Магистерская диссертация на тему: Обзор литературы. Особенности строения и развития муравьев

Введение

Муравьи (Formicidae) - это самое многочисленное по количеству особей семейство насекомых. Да и по количеству видов немногие семейства могут поспорить с ним. Сейчас насчитывается примерно 6000 видов муравьев, но, учитывая, что каждый год описываются все новые и новые виды и роды и то, что муравьи многих районов земного шара почти не изучены, число это будет значительно увеличено.

Рыжие муравье (лесные) из рода формика в зоне лесов являются "уникальным" объектом для наблюдений. Они доступны для постоянного наблюдения в продолжительный период и в любое время суток. На примере муравьев есть возможность проследить многообразие связей не только с другими видами, но и с абиотическими факторами среды. Известно, что насекомые-вредители наносят значительный урон лесному хозяйству. Рыжие лесные муравьи являются надежными защитниками леса и могут иногда успешно заменять химические средства борьбы с насекомыми вредителями.

Жизнь лесных муравьев тесно связана с лесом. Но не в каждом лесу они могут жить. Если человек изменяет природу, он изменяет и условия, в которых сформировались признаки приспособленности. Поэтому взаимодействуя с природой, проводя наблюдение, эксперименты, необходимо строго соблюдать законы самой природы.

Глава I. Обзор литературы

1.1. Особенности строения и развития муравьев

У всех муравьев, кроме немногих паразитических родов, в отличие от остальных перепончатокрылых, рабочие особи (бесполые самки) бескрылы от рождения и строение их груди отличается от строения груди плодовитых самок. Все муравьи имеют характерный признак, по которому их можно отличить от других перепончатокрылых: между грудью и брюшком у них имеется тонкий стебелек из одного или двух члеников, тогда как у всех остальных перепончатокрылых брюшко непосредственно прикрепляется к груди. У муравьев рабочие всегда бескрылые, самцы всегда крылатые, а самки вначале имеют крылья, но становясь "царицами", сбрасывают их.

Еще удивительнее изменения, происшедшие с яйцекладом рабочих муравьев из подсемейства формицин. Яйцеклад их превратился в крошечные хитиновые пластинки, заметные лишь на препарате под большим увеличением. Зато половину брюшка муравьев занимает огромная кислая ядовитая железа, окруженная мощным мускульным мешком. При сокращении мышц яд, состоящий в основном из муравьиной кислоты, очень ядовитой для насекомых, выбрасывается на расстоянии до полуметра, т.е. на расстояние в 500 раз превышающее длину тела муравья.

Только у Formicidae имеются метаплевральные железы. Содержимое этих желез, видимо, служит для дезинфекции гнезд.

Соотношение массы тела и массы мозга (надглоточного ганглия) у муравьев примерно такое же как и у собаки - 1:200-1:300. А грибовидные тела, функция которых соответствует функции коры головного мозга у позвоночных животных, у некоторых муравьев занимают половину объема мозга. Не случайно потому, что по способности к обучению муравьи не уступают птицам.

Для муравьев доказана способность отличать объекты определенной формы независимо от их окраски и размеров, и определять цвета, независимо от формы и размера.

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", "пропитанных" муравьями.

Феромон тревоги у большинства муравьев выделяется железами, находящимися у основания челюстей. Попробуйте потревожить небольшую группу муравьев на куполе муравейника, то можно увидеть как от этой группы волнами расходится возбуждение, а еще через несколько секунд из входов в гнездо начинают появляться толпы агрессивно настроенных муравьев. Тут происходит цепная реакция. Потревоженный муравей принимает оборонительную позу и "выстреливает" из желез феромон тревоги. Эта жидкость состоящая главным образом из смеси муравьиной кислоты и углерода индекана. Муравьиная кислота - это яд, которым муравьи защищаются и убивают добычу. Но одновременно она действует и как феромон, возбуждая других муравьев. Индекан выполняет лишь сигнальную функцию, он вызывает у муравьев агрессивное состояние. Если прекратить тревожить муравьев, возбуждение спустя несколько секунд или минут исчезнет. Но если доза феромона в воздухе слишком велика, поведение муравьев меняется.

Например, блуждающие муравьи (Tapinoma erraticum) покидают гнездо и переселяются в другое место. А у северо-американских муравьев-жнецов (Pogonomyrmex) при повышении дозы феромона тревоги все рабочие начинают копать землю.

Запах самки также является безусловным раздражителем. Если смыть спиртом или эфиром выделения с покровов тела самки муравьев и полученным раствором пропитать кусочек сердцевины бузины, муравьи будут ухаживать за ним так же, как и за самкой.

Сигнализация при помощи следовых феромонов имеет у многих муравьев такое же значение, как танцы у пчел.

Отыскав богатый источник пищи, муравей-фуражир, двигаясь к гнезду, прикасается брюшком к почве, оставляя на ней пахучий след. По этому следу пищу отыскивают другие муравьи, вышедшие из гнезда на добычу. Следовые феромоны также побуждают фуражиров отправляться на поиск пищи.

Существуют и другие феромоны, источник и действия которых пока еще не изучены. Так, например, трупы умерших муравьев рабочие отыскивают благодаря выделяющимся при разложении эфирам жирных кислот и выносятся из муравейника. Если смочить такими эфирами живого муравья, рабочие будут выбрасывать его из муравейника до тех пор, пока запах не исчезнет.

Ротовые части грызущие или лижуще-грызущие. В последнем случае нижняя губа и нижние челюсти вытягиваются и образуют хоботок с язычком на конце. Такой ротовой аппарат служит для высасывания нектара. Жвалы образуются не только при питании, но и при строительстве гнезд, рытье почвы и т.д.

У некоторых видов они имеют причудливую форму и превышают длину головы. На голове имеются пара сложных фасеточных глаз и 3 простых глазка, но некоторые муравьи совершенно слепы. [2]

Муравьи принадлежат к общественным полиморфным насекомым. Их внешний скелет представлен хитином. С поверхности блестит или, наоборот, матовый, гладкий или морщинистый, голый, опушенный, а волоски могут быть короткими или длинными, прилегающими или отстающими.

Головы могут быть круглые, квадратные, конические, пирамидальные, сердцевидные, плоско-выпуклые. Но какова бы не была голова, она неизменно оснащена парой простых булавовидных усиков, которые расположены в особых ямках между глазами. В каждом усике есть более или менее длинная рукоять, несущая членистые жгутики. У одних в усике всего 4 членика, у других 12-13. На голове у муравья выделяют лоб, темя, даже щеки разной конфигурации. У некоторых имеется пара сложных глаз и три простых глазка. Многие муравьи совершенно слепы. Простые глазки, если они есть, располагаются на темени тремя точками. Сложные глаза состоят из разного числа одинаковых фасеток: у одних их 2-3, а у других тысячи. Каждая фасетка - это микроскопическая светочувствительная трубочка, она воспринимает только одну единственную точку, все же вместе дают полное изображение.

Ротовые части грызущие. У некоторых муравьев существует так называемая подротовая сумка, куда они при уборке помещения складывают мусор и пыль. Кроме широкой верхней и нижней губы, у муравьев есть две пары челюстей: верхняя и нижняя (жвалы). Жвалы необычайно разнообразны. Они могут быть крохотными, средними, большими, огромными, тупыми и острыми; гладкими и зубчатыми; прямыми или изогнутыми; смыкающимися и перекрывающимися самым необычным образом; похожи или на щипцы или на кусачки. Они могут действовать независимо от прочих ротовых органов, а так же и при закрытом рте. Эта особенность связана с тем, что мандибулы являются основным рабочим инструментом и оружием муравья.

В нижней губе самой важной частью является язычок с его придаточными частями. Это орган вкуса, но служит он и для чистки тела. С его помощью взрослые муравьи постоянно обмениваются кормом, кормят личинок. Ротовое устройство не приспособлено к поглощению твердой пищи, муравей может всасывать только растворы.

Второй частью тела муравьев следующей за головой является грудь, состоящая из трех слитых члеников. К ней прикрепляются три пары ножек, каждая из которых заканчивается пятичлениковй лапкой. Голени передних ног оснащены специальными гребными, с помощью которых муравьи чистят свои усики.

Брюшко у муравьев стебельчатое и присоединяется к груди следующим образом: один или два первых членика отделены от брюшка и образуют стебелек - подвижное и гибкое сочленение с грудью. Такое сочленение обеспечивает большую подвижность брюшка и многие муравьи способны даже подгибать его конец к голове. Само же брюшко состоит из 3-9 соединенных между собой члеников. Первый сливается с грудью и неотделим от нее. Придатки двух последних сегментов брюшка образуют яйцеклад или жало, которое если есть, то слабо развито.

От ротового отверстия, сквозь грудь и стебелек тянется пищевод. В брюшке он сразу расширяется в зобик. В зобике пища не усваивается, а сохраняется пока не будет отрыгнута и передана другим муравьям. Одновременно, в зобике, пища частично подготавливается к усвоению. Сам же муравей питается чаще не той пищей, которую добывает сам, а отрыжкой своих собратьев. Пройдя зобик и мышечный желудок пища поступает в персональный отрезок кишечного тракта, где и усваивается. Мышцы, которые образуют глотку и желудок составляют сдвоенный орган, регулирующий и направляющий использование собранного корма. Когда просвет мышечного желудка закрыт, а волокно глотки расслаблены, пища отрыгивается из зобика и передается другому муравью. Если же мускулы глотки сжаты, а мышечный желудок действует подобно насосу, то корм из зобика перекачивается в пищеварительный отдел кишечника.

С пищеварительным трактом связана система желез. Среди них:

- Железы жвал и нижних челюстей, они выделяют клейкое вещество, используемое непосредственно как строительный материал или для его приготовления;

- Губная железа - производит смазку, которой рабочие муравьи облизывают лица, а иногда и кормят личинок;

- Глоточные железы. Через их протоки в пищеварительный тракт поступает секрет, подготавливающий пищу к усвоению;

- Грудные железы - выделяют на поверхности тела ароматическое вещество, по запаху которого обитатели муравейника узнают друг друга, отличают "своих" от "чужих".

Вдоль всего тела муравья проходит нить нервного ствола, а в его головном отделе сосредоточен довольно мощный узел нервных клеток - ганглий, который иногда называют мозгом муравья. Он составляет у муравьев 1/280 часть объема тела.

Органы слуха, обоняния и осязания у муравьев находятся на усиках.

Половозрелые особи имеют две пары перепончатых крыльев, покрытых редкими жилками.

Оглавление

- Введение

- Обзор литературы 1.1. Особенности строения и развития муравьев

- Значение муравьев Глава II. Видовой состав

- Биоэкологические особенности

- Размножение

- Развитие

- Особенности поведения

- Защитное поведение

- Охрана и восстановление численности Заключение

- Список литературы

Заключение

Эти маленькие, активные существа играют важную роль в природе. Существа такого вида, которых очень много и их биомасса на единицу площади велика, выполняют особо значимую функцию в биоценозе. Такая многочисленность муравьев обусловлена их важностью. Но значимость муравьев не только в этом заключается. Питание и взаимодействие с окружающей средой - ключевые аспекты жизни муравьев. Они создают свои гнезда, которые являются основным местом обитания и оказывают значительное влияние на биогеоценоз. Кроме того, муравьи участвуют в трофических связях с другими организмами.

Муравьи имеют разнообразные особенности образа жизни. Они строят и укрепляют свои гнезда, которые служат им домом и защитой от внешних воздействий. Это позволяет им сохранять постоянство места поселения и создавать устойчивые сообщества.

Однако основные аспекты влияния муравьев на биогеоценоз можно разделить на две группы. Во-первых, строительство гнезд и место обитания, которые оказывают прямое воздействие на окружающую среду. Муравьи активно используют растения и почву в своей деятельности, что может оказывать влияние на рост и развитие растений, а также на состояние почвы.

Во-вторых, муравьи участвуют в трофических связях с другими организмами. Они выступают в качестве пищевого источника для некоторых животных и, в свою очередь, сами питаются определенными видами растений и насекомых.

Таким образом, муравьи играют важную роль в биогеоценозе. Их образ жизни, питание и связи с другими животными и растениями имеют значительное влияние на окружающую среду. Муравьи имеют первостепенное значение в экосистеме своим вкладом в улучшение почвы и аэрацию. Эти полезные насекомые способствуют разложению растительных остатков и усиливают процесс концентрации питательных веществ. Не только это, но муравейники являются привлекательным местом обитания для других животных.

Среди важных функций муравьев укрепление почвы и регулирование влажности и уровня воды. Они способствуют аэрации, позволяя кислороду достигать корневой системы растений. Кроме того, муравьи активно участвуют в ускоренном разложении растительных остатков, что способствует циркуляции питательных веществ.

Муравейники имеют не только экологическую, но и социальную значимость. Они становятся приютом для других видов животных, что создает условия для симбиоза и взаимовыгодного сосуществования. В результате, биоразнообразие вокруг муравейников значительно увеличивается.

Главным образом, муравьи играют важную роль в улучшении качества почвы, регулировании влажности и концентрации питательных веществ. Их деятельность активно влияет на процессы разложения растительных остатков и аэрацию. Кроме того, муравейники становятся идеальным местом для обитания различных видов животных. Все это объединено в сложной экосистеме, где взаимодействие и взаимозависимость являются ключевыми факторами. В этих условиях формируются идеальные факторы для продвижения ряда микроорганизмов.

Список литературы

1. Дарвин Ч. Происхождение видов путем естественного отбора / Медникова Б.М. - М.: Просвещение, 1987

2. Жизнь животных / Гилярова М.С. - М.: Просвещение, 1984.

3. Илюшина И.И. / Биология в школе, 1988.

4. Купресов В. / Зоологический журнал, 1983.

5. Кузнецов Б.А., Чернов А.З. Курс зоологии: Учебное пособие для студентов ветеринарных техникумов. - М, 1972.

6. Сергеев Б. Муравей крупным планом // Юный натуралист, 1988.

7. Книга для чтения по зоологии / Молис С.А. - М., 1981.

8. Медников Б.М. Биология: формы и уровни жизни. - М., 1994.

9. Яхонтов А.А. Зоология для учителя. - М, 1973.

10. Свекольников Л. Лес и человек. - М., 1980.