Проект «Экология лесных муравьев»

Муниципальное учреждение дополнительного образования                                                    «Районный Дом детского творчества» с. Усть-Кулом

 

 

 

 

 

Проект

«Экология лесных муравьев»

 

 

 

 

                          Работу выполнила:   Фенер Анастасия

                                             Руководитель:  Паршукова Надежда Алексеевна, педагог дополнительного образования

 

 

 

 

поселок Тимшер, 2020 год.

Полумрак и зной стоят в бору.

                                                                   Смолы проступают сквозь кору.

А зайдешь в лесную даль и глушь,

Муравьиным спиртом пахнет сушь.

В чаще муравейники не спят –

Шевелятся, зыблются, кипят,

Да мелькают белки в вышине,

Словно стрелки, от сосны, к сосне…

С. Маршак

 

Введение.

            Невольно вспоминаются эти прекрасные строки, когда вступаешь в вечно таинственный, задумчивый и полный трепетной жизни  зеленый сумрак леса. 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.  Куда бы мы не отправились – в лес, на луг, в болото – всюду встретим муравьёв. Наиболее известный всем вид - рыжие лесные муравьи, строящие муравейники из хвои и веточек. В европейской части страны обитает 40, а всего в мире насчитывается более 8 000 видов этих насекомых. И каждый их этих видов имеет свои особенности. Нас привлекает в муравьях прежде всего то, что во многих их действиях мы можем найти какое-то подобие наших собственных дел и проблем. 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. Муравьи - вечные строители. Гнезда многих видов поражают своими размерами, сложной и рациональной архитектоникой.  Муравьям   свойственно особое качество - «социальность», то есть  обязательное существование только сообществами (семьями, общинами). Именно это качество  позволило муравьям  занять почетное место в мире беспозвоночных животных.         

С давних времен жизнь трудолюбивых муравьев была для людей предметом постоянных наблюдений и живейшего интереса. Еще в древних сказаниях, поэтических произведениях и даже в Библии уделялось внимание этим перепончатокрылым насекомым. Однако, несмотря на долгий период изучения муравьев, мы еще многого о них не знаем.

         Появились муравьи на нашей планете двести миллионов лет назад. Предки современных муравьев были подземными хищниками, лишь значительно позднее они освоили поверхность земли и залезли на деревья. С течением времени одни формы муравьев вымирали, другие появлялись, и сейчас ученые насчитывают около восьми тысяч различных видов.

Муравьиные сообщества имеют сложную структуру. Есть семья, занимающая гнездо (у некоторых – несколько гнезд). Внутри семьи есть группы с постоянным составом, со своим сектором гнезда. Они могут отделиться, образовав дочерние семьи. С материнской они поддерживают регулярные родственные отношения. Такой комплекс называется колонией. Несколько колоний могут быть объединены в одну федерацию. Что же связывает эти группировки друг с другом?

Их связывает обмен. Муравьи интенсивно меняются личинками, куколками, даже взрослыми особями, ну и, конечно, пищей. Набравшись сладкой медвяной росы, муравей передает ее встречным товарищам, те – другим и т. д. Ежедневно внушительный поток веществ вливается в муравейник и растекается по нему, охватывая не только взрослых, но и личинок, яйца. Таким же путем, как по эстафете, передаются выделения различных желез, ферменты. Это регулирует жизнь муравейника. Как видите, ответить на вопрос «где обедал муравей?» однозначно нельзя: он может сделать это в любом месте, встретив более сытого собрата.

         В наших лесах распространенным видом являются рыжие лесные муравьи (Fjrmica rufa).

         Живут муравьи семьями. В гнезде рыжего лесного муравья бывает около одного миллиона жителей. Муравьи имеют три основные касты: самцы, самки и рабочие особи, являющиеся бесполыми самками.

         Гнезда у муравьев очень разнообразны: моховые и земляные кочки, холмики из земляных комочков и растительных остатков. В среднем на постройку одного гнезда используется четыре-пять миллионов хвоинок и веточек.

         Ориентируются муравьи в пространстве по наземным предметам, а также по свету солнца. Особую систему восприятия окружающей обстановки создают обладающие запахом химические вещества, выделяемые муравьями – феромоны.

         Переговариваются муравьи друг с другом соприкосновением антенн, расположенных на голове. Так они передают различную информацию на понятном лишь им языке.

А какова роль муравьев в природе? Она огромна.

         О муравьях известно как о наиболее полезных насекомых. Всем известна роль  муравьев в биоценозе  - ускорение разложения растительных остатков, снижение численности зимующих  и стволовых вредителей,  и тем самым содействие приросту древостоя. Во многих отношениях муравейник представляет собой удобный модельный объект для исследования принципов организации биологических систем, структуры популяции и  важных для науки и практики проблем.

Изучение образа жизни муравейника, вне гнездовой жизнедеятельности рыжих лесных муравьев мне представляется очень интересной и актуальной задачей. Муравьи разрыхляют почву, создавая условия для снабжения ее воздухом, ускоряют разложение растительных остатков и удобряют почву гумусом, уничтожают много насекомых – дерево разрушителей, содействуя приросту древостоя. При этом листо-грызущие насекомые составляют 90% из пищевого рациона. Муравьи – активные хищники. Они быстро переключаются на новые обильные источники пищи и таким образом могут подавлять вспышки размножения вредителей. С другой стороны, сами муравьи – прекрасная еда для певчих птиц, рябчиков, тетеревов, барсуков, лис, медведей.

Таким образом, муравьи могут подавлять очаги массового размножения вредителей. Радиус защитного действия среднего гнезда (диаметром около 1 метра и высотой купола 55 см) рыжих лесных муравьев от сосновой и других совок, пилильщиков, ряда пядениц – 30 метров, шелкопрядов и майских хрущей – 10 метров. Четыре средних гнезда на одном гектаре леса гарантируют защиту от листо-грызущих насекомых – вредителей.

         Кроме того, муравьи улучшают водный режим почвы и регулируют его кислотность. Под муравейником обычно она более легкая, менее кислая.

Тысячами незримых переплетенных нитей они связаны с другими живыми существами.        В природе муравьиные гнезда используют кабаны и различные птицы в качестве «санитарных ванн», очищаясь таким образом от паразитов, нанося при этом вред муравейнику.  Птицы не только употребляют муравьев внутрь, но и используют «снаружи». Они принимают «муравьиный душ» – купаются в муравейниках, засовывают муравьев под крылья, давят о перья. Эти «ванны» освобождают птиц от паразитов и, возможно, укрепляют здоровье – ведь лечат же ревматизм муравьиной кислотой.

         Значение муравьев в природе возрастает еще и из-за того, что они являются одним из основных звеньев трофических цепей экосистем.

Сам муравейник – общежитие не только для муравьев, но и сотен различных мелких животных. И кого здесь только нет – пауки, клещи, многоножки, жуки, сверчки, гусеницы бабочек. Их привлекают сюда быстрое разложение веществ, высокая рыхлость почвы, стабильная температура, подходящая влажность. Некоторые сожители поедают в муравейнике всякие отбросы, мертвых муравьев, не прочь поживиться муравьиными личинками. К таким «гостям» хозяева относятся враждебно. Однако к большинству они довольно равнодушны, а кое к кому испытывают явную симпатию. Некоторые «гости» хорошо владеют муравьиным языком и легко выпрашивают питательные капельки у сытых муравьев.

Основы питания почти всех муравьёв составляют 2 источника. Первый, это насекомые. Муравьи охотятся или собирают уже мёртвых насекомых (мух, стрекоз, 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, переносит их на свежие побеги растений, а иногда и уносят их на зиму в муравейник. Помимо этого муравьи могут питаться соком растений, нектаром, грибами, семенами. И хотя семена не являются их основной пищей, для жизни леса это очень важно. Многие лесные травы, например: фиалки, пролеска, и др. растения расселяют исключительно муравьи. Муравьи отгрызают придаток, а само семя не трогают, но переносят его при этом на большое расстояние.

В пользе муравьев для человека не нужно никого убеждать: повышение плодородия почвы, уничтожение вредителей, увеличение численности полезных животных. Не случайно человек издавна обратил на них внимание, и муравьи стали первыми насекомыми, которых люди начали использовать для борьбы с вредителями. В седую старину жители Южной Аравии переносили муравейники с холмов в финиковые рощи для защиты драгоценных пальм. И сейчас человек повышает численность и расширяет ареал муравьев, расселяя их. Такие работы ведутся во многих странах Европы. Конечно, далеко не всегда операция завершается успешно. Тем не менее, результаты изучаются, по крупицам накапливается опыт.                                 Из яда рыжих лесных муравьев раньше получали так называемый муравьиный спирт, который использовали для натирания.

         Актуальность данной темы состоит в том, что численность муравьев на единицу площади в лесах очень велика, поэтому они оказывают существенное влияние на лесную экосистему. Как было сказано выше, муравьи играют в биоценозах огромную положительную роль. Вместе с тем, муравьи испытывают негативное влияние со стороны человека, когда чаще всего разрушаются муравейники или изменяется привычная для муравьев природная среда.

Однако сегодня муравьям (в первую очередь, рыжим лесным) нужно не столько расселение, сколько охрана. Муравейники массово гибнут при рубках леса, их варварски разоряют безграмотные туристы. Вокруг населенных пунктов, вдоль дорог и туристских маршрутов, в зонах массового отдыха муравьиных гнезд становится все меньше и меньше. Если дело так пойдет и дальше, то вскоре нужно будет думать не о расселении муравьев (расселять будет нечего), а об их занесении в Красную книгу.

         Данное исследование проводилось в нашей местности, в окрестностях поселка Тимшер.

Гипотеза работы: муравьи оказывают существенное влияние на лесную экосистему.

Предмет исследования: муравейники в окрестностях поселка.

Объект исследования: рыжие лесные муравьи (Fjrmica rufa).

Цель  работы – выявить роль муравьев в экосистеме леса и предложить рекомендации по их охране.

Задачи:  

Ø познакомиться со справочной литературой

Ø провести полевые исследования муравейника

Ø провести ряд экспериментов по исследованию вне гнездовой деятельности муравьев

Ø обобщить полученный материал

Актуальность исследования: Всем известно, что насекомые-вредители наносят значительный урон лесному хозяйству. Опыт ряда стран (ГДР, Италии, Австрии и др.) показывает, что рыжие лесные муравьи являются надежными защитниками леса и могут иногда успешно заменять химические средства борьбы с насекомыми-вредителями.

 

Сроки изучения:  август - сентябрь 2019 года

Место:   окрестность поселка Тимшер

 

План исследовательской работы:

 

1.                 Изучение научно - популярной  литературы по объекту исследования (лесного муравья).

2.                 Обследование окрестностей поселка Тимшер, нахождение муравейников и определение его характеристик.

3.                 Изучение жизни муравьев:

3.1. выявление способов общения муравьев с помощью феромонов и усиков, защита муравьев;

3.2. перемещение муравьев в пространстве, охотничий инстинкт.

4.                 Проведение кратковременного лабораторного эксперимента по доказательству « социальности» муравьев.

5.                 Определение роли муравьев в почвообразовании и в уничтожении вредных насекомых.

6.                 Составление рекомендаций по их охране.

7.                 Проведение охранных мероприятий изучаемых муравейников.

 

Методика исследования.

         В своей работе  применялись методы: полевые исследования (методика  геоботанического описания, изучение почвы), работа с научно-популярной литературой,  статистический метод обработки результатов,  метод наблюдения, метод лабораторных исследований, метод эксперимента, измерения параметров муравьиных гнезд  с помощью рулетки.

Методика геоботанического описания.

Для упрощения проведения описания параметров физической среды и самого фитоценоза разработан бланк описания участка растительного покрова, т.е. таблица с заранее расчерченными графами для каждого параметра описания среды. Бланки заполняются непосредственно в полевых условиях - на месте проведения описания.   Мы использовали простейшую методику геоботанического описания леса  А.С. Боголюбова и  А.Б. Панкова

Методика исследования почвы.

По образцам почвы,  определяем характеристики свойств почвы, используя таблицы.

Таблица 1.Определение механического состава почвы.

Характеристика комочков почвы	Механический состав почвы
1. Не скатывается в шарик	песок, глинистый песок
2.Скатывается в шарик	супесь
3.Скатывается в колбаску с тонким кончиком, легко ломается при изгибе	легкий суглинок
4. Скатывается в колбаску с тонким, острым кончиком при изгибе ломается	суглинок
5.Скатывается в колбаску с тонким, острым кончиком, легко сгибается в подковку	тяжелый суглинок
6.Легко сгибается в кольцо	глина

 

      Таблица 2. Определение влажности почвы.

Характеристика комочков почвы	Влажность почвы
1. Почва рассыпается на мелкие частицы, не оставляет ощущение прохлады	сухая
2.почва слегка холодит руку	свежая
3.почва заметно холодит руку	увлажнённая
4.В трещинах и порах заметно присутствие влаги, почва сильно холодит руку	влажная
5. При сжатии комочка почвы выделяется капля воды	сырая
6.Из комочков почвы или из стенки почвенной прикопки выделяется вода	мокрая

 

Степень изменения почвы под воздействием человека может быть оценена по глубине проникновения лопаты, на которую одновременно становится два ученика. Определив глубину, на которую вне её проникает остриё лопаты,  оценивается степень уплотнения почвы.

 

Кислотность почвы определяется с помощью лакмусовой бумаги. Берется образец почвы  и если произошло изменение окраски с желтой на малиновую, следовательно, почва кислая.

Температура почвы,  внутри гнезда  определяется атмосферными и почвенными термометрами.

Результаты   исследования

Физико–географическое положение пробной площадки,

на которой   расположен исследуемый муравейник.

 

         Исследуемый участок  расположен в 200 м на северо – востоке  от здания МОУ Тимшерской СОШ. Климат  местности умеренно-континентальный. Местность   располагается в зоне  тайги, тип почвы серая лесная, супесчаная. В травяном пологе лесов встречаются отдельные растения. Видовой состав растительного мира однообразен, доминирующие  виды – сосны. Есть отдельные деревья: ель, осина, лиственница.

Результаты исследования почвы.

Сравнительная таблица характеристик почвы                                                         у муравейника и вдали от муравейника.

Признаки	Показатели возле муравейника	Показатели вдали от муравейника
Структура	Структурная	Менее структурная
Механический состав	Супесь	Песок
Степень утоптанности	Слабо утоптанная  т.к. лопата вошла в землю  на глубину 5 см.	Почва среднеутоптанная,  т.к. лопата вошла в землю на глубину 3 см.
Влажность	Увлажненная	Сухая
Температура	15ºС	12ºС
Кислотность	Кислая	слабо - кислая

 

По данным таблицы почва у муравейника более структурная, лучшего механического состава,  более рыхлая, влажная, а следовательно и более плодородная.  Температура почвы у гнезда выше,  чем в дали. Это объяс-няется прежде всего тем, что внутри самого муравейника температура более высокая, чем снаружи, соответственно и почва также прогревается. Кислотность  почвы у муравейника также повышенная.

Вывод: в естественных биоценозах,  гнёздостроительная деятельность муравьев, имеет важное почвообразующее значение:

1.                Прокладывая ходы гнезда, муравьи рыхлят почву и облегчают доступ воздуха к корням растения. Кроме того, муравьи выделяют экскременты, заносят в гнездо различные органические остатки, и тем самым обогащают почву углеродом, азотом, калием, фосфором и многими микроэлементами, тем самым делая почву более плодородной.

2.                В гнездах  формируется специфическая среда,  которая  способствует более быстрому разложению попадающих в гнездо растительных остатков, повышению биологической активности почв, т.к. при  более высокой, чем в окружающей почве, температуре гнезда лучше развивается в муравейнике микрофлора - бактерий, грибы. Разложение ускоряется в десятки раз.

 

Поэтому исследуемое гнездо рыжих лесных муравьев  является  «фабрикой  плодородия»  и настолько  мощной, что в состоянии оказать серьезное влияние на рост не только произрастающих непосредственно у муравейников трав и кустарников, но и деревьев, достаточно удаленных от муравейника.

 Изучение вне гнездовой жизни муравьев.

 

Эксперимент №1 «Защита муравьев»

 

Когда мы слегка пошевелили веточкой муравейник потревоженные муравьи приняли оборонительную позу. Подержав над муравейником ладонь, мы почувствовали жжение и запах муравьиной кислотой. Потом мы подержали синюю лакмусовую бумагу и она стала красной, следовательно  муравьи «выстреливают» из резервуара струйку жидкости, состоящей главным образом из смеси муравьиной кислоты и других углеводородов. Муравьиная кислота – это яд, которым муравьи защищаются и убивают добычу. Значит,   таким   образом   муравьи   защищают   себя   и   свой муравейник.

Эксперимент №2 «Выявление способов общения муравьев с помощью феромонов и  усиков»

 

v    Эксперимент с подсадкой муравьёв из другого муравейника.

Подсаживали муравьев «чужаков»  на обследуемый муравейник. Опознание чужака происходило только при непосредственном контакте особей (взаимное ощупывание усиками). В 10 см от купола муравейника, движение муравьев внешне было более хаотичное. При подсадке особей из другой семьи часть «чужаков» была убита.

v Эксперимент на общение усиками.

Взяв осторожно пинцетом одного из муравьев (рабочий муравей) 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  заветных 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. После этого они подошли к пострадавшему и старательно стали счищать с брюшка это незнакомое белое вещество.

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

Лабораторные  исследования  « социальности» муравьев.

           Поместили муравьев в разные пробирки. Через несколько дней   увидели, что те, которые сидят по трое, нарыли больше песка, чем одиночные. Еще через несколько дней все одиночные умерли, а остальные были живы. Так   узнали, что больше живут те муравьи, которые находятся вместе, а один муравей     долго     не проживет.  Фактически     муравей     несамостоятельный организм. Одиночных муравьев в природе нет и проведенный  опыт доказал « социальность» муравьев. Возникновение муравьев неразрывно связано с возникновением семьи (сообщества, общины) этих насекомых. Семья - постоянное, многолетнее объединение отдельных насекомых, взаимодействующих друг с другом, зависящих друг от друга и от общины в целом. Связь муравья с семьей столь велика, что изолированный одиночка неизбежно погибает.

     Вывод: Результаты исследований показали  благоприятное влияние муравьев на окружающую среду. Маленькие открытия подтвердили  многолетние исследования, описанные в литературе.

Муравьи:

 

Ø уничтожают вредителей;

Ø обогащают почвы гумусом (перегной), то есть питательными элементами: К(калий), N (азот), P (фосфор), Mg(магний) в доступных для растений формах;

 

Под влиянием муравейника:

 

Ø снижается численность стволовых вредителей;

Ø увеличивается прирост древостоя;

Ø сохраняется прирост крон деревьев в очагах вредителей;

Ø повышается продуктивность леса;

Ø повышается  устойчивость насаждений.

 

     Таким образом,  лесные муравьи участвуют в поддержании устойчивости экосистемы леса, плодородия почвы и необходимо беречь и охранять.

 

Рекомендации по охране муравьев.

 «Соблюдай правила поведения в лесу»

 

Ø Не разоряй муравейник - муравьи это санитары леса, они приносят много пользы

Ø Не оставляй в лесу мусор, в замусоренный лес ты не захочешь больше прийти, а  кроме того:

Ø Оставленный мусор может загореться от ярких солнечных лучей и устроить пожар;

Ø Целлофан и полиэтилен долго не разлагаются.

Ø Не разжигай костёр вблизи муравейника.

Ø Не оставляй костёр не потушенным.

Ø Оставляй место своей стоянки в таком виде, в каком ты хотел бы застать его в следующий свой приход.

 

Литература

1.     Алексеев В.А.300 вопросов и ответов о насекомых.–Ярославль: Академия развития, 2007.

2.     Длусский Г.М., Букин А.П. Знакомьтесь: муравьи! – М.: Агропромиздат, 2009.

3.     Захаров А.А. Муравей, семья, колония. - М.: Наука, 2008.

4.     Тарабарина Т.И., Соколова Е.И. И учеба, и игра. Природоведение. – Ярославль: Академия развития, 2012.

5.     Халифман И.А. Операция «Лесные муравьи». – М.: Лесная промышленность, 2012.

6.     Хрестоматия для внеклассного чтения по курсу "Человек и мир". Автор-составитель В.М.Вдовиченко. - Мн.: ЧУП "Изд-во Юнипресс", 2004.

Другие источники информации

1.     http://www .floranimal.ru/familes/4810.htm/ Семейство Муравьи

2.     http://www.antclub.ru/muravi/ Antclub. Муравьи

3.     http://www.mirnasekomyh.ru/muravej.htm/ Мир насекомых

4.     http://films.imhonet.ru/element/1195489/movie-online/Планета

5.     http://www.youtube.com/watch?v=xmtSKdnHBdo Скрытая жизнь муравьёв

 

 

Скачано с www.znanio.ru