Строение и питание муравья

С древнейших времен жизнь трудолюбивых муравьев была для людей предметом постоянных наблюдений и живейшего интереса. Еще в древних сказания, поэтических произведениях и даже в Библии уделялось внимание этим перепончатокрылым насекомым.

Однако, несмотря на долгий период изучения муравьев, люди еще многого о них не знаем.

Наш поселок находится рядом с городом, и я с родителями очень часто там бываю. По одну сторону дороги в город расположены поля, по другую жилые застройки. На одно из полей росла пшеница, на другом разные травы. Когда было лето, все цвело, колосилось, но когда наступила осень, убрали сено, пшеницу и стали видны в пожухлой траве холмики разных размеров. Я заинтересовалась, что это за холмики, кто их построил.

С этого и началась моя работа.

В своей работе я хочу рассказать кто такие муравьи, как и где они живут, какие виды муравьев существуют, полезны ли они, или приносят вред.

Первые наблюдения были сделаны 3 октября 2007г. , уже было холодно и муравейник замер, жизнь в нем остановилась до весны. Сошел снег, и я вновь пришла к своим муравейникам 2 апреля 2008г. Мои муравьи еще не зашевелились, значит для них пока холодно. Буду ждать лето, чтобы продолжить изучение этих удивительных животных.

Изучив много литературы, я предполагаю, что жителями холмиков могут быть: дерновый муравей или желтый земляной муравей.

А пока собранный материал, я рассказала на уроках «Окружающий мир» своим одноклассникам.

II. Исследовательская работа:

«Кто они, жители холмиков?»

I. Выбор темы исследования

По дороге из нашего поселка в г. Нижнеудинск я увидела огромное количество появившихся земляных холмиков. У меня возник вопрос: что же это такое, кто в них живет, почему они здесь появились.

3. 1. Семейство Муравьи (Formicidae)

   Муравьи - семейство стебельчатобрюхих насекомых отряда перепончатокрылых (Hymenoptera), включающего также ос, пчел, пилильщиков, наездников и орехотворок. Делится на 12 современных и вымерших подсемейств, объединяющих 297 родов примерно с 8800 видами: пятнистый муравей, муравьи-кочевники, северный лесной муравей, серый песчаный муравей, прыткий степной муравей, бурый лесной муравей, малый лесной муравей, луговой муравей, обыкновенный лесной муравей, рыжие лесные муравьи, краснощекий муравей, муравей-рабовладелец, красноголовый муравей, черноголовый муравей, блестящий муравей-малютка, желтый земляной муравей, пахучий муравей-древоточец, черный садовый муравей, желтый пахучий муравей, муравьи-жнецы, изящный муравей, фараонов муравей, муравьи-бульдоги, муравьи-портные, муравей-амазонка, степной медовый муравей, дерновый муравей, пустынный дерновый муравей, степной дерновый муравей. На моей исследуемой местности предполагаю, что обитают:

Tetramorium caepitum (муравей дерновый) обитает на открытых сухих и хорошо прогреваемых участках, где может достигать высокой численности, заселяя места с песчаной почвой, в том числе заброшенные поля и лесные просеки. Территория, занимаемая одной семьей, – около 44 м2. Гнезда строит в земле, над поверхностью которой иногда заметны холмики диаметром 10 см. и более.

На одном гектаре можно насчитать от 1 380 000 до 2 460 000 муравьев, почти половину из которых в период лета составляют крылатые особи. Семья обычно состоит из одной самки и 10 000 рабочих муравьев.

Lasius (Cautolasius) flavus (желтый земляной муравей) часто встречается на лугах, всюду обычен. Строит земляные холмики, укрепленные корнями и корневищами травянистых растений. Этот вид может устраивать зимние и летние гнезда. В гнездах можно насчитать до 50 000 особей, а на 1 га – 72 900 000 муравьев, на площади 500 м2 встречается до 1800 гнезд. Питается почти исключительно почвенными членистоногими и выращивает на корнях тлей многих видов.

3. 2. Строение муравья

Все муравьи имеют характерный признак, по которому их можно отличить от любых других перепончатокрылых: между грудью и брюшком у них имеется тонкий стебелек из одного или двух члеников, тогда как у всех остальных перепончатокрылых брюшко непосредственно причленяется к груди (приложение рис 3).

Облик муравьев различен. Среди нескольких тысяч видов муравьев есть и карлики размером до 2 мм, и великаны, у которых рабочие достигают 2 см. Белесые, почти прозрачные и глянцево-черные, одноцветные, двухцветные и т. д.

Разнообразны форма головы и пропорция тела, скорость передвижения и способы добывания пищи.

Многие виды муравьев утратили жало. Но у таких муравьев есть ядовитая железа. Кусая, рабочий муравей одновременно подгибает брюшко вперед, ближе к голове, и выбрызгивает из его заднего конца едкую жидкость — муравьиную кислоту. Попадая в ранку, муравьиная кислота вызывает жжение. Если потревожить муравейник, по нему забегают сотни муравьев. При этом они раскрывают челюсти и изгибают брюшко. Выбрызгивая из брюшка муравьиную кислоту, насекомые создают над гнездом своего рода «химическую завесу».

У муравьев плохое зрение, но зато сильно развиты обоняние и осязание. Органы обоняния расположены у них на усиках. Шевеля ими, муравей обнюхивает и ощупывает все встречные предметы. По запаху насекомые узнают «своих» и «чужих», по запаху следов находят дорогу к муравейнику, вокруг которого много «душистых тропинок», протоптанных муравьями.

3. 3. Семья

Семья муравьев — многолетнее, четко организованное сообщество. Состоит из половых особей (самцов и самок), а также рабочих муравьев, которые недоразвитые, бесплодные самки.

Раз в году в колониях большинства муравьев появляются крылатые особи – самки и самцы. Обсохнув на поверхности земли, они поднимаются в воздух и устраивают там брачные танцы – роятся. Затем самцы погибают, а самки ищут подходящее место, обламывают себе крылья и закладывают новое гнездо. Роль самцов сводится к оплодотворению молодых крылатых самок. Самцы обычно появляются в муравейнике незадолго до брачного лета и вскоре после спаривания погибают. Продолжительность жизни муравьиной самки максимальна для мира насекомых — до 20 лет. Оплодотворенные самки сбрасывают крылья и либо основывают новую семью, либо остаются в своем муравейнике. После оплодотворения для самки-основательницы наступает самый опасный период жизни — период одиночного существования. Самка должна выбрать место для гнезда, подготовить первую камеру нового муравейника и приступить, спустя некоторое время, к яйцекладке.

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. У каждого рабочего муравья свой определенный круг обязанностей.

Одни становятся разведчиками или охотниками. Эти муравьи хуже справляются с однообразной работой. Зато муравьи, 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. Такая смена сводится к обязательным переходам насекомого от одной профессии к другой по мере его старения.

У муравьев возраст влияет на выполняемые рабочим обязанности. 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. Каждый муравей — часть большой общины, в которой от нескольких сот до нескольких миллионов особей. Чтобы муравьиная семья могла успешно существовать, каждая профессиональная группа особей в ее составе должна быть достаточно представительной и хорошо выполнять свои функции.

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. Муравьи были вынуждены перестраиваться и выполнять все работы, необходимые для нормального существования семьи. При этом 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.

Семья муравьев — объединение сотен, тысяч, а иногда и миллионов индивидов, усилиями которых сооружается гнездо, выкармливается многочисленное потомство, охраняется муравейник и его кормовой участок от посягательств агрессивных соседей. Все эти задачи остались бы невыполненными, а сама семья распалась, если бы составляющие семью муравьи не координировали своих действий, и их усилия не подчинялись общей задаче — сохранению и процветанию семьи.

3. 4. Питание муравья

Муравьи питаются преимущественно животной пищей. Рацион их разнообразен: в него входят различные беспозвоночные, а также трупы позвоночных животных. Встречаются и муравьи-«каннибалы» - они питаются себе подобными. Умерщвляется добыча челюстями, жалом или едкой муравьиной кислотой, выбрызгиваемой из брюшка. По-разному поступают муравьи с умершими собратьями: почвенные рыжие муравьи-мирмики относят трупы подальше от гнезда, а черные садовые муравьи скармливают их своим личинкам. Более того, если вдруг колония лишается корма, то муравьи могут скормить одних личинок другим, лишь бы сохранить жизнь в гнезде.

Муравьи любят лакомиться нектаром или сладкими выделениями тлей. Некоторые питаются семенами растений или грибницами. Муравьи специально приносят в гнезда частички грибницы и на приготовленной среде (например на измельченных листьях) разводят настоящие грибные сады, ухаживают за которыми специальные рабочие особи – «садоводы».

У большинства видов муравьев самка после яйцекладки постоянно находится в изолированной от внешнего мира камере, выкармливая первых рабочих и существуя сама за счет дегенерации мышц и собственного жирового тела. Никакого дополнительного питания в это время она не получает.

   Муравьи, как и большинство остальных перепончатокрылых, питаются углеводной и белковой пищей. Углеводная пища — это «горючее» для жизнедеятельности взрослых муравьев, а белковой пищей кормятся личинки и плодущие самки. В большинстве случаев источником белковой пищи служат различные насекомые, на которых охотятся рабочие, но могут служить также грибы или семена растений. Часть белковой пищи рабочие поедают сами, так как самок они кормят выделениями слюнных желез. Этими же веществами кормят и личинок, но иногда они питаются самостоятельно кусочками насекомых, которые им приносят рабочие. Хотя муравьи могут питаться сахарами на цветах, на соке деревьев и т. д. , но основным источником углеводной пищи для них служат содержащие большое количество сахаров экскременты тлей — падь.

Муравьи регулярно обмениваются пищей — кормят друг друга. Сытый кормит голодного, тот передает часть полученной пищи следующему. Обмен пищей, охватывает всех без исключения членов семьи. В нем участвуют не только взрослые муравьи, но и личинки и даже яйца. Одна из форм обмена пищи— взаимное облизывание. При этом муравьи слизывают выделения различных желез, играющие важную роль в развитии каждой особи. Пища, передаваемая изо рта в рот, также содержит вырабатываемые муравьями ферменты. Недостаточная мощность пищевого потока означает голодание семьи и стимулирует фуражиров на поиск добычи.

3. 5. Жилище

Говоря о муравьях, мы почти всегда подразумеваем муравейник. И это не удивительно. Одиночных муравьев в природе нет. Главная задача муравья - сооружение муравейника, особенно купола гнезда, и поддержание его правильной формы и размеров. Типы гнезд муравьев секционные гнезда и гнезда типа капсулы .

Гнезда большинства муравьев располагаются в почве, но есть и такие виды, которые гнездятся в растениях или на деревьях. То, что обычно называют «муравейниками», в действительности является надземными куполами гнезд муравьев рода формика.

Таким образом, купол выполняет роль теплоловушки.

При относительно невысоком положении солнца над горизонтом эти «башни» улавливают больше тепла и передают его внутрь гнезда. Если надземную часть муравейника разорить, тепловой режим в гнезде нарушается. Погибают яйца, личинки, куколки, а затем и вся колония.

От дождей купол муравейника намокает и перестает служить теплоизолятором. Чтобы исправить положение, рабочие муравьи в хорошую погоду ворошат муравейник. Вот почему муравейники размещаются так, чтобы хоть несколько часов в день их купол освещался солнцем.

Большинство муравьев живет в земле. Гнезда их состоят из большого количества камер, соединенных между собой ходами. Часто имеется также вертикальный ход с небольшими камерами, идущий на большую глубину, иногда на несколько метров .

Обычно мы видим муравейники-одиночки. Но не так уж и редко можно увидеть целый городок муравейников. Они располагаются вблизи друг от друга. На площади в несколько квадратных километров иногда возвышается несколько сот муравейников. Это отростки одной семьи . Родной запах - пароль для всех встречных на территории. Забежавшего чужака не потерпят. Такая колония муравьев живет спокойно и дружно. Между муравейниками устраиваются транспортные системы («обменные дороги»), предназначенные исключительно для «хождения в гости», для доставки запаховой информации, для оказанья собратьям пищевой помощи.

Поздней осенью жизнь муравейника замирает. Его обитатели забираются в глубокие подземные камеры и, сбившись в большой ком, оцепеневают. Весной, когда растает снег и землю прогреет солнце, муравейники снова оживают.

3. 6. Значение муравьев

Конечно, муравей муравью рознь. Есть среди них и опасные вредители, и карантинные объекты, с которыми приходится вести длительную борьбу без надежд на быстрый успех. Желтый земляной муравей повинен в образовании кочек на лугах и сенокосах и, по-видимому, даже является одной из причин заболачивания этих угодий. Борьба с ним еще предстоит, что, естественно, потребует глубокого его изучения. Но большинство муравьев, несомненно, полезны. Сооружая гнездо, муравьи оказывают серьезное воздействие на почву, где строятся гнезда большинства видов этих насекомых. Численность гнезд, как правило, весьма высока: на одном гектаре может находиться до 7-8 тыс. муравейников, причем число гнезд менее тысячи на 1 га - явление редкое. Почвообразующая деятельность муравьев складывается из следующих факторов: перемешивания почвы, изменения механического состава, изменения химического состава почвы. Перемешивание почвы происходит при рытье ходов, при котором муравьи поднимают частицы почвы из нижних горизонтов на поверхность. Одновременно улучшается доступ воздуха к корням растений. Перемешивание почвы производится муравьями постоянно, а не только в период сооружения гнезда, так как муравьи все время перестраивают свое жилище.

IV. Заключение

Результаты исследования:

Проведя обследования участка поля между г. Нижнеудинск и с. Мельница было подсчитано, что на 1м2 располагаются от 6 до 9 холмиков. Жителями этих холмиков являются земляные муравьи. Предполагаю, что причиной появления множества холмиков стало то, что в течение нескольких лет поле не обрабатывается.