Значение муравьев в природе

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, а некоторые тайны их жизни приоткрылись ученым совсем недавно.

Численность муравьев в лесах очень велика, поэтому они оказывают существенное влияние на лес. Их роль заключается в ускорении разложения растительных остатков, улучшении воздухообмена и водного режима почвы, обогащении необходимыми для растений химическими элементами (фосфором, азотом, калием, магнием и др. ), то есть муравьи делают почву более плодородной. Рыжие лесные муравьи - эффективные защитники лесных насаждений от листогрызущих вредителей. Чтобы знать, как сохранить численность «санитаров леса» - рыжих лесных муравьев - надо знать их жизнь, деятельность, поэтому я стал проводить это исследование.

Появились муравьи на нашей планете около двухсот миллионов лет назад. Их далекие родственники стали свидетелями расцвета динозавров. Предки современных муравьев были подземными хищниками, лишь значительно позднее они освоили поверхность земли и забрались на деревья. С течением времени одни формы муравьев вымирали, другие появлялись, и сейчас ученые насчитывают около восьми тысяч различных видов.

Все муравьи - общественные насекомые, живущие семьями. В семьях муравьев разных видов насчитывается от нескольких десятков до нескольких миллионов особей. Те муравьи, которых мы обычно видим, это так называемые рабочие особи, а точнее бесплодные самки с неразвитыми крыльями. Но раз в году в гнездах муравьев появляются крылатые муравьи-самки и самцы. В гнезде рыжего лесного муравья ( Formica rufa) бывает до одного миллиона жителей.

Гнезда у муравьев очень разнообразны: моховые и земляные кочки, холмики из земляных комочков и растительных остатков. В среднем на постройку одного гнезда используется около четырех - пяти миллионов хвоинок и веточек. Хвоинки с верхних участков гнезда муравьи ежедневно переносят вглубь, а оттуда - наверх. Такая однообразная работа, которую выполняют тысячи муравьев, имеет колоссальное значение. Именно благодаря этому купол муравейника остается сухим даже после самого сильного дождя, не гниет и не плесневеет.

У группы видов рыжих лесных муравьев ( Formica rufa complex) есть летние и зимние жилища. Зимние гнезда обычно глубже летних и они располагаются в укромных местах.

Ориентируются муравьи в пространстве по наземным предметам, а также по свету солнца и луны. Муравьи способны воспринимать окружающий мир с помощью феромонов (химические вещества, выделяемые муравьями). Запахи вообще играют важную роль в жизни муравьев. Самки, например, выделяют пахучие вещества, которые распределяются по всем рабочим муравьям. Стоит этому запаху исчезнуть, как муравьи начинают воспитывать из личинок не рабочих особей, как было раньше, а самок. Умерших муравьев они находят тоже по запаху и выносят их из гнезда. Если таким веществом смочить живого муравья, они и его выбросят из муравейника.

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

Глава 2. Значение муравьев в природе.

О муравьях известно как о наиболее полезных насекомых, хотя, конечно, бесполезных для природы животных вообще не существует. Но хорошо ли мы сами себе представляем значение муравьев в природе и для человека?

Муравьи разрыхляют почву, создавая условия для снабжения ее воздухом, ускоряют разложение растительных остатков и удобряют почву гумусом, уничтожают много насекомых. При этом, листогрызущие насекомые составляют до 90% их пищевого рациона. Муравьи могут подавлять очаги массового размножения насекомых. Радиус защитного действия среднего гнезда (диаметром около 1 м и высотой купола 55 см) рыжих лесных муравьев ( Formica rufa) от различных вредителей леса (пилильщиков, дубовой листовертки, шелкопрядов и майских хрущей и др. ) составляет от 10 до 30 метров. Четыре средних гнезда на одном гектаре хвойного или смешанного леса (в дубравах – 5-6 гнезд) гарантируют защиту леса от листогрызущих насекомых-вредителей.

Кроме того, муравьи улучшают водный режим почвы и регулируют ее кислотность. Под муравейником обычно она более легкая и менее кислая. [4]

В природе муравьиные гнезда используют кабаны и различные птицы (вороны, скворцы, дрозды, сойки, дятлы и даже индюки и попугаи) в качестве «санитарных ванн», таким образом очищаясь от паразитов. Тем самым, правда, они наносят муравейникам различные повреждения. Гнездо после этого может погибнуть, распасться на несколько, муравьи могут сменить место поселения или присоединиться к другому муравейнику.

Значение муравьев в природе возрастает еще и из-за того, что они являются одним из основных звеньев пищевых цепей. В желудках зеленой жабы, например, находили до трех с половиной тысяч особей муравьев. У некоторых видов дятлов, вертишеек и пустынных ящериц муравьи составляют 50 – 80% рациона.

Муравейники для многих лесных жителей вообще стали местом постоянной прописки. Только у европейских муравьев рода Formica известно около 300 видов-сожителей, которые кроме муравейников, как правило, в других местах не встречаются: сухопутные рачки-мокрицы, пауки, клещи, жуки, клопы, перепончатокрылые и двукрылые насекомые, ногохвостки, сверчки, бабочки и др.

Кроме этого, существенное значение имеют муравьи и в жизни человека. В состав яда муравьев входит муравьиная кислота. Еще во втором веке нашей эры яд муравьев пытались использовать в медицинских целях - для лечения кожных болезней. Из яда рыжих лесных муравьев ( Formica rufa) раньше получали так называемый муравьиный спирт, применяемый для лечения суставов.

Глава 3. Экспериментальная часть исследовательской работы.

Исследование проводилось с 26 июня по 6 июля 2009 г. в окрестностях озера Малое Лебединое в Сосновском лесничестве Чебоксарского лесхоза на базе экологического лагеря «Школа дикой природы».

Для изучения внегнездовой жизни муравьев я выбрал участок на границе соснового леса и березняка размерами 10 х 10 м. Верхний ярус леса представлен соснами (высотой до 15 м) и березами (высотой 12 м). Средний ярус представлен можжевельником обыкновенным (высота 2. 5 м) и крушиной ломкой (1м). Нижний ярус образован травянистыми растениями: брусника, черника, ландыш майский, осока, седмичник, майник двулистный, папоротник.

На этом участке были обнаружены три муравейника. Один из муравейников был принят за основной для многих экспериментов .

Муравьиные семьи поддерживают связь друг с другом, используя тропы, где происходит обмен пищей, рабочими. Это можно было пронаблюдать на исследуемых нами муравейниках - все три муравейника объединены между собой тропами, значит особи этих муравейников -члены одной семьи. Разрастаясь, такая семья объединяет несколько муравейников своего вида, между которыми по специальным тропам осуществляется обмен обитателями. Дороги муравьев никогда не пересекаются. Даже если к дереву подходит две тропы, то, как правило, с разных (противоположных) его сторон.

Исследование муравьиных троп показало, что у изучаемых нами муравейников нет разделения троп на пищевые и строительные.

Для определения вида муравьев были взяты 10 муравьев из основного муравейника и определены под бинокуляром по определителю. Вид муравьев – Formica rufa – рыжий лесной муравей, отряд перепончатокрылые, класс насекомые.

3. 1. Описание местоположения и формы выбранных для наблюдения муравейников.

Были измерены высота и диаметр муравейников. Определены объем и площадь основания купола муравейников. Результаты измерений представлены в таблице 1.

Все муравейники сложены из хвои, веточек, песка и чешуек.

3. 2. Определение активности муравьев.

Исследование проводилось в 12 ч. 30 мин. в ясный солнечный день. С помощью палочки, которую положили поперек тропы, считали, сколько муравьев преодолевает ее по пути к муравейнику и обратно за 1 минуту. Так как от муравейника двигалось 108 особей, больше, чем к муравейнику (21 особь), можно сказать, что «их рабочий день был в самом разгаре».

В 20 ч. 00 мин. от муравейника двигалось 24 особи, а к муравейнику – 72 особи. Из этого можно сделать вывод о том, что большинство муравьев возвращалось на ночь «домой».

Было интересно узнать: что делают муравьи после захода солнца. Оказалось, что активность муравьев спала: по тропам возвращались муравьи в «дом», а по куполу муравейника муравьи ползали и в 23 часа, и в 1 час, и в 2 часа ночи. Но в несколько ночей, когда температура воздуха падала до +3°С, на муравейнике не было замечено муравьев.  

3. 3. Определение переносимого муравьями груза.

Был произведен учет груза, который муравьи приносили в муравейник в течении 1 часа по одной тропе. Мы разделили груз на два вида: 1) веточки, хвоинки, чешуйки – строительный материал и 2) пищу – гусениц и мелкие беспозвоночные. Результаты эксперимента приведены на диаграмме. Можно сделать вывод, что еды муравьи несли больше, чем строительного материала.

3. 4. Определение реакции муравьёв на пищу.

При изучении реакции муравьев на различные пищевые объекты, мы положили на муравейник гусеницу, комара, слепня и поставили плошку с сахарным сиропом объемом около 50 мл. Еда маленького размера была уничтожена быстро: комар – за 1 минуту, слепень – за 15 минут, более крупный объект - гусеница - за 3 дня, Причем гусеницу разрубили на части и занесли в муравейник. Сироп был перенесен в муравейник за 1 день.

Муравьи могут переносить как жидкую, так и твердую пищу. Чем меньшего размера пища, тем быстрее они переносят ее в муравейник, а крупные пищевые объекты измельчают.

3. 5. Определение умения муравьев приспосабливаться к измененным тропам.

Мы провели наблюдения за поведением муравьев в различных ситуациях.

Был проведен эксперимент по определению реакции муравьев на различные преграды, появляющиеся внезапно на тропе. Были установлены следующие преграды:

- пластиковый бейджик высотой 4 см. , его муравьи сначала атаковали, а потом обошли - на это у них ушла 1 минута;

- планшет высотой 15 см. , его также атаковали и обошли через 2 минуты.

- когда на тропу брызнули репеллент, то муравьи на 30 секунд испугались, ушли с тропы, а потом вернулись.

Результаты исследования приведены в таблице 2.

При проведении эксперимента по выявлению направления движения на муравьиную тропу положили лист бумаги. Муравьи сначала не решались зайти на него, а потом движение по тропе восстановилось. Затем лист бумаги повернули на 180°, и это сбило муравьев с толку: на тропе началась неразбериха в движении муравьев, но через 47сек движение по тропам в правильных направлениях восстановилось.

3. 6. Изучение реакции муравьев на муравьев своего и чужого вида.

Мы поймали несколько черных муравьев и бросили их на тропу рыжих и на купол муравейника. Рыжие муравьи быстро атаковали черных. То же самое произошло и с рыжими, когда их перенесли на муравейник черных муравьев.

Также, с нашего муравейника были взяты несколько особей и возвращены обратно через день. Этих муравьев не тронули, из чего можно сделать вывод о том, что каждая семья муравьев имеет свой запах и по запаху определяет чужих муравьев, воспринимает их как врагов и уничтожает их.

3. 7. Изучение времени восстановления части поврежденного муравейника.

В купол муравейника была вставлена палка длиной 25 см, в нижней части её было убрано 6 см муравейника. Каждый день проводились измерения, на сколько сантиметров восстанавливается муравейник. Полное восстановление произошло на 3-й день.

7. Было интересно узнать: что делают муравьи после захода солнца. Оказалось, что активность муравьев немного спала: по тропам возвращались муравьи в «дом» и по куполу ползали муравьи достаточно активно и в 23 часа, и в 1 час, и в 2 часа ночи. Обходы были сделаны куратором в разные дни. Но было отмечено, что ночью, когда столбик термометра опустился до +3°С на муравейнике не было замечено муравьев.  

Дополнительно мы также попытались определить стороны света по муравейникам: крутая сторона муравейники должна быть направлена на север, а пологая – на юг. Но с помощью компаса мы определили совсем другие направления сторон света. Значит, по муравейникам не всегда достоверно определяются стороны света.

Заключение.

В работе были рассмотрены взаимоотношения рыжих лесных муравьев вида Formica Rufa с окружающей средой. Перед началом работы было выдвинуто предположение о степени достоверности общелитературных сведений о жизни муравьев, таких как то, что муравьи с одного муравейника живут своей отдельной жизнью, то, что ночью муравьи спят и некоторых других.

Исходя из полученных результатов проведенной работы можно сделать следующие выводы:

1. Исследованные муравейники имеют вал округлой формы и овальный купол, что соответствует общепринятым представлениям о форме муравейника.

2. Предположение о том, что муравьи ночью спят, не подтвердилось. В темное время суток активность муравьев снизилась, но движение муравьев по муравейнику не прекратилось. Дополнительно было отмечено, что при температуре воздуха близкой к 0°С на муравейнике не было ни одного муравья.

3. У исследованных нами муравейников разделения троп на пищевые и строительные не выявлено.

4. Муравьи являются хищниками, они питаются органической пищей. Крупную пищу они разрубают на мелкие части и переносят в муравейник большим количеством рабочих особей.

5. Муравьи воспринимают неожиданно возникшую преграду на тропе как врага и атакуют ее, а затем создают новую тропу в обход возникшего препятствия.

6. В ходе исследование было подтверждено общепринятое мнение о том, что муравьи из одной семьи враждебно относятся к муравьям из других семей.

7. Муравьи способны восстановить муравейник после незначительных повреждений в короткие сроки.

8. Общепринятое мнение об ориентации муравейников относительно сторон света подтверждено не было.

Поставленная цель достигнута, задачи исследования выполнены, выдвинутая во введении гипотеза подтвердилась лишь частично.