XXIV Международный конкурс научно-исследовательских и творческих работ учащихся
Старт в науке
МУРАВЬИ. ЖИЗНЬ ЗА СТЕКЛОМ
Автор работы награжден дипломом победителя II степени
Полная версия работы доступна во вкладке "Файлы работы" в формате PDF
Введение
Просматривая интересные материалы и видео на сайтах Интернета, я случайно наткнулась на информацию о домашних муравьях. Меня заинтересовала эта тема. И для наблюдения за поведением и изучения особенностей жизнедеятельности муравьев, родители подарили мне вертикальный формикарий, к нему так же приобрели муравьев вида Жнец - степной муравей Messor structor и дополнительные аксессуары. Однажды, когда мы с мамой кормили наших домашних муравьев, я заметила, как насекомые осознанно «общаются» между собой, заботятся о своей королеве и потомстве. Мне стало интересно побольше узнать о муравьях, сравнить их поведение в формикарии и в природе.
Тема работы называется «Муравьи. Жизнь за стеклом», в данной работе описаны наблюдения за жизнью и поведением муравьев в домашнем «муравейнике», который называется – формикарий. Проведён сравнительный анализ особенностей поведения колонии муравьев в природе и в домашних условиях.
Актуальность исследовательской работы состоит в том, чтобы показать, что муравьи достаточно организованные и способны к выполнению простейших задач. У муравьёв как и у пчёлы – сложные формы организации сообщества, а пчёл человек уже давно приручил. Достоинства муравьёв как таковых, - это развитие у них индивидуального и социального поведения. Применение этого знания может быть полезно во многих сферах жизни человечества, например: исследование труднодоступных, опасных территорий или очистка пространств, ведь не даром говорят – «Муравьи – санитары леса».
Цель: изучить жизнь муравьёв, их поведение в условиях формикария.
Задачи:
- Изучить научно-популярную литературу;
-Провести наблюдения, эксперименты в процессе жизнедеятельности колонии муравьев;
- Выявить способы взаимодействия насекомых между собой;
- Определить способны ли муравьи к дрессировке и обучению.
Объект: муравьи вида MESSOR (жнецы).
Методы:
- изучение научно – популярной литературы, интернет - источников по теме исследования;
- наблюдения;
- эксперименты;
- фиксация результатов;
- обобщение и выводы.
Практическая значимость исследования состоит в том, что данный материал может быть использован на уроках по окружающему миру.
ГЛАВА 1. Особенности строения муравьёв, их проживания и поведения в природе
Упоминания о муравьях встречаются в древнейших памятниках устной и письменной литературы. Уже у Геродота мы находим индийскую сказку о гигантских муравьях, собирающих крупицы золотого песка. И тем не менее, когда в 1758 году Карл Линней выделил семейство муравьиных или, как он назвал его, Формицид, ему удалось насчитать всего 17 видов. Строго говоря, с этого и начинается систематика муравьев. Французский натуралист П. Латрейль опубликовал в 1802 году труд, в котором интересующее нас семейство значится состоящим уже из 110 видов. В 1858 году, через 100 лет после Линнея и 50 после Латрейля, английский энтомолог Фр. Смит зарегистрировал в том же семействе 701 вид. Вскоре немец Густав Майр издал в 1861 году монографию, в которой числится уже 1300 видов. Всего лет тридцать спустя Эрнст Андре выпустил весьма капитальный труд — книгу, содержавшую список из 2650 видов, а еще через десяток лет наш соотечественник М. Д. Рузский пришел к выводу, что можно вести речь о 3500 видах [5].
В наше время на земле обитает более 12 тысяч видов. А общее количество муравьев на планете более 10 000 триллионов. Первые муравьи появились 130 миллионов лет назад [3]. Облик муравьев различен. Белесые, почти прозрачные и глянцево-черные, одноцветные, двухцветные и т. д. Разнообразны форма головы и пропорция тела, скорость передвижения и способы добывания пищи[2]. Длина тела муравьев может быть от 1,5-2мм до 33мм (Приложение 1).
На голове муравья расположены 2 усика, которые играют роль органов обоняния, осязания и вкуса. Ушей у муравья нет, но «слышать» он может улавливая мельчайшие колебания почвы. Глаз у муравья сложный, состоит из примерно 1000 хрусталиков. Такие глаза хорошо улавливают любое движение, но сфокусировать изображение можно только на тех предметах, которые находятся на очень близком расстоянии. В груди муравья (тораксе) располагаются сердце и пищевод, по которому пища попадает в брюшко. Грудь соединят с брюшком тонкая талия – перехват. В отличие от животных и птиц у насекомых тело покрыто скелетом (экзоскелетом) снаружи, который защищает внутренние органы [3].
В мире насекомые живут по-разному. Одни – в одиночку, сами по себе. Другие могут жить только вместе, большой семьей, в общем доме – гнезде, которое сами же себе и строят. Так живут пчелы, шмели, термиты, муравьи и многие осы. Таких насекомых называют – общественными [4].
Во взрослом муравейнике насекомых столько, сколько людей в большом городе, а сам муравейник – как огромный дом с множеством комнат. В нем муравьи ночуют, пережидают непогоду, зимуют. В нем выводятся молодые муравьи. Посередине есть покои «королевы», где она, потерявшая зрение (матка никогда после создания гнезда не выбирается на поверхность), откладывает яйца. Всю заботу о ней и потомстве несут на себе рабочие и «няньки». После кладки «няньки» пристально следят за яйцами и в случае опасность торопятся их сохранить и спрятать. А когда вылупляются личинки, кормят их чистят и защищают. Особенности строения лесного муравейника: он состоит из двух основных частей (Приложение 2).
-
Наземная – находится над уровнем земли. В ней протекает жизнь семейства в теплое время года.
-
Подземная – система ходов и камер, которая уходит глубоко под землю. Здесь колония зимует и пережидает непогоду [10].
В природе муравьи жнецы встречаются в странах Северной Африки и Южной Европы. Свое название они получи поскольку, подобно жнецам по полям собирают остатки семян с зерновых полей [8]. В России жнецы обитают на Кавказе, Южном Урале, Поволжье, Приазовье и Приморье. [9].
Большинство в гнезде составляют рабочие муравьи – все они самки, не откладывающие яйца. Основной задачей для рабочих муравьев является сбор пищи для всей колонии. Муравьи – солдаты, более крупные по сравнению с рабочими и имеют очень большую голову, помогают разгрызать крупные семена и перемалывать их в муку, а еще охраняют гнездо от врагов.
Вся пища, которую собирают муравьи, приносится в гнездо и там распределяется между всеми членами семьи. Белковая пища является «строительным материалом», из которого в процессе обмена веществ формируется тело муравьев. Углеводы же являются основным источником энергии, т. е. «горючим» для этих насекомых. Муравьи после выхода из куколки уже не растут, но зато много двигаются. Поэтому основу их пищи составляют углеводы. Малоподвижные личинки, наоборот, требуют мало «горючего», и основу их пищи составляют белки. Взрослых личинок обычно кормят кусками насекомых [1].
Муравьиная колония не смогла бы выжить, если бы все муравьи не работали дружно и слаженно. Муравьи общаются между собой с помощью запахов. У каждой колонии свой неповторимый запах, и поэтому насекомые из одной колонии узнают друг друга, а остальные муравьи даже этого же вида будут для них врагами. Кроме этого, муравьи оставляют пахучие метки, которые помогают их собратьям ориентироваться в пространстве и быстрее находить дорогу. Муравьи разведчики, найдя добычу, оставляют пахучий след, и, передавая его фуражирам (рабочим, ответственным за сбор добычи), убегают дальше на поиски. Так же можно заметить, как быстро в гнезде распространяется сигнал «SOS», солдаты и рабочие выходят на борьбу, а «няньки» бегут спасать личинок и яйца [3].
ГЛАВА 2. Особенности строения муравьёв, их проживания и поведения
в домашнем муравейнике (формикарии)
Формикарий – домашний террариум для муравьев. Простейший формикарий состоит из аквариума с прозрачными стенками, наполнителя, в котором заранее сформированы ходы и арены — свободной части пространства, как правило хорошо освещаемой. На арене расположены украшения, и она представляет собой «внешний мир» для колонии.
В формикарии обязательно установлено увлажнение камеры, где живет матка, т.к. личинкам и яйцам необходим высокий уровень влажности. В данном формикарии это достигается посредством капельного увлажнения через плотную губку в пробирке (Приложение 3). Губка соприкасается с гипсом через круглое отверстие и гипс равномерно увлажняется по всей длине (эффект смачиваемости). Приблизительно раз в неделю в пробирку необходимо набирать чистую воду, и через губку она постепенно просачивается, увлажняя гипс.
У влажного гипса расположены покои королевы и ясли. Кладке необходима влажность и темнота.
В моем формикарии часть комнат закрыта перегородкой, это сделано для того, чтобы колония, пока не достигла такой численности, что им станет тесно (примерно 2-3 года), не устроили в свободных комнатах зернохранилища и мусорки. Амбар и покои «королевы» в природе в муравейнике расположены в подземной части, поэтому в домашних формикариях их необходимо прикрывать от света пластинами.
Личинки от яиц отличаются более темным цветом, и со временем они обретают форму мурашей. Помимо королевы в яслях всегда присутствуют муравьи-рабочие, охраняющие кладку. При малейшей опасности, они хватают личинок и яйца и несут в безопасное место.
В моей колонии сейчас около 100 особей. Присутствуют касты рабочих, солдат, королева и переходные особи. Рабочие занимаются собиранием семян, охраной кладки и обслуживанием королевы с кладкой. Рабочие муравьи самые маленькие по размеру. В длину примерно 5 мм. Солдаты более крупные до 9 мм, с большой головой и большими челюстями – мандибулами. Которыми они прекрасно защищаются от «захватчиков». Королева – самый крупный муравей в колонии. В длину примерно 13-15мм (Приложение 4).
Как и в условиях дикой природы, муравьям необходимо на «арену» высыпать семена и зерна. Ими питаются солдаты и рабочие. Это, как правило, семена мака, овса и расторопши. Яйцекладущей матке и личинкам необходим белок. В природе проблемы с этим нет. Фуражиры и рабочие всегда могут найти насекомых. В условиях городской квартиры колонию можно подкармливать белком отварного куриного яйца, кусочком отварного куриного филе. Но насекомые не охотно едят такие «заменители». Гораздо больше им нравится «охота» на тараканов. Пьют муравьи через губку в пробирке. Раз в 2-3 месяца ее необходимо наполнять водой.
Общаются муравьи путем обмена информацией запахами и усиками
(Приложение 5).
ГЛАВА 3. Эксперименты и наблюдения
3.1. Эксперимент №1. «Не мусорить»
Цель: приучить муравьёв складывать отходы жизнедеятельности в специально отведённое место.
В диких условиях муравьи всегда выносят мусор наружу муравейника в одно место, они очень чистоплотные.
Для того, чтобы проверить возможность обучаемости муравьев, я решила приучить насекомых выносить мусор в мусорный контейнер.
Известно, что для мусора и отходов жизнедеятельности в формикарии колония отводит свой «уголок» на арене. Лишь в случаях, когда формикарий слишком большой, насекомые начинают складывать мусор в пустые ходы и камеры. Если же с размерами фермы все в порядке, для мусора выделяется отдельный уголок арены [7] Когда муравьи «выбирают» место для складирования мусора, они начинают его «помечать» определенными «пахучими метками». Пахучий след видно на стенах формикая, муравьи выделяют особые вещества из брюшка (Рисунок 1).
Рисунок 1.
В угол, где насекомые оставили «метки», был установлен наперсток, играющий роль мусорного бака. В наперсток с помощью пинцета немного добавили мусора, лежащего рядом (Рисунок 2).
Р исунок 2.
После установки урны я положила в нее немного старого мусора, чтобы облегчить мурашам процесс привыкания.
Спустя 3 недели мусора стало значительно больше, что доказывает, муравьи приняли «контейнер» и совместно стали использовать его по назначению. (Рисунок 3, 4).
Рисунок 3. Начало эксперимента Рисунок 4. Через 3 недели
(13.10.2024). (06.11.2024).
Вывод: приучить муравьев достаточно легко. Нужно всего лишь поставить в «мусорный» угол небольшую емкость для сора.
3.2. Эксперимент № 2. «На охоте»
Цель: узнать, как муравьи-жнецы охотятся, чтобы прокормить свою колонию.
Для успешной жизни и развития колонии в природе необходима белковая пища. Белковой пищей в домашних условиях может служить куриное филе, белок отварного яйца, или таракан (сейчас можно приобрести практически во всех зоомагазинах). Наша колония предпочитает третий вариант.
Я положила на арену формикария разрезанного напополам таракана. Через некоторое время муравьи-солдаты побежали атаковать «врага» (таракана). В это же время муравьи-рабочие направились к королеве, чтобы её защитить. Через несколько минут, муравьи-солдаты, поделив добычу на более мелкие части, относят насекомого королеве. После того, как муравьи-солдаты принесли добычу, муравьи-рабочие начали кормить королеву. На Рисунке 5 очень хорошо видны совместные усилия колонии на охоте и при разделке добычи, а также процесс кормления матки.
Рисунок 5.
Вывод: в семействе жнецов царит строгое разделение труда. Рабочие ухаживают за потомством и королевой. Солдаты защищают колонию от вторжений и размалывают своими мощными жвалами «врагов».
3.3. Эксперимент № 3. «Всегда на чеку»
Цель: узнать, как общаются между собой муравьи-жнецы.
Муравьи передают информацию при помощи запахов. Для этого у них имеется набор всевозможных желез по производству феромонов. Приемниками таких сигналов служат усики. Способность воспринимать и расшифровывать запахи-сигналы муравьи используют в самых разных ситуациях. Рассмотрим одну из них. Во время того, как часть муравьев отправляется к поилке, несколько солдат всегда стоят на страже, готовые подать сигнал в случае опасности (Рисунок 6).
Рисунок 6.
Я поместила маленький камушек на арену, и у муравьёв началась паника. Муравьи очень быстро забегали. Муравьи-рабочие побежали к матке, муравьи-солдаты начали атаковать посторонний предмет (камушек). На рисунке 7 муравьи-солдаты готовятся атаковать «раздражитель». Через 10 минут, обследовав камушек, муравьи-солдаты дают сигнал о том, что угроза миновала и колония успокаивается.
Рисунок 7.
Вывод: если в гнезде распространяется сигнал «SOS», солдаты и рабочие выходят на борьбу, а «няньки» бегут спасать личинок и яйца. Если внести «раздражитель», поместив его на арену, то начнется всеобщая паника. Муравьи, общаясь между собой, передают сигнал «опасность» друг другу при помощи запахов.
Результаты исследования
На нашей планете обитает множество видов насекомых, больших и маленьких, ядовитых и неопасных. Мое исследование было направлено на изучение и сравнение колонии муравьев в природе и в формикарии.
С помощью коллективного разума некоторые животные решают такие задачи, с которыми не справляется отдельная особь. Например, когда муравьи совместно перемещают предметы, часть насекомых несет груз, а часть бегает вокруг. Свободный муравей может помочь несущей группе, стать лидером и задавать направление движения. Также свободные насекомые узнают наиболее выгодный путь и направляют по нему своих сородичей.
В нашем исследовании показаны некоторые события из жизни колонии муравьев в домашнем формикарии:
-
На примере домашней колонии муравьев рассмотрен пример приучения насекомых складывать мусор в специальный контейнер.
-
На примере кормления продемонстрировано, как муравьи сообща охотятся на добычу, значительно превосходящую по размерам и силе отдельно взятое насекомое. Коллективная работа, слаженные действия и четкая цель позволяют насекомым быстро справиться с добычей.
-
На примере помещения постороннего предмета продемонстрировано бесшумное общение внутри колонии; муравьи общаются запахами.
Заключение
Я поняла, что хочу продолжать исследования в этой области. Меня интересуют проблемы поведения и общения муравьиной семьи. Как принимают решения муравьи, есть ли у них разум? Могут ли они выполнять оценку ситуации? Как появляются солдаты или рабочие, от чего зависит их количество в колонии?
Поставленные цели работы достигнуты. В своём исследовании мы подтвердили, что муравьи – социальные насекомые, обладающие высоким уровнем организации. Имеют свои касты (королева, солдаты, рабочие, фуражиры, разведчики, няни). Общение между насекомыми происходит невербально (без использования слов), с помощью запахов и касаний усиками. Используя метки ароматов, муравьи способны помечать предметы обихода, чем можно пользоваться в процессе их обучения и приучения.
Список используемой литературы и ИНТЕРНЕТ-РЕСУРСОВ
-
Длусский Г.М., Букин А.П. Знакомьтесь: муравьи! – М.: Агропромиздат, 1986.-223 с, [8] л. ил.:
-
Захаров А.А. Муравей, семья, колония. - М.: Наука, 1978г.
-
Насекомые: Полная энциклопедия. Москва: Эксмо, 2022.- 256с.
-
Танасийчук В. ; Энтомология в картинках /Рисунок; Р.Варшамова.-Москва : Изд.дом Мещерякова, 2015 – 40с.
-
Халифман И. А. МУРАВЬИ, М., «Молодая гвардия», 1963.
-
https://ru.wikipedia.org Динопонера гигантская
-
https://mr-ant.ru / Дрессированные мураши: как научить муравьев убирать за собой
-
https://antplanet.ru / Муравей – жнец
-
https://w.wiki/CEKq /Муравьи-жнецы
-
https://ru.wikipedia.org/ Муравейник
-
https://w.wiki/CEKt /Фараонов муравей
Приложение 1
Особенности строения муравьёв
Фараонов муравей. [11]
Динопонера гигантская [6]
Приложение 2
Строения лесного муравейника
Лесной муравейник [10]
Приложение 3
Поилка
Приложение 4
Отличительные признаки муравьёв
Приложение 5
Обмен информацией с помощью усиков