Введение
«Мал муравей телом, да велик делом»
(Пословица)
Собирая летом огурцы в теплице, я случайно наткнулся на муравьев, которые постоянно ползали и что-то таскали. Присмотревшись, я увидел, что крошечные муравьи таскали зерна, в свой огромный муравейник, который они построили рядом с огуречным кустом. Меня удивило, как такие маленькие насекомые смогли построить такой огромный дом!
Я начал интересоваться информацией о жизни мурашей, и увидел ролик в интернете, о том, что муравьи могут жить дома в специальном формикарии, и был очень рад тому, что смогу обзавестись домашними питомцами! Ведь из-за моей аллергии на животных, мы не могли завести себе питомцев. Летом, открыв свою копилку, мы с мамой заказали формикарий и колонию муравьев вида «Степной жнец». Я решил выяснить, действительно ли получится вырастить муравьев в домашних условиях.
Гипотеза: муравьи могут жить в домашних условиях.
Цель: доказать возможность существования муравьев в домашних условиях.
Задачи:
1. Познакомиться с информацией о мире муравьев и жизни их в муравейнике;
2. Изучить информацию о муравьях вида Messor Structor («Степной жнец»);
3. Переселить муравьев в формикарий;
4. Провести эксперименты;
5. Исследовать поведение муравьев при проведении экспериментов;
6. Сделать выводы по результатам исследования.
2. Теоретическая часть
2.1. Муравей и муравейник
Муравьи относятся к типу членистоногие, к классу насекомые, отряду перепончатокрылые, семейству муравьи. Тело членистое, состоит из головы, груди и брюшка.
Голова у муравьёв крупная. На голове расположены пара усиков и пара сложных глаз. Простые глаза, или глазки – это чаще всего три точки на темени. Сложные фасетчатые глаза расположены по бокам головы. Количество фасеток неодинаково, у одних видов их около десятка, у других, хорошо видящих, больше тысячи. Усики – антенны – это органы чувств. Они служат муравью для восприятия обонятельных, осязательных и отчасти вкусовых ощущений. Основной орган вкуса расположен у муравья в ротовом устройстве.
Рот муравья не приспособлен к тому, чтобы поглощать твёрдую пищу, а приспособлен только к всасыванию питательных растворов. Кроме верхней и нижней губы имеются две пары челюстей. Верхняя пара – это жвалы, без которых муравьям нет жизни. Муравьи пользуются ими и как воины, и как няньки, и как строители, и как фуражиры. В нижней губе самой важной частью считается язычок – орган вкуса и чистки тела, а также главное орудие кормления молоди и взаимного питания взрослых обитателей муравейника.
На груди находятся три пары членистых конечностей. У самцов и у молодых самок грудь развита значительно сильнее, чем у рабочих, и несёт четыре крыла. Перепончатые крылья муравьиных самцов и самок прозрачны. Крылья передней пары заметно больше – длиннее и ширеи, чем задние.
Брюшко членистое, первый или первые два членика менее развиты и образуют стебелек. Стебелёк, соединяя брюшко с грудью, делает муравьиное тельце очень гибким. Брюшко, состоящее из подвижно соединённых спинных и брюшных полуколец способно увеличиваться в объёме. Всё дело в том, что в брюшке находится зобик – орган, служащий для хранения и переноса пищи. В брюшке находятся ядовитые железы, связанные с жалом. Брюшко самцов и самок заметно крупнее, здесь находятся органы размножения. Тело муравьёв снаружи имеет покров, состоящий из хитина. Хитиновый покров обладает большой прочностью. Он защищает муравья от механических и химических воздействий внешней среды. К средствам защиты у муравьёв относятся острые жвалы, ядовитая жидкость и у некоторых видов – жало.
Гнездо рыжих лесных муравьёв состоит из надземной и подземной частей. Надземная часть в хвойных лесах сооружается из хвоинок, в лиственных – из палочек и других мелких, но прочных растительных частиц. Сверху муравьи формируют покровный слой купола, защищающий муравейник от промокания во время дождей.
Купол, залитый ливнем, сохраняет прочность. В глубь гнезда вода, как правило, не проникает. После дождя всё сооружение приобретает на солнце новый запас прочности, так как кусочки строительного материала как бы спаиваются между собой.
Внутри муравьиной кучи растительный материал крупнее – палочки могут иметь различный размер, некоторые достигают длины 10см при толщине 5мм. Здесь из этих строительных материалов сооружается система ходов и камер, в которых выращивается молодь. Купол муравейника окружен земляным валом.
Муравейник не оканчивается в муравьиной куче. У него тысячи ходов под землёй. Эти ходы могут уходить на глубину 1-2 м и заканчиваются широкими полостями. Одни используются как место свалки, в других развивается молодёжь, третьи служат местом зимовки муравьёв. Температура в таких полостях – зимовках не опускается зимой ниже +5 градусов. И когда наверху свирепствуют
От крупных муравейников отходят хорошо заметные тропы, по которым от гнезда и к гнезду движется поток муравьёв. Кормовые тропы рыжих лесных муравьёв остаются постоянными, в результате у каждого муравейника возникает свой кормовой участок.
Семья – основная форма существованияобщественных насекомых.
Семья – основная форма существования общественных насекомых. Состоит из репродуктивных (самки, самцы) и функционально бесполых особей (рабочие).
Самки – царицы, крупнее рабочих муравьёв, они никогда не покидают гнездо. Их основная функция – откладка яиц.
Первая партия молоди превращается только в крылатых самцов и самок, которые недолго, всего 2-3 недели, живут в муравейнике, а затем дружно вылетают, спариваются и основывают новые гнёзда. После роения самцы муравьёв погибают. Из всех последующих кладок в муравейнике появляются только рабочие особи.
Рабочие муравьи – это бескрылые недоразвитые самки, не способные к размножению. У рабочих муравьёв голова и грудь красновато-бурые, брюшко черноватое, блестящее. Длина тела от 4 до 9мм.. Именно рабочих муравьёв мы видим на муравейнике в огромном количестве.
Между рабочими муравьями существует разделение труда.
Только что появившиеся рабочие муравьи – это няньки, занимающиеся уходом за личинками и кормлением цариц.
Рабочие муравьи старшего возраста выполняют разнообразные работы: разделывают принесённую добычу, убирают мусор, надстраивают гнездо. Затем они становятся фуражами. Среди фуражиров одни специализируются на охоте, другие на добыче сладкой пищи, третьи таскают материал для надстройки гнезда. Наиболее крупные рабочие муравьи защищают муравейник – это солдаты.
У рыжих лесных муравьёв каждый фуражир начинает свою внегнездовую деятельность на периферии охраняемой территории. В дальнейшем он постепенно переходит на все более близкие к гнезду индивидуальные поисковые участки, а заканчивает этот путь на куполе, где муравей несёт службу в качестве наблюдателя.
Семья наших обычных рыжих лесных муравьёв при благоприятных условиях может существовать 90 – 100 лет. За это время в семье многократно сменяются самки, которые живут максимум 15 – 20 лет (это рекорд среди беспозвоночных), и в ещё большей степени – рабочие муравьи, живущие всего 3 года.
При общении друг с другом муравьи используют разнообразные сигналы, в основном путем прикосновения друг к другу усиками, ногами, головой. Используются также и химические сигналы.
Разыскивая дорогу к гнезду, рыжие лесные муравьи пользуются «языком запахов».
С помощью обоняния муравьи отличают своих сожителей по гнезду от «чужаков».
Замечено, что в различных случаях муравьи по – разному трогают, ощупывают, ударяют друг друга усиками и соответственно изменяют свое поведение. Они как бы объясняются своеобразными жестами.
При использовании химических сигналов муравьи принимают оборонительную позу: поднимаются высоко на задних лапках и направляют конец брюшка вперед. И сразу чувствуется резкий запах: это муравей взбрызнул жидкость, состоящую из муравьиной кислоты и вещества тревоги – ундекана.
На дорогах, по которым они бегут из муравейника к муравейнику, муравьи выделяют другие, так называемые следовые вещества, которые позволяют им не сбиться с дороги.
Все муравьи из одного гнезда имеют общий запах, позволяющий им узнавать друг друга и не допускать муравьев из чужих гнезд в свое.
2.2. Степные муравьи - жнецы
В дикой природе, муравьи-жнецы создают свои муравейники в земле, собирая зерно и семена в специальные хранилища. Их название происходит от этой особенности. Они очень хорошо запасливы и могут собрать до пятидесяти килограммов зерна с одного гектара в течение года, что составляет приблизительно десятую часть урожая, собираемого человеком. Эти муравьи - настоящие трудяги.
Каждая колония муравьев-жнецов может насчитывать от трех до пяти тысяч особей. Интересно, что в Татарстане, несмотря на то, что эти муравьи широко распространены в формикариях, вид Messor Miticus (ранее известный как Structor) признан исчезающим и внесен в красную книгу. Охота на этих муравьев на территории этой республики запрещена. В южных регионах России время лета для муравьев-жнецов начинается в середине марта.
Степной муравей-жнец – это самый легкий в содержании и неприхотливый вид муравьев для разведения в домашних формикариях. Окрас у них черный. Муравьи живут большой семьей, в природе не существуют муравьев, живущих по одному. Каждый муравей имеет определенную задачу и свою значимость.
По распределению обязанностей и функций муравьи делятся на виды - это солдаты, рабочие муравьи и самка.
Самка - самая крупная особь в муравейнике. Ее размер может достигать 15 мм. Продолжительность жизни в неволе составляет 10-15 лет. Ее главная функция – приносить потомство методом кладки яиц.
Рабочий муравей - составляет основную часть жителей колонии. Они достигают размера 4-9 мм.
Они добывают необходимое пропитание, прорывают новые ходы, занимаются ремонтом муравейника.
Солдаты – охраняют муравейник, самку, яйца и куколок от опасностей. Это более крупные особи. Их размер достигает 11 мм.
В своем развитии муравьи-жнецы проходят следующие стадии: яйцо, личинка, куколка, взрослый муравей
Основной рацион муравьев-жнецов составляют семена полевых растений. Они содержат в себе все полезные вещества: жиры, белки, углеводы, витамины и минералы.
В своих подземных камерах крупные муравьи разгрызают семечко на более мелкие части, после чего к его переработке приступают более мелкие рабочие. Так происходит до тех пор, пока семечко не превращается в муку, которая затем смешивается со слюной и превращается в питательное пюре, которое поедают как сами муравьи, так и их личинки. Нельзя применять в пищу пойманных насекомых, это касается и зернового корма. Очень большая вероятность занести каких-либо паразитов, и колония погибнет. Нельзя кормить муравьев-жнецов сиропом или другими сахаросодержащими продуктами.
Муравьи по своей природе хищники. В естественной природе они охотятся на различных жучков, гусениц и прочих насекомых.
2.3. Муравьиная ферма – формикарий и его виды
Формикарий (лат. Formicarium) — террариум, воссоздающий среду обитания муравьев. Предназначен в первую очередь для изучения муравьиных колоний и поведения муравьев.
Формикарий был изобретен французским энтомологом и эрудитом Шарлем Жане и представлен на Всемирной выставке 1900 года в Париже. Первый коммерческий формикарий был создан примерно в 1929 году и запатентован в 1931 году изобретателем Фрэнком Остином, профессором из Инженерной школы Тайера при Дартмутском колледже. Остин получил патент на свой формикарий 16 июня 1931 года. Повышенный интерес натуралистов и любителей к общественной жизни муравьёв привёл к массовому распространению простейших конструкций формикариев.
Простейший формикарий состоит из аквариума с прозрачными стенками, наполнителя, в котором заранее сформированы ходы, арены — свободной части пространства, как правило хорошо освещаемой.
Среди формикариев можно выделить следующие основные типы:
Горизонтальный формикарий — формикарий представляет собой ящик с одной или несколькими стеклянными стенками. Камеры в наполнители примыкают к верхнему стеклу, через которое осуществляется наблюдение за муравьями.
Вертикальный формикарий — отличается от горизонтального тем, что камеры прилегают к боковому стеклу, а «ящик» расположен в вертикальной плоскости.
«Башня» — наполнитель с ходами помещён в высокую пластиковую или стеклянную банку. Иногда такой формикарий совмещается с ареной.
Деревянные формикарии, в которых в качестве наполнителя служит дерево.
Грунтовые формикарии, в которых в качестве наполнителя служит грунт, например, песок или обычная почва.
Стеклянные формикарии.
Акриловые формикарии.
Гелевые формикарии.
Резиновые и прочие формикарии — формикарии, сделанные из различных полимерных веществ.
Комбинированные формикарии — формикарии, сочетающие в себе различные конструкционные особенности.
3. Практическая часть
3.1. Наблюдения
3.1.1. Переселение
Мы с мамой заказали горизонтальный формикарий c дополнительными аксессуарами на сайте www.ozon.ru. к нему так же приобрели муравьев вида Жнец - степной муравей Messor structor на сайте www.topant.ru. Муравьев нам доставили за 4 дня в пробирке в количестве 15 рабочих и 1 матки с расплодом с достаточным запасом еды и воды.
Перед заселением колонии я увлажнил гипс с помощью пипетки, медленно залил 2 мл чистой воды в отверстие. В другие отверстия, где ходы до упора я вставил заглушку в закрытом положении. Заглушка в отверстиях должны быть в положении «закрыто» пока численность муравьев не превысит 60 шт. На арену насыпали песок и 1/3 чайной ложечки корма, который был в комплекте.
Для безопасного переселения колонии аккуратно положил пробирку-инкубатор на арену по диагонали – и открыл ватку-затычку (Приложение, рис.1). Важно не вытряхивать муравьёв из пробирки-инкубатора, т.к. это может вызвать у них стресс, травмы и повлиять на дальнейшее развитие. Ватку ненадолго оставил на арене, пока ее не покинут муравьи, а затем убрать. Закрыл крышку формикария подождал, пока муравьи «переедут». После полного переселения пустую пробирку убрал из арены. И еще один важный момент, в одну ферму можно заселить только одну колонию.
Рабочие особи сразу стали осматривать новое жилище, но поначалу за пределы арены не выходили. Только на следующий день я увидел, что произошло полное переселение, а в первый день матка так и не вышла из пробирки. Матка с расплодом заселились в одну из камер, расположенную около отверстия увлажнения. Все зерно они сложили сначала в соседнюю камеру, а различный мусор стали складывать почему то, в другую свободную камеру, хотя должны были выносить на арену. Меня заинтересовал этот вопрос.
Я нашел информацию в интернете, и оказалось, на это повлияло два фактора: маленькая колония и переизбыток еды. Переселять муравьев нужно, когда колония составит больше 20 особей в пробирке, и корма у них своего в пробирке было достаточно. Но благодаря, благоприятным другим фактором, моя колония медленно, но начала увеличиваться.
3.1.2.Развитие от стадии личинки до новорожденного муравья
Наблюдая за развитием, я зафиксировал все стадии развития муравья от стадии яйца до имаго и подтвердил имеющуюся информацию по смене стадий развития.
Стадии развития муравья:
1.Яйцо. Представители этой стадии выглядят, как шаровидное тельце зародышем внутри. На этой стадии муравьи не подвижны (Приложение, рис.2).
2.Личинка. Спустя время, из яйца вылупляется личинка (Приложение, рис.3.), которая всё также неподвижна. Личинка нуждается в питании, поэтому муравьи («няньки») заботятся о них, измельчая и принося пищу чаще всего в виде белковой еды. Вокруг кладки с новыми яйцами (Приложение, рис.2) можно увидеть личинки овальной формы разных размеров: от совсем маленьких до достаточно крупных.
3. Куколка. Проходит ещё больше времени, и личинка превращается в куколку. Куколка уже напоминает полноценного муравья, можно уже различить голову, брюшко, конечности и даже у некоторых жвалы. Другие муравьиные особи («няньки») ухаживают за ними, пока они не станут полноценными муравьями. По мере созревания куколка (Приложение, рис.4) темнеет, и, как только её цвет будет похож на цвет взрослых насекомых, другие муравьи с помощью жвал начнут разгрызать кокон куколки, чтобы помочь появиться на свет новому муравью.
4. Имаго. Это конечная стадия развития муравья. Ей характерно то, что муравей выходит из куколки. Как только он из неё вышел, у муравья отсутствует полноценная окраска (Приложение, рис.5), но примерно через неделю он становится полноценным взрослым муравьём.
За кипящей жизнью муравьев можно наблюдать бесконечно, я решил провести эксперименты.
3.2. Проведение экспериментов
3.2.1. Поведение и общение муравьев при добавлении нового вида пищи
В рекомендации по уходу было написано: для того, чтобы колония быстро развивалась, необходимо их правильно кормить. Есть много ограничений. Чтобы не погубить колонию, я следовал данным правилам.
Кроме сухого корма, который мне прислали (зерна мака, клевера, горчицы, рапса и просо), муравьям можно давать белковую пищу (мясо и печень курицы, белок отварного куриного яйца, картофель отварной, сваренные без соли). В первые три месяца я кормил муравьев только зернами. Семена легко усваиваются организмом, а муравьи получают энергию для жизнедеятельности. Я насыпаю корм на арену, и муравьи сразу же принимались за работу. Часть зерен обязательно переносили в одну из камер (кладовку), другая часть оставалась на арене. Муравьи быстро очищают зерна от скорлупы и дружно их едят.
Я решил, положить на арену кусочек яичного белка (Приложение, рис. 6.), и наблюдал за их поведением. Через несколько секунд один муравей подошёл к этому кусочку, и поводил усиками по нему. Потом он побежал к другим муравьям, и матке. Я увидел, как они соприкасались усиками друг с другом, и через какое-то время к этому кусочку, вышли все остальные муравьи, и только через еще некоторое время, самая последняя вышла самка.
Но чтобы быстро увеличить число особей колонии, их нужно кормить белковой пищей продолжительное время, примерно 3-4 месяца, к сожалению, пока у меня не хватило времени этого сделать.
Пока я могу сделать только один вывод, что средством связи муравьев являются усики.
3.2.2. Поведение муравьев при изменении влажности
В формикарии я поддерживаю влажность 70-80%, при понижении влажности до 50% я добавляю 1-2 мл кипяченной воды комнатной температуры специальной пипеткой.
Я решил понаблюдать за поведением муравьев при понижении влажности, она понизилась до 40%, потом до 36% (Приложение, рис.8), и я заметил, как муравьи стали перетаскивать личинок в пробирку, которая служит поильником для муравьев (Приложение, рис.7).
Добавил 2 мл воды в отверстие для увлажнения, и муравьи, почувствовав, что гипс стал влажным, стали обратно перетаскивать личинок в камеру, где находились изначально.
Можно сделать вывод, что муравьи любят влажную среду и предпочитают выращивать своё потомство в ней, но стоит помнить, что чрезмерная влажность может быть губительна для них.
4. Заключение
Наблюдая за переселением, я увидел, что они очень трудолюбивые и сильные насекомые, создают все условия для комфортного и безопасного проживания всей колонии. Увлекательно было наблюдать, как из крошечного яйца, сначала растет личинка, затем развивается и меняет цвет куколка, и вылупляется еще недозрелый муравей имаго, и только спустя неделю вырастает полноценный муравей.
В ходе экспериментов, я выяснил, что средством связи муравьев служат усики, а понижение влажности может губительно сказаться на их потомстве.
Я достиг цели своей работы, наблюдая и проводя эксперименты, доказал возможность существования муравьев в домашних условиях. Тем самым доказал свою гипотезу. Полученные мной знания, я смогу применить в школе на уроке «Окружающий мир» по теме: «Насекомые».
На следующий год, я продолжу свою тему, планирую значительно увеличить колонию, за счет кормления муравьев белковой пищей, и создать буклет с правилами ухода за ними, чтобы у слушателей остался наглядный материал.
Список использованных источников и литературы
Захаров А. А. Муравей, семья, колония / Под ред. К. В. Арнольди. — Москва: Наука, 1978 г. — (Человек и окружающая среда).
Международный научный журнал «Юный ученый» №8, 2021г БИОЛОГИЯ Амбросов Г.Э. Исследование жизнедеятельности и поведения муравьев messor structor в условиях домашнего формикария. С.44
Электронный ресурс – URL: https://mmwood.ru/messor_structorhtml(18.08.2024 г.)
Электронный ресурс – URL: https://ru.wikipedia.org/wiki/Формикарий (18.08.2024 г.)
6. Приложение
Рис.1. Формикарий и пробирка с колонией муравьев Рис.2. Яйца среди личинок
Рис.3. Личинки муравья Рис.4. Муравьиные куколки
Рис.5. Муравьи «нянька» и имаго. Рис.6 Арена формикария с кусочком яичного белка
Рис.7. Пробирка - поильник с расплодом. Рис.8. Показания гигрометра