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.
Задачи:
- Развитие теоретических и практических знаний учащихся, связанных с проведением естественно - научных исследований.
- Освоение приемов проведения широкого спектра естественно – научных практических работ.
- Освоение некоторых приемов мониторинга окружающей среды.
- Формирование умений наблюдать не просто природные объекты и явления, а взаимосвязь природных объектов, взаимосвязь человека с природой.
- Приобщение учащихся к природе, её красоте, проблемам изучения и охраны.
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.
Учитель биологии.
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.
Доклады групп учащихся о проведенной исследовательской работе.
- Физико–географическое положение пробной площадки, на которой расположен исследуемый муравейник.
Группа географов.
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.
Группа биологов.
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/.
Группа физиков.
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/.
В добавление к описанию растительного мира пробной площадки выполним работу по определению высоты дерева (найти самое высокое дерево на пробной площадке) /Приложение4/.
- Исследование муравейника.
Группа биологов.
Муравейник строится всегда с запасом. Сверху на поверхности земли – это только небольшая видимая часть муравьиного дома, большая часть которого располагается под землей, иногда на глубинах до 20 метров! Здесь есть и вентиляция, и хранилища, и детские комнаты, и даже кухни. Растения - лесные великаны, тоже заинтересованы в помощи муравьев. Если рассмотреть ствол дерева к которому прижался муравейник, то заметим сплошные сплетения из корешков этого дерева. Муравьи между корнями устраивают свои галереи, а по ним воздух и влага лучше поступают к корням дерева. Поэтому дерево выглядит лучше, чем соседние. В качестве строительного материала муравьи используют: мелкие, средние, крупные - веточки, стебли трав, кусочки мха и древесины, листья, смолу, хвою, крылатки семян, шишки, почки, семена, сережки.
Группа физиков.
Внешняя часть купола или покровный слой, уложен так плотно, что даже в самый сильный дождь вода стекает с купола и промокает только его верхняя часть. Подпокровный слой более рыхлый, поэтому купол хорошо защищает внутреннюю часть гнезда как от перегрева, так и от охлаждения. Весь покровный материал достаточно мелкий и плотно уложен (значение покровного слоя - защита гнезда от промокания и механических повреждений, кроме того обеспечивает теплоизоляцию). Форма купола муравейников может быть разной. Выделяют семь основных типов куполов: ПЛ - плоский; К - конический; УК - усеченно-конический; СФ - сферический; ВК - высоко-конический с внешним ( ВШ ) и скрытым ( СК ) валом; СТ - столбчатый купол со скрытым валом; Ш - шлемовидный. Характер вала муравейника может быть внешним или открытым.
Наш муравейник относится к типу УК. Его параметры на данный момент:
Д= 1м 15 см
Н= 1м
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.
Группа географов.
(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;
2) пологая часть муравейника всегда находится с южной стороны, потому что муравьи как бы “растаскивают” муравейник с той целью, чтобы он лучше прогревался.
- Изучение почвы возле муравейника.
Группа географов.
Уплотненность, утоптанность, влажность почвы /Приложение 5/.
Группа биологов.
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.
Часто можно наблюдать оживление, происходящее в муравейнике. Потревоженный муравей принимает оборонительную позу и “выстреливает” из резервуара струйку жидкости, состоящей главным образом из смеси муравьиной кислоты и других углеводородов. Муравьиная кислота – это яд, которым муравьи защищаются и убивают добычу. Но одновременно она оказывает возбуждающее действие. Проведем опыт с индикатором, который доказывает наличие кислоты, которую вырабатываю муравьи.
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/.
Группа физиков.
Температура почвы. Температура измеряется возле муравейника и в дали от муравейника.
Практическая работа
Температура почвы возле муравейника – 19 0 С
Температура почвы вдали от муравейника - 170 С
Вывод: По данным показаниям термометров получается, что возле муравейника температура почвы выше, чем в дали. Это объясняется прежде всего тема, что внутри самого муравейника температура более высокая, чем снаружи, соответственно и почва также прогревается.
- Наблюдение за муравьиными тропами.
Группа географов.
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.
Группа физиков. С каждой дорогой связана одна колонна муравьев. Мы выяснили, что дороги играют в жизни муравьиной семьи важную роль. Установили, что с помощью кормовых дорожек можно определить границы кормового участка того или иного муравейника. Каждая колонна имеет свою дорогу и свой кормовой участок, но если муравей одной колонны перейдет на участок, принадлежащий другой и столкновения между "хозяевами" и "гостем" не произойдет, то это родственники, их объединяет запах, общий для муравьев данной семьи. Другое дело - муравьи из разных семей. Каждая семья зорко охраняет свой кормовой участок. Ведь от его размеров зависит главное условие жизни - количество пищи. Как муравьи находят путь домой? Муравьи помечают свой путь капельками пахучей жидкости, они прижимаются брюшком к земле и передают ей свой запах. Некоторые муравьи не всегда бегут точно по намеченному пути, а сбоку от трассы, потому что запах достаточно силен. Потеряв след, они кругами вновь находят "дорогу" и спешат по ней. (Учащиеся проводят эксперимент с чистым листом бумаги).
- Антропогенное влияние.
Группа географов.
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.
В завершение урока вспомним правила поведения в природе.
- Не врывайся в лес с криком - в этом доме много деток - птенчиков, зверушек; не напугай их.
- Не трогай птичьи яйца в гнезде - птица, учуяв посторонний запах, бросит гнездо.
- Не приноси домой птенцов, выпавших из гнёзда (ты ведь тоже падал, когда учился ходить!). Птенчик у тебя дома будет чувствовать страх и, скорее всего, погибнет, а в лесу он у себя дома, а научиться летать ему помогают его родители и друзья.
- Не ломай деревья - они тоже живые, только не могут ни убежать, ни закричать, ни защититься. Не сдирай белую кожу с тела берез - им тоже больно.
- Не лови, понравившуюся тебе бабочку или жука может быть это последний экземпляр на всей земле.
- Не рви цветы - пусть цветут они в наших лесах, полях, лугах, украшая нашу землю, радуя взор своей красотой и наполняя воздух нежным благоуханьем. Собирая лекарственные травы, оставьте на месте сбора часть хороших растений с плодами, корневищами или луковицами для размножения.
- Не разоряй муравейник - муравьи это санитары леса, они приносят много пользы.
- Не убивай лягушек и жаб - в мире нет ничего бесполезного и безобразного.
- Не сбивай ногами и не топчи ядовитые грибы - ими лечатся лесные жители.
- Не разжигай костёр вблизи дерева или куста - соблюдай правила разведения костров, чтобы не случился пожар. Не оставляй костёр не потушенным.
- Не оставляй в лесу (на лугу, у реки) мусор, в замусоренный лес ты не захочешь больше прийти, а кроме того:
- гниющий мусор будет распространять дурной запах;
- оставленная бумага может загореться от ярких солнечных лучей и устроить пожар;
- целлофан и полиэтилен долго не разлагаются помешают расти растениям, т.к. не пропускают воздух. А также могут вызвать гибель животного, проглотившего кусок целлофана;
- консервная банка может поранить лапки животного и даже послужить ловушкой для мелких зверьков;
- стекло также может поранить лапы животных, а ещё оно может послужить причиной пожара в яркую солнечную погоду, концентрируя, словно линза, солнечные лучи.
Оставляй место своей стоянки в таком виде в каком ты хотел бы застать его в следующий свой приход. Не засоряй водоёмы - может быть, тебе придётся отсюда брать воду для приготовления пищи? А может, ты захочешь искупаться
Вывод.
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.
Подведение итогов урока.