XII Международный конкурс научно-исследовательских и творческих работ учащихся
Старт в науке
Жизнь муравьев
Автор работы награжден дипломом победителя III степени
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: изучить особенности жизнедеятельности муравьёв.
Задачи:
познакомиться с жизнью муравьёв, особенностями их питания и общения;
провести наблюдение за внегнездовой жизнедеятельностью муравьёв;
разработать лэпбук для младших школьников.
Объект исследования: жизнедеятельность муравьёв.
Предмет исследования: рыжий лесной муравей
Гипотеза: муравьи ообщественные насекомые со сложным поведением.
Практическая значимость работы: Нами не только исследуются особенности жизнедеятельности рыжих лесных муравьев, но и создается демонстрационный материал для уроков окружающего мира.
Методы исследования:
изучение литературных источников;
-полевые методы исследования (метод закладки пробных площадок, геоботанического описания);
метод наблюдения;
метод эксперимента;
анализ, сравнение и обобщение результатов.
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. [5]
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. [3, с. 42]
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. [2, с. 38]
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. [4]
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. [6, с.36]
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, с.61]
1.4. Питание муравьёв
Основу питания почти всех муравьёв составляют два источника.
Первый, это насекомые. Муравьи охотятся или собирают уже мёртвыхнасекомых (мух, стрекоз, жуков и т.п.)
Второй источник - это падь - сладкое выделение тлей. Связь муравьёв стлями - это яркий пример «сотрудничества» в мире животных. Тли снабжаютмуравьёв пищей, а муравьи защищают их от врагов, переносят на свежиепобеги растений, а иногда и уносят на зиму в муравейник.
Помимоэтого муравьи могут питаться соком растений, нектаром, грибами,семенами. [2, с. 98]
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. [3, с.129]
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. [8, с. 253]
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. [6, с.120]
Птицы не только употребляют муравьёв внутрь, но и используют «снаружи». Они принимают «муравьиный душ» - купаются в муравейниках, засовывают муравьёв под крылья, давят о перья. Это освобождает птиц от паразитов.
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. [7]
Глава 2. Практическая часть
Исследования проводились в окрестностях деревни Лисино Муромцевского района. Время проведения исследования: июнь - август 2020 года.
Исследование 1. Закладка пробной площадки, её описание
Для изучения лесного сообщества я выбрала участок леса, расположенный к юго-западу от деревни Лисино. (Приложение 1, рис.1.)
Здесь была заложена пробная площадка размером 10х10м2:
Описание пробной площадки:
Рельеф участка равнинный, климат - умеренно-континентальный с умеренно тёплым летом и умеренно холодной зимой. Почва – серая лесная. Грунтовые воды залегают на средней глубине. Видовой состав растительного мира разнообразен. На участке I ярус принадлежит лиственным деревьям, II ярус представлен кустарниками и маленькими деревцами, III ярус - травы.
На исследуемом участке было обнаружено 2 муравейника небольшого размера.
Муравейники, построены на освещённом месте, имеют сферическую форму. Состав куполов исследуемых муравейников в основном представлен мелкими веточками, стеблями и корнями трав, песчинками, хвоинками, кусочками древесины, сухими листьями. (Приложение 1, рис.2)
Рыжий лесной муравей имеет размеры тела от 4 мм до 9 мм (Приложение 1, рис.3)
Исследование 2. Изучение внегнездовой жизни муравьев
Для проведения экспериментов по внегнездовой деятельности муравьёв мной был выбран муравейник высотой 0,35м.
Эксперимент № 1. Защитная реакция муравьёв
Слегка пошевелив веточкой муравейник, я увидела, что потревоженные муравьи приняли оборонительную позу. (Приложение 2, рис.1)
Вывод: муравьи защищают себя и своё жильё с помощью муравьиной кислоты. Муравьиная кислота - это яд, которым муравьи защищаются и убивают добычу.
Эксперимент № 2. Поиск пищи
Недалеко от муравейника я положила на лист бумаги кусочек хлеба, через 15 минут его обнаружил муравей – разведчик. Он пополз обратно к муравейнику и приполз уже не один, их количество увеличилось до 6, они начали перетаскивать по небольшим крошечкам. (Приложение 2, рис.2,3)
Вывод: Муравьи информируют друг друга: получив ценную информацию, фуражиры направились к листочку, ориентируясь по запаху, оставленному разведчиком, вскоре были цели.
Еще я попробовала положить разные пищевые объекты на муравейник: кусочек арбуза и кусочек курицы. Муравьи переполошились, исследуя пищевые объекты на муравейнике. Интересно было наблюдать, что сначала они облепили кусочек арбуза и потеряли интерес к другому объекту, но полакомившись сладким соком, все муравьи поползли перетаскивать кусочек курицы в свои кладовки. У меня с собой был еще один пищевой объект, который я положила с другой стороны муравейника - дождевой червь. Муравьи атаковали червя, сразу впрыснув в него муравьиную кислоту, они его умертвили. Кусочек хлеба муравьи перетащили в свои кладовки за 2 часа. А вот дождевого червя они не могли разорвать на части, я наблюдала, как несколько десятков муравьев разворачивали его то в одну сторону, то в другую, больше часа они даже не могли подтащить его к входу в муравейник. Через 2 часа им все-таки удалось подтащить его к входу, но затащить его в муравейник у них получилось только спустя 4 часа. (Приложение 2, рис.4,5,6)
Вывод: Муравьи работают коллективно, если жертва живая её умертвляют муравьиной кислотой.
За 5 часов наблюдения, проведенные около муравейника, мне удалось зафиксировать как муравьи притащили гусеницу. А недалеко от муравейника, жужжалица пыталась пересечь тропу муравейника, муравьи просто атаковали её, они цепляются за ее конечности. Ей удалось уползти, хотя она долго не могла избавиться от своих наездников. (Приложение 3, рис.1,2)
Разработка лэпбука для младших школьников
Мною был разработан лэпбук для младших школьников, в котором я систематизировала всю изученную мною информацию. В лэпбуке содержится информация о видах, врагах, питании, профессиях, строении, стадиях развития муравьев и устройстве муравейника. В лэпбуке содержатся научные раскраски, которые помогут более подробно познакомиться с жизнью муравьев.
(Приложение 3, рис.3)
Заключение
В результате проведенного исследования я изучила особенности жизнедеятельности муравьёв 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.
Список литературы и интернет - источников
Бакшт Ф.Б. Магнитные муравейники // Природа.№7, 1990. -с.60-63
Гребенников В.С. Тайны мира насекомых. - Новосибирск: Новосибирское книжное издательство, 1990 - 272с.
Длусский Г. М. Муравьи рода формика. М.: Наука, 1967 - 236c.
Евтушенко С.А. Почти как люди. [Электронный ресурс], - http://www.oracle- today.ru - статья в интернете.
Жизнь муравьёв в муравейнике. [Электронный ресурс], - http://novosteika.ru/stati/nauka/muravei.php - статья в интернете.
Захаров А.А. Муравей, семья, колония.- М.: Изд-во « Наука», 1978 - 142c.
Клуб любителей муравьев. [Электронный ресурс], - http:// www.antclub.org/morphology/anatomy
Халифман И. А. Муравьи. М.: Молодая гвардия, 1967 - 304с
Приложение 1
Закладка пробной площадки, её описание
Рисунок 1
Фотографии муравейника, обнаруженного на исследуемом участке
Рисунок 2 Рисунок 3
Приложение 2
Рисунок 1
Рисунок 2 Рисунок 3
Рисунок 4 Рисунок 5
Рисунок 6
Приложение 3
Рисунок 1 Рисунок 2
Рисунок 3