В статье автор исследует жизнь муравьиной колонии, способность муравьев к адаптации и распределению ролей.

Ключевые слова: муравьи, проект, наблюдение, рост колонии.

Введение

Все мы видели муравья, который даже в таком огромном мегаполисе, как Москва, тащит песчинку в свой муравейник. И, глядя на спешащих тружеников у меня во дворе, мне захотелось узнать о них больше. Как они живут? Почему они все время что-то носят и строят? Что они ещё делают? А много ли их в одном муравейнике? Чтобы найти ответы, я изучил информацию в книгах и интернете и понял, что лучший способ разгадать тайны муравьиного сообщества — наблюдать за ними вживую. Для своего проекта я выбрал формикарий — это искусственный муравейник, который можно содержать дома и наблюдать за жизнью колонии.

Первое впечатление от наблюдений: десятки муравьев сновали в разных направлениях, сталкивались, переносили кусочки пищи и песчинки, бродили по лабиринту ходов, кажется, это был полный хаос. Мой классный руководитель, Оксана Владимировна Шабелько, подсказала, как превратить случайные наблюдения в систему: «Если сформулировать гипотезы и смотреть на поведение муравьев через их призму, хаос обретает строгие закономерности».

Так начался мой увлекательный проект, который я назвал: «Моя муравьиная колония». Позже проект занял 1-е место в школьной научно-исследовательской конференции «Знание и реальность». В данной статье я, Тимофей Клименко (под руководством Оксаны Владимировны Шабелько и Елены Игоревны Кочетовой), хочу поделиться с читателем своими интересными наблюдениями, выводами, которые сделал, наблюдая за муравьями.

Муравьи, как оказалось, обитают на всех континентах кроме Антарктиды, они применяют множество способов адаптации к внешним условиям. Во-первых, каждый муравей обладает суперсилой и может поднять вес в 50 раз больше собственного веса. Некоторые муравьи имеют собственные фермы, например, муравьи листорезы выращивают грибы в своих муравейниках. Они пережёвывают листья, создавая питательную среду для грибниц, которыми потом кормят личинок. Ещё, муравьи ориентируются по солнцу, запахам и даже шагам! Они считают количество шагов, чтобы находить дорогу домой. Муравьи — одни из самых удивительных и социально организованных насекомых на планете. Их способность к адаптации, распределению ролей и коллективному труду делает их интересным объектом для наблюдения.

Основная часть

Цели и задачи проекта

Я поставил перед собой следующие цели:

— Наблюдение за муравьиной колонией.

— Прогнозирование её роста с помощью графика.

— Выявление закономерностей в поведении муравьёв.

Для достижения этих целей были определены задачи:

1. Изучить жизнь муравьиной колонии.
2. Вести наблюдение за растущей колонией.
3. Построить линейный график на основе полученных данных.
4. Проанализировать данные и сделать прогноз численности муравьёв.
5. Выявить интересные закономерности в их жизни.

Объект исследования

Объектом исследования стала муравьиная семья, проживающая в формикарии — искусственном муравейнике, который позволяет удобно наблюдать за жизнью муравьёв. Я выбрал для изучения муравьёв-жнецов Messor structor, известных своей неприхотливостью и способностью выживать в домашних условиях.

— Messor structor — одни из немногих муравьёв, питающихся преимущественно семенами. Они перемалывают зёрна в «муку» мощными челюстями, а затем смачивают её слюной, получая питательную пасту.

— В колонии есть каста крупных солдат с огромными головами и челюстями. Их главная задача — разгрызать твёрдые семена, с чем не справляются обычные рабочие особи.

— Эти муравьи создают организованные «зернохранилища» в своих гнёздах. Они тщательно сортируют семена по видам и размерам, а повреждённые или проросшие зёрна выносят наружу.

— В природе они создают сложные подземные муравейники глубиной до 4 метров с множеством камер разного назначения: для хранения пищи, выращивания личинок и проживания матки.

— Матка Messor structor живёт рекордно долго — до 20–25 лет.

Гипотезы проекта

Чтобы проводить наблюдения я решил определить несколько гипотез, которые можно было бы подтвердить или опровергнуть наблюдением:

1. Муравьиная колония способна выживать в домашних условиях.
2. Скорость роста колонии постоянна.
3. Муравьи имеют чёткое распределение ролей в муравейнике.
4. Муравьи адаптируются, чтобы колония росла быстрее.

Наблюдения и результаты

Я проводил наблюдения ежедневно, а раз в 2 недели я пересчитывал количество муравьёв в муравейнике и вот несколько моих личных интересных наблюдений:

1. Разведка новых территорий важнее ухода за приплодом. После переселения в формикарий большинство муравьёв сменили роль «нянек» на «разведчиков», активно исследуя новую среду. За приплодом остались следить минимальное количество рабочих муравьёв.
2. Роли муравьёв меняются по приказу матки. Когда муравей выполняет роль — он занимается только определенным набором задач. Например, «разведчики» почти не заходят в комнату с приплодом, а «няньки» же, наоборот, практически никогда не покидают этой комнаты и постоянно заняты приплодом. Но, по приказу матки, с помощью феромонов, муравьи меняют роль в зависимости от количества приплода, размера территории, количества особей с определённой ролью. Это подтверждает высокий уровень организации муравьёв.
3. Питание влияет на внешний вид муравьёв. При добавлении в рацион крупных зёрен, муравьиная семья начала выкармливать некоторых личинок с большим энтузиазмом и, как оказалось, из таких личинок появились более крупные особи, способные разгрызать более крупную пищу. Этот очень интересный адаптационный механизм характерен для многих видов муравьёв.

4. Количество пищи влияет на размножение. Матка откладывала больше яиц только при достаточном запасе еды.

5. Чистота муравейника — приоритет. Муравьи организуют специальные места для мусора, поддерживая порядок. В муравейнике всегда чисто, а весь мусор аккуратно сложен в кучку в самой дальней части муравейника от входа. И даже если кучу немного раскидать — они непременно соберут её обратно.
6. Колония действует как единый организм в случае опасности. В качестве эксперимента я поместил в муравейник живого мучного червя — это полезная пища для колонии. Но перед тем, как его съесть — червя надо победить. Он значительно крупнее муравья и один муравей с ним не справится. Как только червь был обнаружен — муравьи, как по приказу, вместе бросились защищать муравейник. Это было очень интересное наблюдение. Потом муравьи так же дружно отнесли добычу на склад, а потом съели.

График роста колонии

Основа моих наблюдений — это отслеживание численности колонии. Чтобы научиться строить график и подтвердить гипотезу о скорости роста колонии, я делал замеры каждые 2 недели. Для построения графика я брал фактические значения за прошлые периоды и на текущую дату, а также прогнозное значение, которое получал исходя из скорости роста за последние 2 недели. На 6 неделе график, построенный исходя из фактических значений, показал резкий рост численности колонии. Повторение произошло на 12 неделе. Таким образом я сделал вывод, что численность муравьёв увеличивается скачкообразно. Это связано с циклом развития муравья от яйца до взрослой особи, который составляет 6 недель.

Проверка гипотез

Гипотезы, которые были сформированы в начале проекта помогли сосредоточиться на ключевых моментах, которые отражают здоровье колонии и предали спортивный интерес наблюдениям.

1. Выживание в домашних условиях. Гипотеза подтвердилась — колония не только выжила, но и значительно выросла. Мне удалось помочь муравьям из 15 муравьев вырасти в сильную семью, которая продолжает расти и развиваться.
2. Постоянная скорость роста. Гипотеза опровергнута — рост оказался скачкообразным из-за циклов развития. Я увидел, что цикл развития муравья от яйца до рабочего составляет 6 недель. Поэтому мы наблюдаем скачки численности каждые 6 недель.
3. Распределение ролей. Гипотеза подтвердилась — муравьи чётко разделяют обязанности. Я увидел четкое распределение ролей. Рабочие муравьи, разведчики и солдаты, няньки и матка — каждый выполняет свою задачу. А в нужный момент могут заменять друг друга и прийти на помощь.
4. Адаптация для ускорения роста. Гипотеза подтвердилась — муравьи меняли роли и даже внешний вид для более эффективного выживания.

Практическая значимость

Мое исследование имеет реальную практическую ценность и помогает развивать важные научные навыки.

Применение в сельском хозяйстве, экологии и защите природы

— Скорость роста может служить показателем здоровья окружающей среды (например, при загрязнениях численность муравьёв снижается)

Развитие научного мышления

— Изучение причинно-следственных связей через наблюдение

— Основа для будущих проектов в биологии, экологии или математике

Заключение

Исследовательский проект «Моя муравьиная колония» позволил мне не только изучить жизнь муравьёв, но и подтвердить важные гипотезы об их социальной организации и адаптации. Наблюдения показали, что муравьи — высокоорганизованные существа, способные к коллективному труду, защите и даже изменению своей физиологии в зависимости от условий. Этот проект может стать основой для дальнейших исследований.

Перспективные направления для дальнейших исследований:

1. Влияние экологических факторов (температура, влажность, освещение) на динамику роста колонии.
2. Детальный анализ коммуникации муравьев.
3. Изучение механизмов принятия коллективных решений.
4. Разработка математических моделей прогнозирования развития колонии.

Полученные результаты имеют не только теоретическое, но и практическое значение. Понимание принципов организации муравьиных сообществ может быть полезным в таких областях, как:

— Робототехника

— Организация логистических систем

— Разработка адаптивных управленческих моделей

Это исследование открыло для меня увлекательный мир и показало, как научный проект может стать основой для серьёзных исследований.

Литература:

1. Длусский Г. М., Букин А. П. «Знакомьтесь: муравьи».
2. «Содержание муравьев в домашних условиях», Muravdom.ru.
3. Инструкции на сайте 4ants.ru.