VI Международный конкурс научно-исследовательских и творческих работ учащихся

Старт в науке

Влияние световых и звуковых раздражителей на поведение муравьев

• Авторы
• Руководители
• Файлы работы
• Наградные документы

Тихомиров А.Н. 1

---

1МБОУ Дрезненская СОШ № 1

Бурулина Е.А. 1

---

1МБОУ Дрезненская СОШ №1

Работа в формате PDF

594.8 KB

Автор работы награжден дипломом победителя II степени

Диплом школьникаСвидетельство руководителя

Введение.

Меня с детства интересовали муравьи. Я любил сесть на траву и наблюдать за этими невероятно трудолюбивыми насекомыми. Иногда я ловил мух, и кидал их на муравейник. Муравьи сразу же выбегают, обступают муху со всех сторон, нападают на нее, и тащат ее в нору своего дома – муравейник.

Если приглядеться, то можно заметить, что муравьи все время куда-то ходят, что-то делают, что-то носят. Кто-то несет еду в муравейник. Это и разные насекомые, и семена, и листики. Кто-то несет строительные материалы, для усовершенствования своего муравейника.

С возрастом интерес к муравьям не пропал. Мне так же нравилось смотреть и рассуждать, куда они идут, что несут, зачем несут, как они думают, как общаются. Я искал муравейники, откапывал их гнезда в земле. И меня не покидала мысль, как они общаются между собой, как они видят куда идти. Я заметил, что они подходят друг к другу, и касаются усиками, усиками трогают предметы у себя на пути. Я прочитал, что муравьи плохо видят, но они усиками при соприкосновении передают информацию или даже частички того вещества, которое они потрогали, другим муравьям. На ступнях и коленках у мурашей есть рецепторы, которыми они улавливают вибрации. Так началось мое знакомство с муравьями.

В интернете я увидел муравьиную ферму - формикарий. Мы ее купили. У меня горизонтальный формикарий и муравьи Messor structor. (Приложение № 6) [9] В природе эти муравьи обитают в южной части Украины и на юге России.

Содержание муравьев в домашних условиях может заинтересовать тех, кто не имеет возможности содержать в качестве домашних животных крупных особей, например кошек или собак. В настоящее время содержание муравьев в домашних формикариях становится распространенным явлением и, поэтому считаю, что мое исследование является актуальным.

Цель работы: Изучить поведение муравьев в условиях формикария при воздействии на них звуковых и световых раздражителей.

Задачи:

Найти и изучить литературу о муравьях.

Найти и изучить литературу о формикариях.

Установить на практике, как влияет свет и звук на муравьев вида Messor structor.

Провести исследования и доказать, что, несмотря на необычное строение, органы слуха и зрения у муравьев развиты.

Методы исследования, используемые в работе:

Метод наблюдения.

Эксперименты.

Фотографирование.

Объект исследования: формикарий горизонтального типа с семьей муравьев вида Messor structor , численностью 30 особей.

Предмет исследования: поведение муравьев в условиях домашнего формикария при воздействии на них световых и звуковых раздражителей.

Основная часть.

Теоретическая часть.

Степной муравей - жнец. Особенности строения.

Степной муравей-жнец (Messor structor) или европейский муравей, относятся к классу Насекомых и отряду Перепончатокрылых.

Муравьи этого вида встречаются в степях, лесах и полупустынях. Могут проживать в самых разнообразных природных ландшафтах и в разнообразных условиях. Они очень быстро приспосабливаются к среде обитания, и становятся доминирующей группой насекомых. Поэтому обитание муравьев обширно – это страны Средиземноморья, Южная и восточная Европа, Кавказ, Афганистан, Средняя Азия, Ливан, Сирия, Россия.

Рисунок 1 Муравей вида Messorstructor

Муравьи вида Messor structor неагрессивные, медлительные, пугливые. Живут в гнездах под землей, глубиной до нескольких метров.

Муравьи живут семьями, причем такими большими, что всех членов семьи пересчитать не так-то просто. [1] В колонии муравьев может быть около 5000 особей. Питаются зернами, в основном опавшими, сухими плодами различных растений, мухами, тлей. После сбора зерен, муравьи их просушивают, и складируют в камерах муравейника. Семена и зерна служат источником белков и углеводов. Семья муравьев — многолетнее, четко организованное сообщество индивидов [2], условно разделено на «отряды»: рабочие, солдаты, самки и самцы. Во главе этого легиона стоит матка, она же королева. Почти всегда она одна в муравейнике. Если оказывается 2 или 3 матки, после первого приплода, новых маток либо изгоняют из муравейника, либо съедают. Матка живет около 20 лет. Она больше других обитателей муравейника. Ее размеры могут достигать 5 см в длину. Ее функция откладывать яйца. Так же она помогает кормить яйца слюной с пережеванными семенами и зернами. Между солдатами также разграничены обязанности. Одни — строители, другие — охотники, третьи — воины. [3]Рабочие строят, роют новые проходы, собирают и носят еду в муравейник, ухаживают за маткой, ухаживают за яйцами. Воины охраняют муравейник от нападений, оберегают зерна, муравьев, ходят на разведку. Помогают пережевывать семена в кашицу, которой питаются другие муравьи, в том числе и матка и приплод. Для самок и самцов уготована роль участников в процессе воспроизведения потомства. Тело муравьев покрыто хитиновой оболочкой и состоит из головы груди, брюшка и шести лапок.

Рисунок 2Строение муравья

Мозг у муравья состоит приблизительно из 500 тысяч нейронов. Кишечник, как и у других животных и насекомых необходим для переваривания пищи. Стебелек- это узкая часть тела, которая соединяет грудь и брюшко, придает гибкость телу муравья. Метаплевральная железа вырабатывает антибиотики, защищающие муравьев от бактерий. Нервная система у муравьев состоит из надглоточного, подглоточного, трех грудных и двух брюшных ганглиев. Зобик содержит жидкую переваренную пищу, которую муравей отрыгивает, и кормит ее личинок и матку. Хитиновый экзоскелет защищает тело муравья, обеспечивает его прочность, и служит опорой для мышц. Жало есть не у всех видов. Дюфурова железа вырабатывает феромоны, которые служат сигналами для муравьев, идущих по следу друг друга. Нога у муравья состоит из 5 отделов – это тазик, вертлуг, бедро, голень и лапка. Ядовитая железа есть не у всех видов муравьев. Например, у рыжих муравьев такая железа есть, и она выделяет муравьиную кислоту. Мандибулярная (челюстная) железа выделяет феромоны тревоги, которые вырабатываются при атаках и нападениях врагов на муравьев. Коленчатые усики являются органами чувств у муравьев, и помогают им чувствовать движение воздуха. Коготки находятся на ногах муравья, их два на каждой ноге, между ними подушечка, выделяющая клейкую жидкость, которая позволяет ходить муравьям по наклонным и гладким поверхностям. Антенны тоже являются органом слуха и обоняния, с их помощью муравьи получают информацию о запахе, вкусе, химическом составе, текстуре различных предметов и обмениваются ее с сородичами. Постфарингеальная (заглоточная) железа производит жиры, необходимые для кормления личинок. Жвала являются оружием при нападении, а также жерновами для пережевывания пищи.

Научно доказано, что у муравьев есть такие органы чувств как, зрение, обоняние, осязание, орган вкуса и слуха.

На голове муравьев находится универсальный орган чувств – усики. Они

способны распознавать молекулы различных химических веществ, чувствовать воздушные потоки, вибрации и принимать сигналы при соприкосновении с предметами или другими насекомыми.

Восприятие различных оттенков запаха происходит с помощью жгутиков усиков. Ощущая окружающие запахи, муравьи ориентируются в этом мире. По запаху насекомые узнают «своих» и «чужих», по запаху следов находят дорогу к муравейнику, вокруг которого много «душистых тропинок», «пропитанных» муравьями.

Высоко развито осязание. Органами осязания служат волоски, покрывающие тело. По всей вероятности, при помощи осязания муравьи определяют форму предмета, узнают друг друга, принадлежность к той или иной касте. Осязанием же, наверное, муравьи руководствуются в своих подземных лабиринтах.

Органы вкуса муравьев расположены на жгутиках усиков, на нижней губе и, по-видимому, на максиллах - части ротового аппарата. На жгутиках усиков, возможно, органами вкуса являются многочисленные пластинки, пронизанные порами. Муравьи могут отличать чистую воду от загрязненной, обнаруживают минеральные примеси, растворенный сахар и кислоты.

За тактильные ощущения отвечают не только специальные усики на голове, но и множество волосков, расположенных по всему телу. Благодаря им насекомые чувствуют вибрации и могут даже предсказать землетрясение.

Для моих экспериментов надо более подробно остановиться на органах зрения и органа слуха у муравьев.

Глаза у муравья отличаются сложным фасеточным строением. Глаз состоит из множества отдельных единиц. Это очень похоже на мозаику. Помимо парных глаз присутствуют еще 3 глазка. Данный вид зрения характеризуется плохим определением мелких деталей и способностью различать мелькание света. Глаз много, но видят муравьи очень плохо. Большинству насекомых присуща близорукость. Муравьи не могут достаточно хорошо различать форму предмета, так как их зрение имеет низкое разрешение, зато отлично реагируют на движение. Они способны различать уровень освещенности и определять плоскость поляризации светового потока. Муравьи способны различать цвета. Они воспринимают, кроме того, ультрафиолетовые лучи, а также, как и многие другие насекомые, улавливают поляризованный свет неба, недоступный нашему зрению, и руководствуясь им как ориентиром особенно в пасмурную погоду. Некоторые виды муравьев не видят вообще.

Рисунок 3 Строение глаза муравья

Звук для муравьев не играет существенной роли. Звуки могут распространяться не только по воздуху , но и по жидкости (например, воде) и даже по твердым телам (например, почве, стволам деревьев и листьям ). Для муравьев, которые всю свою жизнь ползают по земле, деревьям и другим твердым вещам, огромное значение имеют «твердые» звуки. А чтобы такие звуки распознать, нужно уметь воспринимать вибрации, колебания субстрата. И для этого мало двух ушей на голове — органы слуха должны быть расположены везде, где только организм соприкасается со «звучащей» поверхностью, то есть практически по всему телу. В разных местах на теле муравьев имеются небольшие участки, густо покрытые волосками, так называемые поля щетинок. При их помощи на усиках муравьи воспринимают движение воздуха. Другие поля являются рецепторами силы тяжести. При горизонтальном движении ориентацию осуществляют брюшные поля, а при вертикальном – поля шеи и антенны. К органам слуха у муравьев можно отнести усики или антенны, находящиеся на голове. Так же органом слуха являются коленчатые усики. Они помогают муравьям определять запахи, улавливать колебания и движение воздуха. К тому же данный орган насекомые используют для приема и передачи сигналов во время общения со своими сородичами. Муравьи реагируют на звук, когда слышат вибрации, звуковые волны. Коленчатые усики и волоски на теле муравья начинают колебаться от звуковых волн, вибрации, а не от самого звука, а от вибрации звука.

Рисунок 4 Органы слуха у муравьев

Формикарий.

Первые формикарии создавались мирмекологами и энтомологами для своих научных исследований ещё в XIX веке. Однако повышенный интерес натуралистов и любителей к общественной жизни муравьёв привёл к массовому распространению простейших конструкций формикариев. Первый коммерческий формикарий был создан примерно в 1929 году и запатентован в 1931 году изобретателем Фрэнком Остином.

Формикарий это сооружение для содержания муравьев в домашних условиях или искусственный муравейник. Существуют горизонтальные, вертикальные и комплексные формикарии:

Практическая часть.

Влияние света на муравьев.

Муравьи строят не только муравейники, но и гнезда в почве. Они могут жить на глубине до нескольких метров. Обычно гнезда состоят из ярусов и секций, соединенных между собой ходами. Вход в гнездо выглядит как кратер у вулкана, как небольшое возвышение над землей.

Считается, что муравьи ничего не видят или очень плохо из-за особенного фасеточного строения глаз и формикарии можно ставить в темные места в доме, а свет необходим, только чтобы наблюдать за ними. Я решил проверить так ли это.

Проведем эксперимент.

Для эксперимента № 1 я использовал настольную лампу и горизонтальный формикарий.

Формикарий установил в центре письменного стола. Настольную лампу направил на формикарий, свет на него падал сверху. Стало светло во всех отсеках формикария, но оживления или движения больше обычного у муравьев я не заметил. Они и при свете занимались своими обычными делами, в том же ритме, без спешки.

Приложение № 1 [4]

Вывод: свет от лампы не повлиял на муравьев.

Тогда я решил проверить, может быть, они отреагируют на свет, который будет попадать на них не сверху, а сбоку. Возможно, изменится их поведение, если им посветить в глаза. Или они заметят движение света.

Для эксперимента № 2 я использовал тот же горизонтальный формикарий и фонарик.

Так же формикарий поставил в центре стола. Боковые стенки формикария прозрачные. И я светил фонариком с боку, пытаясь светить им в глаза и привлечь их внимание. Видимых изменений нет. Если муравей шел и нес зёрнышко, то он не бросал зерно, не сворачивал со своего пути, не ускорял шаг.

Приложение № 2 [5]

Вывод: свет от фонарика не повлиял на муравьев.

Влияние звуковых вибраций на муравьев.

Муравьиная ферма стоит у меня на рабочем столе. И первое время, когда я садился за стол, муравьи начинали паниковать, хаотично передвигались по ходам формикария, перетаскивали расплод из одного места в другое. Но со временем они привыкли к шуму, который я издавал, когда садился за письменный стол. Я прочитал, что у муравьев нет ушей, а есть своеобразные органы слуха в виде усиков на голове и усиков на коленках, и они улавливают вибрации с поверхности.

Значит еще один значимый фактор, который может влиять на муравьев это шум. Я попробовал дать послушать муравьям разную музыку.

Для эксперимента № 3 я использовал музыкальный центр и формикарий.

Формикарий ставим в центр стола, и включаем классическую музыку на музыкальном центре, который стоит на полу в метре от стола.

Муравьи никак не отреагировали на музыку. Они занимались своими делами как и до включения музыки. Кто- то нес зернышко, кто- то нес приплод.

Приложение № 3 [6]

Вывод: Муравьи не реагируют на классическую музыку, которая раздается в метре от формикария

Для эксперимента № 4 я использовал музыкальный центр и формикарий.

Формикарий ставим в центр стола, и включаем рок музыку на музыкальном центре, который стоит на полу в метре от стола.

Муравьи занимаются обычными делами. Повышенного движения не замечено.

Приложение № 3 [6]

Вывод: Муравьи не реагируют и на рок музыку, которая раздается в метре от формикария.

Для эксперимента № 5 я использовал музыкальный центр и формикарий.

Формикарий ставим в центр стола, и включаем классическую музыку на музыкальном центре, который стоит на том же рабочем столе, что и формикарий, в 50 см друг от друга.

В основном муравьи вели себя спокойно, но несколько муравьев начали хаотично и быстро передвигаться.

Приложение № 4 [7]

Вывод: Некоторые муравьи слышат звуки или чувствуют вибрации.

Для эксперимента № 6 я использовал музыкальный центр и формикарий.

Формикарий ставим в центр стола, и включаем рок музыку на музыкальном центре, который стоит на том же рабочем столе, что и формикарий, в 50 см друг от друга.

Муравьи вели себя так же, как и в эксперименте с классической музыкой.

Приложение № 4 [7]

Вывод: Некоторые муравьи могут слышать звуки или вибрацию.

Эксперимент № 7 с использованием мобильного телефона и формикария.

Формикарий ставим в центр стола, и телефон с включенной классической музыкой кладем на формикарий.

Если звук на телефоне делать потише, то муравьи никак не реагируют на музыку. Но если звук делать погромче, то муравьи сразу же начинают хаотично бегать.

Приложение № 5 [8]

Вывод: Можно предположить, что муравьи не слышат звуки музыки, а чувствуют вибрацию.

Эксперимент № 8 с использованием мобильного телефона и формикария.

Формикарий ставим в центр стола, и телефон с включенной рок музыкой кладем на формикарий.

Если звук на телефоне делать потише, то муравьи никак не реагируют на музыку. Но если звук делать погромче, то муравьи сразу же начинают хаотично бегать. Все происходит как в предыдущем эксперименте.

Приложение № 5 [8]

Вывод: Муравьям все равно, какая играет музыка, они чувствуют вибрации, и реагируют на них.

Эксперимент № 9 с использованием только формикария.

Формикарий ставим в центр стола, и рукой стучим по столу.

Если предположить, что муравьи не слышат музыку, а только вибрации, то можно провести эксперимент, где не будет музыки. Если ударить рядом с формикарием, допустим рукой, то муравьи сразу же начинают хаотично бегать.

Вывод: Муравьи чувствуют только вибрацию

Эксперимент № 10 с использованием формикария и голоса.

В подтверждение данного вывода проведем эксперимент с участием голоса. Формикарий ставим в центр стола, и одним и тем же голосом говорим. Сначала говорим в метре от формикария, а затем говорим в 10 см от формикария. Говорим тихо и громко.

Если разговаривать в метре от них тихо, то они никак не реагируют на голос. Если в метре от них начать громко говорить, то некоторые муравьи начинают хаотично бегать. Если подойти близко к ним и на расстоянии 10 см начать тихо говорить, то реакция муравьев будет такая же, как и при громком разговоре в метре от них. Если громко говорить в 10 см от них, то все муравьи начинают хаотично двигаться, бегать и даже матка будет проявлять чрезмерную активность и переносить личинки.

Вывод: Муравьи реагируют на вибрацию голоса, только если говорить громко рядом с ними.

Заключение.

В своей научно-исследовательской работе я изучал поведение муравьев в условиях формикария. Наблюдение за муравьями в домашнем формикарии увлекает, развивает любознательность, формирует познавательный интерес, воспитывает гуманное отношение к животному миру. Наблюдение за домашними муравьями даже обладает очень сильным релаксирующим эффектом.

При изучении литературы было установлено, что муравьи вида Messor structor имеют органы зрения и слуха, но развиты они не одинаково.

Проводя свои эксперименты с муравьями вида Messor structor , я ставил целью провести исследование, и установить могут ли видеть и слышать муравьи данного вида, изучить особенности строения и функции органов слуха и зрения у муравьев. Исследования мной проведены. Можно сделать вывод:

У муравьев вида Messor structor орган зрения развит по-особенному из-за сложного фасеточного строения глаза. Глаза у муравьев есть, состоят из маленьких частичек. Однако, исходя из результатов моих исследований, можно сказать, что они если и видят то очень плохо. Мои муравьи никак не реагируют на световой раздражитель.

В результате проведенных исследований можно сказать, что для муравьев не имеет значение, какая играет музыка, каков ее стиль. Для них гораздо важнее как близко от них она звучит. В моих экспериментах они реагировали только на вибрации. На мой взгляд, они чувствовали дрожь под ногами, и начинали пугаться, и паниковать. Сразу бежали спасать потомство. В связи с плохим зрением у муравьев вида Messor structo более развиты органы слуха и осязания. Они умеют улавливать звуковые волны и движение воздуха коленчатыми усиками и волосками на теле. Это и есть их орган слуха. Можно сказать, что муравьи «слышат» коленками. Так же им помогают распознавать окружающий мир усики на голове.

Таким образом цель научно-исследовательской работы, суть которой заключалась в изучении поведения муравьев вида Messor structor в условиях жизни в формикарии при воздействии на них световых и звуковых раздражителей была достигнута.

Исходя из вышеизложенного, можно предположить, что данное исследование и полученные знания могут пригодиться мне в дальнейшем при изучении курса зоологии и быть представлены в виде доклада и практической работы на уроках или внеурочных занятиях.

Список использованных источников и литературы.

1. Дунаев Е. А. «Муравьи Подмосковья: методы экологического исследования» [Электронный ресурс] — М.: МГСЮН, 1997.— 96с. :http://www.ru.wikipedia.org

2. Захаров А.А. «Муравей, семья, колония» [Электронный ресурс]/ Под ред. К. В. Арнольди. — М.: Наука, 1978. — 144 с.— (Человек и окружающая среда) :http://www.ru.wikipedia.org

3. Мариковский П.И. «Маленькие труженики гор. Очерки о жизни муравьев горного Тянь- Шаня.» [Электронный ресурс] — Алма-Ата: Наука, 1975. — 166с :http://www.ru.wikipedia.org