Научная работа" Муравьи"

Министерство образования и науки Республики Бурятия

Комитет по образованию г. Улан-Удэ

МАОУ «Бурятская Гимназия №29»

Региональный этап Всероссийского юниорского конкурса «Подрост»

Секция: Экология лесных животных.

«К экологии рыжего лесного муравья Восточного Саяна

(в окрестности п. Аршан)»

Выполнила: Дорюнова Антонина Баясхалановна

ученик 11 «А» класса, МАОУ «БГ №29».

Место выполнении работы: МАОУ «БГ №29»

Дырженова Евгения Зундыевна учитель биологии школы МАОУ «БГ №29».

Улан-Удэ,2024г.

СОДЕРЖАНИЕ

ВВЕДЕНИЕ…………………………………………………………………………………………3

Материал и методика………………………………………………………………………………3

ГЛАВА 1. Литературный обзор……………………………………………………………………4

ГЛАВА 2. Физико-географическое положение исследуемого региона……................................5

ГЛАВА 3. Экологические особенности рыжего лесного муравья……………………………….5

Восточных Саян…………………………………………………………………………………….

3.1 Тип гнезда и строительный материал…………………………………………………………5

3.2. Кормовое поведение………………………………………………………................................6

3.3. Суточная активность и этология рыжего лесного муравья…………….................................8

3.3. Антропогенное воздействие на муравейник………………………..……………………. …..8

ВЫВОДЫ………………………………………………………………………………………………9

Список литературы………………………………………………………………………………….10

Приложение ………………………………………………………………………………………11-15

ВВЕДЕНИЕ

Изучение взаимосвязей отдельных компонентов экосистемы, обеспечивающих ее устойчивость, является одной из актуальных проблем биологии и экологии. Она возрастает в связи с усиливающимся влиянием человека на природные сообщества.

Муравьи, составляющие одно из важных звеньев любого сообщества, играющие в ней огромную роль. Являясь всеядными насекомыми, они существенно регулируют численность вредителей. Роль муравьев как регуляторов численности вредителей в лесах давно привлекало внимание исследователей (Арнольди, 1937, 1968; Московкин, 1967; Гнинекно, 1968; Лиховидов, 1970; Баранов, 1971; Вержуцкий, 1975; Покаржевский, 1979; Длусский, Букин, 1986; Антонов, 2005 и др.) МАТЕРИАЛ И МЕТОДИКА

Материал для настоящей работы собран нами в течение 20-25 июня 2023 г в , в окрестности с. Аршан Тункинского района.. 1,5 км к северу от села на нижней части южного макросклона вдоль речки Кынгырга в лесном массиве .

За весь период исследований заложено 16 площадок размером 10x10 м – для крупных гнезд. Обследовано 16 гнезд в лиственничном лесу. Все гнёзда относятся к Formica uralensis

Были проведены промеры гнезд, изучены строительный материал, трофика, динамика суточной активности, влияние света и влажности на активность муравьев и другие методы по изучению экологических аспектов данного вида.

Маршрутный метод учета. Маршрут определенной протяженности, ширина учетной полосы определяются возможностями обзора, обычно в пределах 3-6 метров. При этом мы фиксировали все встречающиеся муравейники в журнале учета, и забирали пробы для дальнейшего определения.

Изучение дневной активности. Под дневной активностью муравьев понимают изменение интенсивности движения и характера деятельности, рабочих вне гнезда в течение светового дня.. Для средних и крупных гнезд подсчитывали в течение 10-20 минут. У гнезд без дорог учет проводился по секторам на расстоянии 10-20 см от вала.

Учет добычи муравьев проводили визуально, без отбора пищи. Добычу разбивали на размерные классы, и регистрировали возрастной состав группы жертв. Наблюдение вели у границы гнездового двора. Если дорог было больше, производилась выборка с учетом размера дорог, чтобы средняя выборка по дорогам не отличалась от таковой при сплошном учете.

Методика таксации гнезд. У каждого гнезда измерялись следующие показатели: диаметр гнездового вала (D), диаметр основания купола (d), высота купола (h), высот гнезда (H). Измерения проводили по пятисантиметровой шкале. По форме купола и соотношению частей определялся тип гнезда, и также определялся характер вала, контур гнезда по оси север-юг.

Для определения видовой принадлежности использовали определители и методические указания (Бей-Биенко, 1969, 1970; Мамаев и др., 1976; Бугрова, Резникова, 1989, 1990; Плавильщиков, 1994).

Актуальность темы: Сохранение биоразнообразия сообществ живых организмов в настоящее время является актуальной темой. Муравьи, составляющие одно из важных звеньев любого сообщества, играют в нем огромную роль. Современные данные о муравьях Бурятии в целом фрагментарны. Так, всего описано 4 новых вида из Забайкалья (Длусский, 1963 и Антоновым, 2005). А в условиях Восточного Саяна у источника «Кынгырга» имеется уникальный природный комплекс муравейников и это стало целью нашего исследования.

Цель работы: Выявить экологические особенности Formica uralensis Восточных Саян (в окрестности с.Аршан).

Задачи:

1. Определить тип гнезда и строительный материал;

2. Изучение распределения муравьев на кормовом участке и определить состав пищи

3. Проследить динамику дневной активности и этологию муравья.

4. Антропогенное воздействие на муравейник

Глава 1. Литературный обзор

Муравей лесной рыжий - Formica uralensis - средние по размеру муравьи, имеют длину около 7-14 мм. Муравейники, которых, в виде высоких конусообразных куч, в лесах. У рабочих муравьев голова и грудь красновато-бурые, брюшко черноватое, блестящее.

Муравейники состоят из хвоинок, мелких веточек, кусочков коры и растительного мусора. На первый взгляд, кажется, что весь этот мусор набросан беспорядочно. Однако оказывается, что даже в самый сильный дождь поверхность муравейника не промокает и все внутренние ходы и камеры остаются сухими. Высота таких муравейников обычно составляет 0,5-0,7 м, но иногда они достигают высоты 1,5 м. Началом для постройки гнезда зачастую служит старый пень.

В гнезде рыжего лесного муравья (Formica uralensis) бывает до 1 млн. жителей.. Дороги муравьев никогда не пересекаются. Даже если к дереву подходят две тропы, то, как правило, с противоположных сторон. Известны такие муравьиные дороги, которые не меняли своей конфигурации в течение 15 лет, хотя и достигали длины 130 м.

Муравьи очень сильны и успешно доставляют в муравейник не только мелких насекомых, но и превосходящих их по массе. Если же добыча очень велика, то они транспортируют ее коллективно.

Глава 2.Физико-географическое расположение района исследования

Район исследования охватывает южные склоны Тункинских Гольцов, входящих в горную систему Восточных Саян, и крайнюю северную часть Тункинской котловины (рис.1). Его площадь составляет 232,4 км².

Климат территории резко континентальный умеренных широт. Для района в целом характерна сравнительно холодная и малоснежная зима, засушливые весна и первая половина лета, в отличие от второй – дождливой. Количество осадков за январь-март крайне незначительное и почти повсеместно не превышает 4 % от годовой суммы, в то время как за июль-август их выпадает нередко более 50 % (Жуков В.М., 1960).

Район исследования расположен в окрестности с. Аршан Тункинского района. Посёлок расположен на высоте 893 м в месте выхода реки Кынгырги́ на северную окраину Тункинской долины. Длина реки Кынгырга — 26 км. Берёт начало на южном склоне Тункинских гольцов  на высоте около 2000 м. Течёт на юг в каньонообразном ущелье, образуя 2 водопада. При выходе реки в Тункинскую долину расположен посёлок Аршан с находящимся здесь курортом на минеральных источниках.

Глава 3. Экологические особенности рыжего лесного муравья Восточного Саяна

3.1. Тип гнезда и строительный материал. Наши исследования проводились вдоль речки Кынгырга не далеко от старта восходения Пика Любви Восточного Саяна.

Это очень интересное и уникальное место в плане исследований, такого количество муравейников нигде в округе не встретишь как здесь. Нами было найдено и измерено 16 гнездо Formica uralensis в лиственничном лесу. На протяжение 2 км вдоль речки нами было исследовано только 16 крупных муравейников расстояние межу ними составляло от 13-43м. (рис. 2).

. Итого у нас получилось шестнадцать муравейников. В таблицу №1 мы внесли таксационные данные муравейников.

В таблице видно, что с первого муравейника по седьмой имеет большие размеры, а затем, начиная с восьмого, постепенно размеры убывают. Это связано с тем, что эти муравейники, начиная с восьмого по шестнадцатый, сформированы совсем недавно, примерно около трех четырех лет назад, и возможно тем выше по склону , тем холоднее и тяжело устраивать подземную часть муравейника. Они расположены в отличие от других муравейников не вдоль как все, а чуть на стороне и повыше на склоне.

Исследование проводили с муравейника №1, который расположен вдоль речки на расстоянии 800-1000 м. от берега с правой стороны. В отличие от других муравейников он был самый крупный, в высоту 110 см. ширину 264см (рис 3).

Тип гнезда. Он имеет наиболее сложно устроенные гнезда. Для гнезд характерно наличие глубокого кратера, окаймленного кольцевым валом. Большая часть последнего находится под куполом гнезда. Для гнезд этих муравьев характерно наличие внутреннего конуса, который состоит, главным образом, из крупных веточек, где происходит развитие молоди муравьев. Купол гнезда состоит из хвои, мелких веточек, коры, смолы, чешуек, почек и т.д., и выполняет защитную функцию. Вал гнезда всегда закрытый.

В наших исследованиях как видно из 10 гнезд самое крупное является 1 муравейник, купол плоский в отличие от других т.к. он расположен на открытом участке леса, где солнечного света достаточно, а у всех остальных муравейников высота варьирует и купола заостренные т.к затруднен доступ света. Таким образом, тип гнезда у Formica uralensis земляные куполообразные, корреляция между высотой гнездового купола зависит от количества прямого солнечного света, с увеличением прямого освещенности, гнезд становятся более плоскими.

Строительный материал. Для определения строительного материала мы брали пробы из верхней части купола гнезд Formica uralensis, затем определяли качественный состав, измеряли размеры частиц.

При разборе строительного материала мы выявили, что основными строительными материалами служат хвоя, веточки, листья, стебли трав, кусочки коры и древесины, смола, семена трав, крылатки и т.д. (рис.4).

Примерное соотношение различных компонентов строительного материала выглядит следующим образом: веточки составляют около 42,3%, хвоя – 22,6%, кора – 9,4%, стебли трав – 5,5%, семена – 1,3%, смола – 8,8% и прочий материал – 10.1%.

Таким образом, в условиях Восточного Саяна на протяжении 2 км, гнезда данного вида расположены в среднем на расстоянии 22,7м., по литературным данным 4-8 м. А состав строительного материал такой же.

3.2. Кормовое поведение. Эксперимент по кормовому поведению проводилось в ясную погоду, активность высокая на расстоянии 9м к Северо-западу от муравейника. с 15ч.23м. по 17ч.09м. муравей фуражир нес пищу (гусеницу) по тропе и к донес пищу до верхней части купола муравейника и занес в муравейник. Время доставки составило 1ч.26м при этом другие муравьи не помогали, выполняли свою работу.

Таким образом, средняя скорость Formica uralensis доставки пищи в муравейник на расстоянии 9 м. составляет 0,007 км/ч

Питание. При анализе пищи Formica uralensis приносимой в гнездо муравьями свидетельствует о её разнообразии (табл. 1).

Как видно из таблицы 2, в пище основное место занимают белки. В гнездо личинкам приносят мёртвых расчлененных беспозвоночных, которых кладут в камеры.

Рацион муравьев преимущественно животного происхождения, состоящих из 156 насекомых, относящихся к типу – Членистоногих, классу – насекомые, 4-м отрядам и 11 семействам.

Из диаграммы видно, что муравьи в основном приносят ювенильные формы Lepidoptera (чешуекрылых) – 55,7%. Следующими по значимости идут Diptera (двукрылые) – 15,3%, и отряд Coleoptera (жесткокрылые) (12,9%). Меньшим количеством жертв, представлен отряд Hymenoptera (перепончатокрылые) – 9%. Виды жесткокрылых в пище молоди муравьев представлены взрослыми особями, среди них обнаружены жужелицы, усачи рода Leptura, щелкуны. И совсем незначительным числом представлен отряд Homoptera (7,1%). Нами отмечены березовые клопы, щитники. По пространственному размещению, добываемые объекты преимущественно обитатели наземного и почвенного покрова, а также низкого травостоя.

По степени склеротизации в пище молоди преобладают членистоногие с мягкими, покровами (76,2%) Значительно меньше встречаются объекты со средней степенью склеротизации и с твердыми покровами (соответственно 18,9% и 4,9%).

Окраска добываемых объектов почти исключительно субстратная, отмечены были жалящие насекомые – осы, но и то это были трупы.

В питании отмечены: пантофаги – муравьи; фитофаги – усачи, щелкуны, личинки бабочек. Отмечены также зоофаги – жужелицы; кровососы – слепни, комары, мухи. В добыче муравьев были и трупы насекомых и свежеубитые особи (36,2 и 63,8% соответственно). Преобладание убитых насекомых можно объяснить значительной выработкой у рыжего лесного муравья «инстинкта убийства», который превалирует над некрофагией. Подобное явление наблюдал Е.С. Петренко и др., у волосистого муравья (1971). Нами отмечено, что хотя муравьи и предпочитают свежеубитых насекомых, но охотятся они преимущественно на малоподвижных насекомых, или собирают свежие трупы.

В целом состав корма зависит от его обилия. Для муравьев характерно явление реактивности, когда при массовом появлении, какого либо вредителя, муравьи полностью переключаются на питание ими. Так нами было отмечено при наблюдении за рыжими лесными муравьями, что в день муравьи приносили большое количество гусениц чешуекрылых (более 60% принесенных объектов). Подобное явление отмечали и другие авторы (Малышева, 1963; Длусский, 1967; Дмитриенко, 1968; Плешанов, 1971).

Этот вопрос реактивности тесно связан с вопросом роли муравьев в массовом появлении насекомых вредителей. Уничтожая, их муравьи, таким образом, являются неоценимыми защитниками леса (Московкин, 1967; Гниненко, 1969; Плешанов, 1970; Пилипенко, 1970; Баранов, 1971; Халифман, 1974). Так же у муравьев наблюдаются сложные симбиотические взаимоотношения с тлями (Новгородцев, 2004 и др.).

Мы также часто наблюдали скопления муравьев в местах расположения колонии тлей. При раздражении муравьи яростно защищали эти колонии. При этом они, опираясь на конечности, производили атаку путем вспрыскивания муравьиной кислоты в раздражающий агент.

Таким образом, из наших исследований вытекает следующий вывод что, в питании у муравьев Formica uralensis преобладают ювенильные формы Lepidoptera – 55,7%, далее в сторону уменьшения доли в питании, идут Diptera – 15,3%, затем Coleoptera – 12,9%, наиболее малую часть в трофике (питании) составляют отряды Hymenoptera и Homoptera – 9% и 7,1% соответственно.

3.3. Суточная активности и этология рыжего лесного муравья.

Наши исследования фуражировочной активности показали, что суточный цикл муравейников зависит от погодных условий, в первую очередь, от температуры окружающей среды. При изучении дневной активности рабочих Formica uralensis гнезда, которых были обнаружены нами в лиственничном лесу. В результате исследований был получен следующий данные (рис.7), что позволило сделать нам соответствующие выводы:

Динамика дневной активности Formica uralensis - активная деятельность у данного вида начинается при температуре 13-14 градусов через 2-3 часа после восхода солнца;

- оптимальная температура лежит в пределах 20-23 градусов, и дальнейшее повышение температуры действует угнетающе, в результате чего в середине дня наблюдается временный спад активности. Спада активности у муравьев в середине дня не наблюдается в случае небольшого дождя или облачности;- муравьи наиболее активны в утренние часы 12-13 часов и в вечерние – 19-20 часов, а в середине дня при условии того, что не присутствует облачности, наблюдается спад активности; - в первой половине дня интенсивность ухода выше интенсивности прихода, во второй половине дня картина не меняется.- После 20 часов активность муравьев постепенно снижается и достигает к 22 часам 199 особей в обоих направлениях за установленное время, количество муравьев идущих к гнезду превышает количество муравьев идущих из гнезда. При закате солнца на освещенных участках муравейника активность муравьев еще сохраняется, а в местах, где не падает, прямые солнечные лучи активность и численность резко снижается, что свидетельствует о зависимости активности муравьев от температуры окружающей среды. 3.4. Антропогенное воздействие на муравейник. В ходе исследования мы провели эксперимент по поведению муравьев при механическом разрушении муравейника с западной стороны посередине в 8:00 ч. на глубину 2см в ширину 10см.

При разрушении муравейника увидели моментальную реакцию муравьев, несколько муравьев приняв угрожающую позу опираясь на конечности, производили атаку путем вспрыскивания муравьиной кислоты на нас (рис. 8). А другие более мелкие через 1-2 мин. начали восстанавливать разрушенный участок. Спустя 6 часов 13:04 пошел ливневый дождь, повреждения остались, активность муравьев полностью прекратилось. На следующий день 25 июня не большой дождик продолжался, активность на муравейнике не высокая, но восстановительные работы продолжались, скорость была чуть пониже. И к 12ч:20м механическое повреждение муравейника было полностью восстановлено.Таким образом, для полного восстановления муравейника потребовалось 16ч.20мин. с учетом, что в ливень работа полностью прекратилась с наружи муравейника. Поведение. В наших исследованиях мы выявили, что у рыжих лесных муравьев тропы (дороги) явно выражены и хорошо заметны в тех местах, где мало антропогенного воздействия.

ВЫВОДЫ

1. Видовой состав муравьев 16 исследованных муравейников вдоль источника 10 относящихся к Formica uralensis.

2. Гнезда у Formica uralensis земляные куполообразного типа, корреляция между высотой гнездового купола зависит от количества прямого солнечного света, с увеличением прямого освещенности, гнезд становятся более плоскими.

3. В условиях Восточного Саяна на протяжении 2 км. гнезда данного вида расположены в среднем на расстоянии 22,7м., что превышает на 14,7м (Лит. данным 4-8 м ) метров литературных данных. В зависимости от места обитания, соотношение строительных материалов меняется. Основным материалом является хвоя и веточки.

4. Выявлено что в рационе питании рыжего лесного муравья доминирует ювенильные формы чешуекрылых и имаго двукрылых т.е жизненная форма по питанию зоофаг-трофобионт.

5. Амплитуда дневной активности рыжего лесного муравья определяется абиотическими факторами, в зависимости от них у муравьев отмечаются разные пики фуражировочной и кормодобывающей активности.

6. При каких либо повреждениях муравейника восстановительные работы проводятся постоянно с учетом погодных условий.

7. На формирование троп играет большую роль место расположения муравейника.

Таким образом, Formica uralensis являются сложноорганизованным сообществом это объясняется в взаимоотношении 1-го вида в разных колониях. В условиях Восточного Саяна п. Аршан имеются некоторые отличия в пространственном размещении гнёзд, в дальнейшем, которая более детально будет исследоваться.

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

1. Арнольди К.В. Жизненные формы у муравьев – зоогеографические и экологические особенности мирмекофауны и населения муравьев Русской Равнины. // Зоол. журнал. – 1968. – Т.47. – Вып.8. – с.1155-1178.

2. Бардунов Л.В., Малышев Л.И. Весенние биологические экскурсии. – Иркутск, 1960.

3. Брайен, Майкл Воган «Общественные насекомые: экология и поведение» / перевод с англ. Т.Сидоровой. – М., 1986.

4. Бугрова Н.М., Резникова Ж.И. Методические указания по изучению экологии и определению муравьев. Новосибирск, НГУ. Вып.1 – 1989. – 42с.; вып.2 – 1990. – 51с.

5. Длусский Г.М. Муравьи р. Formica. – М., 1967. – 236с.

6. Длусский Г.М., Букин А.П. Знакомьтесь: муравьи! – М.: «Агропромиздат», 1986. – 233с.

7. Дмитриенко В.К. Биоценотические комплексы муравьев Бурятии // В кн.: Фауна лесов оз. Байкал. – Новосибирск, 1979. – с. 93-108.

8. Дмитриенко В.К., Петренко Е.С. Муравьи таежных биоценозом Сибири. – М.: «Наука», 1976.

9. Жигульская З.А. Муравьи горно-степных ландшафтов котловины Тувы и Южной Хакасии. Афтореф. Канд. дисс. – Новосибирск, 1969. – 29с.

10. Жигульская З.А. Особенности организации кормовых территорий у Formica cinerea Mayr в предгорьях Алтая.

11. Захаров А.А. Внутривидовые отношения у муравьев. М.: Наука, 1972. 216с.

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

13. Захаров А.А. Некоторые вопросы колониальности у муравьев Formica s str. // Зоол. журнал. – 1968. – Т.47. – Вып. 2. – с.1659-1971.

14. Захаров А.А. Организация сообществ у муравьев. – М., 1991.

15. Захаров А.А. Проявление иерархии у муравьев // Экология. – 1977. – Вып.4. – с.61-65.

16. Мамаев Б.М., Медведев А.И., Правдин Ф.Н. Определитель насекомых европейской части СССР. М.: «Наука», 1976. – 283 с.

17. Мариковский П.И. О внутривидовых отношениях рыжего лесного муравья Formica rufa // Энтомол. Обозрение. – 1968. – Т.41. – Вып. 1. – с. 83-93.

18. Маркина М. С. Ландшафный анализ окрестностей поселка Аршан. Дипломная работа – ТГУ, 2011. – 14с. [Электронный ресурс].- режим доступа :URL : https://studfile.net/preview/6226477/.

19. Московкин В.Г. Муравьи и защита леса // в кн.: Муравьи и защита леса. – М., 1971.

20. Определитель насекомых европейской части СССР. Под ред. Г.Я. Бей-биенко. – Л.: «Наука», 1969. – Т.5. – Ч.1. – 804 с.; Ч.2. – 1970. – 943 с.

21. Очерк по гидрографии рек СССР. – М.: Изд-во. АН СССР, 1953.

22. Плавильщиков Н.Н. Определитель насекомых Европейской части СССР. М.: «Топикал», 1994. – 544 с.

23. Плешанов А.С. Муравьи как истребители хвоегрызущих насекомых в ландшафтах Прибайкалья – в кн.: Муравьи и защита леса. М., 1971. – с.26-29.

24. Плешанов А.С. Семейство Formicidae – в кн. Вредители лиственницы сибирской. – М., 1983. – с. 297-302.

25. Покаржевский А.Д. Динамика сбора растительных остатков рыжими лесными муравьями – в кн.: Муравьи и защита леса. – М., 1971. – с. 68-71.

26. Резникова Ж.И. Межвидовые отношения муравьев. – Новосибирск: «Наука», 1983.

27. Резникова Ж.И., Бугрова Н.М. Методические указания к изучению экологии муравьев. – Новосибирск: «Наука», 1978.

28. Сема А.Ф. К вопросу об отношениях муравьев с охраняемыми и неохраняемыми территориями – в кн.: Муравьи и защита леса. – М., 1971.

Приложение

Рис.1 – Обзорная карта района исследований (показан красным контуром)

Таблица№1

Рис.2. Карта-схема расположения муравейников в районе исследований

Рис.3. Муравеник №1, №2.

Рис. 4. Строительный материал гнезда муравейника

Рис.5 Работа фуражировна тропе.

Состав корма Formica uralensis

Таблица 2.

Рис. 6. Пищевой рацион Formica uralensis

Рис. 7 Динамика дневной активности Formica uralensis.

Рис.8 Угрожающая поза и атака муравьиной кислотой

Рис.9 Работа над изучением динамической плотности

11