VII Международный конкурс научно-исследовательских и творческих работ учащихся
Старт в науке
Эти удивительные муравьи!
Автор работы награжден дипломом победителя III степени
Полная версия работы доступна во вкладке "Файлы работы" в формате PDF
1. Введение.
Мы часто, особенно весной и летом, посещаем лес. Там под деревьями мы видим огромные «живые кучи» - муравейники. Вряд ли найдется человек, которого бы не заинтересовало это удивительное сооружение с его, не менее интересными, обитателями.
Кто они? Как живут? Мне захотелось это узнать….
Изучив литературу, я узнала, что в настоящее время известно около 6 тысяч видов муравьёв, в действительности их существует в природе больше. В России обитает примерно 125 видов муравьёв, из них самый обычный – рыжий лесной муравей, который населяет всю лесную зону.
Поэтому целью моего исследования стало:
Изучение жизни и взаимоотношения рыжих лесных муравьев, а также их влияние на экологическую обстановку в лесу.
Задачи исследования:
Изучить литературу о муравьях.
Изучить поведение и взаимоотношения муравьев.
Изучить влияние муравьев на экосистему леса.
Научиться представлять результаты поиска и обобщения информации в различных видах (реферат, фотоотчет, презентация).
Повышать творческую, познавательную активностью.
Объект исследования: муравей.
Для достижения желаемого результата мною были использованы такие методы:
1. Сбор и анализ информации.
2. Наблюдение.
3. Эксперимент.
Данная работа может быть использована на уроках биологии и во внеурочной деятельности.
Теоретическая часть.
Рыжий лесной муравей. Кто он?
2.1.Строение муравья.
Муравьи – это насекомые из надсемейства муравьиных и отряда перепончатокрылых. Они являются общественными насекомыми образующими три касты: самки, самцы и рабочие особи (Рис. 1).
Рис. 1
Размеры тела муравья от 0,8 до 30 мм. Окраска от светло-желтой до черной (Рис. 2).
Рис. 2
Зрение у муравьев в отличие от обоняния, вкуса и осязания, развито слабо (Рис. 3-4).
Рис. 3 Рис. 4
Жало и ядовитые железы, выделяющие муравьиную кислоту, развиты у большинства видов этих насекомых (Рис.5).
Рис. 5.
2.2 Размножение муравьев
Муравей насекомое с полным циклом развития:
яйцо - личинка - куколка – имаго (взрослая особь).
Жизнь начинается с яйца. Яйца хранятся небольшими пакетами и отдельными яйцами. После инкубационного периода из яйца выходит непохожая на взрослое насекомое червеобразная личинка. На этой стадии насекомое активно питается и растет. Пока личинки небольшие они хранятся, как и яйца пакетами (Рис. 6).
Рис. 6
Взрослые крупные личинки располагаются отдельно, а не в общем пакете
Следующая стадия - куколки. Перед тем как окуклиться личинка перестает питаться и выделяет фекальный шарик, меконий. До этого по мере роста личинки все отбросы скапливались в её теле (Рис. 7).
Рис. 7
Из куколки появляется сформировавшийся муравей имаго со светлыми покровами (Рис. 8).
Рис. 8
Из кокона насекомых вытаскивают сородичи, так как самостоятельно выйти они еще не способны. Через несколько дней они обретают нормальную окраску.
2.3 Питание муравьёв
Продолжительность жизни муравья напрямую связана с его социальным типом. Муравьиная королева живет до 20 лет, а рабочие особи существуют не более 3-х лет. Самцы проживают очень короткую и насыщенную жизнь, длящуюся несколько недель.
Муравьи способны выживать практически в любых условиях. Они используют широкий ассортимент пищевых ресурсов. Существуют хищные муравьи, которые едят других насекомых. В большинстве своем, муравьи питаются соком нектарных растений, падалью, тлёй или другими насекомыми (Рис. 9-11).
Рис. 9 Рис. 10
Рис. 11
2.4 Социальное устройство муравейника
Муравьи – насекомые социальные. Условно их можно разделить на три касты: самки, самцы и рабочие особи. (Рис. 12).
Рис.12
Семья муравьев состоит из самцов, появляющихся на период спаривания, и самок. Одна или несколько главных самок откладывают яйца.2
Один или два раза в году в гнезде муравьев появляется много крылатых особей. Это основатели новых колоний – молодые самцы и самки. В теплую безветренную погоду они отправляются в брачные полеты. После оплодотворения самцы погибают, а самки, опустившись на землю, отгрызают крылья и ищут подходящее для гнезда место. Самки могут не питаться в течение года, выполняя при этом все работы по устройству гнезда, откладку яиц и уход за молодью. После появления первых рабочих, самка занимается только откладкой яиц. Иногда это происходит до 20 лет подряд. И за все это время самка больше не спаривается.
Рабочие муравьи выполняют разные функции, но между ними существует четкое разделение труда.
Строители - строят новое жилье, расширяют, ремонтируют, приносят строительные материалы, которыми служат веточки, хвоинки.
Стража - охраняет муравейник от чужаков. Это муравьи воины, которые в случае опасности стреляют муравьиной кислотой.
Няньки - ухаживают за расплодом, кормят и переносят личинки в безопасное место в случае угрозы.
Уборщики - уносят строительный мусор и другие отходы за пределы гнезда.
Могильщики - уносят, в кладбище трупы своих сородичей.
Фуражиры добывают пищу:
- фуражиры - разведчики дают информацию;
- фуражиры - охотники убивают беспозвоночных;
- фуражиры - носильщики приносят пищу в гнездо;
- фуражиры - сельскохозяйственники разводят и расселяют тлю для получения сладкой росы, по-другому говоря, доят тлю (Рис.13).
Рис. 13
Язык муравьев сложен для человеческого понимания, но эксперименты по его расшифровке ведутся уже давно. Он состоит из комплекса запахов (ферамонов), жестов (движений конечностями) и антеннальных контактов (прикосновений усиками).
При общении друг с другом муравьи используют разнообразные сигналы. Они передают информацию прикосновением усиков, ног, головы. Используются так же химические сигналы.
2.5 Строение муравейника
Большая часть муравейника скрыта от глаз любителей полакомиться муравьями. В подземной части муравейника - чистота и порядок.
Жилище муравьёв покрыто иголками и веточками. Они защищают муравейник от холода и дождя. Рабочие муравьи ремонтируют и обновляют это покрытие (Рис. 14).
Рис. 14
В муравейнике есть солярий - камера, нагреваемая лучами солнца. Весной обитатели сюда забегают погреться.
В доме муравьёв много входов, один из них охраняемый солдатами, служит вентиляционным каналом.
Есть и кладбище. Сюда рабочие муравьи относят мусор, умерших собратьев.
В зимовальной камере муравьи собираются, чтобы пережить холода в состоянии полу-спячки.
В хлебном амбаре муравьи хранят запасы еды.
В царской камере живет матка. Она откладывает до 1500 яиц в день, за ней ухаживают рабочие муравьи.
В муравейнике есть камеры с яйцами, личинками и куколками; коровник (место, где муравьи содержат тлю); мясная кладовка (куда фуражиры приносят гусениц и другую добычу) (Рис. 15).
Рис. 15
2.6. Значение муравьёв в экосистеме
Муравьи в экосистеме земли играют важную роль. Они являются основными строителями почвы, поставщиками энергии, опылителями, мусорщиками, агентами биологической борьбы с вредителями, индикаторами состояния экосистем, а так же важной составляющей пищевой цепи.
Проходя по лесу можно обратить внимание, что вокруг муравейника деревья более зеленые и высокие. Научно доказано, что 5 муравейников средней величины гарантируют здоровье целому гектару леса.
Ученые говорят, что за день гнездо муравьев уничтожает до 100 тысяч вредных насекомых. Муравьи разрыхляют почву, создавая условия для снабжения ее воздухом.
Тысячами незримых переплетенных нитей они связаны с другими живыми существами. В природе муравьиные гнезда используют кабаны и различные птицы в качестве «санитарных ванн», очищаясь, таким образом, от паразитов. Эти «ванны» освобождают птиц и животных от паразитов и, возможно, укрепляют здоровье – ведь лечат же ревматизм муравьиной кислотой!
3. Практическая часть.
3.1. Выявление предпочтения в питании муравьев
Оборудование: мёд, кусочек яблока (углеводы), мясо, кузнечик (белок).
Ход работы:
На поверхности муравейника были разложены мёд, яблоко, мясо и кузнечик.
Муравьи моментально и активно «облепили» все разложенные «продукты питания». Достаточно быстро стали исчезать мед, яблоко и кузнечик, дольше всего по времени они поедали мясо.
Через 1 час 10 минут вся пища исчезла.
Вывод: муравьи предпочитают как углеводную, так и белковую пищу. Они всеядны.
Рис. 16 Рис. 17
Рис. 18 Рис. 19
3.2. Изучение поведения муравьёв из разных муравейников
Ход работы:
Нескольких муравьев из другого муравейника были подсажены в исследуемый муравейник.
Муравьи – «чужаки» подверглись атаке и были изгнаны из муравейника.
Вывод: муравьи отличают обитателей своего муравейника от пришельцев того же вида.
3.3. Умение муравьёв находить дорогу домой
Муравей был взят с тропы, ведущей к муравейнику, и перемещен на расстояние 2 метров от этой тропы на землю. Муравей долго и хаотично блуждал около 5 минут, пока не наткнулся на другую тропу. По ней он сразу же направился к муравейнику.
Затем палочкой провели поперёк муравьиной тропы - стёрли верхний слой земли. В результате муравьи беспомощно стали метаться взад и вперёд, не зная куда идти. Движение на этом участке муравьиной тропы нарушилось.
Вывод: муравьи ориентируются на местности по запахам, используя специальные вещества - феромоны, запах которых не дает им заблудиться и сбиться с пути, помогая находить дорогу к родному дому - муравейнику. Если муравей находится на своей территории, он рано или поздно найдёт дорогу к дому. А вот если он уйдёт далеко от дома и придёт к другому муравейнику, скорее всего в свою семью его уже не примут, так как у него «чужой запах». Он может погибнуть.
4.Выводы:
Муравьи – уникальные насекомые с полным циклом развития: яйцо, личинка, куколка, имаго. Муравьи способны выживать практически в любых условиях. Они используют широкий ассортимент пищевых ресурсов. Существуют хищные муравьи, которые едят других насекомых. В большинстве своем, муравьи питаются соком нектарных растений, падалью, тлёй или другими насекомыми. Условно их можно разделить на три касты: самки, самцы и рабочие особи. Рабочие муравьи выполняют разные функции, но между ними существует четкое разделение труда.
Муравейник имеет сложную структуру. Он состоит из солярий-камеры, кладбища, зимовальной камеры, хлебного амбара, царской камеры, камеры с яйцами, личинками и куколками, коровника, мясной кладовки.
В ходе экспериментов я выяснила, что:
- муравьи отличают своих сородичей от чужаков.
- муравьи всеядны.
- муравьи ориентируются на местности по запаху.
Хвойный домик сложен кучей,
Он без окон, без дверей.
Только вы, на всякий случай,
Проходите поскорей.
В этом домике из хвои,
Без двора и без ворот,
Все хозяева — герои,
Смелый маленький народ.
Кто в труде весь день проводит,
Носит тяжести весь день?
Кто, храбрец, на бой выходит.
Чуть домок его задень?
Бьются яростно и смело.
Не жалея жизнь свою.
И за храбрость, труд и дело
Честь и слава муравью!
5. Заключение.
Мне любопытно было изучать муравьев. Это удивительные существа, у которых всё как часы отлажено: каждый выполняет свои обязанности добросовестно. Они поразили меня своим трудолюбием и способностью помогать друг другу.
Кроме того, влияние муравьев на окружающую среду, несомненно, благоприятное. Это воздействие наиболее полно изучено в лесу на примере рыжих лесных муравьев. В результате многолетнего положительного влияния этих муравьев на лес увеличивается продуктивность основного яруса деревьев и всего насаждения в целом, а также повышается биологическая устойчивость лесов.
Я считаю, что моя работа актуальна, потому что муравьи занимают важное место в экосистеме леса. Неспроста их называют «санитарами леса». Ведь строя свои муравейники, они используют веточки, палочки, тем самым очищая лес. Муравьи уничтожают множество вредных насекомых, переносят семена растений. Некоторые виды птиц прилетают к муравьям, чтобы очиститься от вредителей, попавших в оперение, так как муравьи – активные хищники. Они быстро переключаются на новые обильные источники пищи и таким образом могут подавлять вспышки размножения вредителей. А еще, в яде муравьев содержатся антибиотики, эффективно убивающие грибы и бактерии – возбудители тифа, холеры, туберкулёза.
Эта работа помогла мне получить практические навыки в работе с компьютером, пополнить свои знания научной терминологией, находить материалы для исследования; наблюдать, сравнивать, доказывать и делать выводы. Я рада тому, что мои «маленькие» открытия совпали с научными взглядами по биологии. Полученные результаты поменяли моё отношение ко всем живым организмам, а особенно к муравьям.
Список используемой литературы
Длусский Г. М., Букин А.П. Знакомьтесь! Муравьи. М.: Просвещение, 1982 – 128с.
Захаров А.А. Муравей, семья, колонии. М.: Просвещение, 1984. – 272с.
Зорина З.А., Полетаева И.И Я познаю мир.М.: Астрель, 2001 – 448с.
|
Латюшин В.В., Шапкин В.А. Биология. Животные М. Дрофа, 2000. – 125с.
Насекомые. Полная энциклопедия. М: Эксмо, 2015 – 256с.
Интернет ресурсы:
https://ru.wikipedia.org/wiki