Исследование Степной муравей-жнец как пример для изучения общественных насекомых

Степной муравей-жнец как пример для изучения общественных насекомых

Введение

Однажды, посмотрев в сети Интернет фильм Би-Би-Си о жизни муравьёв, я заинтересовался этими созданиями и стал искать больше информации о них. Затем мне захотелось своими глазами понаблюдать за жизнью муравьёв и узнать, как они ведут себя в разных ситуациях. На подготовительном этапе исследования я изучил информацию о систематическом положении вида, его распространении и образе жизни, биологии размножения и коммуникации. Затем я приобрёл искусственный муравейник (формикарий), а также его обитателей – степной вид муравьёв-жнецов.

Я поставил перед собой цель – изучить поведение разных особей муравьиного семейства в моделируемых ситуациях. Для этого мне предстояло решить следующие задачи:

– создать благоприятные условия для проживания муравьёв в формикарии;

– провести наблюдение за поведением муравьёв в обычной и смоделированной ситуации;

– сравнить результаты наблюдений;

– обобщить полученные сведения.

Объект моего исследования – муравьи вида Messor structor.

Предмет исследования – реакция муравьёв на различные раздражители.

Я использовал такие доступные методы исследования, как наблюдение, эксперимент, сравнение, обобщение.

Я предположил, что разные особи муравьиной семьи выполняют определённые функции и имеют свои особенности в поведении.

Теоретическая часть

До момента приобретения муравьёв и муравейника, я прочитал книги и посмотрел фильмы по теме исследования. Я узнал, что изучаемый мною вид муравьёв был описан в 1792 году французским учёным Пьером Андре Латрейлем [6]. Латинское название рода мессор означает косец, жнец [2, с. 633], латинское название вида структор означает строитель, каменщик [2, с. 958]. По-русски он называется степной, или европейский муравей-жнец [6]. Вид занимает следующее систематическое положение:

Царство:	Животные
Тип:	Членистоногие
Класс:	Насекомые
Отряд:	Перепончатокрылые
Семейство:	Муравьи
Род:	Муравьи-жнецы

Описание вида

Окраска тела тёмная, красновато-коричневая. Волоски желтоватые. Голова с морщинками, матовая. Тело состоит из трёх частей: голова, грудь, брюшко. Они соединены между собой перемычками, благодаря чему насекомые гибки и подвижны. Массивная квадратная голова муравья снабжена челюстями-жвалами, которые служат для переноса пищи и размельчения зёрен. У рабочих есть жала, которые они применяют для самообороны [7]. У муравьёв наблюдается половой полиморфизм, то есть наличие различных форм особей: самки, самцы, рабочие (бесплодные самки). Каста рабочих муравьёв объединяет обычных рабочих и солдат. Размер самок 10–11 мм, рабочих особей 4–9 мм, солдат 5–9 мм [7].

Распространение

Степной муравей-жнец обитает в степях, пустынях и полупустынях. Его гнёзда можно встретить в Южной и Восточной Европе, на Кавказе, в Средней и Центральной Азии, на Ближнем Востоке. На территории России он встречается на юге Европейской части России, Кавказе, в Калмыкии, на Южном Урале [7].

Образ жизни

Муравьи живут семьями численностью до 5000 особей. Свои гнёзда устраивают в земле. Они уходят на большую глубину, часто до уровня грунтовых вод. Наземная часть муравейника имеет вид отверстия, окруженного валом из земли и шелухи от семян и сухих растений [5]. Под землёй гнездо выглядит как протяженный вертикальный тоннель, в стороны от которого отходят ходы с камерами. Семья использует его несколько лет. Сбор опавших зёрен производится большей частью на земле. Собранные зёрна хранятся муравьями в особых камерах и по необходимости выносятся на просушку. Применяются в пищу после измельчения их жвалами солдат в тестообразную массу [7].

Особенности питания жнецов создали несколько переходных форм среди рабочих муравьёв. Для измельчения зёрен злаков необходимо приложить немалое усилие. Результатом развития массивных затылочных мышц, отвечающих за работу нижней челюсти, стала крупная голова муравьёв-солдат. Подготовленные кусочки семян обрабатывают рабочие муравьи меньших размеров, так как это требует меньше усилий. Далее зёрнышки превращаются в муку, смачиваются слюной. Этой кашицей кормят личинок. Кроме того, едят муравьи и животную пищу: собирают мёртвых насекомых или сами организуют коллективную охоту. Однако такой вид пищи второстепенен [7].

Муравьи неуклюжи и медлительны. При раздражении выбирают бегство. Каждая каста муравьёв-жнецов выполняет свои обязанности. Самка в семье одна [7].

Продолжительность жизни рабочих муравьёв до 3-5 лет, а матки – до 20 лет [7].

Размножение

Лёт крылатых особей происходит весной, в южных регионах России – в середине марта. Это позволяет королеве основать новую колонию в ещё влажной почве, и является приспособлением к засушливым местам обитания. Для муравьёв-жнецов характерно два способа размножения: бесполый и половой. При половом способе рождаются самцы и самки. Бесполый способ приводит к рождению муравьёв-рабочих [7].

Муравей – насекомое с полным циклом развития. В своём развитии он проходит несколько стадий: яйцо, личинка, куколка, взрослая особь. Три первые стадии занимают до 2–3 недели каждая [1].

Коммуникация

Общение муравьев между собой происходит по-разному. Чаще всего рабочие муравьи общаются между собой тактильными сигналами, прикасаясь друг к другу усиками, увлекают примером («делай как я») или стимулируют сотрудника передачей пищи [1].

Рабочие муравьи могут общаться между собой, выделяя специальные пахучие вещества. Например, при угрозе гнезду муравей-наблюдатель выпускает химический сигнал тревоги, и рабочие на поверхности «дома» готовятся к обороне. Муравей-разведчик специально оставляет за собой особым образом пахнущие «следы», которые обеспечивают приход к добыче других фуражиров. А самое важное — запах определяет родство. Муравьи из одного муравейника пахнут одинаково. Муравья с другим, резко отличающимся запахом, охранники могут прогнать из муравейника или даже убить [1].

Практическая часть

Подготовительный этап

Муравьи вида Messor structor были приобретены в июле 2017 года в городе Екатеринбурге. Для их транспортировки была использована пробирка. В колбе с муравьями была вода, заткнутая ватой, чтобы муравьи могли пить, и семена мака для еды. Выход из колбы был закупорен ватой, чтобы внутрь проникал воздух. Колония насчитывала 20 рабочих муравьёв, одну матку и несколько яиц.

Для содержания муравьёв был приобретён акриловый формикарий. Он представляет собой куб с прозрачными стенками размером 9 на 10 см. Внутри него устроены ходы и комнаты, имеются увлажнитель воздуха, вентиляция, прогулочное место называемое ареной. Прежде чем поместить в муравейник своих питомцев, я налил воды для питья и увлажнения воздуха, а также насыпал корм. Также я выбрал место для размещения муравейника вдали от прямых солнечных лучей.

Результаты собственных наблюдений и экспериментов я записывал в дневник.

Этап наблюдений и экспериментов

Наблюдение. Заселение формикария и распределение задач среди разных особей муравьёв.

За одну ночь рабочие муравьи исследовали многочисленные комнаты, крутились возле матки, перетаскивали корм в кладовые, ухаживали за яйцами. Матка несколько дней исследовала муравейник, выбирая себе комнату.

Муравьиная матка (королева) – самка муравьёв, самая крупная особь среди муравьёв. Её первоочередной задачей является кладка яиц.

Самцы. В настоящий момент в муравейнике не наблюдаются. Их роль в природе сводится к оплодотворению самки.

Муравьи-рабочие (бесплодные самки) выполняют следующие задачи: ухаживают за королевой, чистят и кормят её, следят за расплодом (яйцами, личинками и куколками), собирают пищу для всей колонии.

Через несколько недель среди рабочих муравьёв стали наблюдаться более крупные особи с мощными жвалами (солдаты). Они могли измельчать более твёрдую пищу и выполняли охрану муравейника.

Вывод: Успешное размножение муравьёв и отсутствие погибших особей указывают на то, что мною были созданы благоприятные условия для их существования.

Чтобы выделить особенности поведения разных особей муравьёв, я провёл несколько экспериментов. При этом каждый эксперимент был проведён трижды, чтобы исключить вероятность случайности.

Эксперимент № 1. Реакция муравьёв на действие прямого солнечного света.

Как только формикарий был поставлен под действие прямых солнечных лучей, в муравейнике начался переполох. Рабочие начали перетаскивать яйца и личинки с одного места на другое. Матка также перемещалась по комнатам, остальные муравьи тоже не находили себе место.

Вывод: прямой солнечный свет является сильным раздражителям для всех особей муравьёв.

Эксперимент № 2. Пищевые предпочтения.

Муравьям были предложены следующие виды корма: шампиньон, яблоко, тыква, огурец, кокосовая стружка, мясо варёной курицы, морковь, капуста, семена мака, смузи (пюре из смеси овощей), сахар, творог, яичный белок. Гриб, яблоко, тыква, огурец, морковь, капуста хотя и вызвали интерес, но так и остались лежать не тронутыми. А вот кокосовую стружку и семена мака муравьи перенесли в комнату хранения пищи. Мясо курицы, смузи, яичный белок и творог они съели на месте, не делая запасов.

Вывод: муравьи не всеядны. Они равнодушны к овощам, фруктам и грибам, но охотно потребляют семена растений, кокосовую стружку и животный белок. При этом они съедают его на месте ввиду быстрой порчи продукта, а сухой корм запасают впрок.

Эксперимент № 3. Реакция на резкие запахи.

Со временем стенки формикария загрязнились, и чтобы очистить их от муравьиных следов, было использовано средство для мытья окон и спирт (оба вещества с резким запахом). Мгновенно на арену выбежали несколько муравьёв и стали исследовать стены, мешая закончить работу, они пытались залезть на руку и некоторым это даже удалось. В комнатах тоже началась суета, все муравьи стали быстрее передвигаться. Такая реакция повторялась каждый раз, когда протирали стенки формикария пахучими веществами.

Вывод: Пахучие вещества являются сильным раздражителем для всех особей муравьёв.

Эксперимент № 4. Реакция на различные звуки.

Рядом с муравейником был установлен ноутбук, на котором воспроизводились разные звуки природы: шум дождя, пение птиц и прочие. Все звуки не вызвали никакой ответной реакции муравьёв.

Вывод: Звуки природы не являются раздражителем для муравьёв.

Эксперимент № 5. Реакция на открытое пламя.

Внутрь формикария поместили маленькую железную крышечку, сверху – опил и бумагу. В это время муравьи исследовали новые предметы. Затем горючее было подожжено, и как только дым стал проникать в комнаты самого формикария, там началась настоящая паника. Матка никогда до этого не покидала своей комнаты, но при возгорании она вышла на арену. Рабочих возле неё уже не было, они суетились, забыв о ней.

Вывод: Все особи муравьёв очень бояться открытого пламени. При этом матка пытается спасти свою жизнь, а рабочие муравьи – расплод.

Заключение

В ходе работы были изучены данные по систематике, морфологии и образу жизни муравьёв. Собственноручно был собран формикарий и созданы благоприятные условия для проживания муравьёв. После заселения формикария численность муравьёв в колонии увеличилась.

Наблюдая за поведением муравьёв, я пришёл к выводу, что это общественные насекомые, так как между разными особями существует разделение труда. Матка откладывает яйца, рабочие муравьи ухаживают за ней и расплодом, заготавливают корм, крупные рабочие муравьи (солдаты) появляются в колонии позже, они помогают измельчать крупный корм и охраняют колонию. Самцы в настоящий момент не обнружены.

В ходе проведения экспериментов я узнал много нового об особенностях поведения разных особей муравьёв в различных ситуациях. Я установил, что посторонние звуки никак не влияют на их поведение. А вот пахучие вещества, солнечный свет, пламя огня являются сильными раздражителями для муравьёв. При этом матка большей частью не активна и редко покидает свою комнату. Только при изменении температуры она начинает спасаться бегством. Рабочие муравьи напротив, очень активны, они отвечают за сохранность расплода и при малейшей опасности переносят его в безопасное место. Крупные рабочие муравьи (солдаты) обычно не участвуют в спасении расплода, только при появлении пламени они выполняют эту работу.

Я установил, что рацион питания муравьёв состоит как из семян растений, так и из животного белка. Они поедают быстро портящиеся продукты на месте обнаружения, а сухой корм перетаскивают в комнаты-хранилища.

Я планирую продолжить исследовательскую деятельность. Считаю, что данный вид муравьёв прекрасно подходит для организации наблюдений и проведения экспериментов, так как для его содержания не требуется больших усилий и материальных затрат.

Список источников

1. Бедуайер, Камилла де ла. Насекомые и другая мелкая живность: ил. энцикл. для детей / [Камилла де ла Бедуайер, Стив Паркер; пер. с англ. Ю.Л. Амченкова] – М.: Росмэн, 2017. – 128 с.

2. Дворецкий И. Х. Латинско-русский словарь. М.: Русский язык, 1976. – 1096 с.

3. Мазур О. Ч. Биология (Начальный школьный курс: удобно и понятно). М.: Эксмо, 2017. – 192 с.

4. Уолтерс М. Насекомые. Всемирная иллюстрированная энциклопедия / Мартин Уолтерс; [пер. с англ. Т.Л. Платоновой]. – М.: Эксмо, 2014. – 256 с.

5. Крутилин, Александр. Атлас-определитель ос и муравьев. http://www.antvid.org/Gal1/Myrmicinae/Messor%20structor.html

6. Красильников, Владислав. Муравьи рода Messor. http://www.lasius.narod.ru/antGenera/Messor1.htm

7. Содержание и уход в домашних условиях муравьев-жнецов (Messor structor) http://vredinfo.ru/muravi/muravi-zhnecy-messor-structor