Если в доме появляются муравьи, жить становится невозможно: они попадаются на глаза повсюду, чем создают огромный дискомфорт для проживающих. Кроме неприязни насекомые могут доставлять и другие проблемы людям. Статья расскажет о разновидностях муравьев, особенностях их жизнедеятельности, способах уничтожения и профилактике.
Особенности муравьев
Семейство муравьи относятся к классу насекомых, типу членистоногих. По образу жизнедеятельности муравьи считаются «общественниками», так как внутри колонии сильны иерархические социальные связи. Муравьиная группа включает три жесткие социальные ступени: рабочие муравьи, матки и самцы.
Тело покрыто хитиновым слоем, оно состоит из головы, туловищем, шестью конечностями и усиками. Лапки заканчиваются острыми когтями, помогающими карабкаться по вертикальным поверхностям. Длинные усы чувствительны к внешним колебаниям почвы, потокам воздуха и ароматам. Глаза имеют сложное устройство: многочисленные линзы обеспечивают фиксацию движения, однако изображение не детализирована. Помимо этого голова снабжена еще тремя глазами более простой конструкции.
С запахом у муравьев особая связь: без этого ориентира они не смогли бы распознать члена своего муравейника, найти пропитание. Также посредством запаха члены колонии сигнализируют об опасности или зовут на подмогу. Для отпугивания врагов особи применяют особое ядовитое вещество и жвала, которыми они могут сильно ранить нападающего.
В зависимости от типа муравьев варьируется размер тела (0,4-1,3 сантиметра) и телосложение. Также у разных видов разное соотношение размера маток и остальных представителей: матка либо традиционно крупнее остальных, либо равна с ними по размеру. Общей чертой являются крылья матки, которые она теряет после окончания спаривания. Цвет также зависит от разновидности: бывают красные, коричневые, черные, зеленые и синие представители.
Классификация муравьев
Количество изученных видов муравьев давно превысило 10000. На территории нашей страны зафиксировано порядка трех сотен. Все это многообразие с трудом поддается классификации, так как попадается множество гибридов и двойников. Мы рассмотрим самые примечательные разновидности.
Легионеры (бродячие муравьи)
Относятся к кочевым колониям. Встречаются строго в тропическом и субтропическом климате. Наибольшее распространение получили на юге и в центре Америки, также были замечены и в Африке. Многочисленность семей поражает. Причем основную часть ее образуют рабочие. Путешествуя с места на место, кочевники употребляют в пищу все подряд. Размеры тельца колеблются от 2 до 4 миллиметров. Но, несмотря на столь небольшой размер, колония за счет своей многочисленности способна уничтожать большие площади посаженных культур, насыщаясь соками и мякотью плодов.
Муравьи Амазонки
Название вид получил благодаря крупным маткам: длина их тела составляет порядка одного сантиметра. Самцы, соответственно, мельче – 6-7 миллиметров. Рабочие особи меньше всех — длина их тела редко превышает 6 миллиметров. Цвет самок и рабочих особей, как правило, колеблется в пределах красно-желтых оттенков, а поверхность тела усыпано короткими темными ворсинками. Цвет туловища самцов черный, лапки и усы темно-красные. Области покрытия данным амазонками: европейские страны, запад Азии и Сибири. Для образования муравейников амазонки выбирают области с наиболее высокой влажностью, а именно опушки. Любопытной особенностью является привычка воровать особей из чужих колоний. Похищая куколок из других муравейников, амазонки выращивают их и заставляют работать в их колонии, подобно рабовладельцам.
Красные муравьи
Разновидность наиболее часто встречается в средней части нашей страны, Монголии, Китае и Европе. Название возникло благодаря внешности маток: они имеют тело длиной 10 миллиметров, красную головку и оранжевую грудку. Внешность рабочих особей отличается: их тело достигает лишь 8 миллиметров, тело окрашено в черный цвет, а голова – в оранжевый. В зависимости от времени года выбираются разные места для организации гнезд: летом для этого оккупируются подгнивающие пни, верхние слои почвы и области под камнями, зимой наиболее удобными для красных муравьев местами являются области корневищ деревьев, именно там строится зимнее гнездо. Как и амазонки, красные муравьи промышляют рабовладельческим способом создания отрядов для работы. Помимо кражи чужих куколок, похищаются чужие запасы еды в процессе набегов на другие муравейники.
Восточные лиометопумы
Разновидность не встречается за пределами России. В нашей же стране обитает на Дальнем Востоке. Лиометопумы включены в Красную книгу, так как является исчезающим. Матки и самцы имеют черные тела, которые в длину достигают более одного сантиметра, при этом самки крупнее. Рабочие особи отличаются: темно-коричневое тельце составляет до 6 миллиметров в длину. Гнездятся лиометопумы в коре деревьев. Для этого подходят пихта, липа, сосна или береза.
Муравьи Портные
Эти муравьи захватили такие области, как австралийские участки с тропическим и субтропическим климатом, Вьетнам, юг Индии, Бангладеш и Таиланд. Внешность весьма экзотична: туловище имеет яркую окраску зеленого цвета, конечности же светло-коричневые, а брюшко оранжево-красное. Рабочие особи составляют 8 мм в длину, самцы – 1 сантиметр, длина маток может превышать 1,3 сантиметра. Организовывая гнезда, портные захватывают деревья. Для этого они склеивают листья, опутывая их клейкими выделениями личинок. Благодаря такому паутинному способу создания жилища вид и приобрел название – портные. Одна колония может насчитывать до 500000 представителей, занимая одновременно до десяти деревьев. Интересно, что куколок и личинок этого вида пускают на корм домашней птицы, а также используют в нетрадиционной медицине и индийских национальных блюдах.
Гигантские муравьи
Название полностью соответствует реальности: взрослые особи достигают 3,3 сантиметра в длину. Тело окрашено в черный цвет. Представители гигантских муравьев встречаются во влажных местностях Южной Америки (в основном, в лесах). Характерной чертой стали крылья, которыми наделены самцы. Также любопытно отсутствие маток. Функцию воспроизводства потомства выполняют рабочие самки. Гнезда базируются исключительно в почве, на расстоянии 40 сантиметров от поверхности земли. В одно гнездо легко помещается вся семья, численность которой не превышает 30 представителей.
Фараоновы муравьи
Именно этих насекомых мы встречаем в своей квартире или доме. Произошли фараоны из Египта, а затем заселил все континенты. Фараоны довольно мелкие: самцы не превышают 3,5 мм в длину, самки вырастают до 4,5 мм, рабочие же особи составляют всего 2 мм. Любопытно, что самцы также наделены крыльями, самки же теряют их сразу после окончания брачного периода (их откусывают рабочие особи). Цвет самцов черный, самки имеют светло-коричневые тела, рабочие особи – желтоватые. Обитать насекомые предпочитают во влажных местностях с минимальным освещением. В пределах человеческого дома для строительства муравейников могут быть выбраны простенки, пространства в фундаменте, щели за плинтусами. Случалось, что гнезда были обнаружены прямо в бутовой технике и гардеробах.
Малые лесные муравьи
Вид заселил весь север Евразии. Идеальные условия для жизни этого вида муравьев – леса с умеренным климатом. В длину лесные представители могут достигать 7-14 мм. Окраска контрастная: черное брюшко с ярко-красными пятнами, черно-рыжая голова. Насекомые возводят муравейники весьма внушительных размеров: они могут быть под 2 метра высотой. Строительными материалами служат небольшие ветви и хвоя. Лесные муравьи также включены в Красную книгу.
Рыжие муравьи
Насекомые получили свое наименование благодаря окраске: тельце окрашено в коричневые тона с характерным рыжеватым отливом. Причем этот цвет характерен только для самок. Самцы черные. Распространение разновидность получила в европейских странах, на дальневосточных территориях, в области Сибири и Урала. Размер тельца средний: самки достигают 6 мм, самцы – 5. Гнездятся насекомые в почве или под лежащими объектами: под камнями или упавшими деревьями.
Садовые муравьи
Крайне популярный вид муравьев, чаще всего попадающийся в Великобритании, Португалии, а также центральной и дальневосточной частях нашей страны. Размер самок – 8-10 миллиметров, самцов – 6, рабочих особей – 5. Несмотря на название, попадаются не только черные представители, но и темно-коричневые. Тельце сплошь покрыто маленькими волосинками. Помимо земли и пространств под лежащими предметами, муравьи могут обустраивать жилище в трухлявых деревьях. Любимое блюдо – падь, которая остается после тли. Это заставляет муравьев серьезно заниматься охраной и разведением тли. Эта деятельность приносит серьезный урон садовым посадкам. Уникальная черта – долгожительность маток, чей жизненный цикл может длиться 30 лет.
Питание муравьев
Как стало понятно из описания разновидностей насекомых, культура питания сильно отличается у разных видов муравьев. В основном они питаются продуктами растительного или животного происхождения. Потребность насыщения случается несколько раз за 24 часа.
Как и любым существам, для развития муравьиным личинкам необходим белок. Источником белка становятся останки умерших насекомых и животных. Также пищей для личинок служат наполовину переваренная пища взрослых. Что касается личинок, развивающихся в человеческом доме, на их прокорм идут всевозможные остатки еды с содержанием белка: молочные продукты, яйца и т.д.
Матка нуждается в белковой пище не меньше. Ее обеспечивают рабочие особи, которые специально пережевывают пищу, чтобы накормить матку.
Углеводы добываются из растительных соков и выделений тли. Специально для этого муравьи занимаются полноценным разведением тли: они ухаживают за тлей, охраняют и переносят личинок в безопасное место при появлении угрозы. За этот труд они получают питание — молоко тли.
Также в пищу годятся всевозможные корневища диких и садовых культур, орехи, соки деревьев, семечки, гусеницы и другие насекомые. Отдельные разновидности муравьев преуспели в садоводстве: в своих гнездах они выращивают грибы и питаются ими.
В зимнее время года, когда с пищей наступают перебои, насекомые уходят в состояние спячки. Это избавляет их от необходимости питания. Но так поступают далеко не все. Некоторые продолжают быть активными и зимой. Этот период они проводят в муравейнике, питаясь сделанными запасами.
Как они размножаются
Производство потомства в семействах может происходить двумя путями.
- Матка с небольшой группой обслуживающего персонала обособляется от остального семейства для устройства нового гнезда. Там и происходит производство выводка.
- Второй метод носит название – брачный лет. В определенный период самку оплодотворяют сразу несколько представителей других муравейников, которые вскоре погибают. Затем происходит закладка яиц. Через некоторое время из яиц вылупляются рабочие особи. Пока они не появились, матка питается крыльями.
Размножение происходит дважды в год.
Вред для человека
Муравьи, бегающие по многоквартирным домам, способны разносить болезнетворные бактерии, так как на своем пути они встречают мусор, трупы животных и другие патогенные объекты. Разнесение заразы по квартирам происходит молниеносно за счет большой численности муравьиных семей.
Гнезда или муравейники могут располагаться как внутри дома, так и рядом со зданием. Часто муравьям нет нужны постоянно жить рядом с человеком: муравейник располагается неподалеку от дома, на которые совершаются регулярные набеги с целью добычи пропитания.
В любом случае постоянное или эпизодическое присутствие муравьев в жилище людей ставит санитарную обстановку, а значит, и здоровье жильцов, под угрозу. Необходимо принимать меры по защите квартиры/дома.
Когда колония заполонила квартиру, поздно убираться в квартире и выносить мусор. Без знающих и радикальных действий тут не обойтись. Насекомые быстро размножаются и крепко держатся за свое жилище. Существует множество народных методов, однако все они способны дать только временный эффект.
К счастью современные санитарные службы обладают всем инструментарием, чтобы решать подобные проблемы за считанные часы.
Сотрудничество с СЭС происходит по следующему алгоритму:
- Детальная консультация по телефону.
- Подбор услуг с учетом особенностей ситуации и пожеланий клиента.
- Оформление договора, выбор даты и времени обработки.
- Выезд мастера, анализ, проведение процедуры дезинсекции.
- Заключительные рекомендации.
Сотрудничество с «Эко-Обработкой»
Мы предлагаем как профилактическую, так и истребительную дезинсекцию. Специалист проводит тщательный анализ квартиры. Собрав необходимые данные, он подготавливает химический состав и обрабатывает помещения.
Оператор компании проводит инструктаж заказчика о том, как подготовить квартиру к процедуре, что делать после, и какую технику безопасности соблюдать.
На сделанные работы устанавливает гарантийный срок, условия которого прописываются в прозрачном договоре. В срок действия гарантии заказчик имеет право на дополнительную обработку в случае низкой эффективности первой.
Чтобы получить консультацию и заказать услугу дезинсекции, оставьте свой контактные данные (номер телефона) в красном квадратике справа на этой странице. Оператор совершит обратный звонок в ближайшее время.
Муравей принадлежит к классу насекомые, типу членистоногие, отряду перепончатокрылые, семейству муравьи (лат. Formicidae). По организации муравьи относятся к группе общественных насекомых с четким разделением на три касты: рабочие особи, самки и самцы.
Кроваво-красный муравей (рабовладелец) (лат. Formica sanguinea) широко распространен в Европе, средней полосе России, встречается в Китае и Монголии. Рабочие особи имеют длину до 8 мм и черное тело с оранжевой головой. Матка муравья вырастает до 10 мм и отличается красной головой и оранжевого цвета грудью. Летние гнезда муравьи устраивают в полусгнивших пнях, в земле и под камнями, в зимнее время семья перебирается в другое гнездо, расположенное у основания деревьев. Типичным образом жизни данного вида муравьев являются грабительские набеги на муравейники бурых лесных, прытких и других муравьев. Захваченные куколки приносятся в гнездо и воспитываются в качестве «рабов».
Желтый муравей-амазонка (лат. Polyergus rufescens) – вид муравьев, отличающийся достаточно крупными размерами: самки достигают почти сантиметровой длины, размеры самцов несколько скромнее – 6-7,5 мм, «солдаты» еще мельче и редко вырастают более 5-7 мм. Самки и «солдаты» окрашены в желто-красноватые тона, тельце обычно покрыто черными волосками. Самцы муравьев черные, конечности и усики бурого цвета. Вид обитает в странах Европы, в западных регионах Азии, на западе Сибири. Муравей-амазонка предпочитает селиться во влажных лесах, выбирая для постройки муравейника просеки и опушки. Амазонки ведут рабовладельческий образ жизни, похищают других муравьев в стадии куколок, а затем используют их в качестве рабов, рабочей силы.
Муравьи-легионеры или муравьи-кочевники (дорилины, бродячие муравьи) (лат. Dorylinae) – подсемейство кочевых муравьев, обитающих исключительно в тропиках и субтропической зоне. Особенно распространены муравьи-легионеры в Центральной и Южной Америке, встречаются на территории Африки. Обитают огромными колониями, основную часть которых составляют рабочие особи. Муравьи кочевники уничтожают на своем пути все, что годится в пищу. Несмотря на средние размеры в 2-4 мм, данный вид муравьев «берет» своей численностью, истребляя при нашествиях посевы культурных растений и питаясь их соками.
Где обитают муравьи?
Этих насекомых можно наблюдать на всех континентах, во всех природных областях и климатических зонах. Их нет только в суровом климате Арктики и Антарктиды, на холодных островах Гренландии и Исландии, а также в знойных пустынях. В районах с умеренным и холодным климатом муравьи зимой впадают в спячку.
В основном, эти насекомые строят себе жилища-муравейники в прелой или гнилой древесине, в почве и под мелкими камнями. Некоторые виды муравьев захватывают чужие гнезда или живут рядом с человеком.
Пища муравьев разнообразна и зависит от вида. Рацион питания большинства видов состоит из растительной и животной пищи, причем питается каждая особь по нескольку раз в сутки.
Источником белка, необходимым для роста и развития личинок муравьев в природе, становятся мертвые насекомые, останки животных, трофические яйца, откладываемые маткой при переизбытке еды, яйца насекомых-вредителей и полупереваренная пища взрослых муравьев. Личинки домашних муравьев довольствуются молочными продуктами, желатином и остатками яичных блюд. Питание матки муравьев также состоит из белковой пищи, которую специально пережевывают ухаживающие за ней муравьи.
Основу углеводного меню большинства муравьев составляют медвяная роса (сахаросодержащие соки листвы, выделяемые при перепадах температуры) и падь - сладкие выделения насекомых, в особенности . Муравьи – молочные фермеры выращивают тлю для себя, пасут ее, выхаживают и защищают ее приплод от других муравьев. Эти пастухи доят своих домашних питомцев и питаются их молоком.
Дополнительными компонентами пищи муравьев в природе могут быть семена и корни растений, орехи, древесные соки. Некоторые муравьи выращивают в муравейниках в качестве пищи колонии грибов, а также питаются и насекомыми.
Муравьи – жнецы употребляют сухие семена растений, сухие плоды и зерновые культуры. Они способны запасти 1 кг сырья, что дает возможность прокормиться зимой целой колонии муравьев. Муравьи-листорезы приносят в муравейник кусочки листьев, пережевывают и хранят в своеобразных камерах-теплицах. Со временем из этих кусочков в хранилище вырастают грибы, являющиеся основным кормом для этих муравьев-гурманов. Муравьи-центромирмексы питаются исключительно термитами. Муравей-дракула пьет соки, выделяемые своими же личинками, а личинок кормит разными насекомыми. Домашние муравьи являются всеядными.
Зимой, при значительном похолодании, муравьи впадают в спячку, во время которой голодают. Большинство видов, тем не менее, ведет зимой активный образ жизни в герметичном муравейнике, питаясь обильными запасами.
«Средняя общеобразовательная школа № 3»
Областной конкурс «Подрост-2014»
Номинация «Экология лесных животных»
Тема: "Экология и поведение лесных муравьёв"
Муниципальное бюджетное общеобразовательное учреждение
«Средняя общеобразовательная школа №3» 9 «а» класса,
прописан по адресу: 391430, г. Сасово, Рязанская область,
микрорайон «Северный», дом 5, кв.28.
Руководитель: Пупочкина Елена Сергеевна,
учитель биологии
Муниципального бюджетного общеобразовательного учреждения
«Средняя общеобразовательная школа №3»,
прописана по адресу: 391430, г. Сасово, Рязанская область,
ул. Пролетарская д.29
телефон: 8-920-996-75-71
Сасово 2013
Оглавление:
Введение......................................................................................................
Методика исследования …………………………………………………….
Результаты исследований …………………………………………………..
Выводы ………………………………………………………………………
Заключение ………………………………………………………………….
Список использованной литературы ………………………………………
Приложения …………………………………………………………………
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. Куда бы мы не отправились – в лес, на луг, в болото – всюду встретим муравьёв. Наиболее известный всем вид - рыжие лесные муравьи, строящие муравейники из хвои и веточек. В европейской части страны обитает 40, а всего в мире насчитывается более 8 000 видов этих насекомых. И каждый их этих видов имеет свои особенности. 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.
С давних времен жизнь трудолюбивых муравьев была для людей предметом постоянных наблюдений и живейшего интереса. Еще в древних сказаниях, поэтических произведениях и даже в Библии уделялось внимание этим перепончатокрылым насекомым. Однако, несмотря на долгий период изучения муравьев, мы еще многого о них не знаем.
Появились муравьи на нашей планете двести миллионов лет назад. Предки современных муравьев были подземными хищниками, лишь значительно позднее они освоили поверхность земли и залезли на деревья. С течением времени одни формы муравьев вымирали, другие появлялись, и сейчас ученые насчитывают около восьми тысяч различных видов.
Муравьиные сообщества имеют сложную структуру. Есть семья, занимающая гнездо (у некоторых – несколько гнезд). Внутри семьи есть группы с постоянным составом, со своим сектором гнезда. Они могут отделиться, образовав дочерние семьи. С материнской они поддерживают регулярные родственные отношения. Такой комплекс называется колонией. Несколько колоний могут быть объединены в одну федерацию. Что же связывает эти группировки друг с другом?
Их связывает обмен. Муравьи интенсивно меняются личинками, куколками, даже взрослыми особями, ну и, конечно, пищей. Набравшись сладкой медвяной росы, муравей передает ее встречным товарищам, те – другим и т. д. Ежедневно внушительный поток веществ вливается в муравейник и растекается по нему, охватывая не только взрослых, но и личинок, яйца. Таким же путем, как по эстафете, передаются выделения различных желез, ферменты. Это регулирует жизнь муравейника. Как видите, ответить на вопрос «где обедал муравей?» однозначно нельзя: он может сделать это в любом месте, встретив более сытого собрата.
В наших лесах распространенным видом являются рыжие лесные муравьи (Fjrmica rufa ) .
Живут муравьи семьями. В гнезде рыжего лесного муравья бывает около одного миллиона жителей. Муравьи имеют три основные касты: самцы, самки и рабочие особи, являющиеся бесполыми самками. В жизни муравьев существует возрастной и кастовый полиэтизм. Под возрастным полиэтизмом подразумевают смену «профессиональной» деятельности муравьев в течение жизни. Если различные функции в гнезде выполняют муравьи одного возраста, но разных размеров и строения, то речь идет о кастовом полиэтизме.
Гнезда у муравьев очень разнообразны: моховые и земляные кочки, холмики из земляных комочков и растительных остатков. В среднем на постройку одного гнезда используется четыре-пять миллионов хвоинок и веточек.
Ориентируются муравьи в пространстве по наземным предметам, а также по свету солнца. Особую систему восприятия окружающей обстановки создают обладающие запахом химические вещества, выделяемые муравьями – феромоны.
Переговариваются муравьи друг с другом соприкосновением антенн, расположенных на голове. Так они передают различную информацию на понятном лишь им языке.
А какова роль муравьев в природе? Она огромна.
О муравьях известно как о наиболее полезных насекомых. 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 популяции и ценозов и ряда важных для науки и практики проблем.
Изучение образа жизни муравейника, внегнездовой жизнедеятельности рыжих лесных муравьев мне представляется очень интересной и актуальной задачей. Муравьи разрыхляют почву, создавая условия для снабжения ее воздухом, ускоряют разложение растительных остатков и удобряют почву гумусом, уничтожают много насекомых – древоразрушителей, содействуя приросту древостоя. При этом листогрызущие насекомые составляют 90% из пищевого рациона. Муравьи – активные хищники. Они быстро переключаются на новые обильные источники пищи и таким образом могут подавлять вспышки размножения вредителей. С другой стороны, сами муравьи – прекрасная еда для певчих птиц, рябчиков, тетеревов, барсуков, лис, медведей.
Таким образом, муравьи могут подавлять очаги массового размножения вредителей. Радиус защитного действия среднего гнезда (диаметром около 1 метра и высотой купола 55 см) рыжих лесных муравьев от сосновой и других совок, пилильщиков, ряда пядениц – 30 метров, шелкопрядов и майских хрущей – 10 метров. Четыре средних гнезда на одном гектаре леса гарантируют защиту от листогрызущих насекомых – вредителей.
Кроме того, муравьи улучшают водный режим почвы и регулируют его кислотность. Под муравейником обычно она более легкая, менее кислая.
Значение муравьев в природе возрастает еще и из-за того, что они являются одним из основных звеньев трофических цепей экосистем.
Сам муравейник – общежитие не только для муравьев, но и сотен различных мелких животных. И кого здесь только нет – пауки, клещи, многоножки, жуки, сверчки, гусеницы бабочек… Их привлекают сюда быстрое разложение веществ, высокая рыхлость почвы, стабильная температура, подходящая влажность. Некоторые сожители поедают в муравейнике всякие отбросы, мертвых муравьев, не прочь поживиться муравьиными личинками. К таким «гостям» хозяева относятся враждебно. Однако к большинству они довольно равнодушны, а кое к кому испытывают явную симпатию. Некоторые «гости» хорошо владеют муравьиным языком и легко выпрашивают питательные капельки у сытых муравьев.
Основы питания почти всех муравьёв составляют 2 источника. Первый, это насекомые. Муравьи охотятся или собирают уже мёртвых насекомых (мух, стрекоз, и т.п.)
Второй источник – это падь – сладкое выделение тлей. Связь муравьёв с тлями – это яркий пример «сотрудничества» в мире животных. Тли снабжают муравьёв пищей, а муравьи защищают их от врагов, переносит их на свежие побеги растений, а иногда и уносят их на зиму в муравейник.
Помимо этого муравьи могут питаться соком растений, нектаром, грибами, семенами. И хотя семена не являются их основной пищей, для жизни леса это очень важно. Многие лесные травы, например: фиалки, пролеска, и др. растения расселяют исключительно муравьи. Муравьи отгрызают придаток, а само семя не трогают, но переносят его при этом на большое расстояние. А в пустынях обитают муравьи, которые питаются исключительно семенами. Они поедают их целиком, но при переноске часть их теряется.
В пользе муравьев для человека не нужно никого убеждать: повышение плодородия почвы, уничтожение вредителей, увеличение численности полезных животных… Не случайно человек издавна обратил на них внимание, и муравьи стали первыми насекомыми, которых люди начали использовать для борьбы с вредителями. В седую старину жители Южной Аравии переносили муравейники с холмов в финиковые рощи для защиты драгоценных пальм. И сейчас человек повышает численность и расширяет ареал муравьев, расселяя их. Такие работы ведутся во многих странах Европы. Идут они и у нас. На Украине, например, было расселено свыше 200 тысяч муравейников. Конечно, далеко не всегда операция завершается успешно. Тем не менее, результаты изучаются, по крупицам накапливается опыт.
Из яда рыжих лесных муравьев раньше получали так называемый муравьиный спирт, который использовали для натирания.
Актуальность данной темы состоит в том , что численность муравьев на единицу площади в лесах очень велика, поэтому они оказывают существенное влияние на лесную экосистему. Как было сказано выше, муравьи играют в биоценозах огромную положительную роль. Вместе с тем, муравьи испытывают негативное влияние со стороны человека, когда чаще всего разрушаются муравейники или изменяется привычная для муравьев природная среда.
Однако сегодня муравьям (в первую очередь, рыжим лесным) нужно не столько расселение, сколько охрана. Муравейники массово гибнут при рубках леса, их варварски разоряют безграмотные туристы. Вокруг населенных пунктов, вдоль дорог и туристских маршрутов, в зонах массового отдыха муравьиных гнезд становится все меньше и меньше. Если дело так пойдет и дальше, то вскоре нужно будет думать не о расселении муравьев (расселять будет нечего), а об их занесении в Красную книгу.
К счастью, некоторые приметы позволяют сохранить определенный оптимизм. С 1971 года Всероссийское общество охраны природы и Министерство лесного хозяйства РСФСР проводят операцию «Муравей». В нее включаются лесхозы и школьные лесничества. Средства массовой информации раскрывают значение муравьев. Муравейники берутся на учет, наносятся на карты, огораживаются. На Украине, скажем, изгороди появились вокруг почти 230 тысяч муравьиных гнезд, что должно защитить их от диких кабанов и неразумных отдыхающих. Запрещен сбор муравьиных куколок на корм певчим птицам. Все чаще при лесозаготовках с лесосек главного пользования муравейники вывозятся и переселяются.
В 1973 году на всей территории Российской Федерации введена материальная ответственность за разорение муравейников. Например, за повреждение муравейника с диаметром основания один метр взыскивается 20 рублей, а за разорение двухметрового муравьиного дома – 114 рублей 50 копеек. Сумма удваивается, если муравейник находился в лесах заповедника, зеленой зоны предприятия или города, в полезащитном, курортном, городском лесу.
Все эти меры – только начало большого, сложного пути, со своими проблемами и трудностями. Будем надеяться на успех. Будем беречь муравьев.
…У древнегреческого историка Геродота записана легенда об огромных муравьях, добывающих из земли крупицы чистого золота. Но что такое это золото по сравнению с той действительной пользой, которую приносят муравьи природе и человеку?
Данное исследование проводится в нашей местности.
Гипотеза работы : муравьи оказывают существенное влияние на лесную экосистему.
Предмет исследования : муравейники в окрестностях города.
Объект исследования : рыжие лесные муравьи (Fjrmica rufa ) .
Цель работы : изучить характер поселений рыжего лесного муравья в биоценозе леса и оценить экологическое состояние леса.
Задачи:
провести картирование гнезд рыжих лесных муравьев
провести эксперименты по изучению внегнездовой деятельности муравьев
выявить роль муравьев в экосистеме леса и предложить рекомендации по их охране.
Работа выполнялась в течение лета 2012 - 2013 года.
Для выполнения работы был выбран биоценоз леса, находящегося на северо-востоке села Бастаново. Рельеф участка равнинный. Климат умеренно-континентальный с умеренно теплым летом и умеренно холодной зимой. Почвы дерново-подзолистые, супесчаные. Грунтовые воды залегают на средней глубине. Видовой состав растительного мира разнообразен. На участке первый ярус принадлежит лиственным деревьям: рябина, ольха и т.д. второй ярус представлен кустарником и маленькими деревцами.
Проводимые исследования имеют практическую направленность. Нами не только исследуются экологические особенности рыжих муравьев, выясняется их важная роль в природе, но и производится охранная деятельность муравейников
МЕТОДИКА ИССЛЕДОВАНИЯ
В своей работе нами применялись методы: 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.
Для проведения картирования гнезд муравьев необходимо на план местности нанести контуры границ биотопов, ручьи, овраги, и.т.д.; поместить и пронумеровать все встреченные муравейники на изучаемой территории. Также необходимо исследовать муравейники и все данные занести в таблицу. Кроме этого изучаются муравьиные тропы, все данные по тропам вносятся в таблицы.
Плотность поселения муравьев высчитывают по формуле: P =S /F , где S – сумма площадей оснований куполов (кв.м.), а F – площадь, занимаемая биоценозом (кв.м).
Для поведения экспериментов по изучению внегнездовой жизни муравьев была заложена пробная площадка (10х10 м) с одним или несколькими муравейниками внутри. Затем внутри пробной площадки проводились эксперименты на изучение внегнездовой деятельности муравьев.
Все наблюдения проводились в соответствии с методическими рекомендациями Харитонова Н.П. и Дунаева Е.А.. В работе нами применялись методы: полевых исследований, метод наблюдений, метод эксперимента, измерения параметров муравьиных гнезд и протяженности троп с помощью рулетки.
Исследовательская работа проводилась по плану:
1.Изучение научно – популярной литературы и определение общих особенностей объекта исследования - Рыжий лесной муравей (Formica rufa) - общественное насекомое.
2.Обследование окрестностей села Бастаново, нахождение муравейника и определение его характеристик.
3.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 кратковременного лабораторного эксперимента по доказательству « социальности» муравьев.
6.Определение роли муравьев и составление рекомендаций по их охране.
7.Проведение охранных мероприятий изучаемых муравейников.
РЕЗУЛЬТАТЫ ИССЛЕДОВАНИЙ
Картирование гнезд рыжих лесных муравьев
Село Бастаново находится в 10 километрах от г.Сасово исследуемый участок выбран на северо-востоке города. Нами был выбран лесной биотоп, который ограничен на севере и востоке полями, на юге лесной дорогой, на западе тропинкой, которая идет к жилым домам. При внимательном осмотре стволов и ветвей деревьев были обнаружены различные повреждения. Если сравнить современное состояние участка с прошлыми годами, можно отметить, что антропогенная нагрузка на участок с каждым годом увеличивается. Больше появляется поврежденных деревьев и в результате воздействия человека, и в результате повреждений вредными насекомыми. Осенью была произведена рубка 4 поврежденных деревьев.
На исследуемом участке, площадью 720 кв.м. было обнаружено всего 4 муравейника. Купола всех муравейников имеют колоколообразную форму.
Таблица 1
Общие данные по обследованию леса
Общая площадь леса
Количество муравейников
Величина муравейников
Количество троп
Целых
Разрушенных
Всего
Крупный
Средний
Малый
Среднее на муравейник
Общее по участку
720 кв.м.
Таблица 2
Общие данные по обнаруженным муравейникам
№ муравейников
Размер муравейников
Количество троп, отходящих от муравейника
Состояние муравейника
Диаметр основания
Высота
Площадь основания купола (кв.м)
0,86
Не нарушен
0,46
Разбросан наполовину
0,52
Не нарушен
0,28
Не нарушен
Таблица 3
Размеры муравейников на исследуемой территории
№ муравейника
Высота в см
Диаметр в см
2012
2013
2012
2013
Описание муравейника.
Как устроен муравейник?
Все муравьи, обитающие у нас в стране, живут в гнёздах. Строят они их на земле. Снаружи их можно заметить по кучкам земли. Внутри подземная галерея ведёт к камерам, которые соединены между собой. Глубина гнёзд различна от 30 см до 2-х м. Купол гнезда состоит из веточек – у него защитная функция, он защищает от дождя, ветра, снега. Внутри купол состоит из крупных веток, там поддерживается постоянная t 26-29 о С. А зимуют муравьи в подземной части.
Физико–географическое положение пробной площадки, на которой расположен исследуемый муравейник.
Исследуемый участок расположен в 400 м на северо – восток от с. Бастаново. Рельеф слегка всхолмленная равнина. В травяном пологе лесов много типичных дубравных растений. Весной расцветает хохлатка, ветреница, медуница, ландыш майский и чистяк. Позже к ним присоединяются купена лекарственная, звездчатка, душица, костяника, яснотка, перловник, земляника, фиалка сомнительная. Роскошный покров образует здесь папоротник орляк. В дубравах много других трав, которых не увидишь в открытой степи: колокольчики, кипрей, горечавки, зорька, бутень, дягиль, шпажник, смолевка, марьянник. 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. Травяной покров в кустарниковых зарослях представлен лугово-степным разнотравьем: душицей обыкновенной, кровохлебкой лекарственной, шалфеем степным, подмаренником настоящим, васильком русским с примесью ковыля красивейшего, костра безостого и других злаков. Почвенный покров чернозёмы. По механическому составу наибольшее распространение получили тяжелосуглинистые почвы, среднесуглинистые.
Исследуемый объект – муравейник.
Наиболее крупный муравейник №1 располагается с южной стороны дерева под дубами. Пологая часть муравейника находится с южной стороны. Рядом с ним на расстоянии 4 м расположены еще 3 муравейника, более низкие, 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, чешуйки, травинки, листья.
Результаты исследования почвы.
Таблица 3.Сравнительная таблица характеристик почвы вдали и у муравейника.
Признаки
Показатели возле муравейника
Показатели вдали от муравейника
Структура
Структурная
Менее структурная
Механический состав
Легкий суглинок
Средний суглинок
Степень утоптанности
слабо утоптанная около муравейника (лопата при сильном ударе вошла в почву на глубину 5 см.
почва среднеутоптан-ная, т.к. лопата вошла в землю на глубину 3,5 см.
Влажность
увлажненная
свежая
Температура
24ºС
22ºС
Кислотность
Кислая(изменение цвета лакмусовой бумаги на красный)
слабо кислая
Анализ таблицы.
По данным таблицы почва у муравейника более структурная, лучшего механического состава, более рыхлая, влажная, 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.
Муравьиные дороги
Существует определённая связь между живой силой муравьиной семьи - численностью населения муравейника - и размером, площадью кормового участка, обилием пищи на нём и распределением этой пищи. В пору массового размножения каких-нибудь насекомых, потребляемых муравьями, площадь кормового участка заметно сокращается, а по мере обеднения территории в кормовом отношении - вновь возрастает.
Но высота и объём гнездового купола на муравейнике не всегда отражают силу семьи и дают правильное представление о её возрасте. Правильнее судить о численности населения муравейника и его возрасте по состоянию и протяженности муравьиных дорог и интенсивности движения на этих дорогах, но, разумеется, с учетом и других сопутствующих обстоятельств.
Дороги вокруг муравейников формировались годами. Система дорог вокруг муравейника не просто «вытоптаны» лапками несчетного числа пробегающих здесь фуражиров, но и расчищены, выровнены, спрофилированы, а на отдельных участках иной раз даже тоннелированы.
Это говорит о том, что муравьям более поздних генераций достаётся в наследство от предшествовавших поколений уже сложившаяся сеть дорог, которую приходится только подновлять и поддерживать в порядке. Да и приведение в порядок гнезда после зимовки тоже требует значительно меньше затрат живой силы семьи, чем новое строительство. Все это в конечном счете способствует повышению коэффициента полезной деятельности рабочих муравьёв и, особенно, фуражиров из семей, обитающих в старых гнёздах: каждый кубический дециметр гнезда, каждый погонный метр муравьиных дорог обходится старому муравейнику дешевле, а это высвобождает активность рабочих муравьёв для рейдов фуражиров за добычей.
Проведенные наблюдения за тропами, по которым осуществляется движение муравьиных потоков на изучаемой территории, показали следующее. Большая часть троп соотносится 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.
Таблица 4
Характеристика муравьиных троп
№ тропы
(№ муравейника)
Назначение тропы
Длина тропы (м)
Место окончания тропы
1 (№1)
12,7
На деревьях
2 (№1)
Перенос корма и строительного материала
На земле
3 (№1)
Перенос корма и строительного материала
16,4
На земле
4 (№1)
Перенос корма и строительного материала
14,5
На пне
5 (№2)
Перенос корма и строительного материала
10,5
На земле
6 (№2)
Перенос корма и строительного материала
На дереве
7 (№2)
Перенос корма и строительного материала
На земле
8 (№3)
Перенос корма и строительного материала
13,5
На земле
9 (№3)
Перенос корма и строительного материала
На земле
10 (№3)
Перенос корма и строительного материала
11,2
На дереве
11 (№3)
Перенос корма и строительного материала
На дереве
12 (№4)
Перенос корма и строительного материала
На земле
13 (№4)
Перенос корма и строительного материала
На земле
14 (№4)
Перенос корма и строительного материала
На дереве
Таким образом, картирование гнезд рыжих лесных муравьев показало, что на исследуемом участке зафиксировано 4 гнезда, из них одно гнездо частично нарушено. Один муравейник относится крупным, три – средним. От каждого гнезда отходят муравьиные тропы, которые используются для переноса корма и строительного материала. Кроме этого в нашем случае все муравейники являются опорными, так как три муравейника расположены возле деревьев, а один муравейник, который находится в стадии построения возле пня. Все муравейники строящиеся, что доказывает изменение высоты и диаметра муравейников за время наблюдения.
Плотность поселения муравьев
Математические расчеты плотности поселения муравьев показали, что на исследуемом участке плотность составила 2,23, что соответствует формуле:
Р=2,12кв.м./0,72 кв.м.
Также можно вычислить достаточно ли муравейников на исследуемой территории для профилактики подавления вредных насекомых. По норме в хвойном лесу на 1 га должно быть 4 муравейника. В нашем случае на 720кв.м. имеется 4 муравейника, один из которых частично разрушен. Значит, в нашем лесу можно сказать, что по норме муравейников достаточно, но все большее количество зараженных деревьев говорит обратном.
Эксперименты по внегнездовой деятельности муравьев
В качестве эксперимента по изучению внегнездовой деятельности муравьев нами были проведены три эксперимента.
1) количественный учет истребляемых муравьями животных
2) закономерности суточной активности муравьев
3) изучение терморегуляции внутри гнезда.
Для изучения количественного учета истребляемых животных необходимо было собрать добычу муравьев за 15 минут три раза в день (утром, в полдень и вечером) на одной из муравьиных троп.
Для выполнения экспериментов был выбран муравейник №3 и тропа №10.
Таблица 5
Количественный учет истребляемых муравьями животных
№ муравейника
№ тропы
Время наблюдений
Продолжительность сбора
Количество отобранных у муравьев насекомых
Месяц, число
Часы, минуты
Всего
Полезных
Вредных
Не определенных
20.07.
9.00
15 мин
20.07.
13.30
15 мин
20.07
18.00
15 мин
Из таблицы можно сделать вывод, что большинство истребляемых муравьями животных относится к вредным. Пик истребления животных приходится на полдень.
В муравейнике нет внутри гнездовых приёмщиц, и фуражиры неспособны сообщать сестрам по гнезду какой и где их ожидает вокруг гнезда корм. В дни, когда гусениц много, охотники, подгоняемые наличием добычи, изо всех сил доволакивают её до порога дома, втаскивают на купол гнезда и, бросив здесь, спешат в обратный путь. Проходит час-другой и бывший поутру рыжим купол начинает зеленеть, а спустя какое-то время покрывается сплошным слоем убитых или только оглушенных ядом гусениц. Некоторые ещё словно шевелятся, или их сдвигают с места снующие вокруг муравьи.
Нам довелось один раз видеть порядочный по размерам купол муравейника от макушки до подножия, да и вокруг основания, сплошь засыпанный тысячами брошенных как попало трупов гусениц, что имеет представление о подлинных масштабах побоища, бесшумно совершаемого населением муравейника в летний день.
Суточная активность муравьев зависит от температуры. По нашим наблюдениям муравейники просыпаются в основном, когда температура весной подходит к положительным отметкам. Именно тогда открываются ходы в муравейнике и начинаются появляться на куполе муравьи. Данная активность в дальнейшем нарастает и продлевается практически до конца сентября, начала октября. В зависимости от температуры в разные годы. Также мы заметили, что муравьи покидают муравейник только после того, как температура становится выше +5 градусов.
Нами были проведены исследования зависимости суточной активности муравьев от температуры воздуха
Таблица 6
Суточная активность муравьев 03.07.2013
Часы наблюдений
Количество штук (за минуту)
Для сравнения во время наблюдений мы выбрали пасмурный день 12.07.2013, так как 03.07.2013 был солнечным днем.
Таблица 7
Суточная активность муравьев 12.07.2013
Часы наблюдений
Количество штук (за минуту)
Таким образом, можно говорить о том, что состояние облачности также влияет на активность муравьев.
Для изучения терморегуляции внутри гнезда мы провели следующий эксперимент. Мы окрасили гуашью часть купола муравейника в красный цвет. Рядом, на расстоянии около 1,5 метра от муравейника, насыпали ведро мелких веточек. На следующий день мы не обнаружили красного цвета на муравейнике. Высыпанные веточки рядом с муравейником не изменились. Это говорит о том, что муравьи все время перекладывают строительный материал муравейника с поверхности муравейника в нижние этажи. Скорее всего, это необходимо для того, чтобы в муравейнике не было сырости и внутренние камеры оставались сухими.
Все исследования вне гнездовой жизни муравьев говорят о том, что муравьи полезные насекомые, так как основой их пищи являются вредные насекомые. Значит, муравьи являются биологическим оружием с вредными насекомыми. Пик суточной активности муравьев приходится на полуденное время в ясные дни, когда лес прогревается. Так же муравьи постоянно просушивают свое жилье и не дают ему отсыреть.
Эксперимент «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.
Эксперимент «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 по 5 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.
Мы взяли 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 «Перемещение муравьев в пространстве, охотничий инстинкт»
Эксперимент на охотничий инстинкт
мы подкладывали 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
Положили доску 40г 10г 1,5см 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
« социальности» муравьев.
Мы поместили муравьев в разные пробирки. Через несколько дней мы увидели, что те, которые сидят по трое, нарыли больше песка, чем одиночные. Еще через несколько дней все одиночные умерли, а остальные были живы. Так мы узнали, 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 нами 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.
Выявление роли муравьев в экосистеме
В ходе наших исследований мы определили, что рыжие лесные муравьи являются неотъемлемым звеном в экосистеме. Они являются основой биологического лесозащитного комплекса от насекомых-вредителей. Прокладывая свои гнезда, муравьи рыхлят почву и облегчают доступ воздуха к корням растений, обогащают почву углеродом, калием, азотом и другими элементами. Это подтверждается тем, что даже в хвойном лесу возле муравейников можно обнаружить не мхи и лишайники, а злаковые растения. Поэтому муравейники повышают продуктивность леса.
Состояние леса, в котором проходило исследование, является удовлетворительным. На состояние в основном влияет антропогенный фактор.
Результаты исследований показали несомненно благоприятное влияние муравьев на окружающую среду. Наши 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, мы убедились в их биосферной роли в поддержании устойчивости экосистемы леса, плодородия почвы и пришла к выводу, что их надо беречь и охранять. Нами составлены рекомендации по охране муравьев , которые мы пропагандировали среди учащихся 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:
Оставленная 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.
ВЫВОДЫ
В ходе проведенного исследования мы изучили характер поселений рыжего лесного муравья в биоценозе леса и определили экологическое состояние леса:
1. Было проведено картирование 4 гнезд рыжих лесных муравьев
2. Высчитана плотность распределения муравьев на изучаемой территории, которая составила 2,12. 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.
Польза или вред?
В природе не бывает вредных и полезных муравьёв. Любой вид либо вреден, либо полезен для человека. Муравьи – жнецы, полезны в целинной степи – расселяют семена растений, но вблизи зернотоков, где обмолачивают зерно – они вредят.
В садах поселяются рыжие муравьи. Они на плодовых деревьях разводят тлей. В результате листья и побеги яблонь, груш сильно повреждаются – ведёт к потерям урожаев, 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 – они являются санитарами 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.
А что могут сделать муравьи для защиты дуба - одной из самых ценных древесных пород в наших лесах?
Известен случай, когда во время вспышки массового размножения такого опасного врага дубов, как листовертка, лес на большом пространстве оказался сильно поврежденным, а участок примерно в 20 гектаров 120-летнего дуба остался цел и невредим благодаря тому, что на гектар приходилось в среднем до десяти муравейников.
Молодые гусенички листовертки ускользают каким-то образом от муравьиных охотников, зато гусеницы, успевшие подрасти, и куколки неистово ими уничтожаются.
До куколок муравьи добираются, проникая в искусно сплетенный созревшей гусеницей листовой мешок, выстланный и прошитый поверху шелковой паутиной. Куколки дубовой листовертки подвижны. Хвостовой частью тела они производят вращательные движения и таким способом подготовляют «окно» для выхода бабочки.
Этим окном и пользуются муравьиные охотники, извлекая из листового мешка куколку или даже уже готовую к вылету бабочку.
Во всяком случае, так все это можно было себе представить на основании наблюдений, проведенных в Воронежском государственном заповеднике, где на муравьиных тропах разложены были в качестве приманок собранные с дубов листовые мешочки.
Они разрывали паутину куколок в запечатанных мешочках, проникали в открытые куколками окна и извлекали добычу. Подсчеты показали, что муравьи уничтожили таким образом примерно три четверти куколок на модельных деревьях.
Скрытноживущие в стволах и под корой деревьев вредители, например короеды, от муравьёв ущерба не терпят. Но в лесах, где много муравейников, водится больше и дятлов, которые подкармливаются муравьями, и легко управляются с вредителями, живущими скрытно.
иногда может показаться, что муравьи охотятся только на земле, так как фуражиры не спускаются с деревьев с добычей, но такое впечатление будет обманчивым. Добыча крупных размеров подвергается атаке в кроне деревьев и падает на землю, где муравьи приканчивают её и затем уносят в гнездо.
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 более полному изучению внегнездовой жизнедеятельности муравьев. Кроме этого хотелось бы попробовать расселить муравьев с целью увеличения количества муравейников на данном участке, чтоб улучшить экологическое состояние леса.
За всю историю существования советской, больше того, вообще русской ежедневной прессы слово «муравей» не появлялось так часто в колонках и заголовках газет. А уж фотографий муравейников уже за три-четыре месяца 1971 года было напечатано больше, чем за все время, прошедшее после первопечатника Ивана Федорова. Газеты активно разоблачали вредную деятельность сборщиков «муравьиных яиц» (как именуются в просторечии коконы окуклившихся муравьёв, добываемых для кормления пернатых и рыб), сборщиков «муравьиного спирта» (которые не столько спирта добывают, сколько муравьёв губят) и, наконец, тех, о которых Леонид Максимович Леонов писал в известной своей статье «О природе - начистоту»:
«В пригородных лесах вы уже не найдете ни одного не изуродованного муравейника. Идёт по лесу этакий взрослый, вроде как бы номенклатурный дядя, а увидал муравейник на пути, просиял вдруг и - раз, проковырнул его посошком до дна для забавы, получая удовольствие от великой муравьиной суматохи, ничем не меньшей, чем у людей после основательной бомбежки. А невдомек дураку, что один такой муравейник за летние сутки уничтожает тысячи вредных насекомых»…
Интересные факты о муравьях
Муравьи самые древние насекомые на Земле. Окаменелости муравья были найдены более чем 100 млн. лет тому назад.
Муравей сильнее слона, ведь он может поднять груз много больше своего веса.
Когда выпадает свободная минута, рабочие муравьи «играют», хватают друг друга лапками и катаются по земле.
Муравьи способны отличать своих «братьев» от чужих, благодаря запаху, который вырабатывают специальные железы.
Иногда запасы зерна у муравьёв могут доходить до 50 кг. При этом оно не загнивает в гнёздах, потому что они его тщательно просушивают на солнце.
В Южной Америке живут бродячие муравьи, Они передвигаются колоннами, сметая всё живое, что встречается у них на пути, даже ящериц и змей.
Почему интересны муравьи? Прежде всего своим сложным поведением. Их уму можно позавидовать! Основным примером для подражания является забота о своей семье, королеве – самке, о своем потомстве и друг о друге. Каждый муравей выполняет свой, определенный вид работы. Их отношение к труду поражает, муравьи - самые трудолюбивые существа в мире!
Помимо трудолюбия, большой интерес вызывает ум муравьев, их способность обучаться и учить других, организовывать свой труд, делиться на разные профессии, использовать полезные для них способности окружающих насекомых.
Муравей попал в капельку росы
СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННОЙ ЛИТЕРАТУРЫ
Захаров А.А. Муравей, семья, колония, М.: Наука, 1978
Длусский Г.М. Муравьи рода формика, М.: Наука, 1967
Дунаев Е.А. Муравьи Подмосковья. Методы экологических исследований М.:МГСЮН, 1997
Русских Р.Д. Лесные робинзоны, Ижевск: Удмуртия, 1973
Харитонов Н.П., Дунаев Е.А. Изучение внегнездовой жизни муравьев. Методическое пособие по выполнению учебно-исследовательской темы, М.: МГДПиШ, 1992
Длусский Г.М., Букин А.П. Знакомьтесь: Муравьи! Москва, 1986.
Захаров А.А. Экология муравьёв. Наука, 1981.
В мире дикой природы. ООО «И.М.П.», 2007.
Экология/ Школьная энциклопедия. Русич, 2001.
Текст работы размещён без изображений и формул.
Полная версия работы доступна во вкладке "Файлы работы" в формате PDF
Актуальность темы: Почти каждый человек в своей жизни, так или иначе, сталкивался с муравьями. И это не удивительно - муравьи живут везде, за исключением Антарктиды. Их 12.000 видов и, по некоторым подсчетам, они составляют до четверти биомассы наземных животных! В чем же секрет этих удивительных существ?
Ответ прост - в продвинутой социальной организации. Эти маленькие насекомые строят муравейники, по внутреннему устройству сравнимые с огромными замками или городами, слаженно трудятся, обороняются от врагов или сами затевают войны, у них есть подобие сельского хозяйства и животноводства, продвинутая система коммуникации, в их мире каждый знает свое место.
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. Они во многом похожи на людей.
Муравьи населяли нашу планету задолго до того, как появился человек. Они пережили динозавров и скорее всего, переживут и нас. Между нами больше 100 млн. лет эволюции. Однако, несмотря на долгий период изучения муравьёв, мы ещё многого о них не знаем.
Цель работы: изучение особенностейжизнедеятельности муравьёв и их влияния на экосистему леса.
Задачи:
познакомиться с жизнью муравьёв, особенностями их питания и общения;
провести наблюдение за внегнездовой жизнедеятельностью муравьёв;
определить роль муравьёв в экосистеме леса.
Объект исследования: жизнедеятельность муравьёв.
Предмет исследования: рыжий лесной муравей - Formica rufa.
Гипотеза: муравьи оказывают положительное влияние на лесную экосистему.
Практическая значимость работы: Нами не только исследуются особенности жизнедеятельности рыжих лесных муравьев, выясняется их важная роль в природе, но и производится охранная деятельность муравейников.
Методы исследования:
Изучение литературных источников;
Полевые методы исследования (метод закладки пробных площадок, геоботанического описания, изучение почвы, измерение параметров муравьиных гнёзд и протяжённости троп с помощью рулетки);
Метод долговременного наблюдения;
Метод эксперимента;
Анализ, сравнение и обобщение результатов.
Оборудование, необходимое для исследования: 4 колышка, верёвка, лопата, деревянная доска, рулетка, компас, почвенный термометр, универ-сальные индикаторы - тест - полоски, корректирующая жидкость, Атлас - определитель.
Глава 1. Теоретическая часть исследования
1.1. Устройство муравейника
Все муравьи, обитающие у нас в стране, живут в гнёздах. Строят они их на земле. Снаружи их можно заметить по кучкам земли. Иногда муравьи селятся и в гнилой древесине: пнях, колодах.
Муравейник представляет собой сооружение из веточек, хвои ели, сосны, листьев. Здесь царит свой микроклимат - температура в муравейнике на 5 градусов выше окружающего воздуха. Муравьиная куча - сооружение не только наземное, но и подземное. Камеры, галереи, тоннели и коридоры пронизывают землю под муравейником, то причудливо переплетаясь, то разбегаясь в разные стороны. В гнезде есть свои склады продовольствия, мусорники, камеры для муравьиной матки и даже ясли для разных возрастных групп. Все эти помещения постоянно перестраиваются муравьями - открываются новые камеры, замуровываются старые, откапываются новые коридоры, а старые перекапываются и забиваются наглухо. В гнезде всё время кипит работа. Выполнение особью задач семьи - закон муравейника.
1.2. Муравьиная семья
Все муравьи - общественные насекомые. Они живут семьями. В гнезде рыжего лесного муравья насчитывается от нескольких десятков до одного миллиона жителей. Муравьи имеют три основные касты: самцы, самки и рабочие особи, являющиеся бесполыми самками.
Между членами муравьиной семьи существует разделение функций. В зависимости от возраста, размера насекомые несут разную службу. Обычно молодые рабочие муравьи - няньки, они ухаживают за расплодом и самками, повзрослевшие муравьи - строители, старшие - добытчики пищи. А те, которые совсем «состарились» - сторожа и наблюдатели. Они охраняют входы и выходы муравейников.
1.3. Особенности общения муравьёв
Все муравьи ориентируются в пространстве по наземным предметам, а также по солнцу. Особую систему восприятия окружающей обстановки создают обладающие запахом химические вещества - феромоны. Они выделяются железой внутренней секреции и воспринимаются другими муравьями как запах, играющий главную роль в организации колоний. Когда один муравей выделяет эту жидкость, другие муравьи посредством органов обоняния или вкусовых рецепторов получают сообщение и отвечают на послание. Все сигналы вырабатываются в соответствии с потребностями колонии.
Переговариваются муравьи друг с другом соприкосновением антенн, расположенных на голове. Так они передают различную информацию на понятном лишь им языке. Причем система передачи данных у муравьев подчас превосходит по эффективности даже человеческое речевое общение. Муравьи мгновенно решают вопросы, на которые человеку понадобятся многие часы.
1.4. Питание муравьёв
Основу питания почти всех муравьёв составляют два источника.
Первый, это насекомые. Муравьи охотятся или собирают уже мёртвых насекомых (мух, стрекоз, жуков и т.п.)
Второй источник - это падь - сладкое выделение тлей. Связь муравьёв с тлями - это яркий пример «сотрудничества» в мире животных. Тли снабжают муравьёв пищей, а муравьи защищают их от врагов, переносят на свежие побеги растений, а иногда и уносят на зиму в муравейник. Помимо этого муравьи могут питаться соком растений, нектаром, грибами, семенами.
Вся пища, которую собирают муравьи, переносится в гнездо и там распределяется между всеми членами семьи. Например, падь (муравьиное молочко) распределяется так: сначала падь набирается в зобик муравья. Затем, придя в гнездо, муравей становится в специальную позу, раскрывает челюсти и изо рта у него выступает капелька жидкости. К нему подходит один или несколько муравьёв, которые выпивают эту капельку и вскоре вся пища перекачивается. Если в гнездо поступает много пищи, её накапливают в зобиках определенной группы - хранителей. Это молодые и крупные муравьи. Таким образом, вся пища остаётся в семье.
1.5. Значение муравьев в природе
Муравьи выполняют множество экологических функций. Они оказывают положительное влияние на почвообразовательные процессы: перемешивают почву, улучшают её химический и механический состав. Прокладывая ходы, муравьи поднимают частицы почвы из нижних слоёв в верхние. При этом улучшается доступ воздуха к корням. Полезное перемешивание почвы происходит постоянно, так как муравьи непрерывно перестраивают свои гнёзда. В гнёздах и вокруг них накапливается большое количество экскрементов, удобряющих почву. Установлено, что деревья, корни которых попадают в зону влияния гнезда муравейника, быстро разрастаются, используя накапливаемые под муравейником питательные вещества. Около муравейников гораздо лучше развит живой напочвенный покров: масса травостоя, например, вокруг муравейника выше в 5-8 раз. Здесь развивается растительность, требовательная к плодородию почвы.
Муравьи, поселяющиеся в древесине и включающие в гнёзда старые пни, участвуют в разрушении омертвевшей древесины, ускоряя тем самым процесс её разложения. Кроме того, насекомые собирают в муравейник древесные и травянистые частицы, веточки, хвою, чешуйки, где их разложение идёт быстрее, чем на поверхности почвы.
Сам муравейник - общежитие не только для муравьев, но и сотен различных мелких животных - пауков, клещей, многоножек, жуков, сверчков и гусениц. Их привлекают сюда быстрое разложение веществ, высокая рыхлость почвы, стабильная температура, подходящая влажность.
Значение муравьев в природе возрастает еще и из-за того, что они являются одним из основных звеньев трофических цепей экосистем. Они служат пищей для барсуков, лис, медведей, певчих птиц. Без муравьёв невозможно нормальное развитие тетеревов и рябчиков.
Нельзя не отметить одну особенность муравьёв. Они способны размножать тлей, выделяющих большое количество экскрементов. Муравьиная семья использует их для питания взрослых особей, охраняет тлей от врагов. Но вред, причиняемый муравьями, является незначительным по сравнению с приносимой ими пользой.
Муравьи - активные хищники. Они быстро переключаются на новые обильные источники пищи и таким образом могут подавлять вспышки размножения вредителей. Жители среднего муравейника способны за день уничтожить до двадцати тысяч вредителей. За один сезон активности муравьёв лес очищается от пяти миллионов насекомых-вредителей.
Глава 2. Практическая часть
Исследования проводились в окрестностях посёлка СудаЧереповецкого района (в 40 км от Череповца).Время проведения исследования: июнь - август 2015 года.
Исследование 1. Закладка пробной площадки, её описание
Оборудование: 4 колышка, верёвка, компас, рулетка.
Для изучения лесного сообщества я выбрала участок леса, расположенный к юго-востоку от посёлка. (Приложение 1, рис.1.)
Здесь была заложена пробная площадка размером 30х30м 2:
1. установила колышек №1;
2. по компасу от колышка №1 отмерила расстояние 30м на север и поставила колышек №2;
3. от колышка №2 по компасу на восток отмерила расстояние 30м и установила колышек №3;
5. натянула между колышками верёвку.
Описание пробной площадки:
Рельеф участка равнинный, климат - умеренно-континентальный с умеренно тёплым летом и умеренно холодной зимой. Почва - дерново-подзолистая, супесчаная. Грунтовые воды залегают на средней глубине. Видовой состав растительного мира разнообразен. На участке I ярус принадлежит в основном хвойным, а также лиственным деревьям, II ярус представлен кустарниками и маленькими деревцами, III ярус - травы.
На исследуемом участке было обнаружено 7 муравейников: 4 крупных, 2-средних и 1 - малый. (Приложение 1, таблица 1)
Муравейники, построенные на освещённом месте, имеют сферическую форму, а в тени - высоко коническую. Состав куполов исследуемых муравейников в основном представлен мелкими веточками, стеблями и корнями трав, песчинками, хвоинками, кусочками древесины, сухими листьями. (Приложение 1, рис.2-8)
Высота муравейников составляет от 0,35 м до 1,20 м, а площади оснований куполов от 0,38 м 2 до 2,83 м 2 . Общее количество троп - 24. (Приложение 1, таблица 2)
Исследование 2. Изучение внегнездовой жизни муравьев
Оборудование: универсальные индикаторы - тест - полоски, корректиру-ющая жидкость, рулетка, деревянная доска, Атлас - определитель.
Для проведения экспериментов по внегнездовой деятельности муравьёв мной был выбран наиболее крупный муравейник №3.
Слегка пошевелив веточкой муравейник, я увидела, что потревоженные муравьи приняли оборонительную позу. Подержав над муравейником ладонь, почувствовала жжение и запах муравьиной кислотой, а подержав лакмусовую бумажку, обнаружила, что она стала красной. (Приложение 2, рис. 1,2)
Вывод: муравьи защищают себя и своё жильё с помощью муравьиной кислоты. Муравьиная кислота - это яд, которым муравьи защищаются и убивают добычу.
с помощью феромонов и усиков
Подсадка муравьёв из другого муравейника .
Я подсаживала муравьев на тропу рядом с муравейником и на муравейник (по 5 особей в каждом случае). Опознание чужака происходило только при непосредственном контакте особей (взаимное ощупывание усиками). Муравья, непосредственно вступавшего в контакт с чужой особью, поддерживали 2-3 муравья, находящиеся в непосредственной близости от зоны конфликта. Чужая особь атаковала не всегда, в большинстве случаев, ей давали убежать. Чужих муравьёв, подсаженных на тропу, атаковали и уничтожили в 8 случаях из 10.
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 уничтоженных составил 50%. (Приложение 2, рис. 3,4)
Общение усиками .
Взяв осторожно одного из рабочих муравьев 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 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. (Приложение 2, рис. 5-7)
Вывод: Основной способ общения муравьев друг с другом - это особые химические вещества - феромоны, но общаются они также с помощью своеобразных антенн - усиков.
Эксперимент № 3. Охотничий инстинкти перемещение муравьев
в пространстве
Я подкладывала добычу (комаров и гусениц) на определенное расстояние от тропы и от муравейника. (Приложение 2, рис. 8,9) Добычу, подложенную прямо на тропу или на муравейник, обнаруживали быстро и сразу несколько особей, а добычу, подложенную вне тропы или чуть поодаль от муравейника, обнаруживали только через несколько минут 2-3 рабочих муравья.
Вывод: чем ближе добыча от тропы или муравейника, тем быстрее и больше особей её обнаруживают. Различия в сроках обнаружения у тропы объясняются различными расстояниями.
Положив доску на тропу в разные положения, я проверила 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 вдоль, так и поперёк тропы, муравьи проходили без задержки. Доску, поставленную на ребро, после кратковременного исследования муравьи обходили и возвращались на тропу. (Приложение 2, рис. 10,11)
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.
Эксперимент № 5.Изучение муравьиных троп
При наблюдении за муравейником я изучила тропы, отходящие от него. Было обнаружено 5 троп. С помощью рулетки измерила их длину. Самая длинная тропа составляет 16,3м, самая короткая - 7,9м. Я заметила, что окончание тропы может быть на дереве, пне или земле. Основное назначение троп - это . Данные наблюдений занесла в таблицу. (Приложение 2, таблица 2)
Вывод: большая часть троп, по которым осуществляется движение муравьиных потоков, относится к кормовым, поскольку по ним муравьи транспортируют пищу. Максимальное движение на тропах отмечается в дневное время. Тропы проложены в основном к стволам деревьев, имеющих следы повреждений различными вредителями. Следовательно, муравьи сохраняют прирост крон деревьев в очагах вредителей, повышают продуктивность леса.
Для изучения количественного учета истребляемых насекомых была выбрана тропа №5.
25 июля 2015 г. я собирала добычу муравьев на тропе в течение 15 минут три раза в день (утром, в полдень и вечером). Утром добыча муравьёв составила 23 насекомых, из них 3 полезных, 17 вредных и 3 насекомых определить не смогла. Днём количество насекомых увеличилось до 45, из них вредных было 32, полезных - 7. Вечером добыча муравьёв составила 28 насекомых, из них полезных - 4 , вредных - 23, неопределённых -1. Данные занесла в таблицу. (Приложение 2, таблица 2)
Вывод: пик истребления насекомых приходится на полдень. Большинство истребляемых муравьями насекомых относится к вредным. Следовательно, муравьи снижают численность вредителей.
Исследование 3. Изучение влияния гнёздостроительной деятельности муравьёв на экосистему леса
Оборудование: почвенный термометр, лопата, универсальные индикаторы - тест - полоски.
Для изучения почвообразующей деятельности муравьёв я сравнила почву вблизи и вдали от муравейника по следующим показателям - механический состав, влажность, температура, кислотность. Данные исследования занесла в таблицу. (Приложение 3, таблица 1)
По данным таблицы видно, что 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.
Вывод: в естественных биоценозах гнездостроительная деятельность муравьёв имеет важное почвообразующее значение.
Заключение
В результате проведенного исследования я изучила особенностижизнедеятельности муравьёв и их влияние на экосистему леса и пришла к следующим выводам:
Все муравьи - общественные насекомые. Они живут семьями в гнёздах. Между членами муравьиной семьи существует разделение функций в зависимости от возраста и размеров. Основу питания муравьёв составляют насекомые, выделения тлей, сок растений, семена, грибы и нектар. Общаются насекомые с помощью особых химических веществ - феромонов.
Муравьи защищают себя и своё жилище с помощью муравьиной кислоты. Опознание чужаков в муравейнике происходит с помощью ощупывания антеннами-усиками. При передвижении по тропам насекомые используют не только обоняние, но и способность к ориентации. Основная часть муравьиных троп относится к кормовым и заканчивается на стволах деревьев, имеющих повреждения. Большинство насекомых, истребляемых муравьями - вредные.
Рыжие лесные муравьи являются неотъемлемым звеном в экосистеме
леса. Они оказывают положительное влияние на почвообразовательные процессы, участвуют в разрушении омертвевшей древесины, повышают продуктивность леса, являясь основой биологического лесозащитного комплекса от насекомых - вредителей.
Таким образом, муравьи оказывают существенное положительное влияние на экосистему леса. Моя гипотеза подтвердилась.
Список литературы и интернет - источников
1. Бакшт Ф.Б. Магнитные муравейники // Природа.№7, 1990. -с.60-63
2. Гребенников В.С. Тайны мира насекомых. - Новосибирск: Новосибирское книжное издательство, 1990 - 272с.
3. Длусский Г. М. Муравьи рода формика. М.: Наука, 1967 - 236c.
4. Евтушенко С.А. Почти как люди. [Электронный ресурс], - http://www.oracle-today.ru - статья в интернете.
5.Жизнь муравьёв в муравейнике. [Электронный ресурс], - http://novosteika.ru/stati/nauka/muravei.php - статья в интернете.
6.Захаров А.А. Муравей, семья, колония.- М.: Изд-во « Наука», 1978 - 142c.
7. Клуб любителей муравьев. [Электронный ресурс], - http:// www.antclub.org/morphology/anatomy
8. Халифман И. А. Муравьи. М.: Молодая гвардия, 1967 - 304с
Приложение 1
Закладка пробной площадки, её описание
Рис 1. Карта места расположения исследуемого участка
Таблица 1. Общие данные по обследованию участка
Фотографии муравейников, обнаруженных на исследуемом участке
Рис.2. Муравейник № 1 Рис.3. Муравейник № 2
Рис.4. Муравейник № 3 Рис.5. Муравейник № 4
Рис.6. Муравейник № 5 Рис.7. Муравейник № 6
Рис.8. Муравейник № 7
Таблица 2. Общие данные по обнаруженным муравейникам
|
№ муравейника |
Размер муравейников |
Количество троп отходящих от муравейника |
Состояние муравейника |
|||
|
Диаметр основания, м |
Высота, м |
Площадь основания купола, м 2 |
||||
|
не нарушен |
||||||
|
разбросан наполовину |
||||||
|
не нарушен |
||||||
|
не нарушен |
||||||
|
не нарушен |
||||||
|
не нарушен |
||||||
|
не нарушен |
||||||
Приложение 2
Изучение внегнездовой жизни муравьев
Эксперимент № 1. Защитная реакция муравьёв
Рис.1. Защитная реакция муравьёв
Рис.2. Обнаружений муравьиной кислоты
Эксперимент № 2. Выявление способов общения муравьев
с помощью феромонов и усиков
Рис.3. Подсадка чужих муравьёв на Рис.4. Подсадка муравьёв на
тропу рядом с муравейником муравейник
Рис.5. Муравей, помеченный Рис.6. Помеченный муравей
корректирующей жидкостью посажен на муравейник
Рис.7. Обнаружение помеченного
Эксперимент № 3. Охотничий инстинкт и перемещение муравьев
в пространстве
Рис.8. Помещение добычи Рис.9. Обнаружение муравьями
на муравейник добычи
Эксперимент № 4. Обнаружение препятствий
Рис.10. Доска, поставленная на ребро Рис.11. Доска, поставленная
поперёк муравьиной тропы
Эксперимент № 5. Изучение муравьиных троп
Таблица 1. Характеристика муравьиных троп, отходящих от муравейника №3
|
№ тропы |
Назначение тропы |
Длина тропы, м |
Место окончания тропы |
|
Перенос корма и строительного материала |
на дереве |
||
|
Перенос корма и строительного материала |
|||
|
Перенос корма и строительного материала |
|||
|
Перенос корма и строительного материала |
на дереве |
||
|
Перенос корма и строительного материала |
на дереве |
Эксперимент № 6. Количественный учёт истребляемых муравьями насекомых
Таблица 2. Учет истребляемых муравьями насекомых
|
№ мура вейника |
№ тропы |
Время наблюдений |
Продолжи тельность сбора |
Количество отобранных у муравьев насекомых |
||||||
|
Месяц, число |
Часы, минуты |
Полез ных |
Не опреде ленных |
|||||||
Приложение 3
Изучение влияния гнездостроительной деятельности муравьёв на экосистему леса
Таблица 1. Характеристика почвы, взятой вдали и у муравейника
|
Признаки |
Показатели вблизи муравейника |
Показатели вдали от муравейника |
|
Структура |
структурная |
менее структурная |
|
Механический состав |
лёгкий суглинок (почва скатывается в колбаску с тонким, острым кончиком, при изгибе легко ломается) |
средний суглинок (почва скатывается в колбаску с тонким, острым кончиком, при изгибе ломается) |
|
Степень утоптанности |
слабо утоптанная (лопата при сильном ударе вошла в почву на глубину 5см) |
средне утоптанная (лопата при сильном ударе вошла в почву на глубину 3,5 см) |
|
Влажность |
увлажнённая (почва заметно холодит руку) |
менее увлажнённая (почва слегка холодит руку) |
|
Температура |
||
|
Кислотность |
(произошло изменение окраски с желтой на малиновую) |
слабокислая (произошло изменение окраски с желтой на розовую) |
Определение характеристики почвы вдали и у муравейника
Рис.1. Взятие проб вблизи муравейника
Рис.2. Взятие проб вдали от муравейника
Определение температуры почвы вблизи и вдали от муравейника
Рис.3. Определение температуры Рис.4. Определение температуры
почвы у муравейника почвы вдали от муравейника
Муравьи (Formicidae) – это самое многочисленное по количеству особей семейство насекомых. Да и по количеству видов немногие семейства могут поспорить с ним. Сейчас насчитывается примерно 6000 видов муравьев, но, учитывая, что каждый год описываются все новые и новые виды и роды и то, что муравьи многих районов земного шара почти не изучены, число это будет значительно увеличено.
Рыжие муравье (лесные) из рода формика в зоне лесов являются «уникальным» объектом для наблюдений. Они доступны для постоянного наблюдения в продолжительный период и в любое время суток. На примере муравьев есть возможность проследить многообразие связей не только с другими видами, но и с абиотическими факторами среды. Известно, что насекомые-вредители наносят значительный урон лесному хозяйству. Рыжие лесные муравьи являются надежными защитниками леса и могут иногда успешно заменять химические средства борьбы с насекомыми вредителями.
Жизнь лесных муравьев тесно связана с лесом. Но не в каждом лесу они могут жить. Если человек изменяет природу, он изменяет и условия, в которых сформировались признаки приспособленности. Поэтому взаимодействуя с природой, проводя наблюдение, эксперименты, необходимо строго соблюдать законы самой природы.
Особенности строения и развития муравьев
Еще удивительнее изменения, происшедшие с яйцекладом рабочих муравьев из подсемейства формицин. Яйцеклад их превратился в крошечные хитиновые пластинки, заметные лишь на препарате под большим увеличением. Зато половину брюшка муравьев занимает огромная кислая ядовитая железа, окруженная мощным мускульным мешком. При сокращении мышц яд, состоящий в основном из муравьиной кислоты, очень ядовитой для насекомых, выбрасывается на расстоянии до полуметра, т. е. на расстояние в 500 раз превышающее длину тела муравья.
Только у Formicidae имеются метаплевральные железы. Содержимое этих желез, видимо, служит для дезинфекции гнезд.
Соотношение массы тела и массы мозга (надглоточного ганглия) у муравьев примерно такое же как и у собаки – 1:200-1:300. А грибовидные тела, функция которых соответствует функции коры головного мозга у позвоночных животных, у некоторых муравьев занимают половину объема мозга. Не случайно потому, что по способности к обучению муравьи не уступают птицам.
Для муравьев доказана способность отличать объекты определенной формы независимо от их окраски и размеров, и определять цвета, независимо от формы и размера.
У муравьев плохое зрение, но зато сильно развиты обоняние и осязание. Органы обоняния расположены у них на усиках. Шевеля ими, муравей обнюхивает и ощупывает все встречные предметы. По запаху насекомые узнают «своих» и «чужих», по запаху следов находят дорогу к муравейнику, вокруг которого много «душистых тропинок», «пропитанных» муравьями.
Феромон тревоги у большинства муравьев выделяется железами, находящимися у основания челюстей. Попробуйте потревожить небольшую группу муравьев на куполе муравейника, то можно увидеть как от этой группы волнами расходится возбуждение, а еще через несколько секунд из входов в гнездо начинают появляться толпы агрессивно настроенных муравьев. Тут происходит цепная реакция. Потревоженный муравей принимает оборонительную позу и «выстреливает» из желез феромон тревоги. Эта жидкость состоящая главным образом из смеси муравьиной кислоты и углерода индекана. Муравьиная кислота – это яд, которым муравьи защищаются и убивают добычу. Но одновременно она действует и как феромон, возбуждая других муравьев. Индекан выполняет лишь сигнальную функцию, он вызывает у муравьев агрессивное состояние. Если прекратить тревожить муравьев, возбуждение спустя несколько секунд или минут исчезнет. Но если доза феромона в воздухе слишком велика, поведение муравьев меняется.
Например, блуждающие муравьи (Tapinoma erraticum) покидают гнездо и переселяются в другое место. А у северо-американских муравьев-жнецов (Pogonomyrmex) при повышении дозы феромона тревоги все рабочие начинают копать землю.
Запах самки также является безусловным раздражителем. Если смыть спиртом или эфиром выделения с покровов тела самки муравьев и полученным раствором пропитать кусочек сердцевины бузины, муравьи будут ухаживать за ним так же, как и за самкой.
Сигнализация при помощи следовых феромонов имеет у многих муравьев такое же значение, как танцы у пчел.
Отыскав богатый источник пищи, муравей-фуражир, двигаясь к гнезду, прикасается брюшком к почве, оставляя на ней пахучий след. По этому следу пищу отыскивают другие муравьи, вышедшие из гнезда на добычу. Следовые феромоны также побуждают фуражиров отправляться на поиск пищи.
Существуют и другие феромоны, источник и действия которых пока еще не изучены. Так, например, трупы умерших муравьев рабочие отыскивают благодаря выделяющимся при разложении эфирам жирных кислот и выносятся из муравейника. Если смочить такими эфирами живого муравья, рабочие будут выбрасывать его из муравейника до тех пор, пока запах не исчезнет.
Ротовые части грызущие или лижуще-грызущие. В последнем случае нижняя губа и нижние челюсти вытягиваются и образуют хоботок с язычком на конце. Такой ротовой аппарат служит для высасывания нектара. Жвалы образуются не только при питании, но и при строительстве гнезд, рытье почвы и т. д.
У некоторых видов они имеют причудливую форму и превышают длину головы. На голове имеются пара сложных фасеточных глаз и 3 простых глазка, но некоторые муравьи совершенно слепы.
Муравьи принадлежат к общественным полиморфным насекомым. Их внешний скелет представлен хитином. С поверхности блестит или, наоборот, матовый, гладкий или морщинистый, голый, опушенный, а волоски могут быть короткими или длинными, прилегающими или отстающими.
Головы могут быть круглые, квадратные, конические, пирамидальные, сердцевидные, плоско-выпуклые. Но какова бы не была голова, она неизменно оснащена парой простых булавовидных усиков, которые расположены в особых ямках между глазами. В каждом усике есть более или менее длинная рукоять, несущая членистые жгутики. У одних в усике всего 4 членика, у других 12-13. На голове у муравья выделяют лоб, темя, даже щеки разной конфигурации. У некоторых имеется пара сложных глаз и три простых глазка. Многие муравьи совершенно слепы. Простые глазки, если они есть, располагаются на темени тремя точками. Сложные глаза состоят из разного числа одинаковых фасеток: у одних их 2-3, а у других тысячи. Каждая фасетка – это микроскопическая светочувствительная трубочка, она воспринимает только одну единственную точку, все же вместе дают полное изображение.
Ротовые части грызущие. У некоторых муравьев существует так называемая подротовая сумка, куда они при уборке помещения складывают мусор и пыль. Кроме широкой верхней и нижней губы, у муравьев есть две пары челюстей: верхняя и нижняя (жвалы). Жвалы необычайно разнообразны. Они могут быть крохотными, средними, большими, огромными, тупыми и острыми; гладкими и зубчатыми; прямыми или изогнутыми; смыкающимися и перекрывающимися самым необычным образом; похожи или на щипцы или на кусачки. Они могут действовать независимо от прочих ротовых органов, а так же и при закрытом рте. Эта особенность связана с тем, что мандибулы являются основным рабочим инструментом и оружием муравья.
В нижней губе самой важной частью является язычок с его придаточными частями. Это орган вкуса, но служит он и для чистки тела. С его помощью взрослые муравьи постоянно обмениваются кормом, кормят личинок. Ротовое устройство не приспособлено к поглощению твердой пищи, муравей может всасывать только растворы.
Второй частью тела муравьев следующей за головой является грудь, состоящая из трех слитых члеников. К ней прикрепляются три пары ножек, каждая из которых заканчивается пятичлениковй лапкой. Голени передних ног оснащены специальными гребными, с помощью которых муравьи чистят свои усики.
Брюшко у муравьев стебельчатое и присоединяется к груди следующим образом: один или два первых членика отделены от брюшка и образуют стебелек – подвижное и гибкое сочленение с грудью. Такое сочленение обеспечивает большую подвижность брюшка и многие муравьи способны даже подгибать его конец к голове. Само же брюшко состоит из 3-9 соединенных между собой члеников. Первый сливается с грудью и неотделим от нее. Придатки двух последних сегментов брюшка образуют яйцеклад или жало, которое если есть, то слабо развито.
От ротового отверстия, сквозь грудь и стебелек тянется пищевод. В брюшке он сразу расширяется в зобик. В зобике пища не усваивается, а сохраняется пока не будет отрыгнута и передана другим муравьям. Одновременно, в зобике, пища частично подготавливается к усвоению. Сам же муравей питается чаще не той пищей, которую добывает сам, а отрыжкой своих собратьев. Пройдя зобик и мышечный желудок пища поступает в персональный отрезок кишечного тракта, где и усваивается. Мышцы, которые образуют глотку и желудок составляют сдвоенный орган, регулирующий и направляющий использование собранного корма. Когда просвет мышечного желудка закрыт, а волокно глотки расслаблены, пища отрыгивается из зобика и передается другому муравью. Если же мускулы глотки сжаты, а мышечный желудок действует подобно насосу, то корм из зобика перекачивается в пищеварительный отдел кишечника.
С пищеварительным трактом связана система желез. Среди них:
· Железы жвал и нижних челюстей, они выделяют клейкое вещество, используемое непосредственно как строительный материал или для его приготовления;
· Губная железа – производит смазку, которой рабочие муравьи облизывают лица, а иногда и кормят личинок;
· Глоточные железы. Через их протоки в пищеварительный тракт поступает секрет, подготавливающий пищу к усвоению;
· Грудные железы – выделяют на поверхности тела ароматическое вещество, по запаху которого обитатели муравейника узнают друг друга, отличают «своих» от «чужих».
Вдоль всего тела муравья проходит нить нервного ствола, а в его головном отделе сосредоточен довольно мощный узел нервных клеток – ганглий, который иногда называют мозгом муравья. Он составляет у муравьев 1/280 часть объема тела.
Органы слуха, обоняния и осязания у муравьев находятся на усиках.
Половозрелые особи имеют две пары перепончатых крыльев, покрытых редкими жилками.
Значение муравьев
Для человека деятельность муравьев имеет положительное и отрицательное значение. Многие земляные муравьи являются полезными почвообразователями, перемешивающими, рыхлящими и удобряющими почву.
Для кормления самок и для выращивания расплода муравьям необходима белковая пища – различные насекомые. Особенно охотно муравьи поедают голые личинки насекомых. Кормовой участок отдельного гнезда рыжих лесных муравьев достигает 1-2 га. И если в этом районе какой-либо вредитель лесных культур начинает размножаться в большом количестве, муравьи полностью переключаются на питание им и могут в зародыше подавить очаги массового размножения, вредных насекомых. Так муравьи регулируют численность пядениц, совок, пилильщиков, зеленой дубовой листовертки. Они снижают численность шелкопрядов и других волосистых гусениц, а также майского хруща.
Обычно лесохозяйственное значение муравьев оценивают по числу приносимых в гнездо насекомых. Однако это лишь часть истребленных муравьями животных. Надо иметь ввиду, что, нападая на различных беспозвоночных, муравьи, далеко не всегда тут же овладевает добычей и переносят ее в гнездо. Часть насекомых все-таки ускользает от «охотников». Но даже непродолжительный контакт гусеницы с рыжим муравьем или его единственного укуса достаточно, чтобы у гусеницы в дальнейшем пропал аппетит, затянулось развитие и наступила гибель. Уже при 3-минутном контакте с лесным муравьем погибают все гусеницы непарного шелкопряда. Из гусениц сибирского шелкопряда, контактировавших с муравьями, окукливаются не более 10%. Таким образом, число погибших от муравьев вредителей значительно превышает число приносимых в муравейник насекомых.
Муравьи оказывают положительное влияние на почвообразовательные процессы. Они перемешивают почву, улучшают ее химический и механический состав. Прокладывая ходы, муравьи поднимают частицы почвы из нижних горизонтов в верхние. При этом улучшается доступ воздуха к корням растений. Следует подчеркнуть, что полезное перемешивание почвы происходит постоянно, т. к. муравьи непрерывно перестраивают свои гнезда.
В гнездах и вокруг них накапливается большое количество экскрементов, удобряющих почву. Муравьи, поселяющиеся в древесине и включающие в гнезда старые пни, участвуют в разрушении омертвевшей древесины, ускоряя тем самым процесс ее разложения. Кроме того, животные собирают в муравейник древесные и травянистые частицы, веточки, хвою, чешуйки, где их разложение идет значительно быстрее, чем на поверхности почвы. Это связано с более высокой, чем в окружающей почве, температурой гнезда, с развитием в муравейниках особой микрофлоры – бактерий, грибов. Таким образом муравьи улучшают плодородие лесной почвы. Установлено, что деревья, корни которых попадают в зону влияния гнезда, быстро разрастаются, используя накапливаемые под муравейником питательные вещества. Около муравейников гораздо лучше развит живой напочвенный покров: масса травостоя, например, вокруг муравейника выше в 5-8 раз. Здесь развивается растительность, требовательная к плодородию почвы.
Сами муравьи служат пищей многим позвоночным. Муравьями питаются певчие птицы, лесные куриные. Без муравьев невозможно нормальное развитие тетеревов и рябчиков. Поэтому в настоящее время при организации работ по восстановлении численности этих промысловых птиц планируется специальное расселение рыжих лесных муравьев. В целом муравьи способствуют увеличению численности ряда видов птиц, т. к. являются резервным кормом, помогая им переживать периоды бескормиц.
Поедают муравьев многие земноводные животные, а также барсуки, лисы, медведи и другие звери, имеющие хозяйственное и промысловое значение. Гнезда рыжих муравьев часто используют как места зимних ночевок кабаны.
Нельзя не отметить одну особенность муравьев. Они способны размножать тлей, выделяющих большое количество сладких экскрементов. Муравьиная семья использует их для питания взрослых особей, охраняют тлей от врагов. Поэтому не следует расселять муравьев в садах, плодовых и буковых лесах. Вред, причиняемый муравьями, является незначительным по сравнению с приносимой ими пользой.
Есть среди муравьев разрушители древесины и вредители сельского хозяйства, например, муравьи-жнецы и муравьи-листорезы. Но те же муравьи-жнецы играют на естественных пастбищах большую положительную роль, т. к. разносят семена многих растений и улучшают почву.
Представители подсемейства иридомирмекс (Iridomyrmex humilis) в СНГ не встречаются, но являются объектом карантина, т. к. сильно вредят садам, охраняя вредных тлей от естественных врагов. Эти муравьи выделяют вещество, названное иридомирмецином, очень ядовитое для других насекомых.
В 1758 г. Линней описал крошечного желтого муравья из Египта, назвав его фараоновым муравьем (Formica pharaonis, теперь этот вид называется Monomorium pharaonis). В 1828 г. этот муравей был впервые обнаружен в Англии. Здесь он обосновался под плитами традиционных английских каминов. И с этого времени начал быстро расселяться по всему свету. Много их и у нас, особенно в новых домах с пустотелыми перекрытиями и скрытыми батареями парового отопления.
Крошечные (2-2, 5 мм длиной) муравьи проникают всюду и лезут во все продукты. Особенно неприятно их присутствие в больницах, т. к. они могут служить механическими переносчиками заболеваний и, проникая в операционные, нарушать стерильность. Борьба с фараоновыми муравьями очень трудна и оканчивается успешно лишь при фумигации зданий.
Видовой состав
| Вид муравьев |
Рыжий
лесной муравей
Formica rufa |
Черный
муравей
Lasius niger L. |
Желтый
земляной муравей
Lasius flavus F. |
Мирмика
рыжая
Myrmica laevinodis N. |
| Климатическая зона | ||||
| Лесостепная зона | Лес |
Луг Заливной луг |
Луг Заливной луг |
--- |
| Зона южной тайги |
Лес Заливной луг |
Лес
Заливной луг |
Луг | Луг |
Размножение
Семьи 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.
Самцы обычно появляются в муравейнике незадолго до брачного лета и вскоре после спаривания погибают.
Самка оплодотворяется один раз и полученный при этом огромный запас спермы, который в ее организме постепенно в течение всей жизни расходуется. Продолжительность жизни муравьиной самки максимальна для мира насекомых – до 20 лет.
После оплодотворения для самки-основательницы наступает самый опасный период в жизни – период одиночного существования. Самка должна выбрать место для гнезда, подготовить первую камеру нового муравейника и приступить, спустя некоторое время, к яйцекладке. У некоторых муравьев камера имеет выход на поверхность, и самка, как только выведутся личинки, периодически выходит наружу охотиться. Выходы самок продолжаются до тех пор, пока из личинок не вырастут первые рабочие. У большинства видов муравьев самка после яйцекладки постоянно находится в изолированной от внешнего мира камере, выкармливая первых рабочих и существуя сама за счет дегенерации мышц и собственного жирового тела. Никакого дополнительного питания в это время она не получает.
Одинокие самки, крылатые и уже сбросившие крылья, являются легкой добычей для многих врагов: птиц, насекомых, млекопитающих, амфибий, хищных, беспозвоночных и других видов муравьев. Из сотен вылетевших из гнезда самок лишь единицам удается соорудить первую камеру и приступить к основанию муравейника. Поэтому в ходе эволюции многие муравьи выработали способы, позволяющие сократить до минимума или полностью исключить наиболее уязвимый период одиночного существования самки. Далеко не все муравьи способны основывать новые семьи самостоятельно. У некоторых видов молодая самка использует для этого уже существующую небольшую семью другого вида муравьев. Проникая в чужое гнездо она убивает живущую там самку и занимает ее место. Рабочие муравьи обычно начинают ухаживать за пришелицей и вскармливать ее потомство – муравьев другого вида.
Постепенно рабочие вида-хозяина вымирают и в гнезде остаются только новая самка и ее потомство. Иногда рабочие вида-хозяина ведут себя агрессивно по отношению к чужой самке. В таких случаях, если семья небольшая, она убивает не только самку, но и взрослых рабочих. В гнезде остаются только куколки. Выходящие из них молодые рабочие уже лояльны к чужой самке.
Развитие
После того, как самка отложила яйцо, находящийся поблизости муравей подхватывает его и переносит в другую камеру. Там он кладет его на комочек белой крупицы, который именуется пакетом.
У большинства муравьев яйца характерной формы – продолговатые. У высокоразвитых листорезов они округлые, а у некоторых примитивных видов почти палочковидные.
Размеры яиц, отложенных даже одной и той же маткой, не всегда одинаковы. Самые крупные из них не более полумиллиметра в длину, обычно же яйцо гораздо меньше.
Как только яйцо отложено, за ним сразу начинают ухаживать. Муравьи-няньки постоянно не просто перебирают и перекладывают яйца, а лижут их. Слюна муравьев содержит питательные вещества. Всасываясь, они проникают сквозь оболочку, и яйцо постепенно увеличивается в объеме. Таким образом, муравьиное яйцо в момент появления на свет не содержит всего количества питательных веществ, необходимых для созревания личинки. Лишь благодаря слюне и содержащимся в ней веществам яйца разрастаются. Одновременно слюна, обладающая бактерицидными свойствами, убивает на их оболочке споры губительной плесени и склеивает их в пакеты.
Из созревшего яйца вылупляется личинка. Она настолько мала, что ее движения для невооруженного глаза незаметны. Но муравьи-няньки, обнаружив ее, тут же переносят из пакета яиц в пакет молодых личинок. Этот желто-белый червячок-личинка состоит из 12 колец, безглаза, безнога. У нее только имеется намек на усики, но зато уже хорошо выражен рот. Тело личинки покрыто как бы щетинкой из разнообразно изогнутых, закрученных, хорошо пружинящих волосков. Эти микроскопические рессоры предохраняют личинку от повреждений, когда муравей берет ее в свои жвалы. К тому же мохнатые личинки в пакетах не склеиваются, не соприкасаются своими телами, а как бы сваливаются, переплетаются волосками так, что дыхальца, через которые проходит воздух, остаются открытыми. Дыхание не нарушается. Личинки одних видов муравьев имеют на спине петельки, и няньки подвешивают их к потолку камер, у других – личинок волосками-крючочками прикрепляют к стенкам гнездовых ниш. Всего же чаще они содержатся в пакетах. Кормятся личинки обычным способом и, поглощая уйму пищи, растут во много раз быстрее, чем яйца. Рабочие-няньки кормят личинок, отрыгивая выделения желез – богатую витаминами, жидкую пищу.
Особенности поведения
Соотношение массы тела и мозга (надглоточного ганглия) у муравья, примерно такое же, как у собаки 1:200-1:300. А грибовидные тела, функция которых соответствует функции коры головного мозга у позвоночных животных, у некоторых муравьев занимает половину объема мозга. Не случайно поэтому, что по способности к обучению муравьи не уступают птицам и другим млекопитающим. Они даже способны к некоторым элементарным формам общения. Опытами Г. А. Мазохина-Поршнякова и его сотрудников доказана, например, способность муравьев к инвариантному обучению. Опыты эти проводятся следующим образом: в начале муравью предлагают синий треугольник и желтый квадрат и обучают его находить кормушку у треугольника. После того, как обучение закончено, предлагается вторая задача: научиться находить кормушку у зеленого треугольника, отличая его от оранжевого круга. После нескольких таких опытов муравьи обучаются отличать треугольник от любой другой фигуры, независимо от их окраски и размеров. Более сложных опытов с этими насекомыми пока не ставили.
Очень интересно их поведение в семейной организации. В многоклеточном организме обмен информацией между отдельными органами и клетками осуществляется при помощи тока крови и по нервным окончаниям. В «сверхорганизме» аналогичные функции выполняют: трофоллаксис, пахучие феромоны и звуковые сигналы.
Трофоллаксис – это обмен пищей между отдельными особями, в который вовлечено все общество. Как показали опыты с мечеными атомами: капля пищи, принесенная одним муравьем в гнездо уже через 20 часов распространяется между сотнями особей. Самки всех общественных насекомых выделяют вещества, которые слизывают ухаживающие за ними рабочие и затем распространяют их среди всего населения гнезда. Стоит этим веществам исчезнуть, как поведение рабочих резко меняется. Рабочие особи рыжих лесных муравьев (F. rufa) сразу же начинают откладывать яйца. Рабочие бурого лесного муравья (F. fusca) могут принять в это время самку любого вида того же рода, которую они убили бы прежде. Колонна бродячих муравьев начинает искать другую колонну того же вида и сливается с ней.
С пищей, видимо, передается и другая, более сложная информация, например, о соотношении каст у муравьев, но об этом почти ничего не известно.
Вещества, выделяемые животными, которые изменяют поведение других животных того же вида, носят название феромонов (гомотенгронов).
Защитное поведение
В особую группу можно выделить оборонительное поведение, которое отмечается за пределами муравейника. При опасности муравьи используют свое основное и единственное дальнобойное «оружие» - муравьиную кислоту. Чтобы определить, для чего муравьи используют такое «оружие», нами были проведены следующие наблюдения. Сначала запустили на одну из троп рыжего лесного муравья (F. rufa), муравья, взятого из другого гнезда того же вида, а затем из дальнего, не соединенного дорожками. Оба муравья вели себя одинаково. Подогнув брюшко, они начали бегать по муравейнику, обрызгивая его кислотой. Поведение пришельцев насторожило хозяев. Несколько особей окружили незваных гостей и начали ощупывать их усиками. Это продолжалось в течение 15-20 секунд. Затем все разбежались и пришельцы растворились в общей массе. Абсолютно другая реакция наблюдалась при встрече рыжего лесного муравья (F. rufa) с особями другого вида. На одну из троп был пущен черный муравей (L. niger), взятый из муравейника на лугу. Он начал метаться по чужому гнезду, пытаясь скрыться от хозяев. Но они окружили его, изучили с помощью усиков и, парализовав его муравьиной кислотой, буквально разорвали жвалами.
Охрана и восстановление численности
Основными чертами общества насекомых являются разделение функций между членами «общества» и постоянный обмен «информацией». Общество, или семья, насекомых – это единое целое, и каждая особь не может существовать вне его.
Одним из показателей совершенства организма является степень его независимости от среды. Насекомые – животные хладнокровные. Правда, температура их тела может быть выше, чем температура воздуха. А вот в гнездах температурный режим поддерживается очень строго.
Ранней весной, как только стает снег, на южной стороне гнездовых куполов муравейников рыжих муравьев можно увидеть плотный шевелящийся слой муравьев. Это рабочие-«теплоносцы». Нагревшись на солнце, опускаются в гнезда и там остывают. Сравнительно быстро в гнезде появляется небольшой участок с температурой 26-30 о С. В него поднимаются из глубинных ходов самки и откладывают яйца. Здесь происходит воспитание первых личинок. Впоследствии объем «теплового ядра» увеличивается. Летом муравьи поддерживают в гнезде постоянную температуру, открывая и закрывая входы в гнездо и изменяя наклон освещенного склона купола муравейника. Большинство видов муравьев просто переносят личинок, подбирая для них камеры с наиболее подходящим режимом.
Благодаря общественному образу жизни муравьи получают возможность делать запасы пищи гораздо больше, чем это может сделать одна особь.
Главное «приобретение» муравьев – необыкновенная жизнеспособность семьи как целого. Погубить муравья ничего не стоит, но уничтожить муравейник довольно трудно. Достаточно оставить хотя бы самку, личинок и небольшое количество рабочих и гнездо восстанавливается. Поэтому так трудно бороться с живущими в домах муравьями – ведь все обычные меры борьбы приводят только к уничтожению рабочих-фуражиров.
При гибели части населения в семье моментально происходит перераспределение функций отдельных рабочих. Больше того, опыты с затравливанием ядами гнезд краснощекого муравья (Formica rufibarbis) показали, что после гибели большого количества рабочие начинают вместе с самкой откладывать яйца, что способствует быстрому восстановлению прежней численности семьи.
Иногда отдельные семьи муравьев объединяются в колонию из нескольких гнезд. Колонии рыжих лесных муравьев иногда насчитывают несколько тысяч гнезд и занимают территорию в несколько квадратных километров. Между гнездами колоний постоянно происходит обмен молодью и рабочими. Если прекратить такой обмен, гнезда вскоре становятся враждующими. Способность к регенерации у колонии еще выше, чем у семьи, живущей в одиночном гнезде. Если, например, в одном из гнезд колонии погибнут фуражиры, рабочие из соседних гнезд становятся фуражирами.
Высокая способность к регенерации семей привела к тому, что семьи многих видов муравьев практически не имеют естественных врагов. У рыжих муравьев имеются так называемые охраняемые территории, в пределах которых не допускаются особи других семей того же или близкого (рода) вида.
Представители Красной книги описаны по Н. Б. Никитскому (1987). Как ни странно на первый взгляд, но даже среди обычных насекомых, как муравьи, имеются исключительно редкие. У нас в стране к ним относятся муравьи-лиометопумы, сооружающие свои гнезда внутри стволов деревьев.
Род Лиометопумы очень древний. Некоторые его виды были обнаружены палеонтологами внутри балтийского янтаря, т. е. жили на земле уже 30-40 млн. лет назад. Сейчас же во всем мире известно 7-8 видов лиометопум. Мирмекологи без особого труда распознают их по своеобразной двухцветной окраске тела, зубцам на челюстях и крохотными глазками, сохранившимся на темени рабочих особей. Одни рабочие – крупные, около 7 мм длиной, другие – всего 3-4 мм.
Известно, что разные по внешности особи выполняют в гнезде и разную работу, но чем отличаются обязанности крупных и мелких лиометопумов, пока не известно.
В нашей стране лиометопумы встречаются в двух далеко отстоящих друг от друга областях: на юге и западе европейской части и в Приморском крае. До самого последнего времени считалось, что там и там живет один и тот же вид – лиометопум европейский .
Как один вид с разорванным ареалом он включен и в Красную книгу. И только совсем недавно оказалось, что дальневосточные лиометопумы представляют собой особый вид – лиометопум восточный . В отличие от европейского черное у него только брюшко, а голова такая же коричневая, как и грудь. Лиометопум восточный встречается еще реже, чем европейский. В Приморском крае эти муравьи известны всего в трех районах.
Биология обоих видов довольно сходна. Они устраивают гнезда внутри стволов деревьев, используя для этого естественные полости или дупла. Европейский вид поселяется преимущественно внутри старых дубов, тогда как дальневосточный предпочитает черную пихту.
Из девяти обнаруженных гнезд шесть располагались именно в ней и лишь три семьи обосновались в других породах: березе, ильме и монгольском дубе. Работая над сооружением гнезда, муравьи расширяют внутренние полости ствола, а опилки в челюстях выносят наружу и сбрасывают вниз, порой с высоты более метра. Другие муравьи, работающие у подножья дерева, подбирают упавшие кусочки и относят подальше от ствола.
Интересной особенностью поведения муравьев является их реакция на врага. Стоит дотронуться до бегущего лиометопума, как он падает, притворившись мертвым, или, приподняв брюшко, начинает метаться из стороны в сторону.
С сигналом опасности связаны интересные взаимоотношения между муравьями и средиземноморской синицей-гаичкой. Муравьи представляют смертельную опасность для гнездящихся в дуплах этих деревьев гаичек. В ответ на опасность у птиц выработалось специальное защитное поведение: заметив муравьев, бегающих возле входа в дупло, синицы ловят их клювом и растирают по коре деревьев. «Облака» феромонов тревоги, выделяющиеся при этом из раздавленных муравьев, заставляют других лиометопумов держаться подальше от дупла.
Оба вида муравья активны в течение всего теплого периода. В июне в семьях появляются самки и самцы. Размножение лиометопумов почти не изучено.
Хотя лиометопум европейский в настоящее время довольно обычен в некоторых странах южной Европы, у нас в стране и он, и лиометопум восточный заслуживает строгой охраны.
Дальневосточный вид крайне редок и является эндемиком.
Большое значение в природе имеют эти маленькие шустрые существа. Как многочисленный вид, выше численность его и биомасса на единицу площади, тем значительнее его биоценотическая роль. Значимость муравьев обусловлена их многочисленностью. Но не только этим. Важны и особенности образа жизни муравьев, их питания и связей с другими животными, растениями, почвой. Основные аспекты воздействия муравьев на биогеоценоз можно разделить на 2 группы: связанные с сооружением гнезда, постоянством места поселения и обусловленные трофическими связями муравьев с другими группами животных и растений.
К первой группе относятся такие важные стороны деятельности муравьев, как концентрация и ускоренное разложение растительных остатков, аэрация и улучшение почвы и ее водного режима. Муравейники используются как места поселения других животных. В них создаются особо благоприятные условия для развития ряда микроорганизмов.
Во вторую группу входят хищническая и собирательная деятельность муравьев, их трофобиоз с тлями, а также связь их с рядом позвоночных животных.
