XVI Международный конкурс научно-исследовательских и творческих работ учащихся

Старт в науке. Летняя площадка 2022

НАБЛЮДЕНИЕ ЗА ЖИЗНЬЮ И ОСОБЕННОСТЯМИ ПОВЕДЕНИЯ МУРАВЬЕВ В ДОМАШНИХ УСЛОВИЯХ

• Авторы
• Руководители
• Файлы работы
• Наградные документы

Коновалов Н.А. 1

---

1Муниципальное автономное образовательное учреждение средняя общеобразовательная школа №279 им. Контр-адмирала Лунина Николая Александровича (МАОУ СОШ №279)

Шальнева Н.Ю. 1

---

1Муниципальное автономное образовательное учреждение средняя общеобразовательная школа №279 им. Контр-адмирала Лунина Николая Александровича (МАОУ СОШ №279)

Работа в формате PDF

1.3 MB

Автор работы награжден дипломом победителя III степени

Диплом школьникаСвидетельство руководителя

Введение

Муравьи – удивительные существа. Насекомые, которые работаютслаженно, как единый организм, не могут не вызывать интерес.

Наблюдение за муравьями в условиях крайнего северапредставляется сложным, поэтому я принял решение вырастить муравьев у себя дома. Для этого был приобретен специальный искусственный муравейник – формикарий. Формикарии дают возможность наблюдать за жизнью и поведением муравьев круглый год в комфортных условиях. Этим обусловлена актуальность данного исследования.

Объект исследования: формикарий с колонией муравьев Messorstructor; Предмет исследования: поведение муравьев-жнецов в неволе;
Цель работы: на основе реальных наблюдений за колонией муравьев-

жнецов изучить распределение полномочий и обязанностей отдельных особей.

Нами были поставлены следующие задачи:

- изучить научную литературу и интернет-источники по муравьям вида Messorstructor;

- провести наблюдения за жизнью колонии;

- изучить особенности поведения муравьев в неволе;

- провести ряд экспериментов.

Для последующего подтверждения нами выдвинута гипотеза: в колонии муравьев вида Messorstructor есть четкаясоциальная иерархия и распределение социальных ролей. Каждая особь имеет определенную задачу и значимость.

В исследовании использованы следующие методы:

-  изучение и обобщение теоретического материала;

-  наблюдение;

-  сравнение;

-  фотографирование,

- эксперимент.

1. Теоретическая часть
1.1 Муравьи Messorstructor. Характеристика и особенности вида

Муравьи – одни из самых древнейших насекомых на земле. Ученые

посчитали, что вид Messorstructor существует уже около 100 млн. лет.
Род Messor включает 110 разнообразных видов муравьев, приспособленных к жизни практически на всех материках. Только в Европе обитает около 30 видов, из них 5 видов распространено на территории России.

И предмет нашего исследования - один из них.Это степной муравей-жнец (Messorstructor).

Особи Messorstructor входят в класс насекомые

Отряд: перепончатокрылые
Местообитание: степи и полупустыни
Рацион: семена растений, мертвые насекомые
Степной муравей-жнец является наиболее крупным на фоне других муравьев

данного подсемейства.

Рис.1 Строение тела муравья

Окраска темная, красновато-коричневая. Длина тела рабочего насекомого варьируется от 4 до 9 мм, королевы – до 11-15 мм. Туловище состоит из трех частей: голова, грудь, брюшко. Части соединены между собой перемычками, благодаря этому насекомые имеют высокую гибкость и подвижность (Рис.1). Массивная квадратная голова муравья снабжена челюстями-жвалами, которые при укусе закрываются как капкан. Это удобно для переноса пищи и размельчения зерен.

При изучении вопроса, сколько живут муравьи-жнецы, получены сведения, что рабочий живет до 3-5 лет, а матка – до 20 лет.

Проживают жнецы семьями численностью до 5000 особей. Наземная часть муравейника имеет вид отверстия, окруженного валом из земли и сора от приносимых зерен. Под землей гнездо выглядит как протяженный вертикальныйтоннель, по сторонам отходят ходы с камерами. Один дом семья использует несколько лет.

Матка обычно одна. Одно гнездо могут основать и две, и три матки, но в итоге остается одна королева. После появления первых рабочих муравьев остальные самки либо изгоняются, либо съедаются.

Для муравьёв-жнецов характерно два способа размножения: бесполый и половой.При бесполом размножении самка производит муравьев-рабочих и других самок. При половом способе рождаются самцы и самки.

Муравей-жнец — насекомое с полным циклом развития: яйцо, личинка, куколка, взрослая особь или имаго (Рис.2). Три первые стадии занимают до 2-3 недель каждая.

Рис.2 Цикл развития муравья

1.2. Особенности развития муравьев-жнецов

Жизнь муравья-жнеца начинается с яйца. На этой стадии развития самка (матка) откладывает яйца. Они мелкие (длина примерно до миллиметра), овальной формы, желтоватые или белесых оттенков. За ними осуществляют уход рабочие муравьи-жнецы: сортируют расплод, находят оптимальные условия для того, чтобы из яиц могли развиться личинки.

Личинка развивается 1-3 недели (личинки больших размеров 2-3). После завершения инкубационного периода из яиц вылупляются червеобразные личинки, беспомощные и почти неподвижные. На этом этапе стадии развития происходит усиленное питание будущего муравья. Кормят личинок опять же рабочие муравьи-жнецы, доставляя пищу – пережеванную и обильно смоченную слюной кашицу из зерен. На этой стадии личинка несколько раз линяет, растет и достигает размеров будущего муравья.

Куколка растет 2-3 недели. У муравьев-жнецов куколка имеет тонкую полупрозрачную оболочку, что позволяет следить за развитием насекомого. Муравей-куколка белого, почти прозрачного муравья, имеющего уже форму взрослого, с прижатыми к телу лапками и усиками. Куколка постепенно темнеет, эта стадия развития муравья-жнеца подходит к завершению.

Взрослый муравей (имаго) выходит из кокона в финале своего развития. Молодую особь вытягивают из оболочки сородичи – рабочие муравьи, так как вскрывать кокон она самостоятельно не может. В начале пути взрослый муравей имеет более светлый окрас, а через несколько дней уже приобретает цвет тела как у остальных. С этого момента рабочий муравей-жнец не растет.

1.3. Иерархия и социальные роли

Муравьи живут большой семьей в насыпных домах – муравейниках. В природе не существуют муравьев-одиночек. Каждая особь имеет определенную задачу и свою значимость. Их главная цель является общей для всех – жизнеобеспечение муравейника.

По распределению обязанностей и функций особи делятся на солдатов, рабочих муравьев и матку (Рис.3).

Рис.3 Иерархия муравьев

Коммуникация между этими трудолюбивыми насекомыми происходит в виде физических сигналов и химических (в виде выделения особых ферромонов).

Физические сигналы (движения усиков) используются для оповещения об опасности и каких-либо происшествиях. Ферромоны используются при разработке маршрутов для добычи пропитания. В каждой колонии есть строгое распределение обязанностей:

- матка или королева - самая крупная особь в муравейнике (Рис.4).

Ее главная функция – приносить потомство методомкладки яиц;

Рис.4 Матка в моем формикарии

Пока королева жива и откладывает яйца – колония существует.

После гибели матки в гнезде не появляются новые личинки, и муравейник постепенно вымирает.

- рабочий муравей - составляет основную часть жителей колонии. Все рабочие особи – это самки без функции воспроизводства. Рабочие муравьи дополнительно делятся на классы по своей специализации:

  няньки – следят за молодняком, яйцами, куколками (Рис.5);

Рис.5 Муравьи-няньки следят за куколками

  фуражиры – добывают необходимое пропитание (Рис.6);

Рис.6 Муравьи-фуражирыисследуют новые зерна

  строители – прорывают новые ходы, занимаются ремонтом муравейника;

Рис.6 Муравьи-строители

  солдаты – охраняют муравейник, матку, яйца и куколок от опасностей.

Рис.7, 8 Муравьи-солдаты

1.4. Особенности питания

Чаще всего муравьи питаются зерновыми культурами, и долгое времясчиталось, что муравьи являются вредителями сельского хозяйства. Однако научные исследования показали, что насекомые собирают только урожай, непосредственно упавший на землю.

Очень интересно у жнецов происходит сбор провизии. Муравьи отслеживают, когда зерно оказывается на земле. Затем рабочие муравьи относят добычу в специально отведенные камеры для хранения.

Для измельчения крупных зерен злаков необходимо приложить немалые усилия. Поэтому данной работой в колонии жнецов занимается муравей-солдат. Имея крупную голову и массивные челюсти, он дробит зерна на мелкие части. Подготовленные кусочки семян обрабатывают рабочие муравьи меньших размеров, так как это требует меньше усилий. Далее зернышки превращаются в муку, смачиваются слюной. Этой кашицей кормят личинок.

Кроме того, едят муравьи и животную пищу, например, насекомых. Однако такой вид пищи второстепенен. Если колонии жнецов не хватает в рационе белка, то они выращивают специальные кормовые личинки, которыми в дальнейшем кормят расплод.

1.5.Выполняемые функции в природе

Муравьи оказывают неоценимую пользу природе.

В течение лета они освобождают лес от вредных насекомых.Слизни, черви, гусеницы – настоящее лакомство для них. Только один муравейник всего за один день лета уничтожает около двух тысяч вредителей и их личинок. Такая помощь муравьев способствуют качественному приросту количества деревьев и кустарников.

Муравьи являются распространителями семян многих растений. Собирая их и перетаскивая в муравейник, по дороге они теряют часть. Таким образом, растения размножаются на большей территории.

Как и пчелы, муравьи опыляют цветы, поедая сладкий нектар.

Строя свои подземные дома и прокладывая туннели, они способствуют рыхлению почвы. Почва при этом становится более плодородной, обогащенной органикой и минералами: углеродом, азотом, калием, фосфором и многими микроэлементами.

Муравьи, поселившиеся в отмершей древесине, ускоряют ее разложение, освобождая лес от больных деревьев.

Муравьи - полезныйкорм для певчих птиц.

Таким образом, можно сделать вывод, что муравьи являются неотъемлемым звеном в экосистеме.

2. Практическая часть:
2.1.Описание домашнего формикария
Для наблюдения нами был выбран вид степных муравьев Messorstructor в формикарии. Эти муравьи не агрессивны, просты в уходе и неприхотливы в еде.

Колония при покупке состояла из 1 матки и 10-15 рабочих муравьев, а также нескольких личинок. Сейчас мойдомашний муравейник насчитывает 150-180 особей.

По типу мой формикарий горизонтальный. Он имитирует структуру древесного пня, дно имеет большую площадь, за счет этого камеры формикария более вместительны. В нем удобное смотровое стекло, через которое удобно наблюдать за жизнедеятельностью муравьев.

Рис.9Вид формикария сверху

2.2. Исследование предпочтений в еде

В течение трех недель муравьям-жнецам предлагались разные виды пищи: зерновые, фрукты, белковая пища (Таб.1).

Таб.1 Исследование предпочтений в еде

Самое большое предпочтение муравьи отдают хлебным крошкам, измельченным семенам подсолнечника, фруктам и курице. По нашим наблюдениям именно эти продукты оказываются в камерах «склада». Но белковую пищу и фрукты лучше давать большими кусочками, чтобы муравьи не могли затащить их в камеры во избежание появления плесени, которая является губительной для муравьев.

Также нами было замечено, что при добавлении в рацион белковой пищи (конкретно курицы), популяция муравьев стала резко увеличиваться. За

первую же неделю в кладке появилось около 9 новых личинок. Также мы отметили, что лишний мусор в видешелухи от зерна, трупы умерших муравьев, а также не понравившуюся пищу муравьи выносят на арену, создавая таким образом «мусорку» (Рис.12). Такое поведение говорит о высокой организации быта. Муравьи-жнецы соблюдают чистоту и порядок в жилых помещениях.

2.3. Распределение социальных ролей

Каждый раз, когда на арену попадал новый вид корма, первым неизменно выходил муравей разведчик. После этого он возвращался сообщить остальным муравьям о найденной пище, и несколько рабочих муравьев шли прямиком в то место, где находилась пища.

Затем несколько кусочков сразу же переносилось в ячейку с расплодом. В ней муравей-солдат принимался измельчать пищу. Этой массой муравьи-няньки затем кормят личинки.

Остальные рабочие организованно переносили зерна в хранилище. Для этого они разделялись на небольшие группы. Одни подносили зернышки к входу в жилые помещения, другие встречали их внутри и разносили корм по ячейкам. В ячейке-хранилище один из муравьев раскладывалзерна в определенном порядке.

Мы обратили внимание, что чем больше корма было предложено, тем больше представителей колонии выходило для сбора пищи.

2.4. Наблюдение за поведением

Мы наблюдали за своими питомцами утром и вечером, в светлое и темное время суток. Однако тревожить обитателейформикария резким светом и тряской не рекомендуется. Дополнительный стресс может негативно отразиться на скорости развития муравьев, матка может съесть отложенные яйца, а в некоторых случаях может довести ее до гибели, если беспокоить слишком часто.

Также необходимо соблюдать уровень влажности. Если становится сухо, муравьи собираются где-то в одном наиболее влажном месте. Обычно в них располагаются места кладки яиц. Там же почти постоянно находится и матка. Однако и переувлажнение может вызвать появление плесени, что приведет к гибели муравьев.

Необходимо также соблюдать температуру в помещении, где находится формикарий. При температуре ниже 20°С колония будет развиваться медленно или вообще может погибнуть. Комфортная температура для муравьев Messorstructor24-26 °С.

Заключение

За время исследования нами были сделаны важные открытия. Муравьинаяколония очень похожа на людей. Они также живут семьями, общаются, передают друг другу информацию, заботятся о потомстве. И в случае опасности, как люди детей, первыми спасают личинок.

Во время наблюдений за появлением новых членов колонии, узнал, что матка производит на свет разные виды муравьев, в зависимости от нужд в данный момент - рабочих или солдат.

Колония муравьев работает как единый организм. У каждого муравья есть своя задача и трудовыеобязанности. Но все они трудятся для достижения общей цели.

За время реального наблюдения мы осуществили исследование жизни и деятельности муравьев, нашли подтверждение теоретическим знаниям и провели несколько экспериментов. Выдвинутая в начале исследования гипотеза нашла свое подтверждение - в колонии муравьев вида Messorstructor есть четкаясоциальная иерархия и распределение социальных ролей. Каждая особь имеет определенную задачу и значимость.

Для меня муравьи – это очень интересный объект исследования и наблюдения. Я планирую и дальше развивать свою колонию, чтобы узнать как можно больше об их жизни и деятельности в условиях домашнего формикария.

Список используемой литературы:

1.  Арнольди К.В. Обзор муравьев-жнецов рода Messor. Зоологический журнал,1977

2.  Вербер Б. Муравьи. Трилогия. Том1.

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

4.  Захаров А.А. Внутривидовые отношения у муравьев.-М.: Издательство «Наука»,1972.

5.  Детям о русской природе. Насекомые. Книга 1. - М.: 000 «Издательство стрелец», 2012. - 52с.

6.  Кувыкина О. Письма насекомых. М: Издательский дом Мещерикова, 2017. - 64с.

7.  Радченко А.Г. Муравьи. Издательство «Украина», 2017. - 146с.

Список интернет-источников:

[1] https://muravdom.ru/help/kartochki-vidov/messor-structor-stepnye-muravi-zhnecy- soderzhanie-i-uxod-v-domashnix-usloviyax/

[2] http://www.friend-ant.ru/blogs/blog/first

[3] https://usatym.net/muravi/muravi-zhnecy-messor-structor-soderzhanie-i-uxod-v- domashnix-usloviyax/

[4] https://rusfermer.net/ogorod/vrediteli/muravi/rolb.html

[5] http://antclub.ru/