Муравейник как модель экологических связей
Муравейник как модель экологических связей.
1. Местоположение, размеры, форма муравейника, его конструкция, строительный материал.
2. Характеристика почвы: структура, плотность, влажность, температура, механический состав, рН.
3. Внутривидовые отношения: связь внешнего строения и поведения муравьев с характером их деятельности.
4. Направление и протяженность муравьиных троп, рацион муравьев.
5. Выводы.
6. Изучение видового состава древесных и кустарниковых насаждений в городских или других поселениях.
Выясните, какие деревья и кустарники растут вблизи вашего дома, чем различаются между собой растения каждой из этих жизненных форм, какие из них хорошо растут, а какие находятся в угнетенном состоянии, какой период жизни (цветения, плодоношения и т.д.) они проходят в летнее время, какие из них наиболее декоративны.
Соберите по одному листу (или побегу с двумя тремя листьями) с каждого вида дерева и кустарника, расправьте и засушите их между листами газетной бумаги, а после прикрепите их на листы плотной белой бумаги и напишите названия растений, к которым они относятся.
7. Изучение видового состава травянистых растений, произрастающих в городских или других поселениях.
Установите, к каким видам (или родам) относятся травы, растущие вблизи вашего дома, какие приспособления развились у них к выживанию в условиях вытаптывания и других воздействий человека, какие из них преобладают по численности, а какие встречаются довольно редко, в каком состоянии (цветение, плодоношение) они находятся в летнее время.
Сравните их между собой и выясните, чем они различаются по форме побегов, листьев, строению цветков или плодов.
Выкопайте по одному растению каждого вида, промойте их в воде, немного подсушите на свежем воздухе, расправьте и высушите между листами газетной бумаги, а затем изготовьте гербарные листы с подписями названий размещенных на них растений.
8. Выяснение влияния на внешний вид деревьев условий его жизни.
Выберите для наблюдений деревья одного вида и примерно одного возраста, растущие на открытом месте, на опушке леса и в его глубине. Установите, чем они различаются по расположению ветвей на их стволах, форме крон, по высоте и толщине стволов.
Решите, какие условия произрастания оказывают влияние на внешний облик деревьев. Сделайте схематический рисунок наблюдаемых деревьев с подписями их мест произрастания.
9. Изучение видового состава растений, растущих на пустырях.
Выберите какой-либо неиспользованный участок между постройками, вдоль заборов или на других местах, называемых пустырями. Выясните, какие из растений — репейник, бодяк, чертополох, крапива, полынь, дурман, белена — произрастают на выбранном участке, какие признаки характерны для этой группы травянистых растений и почему человек и животные обычно обходят места их произрастания, какие из них имеют колючки, жгучие волоски или другие приспособления к защите от поедания животными, какие из них являются сложноцветными, а какие — пасленовыми.
Соберите и засушите боковые побеги пустырных растений и сделайте затем гербарные листы с названиями группы растений и ее представителей.
10. Изучение состава придорожного сообщества растений.
Выберите какой-либо участок прохожей дороги и установите, какие из растений — подорожники, одуванчик лекарственный, клевер ползучий, ромашка пахучая, гусиная лапка, спорыш (птичья гречиха, трава мурава), гусиная лапка — произрастают по ее сторонам.
Выясните, какие из придорожных растений имеют укороченный стебель, а какие — ползучий или невысоко приподнимающийся, у каких растений листья с сильно развитыми упругими жилками, а у каких они — небольшие или сильно рассеченные. Решите, какое значение в жизни придорожных растений имеют такие особенности строения.
Установите, в каком состоянии (цветения или плодоношения) находятся летом те или иные придорожные растения, какие из них преобладают по численности, а какие встречаются довольно редко.
Соберите материал для монтировки гербарных листов по видовому составу растений придорожного сообщества.
11. Наблюдения за состоянием растений барометров.
Проведите наблюдения состоянием цветков желтой акации, мальвы, вьюнка полевого, мокрицы и соцветий одуванчика, ноготков (календулы). Выясните, что происходит с их цветками или соцветиями в ненастную погоду перед наступлением дождя. Подумайте, в связи с чем возникли у них такие приспособления.
Выясните, какие другие растения и каким образом могут предсказать приближение дождя. Соберите по одному растению барометру, засушите их между листьями газетной бумаги и смонтируйте гербарные листы с подписями названий растений.
12. Наблюдения над растениями цветочными часами.
Проведите наблюдения за временем раскрытия и закрытия цветков или соцветий некоторых дикорастущих и садовых цветковых растений, например, одуванчика, ноготков, садового вьюнка ипомеи. Выясните, в какое время раскрываются и закрываются цветки каких-либо других наиболее известных вам цветковых растений.
Установите, с чем связаны наблюдаемые явления в жизни растений. Соберите для засушивания и изготовления гербарных листов несколько растений, открывающих цветки или соцветия в строго определенное время суток.
13. Изучение приспособлений сорняков к условиям жизни.
Найдите на полях культурных злаковых растений сходные с ними по внешнему строению сорняки: у ржи, пшеницы и ячменя, овса — костер ржаной, костер полевой, овсюг; у проса — ежовник, куриное просо.
Установите, чем названные сорняки сходны с культурными злаками. Решите, каково значение для сорных злаков имеет сходство с культурными растениями, которым они сопутствуют.
Соберите и изготовьте гербарий культурных злаковых растений и сопутствующих им сорняков.
14. Изучение способов распространения растениями плодов и семян.
Выявите время образования плодов и семян у некоторых растений, например, у осота, бодяка, череды, репейника, бальзамина, одуванчика. Соберите их плоды и семена и установите, у каких из них развились приспособления к распространению ветром или животными, саморазбрасыванием и в чем проявляется та или иная приспособленность.
Сделайте коллекцию плодов и семян, распространяемых растениями с помощью ветра, животных и саморазбрасыванием.
15. Изучение состава растений смешанного леса.
Выявите, какие деревья наиболее обычны в смешанном лесу, какие из них образуют первый (верхний), а какие — второй ярусы, чем различаются между собой деревья, образующие первый и второй ярусы. Какие растения образуют третий и четвертый ярусы смешанного леса? Чем условия жизни растений этих ярусов отличаются от условий жизни растений первого и второго ярусов?
Соберите по одному травянистому растению смешанного леса, засушите их и изготовьте гербарные листы с подписями названий включенных в них объектов.
Комплексная экскурсия «Муравейник как модель экологических связей» (7 класс)
«Управление общеобразовательной организацией:
новые тенденции и современные технологии»
Свидетельство и скидка на обучение каждому участнику
Досуговский филиал МБОУ Носковской школы
«Муравейник как модель
Учитель биологии, химии
«Муравейник как модель экологических связей».
/Экскурсия проводится с учащимися 7 класса/
познакомить учащихся с основными типами экологических связей в природе
показать характер взаимосвязей муравьев с другими компонентами природного сообщества леса;
раскрыть зависимость биологической активности муравьев от совокупности
действия экологических факторов;
конкретизировать знания учащихся и симбиозе как типе пищевых отношений между организмами разных видов;
продолжить формирование умений и навыков проводить наблюдения, сравнивать объекты и явления, делать обобщения, формулировать выводы, составлять отчеты, делать гербарии и коллекции;
продолжить экологическое воспитание школьников.
Оборудование: лопаты, копалки, планшеты с листом бумаги, рулетки, линейки,
колышки, полиэтиленовые пакеты для образцов почв, фарфоровые блюдца,
пробирки с ватными пробками, фильтровальная бумага, лакмусовая бумага,
ручные лупы, пинцеты, термометр для определения температуры почвы,
карандаши, листики, блокноты.
Вступительное слово учителя.
Знакомство учащихся с особенностями ландшафта.
Правила поведения в природе.
Выяснение систематического положения муравьев. Общественный характер их жизни.
2 Изучение муравейника.
1/. Выяснение особенностей строения муравейника.
Беседа по вопросам:
Какое строение имеет муравейник?
Чем представлена наземная конусовидная часть?
Из какого строительного материала она состоит?
Почему в куполе муравейника не видно крупных строительных частиц? Где они расположены?
Какое это имеет значение для муравейника?
Чем представлена подземная часть муравейника?
Почему муравейник часто прислонен к стволу дерева?
Как по месторасположению муравейника у ствола дерева можно определить
Какова ориентация склонов муравейника по отношению к сторонам света?
Чем это можно объяснить?
2/. Муравейник – модель природных экологических связей.
— Каковы основные компоненты природных сообществ?
— Какие факторы неживой природы оказывают влияние на живые организмы?
/Суточный и сезонный характер изменений в действии этих факторов/.
— Какие взаимоотношения существуют между живыми организмами одного и
— Приведите примеры симбиотических взаимоотношений между организмами.
Самостоятельная работа по заданиям, изложенных в инструктивных карточках.
/Перед началом самостоятельной работы учитель проводит инструктаж о порядке выполнения работы/.
Инструктивная карточка № 1
Из раздела «Физическая география» вспомните правила определения частей
Внимательно рассмотрите муравейник, обратите внимание на его расположение.
2.Измерьте размеры муравейника, определите его высоту и диаметр. Данные измерений занесите в дневник.
3.Рассмотрите наземную часть – купол муравейника. Определите его форму
Измерьте крутизну склона. Определите зависимость между крутизной склона и
количеством падающего на него света.
4. Зарисуйте муравейник и ответьте на вопросы: почему муравьи часто устраивают свое гнездо у пня или ствола дерева? Как по местоположению муравейника можно определить стороны света? Как по форме купола муравейника и крутизне его склона сделать прогноз о погоде в данный сезон?
Инструктивная карточка № 2
определение влажности, механического состава почвы.
1. Выясните. Из чего построен муравейник. Возьмите образцы строительного материала в пакеты.
2. Определите характер почвы участка, где расположен муравейник, и вдали от него /структура, степень утоптанности, температура и влажность/. Для определения используйте табл. 1-3.
Определение степени утоптанности почвы
Определение влажности почвы
Определение механического состава почвы
3. Возьмите образцы почвы в полиэтиленовые пакеты и в школе определите
структуру и сделайте анализ на кислотность.
4. Зафиксируйте все полученные данные в табл. 4.
5. Ответьте на вопросы:
1/. Почему на поверхности купола муравейника оказываются только мелкие частицы строительного материала?
2/. Как в муравейнике осуществляется терморегуляция?
3/. Существует ли связь между влажностью почвы и месторасположением муравейника?
4/. какое значение играют муравьи в почвообразовании?
Инструктивная карточка № 3
Из раздела «Животные» вспомните особенности внешнего строения и биоло-
гии рыжего лесного муравья.
Приглядитесь внимательно к куполу муравейника. Понаблюдайте за поведением муравьев. Чем они заняты?
2. Отловите и поместите в пробирки по 5 особей муравьев, занимающихся различной деятельностью.
3. Внимательно рассмотрите их размеры, форму тела, особенности строения.
Данные занесите в таблицу.
4. Проведите близко над поверхностью муравейника рукой, взмахните веточкой или просто подуйте на муравейник. Понаблюдайте за поведением муравьев.
5. Подержите над растревоженным муравейником синюю лакмусовую бумажку. Понаблюдайте за изменением окраски. Чем это можно объяснить?
6. Посадите муравья себе на руку, пораздражайте его травинкой. Что вы ощущаете при этом? Как вы это можете объяснить? Какое значение такое поведение муравья играет в его жизни, жизни всей его муравьиной семьи?
Инструктивная карточка № 4
Из раздела «Растения» вспомните материал о биологических особенностях
семян растений хохлатки, голубой пролески, марьянника, определение симбиоза;
Составьте план местности, на которой расположен обследуемый муравей-
2. Приглядитесь к муравейнику. Обратите внимание на движение муравьев возле него. Определите основные направления движения муравьев. Нанесите эти
направления на план местности.
3. Подсчитайте количество троп, отходящих от муравейника, определите их протяженность.
4. Понаблюдайте за муравьями, передвигающимися по тропам. Посмотрите, что несут в муравейник. Сравните размер с размерами самого муравья.
5. Установите, чем питаются муравьи. Для этого в течение 10 мин. Подсчитай
те количество пищевых объектов, доставляемых в муравейник. Соберите их, данные занесите в таблицу:
Дома сделайте расчет о часовом, суточном, месячном рационе муравьев, на основе сделанного заключения сформулируйте вывод о роли муравьев в лесу.
6. Изучите видовой состав растений, произрастающих на пробной площадке /размер 50+50 см/, в непосредственной близости от муравейника. Данные занесите в таблицу:
Сделай те вывод. Какое значение имеют муравьи в распространении семян
7. Отыщите поблизости от муравейника тлей. Найдите в них муравьев. Вооружившись лупой, понаблюдайте за действиями. Отловите несколько муравьев, возвращающихся от колонии тлей. Поместите их в пробирки. Внимательно рассмотрите их внешний вид, обратив на особое внимание на размеры брюшка, окраску.
Ответьте на вопросы:
1/. Как можно охарактеризовать отношения муравьев и тлей?
3/. Какой вывод можно сделать о характере взаимоотношений муравьев с другими организмами?
Дома учащиеся оформляют письменный отчет по заданиям инструктивной
Отчеты иллюстрируются рисунками растений, семенами которых питаются
муравьи, насекомых, которыми они питаются, планом местности, на которой
Комплексная экскурсия с межпредметными связями «Муравейник как модель экологических связей»
Подготовительный этап.
Учащимися была проведена работа на экскурсии к муравейнику по учебно-практическим карточкам. После экскурсии им оказана помощь со стороны учителей физики, химии, биологии, географии, экологии в анализе полученных данных, оформлении выводов.
Цель:
Показать тесное переплетение геологических, химических, биологических и физических процессов, протекающих в природе. Реализовать на практике один из основных законов экологии, согласно которому природный организм и необходимые для его жизни условия составляют единое целое.
Оборудование к занятию: Компасы, лопата, химические индикаторы, рулетки и другие измерительные принадлежности, таблицы, схемы, планшеты, барометр, термометр, психрометр.
Организация занятия.
Участники располагаются возле муравейника, находящийся на пробной площадке в районе школьной экологической тропы. Комплексная экскурсия строится на зачетных выступлениях групп учащихся, представляющих “специалистов” по различным естественным наукам. Выступления учащихся курируют учителя физики, биологии, географии. После выступления групп учащихся проводится фронтальный опрос всего класса.
Ход занятия.
Вступительное слово учителя экологии и географии.
Сегодня мы проводим комплексную экскурсию к муравейнику с целью подведения итогов вашей исследовательской и практической деятельности по теме “Муравейник как модель экологических связей”.
На школьной экологической тропе встречается большое количество муравейников, населенных рыжими муравьями. Где найдешь более одаренное способностями животное? Кажется будто природа, создавая их, хотела дать наибольшее количество изобретательности наименьшей массе материи. Даже сам человек находит в нем себе соперника. Мы строим города, муравей – также; мы держим домашних животных, и он тоже их имеет в лице тлей, которые дают ему сахар. Сложное и даже казалось бы осмысленное поведение этих насекомых вызывают изумление и восхищение человека уже несколько лет.
Муравьиный род – очень древний, ему более сорока миллионов лет. История муравьев – в сорок раз старше истории самого человека. Забота о потомстве привела к возникновению общественного образа жизни. У общественных насекомых в одном гнезде объединяются все особи одного или нескольких поколений, причем разные особи несут разные функции.
Только муравьи живут семьями в несколько миллионов особей, прокладывают дороги, строят тоннели и многоэтажные жилища. Да разве можно перечислить, что выделяет муравьев из многомиллиардного царства насекомых! Наконец, польза, которую приносят эти насекомые лесам, не ограничивается уничтожением вредителей, они разносят семена растений, улучшают качество почвы, насыщают её питательными веществами.
Учитель физики. У подножия молодой березки высится, будто приглаженный утюгом, стройный купол муравейника. Нет на свете человека, который, увидев это остроумное сооружение, не подивился бы великому инстинкту муравьев, умеющих создавать подобные сюжеты. Таким образом, изучение жизни муравьев – полезное и необычайно интересное дело, их можно назвать идеально исследовательским объектом. И сегодня мы покажем, что муравьи и, следовательно, сами муравейники являются объектом исследования специалистов в области биологии, физики, химии, географии и экологии.
Климатические особенности нашей местности определяются в основном географическим положением: удаленностью территории от морей и океанов и циркуляцией воздушных масс. Местность расположена на Русской равнине. Широтная зональность предполагает местности получать достаточное количество солнечного тепла. Климат нашей местности умеренно-континентальный, с умеренно теплым летом и умеренно холодной зимой. Ярко выражена смена времен года. самый теплый месяц- июль + 18 градусов С, самый холодный месяц- январь – 11 градусов С. Местность располагается в зоне смешанных лесов и как следствие этому разнообразие растительного и животного мира. В лесу можно ориентироваться по кроне деревьев, так ветвистее всегда южная сторона. По мху на деревьях, так-так мох растет с северной стороны.
Пробная площадка размером 50х50 находится на юго-востоке от школы, рельеф данного участка слегка всхолмленная равнина, тип почвы дерново-подзолистая, супесчаная, грунтовые воды залегают на небольшой глубине о чем свидетельствует наличие родника на данной территории. Видовой состав растительного мира разнообразен, представлен хвойными и лиственными деревьями, разнообразными кустарниками. Используется человеком для хозяйственной деятельности, а именно возделыванием сельскохозяйственных культур, используется как пастбище для скота и река используется для водопоя животных, ловли рыбы. Наличие родника, а так же его месторасположение недалеко от шоссе говорит о том, что он используется для питьевых нужд человека. Основной объект исследуемой территории родник и муравейник.
Жизнь популяции любого вида насекомого находится под влиянием экосистемы в которой существует и с которой соединена множеством связей. Рыжие муравьи играют важную роль в лесной экосистеме.
В наши дни антропогенное влияние на лес исключительно велико. Одна из форм этого воздействия – промышленное загрязнение. Вредные вещества в той или иной степени влияют на лес, вызывая изменения в лесных сообществах. Муравьи наиболее распространенные и важные для устойчивости любого лесного сообщества животные, а также муравьи интересный и доступный объект для исследований на пробных площадках.
На данной площадке обнаружен 1 муравейник. Весной 2006 года нами обследовалась пробная площадка на противоположном берегу реки в глубине леса. Там было обнаружено 4 муравейника /Приложение 1.
Вывод: анализируя содержание таблицы делаем вывод, что наибольшее количество муравейников было обнаружено в глубине леса, в лесу 4, у дороги 1. Воздействие антропогенных факторов (ЗАО Красный октябрь, наличие шоссейной дороги, рекреационная нагрузка) отрицательно влияют на лесные экосистемы, что ведет к сокращению количества муравейников на единицу площади.
Примерное описание образа жизни муравейника.
Муравьи относятся к типу членистоногих, класс насекомые, отряд перепончатокрылые – во взрослом состоянии имеют по 2 пары перепончатых крыльев (отсюда название отряда), рабочие муравьи бескрылые. Это жалоносные перепончатокрылые – у самок яйцеклад, втянутый в брюшко, превратился в жало – орудие защиты и нападения. У муравьев оно очень короткое, поэтому они жалить не могут. Забота о потомстве привела к возникновению общественного образа жизни. У общественных насекомых в одном гнезде объединяются все особи одного или нескольких поколений, причем разные особи несут разные функции. Вместе живут не менее 2-х поколений – матери и дочери. Чаще всего общество- это единая семья, состоящая из потомства одной самки. Каждый муравей выполняет в муравейнике строго определенные функции /Приложение 2/.
Наблюдая за поведением муравьев, можно предсказывать погоду. Приведем примеры некоторых особенностей в поведении этих насекомых.
Если весной муравьи по воткнутой в кучу веточке до самого верха добегают – быть в эти сутки теплу, а если по веточке только поднимутся да назад в муравейник, еще с неделю зябко будет.
Муравьи приходят в сильное возбуждение – разбегаются в разные стороны, поднимаются на деревья, ползают по ним то вверх, то вниз, направляют свои усики- антенны в разные стороны, а затем переселяются на новые места – быть сильному паводку.
Муравьи прячутся в муравейнике – вскоре будет сильный дождь.
В муравейнике открыты ходы и видно оживленное движение муравьев – к хорошей погоде.
Проведем измерение параметров, определяющих погоду /Приложение 3/.
Наш муравейник относится к типу УК. Его параметры на данный момент:
Рассматривая освещенность муравейника, нужно отметить ее неравномерность. Юго-восточный склон является пологим и более освещенным в течение всего дня.
Практическая работа по определению крутизны склона с северной и с южной части муравейника.
Вывод: Южный склон муравейника пологий, северный склон – крутой.
Важным показателем состояния семей рыжих лесных муравьев является температура во внутреннем конусе их гнезд. Муравьи поддерживают в гнездах температуру. По данным из литературы муравьи очень интересным способом могут сами регулировать температуру внутри своего дома. Они побывав на солнце минут десять, бегут внутрь муравейника и там остывают. Благодаря этим солнечным процедурам в прохладное время в муравейнике на 5-10 градусов теплее, чем на улице. Так что загорают муравьи на благо общества. Температуру же они меряют усами. Которые чувствуют перепад температуры всего в четверть градуса.
Гнезда у муравьев помогают защитить потомство от врагов, а личинки и яйца от высыхания.
В гнезде влажность воздуха внешнему виду можно определить недостаток влажности в муравейнике, хвоя на поверхности становится светлее, чем обычно. Цвета влажных предметов ярче и насыщеннее, так они обладают лучшей отражающей способностью.
Гнездо важно не только как жилище, общая крыша. В таком гнезде присутствует и постоянно выравнивается единый запах семьи. Ведь именно по запаху муравьи отличают своих от чужих. Встретившись на куполе или вдали от муравейника, рабочие муравьи первым делом обмениваются легкими ударами антенн, в которых находятся специальные рецепторы, с помощью которых муравьи и определяют запах различных предметов, в том числе и запах муравьев. Свой будет отпущен или привлечен к какой-нибудь деятельности. Чужому не поздоровится; его либо разорвут на части, либо изгонят.
(Расположение муравейника на пробной площадке. Ориентирование по муравейнику.)
Исследуемый муравейник находится на юго-востоке пробной площадки. И не случайно исходя, из темы сегодняшнего нашего урока мы можем сказать, что муравьи являются помощниками человека. Потерявшись в лесу, мы сможем легко найти дорогу домой, повстречав на своем пути муравейник. По муравейнику мы сможем легко определить стороны горизонта, а именно:
1)муравейник располагается с южной стороны дерева;
Уплотненность, утоптанность, влажность почвы /Приложение 5/.
Кислотность почвы. В естественных биоценозах, гнёздостроительная деятельность муравьев, имеет важное значение: прокладывая ходы гнезда, муравьи рыхлят почву и облегчают доступ воздуха к корням растения. Кроме того, муравьи выделяют экскременты, заносят в гнездо различные органические остатки, и тем самым обогащают почву углеродом, азотом, калием, фосфором и многими микроэлементами.
Описание опыта. Полоску индикаторной бумаги поднести к муравейнику сверху. Через некоторой время наблюдаем изменение окраски: с желтой на малиновую. Поднести полоску к шкале, которая доказывает, наличие кислотной среды /Приложение 6. Приложение 7/.
Температура почвы. Температура измеряется возле муравейника и в дали от муравейника.
Температура почвы возле муравейника – 19 0 С
Количество троп, их протяженность
Характеристика муравьиных троп. Наблюдение за муравьями на тропе /Приложение 8/
Группа биологов. Муравьи всеядные животные. Одно из назначений муравьиных троп – перенос корма. Муравьи-фуражиры совершают дальние переходы к участкам, где живут колонии тлей – это сборщики пади, они имеют раздутое брюшко, так как несут запасы этой сахаристой жидкости. Так как муравьи живут в симбиозе с тлями.
Ребята! Какие вы видите на пробной площадке следы деятельности человека (Тропинки, кострища, частичная вырубка и т.д.) Данное место активно посещается людьми (отдых, берут воду), иногда здесь появляются стада домашних животных, что негативно может повлиять на данный природный объект. По мере возможности с жителями села ведется разъяснительная работа, а наши школьники будут охранять муравейники.
Значение муравьев в природе и жизни человека огромно: они участвуют в распространении семян, за один день муравьиные колонии может уничтожить один килограмм насекомых; велика их роль в почвообразовании – проделывая ходы под землей, муравьи способствуют проникновению в почву воды и воздуха, необходимые растениям, участвуют в возобновлении леса. Лес здоров, если на каждый гектар приходится по крайне мере 4 муравейника. Установлено, что если бы леса остались бы без муравьев, то урон, нанесенный вредителями мог ба сравниться с пожаром. Муравьи часто спасают лес от пожара. Они быстро гасят непотушенную спичку или окурок, брошенного около муравейника. Встанем на защиту лесных санитаров, если увидим варварское истребление муравьиных семей.