Общественные насекомые: формы организации и адаптации к внешней среде

Размещено на http://www.allbest.ru/

Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение

высшего образования

Липецкий Государственный Педагогический Университет

имени П.П. Семенова-Тян-Шанского

Кафедра Химии и Биологии

Курсовая работа по зоологии

на тему: «Общественные насекомые: формы организации и адаптации к внешней среде»

Выполнила: студентка группы

БХ-2 Авилушкина Мария

Научный руководитель:

Землянухин А.И.

Липецк 2016

Общественные насекомые (социальные насекомые) -- группа насекомых, отличающаяся общественным образом жизни.

Признаки

Для общественных насекомых характерно обитание в совместно построенном гнезде, уход за потомством, перекрывание нескольких поколений и разделение обязанностей (полиэтизм) среди членов их семей. Семьи состоят из нескольких каст: половых (репродуктивных самок и самцов) и бесплодных рабочих особей (рабочие, солдаты и другие). Последние выполняют все функции в семье, кроме размножения.

Появлению эусоциальности предшествовало несколько стадий пресоциальности: пресоциальность, субсоциальность, полусоциальность, парасоциальность и квазисоциальность.

Примеры

Большинство общественных насекомых относится к отряду Перепончатокрылые насекомые. Причем, только семейство Муравьи является полностью социальным, тогда как в других семействах перепончатокрылых (пчелы и осы) наблюдаюся все стадии перехода от одиночного образа жизни к общественному. Также к этой группе относится подотряд Термиты. Отдельные признаки социальности наблюдаются и в других группах насекомых, например, у клопов, тлей, уховерток.

Элементы социального поведения также обнаружены у трипсов. Некоторые из них (например, Anactinothrips gustaviae из Панамы, длина тела 5 мм) собираются в группы до 200 особей, в которых охраняют отложенные ими яйца и личинок, прокладывают пахучие тропы для координации групповой фуражировки.

· Муравьи

· Осы

· Пчёлы

· Термиты

· Шмели

Большинство насекомых ведет одиночный образ жизни. Однако есть и общественные насекомые. К ним относятся термиты, шмели, осы, муравьи, пчелы. Сообщество этих насекомых представляет собой одну большую разросшуюся семью. В семье есть отдельные группы, которые выполняют разные функции: собирают пишу, делятся ею друг с другом, ухаживают за личинками, охраняют гнездо.

Большую часть живущих в муравейнике (рис. 104) муравьев составляют бескрылые рабочие особи -- это бесплодные самки. Число их иногда достигает миллиона. Кроме них в муравейнике живет царица. У нее тоже нет крыльев. Она обламывает их после брачного полета. Всю жизнь она откладывает яйца, а вся забота о муравейнике лежит на рабочих муравьях. Они добывают корм, ремонтируют и чистят муравейник, кормят личинок и царицу, обороняют муравейник в случае нападения врагов. Раз в год, в начале лета, в муравейнике из куколок появляются крылатые самки и самцы, которые отправляются в брачный полет. После спаривания самцы погибают, а самки сбрасывают крылья и основывают новый муравейник. Большинство муравьев -- хищники. Некоторые питаются сладкими выделениями тлей. Для этого муравьи охраняют, «пасут» этих насекомых, кормящихся на растениях, иногда строят для них укрытия.

Рис. 104. Поперечный разрез муравейника: 1 -- камеры с яйцами; 2 -- камеры с личинками: 3 -- камеры с куколками

Другие виды муравьев разводят в подземных камерах для питания грибы, принося туда измельченные листья растений. Есть растительноядные муравьи. Муравьи общаются, прикасаясь друг к другу усиками, ножками и головой. Кроме того, у них существует «химический язык» -- они выделяют особые вещества, которыми метят свои дорожки. По запаху муравьи узнают родственников и врагов.

К общественным насекомым относится медоносная пчела. Крупная семья пчел насчитывает до 100 тыс. особей, которые живут в улье (рис. 105, А). В улье большинство насекомых -- рабочие пчелы. Это бесплодные самки, у которых видоизмененный яйцеклад служит жалом. Они чистят улей, собирают нектар, ухаживают за маткой и личинками, охраняют улей от врагов. Живут они только один сезон (около года). В пчелиной семье главная пчела -- матка, которая откладывает яйца -- до 2000 в сутки. Живет она около пяти лет. Весной, в мае -- июне, в пчелиной семье из куколок появляются новая матка и несколько десятков самцов, которых называют трутнями: никакого участия в работе они не принимают, а основная их задача -- оплодотворение матки. Старая самка с частью рабочих пчел покидает улей -- происходит роение. Пчеловоды собирают рой и поселяют его в новом улье. Осенью рабочие пчелы изгоняют оставшихся трутней из улья, и они погибают.

Рис. 105. Пчелы: А -- пчелиный улей; Б -- схема «танца» пчел

Вся забота об улье лежит на рабочих пчелах: взрослея, каждая рабочая пчела меняет несколько «профессий». Сначала они строят соты, чистят ячейки, кормят личинок, принимают корм у прилетающих пчел и распределяют его в улье, вентилируют улей, охраняют его и, наконец, начинают вылетать из улья за нектаром. Пчелы общаются друг с другом, как и муравьи, при помощи прикосновений и выделяемых веществ.

Однако только у пчел имеется «язык танца». При помощи особых телодвижений и перемещений одна пчела может сообщить другим, где находятся богатые нектаром цветущие растения (рис. 105, Б). Пчела-разведчица «танцует» в улье на сотах.

Сложное поведение общественных насекомых называется инстинктивным, потому что инстинкт -- совокупность врожденных форм поведения, закрепленных наследственно и свойственных определенному виду животных. Поведение общественных насекомых настолько сложное, что наводит многих людей на мысль, что оно разумно. Однако эти действия животных инстинктивны, бессознательны.

Медоносную пчелу издавна разводит человек. Она распространена по всему земному шару. Человек получает от пчел воск, мед, различные лекарственные препараты (прополис, пчелиный яд, пчелиное молочко).

На нижней стороне брюшка рабочей пчелы находятся особые железы, которые выделяют воск. Из него пчелы строят соты. На задних ногах пчел имеются участки, окруженные длинными хитиновыми волосками, -- корзиночки. Пчелы ползают по цветкам, и пыльца попадает на волоски их тела. Потом пчела счищает пыльцу в корзиночку с помощью специальных щеточек на лапках ног. Вскоре там образуется комочек пыльцы -- обножка, которую пчела переносит в улей. Перга -- пропитанная медом пыльца -- служит запасом белкового корма пчелиной семьи.

У рабочих пчел имеется своеобразное расширение пищевода -- медовый зобик. Из собранного с цветков нектара, который прошел через медовый зобик, образуется основной запас пищи пчелиной семьи -- мед. Медом наполняются ячейки, которые пчелы закрывают тонким восковым слоем. За год от одной пчелиной семьи можно получить до 100 кг меда.

Хотя человек издавна разводил пчел, разборные рамочные ульи были изобретены сравнительно недавно -- в 1814г. русским пчеловодом П.И. Прокоповичем. До этого, чтобы извлечь мед из пчелиного гнезда, которое, как правило, располагалось в выдолбленной колоде дерева, надо было разламывать соты, то есть разорять пчелиную семью. Уцелевший рой пчел может жить самостоятельно, без помощи человека. Это свидетельствует о том, что пчелы еще не полностью одомашнены.

Тутовый шелкопряд. Существуют и другие полезные для человека насекомые. Таковы шелкопряды. Это единственное насекомое, не встречающееся в природе в диком состоянии (рис. 106). Самки его даже «разучились» летать. Взрослое насекомое -- толстая бабочка с беловатыми крыльями размахом до 6 см. Гусеницы этого шелкопряда едят только листья шелковицы, или тутового дерева.

насекомое муравейник шелкопряд пчела

Рис. 106. Стадии развития тутового шелкопряда: 1 -- самка, откладывающая грену; 2 -- гусеница; 3 -- формирование кокона; 5 -- куколки в коконе

Ученые предполагают, что в диком состоянии предок тутового шелкопряда обитал в предгорьях Гималаев. Разводить шелкопряда стали в Китае около 3000 лет до н. э. В наше время это насекомое полностью одомашнено. Сейчас его разводят в Китае, Японии, Индокитае, в Южной Европе, Южной Америке, Средней Азии и на Кавказе -- там, где растет шелковица (тутовое дерево). Существует несколько десятков пород тутового шелкопряда, различающихся по длине, прочности и окраске производимой ими шелковой нити.

Самки тутового шелкопряда откладывают яйца (каждая -- до 600 яиц), которые называются греной. Из них появляются гусеницы. Этих гусениц содержат в специальных помещениях на кормовых этажерках, выкармливают листьями шелковицы. При окукливании каждая гусеница в течение трех суток вьет кокон из очень тонкой нити, длина которой достигает 1500 м.

Шелковая нить выделяется особой шелкоотделительной железой, расположенной на нижней губе гусеницы.

Готовые коконы шелководы собирают, обрабатывают горячим паром, а потом специальными машинами разматывают шелковые нити. Часть коконов оставляют для выведения бабочек на воспроизводство.

Шелк используют в легкой промышленности для получения тканей, в медицине (из него делают нити для сшивания ран) и в авиации.

Охрана насекомых. Человек очень сильно влияет на окружающую среду (распахивает целинные степи, вырубает леса, использует ядохимикаты). Поэтому численность многих видов животных, в том числе насекомых, сокращается. Некоторые виды находятся на грани исчезновения. В связи с этим редкие виды насекомых взяты под oxpairy. Созданы Красные книги, куда занесены сведения об особо охраняемых редких животных (рис. 107), причинах их бедственного положения и мерах охраны. Среди насекомых нашей страны, занесенных в Красную книгу, встречается дыбка степная -- большой степной кузнечик, обитающий в степях на юге России. Область распространения этого кузнечика сократилась в связи с распашкой целинных степей. Из жуков на страницы Красной книги попало несколько видов крупных хищных жуков -- жужелиц. На юге Дальнего Востока охраняется самый крупным жук России -- реликтовый дровосек, длина тела которого достигает 10,8 см, длина личинки до 17 см. Он попал на страницы Красной книги в связи с вырубкой старых деревьев, в древесине которых развиваются его личинки.

Рис. 107. Редкие и охраняемые насекомые: 1 -- дыбка степная; 2 -- аполлон; 3 -- дальневосточный реликтовый дровосек; 4 -- жужелица кавказская; 5 -- шмель стенной; 6 -- перламутровка зенобия

В Красную книгу занесены и многие виды шмелей, например шмель изменчивый и шмель степной. Среди бабочек, занесенных в Красную книгу, можно назвать аполлопа, мпемозину, перламутровку зенобию. Они охраняются Законом «Об охране животного мира».

Роль насекомых в природных сообществах огромна. Насекомые -- важнейшие опылители цветковых растений. Они служат пищей различным беспозвоночным (паукам, многоножкам), рыбам, амфибиям, рептилиям, птицам и зверям, даже некоторым насекомоядным растениям (росянке). Среди насекомых много санитаров, которые помогают перерабатывать в минеральные вещества органические остатки растений и животных. Почвенные насекомые и их личинки повышают плодородие почвы, перемешивая и удобряя ее своими экскрементами. Велика роль насекомых в круговороте веществ в природе.

Преимущества, которые дает насекомым общественный образ жизни

Семьи общественных насекомых обычно строят крупные жилища, создание которых не под силу одиночным видам. Наличие такого жилища, иногда к тому же весьма прочного (термитники), повышает защищенность как самих насекомых, так и (что намного важнее) их потомства и запасов пищи, которые можно в таком жилище хранить. За счет совместной деятельности общественные насекомые (пчелы, муравьи) могут поддерживать в своих жилищах оптимальный микроклимат (температуру, влажность), что также недоступно одиночным видам.

Важные преимущества дает возможность совместных действий. Вместе можно защищаться от более крупных врагов, овладеть более крупной добычей, непосильной для одиночного насекомого такого же размера (муравьи). Пчела или муравей, обнаружив богатый источник пищи, может сообщить своим собратьям о его местонахождении, и те не тратят времени и сил на поиски пищи.

Всем настоящим общественным насекомым свойственен полиморфизм: имеются размножающиеся особи (матки и самцы) и бесплодные рабочие. Матка большую часть своей жизни избавлена от добывания пищи, охраны потомства и т. п. (у некоторых термитов матка не способна даже самостоятельно передвигаться), поэтому вероятность ее гибели резко снижается, а плодовитость может быть очень высокой. Между рабочими особями тоже часто существует «разделение труда». Одни из них охраняют жилище, так что потомство и запасы пищи не остаются без защиты (правда, это не мешает многим видам паразитов и комменсалов жить в муравейниках); другие ухаживают за потомством; третьи в это же время заняты поисками и сбором пищи. Нередко имеется разделение бесплодных особей на касты (например, «рабочих» и «солдат»): специализированное строение позволяет им лучше справляться с определенными функциями.

Сообщества животных различаются по способам организации. Изучение сообществ показывает наличие широкого диапазона типов социальной организации животных, начиная от одиночного образа жизни и кончая очень сложными сообществами приматов и общественных насекомых. Основные отличия, разграничивающие сообщества насекомых и сообщества позвоночных, определяются характером их социальной структуры. Для общественных насекомых характерна жесткая и видоспецифичная структура сообщества. Это означает, что каждая особь на протяжении своей жизни занимает строго определенное положение в социальной структуре, а сама социальная структура является жесткой и неизменной для каждого вида общественных насекомых. У позвоночных организация сообществ более динамична, и это проявляется как в том, что место особи в социальной иерархии может изменяться, так и в том, что в пределах одного вида встречаются различные формы организации сообщества.

Общественные насекомые. Истинные сообщества с организационной структурой наблюдаются в двух отрядах насекомых - у термитов и перепончатокрылых (муравьев, пчел и ос).

Сообщества насекомых включают близкородственных особей и составляют, как правило, одну семью. Обычно размножается только одна самка, а всње остальные члены сообщества остаются стерильными. В сообществах насекомых существует строгое распределњение функций между его членами. То, какую функцию будет выполнять взрослая особь, определяется пищевым рационом личинки. Так, у медоносных пчел из личинки разовьется матка, в случае если на протяжении всњего личиночного периода ее будут кормить маточным молочком. В случае если же маточное молочко будут давать в ограниченном количестве, из личинки разовьется рабочая пчела.

Хотя социальная иерархия в сообществах насекомых является жесткой, поведение отдельных животных может изменяться (в известных пределах) исходя из потребностей колонии. В качестве примера рассмотрим жизнь рабочей медоносной пчелы.

Взрослая рабочая пчела живет около 6-ти недель, и выполняемые функции зависят от ее возраста. Первые три дня рабочая пчела чистит ячейки, затем начинает кормить личинок смесью меда и пыльцы, которые она берет в ячейках-кладовых улья. С 6-го по 14-й день жизни рабочая пчела кормит личинок маточным молочном, ??????? вырабатывается у нее фаренгиальными желњезами. С 10-го дня жизни у нее начинают функционировать желњезы брюшка, выделяющие воск, и пчела постепенно переходит к постройке сот. С 18-дневного возраста она охраняет вход в улей, делая иногда короткие ориентировочные полеты. Начиная с 21-го дня и до конца жизни пчела становится фуражиром, принося нектар, пыльцу и воду.

При этом описанная обычная последовательность может изменяться в соответствии с нуждами улья. Так, у пчелы-фуражира могут регенерировать фаренгиальные железы и она возобновит кормление, в случае если в улье окажется много недокормленных личинок. При нехватке пищи молодые пчелы могут раньше срока стать фуражирами. Информация о состоянии улья получается пчелами как при осмотре улья, так и благодаря химическим сигналам, подаваемым маткой.

У медоносных пчел существует развитая система коммуникации - так называемый танец пчел, обеспечивающая обмен информацией между пчелами-фуражирами об источнике пищи. В случае если пчела танцует на сотах круговой танец, то это стимулирует других пчел искать нектар вблизи улья, в пределах 50-ти метров. При увеличении расстояния до источника пищи пчела начинает танцевать "виляющий танец", при котором после вращения по кругу пчела совершает короткий пробег, активно виляя при этом брюшком. Темп танца снижается, а продолжительность его исполнения возрастает, в случае если нектар находится далеко от улья.

Угол, образуемый направлением пробежек пчел и вертикальной осью на сотах, соответствует углу, под которым находится солнце относительно пчелы при ее полете от улья к источнику пищи.

У других видов общественных насекомых также происходит обмен информацией при сборе пищи, хотя системы коммуникации у них не настолько сложны, как у медоносных пчел.

Меннинг подчеркивает, что в целом адаптивность общественных насекомых основана на относительно простом наборе реакций, определяемых наследственными факторами, присущими конкретному виду. Все особи одного вида одинаково реагируют на внешние воздействия, и такая видовая устойчивость организации сообщества характерно именно для насекомых.

Размещено на Allbest.ru