Земной шар населяют более миллиона разнообразнейших видов насекомых. Им уже более трехсот миллионов лет. Эти небольшие по размерам существа играют чрезвычайно важную роль в природе и жизни людей. И среди огромного многообразия насекомых меня особо заинтересовали муравьи.
Когда говорят о муравьях, всегда в первую очередь представляют себе рыжих лесных муравьев (Formica rufa) и сосновые боры, пропитанные запахом смолы и муравейников. Без муравьиных куч, построенных из хвои, и сухой травы, трудно представить себе настоящий лес. Там, где есть много муравейников, никогда не будет вспышек массового размножения большинства вредных насекомых.
Вложение | Размер |
---|---|
issled._rabota_-_2019.docx | 86.94 КБ |
МУ
МУНИЦИПАЛЬНОЕ БЮДЖЕТНОЕ ОБЩЕОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ
«НОВОВОЛКОВСКАЯ ОСНОВНАЯ ОБЩЕОБРАЗОВАТЕЛЬНАЯ ШКОЛА»
РУЗСКОГО ГОРОДСКОГО ОКРУГА МОСКОВСКОЙ ОБЛАСТИ
_____________________________________________________________________________
143120 Московская область, Рузский городской округ, д. Нововолково ,ул.Центральная, д.6.
тел. 8(496)27-65-689 e-mail: wolruz@yandex.ru сайт: http://51-sch-nv.eduruza.ru
ТЕМА: Внегнездовая жизнедеятельность
рыжих лесных муравьев.
Автор:
Грошев Артем
учащийся 8 класса.
Руководитель работы:
Юмашева Олеся Александровна
учитель биологии, высшей кат.
д. Нововолково.
2019 г.
Содержание
Введение………………………………………………………………………… 3
Глава 1. Муравьи – удивительные создания природы.
1.1. Анатомия муравья………..……………………………………........... 5
1.2. Особенности жизнедеятельности муравьев…………………………. 5
Глава 2. Экспериментальная часть
2.1. Физико-географическая характеристика, исследуемой
территории…….……………………………………………………….. 7
2.2. Методика и описание экспериментальных работ
2.2.1. Экспериментальная работа №1
«Жизнедеятельность муравейника»……………………………………..8
2.2.2. Экспериментальная работа №2
«Муравьи - биоиндикаторы»…………………………………………….12
Заключение………………………………………………………………………...13
Литература ………………………………………………………………………. 15
Приложения:
Приложение 1 - Строение тела рабочей особи муравья
Приложение 2 - Схема и экологические характеристики для определения
видов муравьев Подмосковья, формы муравьев.
Приложение 3 - Схема гнезда рыжих лесных муравьев.
Определение объема и площади муравейника «Гигант».
Строение надземной части муравейника.
Приложение 4 – Материалы, из которых построен муравейник «Гигант».
Приложение 5 – Схема дорог муравейника «Гигант»
Приложение 6 - Таблица «Характеристика муравьиных троп»
Приложение 7 - Графики «Активность передвижения муравьев от
муравейника» и к муравейнику»
Приложение 8 – Питание муравьев
Приложение 9 - Карты муравейников на территориях Участков №1 и №2
Приложение 10– Определения общей характеристики биотопа
Приложение 11– Фоторепортаж
Приложение 12- Паспорт рыжего лесного муравья
Пойди к муравью, ленивец,
посмотри на действия его и будь мудрым.
Библия.
Введение:
Земной шар населяют более миллиона разнообразнейших видов насекомых. Им уже более трехсот миллионов лет. Эти небольшие по размерам существа играют чрезвычайно важную роль в природе и жизни людей. И среди огромного многообразия насекомых меня особо заинтересовали муравьи.
Когда говорят о муравьях, всегда в первую очередь представляют себе рыжих лесных муравьев (Formica rufa) и сосновые боры, пропитанные запахом смолы и муравейников. Без муравьиных куч, построенных из хвои, и сухой травы, трудно представить себе настоящий лес. Там, где есть много муравейников, никогда не будет вспышек массового размножения большинства вредных насекомых.
Актуальность.
Роль муравьев в биоценозе заключается в ускорении разложения растительных остатков, аэрации и необходимыми для растений химическими элементами (фосфором, азотом, калием, магнием и другие).
Большая ценность муравьев как энтомофагов, то есть пожирателей животных заключается в том, что они уничтожают много насекомых в лесной подстилке, снижая численность зимующих вредителей. Каждый отдельный муравейник уничтожает за лето примерно около миллиона таких насекомых.
Актуальность данной работы продиктована увеличением антропогенной нагрузки на местообитания рыжих лесных муравьёв и возникшей проблемой их сохранения.
Практическая значимость работы заключается в том что, исследуя внегнездовую жизнь муравьев, имеется возможность отслеживания состояния экосистемы леса в окрестностях деревни и возможность информировать местное население о мерах по сохранению мест обитания рыжих лесных муравьёв.
Цель работы.
Изучить внегнездовую жизнедеятельность рыжих лесных муравьев Formica rufa L. (обыкновенный рыжий лесной муравей).
Цель достигалась путем решения следующих задач:
1. Изучить литературу по данной проблеме.
2. Изучить анатомию и особенности жизнедеятельности муравьев.
3. Дать физико-географическую характеристику, исследуемой территории.
4. Познакомиться с методиками изучения муравьев.
5. Определить видовую принадлежность, строение исследуемых муравьев.
6. Изучить устройство муравейника.
7. Исследовать внегнездовую жизнь муравьев.
8. Изучить видовое разнообразие, и численность муравьев и влияние на них антропогенных факторов.
9. Проанализировать результаты исследований.
7. Определить роль муравьев в природе.
Методы исследования:
Материалы и оборудование:
1. Увеличительное стекло /лупа/;
2. Датчик температуры с прибором ЛАБКВЕСТ;
3. Компас, линейка, рулетка, рейки;
5. Продукты питания;
6. Химическая посуда;
7. Цифровой фотоаппарат;
8. Журнал наблюдений.
Благодарность за содействие в исследовании:
Глава 1. Муравьи – удивительные создания природы.
1.1. Анатомия муравья.
Царство: животные. Тип: Членистоногие. Класс Насекомые.
Отряд: Перепончатокрылые. Семейство Муравьи.
Появились муравьи на нашей планете 200 млн. лет назад (в верхнем мезозое). Их далекие предки – свидетели расцвета динозавров – были подземными хищниками, лишь значительно позднее они освоили поверхность земли и забрались на деревья. От любых других перепончатокрылых муравьев можно отличить по тонкому стебельку из одного или двух члеников, соединяющему грудь и брюшко. У остальных представителей отряда брюшко непосредственно прикрепляется к груди /Приложение 1/.
Как и другие насекомые, муравьи имеют экзоскелет — наружную хитиновую оболочку, которая обеспечивает поддержку и защиту тела. Нервная система состоит из брюшной нервной цепочки и нескольких нервных узлов, связанных между собой.
Муравьи имеют сложные фасеточные глаза, состоящие из многочисленных крошечных линз. Усики на голове являются органами чувств, служащими для обнаружения химических веществ, воздушных потоков и вибраций, а также используются для приёма и передачи сигналов через прикосновения.
Голова муравьёв имеет сильные мандибулы, которые используются для переноса пищи, строительства гнезда и обороны.
Крючковатый коготь на конце каждой лапки помогает муравью подниматься по вертикальным поверхностям. У большинства цариц и самцов муравьёв есть крылья. Царицы отгрызают крылья после брачного полёта.
В брюшке муравья расположены внутренние органы, включая репродуктивные, а также выделительные железы. У рабочих муравьёв многих видов на конце брюшка присутствует видоизменённый яйцеклад в форме жала, который используется для добывания пищи, а также защиты или нападения.
Сигнальные вещества выделяются специальными железами. Метаплевральные железы выделяют антибиотические вещества (например, фенилуксусную кислоту), а иногда также феромоны тревоги.
1.2. Особенности жизнедеятельности муравьев.
Муравьи́ (лат. Formicidae) — являются общественными насекомыми, образующими 3 касты: самки, самцы и рабочие особи. Самки и самцы крылатые, рабочие особи — бескрылые.
Муравьи живут семьями в гнёздах, которые устраивают в почве, древесине, холмиках, под камнями; некоторые сооружают муравейники из мелких растительных частиц. Существуют паразитические виды, которые обитают в гнёздах других муравьёв, муравьи-«рабовладельцы», содержащие в своих гнёздах «рабов» — муравьёв других видов. Ряд видов приспособился к обитанию в жилищах человека. Некоторые виды ценятся за регулирование численности насекомых-вредителей, другие могут считаться вредителями.
Питаются преимущественно соком растений, падью тлей и других сосущих насекомых, в период кормления личинок — преимущественно насекомыми. Есть также виды, питающиеся семенами (муравьи-жнецы) и культивируемыми грибами (муравьи-листорезы).
Муравьиные семьи, очень большие, такие, что всех членов семьи пересчитать не так-то просто. В гнезде рыжего лесного муравья (Formica rufa) бывает до 1 млн жителей. Разрастаясь, такая семья объединяет несколько муравейников своего вида, между которыми по специальным тропам осуществляется постоянный или временный обмен обитателями. В каждой семье существует разделение труда и каждая социальная группа отвечает за выполнение своей работы. Фуражиры (рабочие), охотники, разведчики, наблюдатели на тропах, восстановители дорог после их разрушения, муравьи-няньки – это далеко не полный перечень муравьиных «профессий».
Рабочие особи муравьев – бесполые самки. Функция полноценных самок, как и самцов, – размножение.
Самки муравьев живут до двух лет, иногда – до 10–20. Остальное население муравейника обновляется каждый год.
Размеры муравьев очень различны. Есть муравьи размером в 2 мм, а есть гиганты, достигающие 3 см в длину. Живут муравьи в среднем 1 – 5 лет, самки муравьев живут до 20 лет. При этом сам муравейник может стоять на одном месте несколько столетий. У муравьев есть свой язык, при помощи которого они общаются. Он состоит из запахов (феромонов – пахучих веществ) и жестов (движение лапками).
Муравьи распространены по всему миру, за исключением Антарктиды. В мире более 12 000 видов, распространённых преимущественно в тропиках. В Подмосковье можно встретить более 40 видов муравьев, многие из которых часто соседствуют друг с другом, поселяясь на деревьях, в пнях или земле и даже в гнездах других видов. /Приложение № 2/
Formica rufa – самый распространенный вид по всему Подмосковью.
Глава 2. Экспериментальная часть.
Исследования проводились на территории двух лесных хозяйств: Озернинское и Истринское, которые расположены на Клинско - Дмитровской гряде, представляющей часть обширной Смоленско-Московской возвышенности. Склоны Клинско -Дмитровской гряды резко ассиметричные, поднимаясь над Верхнее -Волжской низменностью и постепенно переходя на юге в Московско-Окскую равнину.
Большое распространение здесь имеют дерновые сильно и среднеподзолистые суглинистые почвы на глинах и суглинах.
Климат исследуемой территории характеризуются как умеренно-континентальный с морозной, снежной зимой и влажным, относительно теплым летом и хорошо выраженными переходными сезонами. Исследованная территория относится к зоне достаточного увлажнения. За год выпадает в среднем 550-650 мм осадков.
Истринское и Орешковское лесные хозяйства расположены в двух подзонах: зона смешанных и широколиственных лесов и зона хвойно-широколиственных лесов.
2.2. Методика и описание экспериментальных работ
2.2.1. Экспериментальная работа №1 «Жизнедеятельность муравейника».
Методика определения вида Formica rufa L
Работа по определению вида проводилась по стандартной методике (Е.А.Дунаев «Муравьи Подмосковья: Методы экологических исследований», 2003)
Чтобы удостовериться, что выбранный объект изучения принадлежит именно к Formica rufa L (обыкновенный рыжий лесной муравей), в первую очередь мы изучили морфологию муравьев этого вида, затем использовали схему для определения видов муравьев Подмосковья /Приложение 2/.
Для достоверного определения было просмотрено 10 экземпляров муравьев, взятых из одного муравейника, так как у близких видов признаки часто перекрываются, но отклонений не обнаружено.
Определение вида:
Взяв муравья в руки и внимательно рассмотрев его в лупу, мы увидели, что тело его состоит из подвижно сочлененных между собой отделов – головы, груди, и брюшка. Рассмотрели грудь. Рассмотрев ноги, нашли бедро, голень и лапку. Стебелек (петиоль) – особый сегмент брюшка, форма которого является в ряде случаев важным диагностическим признаком подсемейства Formicinae имеет вид чешуйки. Особи длиной около 7-14 мм, красно-бурого цвета, имеют крупную голову, половину брюшка занимает кислая ядовитая железа, окружённая мощным мускулистым мешком. При сокращении мышц яд выбрасывается на расстояние до полутора метров. По всем показателям - это муравей рыжий лесной (Formica rufa Linnaeus).
Методика инвентаризации муравейника.
Инвентаризация муравейников проводилась по методике Г.М. Длусского (1965). С помощью рулетки измерялась высота муравейника, визуально найденные места перемещения муравьев в сторону от муравейника и наоборот наносились на план – схему. Результаты описания отдельных гнезд записываются в виде структурной записи:
Материал купола. Характер вала D (d) S
Тип гнезда H (h) V
Выяснили, что гнезда рыжих лесных муравьев состоят из купола, внутреннего конуса, вала и подземной части со многими стволами глубиной до 1-2 метров. Внешняя часть купола или покровный слой, уложен так плотно, что даже в самый сильный дождь вода стекает с купола /Приложение 3/.
Форма купола муравейников может быть разной. Выделяют основные типы куполов: шар, полушар, полуэллипсоид, колоковидное гнездо, гнездо с валом: ( купол + вал) и ( купол +конус) /Приложение 3/.
Строительный материал покровного слоя купола муравейника может различаться по наличию рядом стоящих древесных пород: Е – ель; С – сосна; Б – береза; Ос – осина; Д – дуб. /Приложение 10/
Инвентаризации муравейника.
В качестве главного объекта наших исследований был выбран самый большой муравейник в округе, мы назвали его «Гигант», на заложенном участке он был один. Муравейник расположился в полуметре от лесной тропы между березой и елью. Е св 210 (185) 2.68 м2
кг 90 (85) 1,81 м3
Колоковидное гнездо со скрытым валом из елового строительного материала, диаметр вала 210 см, диаметр основания купола 185 см, высота гнезда 90 см, высота купола 85 см, площадь основания купола – 2,68 м2, объем 1,81 м3 /Приложение 3/.
Определив направление сторон горизонта с помощью компаса, выяснили, что купол находится с южной стороны дерева. Муравейник больше всего освещен с 10 до 15 часов.
Из чего построен муравейник.
Для этого мы зачерпнули чашечкой строительный материал с поверхности купола так, чтобы она была заполнена целиком, в школе провели подсчет количества элементов каждого типа стройматериалов и выразили вычисления в процентах.
Муравейник состоит на 85% из хвои, на 10% - из сухих веточек, побегов и почек древесной растительности, на 3% - из кусочков талломов лишайников, 2% составляют семена и кусочки смолы деревьев /Приложение 4/.
Характеристика муравьиных троп.
Так как муравьи не ограничиваются жизнью в муравейнике, а ведут поиск пищи за его пределами, то нужно было найти пути доставления ими пищи в муравейник. Этими путями были тропы. Всего на территории муравейника было обнаружено 3 тропы /Приложение 5/. С помощью рулетки мы их измерили. Длина дорожки шедшей на восток была 12 метров, на юг – 8, а дорожка направленная на юго-запад была 11 метров. /Приложение 6/. В основном, по тропам доставляют корм и строительный материал.
Опыт:
На пути одной из колонн поставили преграду – кусок деревянной доски, который вынудил муравьев отступить со свой тропы в сторону. Но муравьи не потеряли свою дорогу и не построили себе новую дорогу, а обошли преграду и вновь стали на свой путь.
Вывод:
Проведенный нами опыт говорит об умении муравьев добывать себе пропитание, запоминать кормовые участки, организовывать и направлять других муравьев на уже исследованные кормовые участки. Помимо этого муравьи умеют ориентироваться в пространстве, находить правильное направление.
Суточная активность муравьев.
Для выявления суточной активности муравьев были проведены наблюдения, по результатам которых наибольшая активность муравьев (движение от муравейника) наблюдается в 9.00 часов, 11.00 часов и 14.00 часов; (движение к муравейнику) в 10.00 часов и с 12.00 до 14.00 часов.
Среди факторов, влияющих на суточную активность муравьев (температура воздуха и почвы, влажность, осадки, освещение) стали температура воздуха и освещенность. /Приложение 7/
Питание муравьёв.
Из литературных источников я узнал, что основу питания почти всех муравьев в средней полосе России составляют два компонента: белковый и углеводный. Обитатели только одного среднего муравейника рыжих муравьев способны уничтожать по 15-18 тысяч насекомых за день, в основном гусениц - вредителей сада, огорода, леса. И что особо следует отметить, полезных для деревьев и кустарников насекомых они практически не трогают.
Для того, что бы определить, чем питаются муравьи, мы выбрали одну из муравьиных троп, которая ведет в муравейник, и начали вести учет.
Мы выявили, чем питаются муравьи и сколько съедают за час, день, неделю, лето. /Приложение 8/
Уход за муравейником и его защита.
Муравьи тщательно ухаживают за своим домом, они его регулярно проветривают, просушивают, перестраивают. Для эксперимента, на купол муравейника мы положили три предмета: полиэтиленовый пакет, кусочек пирога и кусочек фольги. Через один час муравьи убрали (вынесли за пределы муравейника) лишние предметы – полиэтиленовый пакет и кусочек фольги. Остался лишь кусочек сладкого пирога, который они вскоре съели.
Муравьи способны не только строить и ухаживать, но и защищать муравейник. Для эксперимента мы поставили низенькую свечу на купол муравейника и подожгли, с помощью прицельных выстрелов муравьиной кислоты огонек свечи был потушен через 1 минуту.
Вывод:
Проведенные нами исследования говорят об умении муравьев распознавать полезные и лишние предметы, использовать их по назначению, либо избавляться от них. Муравьи обладают способностью защищать свой дом в случае опасности.
Температурный режим муравьиного дома.
Мы решили провести опыт по измерению температуры муравейника с помощью датчика температуры, который подключен к прибору Лабквест, выяснили, что муравейник на поверхности днем прогревается до +24- +26 градусов, а в глубине муравейника температура ниже на два градуса +21 -+ 23гр. Температура на улице была + 28 градуса. Утром муравейник не так разогрет, температура составляет + 17 - + 19 градусов, в течение дня он слегка нагревается, а вечером вновь остывает.
Вывод:
Муравьи способны переносить и сохранять тепло. В холодное время согревать свое жилище. Муравейник устроен таким образом, что летом, даже в самые жаркие дни он не разогревается очень сильно. Это происходит благодаря хитрой системе вентиляции, которую делают муравьи в своем жилище.
2.2.2. Экспериментальная работа №2 «Муравьи - биоиндикаторы».
Биоиндикация - это оценка состояния среды с помощью живых объектов.
Биоиндикатор - группа особей одного вида или сообщества, по наличию или по состоянию которых, а также по их поведению судят о естественных и антропогенных изменениях в среде.
Удобным объектом для биоиндикации являются муравьи, встречающие практически во всех биотопах, обладающие устойчивостью гнезд и их группировок, достаточно стабильными уровнями численности биомассы. (Захаров, Саблин- Яворский , 1998г.)
Нашей целью, было изучение видового разнообразия и численности муравьев и влияние на них антропогенных факторов, основным из которых являлись загрязнение окружающей среды.
Для этого проводились исследования двух территорий леса размером 100 кв.м.
Мы живем в д. Нововолково, наш поселок окружён лесом, который относится к Истринскому лесному хозяйству.
Участок № 1 мы выбрали за поселком. К сожалению, в лесу за поселком люди часто выбрасывают мусор и лес очень загрязнен. Исследовав участок, было установлено, что для данной территории наиболее типичным видом муравьев является Formica rufa L (обыкновенный рыжий лесной муравей). Число гнезд составило 5, они были небольшого размера (до 30 см в высоту и 20-30 см в диаметре) и находились очень далеко друг от друга /Приложение 6/. Обнаружено много мест от погибших муравейников.
Участок №2 был выбран на территории Орешковского лесного хозяйства, вдали от населенных пунктов и дорог. На исследованном участке было обнаружено 19 муравейников. Они находились близко друг от друга (около 5-20 метров) и имели очень большие размеры -1 метр в высоту и более 1 метра в диаметре /Приложение 9/.
Вывод: Сравнивая два участка (п. Нововолково - Истринское лесничество и Орешковское лесничество), можно сделать вывод, что на чистоту леса близ в д. Нововолково возможно оказывают плохое воздействие мусор, который выбрасывают люди, застройка леса дачными участками , поэтому там очень мало муравейников, а участок №2 не так загрязнен и нет поблизости людей, дорог. Анализ полученных данных позволил сделать вывод: лесные муравьи - биоиндикаторы загрязнения окружающей среды, и по количеству и размерам муравейников можно судить о чистоте природной территории.
Заключение.
Природа открыла нам много интересного из жизни муравьев.
Значение муравьев в природе и жизни человека огромно: они участвуют в распространении семян, за один день муравьиные колонии может уничтожить один килограмм насекомых; велика их роль в почвообразовании – проделывая ходы под землей, муравьи способствуют проникновению в почву воды и воздуха, необходимые растениям, участвуют в возобновлении леса. Лес здоров, если на каждый гектар приходится по крайне мере 4 муравейника. Установлено, что если бы леса остались бы без муравьев, то урон, нанесенный вредителями, мог бы сравниться с пожаром. Муравьи часто спасают лес от пожара. Они быстро гасят непотушенную спичку или окурок, брошенного около муравейника. Муравьи - биоиндикаторы загрязнения окружающей среды, по количеству и размерам муравейников можно судить о чистоте природной территории.
Перспективы.
К сожалению, количество муравейников уменьшается. Причиной такого сокращения является человек. Огромный ущерб наносят муравьям вырубка леса, загрязнение леса. Катастрофически падает численность муравейников вокруг населенных пунктов, вдоль дорог и туристических маршрутов.
Нам стоит продолжить знакомство и с муравьями и их муравейниками, чтобы выяснить, как муравьи регулируют температуру в куполе гнезда, как муравьи находят добычу, почему данная территория способствует увеличению количества муравейников. В дальнейшем мы планируем: провести учёт и взять под охрану муравейники, которые ещё не учтены, вести активную разъяснительную работу среди населения по сохранению данной территории.
Практические мероприятия по защите и охране муравейников.
Нами были проведены практические мероприятия по защите и охране муравейников.
1. Проведено огораживание муравейников;
2. Пропаганда бережного отношения к природе;
3. Во время проведения Недели экологии прошло мероприятие, на котором ученики познакомились с жизнью муравьев.
4. Защищали муравейники от дятлов: на купол положили несколько сухих еловых ветвей, через некоторое время муравьи покрыли ветви гнездовым материалом; операцию повторили дважды.
На основе полученных результатов и знаний нами был создан электронный “ПАСПОРТ Formica rufa L - обыкновенного рыжего лесного муравья» /Приложение 11/.
Литература.
8. Муравьев А.Г., Пугал Н.А., Лаврова В.Н. Экологический практикум: Учебное пособие/ Под ред. к. х. н. А.Г.Муравьева. – СПб.: Крисмас+, 2003
9. Жизнь животных. В 7-ми т., т.3: Членистоногие/ Под ред. Гилярова М.С. – М.: Просвещение, 1984
Свинья под дубом
Рисуем крокусы акварелью
«Течет река Волга»
Как зима кончилась
О падающих телах. Что падает быстрее: монетка или кусочек бумаги?