Многовидовые ассоциации муравьёв на территориях с различной антропогенной нагрузкой. Виды муравьев Зеленого каждый вид муравьев отличается

Муравьи (Formicidae) – это самое многочисленное по количеству особей семейство насекомых. Да и по количеству видов немногие семейства могут поспорить с ним. Сейчас насчитывается примерно 6000 видов муравьев, но, учитывая, что каждый год описываются все новые и новые виды и роды и то, что муравьи многих районов земного шара почти не изучены, число это будет значительно увеличено.

Рыжие муравье (лесные) из рода формика в зоне лесов являются «уникальным» объектом для наблюдений. Они доступны для постоянного наблюдения в продолжительный период и в любое время суток. На примере муравьев есть возможность проследить многообразие связей не только с другими видами, но и с абиотическими факторами среды. Известно, что насекомые-вредители наносят значительный урон лесному хозяйству. Рыжие лесные муравьи являются надежными защитниками леса и могут иногда успешно заменять химические средства борьбы с насекомыми вредителями.

Жизнь лесных муравьев тесно связана с лесом. Но не в каждом лесу они могут жить. Если человек изменяет природу, он изменяет и условия, в которых сформировались признаки приспособленности. Поэтому взаимодействуя с природой, проводя наблюдение, эксперименты, необходимо строго соблюдать законы самой природы.

Особенности строения и развития муравьев

Еще удивительнее изменения, происшедшие с яйцекладом рабочих муравьев из подсемейства формицин. Яйцеклад их превратился в крошечные хитиновые пластинки, заметные лишь на препарате под большим увеличением. Зато половину брюшка муравьев занимает огромная кислая ядовитая железа, окруженная мощным мускульным мешком. При сокращении мышц яд, состоящий в основном из муравьиной кислоты, очень ядовитой для насекомых, выбрасывается на расстоянии до полуметра, т. е. на расстояние в 500 раз превышающее длину тела муравья.

Только у Formicidae имеются метаплевральные железы. Содержимое этих желез, видимо, служит для дезинфекции гнезд.

Соотношение массы тела и массы мозга (надглоточного ганглия) у муравьев примерно такое же как и у собаки – 1:200-1:300. А грибовидные тела, функция которых соответствует функции коры головного мозга у позвоночных животных, у некоторых муравьев занимают половину объема мозга. Не случайно потому, что по способности к обучению муравьи не уступают птицам.

Для муравьев доказана способность отличать объекты определенной формы независимо от их окраски и размеров, и определять цвета, независимо от формы и размера.

У муравьев плохое зрение, но зато сильно развиты обоняние и осязание. Органы обоняния расположены у них на усиках. Шевеля ими, муравей обнюхивает и ощупывает все встречные предметы. По запаху насекомые узнают «своих» и «чужих», по запаху следов находят дорогу к муравейнику, вокруг которого много «душистых тропинок», «пропитанных» муравьями.

Феромон тревоги у большинства муравьев выделяется железами, находящимися у основания челюстей. Попробуйте потревожить небольшую группу муравьев на куполе муравейника, то можно увидеть как от этой группы волнами расходится возбуждение, а еще через несколько секунд из входов в гнездо начинают появляться толпы агрессивно настроенных муравьев. Тут происходит цепная реакция. Потревоженный муравей принимает оборонительную позу и «выстреливает» из желез феромон тревоги. Эта жидкость состоящая главным образом из смеси муравьиной кислоты и углерода индекана. Муравьиная кислота – это яд, которым муравьи защищаются и убивают добычу. Но одновременно она действует и как феромон, возбуждая других муравьев. Индекан выполняет лишь сигнальную функцию, он вызывает у муравьев агрессивное состояние. Если прекратить тревожить муравьев, возбуждение спустя несколько секунд или минут исчезнет. Но если доза феромона в воздухе слишком велика, поведение муравьев меняется.

Например, блуждающие муравьи (Tapinoma erraticum) покидают гнездо и переселяются в другое место. А у северо-американских муравьев-жнецов (Pogonomyrmex) при повышении дозы феромона тревоги все рабочие начинают копать землю.

Запах самки также является безусловным раздражителем. Если смыть спиртом или эфиром выделения с покровов тела самки муравьев и полученным раствором пропитать кусочек сердцевины бузины, муравьи будут ухаживать за ним так же, как и за самкой.

Сигнализация при помощи следовых феромонов имеет у многих муравьев такое же значение, как танцы у пчел.

Отыскав богатый источник пищи, муравей-фуражир, двигаясь к гнезду, прикасается брюшком к почве, оставляя на ней пахучий след. По этому следу пищу отыскивают другие муравьи, вышедшие из гнезда на добычу. Следовые феромоны также побуждают фуражиров отправляться на поиск пищи.

Существуют и другие феромоны, источник и действия которых пока еще не изучены. Так, например, трупы умерших муравьев рабочие отыскивают благодаря выделяющимся при разложении эфирам жирных кислот и выносятся из муравейника. Если смочить такими эфирами живого муравья, рабочие будут выбрасывать его из муравейника до тех пор, пока запах не исчезнет.

Ротовые части грызущие или лижуще-грызущие. В последнем случае нижняя губа и нижние челюсти вытягиваются и образуют хоботок с язычком на конце. Такой ротовой аппарат служит для высасывания нектара. Жвалы образуются не только при питании, но и при строительстве гнезд, рытье почвы и т. д.

У некоторых видов они имеют причудливую форму и превышают длину головы. На голове имеются пара сложных фасеточных глаз и 3 простых глазка, но некоторые муравьи совершенно слепы.

Муравьи принадлежат к общественным полиморфным насекомым. Их внешний скелет представлен хитином. С поверхности блестит или, наоборот, матовый, гладкий или морщинистый, голый, опушенный, а волоски могут быть короткими или длинными, прилегающими или отстающими.

Головы могут быть круглые, квадратные, конические, пирамидальные, сердцевидные, плоско-выпуклые. Но какова бы не была голова, она неизменно оснащена парой простых булавовидных усиков, которые расположены в особых ямках между глазами. В каждом усике есть более или менее длинная рукоять, несущая членистые жгутики. У одних в усике всего 4 членика, у других 12-13. На голове у муравья выделяют лоб, темя, даже щеки разной конфигурации. У некоторых имеется пара сложных глаз и три простых глазка. Многие муравьи совершенно слепы. Простые глазки, если они есть, располагаются на темени тремя точками. Сложные глаза состоят из разного числа одинаковых фасеток: у одних их 2-3, а у других тысячи. Каждая фасетка – это микроскопическая светочувствительная трубочка, она воспринимает только одну единственную точку, все же вместе дают полное изображение.

Ротовые части грызущие. У некоторых муравьев существует так называемая подротовая сумка, куда они при уборке помещения складывают мусор и пыль. Кроме широкой верхней и нижней губы, у муравьев есть две пары челюстей: верхняя и нижняя (жвалы). Жвалы необычайно разнообразны. Они могут быть крохотными, средними, большими, огромными, тупыми и острыми; гладкими и зубчатыми; прямыми или изогнутыми; смыкающимися и перекрывающимися самым необычным образом; похожи или на щипцы или на кусачки. Они могут действовать независимо от прочих ротовых органов, а так же и при закрытом рте. Эта особенность связана с тем, что мандибулы являются основным рабочим инструментом и оружием муравья.

В нижней губе самой важной частью является язычок с его придаточными частями. Это орган вкуса, но служит он и для чистки тела. С его помощью взрослые муравьи постоянно обмениваются кормом, кормят личинок. Ротовое устройство не приспособлено к поглощению твердой пищи, муравей может всасывать только растворы.

Второй частью тела муравьев следующей за головой является грудь, состоящая из трех слитых члеников. К ней прикрепляются три пары ножек, каждая из которых заканчивается пятичлениковй лапкой. Голени передних ног оснащены специальными гребными, с помощью которых муравьи чистят свои усики.

Брюшко у муравьев стебельчатое и присоединяется к груди следующим образом: один или два первых членика отделены от брюшка и образуют стебелек – подвижное и гибкое сочленение с грудью. Такое сочленение обеспечивает большую подвижность брюшка и многие муравьи способны даже подгибать его конец к голове. Само же брюшко состоит из 3-9 соединенных между собой члеников. Первый сливается с грудью и неотделим от нее. Придатки двух последних сегментов брюшка образуют яйцеклад или жало, которое если есть, то слабо развито.

От ротового отверстия, сквозь грудь и стебелек тянется пищевод. В брюшке он сразу расширяется в зобик. В зобике пища не усваивается, а сохраняется пока не будет отрыгнута и передана другим муравьям. Одновременно, в зобике, пища частично подготавливается к усвоению. Сам же муравей питается чаще не той пищей, которую добывает сам, а отрыжкой своих собратьев. Пройдя зобик и мышечный желудок пища поступает в персональный отрезок кишечного тракта, где и усваивается. Мышцы, которые образуют глотку и желудок составляют сдвоенный орган, регулирующий и направляющий использование собранного корма. Когда просвет мышечного желудка закрыт, а волокно глотки расслаблены, пища отрыгивается из зобика и передается другому муравью. Если же мускулы глотки сжаты, а мышечный желудок действует подобно насосу, то корм из зобика перекачивается в пищеварительный отдел кишечника.

С пищеварительным трактом связана система желез. Среди них:

· Железы жвал и нижних челюстей, они выделяют клейкое вещество, используемое непосредственно как строительный материал или для его приготовления;

· Губная железа – производит смазку, которой рабочие муравьи облизывают лица, а иногда и кормят личинок;

· Глоточные железы. Через их протоки в пищеварительный тракт поступает секрет, подготавливающий пищу к усвоению;

· Грудные железы – выделяют на поверхности тела ароматическое вещество, по запаху которого обитатели муравейника узнают друг друга, отличают «своих» от «чужих».

Вдоль всего тела муравья проходит нить нервного ствола, а в его головном отделе сосредоточен довольно мощный узел нервных клеток – ганглий, который иногда называют мозгом муравья. Он составляет у муравьев 1/280 часть объема тела.

Органы слуха, обоняния и осязания у муравьев находятся на усиках.

Половозрелые особи имеют две пары перепончатых крыльев, покрытых редкими жилками.

Значение муравьев

Для человека деятельность муравьев имеет положительное и отрицательное значение. Многие земляные муравьи являются полезными почвообразователями, перемешивающими, рыхлящими и удобряющими почву.

Для кормления самок и для выращивания расплода муравьям необходима белковая пища – различные насекомые. Особенно охотно муравьи поедают голые личинки насекомых. Кормовой участок отдельного гнезда рыжих лесных муравьев достигает 1-2 га. И если в этом районе какой-либо вредитель лесных культур начинает размножаться в большом количестве, муравьи полностью переключаются на питание им и могут в зародыше подавить очаги массового размножения, вредных насекомых. Так муравьи регулируют численность пядениц, совок, пилильщиков, зеленой дубовой листовертки. Они снижают численность шелкопрядов и других волосистых гусениц, а также майского хруща.

Обычно лесохозяйственное значение муравьев оценивают по числу приносимых в гнездо насекомых. Однако это лишь часть истребленных муравьями животных. Надо иметь ввиду, что, нападая на различных беспозвоночных, муравьи, далеко не всегда тут же овладевает добычей и переносят ее в гнездо. Часть насекомых все-таки ускользает от «охотников». Но даже непродолжительный контакт гусеницы с рыжим муравьем или его единственного укуса достаточно, чтобы у гусеницы в дальнейшем пропал аппетит, затянулось развитие и наступила гибель. Уже при 3-минутном контакте с лесным муравьем погибают все гусеницы непарного шелкопряда. Из гусениц сибирского шелкопряда, контактировавших с муравьями, окукливаются не более 10%. Таким образом, число погибших от муравьев вредителей значительно превышает число приносимых в муравейник насекомых.

Муравьи оказывают положительное влияние на почвообразовательные процессы. Они перемешивают почву, улучшают ее химический и механический состав. Прокладывая ходы, муравьи поднимают частицы почвы из нижних горизонтов в верхние. При этом улучшается доступ воздуха к корням растений. Следует подчеркнуть, что полезное перемешивание почвы происходит постоянно, т. к. муравьи непрерывно перестраивают свои гнезда.

В гнездах и вокруг них накапливается большое количество экскрементов, удобряющих почву. Муравьи, поселяющиеся в древесине и включающие в гнезда старые пни, участвуют в разрушении омертвевшей древесины, ускоряя тем самым процесс ее разложения. Кроме того, животные собирают в муравейник древесные и травянистые частицы, веточки, хвою, чешуйки, где их разложение идет значительно быстрее, чем на поверхности почвы. Это связано с более высокой, чем в окружающей почве, температурой гнезда, с развитием в муравейниках особой микрофлоры – бактерий, грибов. Таким образом муравьи улучшают плодородие лесной почвы. Установлено, что деревья, корни которых попадают в зону влияния гнезда, быстро разрастаются, используя накапливаемые под муравейником питательные вещества. Около муравейников гораздо лучше развит живой напочвенный покров: масса травостоя, например, вокруг муравейника выше в 5-8 раз. Здесь развивается растительность, требовательная к плодородию почвы.

Сами муравьи служат пищей многим позвоночным. Муравьями питаются певчие птицы, лесные куриные. Без муравьев невозможно нормальное развитие тетеревов и рябчиков. Поэтому в настоящее время при организации работ по восстановлении численности этих промысловых птиц планируется специальное расселение рыжих лесных муравьев. В целом муравьи способствуют увеличению численности ряда видов птиц, т. к. являются резервным кормом, помогая им переживать периоды бескормиц.

Поедают муравьев многие земноводные животные, а также барсуки, лисы, медведи и другие звери, имеющие хозяйственное и промысловое значение. Гнезда рыжих муравьев часто используют как места зимних ночевок кабаны.

Нельзя не отметить одну особенность муравьев. Они способны размножать тлей, выделяющих большое количество сладких экскрементов. Муравьиная семья использует их для питания взрослых особей, охраняют тлей от врагов. Поэтому не следует расселять муравьев в садах, плодовых и буковых лесах. Вред, причиняемый муравьями, является незначительным по сравнению с приносимой ими пользой.

Есть среди муравьев разрушители древесины и вредители сельского хозяйства, например, муравьи-жнецы и муравьи-листорезы. Но те же муравьи-жнецы играют на естественных пастбищах большую положительную роль, т. к. разносят семена многих растений и улучшают почву.

Представители подсемейства иридомирмекс (Iridomyrmex humilis) в СНГ не встречаются, но являются объектом карантина, т. к. сильно вредят садам, охраняя вредных тлей от естественных врагов. Эти муравьи выделяют вещество, названное иридомирмецином, очень ядовитое для других насекомых.

В 1758 г. Линней описал крошечного желтого муравья из Египта, назвав его фараоновым муравьем (Formica pharaonis, теперь этот вид называется Monomorium pharaonis). В 1828 г. этот муравей был впервые обнаружен в Англии. Здесь он обосновался под плитами традиционных английских каминов. И с этого времени начал быстро расселяться по всему свету. Много их и у нас, особенно в новых домах с пустотелыми перекрытиями и скрытыми батареями парового отопления.

Крошечные (2-2, 5 мм длиной) муравьи проникают всюду и лезут во все продукты. Особенно неприятно их присутствие в больницах, т. к. они могут служить механическими переносчиками заболеваний и, проникая в операционные, нарушать стерильность. Борьба с фараоновыми муравьями очень трудна и оканчивается успешно лишь при фумигации зданий.

Видовой состав

Вид муравьев	Рыжий лесной муравей Formica rufa	Черный муравей Lasius niger L.	Желтый земляной муравей Lasius flavus F.	Мирмика рыжая Myrmica laevinodis N.
Климатическая зона
Лесостепная зона	Лес	Луг Заливной луг	Луг Заливной луг	---
Зона южной тайги	Лес Заливной луг	Лес Заливной луг	Луг	Луг

Размножение

Семьи муравьев – многолетнее четко организованное сообщество индивидов, состоящее из половых особей (самцов и самок), а также рабочих муравьев, которые являются недоразвитыми, бесплодными в обычных условиях самками.

Самцы обычно появляются в муравейнике незадолго до брачного лета и вскоре после спаривания погибают.

Самка оплодотворяется один раз и полученный при этом огромный запас спермы, который в ее организме постепенно в течение всей жизни расходуется. Продолжительность жизни муравьиной самки максимальна для мира насекомых – до 20 лет.

После оплодотворения для самки-основательницы наступает самый опасный период в жизни – период одиночного существования. Самка должна выбрать место для гнезда, подготовить первую камеру нового муравейника и приступить, спустя некоторое время, к яйцекладке. У некоторых муравьев камера имеет выход на поверхность, и самка, как только выведутся личинки, периодически выходит наружу охотиться. Выходы самок продолжаются до тех пор, пока из личинок не вырастут первые рабочие. У большинства видов муравьев самка после яйцекладки постоянно находится в изолированной от внешнего мира камере, выкармливая первых рабочих и существуя сама за счет дегенерации мышц и собственного жирового тела. Никакого дополнительного питания в это время она не получает.

Одинокие самки, крылатые и уже сбросившие крылья, являются легкой добычей для многих врагов: птиц, насекомых, млекопитающих, амфибий, хищных, беспозвоночных и других видов муравьев. Из сотен вылетевших из гнезда самок лишь единицам удается соорудить первую камеру и приступить к основанию муравейника. Поэтому в ходе эволюции многие муравьи выработали способы, позволяющие сократить до минимума или полностью исключить наиболее уязвимый период одиночного существования самки. Далеко не все муравьи способны основывать новые семьи самостоятельно. У некоторых видов молодая самка использует для этого уже существующую небольшую семью другого вида муравьев. Проникая в чужое гнездо она убивает живущую там самку и занимает ее место. Рабочие муравьи обычно начинают ухаживать за пришелицей и вскармливать ее потомство – муравьев другого вида.

Постепенно рабочие вида-хозяина вымирают и в гнезде остаются только новая самка и ее потомство. Иногда рабочие вида-хозяина ведут себя агрессивно по отношению к чужой самке. В таких случаях, если семья небольшая, она убивает не только самку, но и взрослых рабочих. В гнезде остаются только куколки. Выходящие из них молодые рабочие уже лояльны к чужой самке.

Развитие

После того, как самка отложила яйцо, находящийся поблизости муравей подхватывает его и переносит в другую камеру. Там он кладет его на комочек белой крупицы, который именуется пакетом.

У большинства муравьев яйца характерной формы – продолговатые. У высокоразвитых листорезов они округлые, а у некоторых примитивных видов почти палочковидные.

Размеры яиц, отложенных даже одной и той же маткой, не всегда одинаковы. Самые крупные из них не более полумиллиметра в длину, обычно же яйцо гораздо меньше.

Как только яйцо отложено, за ним сразу начинают ухаживать. Муравьи-няньки постоянно не просто перебирают и перекладывают яйца, а лижут их. Слюна муравьев содержит питательные вещества. Всасываясь, они проникают сквозь оболочку, и яйцо постепенно увеличивается в объеме. Таким образом, муравьиное яйцо в момент появления на свет не содержит всего количества питательных веществ, необходимых для созревания личинки. Лишь благодаря слюне и содержащимся в ней веществам яйца разрастаются. Одновременно слюна, обладающая бактерицидными свойствами, убивает на их оболочке споры губительной плесени и склеивает их в пакеты.

Из созревшего яйца вылупляется личинка. Она настолько мала, что ее движения для невооруженного глаза незаметны. Но муравьи-няньки, обнаружив ее, тут же переносят из пакета яиц в пакет молодых личинок. Этот желто-белый червячок-личинка состоит из 12 колец, безглаза, безнога. У нее только имеется намек на усики, но зато уже хорошо выражен рот. Тело личинки покрыто как бы щетинкой из разнообразно изогнутых, закрученных, хорошо пружинящих волосков. Эти микроскопические рессоры предохраняют личинку от повреждений, когда муравей берет ее в свои жвалы. К тому же мохнатые личинки в пакетах не склеиваются, не соприкасаются своими телами, а как бы сваливаются, переплетаются волосками так, что дыхальца, через которые проходит воздух, остаются открытыми. Дыхание не нарушается. Личинки одних видов муравьев имеют на спине петельки, и няньки подвешивают их к потолку камер, у других – личинок волосками-крючочками прикрепляют к стенкам гнездовых ниш. Всего же чаще они содержатся в пакетах. Кормятся личинки обычным способом и, поглощая уйму пищи, растут во много раз быстрее, чем яйца. Рабочие-няньки кормят личинок, отрыгивая выделения желез – богатую витаминами, жидкую пищу.

Особенности поведения

Соотношение массы тела и мозга (надглоточного ганглия) у муравья, примерно такое же, как у собаки 1:200-1:300. А грибовидные тела, функция которых соответствует функции коры головного мозга у позвоночных животных, у некоторых муравьев занимает половину объема мозга. Не случайно поэтому, что по способности к обучению муравьи не уступают птицам и другим млекопитающим. Они даже способны к некоторым элементарным формам общения. Опытами Г. А. Мазохина-Поршнякова и его сотрудников доказана, например, способность муравьев к инвариантному обучению. Опыты эти проводятся следующим образом: в начале муравью предлагают синий треугольник и желтый квадрат и обучают его находить кормушку у треугольника. После того, как обучение закончено, предлагается вторая задача: научиться находить кормушку у зеленого треугольника, отличая его от оранжевого круга. После нескольких таких опытов муравьи обучаются отличать треугольник от любой другой фигуры, независимо от их окраски и размеров. Более сложных опытов с этими насекомыми пока не ставили.

Очень интересно их поведение в семейной организации. В многоклеточном организме обмен информацией между отдельными органами и клетками осуществляется при помощи тока крови и по нервным окончаниям. В «сверхорганизме» аналогичные функции выполняют: трофоллаксис, пахучие феромоны и звуковые сигналы.

Трофоллаксис – это обмен пищей между отдельными особями, в который вовлечено все общество. Как показали опыты с мечеными атомами: капля пищи, принесенная одним муравьем в гнездо уже через 20 часов распространяется между сотнями особей. Самки всех общественных насекомых выделяют вещества, которые слизывают ухаживающие за ними рабочие и затем распространяют их среди всего населения гнезда. Стоит этим веществам исчезнуть, как поведение рабочих резко меняется. Рабочие особи рыжих лесных муравьев (F. rufa) сразу же начинают откладывать яйца. Рабочие бурого лесного муравья (F. fusca) могут принять в это время самку любого вида того же рода, которую они убили бы прежде. Колонна бродячих муравьев начинает искать другую колонну того же вида и сливается с ней.

С пищей, видимо, передается и другая, более сложная информация, например, о соотношении каст у муравьев, но об этом почти ничего не известно.

Вещества, выделяемые животными, которые изменяют поведение других животных того же вида, носят название феромонов (гомотенгронов).

Защитное поведение

В особую группу можно выделить оборонительное поведение, которое отмечается за пределами муравейника. При опасности муравьи используют свое основное и единственное дальнобойное «оружие» - муравьиную кислоту. Чтобы определить, для чего муравьи используют такое «оружие», нами были проведены следующие наблюдения. Сначала запустили на одну из троп рыжего лесного муравья (F. rufa), муравья, взятого из другого гнезда того же вида, а затем из дальнего, не соединенного дорожками. Оба муравья вели себя одинаково. Подогнув брюшко, они начали бегать по муравейнику, обрызгивая его кислотой. Поведение пришельцев насторожило хозяев. Несколько особей окружили незваных гостей и начали ощупывать их усиками. Это продолжалось в течение 15-20 секунд. Затем все разбежались и пришельцы растворились в общей массе. Абсолютно другая реакция наблюдалась при встрече рыжего лесного муравья (F. rufa) с особями другого вида. На одну из троп был пущен черный муравей (L. niger), взятый из муравейника на лугу. Он начал метаться по чужому гнезду, пытаясь скрыться от хозяев. Но они окружили его, изучили с помощью усиков и, парализовав его муравьиной кислотой, буквально разорвали жвалами.

Охрана и восстановление численности

Основными чертами общества насекомых являются разделение функций между членами «общества» и постоянный обмен «информацией». Общество, или семья, насекомых – это единое целое, и каждая особь не может существовать вне его.

Одним из показателей совершенства организма является степень его независимости от среды. Насекомые – животные хладнокровные. Правда, температура их тела может быть выше, чем температура воздуха. А вот в гнездах температурный режим поддерживается очень строго.

Ранней весной, как только стает снег, на южной стороне гнездовых куполов муравейников рыжих муравьев можно увидеть плотный шевелящийся слой муравьев. Это рабочие-«теплоносцы». Нагревшись на солнце, опускаются в гнезда и там остывают. Сравнительно быстро в гнезде появляется небольшой участок с температурой 26-30 о С. В него поднимаются из глубинных ходов самки и откладывают яйца. Здесь происходит воспитание первых личинок. Впоследствии объем «теплового ядра» увеличивается. Летом муравьи поддерживают в гнезде постоянную температуру, открывая и закрывая входы в гнездо и изменяя наклон освещенного склона купола муравейника. Большинство видов муравьев просто переносят личинок, подбирая для них камеры с наиболее подходящим режимом.

Благодаря общественному образу жизни муравьи получают возможность делать запасы пищи гораздо больше, чем это может сделать одна особь.

Главное «приобретение» муравьев – необыкновенная жизнеспособность семьи как целого. Погубить муравья ничего не стоит, но уничтожить муравейник довольно трудно. Достаточно оставить хотя бы самку, личинок и небольшое количество рабочих и гнездо восстанавливается. Поэтому так трудно бороться с живущими в домах муравьями – ведь все обычные меры борьбы приводят только к уничтожению рабочих-фуражиров.

При гибели части населения в семье моментально происходит перераспределение функций отдельных рабочих. Больше того, опыты с затравливанием ядами гнезд краснощекого муравья (Formica rufibarbis) показали, что после гибели большого количества рабочие начинают вместе с самкой откладывать яйца, что способствует быстрому восстановлению прежней численности семьи.

Иногда отдельные семьи муравьев объединяются в колонию из нескольких гнезд. Колонии рыжих лесных муравьев иногда насчитывают несколько тысяч гнезд и занимают территорию в несколько квадратных километров. Между гнездами колоний постоянно происходит обмен молодью и рабочими. Если прекратить такой обмен, гнезда вскоре становятся враждующими. Способность к регенерации у колонии еще выше, чем у семьи, живущей в одиночном гнезде. Если, например, в одном из гнезд колонии погибнут фуражиры, рабочие из соседних гнезд становятся фуражирами.

Высокая способность к регенерации семей привела к тому, что семьи многих видов муравьев практически не имеют естественных врагов. У рыжих муравьев имеются так называемые охраняемые территории, в пределах которых не допускаются особи других семей того же или близкого (рода) вида.

Представители Красной книги описаны по Н. Б. Никитскому (1987). Как ни странно на первый взгляд, но даже среди обычных насекомых, как муравьи, имеются исключительно редкие. У нас в стране к ним относятся муравьи-лиометопумы, сооружающие свои гнезда внутри стволов деревьев.

Род Лиометопумы очень древний. Некоторые его виды были обнаружены палеонтологами внутри балтийского янтаря, т. е. жили на земле уже 30-40 млн. лет назад. Сейчас же во всем мире известно 7-8 видов лиометопум. Мирмекологи без особого труда распознают их по своеобразной двухцветной окраске тела, зубцам на челюстях и крохотными глазками, сохранившимся на темени рабочих особей. Одни рабочие – крупные, около 7 мм длиной, другие – всего 3-4 мм.

Известно, что разные по внешности особи выполняют в гнезде и разную работу, но чем отличаются обязанности крупных и мелких лиометопумов, пока не известно.

В нашей стране лиометопумы встречаются в двух далеко отстоящих друг от друга областях: на юге и западе европейской части и в Приморском крае. До самого последнего времени считалось, что там и там живет один и тот же вид – лиометопум европейский .

Как один вид с разорванным ареалом он включен и в Красную книгу. И только совсем недавно оказалось, что дальневосточные лиометопумы представляют собой особый вид – лиометопум восточный . В отличие от европейского черное у него только брюшко, а голова такая же коричневая, как и грудь. Лиометопум восточный встречается еще реже, чем европейский. В Приморском крае эти муравьи известны всего в трех районах.

Биология обоих видов довольно сходна. Они устраивают гнезда внутри стволов деревьев, используя для этого естественные полости или дупла. Европейский вид поселяется преимущественно внутри старых дубов, тогда как дальневосточный предпочитает черную пихту.

Из девяти обнаруженных гнезд шесть располагались именно в ней и лишь три семьи обосновались в других породах: березе, ильме и монгольском дубе. Работая над сооружением гнезда, муравьи расширяют внутренние полости ствола, а опилки в челюстях выносят наружу и сбрасывают вниз, порой с высоты более метра. Другие муравьи, работающие у подножья дерева, подбирают упавшие кусочки и относят подальше от ствола.

Интересной особенностью поведения муравьев является их реакция на врага. Стоит дотронуться до бегущего лиометопума, как он падает, притворившись мертвым, или, приподняв брюшко, начинает метаться из стороны в сторону.

С сигналом опасности связаны интересные взаимоотношения между муравьями и средиземноморской синицей-гаичкой. Муравьи представляют смертельную опасность для гнездящихся в дуплах этих деревьев гаичек. В ответ на опасность у птиц выработалось специальное защитное поведение: заметив муравьев, бегающих возле входа в дупло, синицы ловят их клювом и растирают по коре деревьев. «Облака» феромонов тревоги, выделяющиеся при этом из раздавленных муравьев, заставляют других лиометопумов держаться подальше от дупла.

Оба вида муравья активны в течение всего теплого периода. В июне в семьях появляются самки и самцы. Размножение лиометопумов почти не изучено.

Хотя лиометопум европейский в настоящее время довольно обычен в некоторых странах южной Европы, у нас в стране и он, и лиометопум восточный заслуживает строгой охраны.

Дальневосточный вид крайне редок и является эндемиком.

Большое значение в природе имеют эти маленькие шустрые существа. Как многочисленный вид, выше численность его и биомасса на единицу площади, тем значительнее его биоценотическая роль. Значимость муравьев обусловлена их многочисленностью. Но не только этим. Важны и особенности образа жизни муравьев, их питания и связей с другими животными, растениями, почвой. Основные аспекты воздействия муравьев на биогеоценоз можно разделить на 2 группы: связанные с сооружением гнезда, постоянством места поселения и обусловленные трофическими связями муравьев с другими группами животных и растений.

К первой группе относятся такие важные стороны деятельности муравьев, как концентрация и ускоренное разложение растительных остатков, аэрация и улучшение почвы и ее водного режима. Муравейники используются как места поселения других животных. В них создаются особо благоприятные условия для развития ряда микроорганизмов.

Во вторую группу входят хищническая и собирательная деятельность муравьев, их трофобиоз с тлями, а также связь их с рядом позвоночных животных.



Муравьи принадлежат к числу самых привычных для человека , которых возможно встретить в лесу, дома и на улице. Они относятся к семейству перепончатокрылых, уникальны и чрезвычайно интересны для наблюдения. Насекомые строят жилища, которые принято называть муравейниками.

Тело обычного рыжего лесного муравья чётко разделено на три части, из которых выделяется большая голова. Основные глаза имеют сложное строение. Кроме них, у насекомого имеются ещё три дополнительных глаза, которые предназначены для определения уровня освещения.

Усики являются чувствительным органом осязания, воспринимающим тонкие вибрации, температуру и направление воздушных потоков, способны производить химический анализ веществ. Верхняя челюсть значительно развита, а нижняя помогает в строительных работах и переносе пищи.

Лапки имеют коготки, которые дают муравьям возможность легко вскарабкиваться по вертикали вверх. Рабочие муравьи представляют из себя недоразвитых самок и не имею крыльев, в отличие от самцов и матки, которая позже отбрасывает их. На брюшке муравьёв размещается жало, используемое для питания и защиты.

В момент укусов насекомых муравьёв выделяется кислота, которая относится к разновидностям ядов. В малых количествах вещество не опасно для организма человека, но могут наблюдаться болезненные явления: покраснение кожи, отёк, зуд. – насекомые похожие на муравьёв настолько, что многие учёные склонны считать их ближайшими родственниками.

Видов насекомых муравьёв на земле существует до миллиона, что составляет около половины всех живых существ на планете. Они обосновались по всему миру и найдены даже в .

Разновидности муравьёв бывают разных размеров (от одного до пятидесяти миллиметров); цветов: рыжего, чёрного, глянцевого, матового, реже зелёного. Каждый вид муравьёв отличается внешними признаками, поведением, а также определённым укладом жизни.

Из разновидностей муравьёв более ста обосновались на территории нашей страны. Кроме лесных, наиболее известными из них являются термиты, фараоновы, луговые, листорезы и домашние муравьи.

Опасным видом являются красные или огненные . Взрослые особи имеют размеры до четырёх миллиметров, на голове усики с булавочными наконечниками, обладают ядовитым жалом.

Существуют летающие виды насекомых муравьёв , крылья которых, в отличии от обычных разновидностей, являются характерной чертой всех представителей, независимо от половой принадлежности.

Характер и образ жизни муравья

Жизнь насекомых муравьёв активно воздействует на биогенез благодаря их многочисленности. Они уникальны типом питания, образом жизни и влиянием на организмы, растения и животных.

Своей жизнедеятельностью, постройкой и перестройкой муравейников они взрыхляют почву и помогают растениям, питая их корни влагой и воздухом. В их гнёздах создаются идеальные условия для развития бактерий, обогащающих почву полезными веществами и микроэлементами.

Экскременты муравьёв служат удобрением. Рядом с их жилищами бурно произрастают различные травы. Насекомые леса муравьи способствуют росту дубов, сосен и прочих деревьев.

Муравьи трудолюбивые насекомые и обладают крайней работоспособностью. Они могут поднимать грузы весом в двадцать раз больше собственного и перемещаться на огромные расстояния. Муравьи – общественные насекомые .

Это значит, что социальная структура их напоминает человеческую. Тропические муравьи отличаются особенным разнообразием каст. У них есть королева, солдаты, рабочие и рабы.

Муравьи и другие насекомые , такие как осы и пчёлы, не в состоянии жить без своего сообщества, а отдельно от себе подобных погибают. Муравейник – это единый организм, каждый отдельный клан которого не может существовать без остальных. Каждая каста этой иерархии выполняет определённую функцию.

Выделяемое муравьями вещество, имеющее название: «муравьиный спирт» служит компонентом для лекарств от многих болезней. Среди них бронхиальная астма, сахарный диабет, ревматизм, туберкулёз и многие другие. Также это вещество применяется для предотвращения выпадения волос.

Питание муравья

Муравьи нуждаются в обильном питании, являются хищниками и уничтожают вредителей растений. Взрослые особи употребляют углеродную пишу: сок растений, их семена и нектар, грибы, овощи, фрукты, сладости.

Личинам обеспечивается белковое питание, в которое входят насекомые и беспозвоночные животные: мучнистые червяки, тля, щитовка и другие. Рабочие муравьи для этого подбирают уже умерших особей и нападают на живых.

Дома людей иногда становятся идеальным местом для опасного разведения фараоновых муравьёв. Там много тепла и пищи, в поисках которой насекомые неутомимы и изобретательны, преодолевая любые преграды.

Обнаруживая источник питания, они образуют к нему целую магистраль, по которой передвигаются в больших количествах. Часто вред муравьи наносят жилищам людей, садам и огородам.

Размножение и продолжительность жизни муравья

Маток в семействе этих насекомых может быть одна и больше. Их брачных полёт происходит только однажды, при этом собранного запаса спермы хватает на всю оставшуюся жизнь. После ритуала самка, сбрасывая крылья, становится королевой. Далее, матка занимается поисками подходящего места для откладывания яичек.

У лесных муравьёв они достаточно крупных размеров, имеют молочно-белых окрас с прозрачной оболочкой и вытянутую форму. Из оплодотворённых королевой яиц выходят самки, из прочих получаются самцы, которые живут лишь несколько недель до спаривания.

Личинки муравьёв проходят четыре этапа развития и похожи на червяков, почти неподвижны и вскармливаются рабочими муравьями. Впоследствии из них получаются жёлтого или белого цвета куколки, имеющие форму яйца.

Какой касты особь из них выйдет, всецело зависит от вскармливания. Наличие способов размножения муравьёв некоторых видов впечатляет, например, самки могут появляться путём бесполого размножения.

Срок жизни рабочих муравьёв доходит до трёх лет. Срок жизни королевы, с точки зрения насекомых, огромен и доходит иногда до двадцати лет. Тропические муравьи проявляют круглогодичную активность, но особи, обитающие в более суровых краях, зимой пребывают в состоянии покоя. Чаще всего личинки входят в диапаузу, а взрослые особи просто снижают активность.

Текст работы размещён без изображений и формул.
Полная версия работы доступна во вкладке "Файлы работы" в формате PDF

Введение

Актуальность темы: Почти каждый человек в своей жизни, так или иначе, сталкивался с муравьями. И это не удивительно - муравьи живут везде, за исключением Антарктиды. Их 12.000 видов и, по некоторым подсчетам, они составляют до четверти биомассы наземных животных! В чем же секрет этих удивительных существ?

Ответ прост - в продвинутой социальной организации. Эти маленькие насекомые строят муравейники, по внутреннему устройству сравнимые с огромными замками или городами, слаженно трудятся, обороняются от врагов или сами затевают войны, у них есть подобие сельского хозяйства и животноводства, продвинутая система коммуникации, в их мире каждый знает свое место.

Муравьи относятся к тем немногим живым существам, которые не только сами приспосабливаются к среде обитания, но и активно перестраивают окружающий мир применительно к своим нуждам, своим задачам. Они во многом похожи на людей.

Муравьи населяли нашу планету задолго до того, как появился человек. Они пережили динозавров и скорее всего, переживут и нас. Между нами больше 100 млн. лет эволюции. Однако, несмотря на долгий период изучения муравьёв, мы ещё многого о них не знаем.

Цель работы: изучение особенностейжизнедеятельности муравьёв и их влияния на экосистему леса.

Задачи:

познакомиться с жизнью муравьёв, особенностями их питания и общения;

провести наблюдение за внегнездовой жизнедеятельностью муравьёв;

определить роль муравьёв в экосистеме леса.

Объект исследования: жизнедеятельность муравьёв.

Предмет исследования: рыжий лесной муравей - Formica rufa.

Гипотеза: муравьи оказывают положительное влияние на лесную экосистему.

Практическая значимость работы: Нами не только исследуются особенности жизнедеятельности рыжих лесных муравьев, выясняется их важная роль в природе, но и производится охранная деятельность муравейников.

Методы исследования:

Изучение литературных источников;

Полевые методы исследования (метод закладки пробных площадок, геоботанического описания, изучение почвы, измерение параметров муравьиных гнёзд и протяжённости троп с помощью рулетки);

Метод долговременного наблюдения;

Метод эксперимента;

Анализ, сравнение и обобщение результатов.

Оборудование, необходимое для исследования: 4 колышка, верёвка, лопата, деревянная доска, рулетка, компас, почвенный термометр, универ-сальные индикаторы - тест - полоски, корректирующая жидкость, Атлас - определитель.

Глава 1. Теоретическая часть исследования

1.1. Устройство муравейника

Все муравьи, обитающие у нас в стране, живут в гнёздах. Строят они их на земле. Снаружи их можно заметить по кучкам земли. Иногда муравьи селятся и в гнилой древесине: пнях, колодах.

Муравейник представляет собой сооружение из веточек, хвои ели, сосны, листьев. Здесь царит свой микроклимат - температура в муравейнике на 5 градусов выше окружающего воздуха. Муравьиная куча - сооружение не только наземное, но и подземное. Камеры, галереи, тоннели и коридоры пронизывают землю под муравейником, то причудливо переплетаясь, то разбегаясь в разные стороны. В гнезде есть свои склады продовольствия, мусорники, камеры для муравьиной матки и даже ясли для разных возрастных групп. Все эти помещения постоянно перестраиваются муравьями - открываются новые камеры, замуровываются старые, откапываются новые коридоры, а старые перекапываются и забиваются наглухо. В гнезде всё время кипит работа. Выполнение особью задач семьи - закон муравейника.

1.2. Муравьиная семья

Все муравьи - общественные насекомые. Они живут семьями. В гнезде рыжего лесного муравья насчитывается от нескольких десятков до одного миллиона жителей. Муравьи имеют три основные касты: самцы, самки и рабочие особи, являющиеся бесполыми самками.

Между членами муравьиной семьи существует разделение функций. В зависимости от возраста, размера насекомые несут разную службу. Обычно молодые рабочие муравьи - няньки, они ухаживают за расплодом и самками, повзрослевшие муравьи - строители, старшие - добытчики пищи. А те, которые совсем «состарились» - сторожа и наблюдатели. Они охраняют входы и выходы муравейников.

1.3. Особенности общения муравьёв

Все муравьи ориентируются в пространстве по наземным предметам, а также по солнцу. Особую систему восприятия окружающей обстановки создают обладающие запахом химические вещества - феромоны. Они выделяются железой внутренней секреции и воспринимаются другими муравьями как запах, играющий главную роль в организации колоний. Когда один муравей выделяет эту жидкость, другие муравьи посредством органов обоняния или вкусовых рецепторов получают сообщение и отвечают на послание. Все сигналы вырабатываются в соответствии с потребностями колонии.

Переговариваются муравьи друг с другом соприкосновением антенн, расположенных на голове. Так они передают различную информацию на понятном лишь им языке. Причем система передачи данных у муравьев подчас превосходит по эффективности даже человеческое речевое общение. Муравьи мгновенно решают вопросы, на которые человеку понадобятся многие часы.

1.4. Питание муравьёв

Основу питания почти всех муравьёв составляют два источника.

Первый, это насекомые. Муравьи охотятся или собирают уже мёртвых насекомых (мух, стрекоз, жуков и т.п.)

Второй источник - это падь - сладкое выделение тлей. Связь муравьёв с тлями - это яркий пример «сотрудничества» в мире животных. Тли снабжают муравьёв пищей, а муравьи защищают их от врагов, переносят на свежие побеги растений, а иногда и уносят на зиму в муравейник. Помимо этого муравьи могут питаться соком растений, нектаром, грибами, семенами.

Вся пища, которую собирают муравьи, переносится в гнездо и там распределяется между всеми членами семьи. Например, падь (муравьиное молочко) распределяется так: сначала падь набирается в зобик муравья. Затем, придя в гнездо, муравей становится в специальную позу, раскрывает челюсти и изо рта у него выступает капелька жидкости. К нему подходит один или несколько муравьёв, которые выпивают эту капельку и вскоре вся пища перекачивается. Если в гнездо поступает много пищи, её накапливают в зобиках определенной группы - хранителей. Это молодые и крупные муравьи. Таким образом, вся пища остаётся в семье.

1.5. Значение муравьев в природе

Муравьи выполняют множество экологических функций. Они оказывают положительное влияние на почвообразовательные процессы: перемешивают почву, улучшают её химический и механический состав. Прокладывая ходы, муравьи поднимают частицы почвы из нижних слоёв в верхние. При этом улучшается доступ воздуха к корням. Полезное перемешивание почвы происходит постоянно, так как муравьи непрерывно перестраивают свои гнёзда. В гнёздах и вокруг них накапливается большое количество экскрементов, удобряющих почву. Установлено, что деревья, корни которых попадают в зону влияния гнезда муравейника, быстро разрастаются, используя накапливаемые под муравейником питательные вещества. Около муравейников гораздо лучше развит живой напочвенный покров: масса травостоя, например, вокруг муравейника выше в 5-8 раз. Здесь развивается растительность, требовательная к плодородию почвы.

Муравьи, поселяющиеся в древесине и включающие в гнёзда старые пни, участвуют в разрушении омертвевшей древесины, ускоряя тем самым процесс её разложения. Кроме того, насекомые собирают в муравейник древесные и травянистые частицы, веточки, хвою, чешуйки, где их разложение идёт быстрее, чем на поверхности почвы.

Сам муравейник - общежитие не только для муравьев, но и сотен различных мелких животных - пауков, клещей, многоножек, жуков, сверчков и гусениц. Их привлекают сюда быстрое разложение веществ, высокая рыхлость почвы, стабильная температура, подходящая влажность.

Значение муравьев в природе возрастает еще и из-за того, что они являются одним из основных звеньев трофических цепей экосистем. Они служат пищей для барсуков, лис, медведей, певчих птиц. Без муравьёв невозможно нормальное развитие тетеревов и рябчиков.

Нельзя не отметить одну особенность муравьёв. Они способны размножать тлей, выделяющих большое количество экскрементов. Муравьиная семья использует их для питания взрослых особей, охраняет тлей от врагов. Но вред, причиняемый муравьями, является незначительным по сравнению с приносимой ими пользой.

Муравьи - активные хищники. Они быстро переключаются на новые обильные источники пищи и таким образом могут подавлять вспышки размножения вредителей. Жители среднего муравейника способны за день уничтожить до двадцати тысяч вредителей. За один сезон активности муравьёв лес очищается от пяти миллионов насекомых-вредителей.

Глава 2. Практическая часть

Исследования проводились в окрестностях посёлка СудаЧереповецкого района (в 40 км от Череповца).Время проведения исследования: июнь - август 2015 года.

Исследование 1. Закладка пробной площадки, её описание

Оборудование: 4 колышка, верёвка, компас, рулетка.

Для изучения лесного сообщества я выбрала участок леса, расположенный к юго-востоку от посёлка. (Приложение 1, рис.1.)

Здесь была заложена пробная площадка размером 30х30м 2:

1. установила колышек №1;

2. по компасу от колышка №1 отмерила расстояние 30м на север и поставила колышек №2;

3. от колышка №2 по компасу на восток отмерила расстояние 30м и установила колышек №3;

5. натянула между колышками верёвку.

Описание пробной площадки:

Рельеф участка равнинный, климат - умеренно-континентальный с умеренно тёплым летом и умеренно холодной зимой. Почва - дерново-подзолистая, супесчаная. Грунтовые воды залегают на средней глубине. Видовой состав растительного мира разнообразен. На участке I ярус принадлежит в основном хвойным, а также лиственным деревьям, II ярус представлен кустарниками и маленькими деревцами, III ярус - травы.

На исследуемом участке было обнаружено 7 муравейников: 4 крупных, 2-средних и 1 - малый. (Приложение 1, таблица 1)

Муравейники, построенные на освещённом месте, имеют сферическую форму, а в тени - высоко коническую. Состав куполов исследуемых муравейников в основном представлен мелкими веточками, стеблями и корнями трав, песчинками, хвоинками, кусочками древесины, сухими листьями. (Приложение 1, рис.2-8)

Высота муравейников составляет от 0,35 м до 1,20 м, а площади оснований куполов от 0,38 м 2 до 2,83 м 2 . Общее количество троп - 24. (Приложение 1, таблица 2)

Исследование 2. Изучение внегнездовой жизни муравьев

Оборудование: универсальные индикаторы - тест - полоски, корректиру-ющая жидкость, рулетка, деревянная доска, Атлас - определитель.

Для проведения экспериментов по внегнездовой деятельности муравьёв мной был выбран наиболее крупный муравейник №3.

Слегка пошевелив веточкой муравейник, я увидела, что потревоженные муравьи приняли оборонительную позу. Подержав над муравейником ладонь, почувствовала жжение и запах муравьиной кислотой, а подержав лакмусовую бумажку, обнаружила, что она стала красной. (Приложение 2, рис. 1,2)

Вывод: муравьи защищают себя и своё жильё с помощью муравьиной кислоты. Муравьиная кислота - это яд, которым муравьи защищаются и убивают добычу.

с помощью феромонов и усиков

Подсадка муравьёв из другого муравейника .

Я подсаживала муравьев на тропу рядом с муравейником и на муравейник (по 5 особей в каждом случае). Опознание чужака происходило только при непосредственном контакте особей (взаимное ощупывание усиками). Муравья, непосредственно вступавшего в контакт с чужой особью, поддерживали 2-3 муравья, находящиеся в непосредственной близости от зоны конфликта. Чужая особь атаковала не всегда, в большинстве случаев, ей давали убежать. Чужих муравьёв, подсаженных на тропу, атаковали и уничтожили в 8 случаях из 10.

В 20 см от купола муравейника вне тропы, движение муравьев внешне более хаотичное, что до некоторой степени препятствует прямым контактам особей. Здесь было опознано и уничтожено 10% чужаков. При подсадке особей из другой семьи на купол муравейника процент уничтоженных составил 50%. (Приложение 2, рис. 3,4)

Общение усиками .

Взяв осторожно одного из рабочих муравьев и обмакнув его брюшко в корректирующую жидкость (штрих), отправила обратно на поверхность муравейника. Один из его сородичей заметил «незнакомца» и засуетился - побежал сообщать всем о возможной опасности, передавая информацию с помощью усиков, скрещивая свои усики с усиками сородича: информация была передана и несколько муравьев побежали к «мнимому врагу». Подбежав к нему, незнакомец сделал несколько движений своими усиками и был узнан своими сородичами. (Приложение 2, рис. 5-7)

Вывод: Основной способ общения муравьев друг с другом - это особые химические вещества - феромоны, но общаются они также с помощью своеобразных антенн - усиков.

Эксперимент № 3. Охотничий инстинкти перемещение муравьев

в пространстве

Я подкладывала добычу (комаров и гусениц) на определенное расстояние от тропы и от муравейника. (Приложение 2, рис. 8,9) Добычу, подложенную прямо на тропу или на муравейник, обнаруживали быстро и сразу несколько особей, а добычу, подложенную вне тропы или чуть поодаль от муравейника, обнаруживали только через несколько минут 2-3 рабочих муравья.

Вывод: чем ближе добыча от тропы или муравейника, тем быстрее и больше особей её обнаруживают. Различия в сроках обнаружения у тропы объясняются различными расстояниями.

Положив доску на тропу в разные положения, я проверила реакцию муравьёв. Ожидалось, что, новый субстрат, не имеющий запаха муравьиной тропы, вызовет исследовательскою реакцию, и на восстановление тропы будет затрачено какое-то время. Однако этого не произошло. Доску расположенную как вдоль, так и поперёк тропы, муравьи проходили без задержки. Доску, поставленную на ребро, после кратковременного исследования муравьи обходили и возвращались на тропу. (Приложение 2, рис. 10,11)

Вывод: при использовании знакомой тропы насекомые используют не только обоняние, но и способность к ориентации. Древесные предметы, появляющиеся на тропах, большой неожиданностью не являются (запах древесины им знаком). Препятствия с высокими вертикальными стенками муравьи избегают, демонстрируя способность к навигации.

Эксперимент № 5.Изучение муравьиных троп

При наблюдении за муравейником я изучила тропы, отходящие от него. Было обнаружено 5 троп. С помощью рулетки измерила их длину. Самая длинная тропа составляет 16,3м, самая короткая - 7,9м. Я заметила, что окончание тропы может быть на дереве, пне или земле. Основное назначение троп - это . Данные наблюдений занесла в таблицу. (Приложение 2, таблица 2)

Вывод: большая часть троп, по которым осуществляется движение муравьиных потоков, относится к кормовым, поскольку по ним муравьи транспортируют пищу. Максимальное движение на тропах отмечается в дневное время. Тропы проложены в основном к стволам деревьев, имеющих следы повреждений различными вредителями. Следовательно, муравьи сохраняют прирост крон деревьев в очагах вредителей, повышают продуктивность леса.

Для изучения количественного учета истребляемых насекомых была выбрана тропа №5.

25 июля 2015 г. я собирала добычу муравьев на тропе в течение 15 минут три раза в день (утром, в полдень и вечером). Утром добыча муравьёв составила 23 насекомых, из них 3 полезных, 17 вредных и 3 насекомых определить не смогла. Днём количество насекомых увеличилось до 45, из них вредных было 32, полезных - 7. Вечером добыча муравьёв составила 28 насекомых, из них полезных - 4 , вредных - 23, неопределённых -1. Данные занесла в таблицу. (Приложение 2, таблица 2)

Вывод: пик истребления насекомых приходится на полдень. Большинство истребляемых муравьями насекомых относится к вредным. Следовательно, муравьи снижают численность вредителей.

Исследование 3. Изучение влияния гнёздостроительной деятельности муравьёв на экосистему леса

Оборудование: почвенный термометр, лопата, универсальные индикаторы - тест - полоски.

Для изучения почвообразующей деятельности муравьёв я сравнила почву вблизи и вдали от муравейника по следующим показателям - механический состав, влажность, температура, кислотность. Данные исследования занесла в таблицу. (Приложение 3, таблица 1)

По данным таблицы видно, что почва у муравейника более структурная, лучшего механического состава, более рыхлая, влажная, а, следовательно, и более плодородная. Температура почвы у гнезда выше, чем вдали. Это объясняется прежде всего тем, что внутри самого муравейника температура более высокая, чем снаружи, соответственно и почва также прогревается.

Вывод: в естественных биоценозах гнездостроительная деятельность муравьёв имеет важное почвообразующее значение.

Заключение

В результате проведенного исследования я изучила особенностижизнедеятельности муравьёв и их влияние на экосистему леса и пришла к следующим выводам:

Все муравьи - общественные насекомые. Они живут семьями в гнёздах. Между членами муравьиной семьи существует разделение функций в зависимости от возраста и размеров. Основу питания муравьёв составляют насекомые, выделения тлей, сок растений, семена, грибы и нектар. Общаются насекомые с помощью особых химических веществ - феромонов.

Муравьи защищают себя и своё жилище с помощью муравьиной кислоты. Опознание чужаков в муравейнике происходит с помощью ощупывания антеннами-усиками. При передвижении по тропам насекомые используют не только обоняние, но и способность к ориентации. Основная часть муравьиных троп относится к кормовым и заканчивается на стволах деревьев, имеющих повреждения. Большинство насекомых, истребляемых муравьями - вредные.

Рыжие лесные муравьи являются неотъемлемым звеном в экосистеме

леса. Они оказывают положительное влияние на почвообразовательные процессы, участвуют в разрушении омертвевшей древесины, повышают продуктивность леса, являясь основой биологического лесозащитного комплекса от насекомых - вредителей.

Таким образом, муравьи оказывают существенное положительное влияние на экосистему леса. Моя гипотеза подтвердилась.

Список литературы и интернет - источников

1. Бакшт Ф.Б. Магнитные муравейники // Природа.№7, 1990. -с.60-63

2. Гребенников В.С. Тайны мира насекомых. - Новосибирск: Новосибирское книжное издательство, 1990 - 272с.

3. Длусский Г. М. Муравьи рода формика. М.: Наука, 1967 - 236c.

4. Евтушенко С.А. Почти как люди. [Электронный ресурс], - http://www.oracle-today.ru - статья в интернете.

5.Жизнь муравьёв в муравейнике. [Электронный ресурс], - http://novosteika.ru/stati/nauka/muravei.php - статья в интернете.

6.Захаров А.А. Муравей, семья, колония.- М.: Изд-во « Наука», 1978 - 142c.

7. Клуб любителей муравьев. [Электронный ресурс], - http:// www.antclub.org/morphology/anatomy

8. Халифман И. А. Муравьи. М.: Молодая гвардия, 1967 - 304с

Приложение 1

Закладка пробной площадки, её описание

Рис 1. Карта места расположения исследуемого участка

Таблица 1. Общие данные по обследованию участка

Фотографии муравейников, обнаруженных на исследуемом участке

Рис.2. Муравейник № 1 Рис.3. Муравейник № 2

Рис.4. Муравейник № 3 Рис.5. Муравейник № 4

Рис.6. Муравейник № 5 Рис.7. Муравейник № 6

Рис.8. Муравейник № 7

Таблица 2. Общие данные по обнаруженным муравейникам

№ муравейника	Размер муравейников				Количество троп отходящих от муравейника	Состояние муравейника
	Диаметр основания, м	Высота, м	Площадь основания купола, м 2
						не нарушен
						разбросан наполовину
						не нарушен
						не нарушен
						не нарушен
						не нарушен
						не нарушен

Приложение 2

Изучение внегнездовой жизни муравьев

Эксперимент № 1. Защитная реакция муравьёв

Рис.1. Защитная реакция муравьёв

Рис.2. Обнаружений муравьиной кислоты

Эксперимент № 2. Выявление способов общения муравьев

с помощью феромонов и усиков

Рис.3. Подсадка чужих муравьёв на Рис.4. Подсадка муравьёв на

тропу рядом с муравейником муравейник

Рис.5. Муравей, помеченный Рис.6. Помеченный муравей

корректирующей жидкостью посажен на муравейник

Рис.7. Обнаружение помеченного

Эксперимент № 3. Охотничий инстинкт и перемещение муравьев

в пространстве

Рис.8. Помещение добычи Рис.9. Обнаружение муравьями

на муравейник добычи

Эксперимент № 4. Обнаружение препятствий

Рис.10. Доска, поставленная на ребро Рис.11. Доска, поставленная

поперёк муравьиной тропы

Эксперимент № 5. Изучение муравьиных троп

Таблица 1. Характеристика муравьиных троп, отходящих от муравейника №3

№ тропы	Назначение тропы	Длина тропы, м	Место окончания тропы
	Перенос корма и строительного материала		на дереве
	Перенос корма и строительного материала
	Перенос корма и строительного материала
	Перенос корма и строительного материала		на дереве
	Перенос корма и строительного материала		на дереве

Эксперимент № 6. Количественный учёт истребляемых муравьями насекомых

Таблица 2. Учет истребляемых муравьями насекомых

№ мура вейника	№ тропы	Время наблюдений			Продолжи тельность сбора		Количество отобранных у муравьев насекомых
		Месяц, число	Часы, минуты				Полез ных		Не опреде ленных

Приложение 3

Изучение влияния гнездостроительной деятельности муравьёв на экосистему леса

Таблица 1. Характеристика почвы, взятой вдали и у муравейника

Признаки	Показатели вблизи муравейника	Показатели вдали от муравейника
Структура	структурная	менее структурная
Механический состав	лёгкий суглинок (почва скатывается в колбаску с тонким, острым кончиком, при изгибе легко ломается)	средний суглинок (почва скатывается в колбаску с тонким, острым кончиком, при изгибе ломается)
Степень утоптанности	слабо утоптанная (лопата при сильном ударе вошла в почву на глубину 5см)	средне утоптанная (лопата при сильном ударе вошла в почву на глубину 3,5 см)
Влажность	увлажнённая (почва заметно холодит руку)	менее увлажнённая (почва слегка холодит руку)
Температура
Кислотность	(произошло изменение окраски с желтой на малиновую)	слабокислая (произошло изменение окраски с желтой на розовую)

Определение характеристики почвы вдали и у муравейника

Рис.1. Взятие проб вблизи муравейника

Рис.2. Взятие проб вдали от муравейника

Определение температуры почвы вблизи и вдали от муравейника

Рис.3. Определение температуры Рис.4. Определение температуры

почвы у муравейника почвы вдали от муравейника

Согласно научным данным, муравьи жили еще 140 миллионов лет назад, в меловом периоде. Они отличались от современных насекомых внешним видом и достигали 7 см в длину. Сейчас муравьи живут почти на всех континентах и островах, кроме Гренландии, Исландии и Антарктиды. За долгие годы своего существования они сильно изменились. Какие виды муравьев сейчас существуют? Как обустроена их жизнь?

Классификация

Муравьи относятся к семейству формицидов и к отряду перепончатокрылых. Их сородичами являются пчелы, осы и шмели.

Семейство формицидов насчитывает около 7000 видов . Больше всего разновидностей живет в тропиках. Однако встретить их можно во всех поясах, вплоть до холодной тундры.

Жители теплых стран

Муравьи различаются в зависимости от зоны их обитания. Те, которые живут в тропиках, отличаются агрессивным поведением и опасностью для окружающих:

• Муравей-пуля. Укусы представителей такого вида чрезвычайно болезненны. Говорят, что их можно сравнить с пулевым ранением. Они превосходят других особей по размерам. Длина такого муравья достигает 3 см.
• . Эти злые насекомые живут в Бразилии. Они попали туда совершенно случайно из Африки. Так же случайно на торговых судах они попали в Австралию и Китай. Их укус похож на сильнейший ожог.
• Муравьи-бульдоги. Территория их обитания – Австралия и Тасмания. Во время укуса в организм жертвы попадает яд, который может привести к сильнейшей аллергии.
• Солдаты. Муравьи этого вида кочуют по территории Южной Америки и Африки. Перемещаются они колоннами, уничтожая на своем пути все, что не успело спрятаться. Интересной особенностью этого вида является то, что они не имеют постоянного дома. Единственное их убежище строится из их собственных тел и то – только для размножения.
• Желтые муравьи встречаются преимущественно в Аризоне. Они являются самыми ядовитыми. Небольшое количество яда может убить животное весом около 2 кг.

Ни один из этих видов не способен жить в средней полосе.

Наши «соотечественники»

На территории России и стран СНГ живет приблизительно 220 видов муравьев. В северных местностях их меньше, в южных, наоборот, больше. К примеру, на Кавказе можно встретить около 160 видов, а вот в Архангельской области всего 24.

Какие же разновидности муравьев встречаются в средней полосе?

• Мирмика рыжая. Строение муравья этого вида отличается от других. Главное отличие – размер. Взрослые особи имеют тельце длиной 6 мм. Они окрашены в желто-красный цвет. Основная пища таких муравьев – другие насекомые. В качестве «десерта» они используют выделения тлей, имеющие сладковатый привкус.
• Рыжий муравей. Имеет средние размеры. Брюшко обычно темное, а его средние части окрашены в рыжий цвет. Эти муравьи оказывают неоценимую помощь в борьбе с насекомыми-вредителями. Этот вид находится на грани исчезновения.
• черный. Имеет сравнительно небольшие размеры (около 1 см). Ест насекомых и выделения тлей. Царица этого вида живет очень долго. Рекорд – 28 лет.

Помимо этих видов, есть несколько других. Это домовой, корабельный или фараонов муравей. Почему фараонов? Впервые он был найден в гробницах египетских правителей. Мелкие размеры насекомого помогли ему расселиться по довольно обширным территориям.

Брюшко достигает длины 5 мм. Обитают преимущественно в жилище людей. Размножаются особи этого вида очень быстро. Этот муравей считается вредителем. Он может испортить продукты и даже принести в дом некоторые инфекции. Живут обычно несколькими колониями. Они поддерживают друг друга. Если погибает одна, другая быстро восстанавливает ее численность.

Основа разделения на касты

Муравьи делятся на виды и по своим функциям. Есть самцы, самки и рабочие особи. Они сильно отличаются внешне. Самцы и самки имеют крылья, а работяги – нет. Правда, у маток после оплодотворения крылья отпадают.

Еще одно отличие заключается в процессе рождения каждого вида. Матка и рабочие муравьи появляются из оплодотворенных яиц, а самцы – из неоплодотворенных.

Матка

Представители этой касты производят потомство. В одном муравейнике их может быть несколько. По сравнению с другими они являются более крупными.

Спариваются матки раз за всю жизнь. Этот процесс носит название брачного полета. Одни виды имеют одного партнера, а другие – десятки. В результате взаимоотношений у матки остается запас спермы, которого ей хватит на всю жизнь.

Как только оплодотворение произошло, матка уходит в новую семью или остается жить в старой. В первом случае ей предстоит найти подходящее место для нового жилища и оборудовать для себя комнату.

Некоторые виды разрешают оплодотворенной самке сидеть в муравейнике и готовиться к появлению потомства, а другие отправляют ее на работу наравне со всеми.

Интересно, что к маткам не всегда относятся с уважением. Если в муравейнике их несколько, одну могут подарить соседям. Или убить, если она не производит нужное количество потомков.

Самцы

Эти особи имеют только материнские хромосомы. У них есть крылья. Молодые самцы часто умирают в результате жестокой борьбы за «дам». Их основная функция – оплодотворение. По окончании процесса их жизненный путь заканчивается.

Работяги

Рабочие муравьи полностью оправдывают свое название. На них лежит ответственность за порядок во всем муравейнике. В зависимости от строения выполняют разные функции:

• Солдаты. Имеют большую голову и очень сильную челюсть. В мирное время работают так же, как и другие.
• Няньки. Обычно это молодые особи. Они берут на себя уход за личинками. Они же контролируют процесс их кормления.
• Фуражиры. Ищут еду, прокладывают к ней путь.

Зимовка

Как зимуют эти насекомые? Подготовка к зиме начинается ранней весной. Это серьезная и ответственная работа. На нее уходят все силы и ресурсы.

Разные виды этих насекомых зимуют в разное время. Например, зимовка у полярного вида длится около 9 месяцев. За оставшиеся в году месяцы им нужно успеть вырастить и выкормить потомство. Те же, которые живут в южных местностях, зимуют всего лишь пару месяцев.

Фараонов муравей не зимует совсем. Основное место обитания этого вида – тропики. Там погода практически не меняется на протяжении года. Именно поэтому в средней полосе эти насекомые могут жить только в доме у человека.

Муравьи зимуют в тех же муравейниках, в которых проводят остальное время. Они опускаются в комнаты, расположенные глубже других. Там поддерживается более комфортная для проживания температура. Вход на зиму плотно закрывается с помощью сухих листьев и земли. Если температура снаружи повышается, муравьи могут выйти наружу, чтобы найти еду.

Некоторые виды муравьев впадают в спячку. На протяжении зимы их органы практически не функционируют. Другие же виды активны все время. Они мало едят и двигаются, однако продолжают заботиться о личинках.

У некоторых видов на зимовку отправляются только взрослые муравьи. Для них подготовка к зиме – ответственное дело. Она заключается в собирании семян, сухих растений и плодов. Представители рабочих каст этих видов во время зимовки стараются преобразить муравейник, делая в нем ремонт. Также они делают комнаты более просторными и поддерживают нужную температуру.

Муравьи являются высоко организованными насекомыми, даже людям есть чему у них поучиться. Они заботятся друг о друге и о своем потомстве. Зимуют муравьи в своем муравейнике. Подготовка к зиме является ответственным занятием. В это время нужно не только собрать запасы еды, но и оборудовать места жительства личинок и матки. Каждый муравей выполняет свою работу, но если есть необходимость, может помочь своим собратьям.

Мы, люди, иногда безрассудно давим крошечных муравьев под ногами, не сознавая, что эти существа являются важной и неотъемлемой частью нашей экосистемы. Эти крошечные существа существовали на земле задолго до прихода человеческой расы. Муравьи возникли 145 миллионов лет назад, и они были свидетелями исчезновения динозавров.

С момента своего происхождения, муравьи превратилась в самых доминирующих существ в экосистеме земли. Например, они составляют 25% от общего веса животного мира в тропиках. Обладая необыкновенной приспособляемостью, эти существа заняли все возможные ниши и места обитания на земле. Они колонизировали лесной полог, вырыли подземные туннели, соорудили гнезда в гнилых бревна, щелях и т.д. Невзирая на температуру окружающей среды, приспособились жить в горах, чтобы быть частью экосистемы на большой высоте.

По оценкам ученых на земле существует почти 30000 видов различных муравьев, хотя на сегодняшний день только около 12 000 видов известны, а изучены и того меньше. Муравьи в экосистеме земли играют важную роль. Они являются основными строителями почвы, поставщиками энергии, опылителями, мусорщиками, агентами биологической борьбы с вредителями, индикаторами состояния экосистем, а так же важной составляющей пищевой цепи.

Муравьи в экосистеме составляют одну десятую часть от общей биомассы на земле, и примерно равна общей биомассе людей. Если муравьи погибнут, род человеческий будет не в состоянии восполнить эти ресурсы. К сожалению, влияние антропогенной деятельности человека в природных экосистемах привело к тому, что десятки видов муравьев превратились во вредителей. Типичный пример этого фараонов муравей (Monomorium pharaonis), он же домовой муравей, который проник в наши жилища.

В природе не существует понятия «вредные-полезные» виды муравьев. Просто бывают ситуации, в которых один и тот же вид муравьев может приносить либо вред, либо пользу. Например, очень полезны в степи, где разносят семена растений. И они же около токов или в садах становятся вредителями. Строительная деятельность тоже полезна, так как улучшается структура почвы, хотя на лугу земляные насыпи мешают косить.

Роль муравьев в экосистеме леса приносит несомненную пользу. Как пример, в сосновых лесах их деятельность по уничтожению вредных насекомых, особенно в очагах массового размножения. Самое главное, что муравьи в первую очередь охотятся на тех насекомых, которые имеются в больших количествах. Муравьи – умные существа, и понимают, что выгоднее специализироваться на добывании пищи какого-то одного типа, сосредоточенного в одном месте.