Исследование муравейников в окрестностях п.Верхняя Максаковка

Министерство образования  Республики Коми

Управление образования АМО ГО «Сыктывкар»

Муниципальное общеобразовательное учреждение «Средняя общеобразовательная школа №15»

Исследование муравейников в окрестностях п.Верхняя Максаковка

Автор: Индюков Дмитрий Андреевич

Учащийся 7 «б» класса

Место учебы: МОУ «СОШ №15»

Руководитель: Цибульская Татьяна Александровна

учитель географии и биологии

Сыктывкар

2013

Оглавление:

Введение...........................................................................................................        3

Методика исследования …………………………………………………….        6

Результаты исследований …………………………………………………..        7

Выводы ………………………………………………………………………        13

Заключение ………………………………………………………………….        14

Список использованной литературы ………………………………………       15

Приложения …………………………………………………………………       16

ВВЕДЕНИЕ

        С давних времен жизнь трудолюбивых муравьев была для людей предметом постоянных наблюдений и живейшего интереса. Еще в древних сказаниях, поэтических произведениях и даже в Библии уделялось внимание этим перепончатокрылым насекомым. Однако, несмотря на долгий период изучения муравьев, мы еще многого о них не знаем, а некоторые тайны их жизни приоткрылись ученым совсем недавно.

        Появились муравьи на нашей планете двести миллионов лет назад. Предки современных муравьев были подземными хищниками, лишь значительно позднее они освоили поверхность земли и залезли на деревья. С течением времени одни формы муравьев вымирали, другие появлялись, и сейчас ученые насчитывают около восьми тысяч различных видов.[3]

        В наших лесах распространенным видом являются рыжие лесные муравьи (Fjrmica rufa).

        Живут муравьи семьями. В гнезде рыжего лесного муравья бывает около одного миллиона жителей. Муравьи имеют три основные касты: самцы, самки и рабочие особи, являющиеся бесполыми самками. В жизни муравьев существует возрастной и кастовый полиэтизм. Под возрастным полиэтизмом подразумевают смену «профессиональной» деятельности муравьев в течение жизни. Если различные функции в гнезде выполняют муравьи одного возраста, но разных размеров и строения, то речь идет о кастовом полиэтизме.

        Гнезда у муравьев очень разнообразны: моховые и земляные кочки, холмики из земляных комочков и растительных остатков. В среднем на постройку одного гнезда используется четыре-пять миллионов хвоинок и веточек. [1]

        Ориентируются муравьи в пространстве по наземным предметам, а также по свету солнца. Особую систему восприятия окружающей обстановки создают обладающие запахом химические вещества, выделяемые муравьями – феромоны.

        Переговариваются муравьи друг с другом соприкосновением антенн, расположенных на голове. Так они передают различную информацию на понятном лишь им языке.

        О муравьях известно как о наиболее полезных насекомых. Муравьи разрыхляют почву, создавая условия для снабжения ее воздухом, ускоряют разложение растительных остатков и удобряют почву гумусом, уничтожают много насекомых – древоразрушителей, содействуя приросту древостоя. При этом листогрызущие насекомые составляют 90% из пищевого рациона. Таким образом, муравьи могут подавлять очаги массового размножения вредителей. Радиус защитного действия среднего гнезда (диаметром около 1 метра и высотой купола 55 см) рыжих лесных муравьев от сосновой и других совок, пилильщиков, ряда пядениц – 30 метров, шелкопрядов и майских хрущей – 10 метров. Четыре средних гнезда на одном гектаре хвойного леса гарантируют защиту от листогрызущих насекомых – вредителей. [2]

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

        В природе муравьиные гнезда используют кабаны и различные птицы в качестве «санитарных ванн», очищаясь таким образом от паразитов, нанося при этом вред муравейнику.

        Значение муравьев в природе возрастает еще и из-за того, что они являются одним из основных звеньев трофических цепей экосистем.

        Из яда рыжих лесных муравьев раньше получали так называемый муравьиный спирт, который использовали для натирания. [1]

        Актуальность данной темы состоит в том, что численность муравьев на единицу площади в лесах очень велика, поэтому они оказывают существенное влияние на лесную экосистему. Как было сказано выше, муравьи играют в биоценозах огромную положительную роль. Вместе с тем, муравьи испытывают негативное влияние со стороны человека, когда чаще всего разрушаются муравейники или изменяется привычная для муравьев природная среда.

        Данное исследование проводится в нашей местности впервые.

Гипотеза работы: муравьи оказывают существенное влияние на лесную экосистему.

Предмет исследования: муравейники в окрестностях поселка.

Объект исследования: рыжие лесные муравьи (Fjrmica rufa).

Цель работы: изучить характер поселений рыжего лесного муравья в биоценозе соснового леса и оценить экологическое состояние леса.

Задачи:

1. провести картирование гнезд рыжих лесных муравьев
2. высчитать плотность распределения муравьев на изучаемой территории
3. провести эксперименты по изучению внегнездовой деятельности муравьев
4. выявить роль муравьев в экосистеме леса

Работа выполнялась в течение лета 2011 - 2012 года.

Для выполнения работы был выбран биоценоз соснового леса,

находящегося на северо-востоке поселка Верхняя Максаковка. Рельеф участка равнинный. Климат умеренно-континентальный с умеренно теплым летом и умеренно холодной зимой. Почвы дерново-подзолистые, супесчаные. Грунтовые воды залегают на средней глубине. Видовой состав растительного мира разнообразен. На участке четко прослеживается ярусность, где первый ярус принадлежит сосне обыкновенной, второго яруса как подлеска практически нет, только на границах биоценоза присутствуют лиственные деревья: рябина, ольха. Третий ярус представлен кустарником и маленькими деревцами: можжевельником, елью, рябиной, малиной. Четвертый ярус представлен в основном кустарничками: черникой и брусникой, но так как преобладает черника, то можно сделать предположение, что это сосняк – черничник. Пятый ярус представлен в основном зелеными мхами.

МЕТОДИКА ИССЛЕДОВАНИЯ

Для проведения картирования гнезд муравьев необходимо на план местности нанести контуры границ биотопов, ручьи, овраги, и.т.д.; поместить и пронумеровать все встреченные муравейники на изучаемой территории. Также необходимо исследовать муравейники и все данные занести в таблицу. Кроме этого изучаются муравьиные тропы, все данные по тропам вносятся в таблицы.

Плотность поселения муравьев высчитывают по формуле: P=S/F, где S – сумма площадей оснований куполов (кв.м.), а F – площадь, занимаемая биоценозом (кв.м).

Для поведения экспериментов по изучению внегнездовой жизни муравьев была заложена пробная площадка (10х10 м) с одним или несколькими муравейниками внутри. Затем внутри пробной площадки проводились эксперименты на изучение внегнездовой деятельности муравьев. [3]

Все наблюдения проводились в соответствии с методическими рекомендациями Харитонова Н.П. и Дунаева  Е.А..  В работе нами  применялись методы: полевых исследований, метод наблюдений, метод эксперимента, измерения параметров муравьиных гнезд и протяженности троп с помощью рулетки. [5]

РЕЗУЛЬТАТЫ  ИССЛЕДОВАНИЙ

        Картирование гнезд рыжих лесных муравьев [4]

Поселок Верхняя Максаковка находится в 15 километрах от г.Сыктывкара. исследуемый участок выбран на северо-востоке поселка (Приложение №1). Нами был выбран сосновый биотоп, который ограничен на севере и востоке ручьем, на юге лесной дорогой, на западе тропинкой, которая идет от школы к жилым домам. (Приложение №2). При внимательном осмотре стволов и ветвей деревьев были обнаружены различные повреждения. Если сравнить современное состояние участка с прошлыми годами, можно отметить, что антропогенная нагрузка на участок с каждым годом увеличивается. Больше появляется поврежденных деревьев и в результате воздействия человека, и в результате повреждений вредными насекомыми. Осенью 2012 года была произведена рубка 4 поврежденных деревьев.

        На исследуемом участке, площадью 950 кв.м. было обнаружено всего 4 муравейника. Купола всех муравейников имеют колоколообразную форму.

Таблица 1

Общие данные по обследованию леса

Таблица 2

Общие данные по обнаруженным муравейникам

        Нами было проведено сравнение количественных данных муравейников за 2011-2012 год.

Таблица 3

Размеры муравейников на исследуемой территории

Проведенные наблюдения за тропами, по которым осуществляется движение  муравьиных потоков на изучаемой территории, показали следующее. Большая часть троп соотносится к кормовым, поскольку по ним муравьи транспортируют пищу. Тропы проложены в основном к стволам деревьев, имеющих следы повреждений различными вредителями, к скоплениям сучков и веточек, листового опада. Максимальное движение на тропах отмечается в дневное время.

Таблица 4

Характеристика муравьиных троп

Таким образом, картирование гнезд рыжих лесных муравьев показало, что на исследуемом участке зафиксировано 4 гнезда, из них одно гнездо частично нарушено. Один муравейник относится к крупным, три – к средним. От каждого гнезда отходят муравьиные тропы, которые используются для переноса корма и строительного материала. Кроме этого в нашем случае все муравейники являются опорными, так как три муравейника расположены возле деревьев, а один муравейник, который находится в стадии построения возле пня. Все муравейники строящиеся, что доказывает изменение высоты и диаметра муравейников за два года. (Приложение №3)

        Плотность поселения муравьев

Математические расчеты плотности поселения муравьев показали, что на исследуемом участке плотность составила 2,23, что соответствует формуле:

Р=2,12кв.м./0,95 кв.м.

        Также можно вычислить достаточно ли муравейников на исследуемой территории для профилактики подавления вредных насекомых. По норме в хвойном лесу на 1 га должно быть 4 муравейника. В нашем случае на 950кв.м. имеется 4 муравейника, один из которых частично разрушен. Значит, в нашем лесу можно сказать, что по норме муравейников достаточно, но все большее количество зараженных деревьев говорит об обратном.

        Эксперименты по внегнездовой деятельности муравьев

        В качестве эксперимента по изучению внегнездовой деятельности муравьев нами были проведены три эксперимента.

1) количественный учет истребляемых муравьями животных

2) закономерности суточной активности муравьев

3) изучение терморегуляции внутри гнезда.

        Для изучения количественного учета истребляемых животных необходимо было собрать добычу муравьев за 15 минут три раза в день (утром, в полдень и вечером) на одной из муравьиных троп.

        Для выполнения экспериментов был выбран муравейник №3 и тропа №10.

Таблица 5

Количественный учет истребляемых муравьями животных

Из таблицы можно сделать вывод, что большинство истребляемых муравьями животных относится к вредным. Пик истребления животных приходится на полдень.

Суточная активность муравьев зависит от температуры. По нашим наблюдениям муравейники просыпаются в основном, когда температура весной подходит к положительным отметкам. Именно тогда открываются ходы в муравейнике и начинаются появляться на куполе муравьи. Данная активность в дальнейшем нарастает и продлевается практически до конца сентября, начала октября. В зависимости от температуры в разные годы. Также мы заметили, что муравьи покидают муравейник только после того, как температура становится выше +5 градусов.

        Нами были проведены исследования зависимости суточной активности муравьев от температуры воздуха

Таблица 6

Суточная активность муравьев 30.07.2012

        Для сравнения во время наблюдений мы выбрали пасмурный день 2.08.2012, так как 30.07.2012 был солнечным днем.

Таблица 7

Суточная активность муравьев 02.08.2012

Таким образом, можно говорить о том, что состояние облачности также  влияет на активность муравьев.

Для изучения терморегуляции внутри гнезда мы провели следующий эксперимент. Мы окрасили гуашью часть купола муравейника в красный цвет. Рядом, на расстоянии около 1,5 метра от муравейника, насыпали ведро хвои. На следующий день мы не обнаружили красного цвета на муравейнике. Высыпанная хвоя рядом с муравейником не изменилась. Это говорит о  том, что муравьи все время перекладывают строительный материал муравейника с поверхности муравейника в нижние этажи. Скорее всего, это необходимо для того, чтобы в муравейнике не было сырости и внутренние камеры оставались сухими.

Все исследования внегнездовой жизни муравьев говорят о том, что муравьи полезные насекомые, так как основой их пищи являются вредные насекомые. Значит, муравьи являются биологическим оружием с вредными насекомыми. Пик суточной активности муравьев приходится на полуденное время в ясные дни, когда лес прогревается. Так же муравьи постоянно просушивают свое жилье и не дают ему отсыреть.

Выявление роли муравьев в экосистеме

В ходе наших исследований мы определили, что рыжие лесные муравьи являются неотъемлемым звеном в экосистеме. Они являются основой биологического лесозащитного комплекса от насекомых-вредителей. Прокладывая свои гнезда, муравьи рыхлят почву и облегчают доступ воздуха к корням растений, обогащают почву углеродом, калием, азотом и другими элементами. Это подтверждается тем, что даже в хвойном лесу возле муравейников можно обнаружить не мхи и лишайники, а злаковые растения. Поэтому муравейники повышают продуктивность леса.

Состояние соснового леса, в котором проходило исследование, является удовлетворительным. На состояние в основном влияет антропогенный фактор.

ВЫВОДЫ

В ходе проведенного исследования мы изучили характер поселений рыжего лесного муравья в биоценозе соснового леса и определили экологическое состояние леса:

1. Было проведено картирование 4 гнезд рыжих лесных муравьев

2. Высчитана плотность распределения муравьев на изучаемой территории, которая составила 2,12. Можно сказать, что в нашем биоценозе муравейников достаточно, для соблюдения экологического благополучия и регулирования численности вредных насекомых

3. Проведены эксперименты по изучению внегнездовой деятельности муравьев, которые заключались в учете истребляемых муравьями животных, суточной активности муравьев и изучении терморегуляции внутри гнезда.

4. Выявлена положительная роль муравьев в экосистеме леса.

Гипотеза, выдвинутая в начале работы, подтвердилась, муравьи действительно оказывают огромную положительную роль на экосистему леса.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

        В заключение работы хотелось бы отметить, что рыжие лесные муравьи – основа для биологического лесозащитного комплекса. Они являются звеном регулирующим плотность большинства полезных насекомых. В результате прямого воздействия муравьев на лес сохраняется древостой и обеспечивается продуктивность леса.

        Так как муравьи являются реальной основой для биологического лесозащитного комплекса, необходима охрана муравейников на исследуемой территории.

        Данная работа вызвала огромный интерес, поэтому в дальнейшем планируется расширить работу по более полному изучению внегнездовой жизнедеятельности муравьев. Кроме этого хотелось бы попробовать расселить муравьев с целью увеличения количества муравейников на данном участке, чтоб улучшить экологическое состояние леса.

СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННОЙ ЛИТЕРАТУРЫ

1. Захаров А.А. Муравей, семья, колония, М.: Наука, 1978
2. Длусский Г.М. Муравьи рода формика, М.: Наука, 1967
3. Дунаев Е.А. Муравьи Подмосковья. Методы экологических исследований М.:МГСЮН, 1997
4. Русских Р.Д. Лесные робинзоны, Ижевск: Удмуртия, 1973
5. Харитонов Н.П., Дунаев Е.А. Изучение внегнездовой жизни муравьев. Методическое пособие по выполнению учебно-исследовательской темы, М.: МГДПиШ, 1992

ПРИЛОЖЕНИЯ

Приложение 1

Карта исследуемого участка

Приложение 2

Схема исследуемого биоценоза

Приложение 3

Рисунок 1

Муравейные тропы, отходящие от муравейника

Рисунок 2

Опорный муравейник

Исследуемый участок

Школа

Муравейник №1

Муравейник №2

Муравейник №3

Муравейник №3

Муравейник №4