VII Международный конкурс научно-исследовательских и творческих работ учащихся

Старт в науке

Муравьи-жнецы в неволе и их социальные роли

• Авторы
• Руководители
• Файлы работы
• Наградные документы

Бардаков С.И. 1

---

1МАОУ "Образовательный центр № 2 г.Челябинск

Науменко Е.А. 1

---

1МАОУ "ОЦ №2" г. Челябинск

Работа в формате PDF

2.3 MB

Автор работы награжден дипломом победителя III степени

Диплом школьникаСвидетельство руководителя

Введение:

О муравьях можно говорить бесконечно. Это уникальные сообщества разбросанные по всему земному шару. Миллионы лет они обмениваются информацией и прокладывают тайные тропы.

Эти насекомые, работающие слаженно, как единый организм, всегда вызывали интерес у людей. Но только сейчас мы имеем возможность узнать о них чуть больше.

Мне всегда была интересна их жизнь, но наблюдать за муравьями в природе довольно сложно, поэтому я решил вырастить колонию муравьев у себя дома. Для этого был создан специальный дом (формикарий), который в последствии мы заселили муравьями - жнецами.

Объект исследования: формикарий с колонией муравьев Messor structor

Предмет исследования: поведение муравьев-жнецов в неволе

Цель работы: на основе собственных наблюдений за колонией муравьев-жнецов, изучить распределение полномочий и обязанностей отдельных особей.

Нами были поставлены следующие задачи:

- провести наблюдения за жизнью колонии

- изучить научную литературу и интернет источники по данному вопросу

- изучить особенности поведения муравьев в неволе.

Гипотеза: в колонии муравьев вида Messor structor, есть четкое распределение социальных ролей. Каждая особь имеет определенную задачу и значимость.

Описание вида муравьев Messorstructor (степной муравей-жнец)

Муравьи – одни из самых древнейших насекомых на земле. Ученые посчитали, что этому виду уже около 100 млн. лет.

Род Messor включает 110 видов муравьев, приспособленных к жизни в зоне пустыни практически на всех материках. Так только в Европе обитает 30 видов, из них 5 на территории России. И один из них степной муравей-жнец (Messor structor).

Особи входят в класс - насекомых

Отряд – перепончатокрылые

Местообитание: степи и полупустыни

Рацион: семена растений, мертвые насекомые

Степной муравей-жнец является наиболее крупным на фоне других муравьев данного подсемейства.

 Окраска темная, красновато-коричневая. Длина рабочего насекомого варьируется от 4 до 9 мм, королевы – до 11-15 мм. Тело состоит из трех частей: голова, грудь, брюшко, соединенных между собой перемычками, благодаря чему насекомые гибки, подвижны. Массивная квадратная голова муравья снабжена челюстями-жвалами, которые при укусе закрываются как капкан. Это удобно для переноса пищи и размельчения зерен.

При изучении вопроса, сколько живут муравьи-жнецы, получены сведения, что рабочий живет до 3-5 лет, а матка – до 20 лет.

Проживают жнецы семьями численностью до 5000 особей. Наземная часть муравейника имеет вид отверстия, окруженного валом из земли и сора от приносимых зерен. Под землей гнездо выглядит как протяженный вертикальный тоннель, по сторонам отходят ходы с камерами. Один дом семья использует несколько лет.

Иерархия муравьев в колонии

Муравьи живут большой семьей в насыпных домах – муравейниках. В природе не существуют муравьев, живущих по одному.  

Каждая особь имеет определенную задачу и свою значимость;

Их главная цель является общей для всех особей – жизнеобеспечение муравейника;

По распределению обязанностей и функций особи делятся на виды - это солдаты, рабочие муравьи и матка. (рисунок1, 2)

Коммуникация между этими трудолюбивыми насекомыми происходит в виде физических сигналов и феромонов (химический).

Физические сигналы(движения усиков) - оповещают про опасность и какие-либо происшествия. Феромоны используются для разработки маршрутов при добыче пропитания.

В каждой колонии есть строгое распределение обязанностей:

Матка - самая крупная особь в муравейнике. Ее главная функция – приносить потомство методом кладки яиц;

Рабочий муравей - составляет основную часть жителей колонии.

Все рабочие особи – это самки без функции воспроизводства;

Рабочие муравьи дополнительно делятся на классы по своей специализации:

Няньки – следят за молодняком, яйцами, куколками;

Фуражиры – добывают необходимое пропитание;

Строители – прорывают новые ходы, занимаются ремонтом муравейника.

Солдаты – Охраняют муравейник, матку, яйца и куколок от опасностей;

Чем питаются муравьи-жнецы

Особое внимание нужно уделить питанию и добыче пищи жнецами. Так как они чаще всего питаются зерновыми культурами.

Очень интересно у жнецов происходит сбор провизии. Сбор зерна происходит, когда оно оказывается на земле. Затем рабочие муравьи относят добычу в специально отведенные камеры для хранения.

 Для измельчения крупных зерен злаков необходимо приложить немалые усилия. Поэтому данной работой в колонии жнецов занимается муравей-солдат. Имея крупную голову и массивные челюсти, он дробит зерна на мелкие части. Подготовленные кусочки семян обрабатывают рабочие муравьи меньших размеров, так как это требует меньше усилий. Далее зернышки превращаются в муку, смачиваются слюной. Этой кашицей кормят личинок.

Кроме того, едят муравьи и животную пищу, например насекомых. Однако такой вид пищи второстепенен. Если колонии жнецов не хватает в рационе белка, то они выращивают специальные кормовые личинки, которыми в дальнейшем, кормят расплод.

1.4 Роль муравьев в экосистеме

Какую пользу приносят муравьи лесу?

- за летний сезон обитатели муравейника освобождают лес от вредных насекомых: гусеницы, черви, слизни – настоящее лакомство для них. Учёные подсчитали, что обитатели одного муравейника всего за один день лета уничтожают около двух тысяч вредителей и их личинок. Тем самым способствуют приросту количества деревьев и кустарников.

- муравьи являются распространителями семян многих растений. Собирая их и перетаскивая домой, по дороге он теряет часть. Так растения размножаются на большой территории. В степях и полупустынях это особенно актуально.

- как и пчёлы, муравьи являются опылителями для цветов, поедая сладкий нектар.

- строя свои подземные дома и прокладывая многочисленные ходы для своего передвижения, они способствую рыхлению почвы. Именно поэтому лесные растения, живущие над муравейниками, активнее всего развиваются. Почва при этом кроме воздухопроницаемости становится более плодородной, обогащённой органикой и минералами: углеродом, азотом, калием, фосфором и многими микроэлементами.

- муравьи, поселившиеся в отмершей древесине, ускоряют её разложение, таким образом освобождая лес от больных экземпляров.

- муравьи полезные насекомые для певчих птиц. (корм)

- лечебные свойства муравьёв известны с давних пор. Испокон веков люди делали из них настойки, мази. Основным действующим веществом в таких препаратах является муравьиная кислота.

-муравьи улучшают водный режим почвы и регулируют его кислотность. Под муравейником обычно она более легкая, менее кислая.

Таким образом, можно сделать вывод, что муравьи являются неотъемлемым звеном в экосистеме. Они являются основой биологической защиты леса от насекомых-вредителей. Прокладывая свои гнезда, муравьи рыхлят почву и облегчают доступ воздуха к корням растений, обогащают почву. А муравьи-жнецы в степных зонах просто незаменимы.

Практическая часть:
2.1 Заселение формикария

Для наблюдения нами был выбран и приобретен вид степных муравьев - Messor structor. Потому что они не агрессивны, просты в уходе и не прихотливы в еде. А также формикарий, набор инструментов для наблюдения, включая микроскоп, и различные товары для муравьев.

Колония при покупке состояла из 1 матки и 10-15 рабочих муравьев, а также нескольких личинок. (рисунок 3,4).

Дальше, муравьиное семейство было переселено в подготовленный формикарий. Который, в течение суток был полностью заселен жителями.

2.2 Наблюдения за переселением

Первым из пробирки вышел рабочий муравей, для того чтобы разведать обстановку и доложить остальным представителям колонии. За ним начали выходить остальные муравьи.

Когда формикарий был проверен на отсутствие опасностей и пригодность к проживанию, рабочие муравьи приступили к переносу расплода в одну из ячеек. И только после того, как все личинки были перенесены, за ними перешла матка.

За ночь, колония полностью переехала. В одной из ячеек находилась матка с расплодом и несколько муравьев-нянек, для ухода за личинками. В другой ячейке муравьи организовали склад провизии. В которой постоянно находился один из рабочих, который занимался перекладыванием зерен и наведением порядка. (рисунок 5)

Вечером на арену нами был насыпан мак, который на утро оказался весь в ячейке-складе. Из чего можно сделать вывод, что работа кипит, не прекращаясь, даже ночью. (рисунок 6)

2.3 Исследование предпочтений в еде.

В течение месяца муравьям-жнецам предлагались разные виды пищи: зерновые культуры, фрукты, белковая пища. (таблица 1)

По нашим наблюдениям самое большое предпочтение муравьи отдают маку, семени горчицы и говядине. Потому что именно эти продукты оказываются в ячейках «склада». (рисунок 7)

Таблица 1 – Исследование предпочтений в еде.

Так же нами было замечено, что при добавлении в рацион белковой пищи (конкретно говядины), популяция муравьев стала резко увеличиваться. За первую же неделю в кладке появилось около 9 новых личинок.

Любопытно, что лишний мусор, а также пищу, которая не пришлась им по вкусу, муравьи выносят за пределы жилых ячеек, организовав таким образом «свалку». Что говорит о высокой организации быта. Муравьи-жнецы не мусорят в жилых помещениях. (рисунок 8)

2.4 Распределение социальных ролей

Каждый раз, когда на арену попадал новый вид корма, первым неизменно выходил муравей разведчик. После этого, он возвращался в жилище, где сообщал собратьям о найденной пище и несколько рабочих шли прямиком в то место, где лежат зерна.

Затем несколько зерен сразу же переносилось в ячейку с расплодом. В ней муравей-солдат принимался измельчать пищу. Этой массой муравьи-няньки в дальнейшем кормят личинки. (рис.10)

Остальные рабочие организованно переносили зерна в хранилище. Для этого они разделялись на небольшие группы. Одни подносили зернышки к входу в жилые помещения, вторые уже встречали их внутри и разносили по ячейкам. В ячейке-хранилище один из муравьев заботливо раскладывает зерна в определенном порядке.

Замечено что, чем больше корма было им предложено, тем больше представителей колонии выходило для сбора провизии.

Еще меня удивило, как рабочие муравьи обеспечивают матку водой. В нашем формикарии поилка выглядит, как специальная ячейка, в которой постоянно находится влажная губка. Но матка сама не ходит к воде, а рабочие муравьи отщипывают маленькие кусочки мокрой губки и приносят ей. После того, как матка выпивает всю жидкость, рабочие выносят сухую губку на свалку. Точно также, как люди выбрасывают одноразовые стаканчики, после того, как попьют. (рис.11)

ВЫВОД:

Муравьи – самые организованные и трудолюбивые из всех насекомых. Это позволяет им выживать в самых разнообразных условиях. Из-за своей живучести и точной иерархии обязанностей муравьи заселили практически все уголки нашей планеты.

За время исследования, я сделал важные для себя открытия: - муравьиное семейство очень похоже на нас, людей. Они так же живут семьями, общаются, заботятся о потомстве, королеве, друг друге. И в случае опасности, первыми спасают личинок

- наблюдая за появлением новых членов муравьиной семьи, узнал, что матка производит на свет разные виды муравьев, в зависимости от нужд в данный момент - рабочих или солдат, если в этом есть необходимость.

Из наблюдений мне стало понятно, что есть строгая иерархия, каждая особь выполняет свои обязанности, но в случае непредвиденных обстоятельств, например опасности, муравьи могут изменять свою социальную роль на некоторое время. Но в скором времени, каждый возвращается к своей работе. Что, является подтверждением нашей гипотезы.

Колония муравьев работает, как единый «сверхорганизм». Отдельных представителей в колонии можно сравнить с работой разных органов. У каждого своя задача и свои функции. Но все они трудятся на благо общей цели. А их трудолюбием и организованностью можно только восхищаться!

Для меня, муравьи – это очень интересный объект исследования и наблюдения. Они поражают своим поведением и отношением к труду, а также способностью к обучению молодого поколения. В дальнейшем я планирую и дальше развивать свою колонию, чтобы как можно больше узнавать об их жизни и деятельности в неволе.

Список литературы:

1.  Бакшт Ф. Куча чудес. Муравейник глазами геолога. Издательство Печатная мануфактура, 2005.

2. Биология: Энциклопедия/Под ред. М.С. Гилярова. -М.: Большая

Российская энциклопедия, 2003.-864с.: ил., 30л. цв. ил.

3. Дубовиков Д. А. Видовое разнообразие муравьев (Hymenoptera, Formicidae) Северной Осетии // "Муравьи и защита леса": Матер Х Всерос. мирмекол. симп. М., 1998.

4.Новый иллюстрированный словарь/ Под ред. В. И. Бородулина, А. П.Горкина, А.А. Гусева, Н.М. Ланда и др.-М.:Большая Российская энциклопедия,, 2005.-912 с.: ил.

5. [Электронный ресурс]. URL:http://antclub.ru/ (дата обращения: 05.01.2019).

6. [Электронный ресурс]. https://muravdom.ru/help/kartochki-vidov/messor-structor-stepnye-muravi-zhnecy-soderzhanie-i-uxod-v-domashnix-usloviyax/ (дата обращения 04.01.2019)

7. [Электронный ресурс]. https://ru.wikipedia.org/wiki/Муравьи-жнецы

(дата обращения 04.01.2019)

Приложение 1

Рисунок 1. Messor structor

Рисунок 2. Матка, несколько рабочих, личинки

Рисунок 3. Колония муравьев-жнецов при покупке.

Рисунок 4. Микроскоп и набор для наблюдений

Рисунок 5. Колония сразу после переселения

Рисунок 6. Колония на утро.(Весь мак перенесен в ячейку для хранения)

Рисунок 7. Муравей разведчик; рабочие переносят зерна в хранилище.

Рисунок 8. Импровизированная «свалка» за пределами жилища

Рисунок 9. Стадии развития потомства (личинка/куколка/ новорожденный муравей)

Рисунок 10. Кормление расплода

Рисунок 11. Куски губки, выброшенные после питья