Данная научно-исследовательская работа выполнена учеником 6Б класса Мусатовым Алексеем Алексеевичем. Цель работы - наблюдение за жизнедеятельностью рыжих лесных муравьев.
Вложение | Размер |
---|---|
nou_muravi_kokinasi.docx | 1010.15 КБ |
АДМИНИСТРАЦИЯ ГОРОДА НИЖНЕГО НОВГОРОДА
Департамент образования
муниципальное образовательное учреждение
Лицей №36
Пр. Кирова, 29а, г. Нижний Новгород, 603101, тел./факс (831) 293-62-41, e-mail: schooln36@inbox.ru, schl36@mts-nn.ru
Научное общество учащихся
Лесные силачи.
Исследовательская работа по биологии
Выполнил: Мусатов Алексей Алексеевич,
Ученик 6 Б класса
Научный руководитель:
С.И. Кокина,
учитель биологии
высшей квалификационной
категории
Нижний Новгород
2017
Оглавление
ВВЕДЕНИЕ …………………………………………..…………………...………3
ГЛАВА 1. ОСНОВНАЯ ЧАСТЬ………………………………….……….5
1.1. Особенности строения муравьёв ..……………………….….5
1.2. Устройство гнезда муравьев (муравейника)…………….….6
1.3 Профессии муравьёв………………………………………….6
1.4 Чем и как питаются муравьи………………………………....7
1.5 Почему муравьи такие сильные?.............................................8
1.6 Общение муравьев…………………………………………....8
1.7 Роль муравьев в лесном сообществе………………………...9
ГЛАВА 2. ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКАЯ ЧАСТЬ………………………………10
2.1 Выявление муравейников на пробной площадке..……..…10
2.2Определение назначения муравьиных троп……………….11
2.3 Анкетирование одноклассников……………………………12
ЗАКЛЮЧЕНИЕ …………………………………………………………………14
СПИСОК ИСПОЛЬЗУЕМЫХ ИСТОЧНИКОВ И ЛИТЕРАТУРЫ ………….15
ПРИЛОЖЕНИЯ …………………………………………………………………16
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 стал 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!
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.
Взяв за основу идею изучения этих необыкновенных насекомых, я определил цель исследования: наблюдение за жизнедеятельностью муравьев вида Formica rufa, то есть за рыжими лесными муравьями, вне муравейника.
Для достижения цели, выделил следующие задачи:
Гипотезы:
Предмет исследования: муравейник.
Объект исследования: лесной рыжий муравей (Formicarufa)
Методы исследования:
1.1 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.
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 наблюдал, 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 пришёл к выводу, что вестественных 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.
1.3 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.
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
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.
1.4 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.
1.5 Почему муравьи такие сильные?
В живой природе есть закон: относительная мышечная сила у животных тем выше, чем меньше размер тела. Что значит относительная сила животного? Это значит: слон очень большой и очень сильный, но если силу слона разделить на вес его огромной туши, то на каждый килограмм ее придется силы куда меньше, чем у маленькой собачки. Точно так же, если измерить толщину всех мышц у человека и у муравья и сопоставить с весом их тела, то у муравья будет большое превосходство перед человеком.
У муравья скелет как футляр, нет хрящей и огромное количество мышц. Все эти факторы в совокупности помогают муравью поднимать тяжести, которые превышают его вес в несколько раз.
1.6 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».
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 ИустиновичМариковский 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.
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.
1.7Роль 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.
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.
2.1 Выявление муравейников на пробной площадке.
Свои наблюдения я проводил с июня по август 2014 года в природоохранной зоне посёлка Зелёный город на участке размером примерно 2 гектара. Я обнаружил 9 муравейников, из которых 8-обитаемых и 1-разрушенный.
На изученной пробной площади установлена довольно высокая плотность гнезд рыжих лесных муравьев, что является показателем экологического благополучия изученной территории.
Изучение я начал с муравейника. Куча на поверхности - только часть гнезда. В почве помещается подземная часть муравейника со множеством ходов и камер. В камерах размещены яйца, яичники и куколки муравьев, сюда же тащат они и свои запасы пищи.
В качестве строительного материала, как показали мои многодневные наблюдения, муравьями используются:
— песчинки и комочки почвы;
— сухие веточки, побеги, почки древесной растительности;
— кусочки коры деревьев (сосны, ели);
— чешуйки сосновых и еловых шишек;
— комочки смолы деревьев;
— листовой опад, хвоя сосны и ели.
Все найденные муравейники я разместил на схеме и для удобства их пронумеровал. На схеме (Приложение 1) хорошо видно, что гнёзда расположены на открытых, хорошо освещённых местах. Чаще всего вдоль широких тропинок.
В результате произведенных измерений высоты и периметра куполов гнезд установлено, что минимальная высота составляет 0,31 м, а максимальная — 0,84 м (Таблица 1). Большинство гнезд имеет купол неправильной формы. Крупные гнезда №2 и №3 имеют земляные валики, не прорастающие травой. Строящиеся муравейники №1, №5 и №8 представляют собой неправильные рыхлые холмики, расположенные.
Изучаемые муравейники я разделил по месту их расположения. В итоге получилось, что 3 их них расположены на пнях, 2 относительно крупных возле деревьев, причем можно предположить, что они тоже построены вокруг пней и 4 находятся на сухих деревьях, 3 на упавших и 1 на ещё стоящем. Из книг я узнал, что выбор пней и старых деревьев просто объяснить. Здесь сразу имеется источник пищи – насекомые в коре и простота устройства подземной части гнезда – рыхлая почва в корнях старых деревьев.
Таблица 1
№ | Расположение | Высота купола, см | Периметр основания купола, см |
1 | На пне | 46 | 275 |
2 | У дерева | 84 | 490 |
3 | На упавшем дереве | 52 | 300 |
4 | На упавшем дереве | ||
5 | На пне | 31 | 196 |
6 | У сухого дерева | 49 | 260 |
7 | На упавшем дереве | 31 | 296 |
8 | На пне | 33 | 188 |
9 | У молодого дерева | 40 | 236 |
2.2 Определение назначения муравьиных троп
На следующем этапе исследования я изучил разнообразие муравьиных троп.
Так как муравьи не ограничиваются жизнью в муравейнике, а ведут поиск пищи и строительных материалов за его пределами, то нужно было найти пути доставления ими всего необходимого в муравейник. Этими путями были тропы. Из литературы я узнал, что они могут быть пищевыми, строительными и родственными.На площадке было обнаружено большое количество троп. В основном, по ним доставляют корм и стройматериалы, но, так как мы имели дело с несколькими муравейниками, то существовала также тропа соединяющая муравейники. По этой тропе из муравейника в муравейник переносился расплод и кормовые объекты.
Проведенные наблюдения за тропами, по которым осуществляется движение муравьиных потоков на изучаемой пробной площади, показали следующее. Большую часть троп следует отнести к категории кормовых, поскольку по ним муравьи транспортируют пищу. Кормовые тропы длиной до 50 — 70 метров проложены к стволам деревьев, имеющих следы повреждений различными вредителями. При этом тропы проложены не только по почвенному покрову, но и по стволам упавших деревьев, крупным сучьям, кочкам, а также по пониженным увлажненным участкам лесных насаждений. Таким образом, на исследуемом участке наблюдается максимальное освоение рыжими лесными муравьями почвенного покрова с целью прокладки кормовых троп. На кормовых тропах муравьи осуществляют обмен пищей и движутся в обоих направлениях. Максимальное движение наблюдается днем.
В ходе наблюдений установлено, что муравьи несут личинок, куколок насекомых, червячков, мух, жучков и т.д. Помимо погибших беспозвоночных животных, составляющих белковую пищу, муравьям необходимы углеводы, которые они получают, используя падь тлей (сладкие выделения). Падь муравьи собирают на различных растениях, поврежденных колониями тли.
Полученные данные я отразил на схеме расположения троп (Приложение2).
Красным цветом отмечена пищевая тропа. Среди кормовых объектов преобладали гусеницы, мелкие жуки, улитки, кусочки растительных объектов.
Желтая тропа – строительная. По ней муравьи тащили хвою, мелкие сухие побеги деревьев, камешки.
Существовала также тропа соединяющая муравейники - это родственная тропа, отмеченная синим цветом. По этой тропе из муравейника в муравейник переносился расплод и кормовые объекты.
Самые длинные тропы я обнаружил у большого муравейника №2. Некоторые из них доходили до 60 м.
2.3 Анкетирование одноклассников
Моё исследование подошло к концу. Я узнал много интересного о муравьях – основных защитниках наших лесов от насекомых вредителей.
И мне стало интересно, что знают об этих удивительных жителях леса мои одноклассники.
Я провёл анкетирование в двух классах. Было опрошено 46 человек.
На вопрос - «как называется дом муравьёв», правильно ответили 34% опрошенных. Это гнездо.
То, что рабочие муравьи – это бесплодные самки, знали только 11%.
Брюшко муравья расположено в задней части, и это знали 60%.
Основным кормом муравьёв является падь – сладкие выделения тлей. И это знали 30% опрошенных.
А то, что муравьи настолько многочисленны, что занимают 80% биомассы насекомых планеты, знали лишь 8%.
Анкетирование показало не очень высокий уровень знаний о муравьях. А незнание порождает невнимательное отношение к этим лесным труженикам, защитникам леса. А это в свою очередь приводит к разрушению муравьиных гнёзд. Это я увидел на примере муравейника №4. В начале лета в нём зарождалась новая колония, а в середине он был уже разрушен.
Необходимо повышать уровень знаний об окружающей нас живой природе и, возможно, многие бережнее будут к ней относиться.
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
Результата моей исследовательской работы таковы:
Мы опровергли гипотезы и убедились, что муравьи высокоорганизованы и не тратят время даром. Не случайно, муравьи часто используются в сказках, баснях и детских рассказах в качестве образца трудолюбия и взаимопомощи.
Моя исследовательская работа основана на теоретической информации и наблюдениях. В следующей своей работе я хочу представить экспериментальные доказательства своих исследований.
Рыжие лесные муравьи - полезнейшие насекомые. Это нужно всегда помнить.
Оберегая муравейники, мы охраняем наши леса!
СПИСОК ИСПОЛЬЗУЕМЫХ ИСТОЧНИКОВ И ЛИТЕРАТУРЫ
Приложение 1
Приложение 2
5 зимних аудиосказок
Сочини стихи, Машина
Каргопольская игрушка
Астрономический календарь. Май, 2019
Марши для детей в классической музыке