XI Международный конкурс научно-исследовательских и творческих работ учащихся
Старт в науке
Исследование поведения муравьев вида Messor structor и Serviformica rufibarbis в условиях домашнего формикария.
Автор работы награжден дипломом победителя III степени
Полная версия работы доступна во вкладке "Файлы работы" в формате PDF
Введение
«Ознакомившись с жизнью муравьев, невозможно
не испытать сильнейшее удивление и замешательство»
П.Д.Успенский
Дети часто просят своих родителей завести кошку, собаку, кролика или аквариум. Для правильного развития ребёнка очень важно иметь дома животное. Содержание муравьёв в домашних условиях может заинтересовать тех, кто не имеет возможность иметь в качестве домашних питомцев млекопитающих животных. Взрослые люди заводят домашних любимцев в наше неспокойное время, как правило, для сохранения психического равновесия. Очень полезно после тяжёлого трудового или учебного дня поиграть с собакой, погладить кошку.
Муравьиная ферма — это мир у тебя на столе, за который ты отвечаешь. Все мы знаем, что муравьи живут под землей и за ними невозможно наблюдать.
Наблюдение за домашним муравейником также обладает очень сильным релаксирующим эффектом. Интересны муравьи будут садоводам. Химический метод борьбы с вредителями сельского, садового и лесного хозяйства имеет целый ряд существенных недостатков. Муравьёв, как и других перепончатокрылых, успешно используют в качестве биологического метода борьбы с вредителями. Для этой цели необходимо разводить этих животных в специально создаваемых условиях. Муравьёв, питающихся семенами, целесообразно разводить и для аэрации почвы. В настоящее время содержание муравьёв в домашних муравьиных фермах стало распространённым явлением. 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 муравьев, мы еще многого о них не знаем. Исходя из вышесказанного, считаю, что моё исследование является актуальным.
Цель работы: изучить жизнь муравьёв вида Messor structor и Serviformica rufibarbis и их поведение в условиях формикария.
Для достижения поставленной цели были определены следующие задачи:
1. Изучить литературу о муравьях и формикариях;
2. Выяснить историю появления домашних формикариев;
3.Исследовать полное развитие муравьёв вида Messor structor и Serviformica rufibarbis их сходство и различие;
4. Исследовать влияние изменений условий содержания на поведение и смену социальной роли колонии муравьёв Messor structor (жнецов) и Serviformica rufibarbis;
5. Исследовать влияние смены рациона на размножение колонии муравьёв двух видов в домашних условиях;
6. Разработать памятку с советами начинающему муравьиному фермеру.
Объект исследования: домашний формикарий.
Предмет исследования: поведение колонии муравьёв вида Messor structor (жнецов) и Serviformica rufibarbis в условиях домашнего формикария.
При выполнении исследовательской работы использовались следующие методы исследования:
Изучение и обобщение теоретического материала
Эксперимент
Наблюдение
Фотографирование
Сравнение
Систематизация собранного и изученного материала
Гипотеза: можно ли создать в домашних условиях полноценное муравьиное общество из исследуемых видов муравьев?
1. Литературный обзор
1.1. Общие сведения о муравьях.
Муравьи (Formicoidea) - семейство жалящих перепончатокрылых. Общественные насекомые; образуют сложные семьи, состоящие из каст: самки, самцы, воины и рабочие особи. Самки и самцы - крылатые, рабочие особи бескрылые. Крылья с редуцированным жилкованием. Муравьиная семья имеет одну или несколько репродуктивных самок, в зависимости от вида и размера семьи называемых королевами или матками. Самки похожи на рабочих, но отличаются от них строением груди и, как правило, более крупными размерами. Имеют крылья, которые откусывают себе после оплодотворения. У многих муравьёв развито жало и ядовитые железы; в составе их выделений- муравьиная кислота. Длина бескрылых «рабочих» муравьёв- от 0,8 до 30 миллиметров, самки крупнее. Существует около 10 тысяч видов. Муравьи эволюционировали от предков, похожих на ос, в середине мелового периода между 110 и 130 миллионами лет назад. Распространены широко, кроме Антарктиды и Крайнего Севера; особенно многочисленны в тропиках. Преимущества, предоставляемые муравьям кооперацией, привели к тому, что на сегодняшний день они являются доминирующей по численности группой членистоногих. Муравьи живут семьями в гнёздах, называемых муравейниками, которые устраивают в почве, древесине, под камнями; некоторые сооружают муравейники из мелких растительных частиц. Существуют паразитические виды, которые обитают в гнёздах других муравьёв, муравьи-«рабовладельцы», содержащие в своих гнёздах «рабов» муравьёв других видов. Ряд видов приспособился к обитанию в жилищах человека. Некоторые виды ценятся за регулирование численности насекомых, другие могут считаться вредителями. Питаются муравьи преимущественно соком растений, падью тлей и других сосущих насекомых, в период кормления личинок преимущественно насекомыми. Есть также виды, питающиеся семенами и культивируемыми грибами. Муравьи, как представители насекомых с полным превращением, в своём развитии проходят несколько стадий: яйцо, личинка, куколка и имаго. Из яйца вылупляется личинка единственная растущая стадия насекомого. Если яйцеклетка оплодотворена, то из неё вырастет самка, а если нет, то самец. Обычно яйца хранятся не по отдельности, а небольшими «пакетами». После инкубационного периода из яйца выходит малоподвижная червеобразная личинка, кормлением и уходом за которой занимаются рабочие особи. Наружные покровы личинки могут растягиваться только до определённых пределов, и в ходе роста происходят линьки. Соответственно принято различать четыре или пять возрастных стадий личинки.
1.2. ХарактеристикамуравьеввидаMessor structor
Степной муравей-жнец встречается в странах Средиземноморья, Южной и Восточной Европы, на Кавказе, в Средней и Центральной Азии, Афганистане, Иране, Ираке, Ливане, Сирии, Израиле. Строят гнёзда в почве, глубиной до нескольких метров. Зерноядные муравьи. Сбор зёрен производится большей частью на земле, собранные зёрна хранятся муравьями в особых камерах и по необходимости выносятся на просушку. Муравьи-жнецы также характерны своими огромными запасами продовольствия в муравейниках. На зиму они могут собирать до килограмма семян и мертвых насекомых в гнезде, чего семье из нескольких тысяч муравьев вполне хватает для того, чтобы в условиях пониженной активности благополучно перезимовать. Особенностью муравьев-жнецов является также то, что они кормят своих личинок перемолотыми зернами растений у большинства других муравьев личинки питаются исключительно животной пищей. При этом в муравейнике жнецов солдаты перемалывают своими мощными челюстями самые крупные зерна, а муравьи - рабочие разгрызают образовавшиеся кусочки, и те особи, которые кормят личинок, измельчают оставшуюся муку в своеобразную кашицу. Степные муравьи-жнецы образуют моногенные семьи, то есть семьи с одной маткой. Муравей жнец — это единственный вид муравьев, которые могут меняться ролями, то есть рабочие могут становиться солдатами - воинами. (Приложение1)
1.3. Характеристика муравьев вида Serviformica rufibarbis.
Serviformica rufibarbis- краснощекий муравей-минер, встречается в Средней Европе, также на юге и в средней полосе России. Обитает в основном в степях, на полянах лесов, садах.Размеры: матки 10-11 мм,
рабочего муравья 6-8 мм, самца 8-9 мм.
Муравей мономорфен. Обычно можно выделить две отличающиеся только размерами формы рабочих: темных мелких и крупных рыжих.
Окрас у представителей каст отличается, так уматки абдомен и голова темно-серые, щеки темно-оранжевые, торакс может меняться от полностью черно-серого до рыжего с тремя черными пятнам. Рабочие с темно-серой головой и абдоменом. В семье встречаются как небольшие тёмные рабочие с тускло-окрашенным тораксом, так и крупные с ярко-рыжей грудью.
Организация семьи - моногиния. Обычно матка основывает гнездо самостоятельно. Более одной матки в семьях этого вида встречается очень редко. Количество в семье от 3000 до 5000 муравьев. Питаются мертвыми насекомыми и падью на тлинных колониях. Постоянных колоний тли не имеет. Охраняемой территории обычно нет.
Гнезда преимущественно подземные без ярко выраженных надземных построек. Возможен небольшой плоский холмик из почвы. Часто могут располагаться под камнями. Лёт происходит в конце июня в начале июля. (Приложение 2)
1.4 Что такое формикарий?
Формикарий - искусственный муравейник, выполненный чаще всего из акрила или гипса. Формикарий - муравьиная ферма. Первые формикарии создавались биологами для своих научных исследований в XIX веке. Однако повышенный интерес любителей к жизни муравьёв привёл к массовому распространению среди населения простейших формикариев. Первый коммерческий формикарий был создан примерно в 1929 году и запатентован в 1931 году профессором из США Фрэнком Остином. В наше время повышенный интерес к домашним муравьиным фермам наблюдается во всём мире примерно с 2000 года. А недавно и в нашей стране появились любители формикариев. Система формикария может быть разной от несложных емкостей с землей, до сложных закрытых систем с автоматической регуляцией влаги, света и температуры. В любом формикарии должна быть арена, куда муравьи станут стаскивать весь мусор, и где они будут добывать еду.
Среди формикариев можно выделить следующие основные типы:
1. Гипсовые, алебастровые, цементные и бетонные формикарии. Такие формикарии представляют собой ёмкость, в которую заливается наполнитель, который достаточно быстро затвердевает и сохраняет форму. В этом наполнителе имеются ходы и камеры, имитирующие внутреннюю структуру муравейника.
2.Деревянные формикарии, в которых в качестве наполнителя служит дерево. Изготовление и эксплуатация таких формикариев связана с рядом проблем, связанных с разбуханием дерева при повышении влажности.
3. Грунтовые формикарии, в которых в качестве наполнителя служит грунт, например песок или обычная почва. В таких формикариях ходы прорываются самими муравьями, что приближает условия содержания к природным. Однако наблюдение за муравьями в таких формикариях часто становится затруднительным, так как муравьи могут прорывать ходы подальше от стекла, закрывать стекло грунтом.
4. Стеклянные формикарии. В таких формикариях стенки ходов и камер сделаны из стекла. Чаще всего такой формикарий представляет собой комплекс ёмкостей с наполнителем или без, соединённых между собой. Самый простой вариант — это комплекс из множества пробирок, соединённых трубками.
5. Акриловые формикарии. В акриловых формикариях стенки ходов и камеры выполнены из акрила.
6. Гелевые формикарии. Такие формикарии напоминают грунтовые, однако заполнены не грунтом, а специальным гелем. В таком наполнителе муравьи могут прогрызать ходы. Сам гель в такой муравьиной ферме служит муравьям не только убежищем, но и пищей. Но продолжительное существование семьи муравьёв в гелевых формикариях невозможно, так как муравьи не могут длительно питаться одним гелем, а дополнительный корм в таком формикарии портится. Резиновые и прочие формикарии, формикарии, сделанные из различных полимерных веществ. Такие вещества могут оказаться токсичными и привести к гибели муравьёв. Комбинированные формикарии сочетают в себе различные конструкционные особенности. Также есть жилые искусственные муравейники, соединённые с ареной специальной гибкой трубкой. (Приложение 3)
2. Методы и методика исследования
2.1 Влияние изменений условий содержания на поведение и смену социальной роли муравьев вида Messor structor и Serviformica rufibarbis.
Эксперимент 1
Цель: доказать, что изменение температуры окружающей среды существенно влияет на поведение муравьёв. Были получены следующие результаты:
1. При помещении в прохладное место (меньше 16 C) муравьи уходят в более тёмный угол и стараются держаться группами.
2. При помещении в жаркое место (больше 30 C) муравьи сосредотачиваются около источника влаги и начинают делать новые проходы в грунте, укрепляя их слюной.
Эксперимент 2
Цель: доказать, что помещение формикария под прямые потоки воздуха с помощью вентилятора может оказать влияние на поведение муравьёв. Был получен следующий результат: при помещении под прямые потоки воздуха с помощью вентилятора муравьи сбиваются в одну группу и ищут убежище в грунте.
Эксперимент 3
Цель: доказать, что помещение формикария под разную освещённость может оказать существенное влияние на поведение муравьёв. Был получен следующий результат:
1.При помещении под яркий источник света муравьи начинают бегать по формикарию и искать убежище.
2. При помещении в тень поведение муравьёв не изменилось.
Эксперимент 4
Цель: доказать, что изменение условий содержания влияет на поведение и смену социальной роли муравьёв Messor structor иServiformica rufibarbis.
В ходе эксперимента в формикарий были помещены живые гусеницы, которые для данного вида муравьёв могут представлять опасность.
Был получен следующий результат: рабочие муравьи начали выполнять функцию воинов-солдат. Правда, с наименьшей успешностью.
2.2 Влияние смены рациона на размножение муравьёв в домашних условиях.
Эксперимент 5
Цель: доказать, что смена рациона (добавление в рацион мух) оказывает положительное влияние на размножение муравьёв в домашних условиях. В ходе эксперимента в муравьёв кормили в течение 1,5 месяцев мёртвыми мухами и кусочками мяса.
Был получен следующий результат: резко увеличилось количество особей в формикарии. Когда эксперимент окончился, и муравьёв перевели на кормление семенами, и только глюкозным сиропом муравьи стали размножаться медленнее.
3.Результаты исследования
Я уже 2 года занимаюсь разведением муравьев. Я мирмикипер - человек подобравший на улице и заказавший в интернете муравьиную королеву, поселивший её в искусственный муравейник – формикарий, тратящий своё время наблюдая за жизнью и развитием муравьиной семьи. Так я решил провести сравнение двух видов муравьев Messor Structor – степной муравей жнец и Serviformica rufibarbis-краснощекий муравей-минер.
В нашей исследовательской работе мы использовали «формикарий инкубатор», который используется на начальной стадии, до достижения семьи сорока особей. После этого муравьёв надо переселять в средние по размеру формикарии, в которых уже могут проживать от ста до двухсот особей. После этого колонию переселяют в большой искусственный муравейник. В своём формикарии, я провёл несколько наблюдений и экспериментов. В процессе наблюдения за муравьями было определено различие в строении и размерах муравьёв различных каст: самок, самцов, воинов и рабочих особей. Самки, как и было отмечено в литературных источниках, намного крупнее остальных. А воины намного крупнее рабочих.
Наблюдая за полным превращением муравьёв, были отмечены все стадии развития муравья: яйцо, личинка, куколка и имаго. Все стадии развития муравья.
Влияние изменений условий содержания на поведение и смену социальной роли муравьев Messor structor и Serviformica rufibarbis.
Эксперимент 1
Цель: доказать, что изменение температуры окружающей среды существенно влияет на поведение муравьёв. Были получены следующие результаты:
1. При помещении в прохладное место (меньше 16 C) муравьи уходят в более тёмный угол и стараются держаться группами.
2. При помещении в жаркое место (больше 30 C) муравьи сосредотачиваются около источника влаги и начинают делать новые проходы в грунте, укрепляя их слюной.
Вывод: оптимальная температура для формикария - от +16 C до +30 C.
Эксперимент 2
Цель: доказать, что помещение формикария под прямые потоки воздуха с помощью вентилятора может оказать влияние на поведение муравьёв. Был получен следующий результат: при помещении под прямые потоки воздуха с помощью вентилятора муравьи сбиваются в одну группу и ищут убежище в грунте.
Вывод: под прямыми потоками воздуха муравьи чувствуют себя не комфортно. Формикарий необходимо помещать вдали от сквозняков.
Эксперимент 3
Цель: доказать, что помещение формикария под разную освещённость может оказать существенное влияние на поведение муравьёв. Был получен следующий результат:
1.При помещении под яркий источник света муравьи вида Messor structorбольшебегают по формикарию в поисках убежище, а муравьи вида Serviformica rufibarbisведут себя более пассивно.
2. При помещении в тень поведение муравьёв изменилось,муравьи Serviformica rufibarbisначали искать освещение.
Вывод: оптимальное освещение для формикария – полутень, но некоторым видам муравьев нужно освещение.
Эксперимент 4
Цель: доказать, что изменение условий содержания влияет на поведение, смену социальной роли муравьёв Messor structor и Serviformica rufibarbis, сравнить полученные результаты. В ходе эксперимента в формикарий были помещены живые гусеницы, которые могут представлять опасность для муравьёв.
Был получен следующий результат: рабочие муравьи вида Messor structorначали выполнять функцию воинов-солдат. Правда, с наименьшей успешностью. Serviformica rufibarbis вели себя достаточно миролюбиво, они предпочитали избегать конфликтов.
Вывод: муравьи Messor structor и Serviformica rufibarbis способны на время менять свою социальную роль. (Приложение 4) (Приложение 5)
Влияние смены рациона на размножение муравьёв Messorstructor и Serviformica rufibarbis в домашних условиях.
Эксперимент 5
Цель: доказать, что смена рациона (добавление в рацион мух) оказывает положительное влияние на размножение муравьёв в домашних условиях. В ходе эксперимента муравьёв кормили в течение 1,5 месяцев мёртвыми мухами и кусочками мяса. Так обе колонии получали белок, а также жнецы ели семена, краснощекие муравьи-минеры пили глюкозовый сироп.
Был получен следующий результат: резко увеличилось количество особей в формикарии. Когда эксперимент закончился, и муравьёв перевели на кормление только семенами и сиропом, муравьи стали размножаться медленнее. Расплод у краснощеких муравьев растет около месяца от яйца до рабочего, а у жнецов около 2 - 3 недель.
Вывод: муравьям вида Messor structor и Serviformica rufibarbis для лучшего размножения надо давать сбалансированный корм белка и глюкозного сиропа. (Приложение 6)
В ходе проведенных экспериментов и наблюдений мы пришли к общим выводам:
Муравьи - социально продвинутые насекомые. Поэтому наблюдать за их колониями одновременно и интересно, и поучительно в домашних формикариях.
Формикарий - сооружение для содержания муравьёв или искусственный муравейник. Первые формикарии создавались мирмекологами и энтомологами для своих научных исследований ещё в XIX веке.
3. Вид муравья Messor Structor наиболее примитивен, который отличается от других муравьев запасанием семян. Вид Serviformica rufibatbis более интересен в наблюдении, но требует особых навыков в разведении муравьёв в домашних условиях.
4. Изменение условий содержания влияет на поведение и смену социальной роли муравьёв Messor structor.
5. Смена рациона (добавление в рацион мух и мяса семян и глюкозного сиропа) оказывает положительное влияние на размножение муравьёв в домашних условиях.
6. Я разработал памятку с советами начинающему муравьиному фермеру.
Заключение
В своей работе я изучил жизнь муравьёв, их поведение в условиях формикария. Наблюдение за муравьями в домашнем формикарии увлекает, развивает любознательность, воспитывает гуманное отношение к животному миру. Больших материальных вложений он не требует. Времени на содержание тоже требуется очень мало. Меня очень заинтересовала муравьиная ферма. В ближайшем будущем я планирую приобрести более большой формикарий и продолжить наблюдение за этими животными. В ходе данной учебно - исследовательской работы было выяснено, что можно влиять на жизнедеятельность муравьёв, что подтвердило нашу гипотезу. Мы установили, что для того, чтобы увеличить численный состав своего формикария, надо кормить муравьёв мёртвыми мухами и кусочками мяса, но не надо забывать и о глюкозном сиропе. Опытным путём были определены наиболее благоприятные условия для домашнего содержания муравьёв. Формикарий необходимо содержать в затемнённом месте, при температуре от +16 C до +30 C, подальше от сквозняков. При изучении литературы было выяснено, что муравьи Messor structor и Serviformica rufibarbis имеют интересную особенность - они могут временно изменить свою социальную роль. Проведя эксперимент, было получено подтверждение данной информации. Муравьи - социально продвинутые насекомые. Поэтому наблюдать за их колониями одновременно и интересно, и поучительно. Я многое перенял у маленьких тружеников и в будущем продолжу свою работу.
Практическая значимость исследования заключается в составлении рекомендаций по содержанию муравьёв в домашнем формикарии. Эксперименты и наблюдения за муравьями были обобщены в небольшую памятку, которая будет полезна тем, кто уже приобрёл формикарий или только собирается это сделать.
Использованная литература
1.Гребенников В.С. Тайны мира насекомых.-новосибирское КНИЖНОЕ ИЗДАТЕЛЬСТВО
2.Биология: Энциклопедия/Под ред. М.С. Гилярова. - М.: Большая Российская энциклопедия, с.: ил., 30л. цв. ил.
3. Жизнь животных. В 7-ми т./гл.ред.в.е. Соколов. Т. 3.Членистоногие: трилобиты, хелицеровые, трахейнодышащие. Ониховоры/Под ред. М.С. Гилярова, Ф.Н. Правдина.-2-е изд., перераб.-м.: Просвещение, с., ил., 32л.ил .
4. Новый иллюстрированный словарь/ Под ред. В. И. Бородулина, А. П. Горкина, А.А. Гусева, Н.М. Ланда и др.- М.:Большая Российская энциклопедия,, с.: ил. Рекомендации по содержанию
5. http://antclub.ru/formicidae/formicinae/formicini/formica/serviformica/formica-rufibarbis
6.file:///C:/Users/User/Downloads/yun14_iR1DaQR.pdf
7. Захаров А. А. Структура семьи и образование колонии у муравьев Formica s. str. (Hymenoptera, Formicidae) // Зоологический журнал. — 1974. — Т. 53, № 1. — с. 58–65
8. Захаров А. А. Муравьи: объекты, модели, концепции // Успехи современной биологии. — 2003. — Т. 123, № 3. — с. 211–212. 3. Захаров А. А. Структура семьи и образование колонии у муравьев Formica s. str. (Hymenoptera, Formicidae) // Зоологический журнал. — 1974. — Т. 53, № 1. — с. 58–65
Приложение 1.
Муравей Мessorstructor и его касты
Колония Мessorstructor
Приложение 2
Муравей Serviformica rufibarbis и его касты
Приложение 3
Формикарий
Мой формикарий с колонией Жнецов
Приложение 4
Инструменты для исследований
Приложение 5
Нападение на личинку – смена социальной роли
Приложение 6
Добавляем в рацион мух
Приложение 7
Памятка начинающему муравьиному фермеру
Если вы вдруг тоже решили присоединиться к мирмикиперам, то вам можно или дождаться лета, чтобы поймать муравьиную матку во время традиционного муравьиного лета, или купить маленькую колонию муравьев.
Купить формикарий можно на различных сайтах. К муравьиной ферме будет прилагаться инструкция по уходу и содержанию муравейника.
Эту памятку я составил на основе своих наблюдений как приложение к данной инструкции.
1) Формикарий лучше всего поставить в затемнённое место.
2) Если дома жарко и температура выше 27 C, то лучше поставить формикарий около окна, и накрыть его тонированной пленкой.
3) Если в помещении холоднее +16 C, то лучше купить коврик с электроподогревом. Такие коврики продаются на сайтах, предлагающих муравьев и формикарии.
4) Прежде чем заселять муравьёв, необходимо насыпать на дно арены формикария песок.
5) Основная пища муравьев — это семена мака и горчицы. Для прироста колонии в рацион стоит добавлять мелких насекомых (мух) и небольшие кусочки мяса.
6) Для оптимизации процесса кормления следует насыпать в формикарий семена толщиной 1-2 см. Это будет и запас еды, который вам не надо будет контролировать, и грунт, в котором муравьи смогут вырыть себе убежище.
7) Для увлажнения воздуха на сайтах предлагаются наногубки. Вместо неё можно самому сделать увлажнитель воздуха поилку из шприца большого объёма. В нём необходимо вырезать отверстие, вложить вату или ватный диск и плотно утрамбовать. В сооружение налить воду, и поставить его вертикально, закрепив двухсторонним скотчем на стенке арены. Если высоты не хватает, то есть другой, более простой способ. Возьмите пробирку, в которой были муравьи, налейте воду и поместите вату так, чтобы она наполовину была в воде. А если у вас очень маленькая арена, и вам не подходит ни один из этих способов, то поместите ватный диск на дно арены и каждый день капайте на него немного воды.