Н.И. Алямкина,
учитель биологии и экологии,
с. Петруши, Амурская обл.

Экскурсия «Тайны муравьиного дома»

Так муравьи, столкнувшись где-нибудь,
Потрутся рыльцами, чтобы дознаться,
Быть может, про добычу иль про путь,
Но только миг объятья дружбы длятся...
Данте, «Божественная комедия»
(Перевод М.Лозинского)

Цель экскурсии: привлечь внимание учащихся к одной из самых интересных групп насекомых – муравьям.
Задачи экскурсии: познакомить учащихся с внешним и внутренним устройством муравейника, распределением функций между особями, показать их «общественную» жизнь, особенности питания, общения, раскрыть характер связей муравьев с другими обитателями леса, наглядно доказать роль муравьев как санитаров природного сообщества; продолжить формирование умений и навыков проведения наблюдений, навыков исследовательской деятельности; продолжить формирование экологической культуры учащихся.
Оборудование: рулетка, пакет, лопатка, карандаш, блокнот.

Экскурсию для учащихся средних классов целесообразно проводить в летнее время или ранней осенью, в ясный солнечный день, когда активность муравьев наиболее высока. По дороге к муравейникам преподаватель знакомит школьников с особенностями местной растительности, напоминает правила поведения в природе.
Остановившись в лесу, где на небольшом расстоянии друг от друга находятся несколько муравейников, преподаватель начинает рассказ о систематическом положении рыжих лесных муравьев (Formika rufa), особенностях их биологии, общественном характере их жизни.
Появились муравьи на нашей планете 200 млн лет назад (в верхнем мезозое). Сначала это были подземные хищники, и лишь значительно позднее они освоили поверхность земли и забрались на деревья. Живут муравьи семьями, причем такими большими, что пересчитать членов семьи не так-то просто. Например, в гнезде рыжего лесного муравья бывает до 1 млн жителей.
Рассмотрите внимательно местоположение, внеш-ний вид муравейника, ориентацию склонов по отношению к частям света (Инструктивная карточка №1). Муравьи строят свои гнезда чаще с южной стороны дерева, в почве, под камнями, лежащими на земле бревнами. Некоторые заселяют старые пни либо делают муравейник под корой засохших деревьев. Если муравейник расположен в почве, то над ним возвышается земляной холмик или большая куча из разнообразного материала. Все муравьиные гнезда имеют конусовидную форму, размеры таких конусов могут значительно различаться.
Можно только удивляться тому, как умело муравьи используют в качестве строительного материала хвоинки, сухие травинки, сухие почки, кусочки коры, чешуйки шишек, а также комочки почвы, мелкие камешки. Все это уложено так, чтобы капли воды легко скатывались по наружной поверхности муравейника.

Осторожно возьмите образцы строительного материала, чтобы внимательно исследовать его (Инструктивная карточка № 2.)
Мать-основательница, или «царица» муравейника находится в глубине, в подземной тьме, где исправно откладывает яйца. Вокруг нее хлопочут помощники: одни ее кормят, другие чистят, третьи ухаживают за яйцами, четвертые перетаскивают окуклившихся личинок в камеру повыше, где за ними будут ухаживать пятые; шестые суетятся возле куколок – это в камере, расположенной еще выше; седьмые несут бдительную вахту в камере под самой крышей. Муравейник пронизан множеством тоннелей для пешеходов, вентиляционными магистралями, его окружает система водоотводных каналов, великолепно защищающих все строение от затопления во время дождя. Муравьи очень не любят сырость, поэтому постоянно перекладывают, перетряхивают «убран-ство» своего дома.
Однажды был проделан такой эксперимент: по-красили красной краской поверхностный слой муравейника. Через некоторое время краска исчезла, а еще через какое-то время появилась вновь: муравьи постоянно переворачивают весь строительный материал своего дома для защиты от плесени.

Следует обратить внимание на ориентацию муравейника относительно сторон света. Чем ее можно объяснить?

От каждого муравейника в разные стороны отходят тропы разной длины. Члены нашего экологического кружка выяснили, что протяженность их составляет 5–15 м и более. Если присмотреться внимательнее, то можно увидеть, что вблизи муравейника тропы более четкие, протоптаны достаточно хорошо, но через несколько метров они становятся малозаметными, а затем и вовсе исчезают. Некоторые дорожки ведут к деревьям. По ним муравьи движутся с какой-нибудь добычей или материалом для постройки гнезда.
Учеными было выяснено, что тропы прокладывают рабочие муравьи. А как они ориентируются по тропам? (Эксперименты 4, 6.)

Муравьи – хищники, они активно охотятся, в основном на подвижных насекомых. Существенно, что объектами их охоты становятся массово размножающиеся в данное время виды. Но муравьи не пренебрегают и мертвыми насекомыми, и на тропах можно наблюдать муравьев, несущих кузнечиков, мух, мелких бабочек. Если добыча очень крупная, ее тащат несколько муравьев. По данным исследователей муравьев – мирмекологов, средняя по размерам семья муравьев может за три недели уничтожить более 100 тыс. насекомых, в основном массово размножающихся вредителей леса. Поэтому муравьев справедливо называют санитарами леса (Инструктивная карточка №4).
В меню муравьев входят также сладкий сок плодов, цветочный нектар, сахаристые выделения тлей – падь. По данным немецкого ученого-мирмеколога Г.Велленштайна в питании рыжих лесных муравьев падь составляет 62% (по массе), насекомые и другие беспозвоночные – 33%, сок растений – 4,5%, грибы и падаль – 0,3% и семена – 0,2%.
Муравьи – общественные насекомые и заботятся друг о друге. У них есть возможность делать запасы пищи. Такие запасы жидкой пищи находятся в зобиках рабочих муравьев, которые затем передают ее другим особям. Вот разведчик, раздувшись от съеденной пищи, вернулся из странствий в родной дом. Его окружили голодные домочадцы, и он отрыгивает капельку пищи одному, другому, третьему товарищу. Те в свою очередь не переваривают всю доставшуюся им пищу, а делятся ею с другими. Несколько минут, и обед разведчика поделен между пятьюдесятью, а то и сотней соплеменников. Такой дележ называется трофоллаксис.
Эта уникальная особенность муравьев обратила на себя внимание людей еще в древности, и поэтому, наверное, у некоторых арабских племен был обычай класть в руку новорожденного младенца муравья, чтобы ему передались достоинства этого животного.
Муравьи не только охотятся и собирают пищу, но и содержат «домашних животных». Как уже было выяснено, некоторые тропы ведут к деревьям. По этим тропам муравьи бегают, в основном посещая тлей, находящихся на листьях, а также в трещинах коры берез, дубов и елей. Тли питаются соками растений, содержащими много сахаристых веществ, которыми обогащены и их экскременты. При раздражении, например, когда муравей «щекочет» ее усиками, тля выделяет из заднего конца брюшка сладкий сироп – падь, – который муравьи очень любят. Муравьи охраняют тлей, как «дойных коров», а на зиму прячут их в муравейник. Связь муравьев с тлями называется трофобиозом.
Весьма интересен способ общения между муравьями с помощью сигналов-жестов. Наблюдая, можно заметить характерные позы, жесты, выяснить, что они означают. Но все же некоторые особенности поведения остаются загадкой.

Рыжие муравьи – не только санитары леса. Многие лесные травы, например копытень, фиалки, марьянники, пролеска и некоторые другие растения, расселяют исключительно муравьи. Семена этих растений имеют специальные придатки, называемые эласмосомами, которые муравьи охотно поедают. Семена при этом не страдают. Обычно, прежде чем отгрызть придаток, муравьи оттаскивают семя на значительное расстояние. Поэтому возле муравейников часто многочисленны травянистые растения. Расселение семян муравьями называется мирмекохорией.
Для многих обитателей леса муравейники становятся местом постоянного жительства. Только у европейских рыжих лесных муравьев известно более 200 видов сожителей (мирмекофилов), которые вне муравейников, как правило, не встречаются. Это сухопутные мокрицы, пауки, клещи, более 100 видов жуков, клопы, перепончатокрылые и двукрылые насекомые, сверчки и бабочки и т.п. К своим сожителям муравьи относятся, как правило, безразлично. С некоторыми из них они, как с тлями, вступают в отношения трофобиоза.
Способствуя расселению растений муравьи опосредованно влияют на численность насекомых-опылителей. Эти насекомые включены в различные пищевые цепочки лесного сообщества. Хорошо известно, что участки леса, где много муравейников, изобилуют дичью. Муравьи и сами входят в пищевые цепи обитателей леса. Например, до 10% пищи дятлов составляют муравьи. Помимо дятлов муравьями кормятся глухари, тетерева. Лес, где процветают муравьи, – здоровый и сильный, он не угнетен набегами вредителей, богат грибами и ягодами, поэтому муравейники необходимо беречь и охранять.

После беседы учащимся предлагается выполнить некоторые самостоятельные исследования с использованием инструктивных карточек. Исходя из количества экскурсантов, учащихся можно разделить на группы.
По истечении отведенного времени группы отчитываются о проделанной работе, по итогам которой выявляется степень сформированности знаний учащихся.
В заключение предлагается викторина, в результате которой выявляется самый внимательный, самый любознательный, самый наблюдательный участник экскурсии. Также учащимся можно предложить интересные факты из жизни муравьев и их использования человеком. Учащимся, проявившим особый интерес, можно предложить список литературы по данному вопросу.

Задания для самостоятельной работы

Инструктивная карточка № 1
1. Внимательно рассмотрите муравейник, обратите внимание на его расположение.
2. Измерьте высоту и диаметр.
3. Рассмотрите купол муравейника, определите его форму, крутизну склонов, зависимость между крутизной склонов и количеством падающего на него света.
4. Зарисуйте муравейник и ответьте на следующие вопросы.
Почему муравьи устраивают свои гнезда у пней, стволов деревьев?
Как по расположению муравейника можно узнать стороны горизонта?

Инструктивная карточка № 2
1. Определите, из какого материала построен муравейник.
2. Определите тип и характер почвы участка. Возьмите образцы почвы и в школе определите ее кислотность.
3. Ответьте на следующие вопросы.
Почему на поверхности муравейника находятся только мелкие частицы строительного материала?
Какое значение играют муравьи в почвообразовании?

Инструктивная карточка № 3
1. Понаблюдайте за поведением муравьев. Чем они заняты?
2. Проведите близко к поверхности муравейника рукой, взмахните веткой или просто подуйте на муравейник. Что изменилось в поведении муравьев?
3. Подержите над муравейником увлажненную чистой водой лакмусовую бумажку, наблюдайте за изменением ее окраски. Чем это можно объяснить?

Инструктивная карточка № 4
1. Обратите внимание на движение муравьев. Определите направление троп, идущих от муравейника, их протяженность.
2. Посмотрите, что несут муравьи в муравейник. Сравните размер ноши и самого муравья.
3. Установите, чем и в каком количестве питаются муравьи. Для этого в течение 10 мин подсчитайте количество пищевых объектов, доставляемых в муравейник и постарайтесь определить их.
4. Обратите внимание на тропы, ведущие к деревьям. Отыщите поблизости колонии тлей. Найдите в них муравьев и ответьте на следующие вопросы.
С какой целью муравьи посещают колонии тлей?
Какое значение имеет трофобиоз для муравьев и для тлей?

Эксперименты с муравьями

1. Чтобы убедиться в использовании муравьями для защиты муравейника муравьиной кислоты положим чистый носовой платок на муравейник, на поверхности которого много муравьев. Через несколько минут поднимем платок, стряхнем муравьев – он будет резко пахнуть муравьиной кислотой.
2. Если положить мертвое насекомое или паука на дороге муравьев, то очень скоро несколько муравьев захватывают его и тащат добычу в муравейник.
3. Посадите на муравейник рыжего муравья, взятого из другого муравейника. Чужой муравей тотчас же подвергнется нападению со стороны хозяев. Но если муравей взят с муравьиной тропы, которая ведет от муравейника, на него не нападают даже в том случае, если он взят очень далеко от муравейника. Это говорит о том, что муравьи отличают обитателей своего муравейника от пришельцев того же вида.
4. Если взять муравья с тропы, ведущей к муравейнику, и посадить его на расстоянии 1–2 м от этой тропы на землю, то он будет долго хаотически блуждать, пока случайно не попадет опять на какую-либо тропу. По ней он тотчас же направляется к муравейнику или от него.
5. Дотроньтесь веткой с листьями до муравейника. На ней окажется много муравьев, вцепившихся в нее челюстями. Стряхните их на лесную тропинку. Муравьи разбегутся в разные стороны, но если проследить за ними, то можно обнаружить, что они сойдут с тропинки лишь в ту сторону, с которой находится муравейник. Это указывает на их способность ориентироваться с помощью зрения.
6. Если каким-либо предметом (палочкой) провести поперек муравьиной тропы так, чтобы верхний слой земли был стерт, то движение по этой ее части нарушится. Если сделать это сразу в двух местах, то муравьи, находящиеся между сделанными полосами, будут находиться как бы в заключении. Они будут беспомощно метаться взад и вперед, не зная, куда идти. Если, не нарушая поверхностного слоя, легко прикоснуться пальцами к муравьиной тропе на нескольких секунд, то уже одно это вызывает у муравьев замешательство и нарушение движения, обусловленное, вероятно, запахом пальцев, передавшимся почве.

Викторина

1. В каком ярусе строит свои гнезда рыжий лесной муравей?
2. Какое значение имеют муравьи в лесу?
3. Каков состав муравьиной семьи?
4. Как муравьи находят дорогу к дому?
5. Какова связь муравьев с тлями?
6. Почему муравьев считают санитарами леса?
7. Почему муравейник имеет конусообразную форму?
8. Когда у муравьев (самок, самцов) появляются крылья?
9. Какова роль муравьев в жизни растений?
10. Из какого строительного материала построен муравейник?
11. Что является пищей для муравьев?
12. Как устроен муравейник внутри?

Пословицы

• Мал муравей телом, да велик делом.
• У муравья голова с просяное зернышко, а ума палата.
• Ступай к муравью, ленивый, поучись благоразумию.
• Муравей невелик, да горы копает.

Загадки о муравьях

Сам мал,
Незаметно хожу,
Но больше себя ношу.

Пришли плотнички без топоров,
Срубили избу без углов.

Среди леса квашня кипит.

Построен терем без топоров и углов.

За полем горшочек
И кипуч, и горяч.