В книге рассказывается о жизни муравьев. Рассмотрены принципы организации семьи, ее состав и жизнедеятельность (согласованность действий, рабочий день, распределение пищи и т. д.). Особое внимание уделяется причинам возникновения колоний и комплексов, состоящих из десятков и сотен гнезд. Затронута проблема использования полезных видов муравьев для биологической защиты леса.
Книга:
| <<< Назад
|
Вперед >>>
|
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.
Активные и пассивные фуражиры имеются в семьях большинства видов (у некоторых видов в наличии только активные фуражиры). Число активных и пассивных функциональных групп зависит от особенностей биологии вида: размеров семьи и сложности ее организации, типа гнезда и т. д. Например, с появлением наземного купола из хвои и веточек у рыжих лесных муравьев сформировалась функциональная группа муравьев-наблюдателей, впервые обнаруженная П. И. Мариковским. В эту группу входят наиболее опытные особи, мобилизующие семью на защиту муравейника при непосредственной угрозе гнезду. У многих видов появились муравьи-санитары, выносящие хитин жертв и пустые коконы на окраину охраняемой территории семьи. Более конкретные функции возникли и у части пассивных фуражиров некоторых видов. Особенно четко это выражено у муравьев, использующих тлей и других насекомых, выделяющих сладкую падь (рис. 1). Падь стала одной из основных составляющих рациона муравьев, которые в связи с этим охраняют тлей от врагов, расселяют их и даже сооружают для них специальные укрытия. Такой союз (трофобиоз*) выгоден обеим сторонам и сопровождается в конечном счете значительным увеличением численности как муравьев, так и связанных с ними насекомых.
Рис. 1. Муравьи-древоточцы на колонии тлей.
Пассивные фуражиры превращаются при этом в сборщиков пади и, что представляет собой особый интерес, закрепляются за одной из колоний насекомых, выделяющих падь. Таким образом, постоянная специализация влечет за собой и территориальное закрепление муравьев. Тип деятельности пассивного фуражира при этом не меняется. Сборщик пади изо дня в день следует по одной и той же дороге к определенной колонии тлей и обратно, выполняя однообразную и лишенную инициативы работу. В первый раз к данной колонии его проводят или приносят другие муравьи. Перенесенный с дороги на 1 м в сторону, сборщик пади может потеряться я, если останется предоставленным самому себе, вообще не найдет пути в муравейник.
Сборщики пади всегда остаются резервом семьи. В случае столкновений обитателей муравейника с кем-либо из соседей, на «войну» мобилизуются сборщики пади, а активные фуражиры, занятые в других секторах кормового участка, останутся на своих местах. Следовательно, субординация рабочих муравьев двух полиэтических групп остается одинаковой у разных видов. В упомянутых выше опытах Я. Добжанской для семей муравьев, составленных из особей одной функциональной группы, был единственный вариант нежизнеспособной семьи - семья, включающая только сборщиков пади. Подобные семьи быстро погибли. Таким образом, спор об «узких» и «широких» специалистах муравьи решают в пользу первых.
Показательно, что у видов, не имеющих четкой кастовой дифференциации рабочих особей, функция, выполняемая муравьем в семье, не связана с его размерами. В тех же случаях, когда имеются четкие касты или различия в размере, профессии муравьев достаточно прочно связаны с кастовой принадлежностью или размерной группой, к которой относится индивид. Так, у степных медовых муравьев имеются крупные и мелкие рабочие, причем последние в несколько раз меньше первых. Одной из особенностей данных муравьев является наличие в их семьях «медовых бочек» - муравьев, запасающих пищу для семьи в зобике. «Бочками» служат самые крупные рабочие, а небольшие особи выполняют функции фуражиров.
На фоне многообразия профессий, имеющихся в семье муравьев, и сложности поведения, требуемой для решения ряда задач (овладение добычей, сооружение гнездового купола правильных очертаний и т. п.), особое значение приобретает появившийся у муравьев постоянный полиэтизм. Муравей получает возможность накапливать опыт, обучаться разнообразным приемам овладения добычей и борьбы с муравьями других видов, транспортировки добычи в гнездо. Он начинает легко ориентироваться на участке. Все это особенно важно для разведчиков, охотников, сборщиков строительного материала, носильщиков, наблюдателей и других полиэтических групп активных фуражиров. Следует отметить, что в связи со значительной продолжительностью жизни муравьев (рабочая особь может жить несколько лет) накопление, опыта становится важным не только для индивида, но и для семьи в целом. Постоянный полиэтизм приобретает еще большее значение у видов, ведущих групповую охоту и транспортировку добычи.
В семье одновременно присутствуют особи нескольких поколений, при взаимодействии которых происходит обучение начинающих фуражиров более опытными. Старые муравьи являются хранителями важной для жизни семьи информации. Например, у рыжих лесных муравьев каждый фуражир начинает свою внегнездовую деятельность на периферии охраняемой территории семьи. В дальнейшем он постепенно переходит на все более близкие к гнезду индивидуальные поисковые участки, а заканчивается этот путь на куполе, где муравей несет службу в качестве наблюдателя.
Каждый вышедший из фуражиров наблюдатель имеет достаточно полное представление об одном из секторов охраняемой территории гнезда. Он несет службу в той части купола, которая примыкает к этому сектору. Если в результате какой-нибудь катастрофы погибнут все фуражиры, действующие в настоящий момент на одной из дорог муравейника, информация о данном участке не будет утрачена семьей. Это проверено экспериментально.
У нескольких семей обыкновенного лесного муравья на одной из дорог изымались все фуражиры. В силу специфики организации общины у данных муравьев переход фуражиров с других дорог почти исключен. Да он и не решил бы проблемы сохранения прежней структуры территории, прилегающей к подопытной дороге, так как фуражиры с других дорог ее не знают. Однако в эксперименте в течение двух-трех дней структура участка была восстановлена во всех деталях. Это произошло благодаря сохранившимся на куполе муравьям-наблюдателям, часть которых, как установлено мечением, вернулась на территорию и восстановила ее исходную структуру. Когда же вместе с фуражирами были удалены и муравьи, находившиеся на прилегающей к подопытной дороге стороне купола, ситуация резко изменилась.
Через несколько дней, выделив из своего состава новый контингент фуражиров, семья постепенно вновь овладела потерянной частью территории, но исходная дорожная сеть и многие колонии тлей в подопытном секторе были потеряны.
В обычных условиях муравьи-наблюдатели гарантируют восстановление старой дорожной сети ~ основы охраняемой территории у муравьев при весенней активизации семей. Это - одна из причин удивительного постоянства кормовых дорог некоторых видов, возобновляющихся из года в год на протяжении многих лет.
Помимо специализации индивидов в пределах семьи каждого вида существует не менее разнообразная и четкая специализация различных видов муравьев, приспособившихся к обитанию в тех или иных условиях. Видовые профессии связаны прежде всего с пищевой специализацией муравьев. Тип питания во многом определяет и образ жизни муравьев, и профессии рабочих в общине, а также соотношение полиэтических и различных функциональных групп. Зерноядные виды сооружают гнезда со специфической структурой и имеют характерные циклы фуражировочной активности, приуроченные к срокам созревания семян различных растений. Это обычно довольно медлительные, миролюбивые, даже робкие муравьи. У них развита система массовой мобилизации пассивных фуражиров немногочисленными разведчиками. Последних мало, так как они ведут поиск не отдельного зернышка, а значительных площадей с созревшим урожаем семян, для чего многочисленные разведчики не нужны.
Хищные муравьи, наоборот, отличаются агрессивным нравом, быстротой реакции и высокой мобильностью фуражиров. Здесь преобладают активные особи, действующие зачастую в одиночку на значительном удалении от гнезда. Например, у одного из австралийских муравьев-бульдогов одиночные охотники в поисках добычи уходят от гнезда на расстояние до 2 км. Наибольшее разнообразие функциональных групп у муравьев-полифагов, употребляющих разнообразную пищу. Здесь же и относительно уравновешенное соотношение пассивных и активных фуражиров в гнездах.
У видов-полифагов достигается наиболее высокая постоянная динамическая плотность особей* на кормовом участке, в связи с чем значение мобилизации у этих муравьев уменьшается.
«Профессиональный облик» муравьев формируется и в ходе адаптации вида к специфическим условиям обитания. Много ярких примеров этого дают экстремальные условия обитания, в частности пустыня. Так, например, у обитающего на сыпучих песках бледного бегунка одним из основных занятий вне гнезда является отгребание песка от входа в муравейник. Этим постоянно занимаются сменяющие друг друга группы рабочих особей.
Для успешного существования муравьиной общины обязательно присутствие в ней всех характерных для данного вида специализаций (профессий) и оптимальное для конкретных условий соотношение представителей различных профессий. У муравьев имеются разнообразные возможности оперативно контролировать и регулировать состав муравейника, чем обеспечивается высокая жизнестойкость и пластичность общины, способность активно противостоять неблагоприятным изменениям среды и стабилизировать численность. Это недоступно большинству других насекомых.
| <<< Назад
|
Вперед >>>
|
Муравейник только с виду кажется кучей веточек и хвоинок, но внутри находится целый «муравьиный город».
Внутри подземная галерея ведет к камерам, которые соединены между собой. Глубина гнезд различна от 30 см до 2-х м, а у пустынных муравьев достигает более 10-ти м. Иногда муравьи селятся и в гнилой древесине: пнях, колодах.
Купол гнезда состоит из хвои веточек – у него защитная функция, он защищает от дождя, ветра, снега. Внутри купол состоит из крупных веток, там поддерживается постоянная t 26-29 о С. А зимуют муравьи в подземной части.
В пустынях, где земля прогревается до 60 о С, муравьи никогда не строят наземные гнезда, только под землей, где температура значительно ниже.
Каждый взрослый житель муравейника имеет свою «профессию», у каждого муравья есть своя работа. Также, как и у людей, у муравьев высокоорганизованная структура их города-муравейника. Например, в муравейнике есть свой детский сад, в котором работают воспитатели и регулярно выводят маленьких детей на свежий воздух.
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).
Есть муравьи, которые строят, чистят и защищают муравейник – это рабочие муравьи.
Также обязательно в муравьиной семье есть «хранители» нектара. Они нужны на тот непредвиденный случай, если в муравейнике случится голод и рабочие муравьи больше не смогу добывать корм.
Расположение «комнат» муравейника
1. Покрытие из иголок и веточек. Защищает жилище от превратностей погоды, ремонтируется и обновляется рабочими муравьями.
2. «Солярий» - камера, нагреваемая лучами солнца. Весной обитатели забегают сюда погреться.
3. Один из входов. Охраняется солдатами. Служит вентиляционным каналом.
4. «Кладбище». Сюда рабочие муравьи относят умерших собратьев и мусор.
5. Зимовальная камера. Насекомые собираются здесь, чтобы пережить холода в состоянии полуспячки.
6. «Хлебный амбар». Здесь муравьи хранят зерна.
7. Царская камера, где живет матка, откладывающая до полутора тысяч яиц в день. За ней ухаживают рабочие муравьи.
8. Камеры с яйцами, личинками и куколками.
9. «Коровник», где муравьи содержат тлей.
10. «Мясная кладовка», куда фуражиры приносят гусениц и другую добычу.
Царица муравьев
Царицей муравьев является матка – половозрелая самка. Крылья ей нужны, собственно, лишь для того, чтобы найти самца. Летают самцы и самки муравьев довольно плохо. Муравьи не способны взлететь прямо с земли. Они поднимаются постепенно, сначала взлетая на травинки, затем на ветки кустарников, потом деревьев и уж потом, с достаточной высоты, начинают полет. Впрочем, некоторые трутни способны взлетать и прямо с земли.
После оплодотворения самка сбрасывает крылья – они ей больше не нужны. Матка способна основать новый муравейник. Для этого она вырывает небольшой подземный коридор, где впоследствии откладывает яйца. Иногда колонию организуют сразу несколько самок. После этого в жизни матки наступает сложный период. Пока ее дочери не повзрослеют, ей приходится голодать, подкармливая при этом личинок. Зато когда появятся первые рабочие, она станет жить, как настоящая царица: дочери обеспечат ей сытое существование. Кстати, интересно, что самцы выводятся из неоплодотворенных яиц.
Как живут муравьи?
Есть среди муравьев и такое явление, как узурпация власти. Так, к примеру, матка рыжих муравьев не может сама построить муравейник. Поэтому она находит «осиротевшую» семью муравьев другого вида и заменяет погибшую матку. Естественно, из яиц, отложенных ею, выведутся рыжие муравьи, и старая колония будет фактически порабощена.
Муравьиное общество
Устройство «общественной жизни» муравейника еще сложнее, чем устройство жизни улья. Муравьи во многом напоминают людей. Так, например, у некоторых видов распространено рабство. Муравьи нападают на чужой муравейник и крадут куколок. Выросшие затем в чужом муравейнике, пленники трудятся на его благо. Казалось бы, какое рабство, когда несчастные рабочие и так всю жизнь только и делают, что самоотверженно трудятся на благо царицы и самцов. Но обычно муравьи трудятся на процветание собственного вида и собственной колонии. Кстати, огромные муравьи-амазонки специализируются лишь на «военных действиях»: на благо муравейника трудятся только украденные рабы.
Есть и более изощренный путь захвата власти. Есть виды муравьев, самка которых способна буквально очаровать муравьев другого вида. Она приходит в чужую колонию, и рабочие просто отдают ей на растерзание собственную царицу, а впоследствии служат гостье.
Есть в жизни муравьев и более мирные занятия. Так, например, многие виды освоили «скотоводство». Они охраняют и разводят тлей или цикад. Некоторые виды «кочуют», постоянно переселяясь и перегоняя с собой «стада» тли. Кое-какие муравьи освоили и земледелие – они выращивают грибы.
Муравьи – одни из самых древнейших насекомых на земле. Ученые посчитали, что этому виду уже около 100 млн. лет. Особи входят в семейство насекомых, отряд – перепончатокрылые. В мире насчитывается более 14 000 видов этих насекомых.
Видео про муравьев:
Описание и иерархия муравьев в колонии
Эти насекомые живут большой семьей в насыпных домиках – муравейниках. В природе не существуют муравьев-одиночек или отшельников. Как построена жизнь в муравейнике:
- Каждая особь имеет определенную задачу и свою значимость;
- Главная и общая миссия для каждого насекомого – жизнеобеспечение муравейника;
- По распределению обязанностей и функций особи делятся на виды (это солдаты, рабочие муравьи и матка).
Коммуникация между этими трудолюбивыми насекомыми происходит в виде физических сигналов и феромонов. Физические сигналы оповещают про опасность и проишествие, феромоны необходимы для разработки маршрутов для добычи пропитания.
Мир муравьев:
Продолжительность жизни муравья зависти от его обязанностей.
- Матка живет до 20 лет;
- Рабочие муравьи – 3 года;
- Активные самцы не больше нескольких недель.
В каждом домике построена четкая и точная иерархия обязанностей. Кто и какие функции выполняет:
- Матка. Это самая крупная особь в муравейнике. Ее главная функция – приносить потомство методом кладки яиц;
- Рабочий муравей. Добывает пищу, ухаживает за маткой, ремонтирует муравейник, воспитывает молодняк. Все рабочие особи – это самки без функции воспроизводства;
- Солдаты. Обеспечивают охрану муравейника, матки, яиц и куколок;
- Самцы и самки. Выполняют функции воспроизводства.
СПРАВКА: Если рабочий муравей несколько раз приходит обратно без пищи, его казнят (собратья его просто сгрызают).
Солдаты
Размер взрослого насекомого – 1,5 см. Как выглядят особи?
- Окрас темно-коричневый, тело покрыто мелкими волосинками;
- Большие и мощные жвала на конце головы;
- На голове находятся глаза, но солдат при этом ничего не видит.
Основные функции этой группы – защита муравейника и помощь рабочим муравьям в разделении на части крупной добычи.
Рабочий муравей
Эта группа составляет основную часть жителей муравейника. Рабочие муравьи – это самки с неполовозрелой системой. Крылья у них отсутствуют, строение груди упрощенное, глаза маленькие или совсем отсутствуют. Рабочие муравьи дополнительно делятся на классы по своей специализации:
- Няньки – следят за молодняком, яйцами, куколками;
- Скотоводы – занимаются выпасом тли;
- Фуражиры – добывают необходимое пропитание;
- Строители – прорывают новые ходы, занимаются ремонтом муравейника.
Конкретная специализация может меняться по мере старения особи. Если в результате природного или техногенного фактора погибает значительное число насекомых, все существующие обязанности перераспределяются среди оставшихся особей.
Матка
Другие названия – муравьиная королева, царица. Она похожа на муравья-солдата, но отличается от него более крупным строение груди. Также у нее есть крылья, которые она отгрызает после своего оплодотворения. В муравейнике может быть как одна матка – моногиния, так и несколько – полигиния.
Особенности жизни маток:
- Матка спаривается с самцом 1 раз во время брачного периода (делает это в воздухе);
- Она накапливает сперму самца и использует ее для оплодотворения в течение всей жизни;
- После оплодотворения самка начинает активно выстраивать гнездо, выращивать первых рабочих особей;
- Продолжительность жизни матки около 20 лет, за это время она откладывает около 500-600 000 яиц.
ВНИМАНИЕ: Рабочие муравьи могут переносить матку в другое, более удобное или благополучное место. Также рабочие насекомые могут убить матку, если она приносит недостаточное потомство.
Какой вес могут поднять?
По данным ученых, муравьи могут поднять и перенести предметы, которые превышают их собственный вес в 50 раз. Конкретные примеры и факты:
- Муравей-листорез поднимает 100 г листья за 1 раз;
- При совместном поднятии какого-либо груза продуктивность особей повышается в несколько раз;
- Мощность 1 муравья составляет – 24,2 эрг/сек, 2 – 63,2 эрг/сек (в 2 раза больше);
- Кроме способностей к высокой грузоподъемности, особи также могут строить живые мосты, изгороди и пирамиды.
Муравьи – самые организованные и трудолюбивые из всех насекомых. Это позволяет им выживать в самых разнообразных условиях. Из-за своей живучести и точной иерархии обязанностей муравьи заселили практически все уголки нашей планеты.
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!
На первый взгляд муравейник может показаться беспорядочным нагромождением хвойных иголок, веток, земли и травы. На самом же деле внутри этой неприглядной кучи своей жизнью живет настоящий город. Каждый его житель знает свое место, здесь все подчинено строжайшему распорядку. Эти крошечные насекомые, не имеющие высокоразвитого интеллекта, захватывают любые пригодные для их существования территории.
Муравьи: общая характеристика
Муравьи - насекомые, которые живут практически во всех уголках нашей планеты, за исключением Гренландии и Антарктиды, а также некоторых океанических островов. Они заселили не только степи, леса, но и пустыни. Насчитывается 13,5 тысячи 300 из них распространены на территории нашей страны.
Муравьи относятся к отряду перепончатокрылых, типу членистоногих, классу насекомых, семейству муравьев. Это общественные насекомые, имеющие четкое разделение на три касты: самцы, самки, а также рабочие особи. Эти маленькие трудолюбивые существа не могут жить в одиночестве, поэтому всегда создают колонии.
Физиологические особенности
В строении тела этих насекомых выделяют три части, покрытые хитиновой оболочкой: голову, а также соединенные тонкой талией грудь и брюшко. Глаза, которые состоят из множества линз, различают движение, но четкого изображения не дают. Передвигаются муравьи при помощи шести тонких лапок с коготками на концах, которые позволяют насекомому карабкаться вверх.
Усики, сегментарно устроенные, располагаются на голове. Это органы осязания, которые не только улавливают запахи, но и чувствуют вибрацию почвы и движение воздушных потоков. Особенности строения насекомого и размер муравьев зависят от их вида, а также статуса, занимаемого в колонии. В среднем он колеблется от 1 мм до 3 см.
Самыми крупными особями у некоторых видов являются самки, у других их размер не больше размера рабочих особей. Самки имеют крылья, которые после брачного сезона отпадают. Окрас муравьев может быть различным — от черного, красного, желтого и коричневого до необычного зеленого или синеватого. Муравьи трудно поддаются классификации, поскольку в природе распространены виды-двойники и многочисленные гибриды. Различить их по внешнему виду смогут только специалисты.
Это зависит от целого ряда факторов. Вид насекомого и касты, среда обитания, сезон — вот основные причины, влияющие на то, сколько живут муравьи в естественных условиях. Рабочие муравьи в среднем живут от года до трех. У более мелких видов продолжительность жизни меньше, чем у их более крупных сородичей. Удивительно, но муравьи в холодных регионах живут дольше, чем их тропические родственники.
Самцы живут несколько недель. За этот период они приносят популяции единственную пользу: принимают участие в спаривании. Затем их уничтожает колония или они становятся жертвой хищников. Самой долгоживущей особью в муравьином царстве является матка. У некоторых видов продолжительность ее жизни достигает 20 лет.
Этапы строительства муравейника
Строительство муравьиного дома начинается с появления половозрелого поколения. При благоприятных условиях королева (матка) откладывает муравьиные яйца. В дальнейшем рабочие особи ухаживают за ними. Половозрелые самки и самцы покидают свой муравейник, чтобы строить новую колонию и размножаться.
Интересно наблюдать, как муравьи строят муравейник. Вначале они находят и тщательно обследуют место для нового дома. Для них важно, чтобы на выбранном участке не было мертвых муравьев, желательно, чтобы там была «загнанная» добыча (большая гусеница, лягушка, жук, кучка сахара, семена и грибы). Место должно находиться в тени, иметь нормальную влажность и вентиляцию.
Строят общий дом муравьи из различных травинок, листочков, земли, коры. Строительный материал тщательно измельчается и склеивается муравьиным клеем. Работа ведется очень аккуратно и основательно, на века. Строительство продолжается круглосуточно, поскольку колония муравьев быстро растет. Практически всю свою жизнь эти трудяги строят свое жилище, увеличивая его и в глубину, и в высоту.
Внешний вид муравьиного дома
Муравейник внешне напоминает гору травинок, веточек, кусочков почвы, но в действительности это грамотно организованное жилище, внутри которого кипит интересная жизнь. Сверху устройство муравейника представляет собой насыпь конусообразной формы с небольшими отверстиями-входами. Такая форма неслучайна — она позволяет муравейнику хорошо прогреваться солнцем, не промокать при дожде, получать необходимый доступ кислорода.
С годами муравейник вырастает до нескольких метров в высоту. Капли дождя, которые попадают на внешний слой, не проникают внутрь. Открытые входы, которые охраняются многочисленным войском солдат, являются вентиляционными шахтами, через которые в муравьиный дом постоянно поступает воздух. В учеными был обнаружен огромный муравейник высотой 3 метра и в диаметре около 5 метров. Специалисты считают, что это сооружение строилось около 20 лет.
Внутреннее устройство
Изнутри муравейник поражает продуманностью, отлаженной работой строителей. Внутри это сооружение представляет собой совокупность ходов - муравейник, имеет множество выходов, различных камер. Строение углубляется под землю, делится на две части и вмещает целую колонию трудолюбивых обитателей.
Большую часть времени насекомые проводят в верхнем ярусе, живут здесь в теплый сезон. Камеры отлично прогреваются, здесь созданы все условия для выращивания потомства. Нижняя часть, уходящая под землю на полтора-два метра, имеет аналогичные строения. Она предназначена для зимовки насекомых, которые пережидают под землей холодное время, складывают запасы пищи.
Каждая эта часть поделена на камеры, которые выполняют определенные функции:
- Комната царицы. В ней проживает матка, там же она откладывает яйца. Ухаживают за ней рабочие муравьи, которые перекладывают яйца.
- Хранилище для яиц. Сюда муравьи приносят яйца, следят за обеспечением условий для их развития.
- Камера для личинок. Вылупившиеся муравьи по форме напоминают червей и отличаются ненасытной прожорливостью. Их размещают по несколько штук в одной камере и обеспечивают пищей.
- Предусмотрена в устройстве муравейника и камера хранения продуктов. Причем имеются отдельные помещения для зерен, семян, частей насекомых, тли.
- Склад для хранения мусора.
- Помещение для зимовки.
Камеры соединены многочисленными ходами, которые тщательно охраняют муравьи-солдаты. С наступлением холодов или приближением опасности отверстия муравьиного дома закрываются.
Есть ли у муравьев враги и кто разрушает муравейники в лесу? Врагов у этих насекомых предостаточно. Если в городе урон муравейнику могут нанести даже домашние любимцы - собаки или кошки, то в лесу большую опасность для них представляют медведи. Косолапый хозяин тайги когтистой лапой разгребает муравейники, чтобы полакомиться личинками и муравьями. Ежи, как и мыши, не откажутся от легкого перекуса, если на их пути встретится муравейник.
Об устройстве муравьиного жилища многим из нас известно еще со школьной скамьи, и большинство знает, что разрушать их нельзя. К сожалению, на деле все обстоит иначе.
Серьезными исследованиями жизни этих трудолюбивых насекомых занимаются ученые-мирмекологи.
Как появляется колония?
Чтобы выяснить, как протекает жизнь муравьев в муравейнике, необходимо начать с рождения нового потомства. Один раз в год из яиц появляются самцы и самки муравьев, готовые к продолжению рода. Самки имеют крылья и для спаривания они разлетаются в разные стороны.
Самцы после оплодотворения погибают, а самки отправляются в поисках места для создания новой колонии. Обнаружив его, самка отгрызает свои крылья для получения необходимых питательных веществ и приступает к активному откладыванию яиц.
Вначале она выживает благодаря внушительной жировой прослойке, но когда на свет появляются первые представители потомства, они обеспечивают матку всем необходимым. Муравьиная королева спаривается только один раз, но при этом ей хватает запаса сперматозоидов на всю жизнь для воспроизведения потомства.
Муравьи живут большими колониями, которые в течение нескольких лет сохраняются. Все члены такой колонии являются родственниками. С социальной точки зрения, муравейник для муравьев можно считать городом, население которого разделено на касты и прекрасно организованно. Специалисты считают, что у нас под ногами развивается параллельная цивилизация.
Если люди взаимодействуют посредством речи, мимики и жестов, то муравьи общаются, обмениваясь пищей и при помощи запахов: каждый муравей имеет неповторимый запах, а каждая колония - особые оттенки ароматов. Благодаря им насекомые могут чувствовать, что в их дом проник чужак. Кроме того, муравьи взаимодействуют при помощи феромонов. Так они сообщают сородичам об опасности или месте, где находится еда.
Деление на касты
Большую часть колонии составляют рабочие муравьи. Половина из них обеспечивает уют и комфортное проживание внутри сооружения, другая — заботится о запасах пищи, занимается наружным строительством дома. Возглавляет иерархию самка, которую чаще называют маткой или королевой. Именно она, оплодотворившись в молодом возрасте, дает потомство всю свою жизнь и находит место для муравейника.
Через две недели появляются муравьи, как правило, рабочий клан. Они-то и принимаются за строительство. Небольшую часть колонии составляют молодые самцы. Их участь незавидная — после оплодотворения самки они погибают в течение двух недель.
Муравьиные «профессии»
Таковых насчитывается немало. Среди них:
- Воины-захватчики. Их основная задача — захват новых территорий и нападение на соседние муравейники для похищения коконов и личинок, которые в дальнейшем становятся рабами, трудящимися на процветание чужого муравейника.
- Строители. Поддерживают состояние и устройство муравейника, строят новые коммуникации и тоннели. По мере увеличения численности колонии, ежедневно сотни муравьев-строителей переносят веточки и хвоинки сверху в более глубокие слои своего дома, а с нижних этажей поднимают наверх. Так поддерживается стабильная влажность. Благодаря этому купол муравейника не плесневеет и не загнивает.
- Санитары. Изолируют от общества больных муравьев, при повреждении лапки у пациента санитары ее ампутируют - просто отгрызают.
- Добытчики. Их главная задача - найти, а затем аккуратно складировать пищу.
- Охранники. Эти особи надежно защищают от чужаков входы в муравейник и обеспечивают безопасность личинок и царицы.
- Пастухи (доильщики). Муравьи имеют «домашних животных». Тля питается растительностью и выделяет сладкую жидкость, которую называют падью. Муравьи щекочут тлей и собирают сладкий нектар, который является для них питательной и вкусной пищей и источником углеводов.
- Транспортировщики - переносят в муравейник падь.
- Работники роддома. Переносят яйца в специальные отсеки и отвечают за поддержание нужной температуры.
- Хранители нектара. Эти работники необходимы на случай голода в муравейнике, когда муравьи-добытчики не смогут приносить пищу. В этом случае используются продукты, которые всегда в изобилии хранятся у запасливых хранителей.
В зависимости от количества насекомых, проживающих в муравейнике, происходит разделение труда. В небольшой семье практикуется принцип взаимозаменяемости. В большой колонии появляются специализации, и за муравьями закрепляются определенные обязанности.
- Несмотря на свои миниатюрные размеры, муравьи могут переносить предметы, которые весят в пять тысяч раз больше насекомых.
- Это одни из наиболее умных насекомых: их мозг насчитывает 250 тысяч клеток.
- Некоторые виды муравьев ядовиты, их укусы смертельно опасны для человека.
- Это самые древние насекомые на нашей планете — ученые считают, что более ста миллионов лет назад на Земле появились первые особи.
- Муравьи передвигаются только строем; эти насекомые могут проявлять как агрессию по отношению друг к другу, так и трогательную заботу. После ранения какой-то особи родственники на протяжении всего времени болезни ухаживают за ним и даже приносят пищу.
- Муравьи могут на протяжении нескольких суток находиться под водой, и это не грозит им негативными последствиями.
- Кроме матки, в муравейнике живут и другие самки, но ни одна из них не может давать потомство.