Характеристика рыжих муравьев

По мере расширения и интенсификации хозяйственной деятельности человека приобретают угрожающие размеры последствия неосмотрительного хозяйствования. Для борьбы с ними необходимы не только совершенствование методов ведения хозяйства, но и привлечение на помощь наиболее активных живых компонентов естественных сообществ. Среди «наиболее активных» видное место занимают муравьи. Муравьи (Formicidae) – семейство насекомых отряда перепончатокрылых (Hymenoptera). Муравьи ведут «общественный» образ жизни, который выражается в совместном обитании в сложно устроенных гнёздах морфологически различных групп особей, выполняющих различные функции в жизни колонии и вида. Большинство видов муравьёв своей деятельностью способствуют повышению продуктивности земель. Общеизвестна роль муравьёв как санитаров леса.

Все муравьи – это общественные насекомые, живущие семьями. В семьях разных видов насчитывается от нескольких десятков до нескольких миллионов особей. Муравьи имеют очень интересное строение: брюшко соединяется с грудью при помощи тонкого и подвижного стебелька, состоящего из одного или двух сегментов, первый сегмент с верхней стороны часто несёт вертикальную чешуйку; на ногах у муравьёв имеется по одному вертлугу; усики тонкие, с удлиненным первым члеником, образующим рукоять усика; крылья с неполным жилкованием (иногда отсутствуют). Те муравьи, которых мы обычно видим, это так называемые рабочие особи, или просто рабочие, а точнее – бесплодные самки с неразвитыми крыльями. Но раз в году в гнёздах появляются крылатые муравьи – самки и самцы. Самки похожи на рабочих, но отличаются от них строением груди и, как правило, более крупными размерами; у самцов же удлинённое цилиндрическое или суженое кзади брюшко, а голова сравнительно маленькая с большими выпуклыми глазами. Усики у них длиннее, чем у рабочих, и иногда бывают не коленчатые, а нитевидные. Часто самцы и окрашены иначе, чем рабочие. У рыжих лесных муравьёв, например, голова и грудь рабочих и самок частично красные, а самцы – целиком чёрного цвета.

По мере взросления самцы и самки начинают подбираться к выходу из гнезда и иногда даже выходят на поверхность, но лишь на короткое время. И вот наступает брачный лёт. Самки и самцы выходят из гнёзд и скапливаются у входов, затем начинают подниматься на травинки, на деревья, на стены домов и оттуда взлетают. Более подвижные самцы часто взлетают прямо с земли. Самки и самцы из разных гнёзд спариваются в воздухе или на земле, вскоре после этого самцы погибают, а оплодотворённые самки сбрасывают крылья и отправляются на поиски места для гнезда. Во время лёта такие самки во множестве бегают по земле.

Все работы в гнезде берут на себя рабочие особи. Они ухаживают за расплодом (яйцами, личинками и куколками), строят и расширяют гнездо, очищают его от мусора, охраняют от врагов, добывают пищу. Из года в год численность населения в гнезде растёт, гнездо увеличивается в размерах. И, наконец, достигается такая численность, когда семья самостоятельно может вырастить крылатых самок и самцов. Это значит, что семья достигла первой стадии зрелости. У рыжих лесных муравьёв развитие семьи может продолжаться, и семьи могут достигнуть второй стадии зрелости, когда становится возможным размножение муравьиных семей делением. На некотором расстоянии от родительского гнезда строится дочернее гнездо, или отводок, куда переселяется часть рабочих семьи с расплодом и молодой самкой. Если в семье имеется одна плодовитая самка, семья называется моногамной, если много – полигинной. Число самок в полигинных семьях рыжих лесных муравьёв достигает нескольких сотен. Моногамными бывают лишь молодые или слабые семьи. В течение года население муравейника почти полностью обновляется, так что в среднем рабочий муравей живёт около года. Значительно дольше – около 20 лет – живут самки. Семья муравьёв может в принципе жить вечно, поскольку рабочие постоянно заменяют состарившихся самок молодыми.

Между членами муравьиной семьи существует разделение функций, или полиэтизм, который может быть возрастным или кастовым. Под возрастным полиэтизмом понимается закономерная смена круга работ, выполняемых муравьём в гнезде, в продолжение его жизни. Обычно самые молодые рабочие бывают няньками, т. е. ухаживают за расплодом и самкой. Немного повзраслев, они становятся строителями, а затем фуражирами (добытчиками пищи). Самые старые муравьи, которые уже не способны к добыванию пищи, становятся сторожами или наблюдателями. Под кастовым полиэтизмом понимаются различия в круге работ у муравьёв одного возраста, обусловленные различиями в их размерах или строении.

Способ образования новых семей одиночными самками не является у них единственным. Весьма распростронён также другой способ – временный социальный паразитизм. Самки рыжих лесных муравьёв не могут самостоятельно основать новую семью. Для этого им нужна помощь рабочих другого вида – бурого лесного муравья. Молодая самка рыжего лесного муравья находит муравейник одного из этих видов, потерявший собственную самку, и поселяется в нём. Муравьи-хозяева принимают её и начинают выращивать её потомство. Постепенно старые рабочие вида-хозяина погибают, и их место занимают рабочие рыжего лесного муравья.

Основу питания почти всех наших муравьёв составляют два компонента – белковый и углеводный. В качестве источника белковой пищи используются различные беспозвоночные, главным образом насекомые. Муравьи охотятся на них или собирают трупы. Основным источником углеводной пищи служит для муравьёв падь – сладкое выделение тлей и других хоботных насекомых (червецов, щитовок, некоторых цикадок). Связь муравьёв с тлями (трофобиоз) – один из наиболее ярких примеров симбиоза в мире насекомых. Тли снабжают муравьёв пищей, а муравьи защищают их от врагов, переносят на свежие побеги растений, а иногда даже уносят на зиму в муравейник.

Для того, чтобы понаблюдать за взаимоотношениями тлей и муравьёв, мы нашли муравейник рыжих лесных муравьёв, вблизи которого есть поросль берёзы. По стволам тех деревьев, на которых имеются колонии тлей, всегда ходят муравьи, причём у муравьёв, спускающихся вниз, брюшко часто сильно раздуто от пади и даже просвечивает. Проследив за маршрутами муравьёв, поднимающихся вверх, вы, скорее всего, обнаружите тлей на концах тонких веток. Помимо пади и насекомых, муравьи могут питаться соком растений, нектаром, грибами, семенами, но эта пища не является основной. Хотя семена составляют в питании лесных муравьёв ничтожную долю, для жизни леса это очень важно. Дело в том, что многие лесные травы, например копытень, фиалки, марьянники, пролеска и некоторые другие растения, расселяют исключительно муравьи. Семена этих растений имеют специальные придатки (эласмосомы), которые поедаются муравьями; семян муравьи при этом не трогают. Но обычно, прежде чем отгрызть придаток, муравьи оттаскивают семя на значительное расстояние. Расселение семян муравьями называется мирмекохорией.

Вся пища, которую собирают муравьи, приносится в гнездо и там распределяется между всеми членами семьи. Белковая пища является «строительным материалом», из которого в процессе обмена веществ формируется тело муравьёв. Углеводы же являются основным источником энергии, т. е. «горючим» для этих насекомых. Муравьи после выхода из куколки уже не рачстут, но зато много двигаются. Поэтому основу их пищи составляют углеводы. Малоподвижные личинки, наоборот, требуют мало «горючего», и основу их пищи составляют белки. Взрослых личинок обычно кормят кусками насекомых. Молодых личинок муравьи выкармливают выделениями специальных желёз и особыми кормовыми яйцами, отличающимися повышенным содержанием желтка. Кормовые яйца откладывают не только самки, но и молодые рабочие муравьи. Понятно, что муравьи, выкармливающие личинок выделениями желёз или несущие кормовые яйца, потребляют гораздо больше белковой пищи, чем строители или фуражиры.

Жидкая пища распределяется в гнезде путём трофоллаксиса. Фуражир набирает падь в зобик, который отдепён от желудка клапаном, так что хранящаяся в нём пища не переваривается. Придя в гнездо, фуражир становится в характерну. Позу, раскрывает челюсти, и изо рта у него выступает капелька жидкости. К нему подходит один или несколько муравьёв, которые выпивают эту капельку, и вскоре вся пища перекачивается из зобиках фуражира в зобики других особей. Они, в свою очередь, передают пищу тем же способом другим муравьям, и таким образом принесённая порция распределяется в семье. Если в гнездо поступает много жидкой пищи, часть её накапливается в зобиках определённой группы хранителей. Обычно это крупные молодые муравьи. Таким образом создаётся запас пищи на случай плохой погоды.

При оценке деятельности муравьёв очень важно соотносить пользу, которую они приносят, поедая насекомых, и вред, наносимый ими в результате охраны тлей. В лесах польза от уничтожения насекомых муравьями весьма велик. Самое главное, что муравьи в первую очередь охотятся на тех насекомых, которые имеются в больших количествах. Им гораздо выгоднее «специализироваться» на добывании определённого типа добычи, ведь при этом на охоту тратиться меньше времени, и она бывает более эффективной. В результате, как только начинается массовое размножение каких-либо гусениц или личинок пилильщиков, муравьи переключаются на питание почти исключительно ими одними и таким образом в самом начале могут погасить очаг массового размножения вредителя. В то же время тли, которых муравьи разводят в лесах, особенно хвойных, практически не причиняют вреда деревьям. Более того, падь тлей служит источником пищи не только для муравьёв, но и для паразитических мух и наездников, которые, как и муравьи, принимают участие в истреблении вредных насекомых.

Всё живое связано с окружающей средой и оказывает на неё определённое воздействие. Малочисленные, с ничтожной плотностью населения виды лишь в исключительных случаях могут сколько-нибудь заметно повлиять на биоценоз. Чем многочисленнее вид, выше его численность и биомасса на единицу площади, тем значительнее его биоценотическая роль. Значимость муравьёв обусловлена их многочисленностью. Но не этим важны и особенности образа жизни муравьёв, их питания и связей с другими животными, растениями, почвой.

Основные аспекты воздействия муравьёв на биогеоценоз можно разделить на две группы: связанные с сооружением гнезда и постоянством места поселения и обусловленные трофическими связями муравьёв с другими группами животных и растениями.

К первой группе относятся такие важные стороны деятельности муравьёв, как концентрация и ускоренное разложение растительных остатков, аэрация и улучшение водного режима и структуры почв. Почва обогащается гумусом и важными для растений элементами (фосфор, азот, калий, магний и т. д. ) в доступных для растений формах. Муравейники используются как места поселения другими животными. В них создаются особо благоприятные условия для развития ряда микроорганизмов.

Во вторую группу входят хищническая и собирательная деятельность муравьёв, их трофобиоз с тлями и другими выделяющими падь насекомыми, а также связи муравьёв с рядом позвоночных животных.

Почвообразующая деятельность муравьёв. Сооружая гнездо, муравьи оказывают серьёзное воздействие на почву, где строятся гнёзда большинства видов этих насекомых. Численность гнёзд, как правило, весьма высока: на одном гектаре может находиться до 7-8 тыс. муравейников, причём число гнёзд менее тысячи на 1 га-явление редкое. Почвообразующая деятельность муравьёв складывается из следующих факторов: перемешивая почвы, изменения механического состава, изменения химического состава почвы.

Перемешивание почвы происходит при рытье ходов, при котором муравьи поднимают частицы почвы из нижних горизонтов на поверхность. Одновременно улучшается доступ воздуха к корням растений. Перемешивания почвы производятся муравьями постоянно, а не только в период сооружения гнезда, так как муравьи всё время перестраивают своё жилище.

В гнёздах и вокруг них накапливается большое количество экскрементов, удобряющих почву. Муравьи, поселяющиеся в древесине или включающие в гнёзда старые пни, участвуют в механическом разрушении отмершей древесины, ускоряя тем самым процесс её разложения. Рыжие лесные муравьи собирают с окружающей гнездо территории древесные и травянистые частицы, веточки, хвою, чешуйки, травинки и т. д. , концентрируя их в муравейниках, где разложение этих частиц идёт значительно быстрее, чем на поверхности почвы. Однако важное значение муравьёв как фактора почвообразования объясняется не этим, а созданием в гнёздах большинства видов специфической среды, значительно отличающейся от окружающей и способствующей более ьыстрому разложению и гумификации попадающих в гнездо растительных остатков, повышению биологической активности почв. Это связано с более высокой, чем в окружающей почве, температурой гнезда, с развитием в муравейнике микрофлоры – бактерий, грибов, актиномицетов. Разложение ускоряется в десятки раз.

Муравейники представляют собой очаги повышенного плодородия почв. Маленькие гнезда – микроочаги; крупные гнезда – макроочаги, уже ощутимые при стандартных методах учета.

Гнезда рыжих лесных муравьев старше 10 лет и диаметром более 1м как «фабрики плодородия» настолько мощны, что в состоянии оказать серьезное влияние на рост не только произрастающих непосредственно у муравейников трав и кустарников, Нои деревьев, достаточно удаленных от муравейника. Корни деревьев распространяются под поверхностью почвы на несколько метров. Попадая в зону влияния гнезда, они буйно разрастаются, используя накапливаемые под муравейником питательные вещества. Отмечен более быстрый рост сосны в местах, где имеются большое число муравейников. Гораздо выше и гуще вокруг муравейников травостой. Масса травостоя вокруг гнезда среднего муравья-жнеца в 5-8 раз выше, чем на контрольных участках.

Вокруг гнезд развивается растительность, требовательная к плодородию почв, что особенно заметно на бедных почвах. В сосняках Воронежского заповедника валы жилых и брошенных гнезд малого лесного муравья – место возобновления дуба. Муравейники оказываются форпостами более зрелых почв и растительных формаций, элементами, ускоряющими их смену (сукцессию). Детали и особенности этой роли муравейников в биогеоценозе еще предстоит выяснить, но сам факт важного участия муравьев, их активизирующей роли в сукцессионных процессах, протекающих в почвах, признан и не вызывает сомнения.

В муравейниках формируется и население для будущих фаз развития биоценоза. Среди мирмекофилов – тяготеющих к муравейникам беспозвоночных (их насчитывается несколько сот видов)- многие избирают гнездо муравьев как место обитания именно потому, что здесь быстрее идет процесс гумификации, лучше структура и водный режим почв, т. е. достигнут тот уровень развития почв, который предстоит окружающей территории только отдаленном будущем. Многие мирмекофилы также вносят свою лепту в почвообразующую деятельность муравейника.

Муравьи и вредные насекомые. Большинство муравьёв охотятся на различных беспозвоночных, используя добываемую таким путём белковую пищу для выкармливания молоди. Многочисленная молодь требует огромных количеств пищи, что вынуждает фуражиров неустанно искать добычу. Значение хищничества муравьёв для популяции насекомых – жертв зависит от размеров семей и плотности поселения различных видов муравьёв. Некоторые муравьи как хищники могут подавлять размножившийся вид жертвы на контролируемых муравьями территориях. Этому способствует установленное Г. М. Длусским явление реактивности муравьёв на пищу. Суть его сводится к переключению фуражиров на добычу, ставшую наиболее массовой. А ведь именно в случае массового размножения насекомое-фитофаг становится вредителем. В этом случае оно приносит ущерб лесу или сельскохозяйственным растениям, а значит – хозяйственным интересам человека.

В добыче муравьёв преобладают вредные насекомые. Во время массового размножения вредители в добыче муравьёв составляют 90% и более.

Трофобиоз муравьёв с тлями. Как известно, многие тли являются серьёзными вредителями растений. Поэтому при оценке биоценотического и экономического значения муравьев необходимо тщательно взвесить влияние охраняемых муравьями тлей на растения. Исследования показали, что тли делятся на две экологические группы: в первую – входят виды, сосущие из паренхимы, во вторую – из проводящих тканей растений. Представители первой группы почти не выделяют пади и с муравьями не связаны. Не используют муравьи и тлей, покрытых восковым налётом. Именно к этим группам и относятся почти все основные виды тлей – вредителей леса.

Трофобиотические отношения имеются у муравьёв с видами второй группы. Проводились длительные (в течение 10-15 лет) наблюдения, которые показали, что в хвойных лесах вреда от охраняемых муравьями тлей нет. Более того, присутствие муравьёв избавляет лес от вредных последствий жизнедеятельности тлей. Дело в том, что основная угроза деревьям заключается не в потере части сока, а в сажистом грибке, который развивается на выделяемой тлями пади. Слизывая падь, муравьи предохраняют деревья от этого заболевания.

Муравьи и позвоночные животные. Это важный аспект, без которого значение муравьёв в жизни биоценоза будет выглядеть неполным. Муравьи служат пищей многим позвоночным, важным для биогеоценоза или имеющим хозяйственное и промысловое значение. Муравьями питаются многие певчие птицы, лесные куриные, многие земноводные и пресмыкающиеся, а также барсуки, лисы, медведи и другие звери. Гнёзда рыжих лесных муравьёв используются как места зимних ночёвок кабанами. Учёными доказано, например, что без муравьёв невозможно нормальное развитие тетеревов и рябчиков. Поэтому в настоящее время при работах по восстановлению численности этих промысловых птиц планируется специальное расселение рыжих лесных муравьёв.

Муравейники служат не только источником необходимой для нормального развития птенцов пищи, но и как «птичьи санпропускники», в которых птицы, «купаясь», очищаются от паразитов.

В результате многолетнего положительного влияния рыжих лесных муравьёв на лес, увеличивается продуктивность основного яруса деревьев и всего насаждения в целом, а также повышается биологическая устойчивость лесов.

Результаты воздействия рыжих лесных муравьёв на лес многообразны. Непосредственное влияние муравейника: обогащение почвы гумусом, К, N,P,Mg в доступных для растений формах; уничтожение вредителей хвои и листвы; увеличение численности насекомоядных птиц; увеличение прироста древостоя; повышение продуктивности охотничьих угодий; сохранение прироста крон деревьев в очагах вредителей; повышение продуктивности леса; повышение биологической устойчивости насаждений.

Влияние рыжих лесных муравьёв на развитие биоценоза очень велико, поэтому уже в течение ряда лет его используют в практике защиты леса. Муравьи начинают оказывать серьёзное влияние на биоценоз при условии, что численность их достаточно велика. Однако в лесах гнёзда рыжих лесных муравьёв размещаются крайне неравномерно. Это происходит в силу различных причин. Прежде всего, не каждый биотоп, тип леса благоприятен для жизни муравьёв. Кроме того, на пути расселяющихся комплексов могут быть непреодолимые для муравьёв преграды: реки, болота, разорванность лесных массивов и т. д. всё это имеет значение для рыжих лесных муравьёв, ибо основным способом расселение является образование отводков. Мы можем помочь нашим шестиногим союзникам, перенося искусственные отводки в недоступные им участки леса. Методы переселения муравейников в настоящее время отрабатываются. Накапливаются данные об особенностях взаимодействия муравьёв с отдельными вредителями в различных условиях. Без этого, так же как без знания биологии самих муравьёв, невозможно их успешное использование.

В перспективе своей работы я планирую освоить методику переселения муравейников. Далее, совместно с Ковылкинским лесхозом, расположенным на территории нашего села, внедрить это в практику.