старшего возраста выполняют разнообразные работы: разделывают принесённую добычу, убирают мусор, надстраивают гнездо. Затем они становятся фуражирами. Среди фуражиров одни специализируются на охоте, другие на добыче сладкой пищи, третьи таскают материал для надстройки гнезда. Наиболее крупные рабочие муравьи защищают муравейник – это солдаты. У рыжих лесных муравьёв каждый фуражир начинает свою внегнездовую деятельность на периферии охраняемой территории. В дальнейшем он постепенно переходит на все более близкие к гнезду индивидуальные поисковые участки, а заканчивает этот путь на куполе, где муравей несёт службу в качестве наблюдателя. Семья наших обычных рыжих лесных муравьёв при благоприятных условиях может существовать 90 – 100 лет. За это время в семье многократно сменяются самки, которые живут максимум 15 – 20 лет (это рекорд среди

беспозвоночных), и в ещё большей степени – рабочие муравьи, живущие всего 3 года

2.4 Питание муравьёв

Рыжие лесные муравьи используют в основном белковую пищу (других насекомых, которых убивают и приносят в муравейник) и углеводную (сахаристые выделения растений, вытекающий древесный сок и особенно богатые сахаром выделения тлей). Большую часть белковой пищи муравьи скармливают личинкам, углеводной питаются сами. Для муравьёв характерен обмен пищи – трофоллаксис. Трофоллаксис позволяет и няньке и землекопу не отрываться от своих полезных занятий на поиск корма – о нём позаботятся другие. Рабочие – фуражиры рыжих лесных муравьёв, задача которых – добывание пищи, в течение лета приносят в гнездо 3 000 000 – 8 000 000 различных насекомых, около 20 ведер сладких соков, в основном выделений тлей, и 40 000 – 60 000 семян различных растений, которые также употребляют в пищу. В летние дни масса насекомых, приносимых в муравейник, может достигать 1кг. Подсчитано, что муравьи среднего муравейника защищают от вредных насекомых 0,25га леса, а крупного – до 1 - 4га. Муравьи добывают в первую очередь тех насекомых, которые размножаются в лесу в массовых количествах. Массовыми насекомыми являются вредные насекомые – гусеницы бабочек, ложногусеницы пилильщиков, которые объедают листву и хвою.

2.5 Общение муравьёв

При общении друг с другом муравьи используют разнообразные сигналы, в основном путем прикосновения друг к другу усиками, ногами, головой. Используются также и химические сигналы. Разыскивая дорогу к гнезду, рыжие лесные муравьи пользуются «языком запахов». С помощью обоняния муравьи отличают своих сожителей по гнезду от «чужаков». Замечено, что в различных случаях муравьи по – разному трогают, ощупывают, ударяют друг друга усиками и соответственно изменяют свое поведение. Они как бы объясняются своеобразными жестами. Известный энтомолог Павел Устинович Мариковский подметил у

муравьев более двух десятков сигналов: «Чужой запах!», «Кто ты?», «Внимание!», «Дай поесть!», «Берегись!» и другие. При использовании химических сигналов муравьи принимают оборонительную позу: поднимаются высоко на задних лапках и направляют конец брюшка вперед. И сразу чувствуется резкий запах: это муравей выбрызнул жидкость, состоящую из муравьиной кислоты и вещества тревоги – ундекана. На дорогах, по которым они бегут из муравейника к муравейнику, муравьи выделяют другие, так называемые следовые вещества, которые позволяют им не сбиться с дороги. Все муравьи из одного гнезда имеют общий запах, позволяющий им узнавать друг друга и не допускать муравьев из чужих гнезд в свое.

  1.  
    1. Муравьи на садовом участке: друзья или враги?

Из литературы я узнала, что муравьи для леса и дачных участков — это огромная польза испасение от многих вредителей. Эти маленькие труженики защищают растения от гусениц, личинок мух, слизней, паутинных клещей и так далее. Подсчитано, что срeдний муравeйник чёрных садoвых мурaвьёв-лазиусов за один июньский день способен собрать до двух тысяч мелких гусениц, личинок, яиц, слизней и мушек, а житeли одного лeсного муравейникa за день мoгут съесть болee семнадцати тысяч нaсекомых и тем самым защищают лес на площади 0,2 га! Вот так происходит ежедневный процесс защиты наших садов от гусениц. А сaми муравьи — едa для пeвчих птиц, для тетеревов, рябчиков, барсуков, лис и медведей. А вы обращали внимание, как птицы используют муравейники? Они в них «купаются», запускают муравьёв под крылья и давят их о перья. Так птицы избавляются от паразитов, а может, и лечатся муравьиной кислотой.

А ешё я узнала, что садовые муравьи улучшают структуру почвы и способствуют повышению её плодородия. Многочисленные ходы этих тружеников делают землю более рыхлой, а это создает благоприятные условия для дыхания корней растений. Например, если дoждевые чeрви aктивны тoлько

до глубины в 20 см, то садовые муравьи буквально за 2-3 года соз­дадут

подпочвенный «дoм» глубиной до 1,5 м с отличной аэрацией, грибaми-сaпрофитами и влaжностью свыше 90%. Представьте, как комфортно чувствуют себя в этих подземных канальцах корни самых приверeдливых растений! Учёные доказали, что благодаря

муравьям содержание в почве калия увеличивается вдвое, а фосфора — более чем в 10 раз! Причём, именно муравьи способствуют переходу калия и фосфора из нерастворимой формы в растворимую, которая доступна для питания растений!

  1.  
    1. Мои исследования.

Прошлой весной мы с бабушкой стали выезжать на нашу дачу. И вот у небольшого дерева, яблони, я заметила скопление муравьёв и холмик, который с каждым днем увеличивался. Я догадалась, что это муравейник. Я стала каждый день приходить сюда и за ним наблюдать. Вскоре я увидела, что дом муравьишек рос с каждым днём. Эти трудяги-мураши с утра и до вечера копошились возле своего жилища и внутри своего домика. Наблюдая , я увидела, что жизнь в муравейнике идет не как попало, а в какой-то последовательности, и не куда-

попало идут муравьи, а каждый ползет по своим делам. Вскоре возле муравейника появилась тропка, и по ней каждый муравей полз с какой- нибудь ношей; травинкой, соринкой, былинкой. Все это они несли в муравейник. Вот почему с каждым днем холмик- муравейник увеличивался! Муравьи носили строительный материал и строили муравейник! Наверно им было нелегко, но они очень упорные и терпеливые. Мне даже им захотелось помочь. Я собирала всякую мелкую труху, сухие травинки и подкладывала им в муравейник.

Исследуемый муравейник располагается с южной стороны дерева под яблонями. Купол муравейника сначала был невысокий, примерно 30 см. За 3 месяца лета он увеличивался, го высота достигла 50 см. диаметр – 60 см. Весь муравейник пронизан ходами (особенно в середине и сверху), по которым муравьи таскают наружу мелкий строительный материал: древесные и травянистые частицы, веточки, хвою, чешуйки, травинки, листья.

Я продолжала наблюдения, в свободное время читая с бабушкой и мамой книжки про муравьев, и вскоре узнала, что жизнь в муравейнике четко распланирована, и хотя муравейник похож на большое общежитие, но внутри все распланировано, есть ходы, коридоры, комнаты»,а еще я узнала, что у каждого жителя муравейника свои обязанности, и каждый муравей называется по своей должности. это- плотники, скотоводы, разведчики, стража. У каждого из них свои обязанности; строить, охранять, стеречь, разведывать и другие. а самый главный муравей-это Матка. Она выводит личинки, из которых потом появляются муравьи, ее охраняет стража, а другие обеспечивают всем необходимым.

Далее мы исследовали почву: почва у муравейника более структурная, лучшего механического состава, более рыхлая, влажная, а следовательно и более плодородная. Температура почвы у гнезда выше, чем вдали. 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:гнёздостроительная деятельность муравьев, имеет важное почвообразующее значение:

  1. 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.

  2. 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 муравьев является «фабрикой плодородия» и в состоянии оказать серьезное влияние на рост не только произрастающих непосредственно у муравейников трав и кустарников, но и деревьев, достаточно удаленных от муравейника.

  • Далее мы с бабушкой проводили эксперименты.

Эксперимент №1 «Защита муравьев»

Когда мы слегка пошевелили веточкой муравейник, потревоженные муравьи приняли оборонительную позу. Подержав над муравейником ладонь, мы почувствовали жжение и запах муравьиной кислотой. Потом мы подержали 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. (Приложение. Фото 3)

  • Эксперимент №2 «Выявление способов общения муравьев с помощью феромонов и усиков»

Эксперимент с подсадкой муравьёв из другого муравейника.

Мы подсаживали муравьев на тропу рядом с муравейником и на муравейник, которых я принесла в коробочке с другой дачи. 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. При подсадке особей из другой семьи на купол муравейника процент убитых составило 50%.

Эксперимент №3 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.

  1. Заключение.

Изучив весь найденный материал, и проанализировав свои наблюдения и эксперименты, я сделала выводы:

  1. Муравьи- очень умные, трудолюбивые и дружные насекомые

  2. Они очень полезные насекомые. Именно муравьи помогают природе, насыщают жизнь в лесах, истребляют мелких вредителей в садах и в лесу. Уничтожение врeдителей сада и огорода. Повышение плодородия почвы, распространение в природе растений, еда для птиц и животных, лекарство для людей — это та глобальная польза, которая позволяет нам смело причислять муравьёв к нашим друзьям.

  3. Нельзя ни в коем случае разрушать муравейники, ведь вы разрушите жизнь целого большого, пусть для людей и маленького города, с его замечательными жителями- тружениками!

  1. Муравьёв и их жилище надо охранять.

В заключении мне хочется призвать всех людей не разорять муравейники. Человек должен быть благодарен этим насекомым за то, что они приносят нашим садам и огородам, природе в целом много пользы, уничтожая насекомых-вредителей.

Ещё мне хочется поблагодарить маму и бабушку за то, что они помогали мне искать материал о муравьях, даже часто читали мне, так как я ещё читаю медленно. Спасибо моей первой учительнице за то, что она помогла нам правильно оформить мою работу. Ведь она у меня первая!

Я разработала правила поведения вблизи муравейника:

  • Не разоряй муравейник - муравьи это санитары леса, они приносят много пользы.

  • Если муравейник появился на садовом участке, не мешай муравьям, а помогай строить им свой дом.

  • Веди себя дружелюбно по отношению к этим насекомым, а они тоже помогут вам на садовом участке.

  1. Библиография

1.Алексеев С.В.Груздева Н.В. Практикум по экологии: Учебное пособие/Под ред. С.В. Алексеева-М.: АО МДС, 1996 – с.68.

2.Длусский Г. М. Муравьи рода формика. М.: Наука, 1967

3. Захаров А.А.Муравей, семья, колония.- М.: Изд-во « Наука», 1978

4. Растения и животные: Руководство для натуралиста: Пер. с нем./ К. Нидон, д-р И. Петерман, П. Шеффель. – М.: Мир, 1991.

  1. Халифман И. А. Муравьи. М.: Молодая гвардия, 1967.

  2. Харитонов Н. П., Дунаев Е. А. Изучение внегнездовой жизни муравьев: Методическое пособие по выполнению учебно-исследовательской темы. — М.: МГДПиШ, 1992. — 33 с.

Ресурсы Интернета:

  1. - http://www.antclub.org/morphology/anatomy,

  2. - http://bio.1september.ru/2006/17/15.j

  3. - http://www.zoodrug.ru/topic1194.html

  1. Приложение

Фото 1 Муравейник на даче.

Фото 2 Вход в муравейник

Фото 3 Эксперимент 1 «Защита муравьёв»