Ученые доказали, что у муравьев мозг составляет четвертую часть от общей массы тела. Муравьи считаются наиболее продвинутым семейством насекомых. Они живут, организовывая сложные социальные группы, в которых каждый имеет свое задание. Люди только могут позавидовать их самоорганизации и сложным системам коммуникации, с помощью которых муравьи координируют действия каждого индивида. Если бы человек имел бы размер мозга такой, как у муравья, то есть четвертую часть от нашей массы тела, то голова у нас была бы у 8 раз больше, а ее масса составляла бы 20 кг. Муравьи обитают по всему миру, кроме Антарктики, Исландии и Гренландии. Муравьи - это насекомые, которые образовывают крупные скопления, и, в самом деле, семьи муравьев имеют строго установленный социальный порядок. В каждой муравьиной семье есть царица или матка (иногда их бывает несколько), которая, как правило, крупнее, чем остальные, и имеет крылья. Самка откладывает яйца на протяжении всей своей жизни (приблизительно 10-20 лет). В гнезде матка кормит будущих рабочих особей специальным слюнным секретом, но, когда муравьев становится много, она не может дать достаточно корма всем и из-за этого рабочие муравьи мелкие в размерах. Многие считают, что царица является ключевым звеном в муравьиной семье, но это не так. Главную роль в жизни муравейника играют рабочие муравьи. Именно они распоряжаются жизнью матки и имеют право переселять их из одной части гнезда в другую, обмениваются матками из других муравьиных семей или убивают ту царицу, которая стала приносить слишком мало приплода, так как кормить ее уже нет смысла. Самцы муравьев почти не имеют никакого значения в жизни муравейника. Выполнив свою задачу, то есть, оплодотворив матку, они вскоре погибают. Интересным является тот факт, что все рабочие муравьи - это недоразвитые самки, и их главной задачей является забота о семье. Однако не все рабочие муравьи одинаковы: многие из них делятся по специализациям. То есть, у рабочих муравьев существуют разные "профессии". Одни муравьи ухаживают за молодым приплодом (муравьи-няньки), другие - строят и укрепляют гнездо (муравьи-фуражиры), третьи - занимаются уборкой помещения, четвертые - экономией и распределением запасов пищи. Мало того, что муравьи имеют четко установленный социальный лад внутри муравьиной семьи, так они еще и ведут так называемые "междоусобные войны", порабощая таким образом муравьев других видов и существуя за счет своих рабов. Этот факт уже давно был доказан учеными, и теперь является объектом дальнейших научных исследований. Рабы, обязанные подчиняться муравьям, которые их захватили, тоже не теряют своего и пытаются хоть как-то подорвать тыл врага: они организовывают так называемые "восстания", не хотят работать, тайно уничтожают потомство врагов. Все эти факты доказывают то, что, возможно, муравьи - это самые близкие к человеку существа по своей социальной организации, и мало кому известно, что эти маленькие насекомые намного умнее, чем о них думают.
Муравей ползёт по лесу.
Нелегко тяжеловесу -
Он несёт тростинку в дом,
Залатать все дыры в нём.
Обитающие на нашей планете живые существа подразделяются на две большие группы или два мира: растительный мир и животный. В свою очередь, принадлежащие к каждой из этих двух миров живые существа подразделяются на множество более мелких отрядов, классов. Так, животный мир подразделяется на следующие классы: млекопитающие, птицы, рыбы, пресмыкающиеся, насекомые. Вероятно, видов насекомых несколько миллионов, хотя описано пока примерно 900000. Среди такого многочисленного класса «насекомые» встречаются существа полезные и вредные. Но как понимать «полезные» и «вредные» насекомые? Ведь с экологической точки зрения ничто в мире живых существ не может быть лишним, и потому не может быть ни полезным, ни вредным. Уничтожение же какого-нибудь вида может привести к дисбалансу экосистемы. Так вот, говоря о таких понятиях, как «вредные» и «полезные» насекомые, мы подразумеваем приносимые ими пользу человеку. При этом полезных мы стараемся охранять.
С давних времен жизнь трудолюбивых муравьев была для людей предметом постоянных наблюдений и живейшего интереса. В древних сказаниях, поэтических произведениях и даже в Библии уделялось внимание этим насекомым. Однако, несмотря на это, мы еще многого о них не знаем, а некоторые тайны их жизни приоткрылись ученым совсем недавно.
Семейство Муравьи (Formicidae) это самое многочисленное по количеству особей семейство насекомых. Да и по количеству видов немногие семейства могут поспорить с ним. Сейчас насчитывается примерно 8000 тонкому стебельку из одного или двух члеников, соединяющему грудь и брюшко. У остальных представителей отряда брюшко непосредственно прикрепляется к груди.
Самый обычный и часто встречающийся в России - рыжий лесной муравей (Formica rufa). Но, как оказалось, польза этого вида чрезвычайно велика.
Данная работа посвящена исследованию роли этого вида муравьев в жизни леса и человечества.
Актуальность темы исследовательского проекта
Рыжие муравьи оказывают существенное влияние на лесную экосистему. Всем известно, что лес-это «легкие» Земли, которые дарят нам свежий воздух. С исчезновением муравьев, санитаров леса, может возникнуть экологическая катастрофа - опасность разрушения лесной зоны, как основного источника сохранения всего живого на Земле.
Цель исследовательского проекта
Привлечение внимание учащихся и местного населения к лесным муравьям, повышение знаний о полезных свойствах рыжих лесных муравьев.
Задачи исследовательского проекта
Теоретические
Собрать и изучить информацию по данной теме.
Найти способы привлечения внимания к проблеме исчезновения лесов.
Практические
Провести опрос и выяснить, что учащиеся знают о муравьях и их пользе для леса и человека.
Изготовить и установить таблички "об охране лесных муравьев".
Изготовить макет муравейника в разрезе для наглядного представления школьникам внутреннего строения муравейника.
Создать сайт в сети Интернет по адресу муравьишка.рф с более подробной информацией о муравьях и проекте.
Этапы проекта
Сбор информации
Анкетирование школьников
Обработка материала
Выбор дизайна, оформление проекта и презентации
Изготовление и установка информационно-охранных табличек
Изготовление макета муравейника в разрезе
Создание сайта муравьишка.рф
Защита проекта
Практическая значимость
исследовательского проекта
Практическая значимость проекта заключается в предприятии попытки по сохранению численности этих насекомых. Кроме того, материалы проекта могут быть использованы на уроках окружающего мира и во время внеклассной работы, тем самым расширяя круг людей, прилагающих усилия для сохранения окружающей нас среды.
Продуктами проекта являются анкетирование учащихся, макет муравейника, установленные охранные информационные таблички, размещение информации об исследовании в сети Интернет на сайте муравьишка.рф
Общие сведения о муравьях
В лесу мурашки - муравьи
Живут своим трудом
У них обычаи свои
И муравейник-дом.
Миролюбивые жильцы
Без дела не сидят:
С утра на пост бегут бойцы,
А няньки - в детский сад.
Рабочий муравей спешит
Тропинкой трудовой,
С утра до вечера шуршит
В траве и под листвой.
В тайге, сосновых борах, в густых лиственных и смешанных лесах бурые муравьиные кучи, округлые или островерхие купола муравейников еще более обычны, чем дятлы, тетерева, дрозды, серая ящерица, заяц или бурундук. Муравьиные кучи — это небезразличная к лесу деталь пейзажа.
Еще в 1836 году видный русский лесовод Петр Перелыгин в книге «Лесоохранение или правила сбережения растущих лесов» писал о муравьях, что «они суть первые неприятели личинок насекомых… Они неустанно преследуют всякого рода личинок на дереве, у корня коего находится муравьиная куча». Муравьи, разъяснял далее лесовод, «даже препятствуют вылуплению личинок из яиц. Оттого посреди поврежденного какого-либо места леса подобные, близко к муравейнику расположенные, деревья остаются свежими и зелеными». Это муравьи из группы формика, то есть рыжие лесные муравьи.
А сколько между тем муравейников разоряется людьми сплошь и рядом без всякого смысла, без цели и нужды, просто для того, чтобы поглазеть на суматоху, охватывающую развороченное гнездо. Восстановление разрушенного муравейника отнимает у муравьиной семьи много сил и затрат, и при сильных разрушениях они могут не справиться с этим, и семья в итоге погибнет.
Строение муравья
Строение муравья, как и любого живого организма, сложное. Каждая часть тела или орган выполняют свою функцию.
Тело муравья состоит из трех основных частей - брюшко, грудь, голова.
Стадии развития муравьев
Муравей - насекомое с полным превращением (голометаболия). То есть в своем развитии он проходит следующие стадии:
Первая стадия развития муравья - яйцо.
Вторая стадия развития муравья - куколка.
Третья стадия развития муравья - личинка.
Четвертая стадия развития муравья - имаго.
Строение муравейника
Из чего же строят рыжие лесные муравьи свой дом?
Строительного материала в лесу достаточно. У рыжих лесных муравьев муравейник построен из кусочков коры, веточек, хвоинок, почвы. Они как дворники, стаскивают все в одну кучу, отчего и в лесу становится чище, и дом растет на глазах. Такая крыша надежно защищает насекомых от дождя, снега, ветра и жары.
Несмотря на внешнюю симметричность муравьиной кучи, она внутри таковой не является: это сложнейшая сеть лабиринтов и камер. Некоторые из них уходят на глубину 3-4 метра! Поэтому даже небольшое нарушение целостности надземной части муравейника (например, если поворошить муравейник палкой) полностью разрушает структуру муравьиного жилища, и на ее восстановление требуется немало времени.
Над землей мы видим только большую кучу, но как выглядит муравейник внутри?
Дом муравьев пронизан множеством ходов и камер, причем большая его часть находится под землей.
Покрыт муравейник слоем из иголок и веточек, он защищает жилище от превратностей погоды.
В самой верхней части муравейника находится “Солярий” - камера, нагреваемая лучами солнца. Весной обитатели забегают сюда погреться.
В муравейнике несколько входов. Они охраняются солдатами и служат вентиляционными каналами.
Есть в муравейнике и “Кладбище”. Сюда рабочие муравьи относят умерших собратьев и мусор.
Когда наступает зима, муравьи под землей сбиваются в плотный, неподвижный клубок в «Зимовальной камере». Температура в зимовальной камере не опускается ниже +5. А весной, лишь только солнце прогреет купол муравейника, на его поверхности появляются первые разведчики. Вслед за ними оживает и вся семья.
Муравьи очень хозяйственные. У них есть “Хлебный амбар” здесь муравьи хранят зерна; «Мясная кладовка», куда фуражиры приносят гусениц и другую добычу; “Коровник”, где муравьи содержат тлей.
И самое защищенное место в муравейнике, находящееся, как правило, под землей - «Царская камера», где живет матка, откладывающая до полутора тысяч яиц в день и камеры с яйцами, личинками и куколками.
В таком сооружении, возведенном на старом пне, могут жить до полутора миллионов муравьев.
Запутанная система ходов и камер позволяет насекомым регулировать температуру и влажность внутри муравейника. Закрывая или открывая вентиляционные отверстия, они создают необходимый микроклимат внутри всего сооружения.
Муравьи постоянно перемещают хвоинки и веточки на крыше муравейника, подсушивая их, потому плесени на муравейнике не бывает. Свой дом муравьи содержат в чистоте, все лишнее выносят и выкидывают на свалку в определенное место.
Профессии муравьев
В муравейнике можно встретить и крылатые и бескрылые особи. Крылья имеются у самцов и самок только в период вылета из гнезда во время размножения. У рабочих муравьев крыльев не бывает, они не способны к размножению и заняты различными работами. У каждого рабочего муравья есть своя "профессия". Обычно самые молодые становятся няньками, то есть ухаживают за расплодом. Немного повзрослев, они становятся строителями, а затем фуражирами (добытчиками пропитания). Самые старые муравьи, которые не способны к добыванию пищи, становятся хранителями продовольственных запасов, сторожами или наблюдателями. Они не бегают на охоту, не носят хвоинок и веточек. Находясь на куче муравейника, они оттуда следят за тем, что происходит вокруг. Наиболее крупные особи защищают муравейник от всевозможных атак извне, их называют солдатами. Также обязательно в муравьиной семье есть «хранители» нектара. Они нужны на тот непредвиденный случай, если в муравейнике случится голод и рабочие муравьи больше не смогут добывать корм. Еще в муравейнике есть свои больницы, где работают врачи, например, хирурги. И в случае, если кто-то их жителей повредил себе конечность, то есть руку или ногу, то хирурги ампутируют ее (отгрызают).
Интересные факты о муравьях
Муравьи - самые многочисленные насекомые на Земле.
У муравьев есть свой язык, который пока ученым не удалось расшифровать. Однако они прекрасно понимают сигналы, и мгновенно включаются в совместную работу, когда это касается переправы через природные преграды или массового сбора в муравейнике для укрепления жилища или спасения потомства во время стихии или перед ней.
Муравьи имеют своих «домашних животных». В качестве них выступает тля. Ее пасут муравьи-пастухи, тля выделяет нектар, который муравьи употребляют в пищу, а когда приходит время, тлю поедают. То есть все происходит так же, как у человека, который содержит коров или коз.
Муравьи тяжеловесы и трудяги: они поднимают груз, приблизительно в сто раз тяжелее собственного веса, постоянно занимаются общественно-полезной работой: заготавливают корм, ухаживают за потомством.
Во время сильных дождей и наводнений, чтобы спасти своих маток и яйца муравьи из собственных тел строят мосты и плоты. И это не означает обязательную гибель “строительного материала” - муравей способен провести под водой четверо суток без ущерба для здоровья.
Муравьи потребляют огромное количество пищи, они прожорливы и всеядны. За сто дней лета муравейник может уничтожить до 2 млн. вредителей.
Также ученые предполагают что муравьи могут уметь считать и регулировать рождаемость, так чтобы в семье было достаточно муравьев каждой профессии. Однако эти предположения пока не доказаны, но заставляют нас задуматься о том, как мало мы знаем об окружающем мире.
Польза муравьев для здоровья человека
Существенное значение имеют муравьи и в медицине. “Яд” рыжих лесных муравьев - муравьиная кислота, с успехом применяется при различных болезнях суставов, как противовоспалительное и болеутоляющее средство. В яде муравьев содержатся антибиотики, эффективно убивающие грибы и бактерии, в том числе стрептококки и стафилококки-возбудители тифа, холеры, туберкулеза.
Некоторые люди, также как и животные, используют муравьиные укусы в «народных» методах лечения.
Способы защиты муравейников
Рыжие лесные муравьи включены в “Красный список угрожаемых видов” международной Красной книги Всемирного союза охраны природы, как близкий к переходу в группу угрожаемых. Также включены в некоторые региональные Красные книги и списки редких животных, например в Красную книгу Москвы, Красную книгу Воронежской области. В Челябинской области рыжие лесные муравьи не только занесены в Красную книгу. В Брединском районе создан единственный на Урале мирмекологический заказник “Белый колок” для охраны крупной колонии рыжих лесных муравьев, служащий резерватом материала для расселения муравьев в лесах области.
Необходимо беречь муравьев и в первую очередь, их жилища - муравейники. Там, где в лесу бывает много посетителей, работники лесного хозяйства специально огораживают муравейники.
Человек и без направленного вредительства невольно причиняет природе вред. Это происходит из-за хозяйственной деятельности, в ходе которой вырубаются леса и гибнут их обитатели.
Ежегодно, количество муравьиных гнезд в Подмосковье сокращается.
На 1 га леса должен быть минимум один муравейник. Если его нет, этот участок леса погибнет от вредителей, не будет птиц, засохнут деревья.
Поэтому давайте бережно относиться к оставшимся очагам нетронутой природы, ведь от этого напрямую зависит и наша с вами жизнь.
Что мы можем сделать для сохранения муравьиных гнезд:
- Не поджигать старую траву.
- Не разорять муравейники.
- Не загрязнять лес мусором.
- Не разжигать костер вблизи муравейника.
- Огораживать и оберегать муравейники.
- Совместно со взрослыми проводить работы по расселению муравьев.
- Объяснять полезность муравьев.Тогда все вместе мы сохраним русский лес!
Рабы коллективных инстинктов? Одинаковые шестиногие роботы, лишенные индивидуальности? А вот и нет! За последние годы муравьи успели удивить ученых. Оказалось, эти насекомые обладают интеллектом, оперируют абстрактными понятиями и даже выбирают профессию.
Акробатический этюд: муравьи задались целью перенести тяжелый плод и успешно работают вместе
Вы когда-нибудь пробовали понаблюдать за муравьем? Вот он бежит по поверхности муравейника среди мельтешащих собратьев… Ой, это, кажется, уже не он, это другой муравей, чей путь на мгновение пересекся с путем нашего, а тот - вон, правее. Или нет? Пока мы переводим взгляд с одного муравья на другого, оба навсегда теряются в массе точно таких же созданий.
Муравьи всегда казались человеку одинаковыми, как фабричные изделия. А единообразие внешнего вида и поведения наводит на мысль, что муравьи лишены всего того, что делает нас индивидами: личного опыта, интеллекта, переживаний, симпатий и антипатий, способности принимать решения. Насекомых вообще долгое время считали существами, напрочь неспособными к обучению и даже к учету обстоятельств, не «прописанных» в их врожденных программах поведения - инстинктах. Но в отношении муравьев (и других насекомых, ведущих сходный образ жизни) это казалось особенно правдоподобным, потому что муравей старается словно бы и не для себя, а исключительно в интересах семьи.
Закон единства: накорми ближнего
Сегодня науке известно около 13 тысяч видов муравьев. Они живут в лесах и пустынях, в горах и степях, на земле и под землей, в кронах деревьев и внутри их стволов, в стенах домов и в щелях между блоками бордюрного камня. Некоторые виды вовсе не имеют постоянного жилища и проводят всю жизнь в походах. Муравьи разных видов очень сильно отличаются друг от друга по размеру, форме, окраске, характерным позам и движениям, еще сильнее - по тому, чем они питаются. Но в одном они сходны: все без исключения муравьи - общественные насекомые, живущие семьями, которые насчитывают от нескольких десятков до нескольких миллионов особей. Подавляющее большинство членов такой семьи составляют рабочие муравьи.
ЗООСПРАВКА
Муравьи
Formicidae
Домен
- эукариоты
Царство
- животные
Тип
- членистоногие
Класс
- насекомые
Отряд
- перепончатокрылые
Семейство
- муравьи
Наиболее эволюционно продвинутое семейство насекомых с точки зрения этологии, экологии и физиологии. Семьи муравьев - сложные социальные группы с разделением труда и развитыми системами коммуникации. Эти насекомые умеют координировать свои действия при выполнении серьезных задач, которые не по силам одной особи. Химические «языки» муравьев способны передавать сложную информацию. Многие виды поддерживают высокоразвитые симбиотические отношения с другими насекомыми, грибами, бактериями и растениями.
После обнаружения капли меда уже через полчаса сотни муравьев организовали живую цепь для переноски его в муравейник
Голова рабочего муравья крупным планом: у насекомого мощные челюсти и небольшие глаза
Вообще, в жизни муравейника практика регулярного взаимного кормления (трофаллаксиса, как это называют ученые) - нечто большее, чем просто механизм более-менее равномерного распределения еды между отдельными особями, это средство поддержания единства муравьиной семьи. Именно этим путем муравьям поступают гормональные сигналы, определяющие их поведение: особи, обслуживающие матку, слизывают ее выделения, а дальше сигнальные вещества передаются «из уст в уста», пока информация не достигнет всех членов семьи. А иногда случается и так, что муравьи из соседних, но не родственных семей, регулярно встречаясь на границе своих территорий, начинают делиться едой друг с другом, и это становится первым шагом к объединению двух семей в одну. Для муравья, который, естественно, не может помнить «в лицо» сотни тысяч или миллионы своих собратьев, свой тот, кто вовлечен в этот непрерывный обмен едой, кто умеет правильно попросить и сам правильно реагирует на просьбы.
Закон коммуникации: узнал - расскажи
В последние десятилетия в распоряжении ученых появились методы, позволяющие строго исследовать поведение отдельных муравьев в их повседневной жизни - как в муравейнике, так и за его пределами. И результаты таких исследований оказались совершенно неожиданными. Выяснилось, например, что муравьи не просто способны к обучению (общеизвестно, что, обнаружив достаточно богатый источник еды, к примеру, кусок сахара, муравьи приходят к нему снова и снова) - они могут даже оперировать абстрактными идеями. Например, их можно обучить всегда выбирать определенную кормушку - скажем, помеченную треугольником, а не какой-то другой геометрической фигурой, независимо от того, какого размера, цвета и даже формы будет этот треугольник.
Муравей-древоточец в ловушке цветка саррацении (насекомоядное растение, США)
Впрочем, еще больше удивляет способность муравьев запоминать довольно сложные маршруты, ведущие к пище или другим важным для них объектам. А исследования новосибирских ученых во главе с Жанной Резниковой показывают, что коммуникативная система позволяет муравьям передавать эту информацию друг другу. Иными словами, муравей-разведчик может не только лично приводить собратьев к источнику пищи или обозначать дорожку к нему пахучими метками, но и «объяснять» другим насекомым, как самостоятельно добраться до нужного места. Это требует более развитой системы знаков, чем знаменитый пчелиный язык: ведь если летящей по прямой пчеле достаточно знать только направление и дальность, то существу, передвигающемуся по наземным тропам, нужно представлять весь маршрут, всю последовательность поворотов и развилок.
Закон развития: выбирай профессию по душе
Но, пожалуй, еще неожиданнее оказалось то, что у муравьев обнаружились разные характеры, влияющие на выбор ими профессий. Вообще, у общественных перепончатокрылых (к которым принадлежат и муравьи) каждая особь обычно сменяет в жизни несколько профессий. Сразу после выхода из куколки она работает внутри гнезда - нянькой, уборщиком, потом несет охранную службу на входе в гнездо или возле него и, наконец, переходит в разряд сборщиков еды - фуражиров. У некоторых видов муравьев дело зашло дальше: разные профессии требуют разного строения тела, и уже к моменту окукливания личинки предрешено, выйдет ли из данной куколки солдат, нянька или вообще живой бочонок для хранения сладкого сиропа. Но у большинства видов рабочие особи могут менять свои профессии. Причем, как выясняется, в соответствии не только с возрастом, но и с потребностями семьи и собственными склонностями. Скажем, практически все взрослые муравьи проходят через профессию няньки, но подавляющее их количество затем переходит к другим занятиям, некоторые же остаются няньками на всю жизнь. С другой стороны, когда в эксперименте ученые поголовно изъяли из некоторых гнезд нянек, часть фуражиров вернулась к этой профессии и в большинстве случаев успешно с ней справилась.
Переноска листьев муравьями-листорезами (Перу)
Впрочем, и внутри каждой профессии есть возможность выбора. Добывая пропитание для семьи, можно быть охотником, в одиночку обследующим дальние участки в поисках дичи. В случае удачи охотник обеспечит семье солидную порцию ценного животного белка, но этой удачи ему никто не гарантирует. А можно быть пастухом, каждый день ходить знакомой тропой на одну и ту же веточку растения, где сидит колония тлей, и возвращаться в муравейник с неизменным надоем медвяной пади (сахаристые выделения тлей). Одни фуражиры разведывают богатые источники корма и, вернувшись в гнездо, мобилизуют товарищей на их разработку, другие - лишь откликаются на подобные призывы. Специальные исследования показали: в обычных условиях (когда в семье нет острого дефицита рабочих той или иной специальности) не профессия формирует индивидуальный характер муравья - инициативу, любопытство, способность увлекать других и т. д., - а этот характер определяет выбор профессии. Разведчики, наблюдатели, координаторы строительной деятельности составляют очень небольшую часть населения муравейника. Но, насколько можно судить, именно они принимают решения.
Закон власти: бери в свои руки
Это, кстати, еще один неожиданный результат исследований: вопреки привычным представлениям, матки вовсе не самодержавные правительницы муравейников. Да, они создают новые муравейники и являются матерями для всех их обитателей. Да, они живут гораздо дольше рабочих особей: например, матки рыжего лесного муравья живут около 20 лет, в то время как рабочие муравьи - максимум три-четыре года, а жизнь большинства особей длится всего около года. Да, матки всегда окружены многочисленной свитой, их кормят досыта. Даже если семья переживает трудные времена, при любой угрозе их спасают в первую очередь.
Обычный муравейник европейского рыжего лесного муравья в сосновом лесу
Но, как выяснилось, судьбу самих маток (особенно в больших муравейниках, где их, как правило, несколько) решают рабочие муравьи - те, что обладают высоким статусом. Они могут отдать часть молодых маток на обмен в соседнюю семью или даже убить лишних «принцесс».
Впрочем, если о поведении отдельных муравьев мы сегодня знаем значительно больше, чем лет 30–40 назад, то о том, как именно принимаются решения, определяющие жизнь муравейника в целом, нам и сейчас мало что известно. Мы видим, например, что муравейники постоянно достраиваются и перестраиваются. В этой работе участвует множество муравьев, которые не могут непосредственно общаться друг с другом и, соответственно, координировать свои действия. А в то, что у них есть подробные планы всего «объекта», как-то не верится. Но как же тогда они избегают перекосов, обрушений и прочих накладок?
«Сумасшедшие муравьи» (Paratrechina longicornis)
пьют нектар на «изнанке» листа. Многие растения приманивают муравьев нектаром, а те взамен избавляют его от вредителей
Это не единственная загадка, ответ на которую мы еще не получили. Вероятно, у нас до сих пор нет даже понятий для адекватного описания поведения муравьев. В одном можно не сомневаться: эти насекомые преподнесут нам еще немало сюрпризов.
Фото: Solent News / Legion-media (x2), Solent News, SPL, Nature PL / Legion-media, iStock, Nature PL / Legion-media (x3)
Муравьи - существа социальные. Если муравья изолировать в банке и даже хорошо кормить он всё равно умрёт: от одиночества, понимания своей ненужности, от тоски по семье. По мнению энтомологов, муравьи существа общественные, и им жизни нет без общества себе подобных.
Муравейник - совершенное архитектурное сооружение. Верхний 10-сантиметровый слой из палочек, камешков, хвойных иголочек - идеальная кровля. Такая крыша не пропускает влагу, не гниёт: отличный теплоизолятор. "Жилая" площадь муравейника достигает 15 квадратных метров. Число комнат доходит до ста.
Помещения для хранения яиц, личинок и куколок муравьёв, расположены под куполом. Основная часть муравейника - под землёй. Его галереи до 1,5-2 метров уходят вглубь и не только из-за безопасности, но и ради возможности добывать воду. В одних подземных камерах располагаются склады продовольствия, в других висят живые муравьи, хранящие в зобах мёд. Общие залы - для отдыха. Есть мусоросборники, кладбища, туалеты.
Отдельно живёт царица, которую окружает свита из десятка рабочих муравьёв. Она одна откладывает до 40.000 яиц в сутки. Насекомые заботятся о доме. От внешнего посягательства их защищает зона патрулирования муравейника, достигающая в диаметре 10-12 метров.
Всё лето муравьи проветривают помещения, в солнечную погоду разогревают на солнце спинки и бегут во внутренние покои, чтобы, как отопительные приборы, нагреть комнаты. В муравейнике строгая дисциплина, распределение ролей и иерархия. Управляет всеми царица. Семьи бывают полигамные (одна самка в гнезде) и моногамные. И во всех семьях в одно и то же время появляются крылатые муравьи - невесты и женихи, независимо от количества самок. В течение остального времени появляются только девушки - рабочие особи, непроизводящие потомства пока жива царица, зато они работают в охране, на ремонте и строительстве, сражаются с врагами и служат в разведке, занимаются фуражированием. Царица живёт 15-20 лет, а рабочие муравьи - примерно 7 лет. Самцы погибают после спаривания (они не участвуют в жизни муравейника).
Информацию передают, считывая через оставленные сёстрами феромоны, усиками ощупывая друг друга, а также ультразвуком. Если один муравей заметил пожар, через секунду вся колония у линии обороны.
Один раз в год, в один день и час тысячи крылатых муравьёв, выращенных специально к этому дню, вылетают из всех муравейников леса. Перемешавшись, особи разных гнёзд "улучшают породу". Спаривание, происходящее в воздухе, может быть с несколькими партнёрами. Так муравьи заготавливают себе запас спермы на многие годы. Некоторые способны хранить мужской сок в специальной брюшной полости всю жизнь. Запас расходуется очень бережно, благодаря чему царица муравейника откладывает миллионы яиц. Сохранение рода гарантировано. После спаривания будущие мамаши сбрасывают крылья и возвращаются в муравейник или роют норки вглубь земли для выращивания нового потомства, чем закладывают основу будущего нового гнезда.
В муравейнике есть и система наказаний. К примеру, если муравей-фуражир ни с чем возвращается домой несколько раз подряд, его "казнят". Но если муравьи потеряли трудоспособность "при исполнении обязанностей" их кормят, пока они способны просить еду.
Муравьи - хищники, и в то же время у них есть "домашний скот" - тля, которую муравьи оберегают и пасут на близрастущих растениях. Чтобы "выдоить" нектар из тли, муравей усиками щекочет ей брюшко.
Но не всегда муравьи так уж приличны. Иногда воруют чужие личинки и выращивают рабов. А ещё они склонны к алкоголизму. Они содержат в своём доме жучков ламехуз. От сока ламехузы муравьи приходят в пьяный восторг, забывая о потомстве, работе и обязанностях. Если опьянению поддался весь муравейник - это гибель всей семьи.
Подавляющее большинство населения муравейника составляют рабочие особи, которые выполняют разнообразные функции, связанные с обеспечением нормальной жизнедеятельности семьи. Рабочие муравьи строят и охраняют гнездо, в котором обитает семья, добывают и доставляют в муравейник пищу, чистят и кормят самок и молодь, охраняют кормовой участок и т. д. Численность рабочих муравьев в семьях различных видов колеблется от нескольких десятков у наиболее примитивных до сотен тысяч и миллионов у видов, достигших вершин общественной организации.
ПРОФЕССИИ МУРАВЬЕВ
Семья - это объединение, в котором каждая особь выполняет лишь часть функций, связанных с сохранением и воспроизводством. По мере роста муравьиной общины и укрепления ее целостности разделение функций становится все более глубоким: число профессий рабочих муравьев возрастает, а специализация каждой особи сужается (для обозначения различий в выполняемых муравьями функциях специалисты, изучающие муравьев, - мирмекологи используют термин полиэтизм*).
У некоторых видов специализация проявилась в морфологическом различии особей; например, каста рабочих муравьев разделилась на солдат и рабочих. Однако у большинства муравьев разделение функций не связано с морфологическими различиями. Основами для специализации рабочих муравьев стали их физиологическое состояние и психические наклонности. Рабочие муравьи из одного гнезда, очень похожие друг на друга внешне, сильно отличаются друг от друга по возрасту и физиологическому состоянию; они в разной степени инициативны и любознательны. Одни из них смелы и агрессивны, другие отличаются робостью. Один муравей находчив, но нетерпелив, другой - может, как автомат, многократно повторять однообразные действия. Соответственно распределяются и профессии среди муравьев.
Это явилось предпосылкой для выделения в пределах касты рабочих муравьев так называемых полиэтических групп*, т. е. групп особей, занятых выполнением определенного круга обязанностей. Многочисленными опытами исследователей из разных стран установлено, что более инициативные, с быстрой реакцией муравьи выполняют работы, связанные с решением разнообразных задач в нестандартных ситуациях. Они становятся разведчиками или охотниками. Эти же муравьи гораздо хуже справляются с однообразными, не требующими активного начала обязанностями. Зато особи, имеющие замедленную реакцию и минимум любознательности, склонны к выполнению именно таких функций, например сбор пади (сладких выделений) тлей. Сборщик пади изо дня в день неторопливо ходит по одной и той же дороге к одному и тому же дереву, где на ветке имеется колония тлей. Муравей всасывает сладкие капельки и, наполнив зобик, так же неторопливо возвращается по давно известной дороге в гнездо.
В семьях всех общественных насекомых происходит смена работ, выполняемых особью в течение жизни. В большинстве случаев такая смена сводится к обязательным переходам насекомого от одной профессии к другой по мере его старения, что получило название возрастного полиэтизма. Молодые особи находятся внутри гнезда и ухаживают за самками и молодью, потом роют ходы или строят ячейки, а спустя какое-то время становятся фуражирами и добывают для семьи пищу.
У муравьев возраст тоже влияет на выполняемые рабочим обязанности, но связь эта не такая четкая. Уже через несколько дней после выхода из кокона перед рабочим муравьем появляется возможность выбора профессии. Одни муравьи ухаживают за молодью, а другие - участвуют в строительстве гнезда, становятся фуражирами, третьи - чистят помещения и т. д. Занятия муравья в этом случае не связаны с возрастом. Значительная часть особей может почти всю жизнь оставаться при исполнении одних и тех же обязанностей, например в роли нянек или свиты самки. Другие очень быстро, в течение нескольких дней, проходят как бы ознакомительный курс внутри гнезда и становятся фуражирами. Закрепление особи в одной функции получило название кастового, или постоянного, полиэтизма.
Естественно, не только наклонности индивидов определяют их обязанности в муравейнике. Муравей не может жить в одиночку. Каждый муравей - часть большой общины, в которой от нескольких сот до нескольких миллионов особей. Чтобы муравьиная семья могла успешно существовать, каждая профессиональная, или функциональная группа особей* в ее составе должна быть достаточно представительной и хорошо выполнять свои. функции. Обычно большинство особей занимается делом, в значительной мере соответствующим их индивидуальным данным. Но бывают ситуации, когда муравейник несет огромные потери и может пострадать в основном какая-нибудь одна из функциональных групп. Например, при химических обработках лесных насаждений могут погибнуть все муравьи-фуражиры, бывшие в то время на поверхности, а рабочие внутри гнезда фактически не пострадают. И тогда уцелевшим приходится менять профессии. Подобную ситуацию моделировала в садках польский мирмеколог Я.Добжанская. Экспериментальные семьи набирались из рабочих какой-либо одной функциональной группы, им придавали самку и личинок. Муравьи были вынуждены перестраиваться и выполнять все работы, необходимые для нормального существования семьи. При этом было заметно, что муравьи, набранные из одной функциональной группы, не одинаково успешно справляются с другими обязанностями. Так, муравей-охотник неуклюже и весьма неуверенно выполняет функции няньки. Тем не менее в большинстве случаев семья, составленная из рабочих особей одной функциональной группы, выживала. Понятно, что подобные ситуации бывают в жизни муравьев исключительно редко и, как правило, способности муравья соответствуют функциям, которые он выполняет.
Задачи, стоящие перед муравьями одной общины, существенно отличаются. Их можно рассмотреть на примере внегнездовых муравьев-фуражиров, обеспечивающих семью пищей. У аралокаспийского муравья-жнеца, собирающего семена пустынных растений существуют два типа фуражиров - активные и пассивные*. Фуражиры первого типа действуют на кормовом участке по-одиночке, выполняя задачи разведчиков. Их немного, не более 3% от общего числа фуражиров. Каждый разведчик имеет индивидуальный поисковый участок, который он знает и который регулярно обследует. Обнаружив на участке созревшие семена, разведчик в тот же день или на следующий производит мобилизацию* на сбор этих семян тысячи муравьев, которые по собственной инициативе на фуражировку не выходят. Мобилизованные муравьи относятся ко второй группе фуражиров, не имеющей у большинства видов определенной специализации и привязанности к какому-либо участку на территории, используемой муравейником. Они выполняют разнообразную работу в гнезде (чистка гнезда, рытье ходов и т. д.) и на поверхности делают то, на что их мобилизуют особи первой группы (сбор семян и вынос из муравейника шелухи).
Муравьи второй группы добычу на территории не ищут, а будучи приведенными к ней, не могут мобилизовать других рабочих. Они представляют собой в какой-то мере постоянный мобильный резерв «широких специалистов», пригодных к выполнению нескольких функций, но не владеющих инициативой и играющих роль пассивных исполнителей. Поэтому вторую группу фуражиров мы назвали пассивными фуражирами. Соответственно фуражиры первой группы, ведущие самостоятельный поиск, активизирующие и мобилизующие других муравьев для решения конкретных задач, будут активными фуражирами. Распространяя эти понятия на внутригнездовых рабочих, мы можем говорить об активных и пассивных особях. Поскольку такое деление основано на индивидуальных свойствах муравьев, данные группы являются полиэтическими, что отражает тип деятельности, а не конкретную функцию особо. В пределах одной полиэтической группы может быть несколько функциональных групп особей, выполняющих задачи, разные по конкретному содержанию, но сходные по типу поведения исполнителей.