"Роль муравьёв в лесном сообществе"

МБОУ «Раздоренская основная общеобразовательная школа»

Белгородской области

Красногвардейского района 

на тему:

Выполнила:

Веснина Виктория

ученица 7 класса

Руководитель:

Костырченко Светлана Николаевна

учитель биологии

2013 г.

ПЛАН:

        ВВЕДЕНИЕ..............................................................................2 стр.

1. ОСНОВНАЯ ЧАСТЬ................................................................5 стр.

1. Особенности строения муравьёв............................................................5 стр.
2. Устройство гнезда муравьев (муравейника).........................................5 стр.
3. Профессии муравьёв ...............................................................................6 стр.
4. Чем и как питаются муравьи...................................................................7 стр.
5. Общение муравьев...................................................................................8 стр.
6. Роль муравьев в лесном сообществе......................................................8 стр.

II. ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНАЯ ЧАСТЬ...............................................................9 стр.  

   III.  ЗАКЛЮЧЕНИЕ......................................................................10 стр.

   IV. СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ.....................................................11 стр.

   V.  ПРИЛОЖЕНИЕ......................................................................12 стр.  

Снег сошел, запахло прелью,

Прокатился в небе гром.

Муравьи под старой елью

Всем семейством строят дом.

Ни одной сухой травинки

Не осталось на тропинке.

ВВЕДЕНИЕ

         Вряд ли найдется человек, который хоть раз не останавливался возле муравейника, завороженный таким далеким и в то же время необъяснимо близким нам миром этих удивительных насекомых.

      Муравьи - одни из самых распространённых насекомых. Они встречаются во всех природных зонах, часто живут недалеко от дома.

     Меня они заинтересовали как коллективные животные, отличающиеся своим поведением и образом жизни. Поэтому я стала наблюдать за ними в лесу, читать о них в энциклопедиях, учебниках, справочниках.

     Сложное и даже, казалось бы, осмысленное поведение этих насекомых вызывает изумление и восхищение человека уже сотни лет. Муравьи живут семьями в несколько миллионов особей, прокладывают дороги, строят тоннели и многоэтажные жилища, разводят грибы, и только среди них существует «профессиональное» разделение: есть строители и няньки, охотники и сторожа, носильщики и пастухи… Да разве можно перечислить все, что выделяет муравьев из многомиллиардного царства насекомых!

       Муравьям принадлежит большинство мировых рекордов. Оказывается муравей может тащить груз, превышающий его собственный вес в 111 раз. Это самые умные и загадочные насекомые.

      Новизна этой темы состоит в том, что оказывается, человек повсеместно вовлекает муравьев в сферу своего непосредственного влияния, изменяя при этом свойственную им среду обитания. Одни муравьи превращаются в такой ситуации в наших противников, других мы начинаем использовать как наших помощников. Часто интерес к муравьям сменялся острой разработкой биологических основ охраны и использования полезных видов и борьбы с вредными.

     Взяв за основу идею единства природы, я определила цель исследования:

 1) изучить жизнь муравьев, наиболее распространенных и важных для устойчивости любого лесного сообщества животных.

Для достижения цели, выделила следующие задачи:

1.  Изучить литературу по данной проблеме;

2.  Выяснить пользу, приносимую муравьями;

3.  Проанализировать результаты исследований.

Гипотеза: предполагается выяснить, влияют ли муравьи на жизнь леса.

Предмет исследования: муравейник.

Объект исследования: лесной рыжий муравей (Formica rufa)

Методы исследования:

•   эмпирические: изучение и анализ литературы
•   теоретические: метод сравнения, анализа, обобщения, систематизации
• исследовательские: проведение эксперимента, наблюдение

I. ОСНОВНАЯ ЧАСТЬ.

1. Особенности строения муравьёв.

     Муравьи относятся к типу членистоногие, к классу насекомые, отряду перепончатокрылые, семейству муравьи.

         Тело членистое, состоит из головы, груди и брюшка.

         Голова у муравьёв крупная. На голове расположены пара усиков и пара сложных глаз. Простые глаза, или глазки – это чаще всего три точки на темени. Сложные фасетчатые глаза расположены по бокам головы. Количество фасеток неодинаково, у одних видов их около десятка, у других, хорошо видящих, больше тысячи. Усики – антенны – это органы чувств. Они служат муравью для восприятия обонятельных, осязательных и отчасти вкусовых ощущений. Основной орган вкуса расположен у муравья в ротовом устройстве.

         Рот муравья не приспособлен к тому, чтобы поглощать твёрдую пищу, а приспособлен только к всасыванию питательных растворов. Кроме верхней и нижней губы имеются две пары челюстей. Верхняя пара – это жвалы, без которых муравьям нет жизни. Муравьи пользуются ими и как воины, и как няньки, и как строители, и как фуражиры. В нижней губе самой важной частью считается язычок – орган вкуса и чистки тела, а также главное орудие кормления молоди и взаимного питания взрослых обитателей муравейника.

          На груди находятся три пары членистых конечностей. У самцов и у молодых самок грудь развита значительно сильнее, чем у рабочих, и несёт четыре крыла.          Перепончатые крылья муравьиных самцов и самок прозрачны. Крылья передней пары заметно больше – длиннее и шире, чем задние.

         Брюшко членистое, первый или первые два членика менее развиты и образуют стебелек. Стебелёк, соединяя брюшко с грудью, делает муравьиное тельце очень гибким. Брюшко, состоящее из подвижно соединённых спинных и брюшных полуколец способно увеличиваться в объёме. Всё дело в том, что в брюшке находится зобик – орган, служащий для хранения и переноса пищи.

         В брюшке находятся ядовитые  железы, связанные с жалом. Брюшко самцов и самок заметно крупнее, здесь находятся органы размножения.

         Тело муравьёв снаружи имеет покров, состоящий из хитина. Хитиновый покров обладает большой прочностью. Он защищает муравья от механических и химических воздействий внешней среды. К средствам защиты у муравьёв относятся острые жвалы, ядовитая жидкость и у некоторых видов – жало. (Приложение № 1)

2. Устройство гнезда муравьев (муравейника).

     Гнездо рыжих лесных муравьёв состоит из надземной и подземной частей. Надземная часть в хвойных лесах сооружается из хвоинок, в лиственных – из палочек и других мелких, но прочных растительных частиц. Сверху муравьи формируют покровный слой купола, защищающий муравейник от промокания во время дождей.

     Купол  состоит из хвои и мелких веточек и выполняет  главным образом защитную функцию.  Внешняя его часть, или покровный слой, уложен  очень плотно. Я наблюдала, что даже в самый сильный дождь вода стекает с купола и промокает только его верхняя часть. Кроме того, купол хорошо защищает внутреннюю часть гнезда, как от перегрева, так и от охлаждения. Внутренний конус состоит из сравнительно крупных веточек, здесь происходит развитие расплода. Зимуют муравьи в камерах вала и подземной части гнезда. Гнезда у муравьев помогают защитить потомство от  врагов и личинки и яйца от  высыхания. Изучая устройство муравьиного гнезда и гнездостроительную деятельность рыжих муравьев, я пришла к выводу, что в естественных биоценозах гнездостроительная деятельность муравьев имеет важное значение. Проделывая ходы гнезда, муравьи  рыхлят почву и облегчают доступ воздуха к корням растений. Кроме того, муравьи выделяют экскременты. Заносят в гнездо различные органические остатки и тем самым обогащают почву углеродом, азотом, калием, фосфором и другими микроэлементами. (Приложение № 2)

3. Профессии муравьёв.

          Семья – основная форма существования общественных насекомых. Состоит из репродуктивных (самки, самцы) и функционально бесполых особей (рабочие).

          Самки – царицы  крупнее рабочих муравьёв, они никогда не покидают гнездо. Их основная функция – откладка яиц. (Приложение 3)

           Первая партия молоди превращается только в крылатых самцов и самок, которые недолго, всего 2-3 недели, живут в муравейнике, а затем дружно вылетают, спариваются и основывают новые гнёзда. После роения самцы муравьёв погибают. Из всех последующих кладок в муравейнике появляются только рабочие особи.  

           Рабочие муравьи – это бескрылые недоразвитые самки, не способные к размножению. У рабочих муравьёв голова и грудь красновато-бурые, брюшко черноватое, блестящее. Длина тела от 4 до 9мм. Именно рабочих муравьёв мы видим на муравейнике в огромном количестве.(Приложение 4).

           Между рабочими муравьями существует разделение труда.

            Только что появившиеся рабочие муравьи – это няньки, занимающиеся уходом за личинками и кормлением цариц.

           Рабочие муравьи старшего возраста выполняют разнообразные работы: разделывают принесённую добычу, убирают мусор, надстраивают гнездо. Затем они становятся фуражирами. Среди фуражиров одни специализируются на охоте, другие на добыче сладкой пищи, третьи таскают материал для надстройки гнезда. Наиболее крупные рабочие муравьи защищают муравейник – это солдаты.

           У рыжих лесных муравьёв каждый фуражир начинает свою внегнездовую деятельность на периферии охраняемой территории. В дальнейшем он постепенно переходит на все более близкие к гнезду индивидуальные поисковые участки, а заканчивает этот путь на куполе, где муравей несёт службу в качестве наблюдателя.

         Семья наших обычных рыжих лесных муравьёв при благоприятных условиях может существовать 90 – 100 лет. За это время в семье многократно сменяются самки, которые живут максимум 15 – 20 лет (это рекорд среди беспозвоночных), и в ещё большей степени – рабочие муравьи, живущие всего 3 года.

4. Чем и как питаются муравьи.

     Рыжие лесные муравьи используют в основном белковую пищу (других насекомых, которых убивают и приносят в муравейник) и углеводную (сахаристые выделения растений, вытекающий древесный  сок и особенно богатые сахаром выделения тлей). Большую часть белковой пищи муравьи скармливают личинкам, углеводной питаются сами.

          Для муравьёв характерен обмен пищи – трофоллаксис. Трофоллаксис позволяет и няньке и землекопу не отрываться от своих полезных занятий на поиск корма – о нём позаботятся другие.

          Рабочие – фуражиры рыжих лесных муравьёв, задача которых – добывание пищи, в течение лета приносят в гнездо 3 000 000 – 8 000 000 различных насекомых, около 20 ведер сладких соков, в основном выделений тлей, и 40 000 – 60 000 семян различных растений, которые также употребляют в пищу.

          В летние дни масса насекомых, приносимых в муравейник, может достигать 1кг.

          Подсчитано, что муравьи среднего муравейника защищают от вредных насекомых 0,25га леса, а крупного – до 1 - 4га.  

         Муравьи добывают в первую очередь тех насекомых, которые размножаются в лесу в массовых количествах. Массовыми насекомыми являются вредные насекомые – гусеницы бабочек, ложногусеницы пилильщиков, которые объедают листву и хвою. (Приложение 5)

5. Общение муравьев

     При общении друг с другом муравьи используют разнообразные сигналы, в основном путем прикосновения друг к другу усиками, ногами, головой. Используются также и химические сигналы.

        Разыскивая дорогу к гнезду, рыжие лесные муравьи пользуются «языком запахов».

С помощью обоняния муравьи отличают своих сожителей по гнезду от «чужаков». (Приложение 6)

        Замечено, что в различных случаях муравьи по – разному трогают, ощупывают, ударяют друг друга усиками и соответственно изменяют свое поведение. Они как бы объясняются своеобразными жестами.

        Известный советский энтомолог Павел Иустинович Мариковский подметил у муравьев более двух десятков сигналов: «Чужой запах!», «Кто ты?», «Внимание!», «Дай поесть!», «Берегись!» и другие.

        При использовании химических сигналов муравьи принимают оборонительную позу: поднимаются высоко на задних лапках и направляют конец брюшка вперед. И сразу чувствуется резкий запах: это муравей выбрызнул жидкость, состоящую из муравьиной кислоты и вещества тревоги – ундекана.

        На дорогах, по которым они бегут из муравейника к муравейнику, муравьи выделяют другие, так называемые следовые вещества, которые позволяют им не сбиться с дороги.

        Все муравьи из одного гнезда имеют общий запах, позволяющий им узнавать друг друга и не допускать муравьев из чужих гнезд в своё.

6. Роль муравьев в лесном сообществе.

     Когда говорят о муравьях, всегда в первую очередь представляют себе рыжих лесных муравьев и сосновые боры, пропитанные запахом смолы и муравейников. Без муравьиных куч, построенных их хвои, веточек и сухой травы, трудно представить себе настоящий лес, и не только если принимать во внимание лишь эстетическую сторону. Ведь муравьи в лесах одни из самых полезных насекомых. Там, где есть много муравейников, никогда не будет вспышек массового размножения большинства вредных насекомых, обгрызающих хвою и листья деревьев, - пилильщиков, совок, пядениц. Семья из одного муравейника средних размеров защищает лес на площади четверть гектара, а из крупных муравейников, которые иногда достигают в высоту двух метров, - на площади больше гектара. Для защиты лесов, где муравьев раньше не было, их переселяют туда искусственным путем. Но рыжие лесные муравьи не только уничтожают вредных насекомых, но и разводят тлей для получения пищи, причем разводят в больших количествах. Но этот вред незначителен и с лихвой окупается той полезной работой, которую муравьи делают в лесах (5).

    При подведении результатов наблюдения за питанием муравьев можно прийти к выводу, что муравьи едят в первую очередь тех насекомых, которые размножаются в данный период в массовых количествах. В этом заключается роль вида в поддержании устойчивости природного сообщества.

II. ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНАЯ ЧАСТЬ.

Опыты с  муравьями

Опыт №1.

ВРАЖДЕБНЫЕ ОТНОШЕНИЯ К МУРАВЬЮ ИЗ ДРУГОГО ПОТОМСТВА.

 Я взяла муравья из другого муравейника и положила его к моим муравьям. Муравей – чужак тут же был атакован и убит.

Опыт №2.

ПЕРЕНОС ДОБЫЧИ.

Для проведения этого опыта, я поймала муху и лишила её возможности передвигаться. Затем, я положила её на муравейник, долго ждать не пришлось, муравьи сразу же умертвили её и унесли в муравейник. (Приложение 7)  

.

Опыт №3.

ЗАБОТА О ПОТОМСТВЕ.

  Я разрыла муравейник до слоя, где находились муравьиные яйца. Затем в процессе наблюдения я увидела, что муравьи начали хватать яйца и уносить их в уцелевшую часть муравейника. Этот опыт показывает наличие у муравьев заботы о потомстве. (Приложение 8)

Опыт № 4.

НАЛИЧИЕ ЧАСОВ У МУРАВЬЯ.  

Я взяла ватный тампон, обмазанный сладкой водой и клала его перед муравейником в 12 часов каждый день. Муравьи, в каждый последующий день, уже сами выходили в это время. Я предположила о наличии у муравья биологических часов.

   III. ЗАКЛЮЧЕНИЕ

    Подводя итог своей работы, я выполнила следующие задачи:

1) Выбрала наиболее интересные факты о жизни муравьиной семьи и муравейника – это размеры, состав, строительный материал муравейника и место их расположений.

2) Провела опыты с муравьями и убедилась в проявлении у них инстинктов.

3) Исследования позволили мне прийти к выводу, что муравьи – общественные насекомые. Они живут колониями, они помогают друг другу выполнять необходимую для совместной жизни работу. Муравьи приносят больше пользы, чем вреда, уничтожая только вредителей. Если сравнить «работу» муравьёв за один день с «работой» наиболее активных птиц, то окажется: чтоб уничтожить такое количество вредных насекомых, синица должна «работать» два месяца, а малый пёстрый дятел – 20 дней.

    Побывав в лесу, я заметила, что муравейники не бывают одинаковыми, они все разные по диаметрам и всегда расположены с южной стороны.

   Мы должны охранять насекомых, ведь когда протянешь к ним руку, они не должны бояться.

Муравьев нужно охранять!

IV. ИСПОЛЬЗУЕМАЯ ЛИТЕРАТУРА.

1. Длусский Г.М.,  Букин А.П. Знакомьтесь: Муравьи!- М.: Агропромиздат, 1986.
2. Захаров А.А. Муравей, семья, колония. М., Наука, 1988.
3. Захаров А.А. Внутривидовые отношения у муравьев. М., Наука, 1998.
4.  Козлов М.А.. Не просто букашки. Научно-художественное издание, Чебоксары, 1991.
5. Мамаев Б.М, Бордукова Е.А .Энтомология для учителя. – М.: Просвещение, 1985.
6. Халифман И.А. Муравьи. М., Наука, 1992.
7. Детский журнал о природе «Муравейник» № 4. 1996.
8. Научно – методический журнал «Биология в школе» №3 1997, № 8 2002 .
9. Учебник 7 – 8 класс «Биология - животные» под ред. Б.Е. Быховского, Е.В. Козловой, М.А. Козлова, и др.