XXII Международный конкурс научно-исследовательских и творческих работ учащихся

Старт в науке

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 Messor denticulatus 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 Messor denticulatus их сходство и различие;

4. Исследовать влияние изменений условий содержания на поведение и смену социальной роли колонии муравьёв Messor structor (жнецов) и Messor denticulatus;

5. Разработать памятку с советами начинающему муравьиному фермеру.

Объект исследования: домашний формикарий.

Предмет исследования: поведение колонии муравьёв вида Messor structor (жнецов) и Messor denticulatus в условиях домашнего формикария.

При выполнении исследовательской работы использовались следующие

методы исследования:

1. Изучение и обобщение теоретического материала

2. Эксперимент

3. Наблюдение

4. Фотографирование

5. Сравнение

6. 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. Характеристика муравьев вида Messor 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 Messor denticulatus.

Messor denticulatus – красногрудый муравей-жнец. Заселяют полупустыни и пустыни, от Поволжьядо Киргизии и Туркменистана. Это муравьи пустынь и степей, привыкшие к жаре и частым засухам. Фуражируют в основном в ночное время суток, когда температура понижается, и возвращаются в гнездо лишь с рассветом. Собирают семена растений на полях, забирают упавшие на землю зернышки. Из найденных семян они делают запасы, чтобы в будущем прокормить колонию. Солдаты помогают разгрызать семена, перетирают их в муку своими мощными челюстями. Жнецы – спокойные и миролюбивые муравьи, однако они отлично защищают гнездо от недоброжелателей и при необходимости, смело и дружно атакуют врага. Размер колоний – до 7000 особей. Отличительная особенность этого вида – бордовый оттенок грудки у солдат и рабочих. Расцветка ярче или тусклее у разных особей. Голова муравьев черная, глянцевая, блестит при освещении.Размеры насекомых зависят от их иерархии: рабочий – от 4 до 9 мм; солдат – 11 мм; матка – 12 мм. У дентикулятуса имеется приспособление для рытья и переноса кусочков почвы. Это «бородка» на нижней части головы, называемая псаммофор. Он облегчает муравьям их работу на сыпучем песке пустыни. В семьяхMessor denticulatus царит моногиния - наличие лишь одной яйцекладущей матки в колонии. Две и более матки вместе не уживаются. Лёт крылатых происходит в марте-апреле, в некоторые годы также осенью. Продолжительность жизни рабочих несколько месяцев, маток – до 15-20 лет. (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.

2. Методы и методика исследования

2.1 Влияние изменений условий содержания на поведение и смену социальной роли муравьев вида Messor structor и Messor denticulatus.

Эксперимент 1

Влияет ли изменение температуры окружающей среды на поведение муравьёв?

1. При помещении в прохладное место (меньше 18°C) муравьи уходят в более тёмный угол и стараются держаться группами.

2. При помещении в жаркое место (больше 30°C) муравьи концентрируют внимание на камерах увлажнения и поилке с водой.

Эксперимент 2

Доказать, что помещение формикария под разную освещённость может оказать влияние на поведение муравьёв.

1.При помещении под яркий источник света муравьи начинают бегать по формикарию и искать убежище, большинство муравьев собирается около королевы, охраняя её и расплод.

2. При помещении в тень поведение муравьёв никак не меняется, муравьи спокойно продолжают выполнять свои дела.

Эксперимент 3

Доказать, что изменение условий содержания влияет на поведение и смену социальной роли муравьёв Messor Muticus.

Для реализации эксперимента к муравьям были помещены тараканы. При встрече с ними большинство муравьёв встали на защиту королевы. Остальные либо охраняли вход в ходы или нападали на добычу.

Предупреждаю!!! Не рекомендуется давать маленькой колонии муравьёв живых тараканов! Они могут навредить королеве и расплоду, поселившись в одну из камер они могут убить колонию! Лучше давать придавленных или мёртвых тараканов.

Эксперимент №4

Доказать, что количество еды поможет муравьям развиваться быстрее.

В течении месяца я кормил муравьёв тараканами, варёной курицей, варёным яйцом, креветками. Муравьи активно едят всё вышеперечисленное. За месяц численность муравьёв увеличилась в несколько раз. Благодаря этому эксперименту я понял, что буду кормить их чаще и доведу колонию до максимальной численности! (Приложение 3)

3.Результаты исследования

Я уже второй год занимаюсь разведением муравьев. Я мирмикипер – человек, 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 и Messor denticulatus .

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.

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. 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 Messor denticulatus 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. (Приложение 4)

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

Приложение 2

Приложение 3

Приложение 4 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 онанаполовину 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.