«Изучение поведенческих особенностей социальных насекомых на примере домашней муравьиной фермы»

МУНИЦИПАЛЬНОЕ БЮДЖЕТНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ

«ЦЕНТР КУЛЬТУРНОГО РАЗВИТИЯ»

Муниципальный конкурс  проектных и исследовательских работ

«ПУТЬ К УСПЕХУ»

                              Исследовательская работа:

«Изучение поведенческих особенностей социальных насекомых на примере домашней муравьиной фермы»

                                                                    Проектную работу выполнили:

учащиеся 8 класса МБОУ СОШ №52

 Болдырева Анастасия, Осипова Анна

учащийся 3 класса МБОУ СОШ №52

Болдырев  Дмитрий

Руководитель: Жукова Светлана Павловна

2019-2020 год

Оглавление

Введение                                                                                                                   2

Глава 1. Степной муравей-жнец. Общая характеристика вида                          3

Глава 2. История создания и виды формикариев                                                 5

Глава 4. Наблюдения                                                                                               8

Глава 5. Эксперименты                                                                                         10

Заключение                                                                                                             11

Список литературы                                                                                                13

Приложение                                                                                                            14

Введение

 Вряд ли найдется человек, который хоть раз не останавливался возле муравейника, завороженный работой этих невероятно трудолюбивых  насекомых. А что если бы муравьи жили у вас дома? Вы, наверное, сразу представили ползающих по кухонному столу и приносящих вред человеку домовых  муравьев. Формикарии (искусственные жилища муравьев) дают возможность наблюдать за жизненным циклом и развитием колонии муравьев круглый год у себя дома, а также удобны в процессе преподавания биологии в школе, добавят наглядности и практичности в решение многих учебных задач. Поэтому изучение данной темы актуально.

 Мы очень заинтересовались возможностью изучения строения, питания, размножения и развития от яйца до взрослой особи, а также изучить особенности выращивания муравьев в домашних условиях.

Цель работы: осуществить исследование на основе реальных наблюдений за жизнью муравьиной семьи вида Messor structor(приложение 1); найти подтверждение теоретическим знаниям, приобретённым при изучении научно-популярной литературы; провести  эксперименты с муравьями.

Задачи исследования: 

1.                 Изучить научно-популярную литературу по муравьям вида Messor structor

2.                 Провести наблюдения за муравьями

3.                 Провести эксперименты

4.                 Изготовить руководство для начинающих мирмекологов.

Использованы следующие методы исследования: метод наблюдения, анализ теоретической литературы и энциклопедических источников, эксперимент.

Глава 1. Степной муравей-жнец. Общая характеристика вида.

   Степной муравей-жнец - Messor structor (систематика вида в приложении 2) -  медлительный и неагрессивный вид. Встречается в основном в степях и полупустынях. 
       Обитают в странах Средиземноморья, Южной и Восточной Европы, на Кавказе, в Средней и Центральной Азии,  Афганистане,  Иране  и Ираке, Ливане, Сирии, Израиле. Места обитания в России: юг Европейской части России, Кавказ, Калмыкия, Южный Урал.

Муравьи неуклюжие, пугливые, при раздражении стараются убегать, хотя иногда могут ощутимо укусить. Имеют хорошо развитые мандибулы, которые служат для размельчения зерен. Растительноядные муравьи-жнецы собирают семена и сухие плоды различных растений. Семена служат им как источником белков, так и источником углеводов. В связи с этим у них развилось большое количество различных форм рабочих и солдат (приложение 3).Рабочая особь может варьировать в пределах от 4 до 9 мм. Самые крупные разгрызают семена на отдельные части, далее эстафету перенимают более мелкие особи.
 От гнезд отходит до десятка длинных троп. За минуту на тропу выходит из гнезда иной раз более сотни рабочих. В поисках корма муравьи уходят от гнезда до 80 метров. В конце тропы муравьи рассыпаются и собирают семена, для чего часто залезают на растения. В гнездах жнецов семена хранятся длительное время в глубоких подземных камерах. В сырых камерах семена прорастают, и при этом выделяются ферменты, превращающие крахмал в сахар. Но как только появляются ростки, муравьи обгрызают их. Затем крупные рабочие перетирают зерно в тончайший порошок и, смочив его слюной, кормят им личинок.

 Гнезда в почве, глубиной до нескольких метров, обычно состоит из 2-3 секций (вертикальный канал с отходящими в разные стороны камерами), соединенных между собой ходами. Вход (1-3) в гнездо в виде заметного кратера около 5-10 см в диаметре и сходной высотой (приложение 4).

 Матка обычно одна. Как и у многих моногенных видов, одно гнездо могут основать и две, и три матки, но в итоге все равно остается только одна королева. После появления первых рабочих остальные самки либо изгоняются, либо съедаются.

Жнецы – муравьи пустынь и степей. Такая жизнь развила в них еще одну интересную особенность. Почти все виды встречающихся у нас муравьев выращивают молодых самцов и самок весной, чтобы к концу весны, либо летом они смогли улететь и дать начало новым колониям. У мессоров стратегия совершенно иная: молодые, способные размножаться особи, выращиваются не в мае, а в августе. Далее крылатое поколение зимует в родном муравейнике и вылетает к концу апреля. В то время, когда у других муравьев матки еще в состоянии личинки, мессоры уже начинают выращивать первое поколение новых рабочих (развитие и анатомия муравьев в приложении 5). Казалось бы, к чему такие странности? Ответ прост: в степях и полупустынях самые благоприятные условия для создания новых колоний появляются весной, когда среднесуточная температура не так высока и сохраняется влажность почвы.

 Глава 2. История создания и виды формикариев.

Первые формикарии создавались мирмекологами и энтомологами для своих научных исследований ещё в XIX веке. Однако повышенный интерес натуралистов и любителей к общественной жизни муравьёв привёл к массовому распространению простейших конструкций формикариев. Первый коммерческий формикарий был создан примерно в 1929 году и запатентован в 1931 году изобретателем Фрэнком Остином, профессором из Thayer School of Engineering при Дартмутском колледже.

Самые известные формикарии это «Муравьиные Фермы дяди Милтона» (Uncle Milton’s Ant Farm), для которых муравьёв посылают покупателю через почту после получения квитанции об оплате. По сути своей образовательная игрушка производится американской фирмой Uncle Milton Industries из Калифорнии (Westlake Village, California). Начиная с 1956 года, она продала более 20 миллионов формикариев под брендом «Ant Farm».

Изучив информацию в интернете, мы выяснили, что все формикарии делятся по двум критериям - по типу  и по используемому наполнителю (приложение 6)

По типу формикарии бывают:

1. Горизонтальные. Они лучше всего имитируют природные структуры, их камеры более вместительны за счет большой площади дна. В таких формикариях меньше всего пачкается смотровое стекло, а наблюдать за муравьями намного удобнее.

2. Вертикальные. Они имитируют ярусные муравьиные дома. Их основной плюс в том, что они занимают меньше места.

3. Комплексные. Это формикарий, объединяющий в одном блоке, как само гнездо, так и арену. Обычно делается по типу аквариума. Для удобства наблюдения обычно в таких конструкциях для муравейника используется вертикальная плита.

4. Острова. Наименее распространенный тип. Представляет собой арену, окруженную водяным рвом. Посреди арены находится сам формикарий. Из плюсов можно отметить то, что острова довольно эффективны при побегах и очень удобны при наблюдении. У островов нет крышек, сеток и покровных стекол, что позволяет беспрепятственно наблюдать за муравьями и делать хорошие фотографии. Минусы - надо постоянно следить за уровнем воды, чистить ров и меня застоявшуюся воду.

Также формикарии делятся по типу используемого наполнителя.

1.                 Гипс или алебастр. Наиболее удобный, универсальный и популярный материал. Нетоксичен, хорошо впитывает и держит влагу, легок в механической обработке. Формикарии из гипса подходят практически для всех видов муравьев, строящих свои гнезда в почве.

2.                 Дерево. Подходит для древесных видов, не требующих высокого уровня влажности. Лучше использовать комбинацию гипса и деревянной части, т.к. муравьи могут прогрызть «подкоп» и выбраться наружу.

3.                  Земля, песок и другие насыпные наполнители. Естественный вариант заполнения. Плюсы таких наполнителей в том, что там муравьи могут сами формировать удобную для них сеть камер, а вы - наблюдать за естественным ходом строительства, чего никогда не увидишь в гипсовых конструкциях. Минусы - наблюдать за жизнью муравьев внутри формикария гораздо сложнее, так как часть камер будет прорыта подальше от света за слоем почвы. Также земля и песок не обладают нужной жесткостью и могут легко обвалиться при транспортировке или пересыхании. Может использоваться для всех почвенных муравьев умеренного климатического пояса, а также в террариумах для тропических видов.

4.                 Гель. На внешний вид этот формикарий прекрасен - красивый лазурный цвет и необычная форма. Этот гель является для муравьев и едой и водой, так как содержит все питательные вещества нужные для жизни муравьев. Множество ходов в таком формикарии муравьи проделывают сами, питаясь гелем. Но любой еде свойственно заканчиваться. В зависимости от размера колонии гель выедается за 6-8 месяцев. Так же огромным минусом является то, что под воздействием температуры гель начинает плавиться, он может затопить ходы и привезти к гибели муравьев.

Глава 3. Наблюдения.

Когда мы купили формикарий, колония состояла из матки, 20 муравьев и около 10 яиц. Жили  они в 20 мл шприце-инкубуторе. Наблюдать за муравьями в шприце было очень неудобно, т.к. любое прикосновение к шприцу вызывало панику всей колонии и рабочие муравьи хватали расплод и начинали бегать с ним  внутри шприца (приложение 7). Мы произвели переселение, открыли шприц и положили его на арену. Рабочие особи сразу стали осматривать новое жилище, но поначалу ниже арены не спускались. Только на следующий день мы увидели, что произошло полное переселение, а в первый день матка так и не вышла из шприца, т.к. мы не затемнили формикарий. Матка с расплодом заселилась в камеру (приложение 8).  . Все зерно они сложили в соседнюю камеру, а различный мусор стали складывать в самой освещенной части арены (приложение 9).  

Для кормления муравьев мы приобрели корм для волнистых попугаев, который содержит зерновую смесь: просо, канареечное семя, овсянка, семя льна, пшеница, овес, мак. Любимая пища муравьев по нашим наблюдениям - семена мака. Овес и просо муравьи часто оставляют на арене, где они прорастают, а затем отгрызают верхушку. Пробовали вводить в рацион орехи. Грецкие орехи совсем не понравились нашим питомцам, а небольшую часть  арахиса отгрызали фуражиры.  Изредка баловали мурашей сладким - кусочек мармелада не пришелся им по вкусу, а вот каплю меда они растаскали с большим удовольствием за несколько часов.

Наблюдая за развитием яиц, мы заметили, что самка всегда находится в той же камере, что и расплод.  Несколько мелких рабочих находятся всегда рядом и ухаживают за самкой и яйцами. Развитие яиц происходит примерно за месяц. Молодые муравьи хорошо отличимые, т.к. они маленькие и белого цвета, а потемнение происходит за 3-4 дня (приложение 10).

Муравьи очень трудолюбивы и всегда находятся в движении. Они с легкостью переносят зерна, масса и размеры которых в несколько раз превышает собственные.

За кипящей жизнью муравьев можно наблюдать бесконечно: постоянные перемещения, обустраивание ходов, обслуживание кухни, где хранятся пищевые припасы, забавные детские ясли, где обитают совсем юные муравьи (приложение 11).

Глава 5. Эксперименты.

  Эксперимент 1. Различают ли муравьи запахи?

  В этом эксперименте мы хотим изучить поведение муравьев в ответ на различные запахи. Мы брали различные продукты и помещали их на арену.

  Капля меда привлекла насекомых, и они быстро сбежались полакомиться.

  Долька очищенного чеснока напугала муравья, который дотронулся до нее своими антеннами.

 Тряпочка, смоченная нашатырным спиртом, переполошила всю колонию.  Муравьи сразу убежали с арены, схватили куколок и начали уносить их в самую дальнюю от арены камеру. Видя это, мы сразу убрали тряпочку с арены (приложение 12).

   Этот эксперимент доказал, что муравьи действительно различают запахи.

   Эксперимент 2. Общаются ли муравьи между собой?

    Мы поймали садового муравья, посадили его на арену  и стали наблюдать. Сначала один муравей подбежал к чужаку и дотронулся своими усиками до него, затем побежал внутрь формикария. Встретив там других муравьев, разведчик применил «антенный код», то есть, касаясь своими усиками усиков собеседника, рассказывает мурашам-фуражирам, что случилось. После этого фуражиры побежали именно к тому месту, где был чужак  (приложение 13).

    В этом эксперименте, мы наглядно убедились, что муравьи общаются с помощью «антенного кода».

Заключение.

  Постоянные дела, заботы и вечная суета настолько заполнили нашу жизнь, что мы совершенно ничего не знаем о том маленьком мире, что бесконечно и со всем трудолюбием создают муравьи. Благодаря муравьиной ферме, мы окунулись в удивительный мир природы. Ведь муравьи – это не просто насекомые, они представляют собой сложные социальные группы, с развитой системой труда и распределением обязанностей. Кроме того, они умеют общаться, передавать сложную информацию, вместе добиваться поставленных задач. Эти удивительные насекомые стали нашими любимыми домашними животными.

  За время работы мы осуществили исследование на основе реальных наблюдений за жизнью муравьиной семьи вида Messor structor, и нашли подтверждение теоретическим знаниям, приобретённым при изучении научно-популярной литературы, провели собственные  эксперименты с муравьями и изготовили брошюру по разведению муравьев в помощь новичкам.

Нам часто задают вопрос – могут ли муравьи сбежать и расползтись по дому? Ответим: шанс побега минимален, если вы будете соблюдать несколько несложных правил.

Что потребуется от вас:

·                     Регулярно кормить муравьев.

·                     Регулярно увлажнять формикарий водой (приложение 14).

·                     Не ставить формикарий под прямые солнечные лучи.

·                     Убирать с арены мусор и шелуху, которую оставляют муравьи (приложение 15).

·                     Не трясти и не ронять ферму.

·                     Наблюдать и восхищаться!

Муравьиная ферма это:

·                     Яркий способ выделиться, ведь такие домашние любимцы – настоящая экзотика!

·                     Отличный способ приобщиться к природе и проявить заботу.

·                     Отличное наглядное пособие по изучению темы: «Насекомые» в школе.

·                     Невероятный антистресс. Можно часами сидеть и наблюдать за кипящей жизнью муравьев, это очищает сознание и расслабляет.

Познакомьтесь с  муравьиным миром поближе и узнайте все секреты жизни муравьев, кипящей в загадочном муравейнике! 

Список литературы

1. Бабенко В. Семейство муравьи. – ОНИКС 21 век, Москва, 2003.

2. Длусский Г.М., Букин А.П. Знакомьтесь: муравьи! -  М.: Агропроиздат, 1986.

3. Сергеев Б. Муравей крупным планом// Юный натуралист, 1988.

Энциклопедии

4. Все обо всем. Удивительные животные: энцикл./ Пер. с англ. Н. Ледневой; Оформл. сер. И.Сальниковой. – М.:АСТ: Астрель, 2001

5. Животные от амебы до шимпанзе: энцикл./Б. Васильев, О.Красновская, В.Бологова и др.- М., Изд-во МАХАОН, 2012

6. Я познаю мир. Живая природа от А до Я: энцикл./ Е.Д. Васильева, О.В. Волцит, В.В. Иваницкий и др.- М.:АСТ:Астрель, 2007

Интернет ресурсы.

1.     http://www.ru.wikipedia.org

2.     http://www.e-reading.life/bookreader.php/1016229/Halifman_-_Operaciya_Lesnye_muravi.html

3.     http://aldebaran.ru/author/verber_bernar/kniga_den_muravya/

Приложение 1. Муравьи Messor structor

Приложение 2. Систематика муравьев.

·                     Тип ·Членистоногие - Arthropoda, Класс ·Насекомые - Insecta, Hexapoda

·                     Подкласс ·Открыточелюстные, или Настоящие, ·насекомые - Insecta-Ectognatha (=Amyocerata)

·                     Инфракласс Крылатые ·насекомые - Pterygota

·                     Когорта ·Новокрылые - Neoptera

·                     Подкогорта ·Насекомые с полным превращением - Oligoneoptera

·                     Надотряд ·Перепончатокрылообразные - Phleboptera

·                     Отряд ·Перепончатокрылые - Hymenoptera

·                     Подотряд ·Стебельчатобрюхие - Apocrita

·                     Инфраотряд Жалящие ·перепончатокрылые - Aculeata

·                     Надсемейство ·Муравьиные - Formicoidea

·                     Семейство ·Муравьи - Formicidae

·                     Подсемейство ·Мирмицины, ·муравьи-жнецы и огненные муравьи - Myrmicinae

·                     Род ·Муравьи-жнецы - Messor

·                     Вид – Степной Муравей-жнец – Messor structor

Приложение 3

Приложение 4   Вход в муравейник

Приложение 5   Развитие и анатомия муравья.

Муравей – насекомое с полным превращением (голометаболия). То есть в своем развитии он проходит следующие стадии: яйцо-личинка-куколка-имаго.

Жизнь любого муравья начинается с яйца. Яйца мелкие, овальные, длиной примерно 0.75мм, белого или желтоватого цвета. Обычно яйца хранятся не по отдельности, а небольшими пакетами. После инкубационного периода из яйца выходит непохожая на взрослое насекомое червеобразная личинка.  Только на этой стадии насекомое активно питается и растет. Пока личинки небольшие, они хранятся так же, как и яйца, пакетами. Взрослые крупные личинки располагаются отдельно, а не в общем пакете.

Затем наступает стадия куколки. Перед тем как окуклиться личинка перестает питаться и выделяет фекальный шарик, меконий, до этого все отбросы скапливались в теле личинки по мере ее роста. Его можно увидеть на конце кокона в виде небольшой черной точки.
В конце процесса развития из кокона выходит полностью сформировавшийся муравей. Если говорить точнее, то молодого муравья оттуда вытаскивают его сородичи, так как вскрыть кокон самостоятельно он не способен. Сначала «новорожденный» имеет очень светлые покровы, которые через несколько дней после выхода из кокона приобретают нормальную окраску. Теперь муравей больше не растет и переходит на питание в основном углеводной пищей.

Весь цикл развития занимает около месяца.

Анатомическое строение муравья

1. Мозг, состоящий примерно из 500 тысяч нейронов.

2. Кишечник.

3. Стебелек - узкая часть тела, соединяющая грудь с брюшком и придающая гибкость движениям насекомого.

4. Метаплевральная железа. Вырабатывает антибиотики, защищающие муравья от бактерий.

5. Нервная система. Состоит из трех грудных и нескольких брюшных ганглиев.

6. Зобик. Содержит жидкую переваренную пищу, которую муравей отрыгивает и передает другим членам колонии в процессе трофаллаксиса - обмена пищей.

7. Хитиновый экзоскелет. Защищает тело, обеспечивает его прочность и служит опорой для мышц.

8. Жало. Имеется не у всех видов.

9. Дюфурова железа. Вырабатывает феромоны, которые служат сигналами для муравьев, идущих по следу.

10. Нога, состоящая из пяти отделов(тазик, вертлуг, бедро, голень и лапка).

11. Ядовитая железа.

12. Желудок.

13. Глаз. Острота зрения у разных видов различна. Некоторые видят предметы, удаленные на сотни метров, другие виды почти слепы.

14. Мандибулярная (челюстная) железа. Выделяет феромоны тревоги при нападении хищника или появлении чужаков.

15. Шпора на ноге для чистки антенн.

16. Коготки. Их два на каждой лапке, между ними подушечка, выделяющая клейкую жидкость, которая позволяет муравью ходить по гладким или наклонным поверхностям.

17. Антенны, с помощью которых муравей получает информацию о запахе, вкусе, химическом составе, текстуре различных предметов и обменивается ею с собратьями .

18. Постфарингеальная (заглоточная) железа. Здесь производятся и хранятся жиры, предназначен ные для кормления личинок.

19. Жвала. Служат для захвата и пережевывания пищи, а также как оружие.

Приложение 6  Разнообразие формикариев

  Приложение 7

Приложение 8

Приложение 9

Приложение 10

Приложение 11

Приложение 12. Эксперимент 1. Различают ли муравьи запахи?

Приложение 13 Общаются ли муравьи между собой?

Приложение 14

Приложение 15

Скачано с www.znanio.ru