Исследовательский проект "экология и поведение лесных муравьев". Виды муравьев Видовое разнообразие муравьев для чего необходимо узнавать

Муравей принадлежит к классу насекомые, типу членистоногие, отряду перепончатокрылые, семейству муравьи (лат. Formicidae). По организации муравьи относятся к группе общественных насекомых с четким разделением на три касты: рабочие особи, самки и самцы.

Кроваво-красный муравей (рабовладелец) (лат. Formica sanguinea) широко распространен в Европе, средней полосе России, встречается в Китае и Монголии. Рабочие особи имеют длину до 8 мм и черное тело с оранжевой головой. Матка муравья вырастает до 10 мм и отличается красной головой и оранжевого цвета грудью. Летние гнезда муравьи устраивают в полусгнивших пнях, в земле и под камнями, в зимнее время семья перебирается в другое гнездо, расположенное у основания деревьев. Типичным образом жизни данного вида муравьев являются грабительские набеги на муравейники бурых лесных, прытких и других муравьев. Захваченные куколки приносятся в гнездо и воспитываются в качестве «рабов».

Желтый муравей-амазонка (лат. Polyergus rufescens) – вид муравьев, отличающийся достаточно крупными размерами: самки достигают почти сантиметровой длины, размеры самцов несколько скромнее – 6-7,5 мм, «солдаты» еще мельче и редко вырастают более 5-7 мм. Самки и «солдаты» окрашены в желто-красноватые тона, тельце обычно покрыто черными волосками. Самцы муравьев черные, конечности и усики бурого цвета. Вид обитает в странах Европы, в западных регионах Азии, на западе Сибири. Муравей-амазонка предпочитает селиться во влажных лесах, выбирая для постройки муравейника просеки и опушки. Амазонки ведут рабовладельческий образ жизни, похищают других муравьев в стадии куколок, а затем используют их в качестве рабов, рабочей силы.

Муравьи-легионеры или муравьи-кочевники (дорилины, бродячие муравьи) (лат. Dorylinae) – подсемейство кочевых муравьев, обитающих исключительно в тропиках и субтропической зоне. Особенно распространены муравьи-легионеры в Центральной и Южной Америке, встречаются на территории Африки. Обитают огромными колониями, основную часть которых составляют рабочие особи. Муравьи кочевники уничтожают на своем пути все, что годится в пищу. Несмотря на средние размеры в 2-4 мм, данный вид муравьев «берет» своей численностью, истребляя при нашествиях посевы культурных растений и питаясь их соками.

Где обитают муравьи?

Этих насекомых можно наблюдать на всех континентах, во всех природных областях и климатических зонах. Их нет только в суровом климате Арктики и Антарктиды, на холодных островах Гренландии и Исландии, а также в знойных пустынях. В районах с умеренным и холодным климатом муравьи зимой впадают в спячку.

В основном, эти насекомые строят себе жилища-муравейники в прелой или гнилой древесине, в почве и под мелкими камнями. Некоторые виды муравьев захватывают чужие гнезда или живут рядом с человеком.

Пища муравьев разнообразна и зависит от вида. Рацион питания большинства видов состоит из растительной и животной пищи, причем питается каждая особь по нескольку раз в сутки.

Источником белка, необходимым для роста и развития личинок муравьев в природе, становятся мертвые насекомые, останки животных, трофические яйца, откладываемые маткой при переизбытке еды, яйца насекомых-вредителей и полупереваренная пища взрослых муравьев. Личинки домашних муравьев довольствуются молочными продуктами, желатином и остатками яичных блюд. Питание матки муравьев также состоит из белковой пищи, которую специально пережевывают ухаживающие за ней муравьи.

Основу углеводного меню большинства муравьев составляют медвяная роса (сахаросодержащие соки листвы, выделяемые при перепадах температуры) и падь - сладкие выделения насекомых, в особенности . Муравьи – молочные фермеры выращивают тлю для себя, пасут ее, выхаживают и защищают ее приплод от других муравьев. Эти пастухи доят своих домашних питомцев и питаются их молоком.

Дополнительными компонентами пищи муравьев в природе могут быть семена и корни растений, орехи, древесные соки. Некоторые муравьи выращивают в муравейниках в качестве пищи колонии грибов, а также питаются и насекомыми.

Муравьи – жнецы употребляют сухие семена растений, сухие плоды и зерновые культуры. Они способны запасти 1 кг сырья, что дает возможность прокормиться зимой целой колонии муравьев. Муравьи-листорезы приносят в муравейник кусочки листьев, пережевывают и хранят в своеобразных камерах-теплицах. Со временем из этих кусочков в хранилище вырастают грибы, являющиеся основным кормом для этих муравьев-гурманов. Муравьи-центромирмексы питаются исключительно термитами. Муравей-дракула пьет соки, выделяемые своими же личинками, а личинок кормит разными насекомыми. Домашние муравьи являются всеядными.

Зимой, при значительном похолодании, муравьи впадают в спячку, во время которой голодают. Большинство видов, тем не менее, ведет зимой активный образ жизни в герметичном муравейнике, питаясь обильными запасами.

Многовидовые ассоциации муравьев в окрестностях стационара

В пределах различных климатических зон муравьи выбирают наиболее оптимальные для себя экологические условия (биотоп, температуру, микроклимат и т.д.). Так, например, Formica rufa в Карелии обитает в светлых борах, а в Московской области – в смешанных и еловых лесах. Один из главных факторов, влияющих на биотопическое распределение муравьев, – характер растительности. Эта связь бывает настолько прочна, что в средней полосе России, в частности, наблюдается даже смена одних видов муравьев другими в процессе изменения возраста лесных насаждений.

Изучение экологической приуроченности в каждом конкретном участке ареала, характера взаимоотношений разных видов муравьев на одной территории предпринимается не только с целью создания наиболее полной картины биологии видов. Познание характера распределения видов муравьев, анализ структуры комплексов их поселений имеет важное практическое значение, т.к. является основой для выбора правильных путей в искусственном расселении этих полезных насекомых.

Цель работы: изучить характер распределения различных видов муравьев в окрестностях стационара.

Задачи

1. Выявить видовой состав муравьев в окрестностях стационара.

2. Выявить наиболее часто и наиболее редко встречающиеся виды муравьев.

3. Установить биотопическую приуроченность и характер взаимоотношений всех видов муравьев на изучаемой территории.

4. Провести картирование комплексов гнезд фоновых видов муравьев.

5. Выяснить границы охраняемых территорий (кормовых участков) соседних муравейников для фоновых видов (вида). Проследить, выходят ли кормовые тропы за пределы биотопа, в котором расположен муравейник. Объяснить, почему.

6. Вычислить плотность распределения муравьев фоновых видов на изучаемой территории в разных биотопах. Установить, различается ли она. Объяснить, почему.

Методика работы

1. На различных участках маршрута, который прокладывают таким образом, чтобы охватить максимальное разнообразие биотопов в окрестностях стационара, проводят сбор муравьев, описывая при этом каждый новый биотоп, в котором встречен тот или иной вид.

2. Собранные виды муравьев определяют (см. Приложение 2 в № 20/2003.)

3. Изучение комплекса гнезд (группы муравейников одного вида муравьев, не разобщенных территориально и ландшафтно – рекой, оврагом, границами биотопа и т.д.) проводят с помощью картирования гнезд (отдельных семей), колонн (групп муравьев, связанных с определенной тропой муравейника), колоний (групп гнезд, имеющих обменные дороги и сохранивших родственные отношения) и федераций (объединения колоний в общую систему).

Выполнение задачи по картированию целесообразно проводить во второй половине лета, когда у муравьев уже сложилась система гнезд и территорий. Для этого необходимо: на план местности нанести контуры полян, болот, границы биотопов, ручьи, просеки, овраги и т.д.; отметить и пронумеровать все муравейники на изучаемой территории; проследить окончания кормовых дорог, которые, по сути, и будут определять ориентировочные границы охраняемых муравьями территорий.

Плотность населения муравьев высчитывают по формуле:

P = S / F , где S – сумма площадей оснований куполов (в м 2) (см. Приложения 4, 5 в № 22/2003) , а F – площадь, занимаемая комплексом (в м 2).

4. Для установления плотности распределения муравьев на изучаемой территории в различных биотопах подсчитывают динамическую плотность – число особей, посетивших единицу площади в единицу времени (особи/дм 2 мин). Для этого проволочную рамку в 10 дм 2 (316 х 316 мм) кладут в том месте, где проводят измерение. Сначала подсчитывают всех муравьев, находящихся в пределах рамки, а затем и тех, которые забрели туда за две минуты наблюдения. Полученную сумму делят на два. Такой опыт проводят не менее трех раз, результат усредняют. Следует помнить, что все подсчеты необходимо проводить в часы максимальной активности муравьев, а если они осуществляются несколько дней, то в одно и то же время.

5. Для выяснения иерархических отношений на территории, где встречаются муравьи разных видов, помещают кормушки со сладким сиропом и высчитывают процент агрессивных взаимодействий между разными видами. Опишите варианты враждебного поведения, попытайтесь найти связь агрессивности с территориальностью, плотностью населения, длительностью периода суточной активности.

По окончании работы и изложения результатов следует сформулировать вывод по каждой из поставленных задач. Сравните полученные вами сведения об экологии различных видов муравьев с приведенными в Приложении 3 (см. № 22/2003).

Не забудьте указать место и время проведения работы, список использованной литературы. Проиллюстрируйте работу схемами, рисунками, таблицами и т.д.

Внегнездовая активность и биотопическая приуроченность муравьев-мирмик

В Подмосковье обитают несколько видов муравьев Myrmica. Они выполняют в природе те же биоценотические роли, что и рыжие лесные муравьи (защита от вредителей, рыхление почвы и т.д.), но их деятельность распространяется не только на лесные, но и на луговые экосистемы. Причем их биомасса может достигать огромных размеров пор сравнению с муравьями-формиками. Только в районе Приокско-Террасного заповедника на одном гектаре можно встретить от 650 до 2080 гнезд муравьев-мирмик. Особую роль играют эти муравьи в лесопосадках и на территории молодых (2–3-летних) древесных массивов, где еще не успел сложиться свой фаунистический комплекс, обеспечивающий полноценное функционирование лесных формаций. Таким образом, изучение экологических особенностей муравьев-мирмик может иметь существенное значение при решении различных лесотехнических проблем.

Вариант филогенетических взаимоотношений муравьев-мирмик

Цель работы: изучить некоторые аспекты экологии муравьев-мирмик.

Задачи

1. Определить фауну муравьев-мирмик окрестностей стационара и выявить фоновые виды.

2. Установить биотопическую приуроченность различных видов Myrmica .

3. Выяснить количество гнезд муравьев-мирмик в разновозрастных лесных насаждениях.

4. Для фоновых видов определить объем куполов и среднюю массу их гнезд.

5. Выявить приуроченность фуражиров исследуемого вида к выходам из гнезда и средний радиус фуражировки.

6. Охарактеризовать динамику суточной активности фоновых видов муравьев-мирмик.

Методика работы

1. Обычно муравьи-мирмики предпочитают переходные полосы вдоль границ различных лесных биотопов (например, между сосняком-зеленомошником и мертвопокровным ельником, т.к. зеленомошник более удобен для устройства гнезд, а в переходной зоне находится более стабильная кормовая база). Установите количество гнезд мирмик в разных биотопах на одинаковых по длине участках маршрута.

2. Объем купола муравейника (V , см 3) оцените с помощью Приложений 4, 5 (см. № 22/2003), а сухой вес гнезда (P , г) высчитайте по формуле:

P = 124,5 + 168,7V /110 + 11,66V /110, где V – объем купола.

3. Средний радиус фуражировки мирмиков-фуражиров обычно составляет 5 м (реже 7–8). Проследите за вышедшим из гнезда фуражиром, определите, какое расстояние в поисках пищи он преодолеет, в какой выход из гнезда вернется. При необходимости используйте метки на брюшке ярким лаком или белой коррекционной эмульсией.

4. Для изучения активности мирмик разметьте гнездо с помощью нитки и мелких колышков на сектора и подсчитайте количество рабочих муравьев, пересекающих внешний край гнезда в каждом секторе за одну минуту. Такие наблюдения следует проводить не менее чем в течение двух суток по десять минут в час. Сравнение полученных результатов проводите по секторам.

По окончании работы после изложения результатов следует сформулировать выводы по каждой из поставленных задач.

Трофобиоз муравьев с тлями

Наиболее обычно для муравьев питание различными насекомыми, однако они с успехом могут использовать и другие источники пищи (березовый сок, нектар ряда трав, семена, плесневые грибы, которые они разводят в ходах гнезда).

Пищевая (трофическая) связь муравьев с различными равнокрылыми насекомыми (тлями, кокцидами, листоблошками, цикадками и др.), выделяющими богатые глюкозой и сахарозой экскременты, называемые падью, является наиболее интересной и до конца еще непознанной.

Эти взаимоотношения (трофобиоз) выгодны и муравьям, и тлям, то есть представляют собой пример симбиоза. Давно было замечено, что колонии тлей, на которых муравьи собирают падь, находятся в гораздо лучшем состоянии, чем колонии, не посещаемые муравьями. Кроме того, и численность тлей заметно увеличивается около муравейников. Муравьи заботятся о тлях – защищают от наездников и ряда хищных насекомых, переносят их на более подходящие части растений, защищают от прямых солнечных лучей, выстраивая для тлей затенения, уносят на зимовку в глубь своих гнезд и т.д.

Ряд исследователей (М.С. Гиляров и др.) придерживаются гипотезы о высоком содержании сахаров в экскрементах тлей из-за потребления ими большого количества сока растений не столько для насыщения, сколько для защиты от высыхания. Значительный объем воды, поглощенной из растения, при этом испаряется, а «не успевшие» усвоиться в организме растворенные вещества (сахар, белки) выделяются с экскрементами. Но существуют и другие точки зрения, согласно которым повышенное содержание сахара в пади – специальное приспособление к симбиозу с муравьями, выработанное в результате совместной эволюции (гипотеза Э.К. Гринфельда), или возможность получить вместе с соком большое количество белка – сахара же при этом остаются в избытке и выделяются с экскрементами (гипотеза Бюсгена). Г.М. Длусский считает правомочными первые два мнения.

Кроме теоретического интереса трофобиоз имеет для человека и практическое значение. Многие тли являются серьезными вредителями растений. Основной вред они наносят тем, что своими экскрементами закупоривают устьица листьев и вызывают распространение сажистого грибка – возбудителя опасного заболевания. Муравьи, собирая падь, предотвращают эту опасность. Кроме того, они могут охотиться на различных вредителей на деревьях с колониями тлей. В последние годы в Западной Европе практикуется сбор падевого меда, который по качеству (в случае использования тлей семейства Lachnidae , живущих на хвойных деревьях) не уступает цветочному. В связи с этим увеличивается актуальность всестороннего изучения этого интереснейшего экологического явления.

Цель работы: изучить особенности трофобиоза муравьев с тлями в окрестностях стационара.

Задачи

1. Выяснить видовой состав муравьев и тлей (или других равнокрылых насекомых), вступающих в трофобиотические взаимоотношения (Приложения 2, 3 в № 20, 22/2003). В зависимости от группы равнокрылых насекомых (тлей, червецовкокцид, щитовок; листоблошек-псилид; цикадок) внесите корректировку в название темы.

2. Установить видовой состав растений с колониями тлей, посещаемых муравьями, место расположения колонии (на листьях, стволе дерева и корнях трав).

3. Описать поведение муравья на колонии тлей и транспортировку пади в муравейник.

4. Выяснить, зависит ли активность муравьев на колонии тлей (т.е. посещаемость колонии муравьями) от погодных условий, времени суток.

Методика работы

На маршрутах по разным биотопам отыскиваются муравейники с тропами, ведущими к колониям равнокрылых насекомых. Биотоп, в котором обнаружена колония, описывают (см. задание 2 к теме «Внегнездовая жизнедеятельность рыжих лесных муравьев в № 22/2003). Подсчет муравьев на колонии проводят в течение одинаковых промежутков времени (сначала всех находящихся на ней муравьев, а затем – всех посетивших ее за выбранный отрезок времени) при различных погодных условиях и в разное время суток.

Методика подсчета пади изложена в задании 12 к теме «Внегнездовая жизнедеятельность рыжих лесных муравьев».

По результатам работы сделайте выводы. Не забудьте указать место и сроки проведения исследований. Проиллюстрируйте свои выводы и результаты рисунками, диаграммами, графиками и т.д. Укажите в конце работы список использованной вами литературы.

Брайен М. Общественные насекомые. Экология и поведение. – М.: Мир, 1986.

Длусский Г.М., Букин А.П. Знакомьтесь: муравьи! – М.: Агропромиздат, 1986.

Длусский Г.М. Подотряд Жалящие перепончатокрылые (Aculeata) // «Жизнь животных». Т. 3. М.: Просвещение, 1984, с. 471–484.

Захаров А.А. Муравей, семья, колония. – М.: Наука, 1978.

Захаров А.А. Экология муравьев // Итоги науки и техники. Т. 7. – М.: ВИНИТИ, 1980.

Захаров А.А., Гарбар Г.П., Каплан Ю.М. Операция «Муравей» в 1981–1985 гг. (методические рекомендации). – М.: ротапринт ЭТПК, ЦС ВООП, 1981.

Мариковский П.И. Муравей-путешественник. – М.: Детгиз, 1957.

Мариковский П.И. Насекомые защищаются. – М.: Наука, 1978, с. 25–30, 100–102.

Муравьи и защита леса. Т. 3–8, 1976, 1971, 1975, 1979, 1987.

Халифман И.А. Пароль скрещенных антенн. – М., Детгиз, 1958.

Халифман И.А. Муравьи. – М.: Молодая гвардия, 1963.

Халифман И.А. Операция «лесные муравьи». – М.: Лесная промышленность, 1974.

Шовер Р. От пчелы до гориллы. – М.: Мир, 1965.

Шовер Р. Поведение животных. – М.: Мир, 1972, с. 473–477.

«Средняя общеобразовательная школа № 3»

Областной конкурс «Подрост-2014»

Номинация «Экология лесных животных»

Тема: "Экология и поведение лесных муравьёв"

Муниципальное бюджетное общеобразовательное учреждение

«Средняя общеобразовательная школа №3» 9 «а» класса,

прописан по адресу: 391430, г. Сасово, Рязанская область,

микрорайон «Северный», дом 5, кв.28.

Руководитель: Пупочкина Елена Сергеевна,

учитель биологии

Муниципального бюджетного общеобразовательного учреждения

«Средняя общеобразовательная школа №3»,

прописана по адресу: 391430, г. Сасово, Рязанская область,

ул. Пролетарская д.29

телефон: 8-920-996-75-71

Сасово 2013

Оглавление:

Введение......................................................................................................

Методика исследования …………………………………………………….

Результаты исследований …………………………………………………..

Выводы ………………………………………………………………………

Заключение ………………………………………………………………….

Список использованной литературы ………………………………………

Приложения …………………………………………………………………

ВВЕДЕНИЕ

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. В жизни муравьев существует возрастной и кастовый полиэтизм. Под возрастным полиэтизмом подразумевают смену «профессиональной» деятельности муравьев в течение жизни. Если различные функции в гнезде выполняют муравьи одного возраста, но разных размеров и строения, то речь идет о кастовом полиэтизме.

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 ценозов и ряда важных для науки и практики проблем.

Изучение образа жизни муравейника, внегнездовой 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 – древоразрушителей, содействуя приросту древостоя. При этом листогрызущие 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 листогрызущих насекомых – вредителей.

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

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. А в пустынях обитают муравьи, которые питаются исключительно семенами. Они поедают их целиком, но при переноске часть их теряется.

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. Идут они и у нас. На Украине, например, было расселено свыше 200 тысяч муравейников. 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.

К счастью, некоторые приметы позволяют сохранить определенный оптимизм. С 1971 года Всероссийское общество охраны природы и Министерство лесного хозяйства РСФСР проводят операцию «Муравей». В нее включаются лесхозы и школьные лесничества. Средства массовой информации раскрывают значение муравьев. Муравейники берутся на учет, наносятся на карты, огораживаются. На Украине, скажем, изгороди появились вокруг почти 230 тысяч муравьиных гнезд, что должно защитить их от диких кабанов и неразумных отдыхающих. Запрещен сбор муравьиных куколок на корм певчим птицам. Все чаще при лесозаготовках с лесосек главного пользования муравейники вывозятся и переселяются.

В 1973 году на всей территории Российской Федерации введена материальная ответственность за разорение муравейников. Например, за повреждение муравейника с диаметром основания один метр взыскивается 20 рублей, а за разорение двухметрового муравьиного дома – 114 рублей 50 копеек. Сумма удваивается, если муравейник находился в лесах заповедника, зеленой зоны предприятия или города, в полезащитном, курортном, городском лесу.

Все эти меры – только начало большого, сложного пути, со своими проблемами и трудностями. Будем надеяться на успех. Будем беречь муравьев.

…У древнегреческого историка Геродота записана легенда об огромных муравьях, добывающих из земли крупицы чистого золота. Но что такое это золото по сравнению с той действительной пользой, которую приносят муравьи природе и человеку?

Данное исследование проводится в нашей местности.

Гипотеза работы : муравьи оказывают существенное влияние на лесную экосистему.

Предмет исследования : муравейники в окрестностях города.

Объект исследования : рыжие лесные муравьи (Fjrmica rufa ) .

Цель работы : изучить характер поселений рыжего лесного муравья в биоценозе леса и оценить экологическое состояние леса.

Задачи:

провести картирование гнезд рыжих лесных муравьев

провести эксперименты по изучению внегнездовой деятельности муравьев

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

Работа выполнялась в течение лета 2012 - 2013 года.

Для выполнения работы был выбран биоценоз леса, находящегося на северо-востоке села Бастаново. Рельеф участка равнинный. Климат умеренно-континентальный с умеренно теплым летом и умеренно холодной зимой. Почвы дерново-подзолистые, супесчаные. Грунтовые воды залегают на средней глубине. Видовой состав растительного мира разнообразен. На участке первый ярус принадлежит лиственным деревьям: рябина, ольха и т.д. второй ярус представлен кустарником и маленькими деревцами.

Проводимые исследования имеют практическую направленность. Нами не только исследуются экологические особенности рыжих муравьев, выясняется их важная роль в природе, но и производится охранная деятельность муравейников

МЕТОДИКА ИССЛЕДОВАНИЯ

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

Для проведения картирования гнезд муравьев необходимо на план местности нанести контуры границ биотопов, ручьи, овраги, и.т.д.; поместить и пронумеровать все встреченные муравейники на изучаемой территории. Также необходимо исследовать муравейники и все данные занести в таблицу. Кроме этого изучаются муравьиные тропы, все данные по тропам вносятся в таблицы.

Плотность поселения муравьев высчитывают по формуле: P =S /F , где S – сумма площадей оснований куполов (кв.м.), а F – площадь, занимаемая биоценозом (кв.м).

Для поведения экспериментов по изучению внегнездовой жизни муравьев была заложена пробная площадка (10х10 м) с одним или несколькими муравейниками внутри. Затем внутри пробной площадки проводились эксперименты на изучение внегнездовой деятельности муравьев.

Все наблюдения проводились в соответствии с методическими рекомендациями Харитонова Н.П. и Дунаева Е.А.. В работе нами применялись методы: полевых исследований, метод наблюдений, метод эксперимента, измерения параметров муравьиных гнезд и протяженности троп с помощью рулетки.

Исследовательская работа проводилась по плану:

1.Изучение научно – популярной литературы и определение общих особенностей объекта исследования - Рыжий лесной муравей (Formica rufa) - общественное насекомое.

2.Обследование окрестностей села Бастаново, нахождение муравейника и определение его характеристик.

3.Изучение внегнездовой жизни муравьев:

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

перемещение муравьев в пространстве, охотничий инстинкт.

4. Изучение муравьиных троп.

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

6.Определение роли муравьев и составление рекомендаций по их охране.

7.Проведение охранных мероприятий изучаемых муравейников.

РЕЗУЛЬТАТЫ ИССЛЕДОВАНИЙ

Картирование гнезд рыжих лесных муравьев

Село Бастаново находится в 10 километрах от г.Сасово исследуемый участок выбран на северо-востоке города. Нами был выбран лесной биотоп, который ограничен на севере и востоке полями, на юге лесной дорогой, на западе тропинкой, которая идет к жилым домам. При внимательном осмотре стволов и ветвей деревьев были обнаружены различные повреждения. Если сравнить современное состояние участка с прошлыми годами, можно отметить, что антропогенная нагрузка на участок с каждым годом увеличивается. Больше появляется поврежденных деревьев и в результате воздействия человека, и в результате повреждений вредными насекомыми. Осенью была произведена рубка 4 поврежденных деревьев.

На исследуемом участке, площадью 720 кв.м. было обнаружено всего 4 муравейника. Купола всех муравейников имеют колоколообразную форму.

Таблица 1

Общие данные по обследованию леса

Общая площадь леса

Количество муравейников

Величина муравейников

Количество троп

Целых

Разрушенных

Всего

Крупный

Средний

Малый

Среднее на муравейник

Общее по участку

720 кв.м.

Таблица 2

Общие данные по обнаруженным муравейникам

№ муравейников

Размер муравейников

Количество троп, отходящих от муравейника

Состояние муравейника

Диаметр основания

Высота

Площадь основания купола (кв.м)

0,86

Не нарушен

0,46

Разбросан наполовину

0,52

Не нарушен

0,28

Не нарушен

Таблица 3

Размеры муравейников на исследуемой территории

№ муравейника

Высота в см

Диаметр в см

2012

2013

2012

2013

Описание муравейника.

Как устроен муравейник?

Все муравьи, обитающие у нас в стране, живут в гнёздах. Строят они их на земле. Снаружи их можно заметить по кучкам земли. Внутри подземная галерея ведёт к камерам, которые соединены между собой. Глубина гнёзд различна от 30 см до 2-х м. Купол гнезда состоит из 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.

Физико–географическое положение пробной площадки, на которой расположен исследуемый муравейник.

Исследуемый участок расположен в 400 м на северо – восток от с. Бастаново. Рельеф слегка всхолмленная равнина. В травяном пологе лесов много типичных дубравных растений. Весной расцветает хохлатка, ветреница, медуница, ландыш майский и чистяк. Позже к ним присоединяются купена лекарственная, звездчатка, душица, костяника, яснотка, перловник, земляника, фиалка сомнительная. Роскошный покров образует здесь папоротник орляк. В дубравах много других трав, которых не увидишь в открытой степи: колокольчики, кипрей, горечавки, зорька, бутень, дягиль, шпажник, смолевка, марьянник. Видовой состав растительного мира разнообразен, доминирующие виды – дуб, осина, береза, подрост представлен осиной, терном, травянистый покров гораздо выше и гуще вокруг муравейников и состоит в основном из растений, требовательная к плодородию почв, но в тоже время способных произрастать на кислых почвах: ковыль на открытых участках, полынь, земляника лесная, крапива обыкновенная. Травяной покров в кустарниковых зарослях представлен лугово-степным разнотравьем: душицей обыкновенной, кровохлебкой лекарственной, шалфеем степным, подмаренником настоящим, васильком русским с примесью ковыля красивейшего, костра безостого и других злаков. Почвенный покров чернозёмы. По механическому составу наибольшее распространение получили тяжелосуглинистые почвы, среднесуглинистые.

Исследуемый объект – муравейник.

Наиболее крупный муравейник №1 располагается с южной стороны дерева под дубами. Пологая часть муравейника находится с южной стороны. Рядом с ним на расстоянии 4 м расположены еще 3 муравейника, более низкие, но с таким же крутым куполом.

Весь муравейник № 1 пронизан ходами (особенно в середине и сверху), по которым муравьи таскают наружу мелкий строительный материал: древесные и травянистые частицы, веточки, чешуйки, травинки, листья.

Результаты исследования почвы.

Таблица 3.Сравнительная таблица характеристик почвы вдали и у муравейника.

Признаки

Показатели возле муравейника

Показатели вдали от муравейника

Структура

Структурная

Менее структурная

Механический состав

Легкий суглинок

Средний суглинок

Степень утоптанности

слабо утоптанная около муравейника (лопата при сильном ударе вошла в почву на глубину 5 см.

почва среднеутоптан-ная, т.к. лопата вошла в землю на глубину 3,5 см.

Влажность

увлажненная

свежая

Температура

24ºС

22ºС

Кислотность

Кислая(изменение цвета лакмусовой бумаги на красный)

слабо кислая

Анализ таблицы.

По данным таблицы почва у муравейника более структурная, лучшего механического состава, более рыхлая, влажная, следовательно и более плодородная. Температура почвы у гнезда выше, чем в дали. Это объясняется 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 :

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.

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 диаметром более 1 м 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.

Муравьиные дороги

Существует определённая связь между живой силой муравьиной семьи - численностью населения муравейника - и размером, площадью кормового участка, обилием пищи на нём и распределением этой пищи. В пору массового размножения каких-нибудь насекомых, потребляемых муравьями, площадь кормового участка заметно сокращается, а по мере обеднения территории в кормовом отношении - вновь возрастает.

Но высота и объём гнездового купола на муравейнике не всегда отражают силу семьи и дают правильное представление о её возрасте. Правильнее судить о численности населения муравейника и его возрасте по состоянию и протяженности муравьиных дорог и интенсивности движения на этих дорогах, но, разумеется, с учетом и других сопутствующих обстоятельств.

Дороги вокруг муравейников формировались годами. Система дорог вокруг муравейника не просто «вытоптаны» лапками несчетного числа пробегающих здесь фуражиров, но и расчищены, выровнены, спрофилированы, а на отдельных участках иной раз даже тоннелированы.

Это говорит о том, что муравьям более поздних генераций достаётся в наследство от предшествовавших поколений уже сложившаяся сеть дорог, которую приходится только подновлять и поддерживать в порядке. Да и приведение в порядок гнезда после зимовки тоже требует значительно меньше затрат живой силы семьи, чем новое строительство. Все это в конечном счете способствует повышению коэффициента полезной деятельности рабочих муравьёв и, особенно, фуражиров из семей, обитающих в старых гнёздах: каждый кубический дециметр гнезда, каждый погонный метр муравьиных дорог обходится старому муравейнику дешевле, а это высвобождает активность рабочих муравьёв для рейдов фуражиров за добычей.

Проведенные наблюдения за тропами, по которым осуществляется движение муравьиных потоков на изучаемой территории, показали следующее. Большая часть троп соотносится кормовым, поскольку по ним муравьи транспортируют пищу. Тропы проложены в основном к стволам деревьев, имеющих следы повреждений различными вредителями, к скоплениям сучков и веточек, листового опада. Максимальное движение на тропах отмечается в дневное время.

Таблица 4

Характеристика муравьиных троп

№ тропы

(№ муравейника)

Назначение тропы

Длина тропы (м)

Место окончания тропы

1 (№1)

12,7

На деревьях

2 (№1)