Влияние фотопериода на диапаузу у муравьев вида: Camponotus vagus

Размещено на http://www.allbest.ru/

Размещено на http://www.allbest.ru/

Государственное бюджетное общеобразовательное

учреждение города Москвы “Школа № 2114”

Исследовательская работа

на тему: Влияние фотопериода на диапаузу у муравьев вида: Camponotus vagus

Ларшин Б.Б.

Москва

2017

Резюме

В работе рассматривается влияние некоторых абиотических факторов (в частности, исскуственного изменения светового периода) на наступление и окончание диапаузы (состояние физиологического торможения обмена веществ) у муравьев вида Camponotus vagus.

В домашних условиях была создана колония муравьев, был собран материал о содержании муравьев в домашних условиях, биологических ритмах и поведенческих особенностях членов колонии муравьев.

В ходе работы был проведен эксперимент, который позволил выявить закономерности влияния исскуственного изменения длины светового периода на длительность диапаузы у муравьев вида Camponotus vagus.

Данное исследование может послужить основой для изучения влияния следующих абиотических факторов: температуры,влажности и т.д. на жизнь муравьев, что позволит создавать искусственные условия содержания колонии, максимально приближенные к природным и лучше изучить экологию этих насекомых.

Введение

Одними из самых примечательных муравьёв умеренного климата являются крупные представители рода Camponotus, такие как C. gerculeanus, C. vagus, C. ligniperda, C. saxatilis, C. japonicus и т.п. виды.

Эти муравьи превосходно приспособлены к своим местообитаниям и особенно к холодной зиме, на время которой они впадают в диапаузу.

Но при содержании этих видов в неволе диапауза представляет скорее проблему, ибо муравьи впадают в неё неожиданно, часто и, бывает, даже по нескольку раз за год, что существенно замедляет развитие колонии.

Пару лет назад я одновременно содержал несколько небольших колоний Camponotus saxatilis, которые были присланы мне моим коллегой из Якутска. Из-за нехватки места на полке в шкафу одну из колоний я разместил в другом месте, недалеко от постоянно включённой лампы накаливания.

Какого же было моё удивление, когда я заметил, что развитие в этой колонии идёт полным ходом, тогда как в других, стоявших в тёмном шкафу развитие полностью остановилось и для возобновления требовало длительной холодной зимовки.

Спустя некоторое время, я решил проверить, действительно ли с помощью фотопериода можно контролировать развитие колонии муравьёв в домашних, не лабораторных условиях и взял для эксперимента колонию близкородственного вида Camponotus vagus, которая было под рукой.

С этого и началось данное исследование.

Гипотеза проекта: влияет ли искусственное изменение светового периода на наступление и окончание диапаузы у представителей Camponotus умеренного климата в домашних условиях?

Цель работы: изучить влияние фотопериода на наступление и протекание диапаузы у Camponotus vagus в домашних условиях.

Задачи работы:

1. Провести анализ специальной литературы по вопросам:

роли биологических ритмов в жизни колонии муравьев.

2. Провести мониторинг диапаузы у Camponotus vagus

3. Провести эксперимент по изучению фотопериодизма у

Camponotus vagus.

Обзор литературы

Анализ соответствующей научной литературы по теме позволил вывести некоторые утверждения:

Диапауза -- «состояние физиологического торможения обмена веществ». абиотический camponotus vagus диапауза

«На протяжении диапаузы насекомые расходуют вещества, запасенные ими в период активного питания (липиды, гликоген). Зачастую подобные соединения накапливаются в стенках органов или жировой ткани, поэтому по мере их расходования цвет покровов насекомых, находящихся в состоянии покоя, может меняться. Основным показателями пребывания в диапаузе являются неподвижность, замедление метаболизма и уменьшение потребления кислорода в 2 и более раз» (Бей-Биенко Г. Я., 1980, 416 с.).

Диапауза зависит от условий окружающей среды. «Ее начало часто приходится на время задолго до появления неблагоприятных условий, а прекращается она под влиянием факторов, отличающихся от тех, что ее вызвали. Метаболические процессы, происходящие как при впадении, так и при выходе из этого состояния, в основном определяются изменениями в работе нервной и эндокринной системы насекомых и клещей. Эндокринные влияния распространяются к органам за счет выделения биологически активных веществ в гемолимфу» (Бондаренко Н.В., Поляков И.Я, Стрелков А.А., 1969, 272 с.).

Ученые разных стран проводили эксперименты в лабораториях над муравьями, проверяя их реакцию на изменение абиотических факторов: давления, температуры и длины светового периода.

Рабочие муравьи могут контролировать развитие личинок и откладку яиц матками. Например, рабочие муравьи Myrmicarubra, содержащиеся при коротком световом периоде провоцируют маток и личинок впадать в диапаузу. Когда этих муравьев переместили в формикарий с удлиненным световым периодом, рабочие особи вышли из диапаузы, вызывая возобновление окукливания личинок и яйцекладки цариц даже в условиях короткого дня.

С помощью данных экспериментов ученые выяснили о существовании у общественных насекомых феромона-активатора. Изучая поведение рабочих муравьев Myrmicarubra при кормлении личинок, проводившие опыт пришли к выводу, что отдельные действия насекомых явно участвуют в регуляции процессов развития. Когда рабочий муравей хочет накормить личинку, он щекочет ее ротовой аппарат, поглаживает по нему усиками. Когда муравьев помещают в условия длинного светового периода, рабочие активно начинают стимулировать личинок поглощать больше пищи, что и приводит к прекращению их диапаузы. При коротком световом периоде недостаточная стимуляция и недостаточное кормление рабочими муравьями вынуждает личинок впадать в диапаузу. Так действуют поведенческие механизмы социальной регуляции у общественных насекомых.

(Дунаева Е.А. «Муравьи Подмосковья: методы экологических исследований», 1999, М.: МосгорСЮН, 2-ое изд.)

Материалы и методы

1. Материалы:

1.1 Небольшая колония Camponotus vagus в пробирке-инкубаторе

Систематика вида:

Империя: клеточные

Домен (надцарство): эукариоты (лат. Eukaryota)

Царство: животные (лат. Animalia)

Подцарство: эуметазои (лат. Eumetazoa)

Без ранга: двустороннесимметричные (лат. Bilateria)

Без ранга: первичноротые (лат. Protostomia)

Надтип: линяющие

Тип: членистоногие (лат. Arthropoda)

Без ранга: открыточелюстные (лат. Ectognatha)

Класс: насекомые (лат. Insecta)

Инфракласс: новокрылыенасекомые(лат. Neoptera)

Отряд: перепончатокрылые (лат. Hymenoptera)

Подотряд: стебельчатобрюхие (лат.Apocrita)

Инфраотряд: жалящие (лат. Aculeata)

Надсемейство: муравьиные(лат. Formicoidea)

Семейство: муравьи (лат. Formicidae)

Подсемейство: формицины (лат. Formicinae)

Триба: кампонотины (лат. Camponotini)

Род: муравьидревоточцы (лат. Camponotus)

Подрод: Camponotus s.str

Вид: чёрный муравей древоточец (лат.Camponotus vagus)

Описание вида:

Лесной вид муравьёв с чёрным блестящим телом. Один из крупнейших по размеру видов муравьёв фауны России: длина солдат и маток достигает 15 мм. На затылочном крае головы есть отстоящие волоски, которые отсутствуют на её боках и на скапусе усика. Нижний край наличника прямой, без вырезки посередине. Грудь в профиль равномерно выпуклая. Обитают на открытых участках, полянах, старых вырубках, опушках и просеках в лиственных, смешанных и сосновых лесах. Муравейники располагаются в древесных остатках, пнях.

1.2 Холодильник (для проведения холодной зимовки)

1.3 Оборудование для обслуживания муравьёв (пинцет, вата, минеральное масло, пластиковый контейнер, пвх трубка)

1.4 Лампа накаливания в патроне (осветительный прибор)

1.5 Кормовые ресурсы

(Вода, свежие насекомые, сахаристые субстанции (медовый сироп, сахарный сироп, засахаренный мёд, свежие фрукты)

1.6 Гипсовый формикарий.

2. Методы:

-Наблюдение

-Эксперимент

-Измерение

-Анализ

-Моделирование

Обсуждение

Этапы эксперимента

1 фаза эксперимента. (ввод в диапаузу):

Первый день эксперимента. Произведено сокращение светового дня с 15 часов (соответствует августу) до 7 часов (соответствует декабрю).

Рис.1

Второй день эксперимента. Рабочие муравьи начали активно поглощать углеводы, их брюшки раздулись, из-за накопленных питательных веществ.

(то есть, мы можем наблюдать то, что несмотря на неизменность других факторов, из-за сокращения светового дня муравьи начали подготовку к диапаузе)

Четвертый день эксперимента. Матка прекратила поглощать белок и откладывать яйца. (организм матки начал готовится к зимовке)

Шестой день эксперимента. Личинки перестали расти и пожелтели, накапливая антифризы.Оставшиеся яйца и куколки были съедены, так как они не способны пережидать низкие температуры, и муравьи заранее удаляют их.

Восьмой день эксперимента. Вся колония вошла в диапаузу и была помещена в холодильник, температура в котором примерно +6 С

Муравьи пробыли в диапаузе 3 недели.

2 фаза эксперимента. (вывод из диапаузы):

Первый день эксперимента. Длина светового дня была увеличена до 17 часов.

Второй и третий день без изменений.

Четвертый день эксперимента. Колония стала выходить из диапаузы. Первыми активизировались рабочие. Затем рабочие начали постепенно выводить из диапаузы личинок и матку.

Через пять дней колония стала активно потреблять белок.

Последующая неделя эксперимента. Матка отложила 4 яйца.Личинки, прошедшие диапаузу стали белого цвета.

Еще через пять дней личинки окуклились.

Результаты

В процессе эксперимента получилось контролировать прохождение диапаузы у муравьёв Camponotus vagus путем изменения фотопериода в домашних, что весьма важно, условиях.

Удалось сократить период диапаузы до 3-х недель, вместо положенных 4-6 месяцев.

Вывод

Таким образом, можно сделать вывод о прямой зависимости периода диапаузы Camponotus vagus от такого абиотического фактора, как фотопериод.

Список литературы

1. Бей-Биенко Г. Я., 1980

2. Бондаренко Н.В., Поляков И.Я, Стрелков А.А., 1969

3. Дунаева Е.А. «Муравьи Подмосковья: методы экологических исследований», 1999, М.: МосгорСЮН, 2-ое изд.

4. Блог автора работы в сети интернет: http://antclub.org/node/9532

Приложение

Рис.1

Рис.2

Рис.3

Рис.4

Рис.5

Рис.6

Рис.7

Рис.8

Рис.9

Рис.10

Размещено на Allbest.ru