ОПЫТЫ С МУРАВЬЯМИ: СПОСОБНЫ ЛИ МУРАВЬИ К ОБУЧЕНИЮ?

Здравствуйте, друзья! 

Поздравляю со всеми новогодними праздниками! 

Когда отступают зимние каникулы, хочется окунуться в лето. И в голову влетает пословица "Готовь сани летом, а телегу зимой". Сегодня я расскажу о том, как можно организовать с детьми долгосрочные наблюдения за муравьями на дачном участке, или на выезде, в условиях стационарной стоянки. 

Муравьи - удобный объект наблюдения. Они обязательная часть природных сообществ, и потому их легко обнаружить. У муравьев сложная социальная организация и интересное поведение. 

Не даром, муравьи все чаще становятся домашними питомцами на муравьиных фермах. Люди их разводят в специальных стеклянных кубах, чтобы иметь возможность видеть как насекомые живут в муравейнике. Наука, изучающая муравьев и их жизнь называется мирмекология. "Мирмеко" в переводе с латыни - муравей. 

А вот Вам задачка: способны ли муравьи к обучению? Могут ли находить закономерности и выделять последовательности в событиях? Вот этот вопрос и занимал меня этим летом. В условиях Бухтарминского водохранилища я изучала некоторые способности муравьев с помощью бумажной ромашки. Хотите знать, что из этого получилось?

Подготовка долгосрочного исследования поведения муравьев

Все исследование займет около 6 часов. Это значит, что придется провести их в привязке к муравейнику. Поэтому наблюдения лучше проводит большой группой. Такой тематический день подойдет для детей в летнем лагере. 

Из-за длительности эксперимента, формат больше подойдет для школьников. Или для разновозрастной группы, где есть подростки. Старшие дети будут проводить эксперимент, а младшие принимать посильное участие. 

Исследование будет ритмическим. То есть манипуляции с бумажной ромашкой будут производится периодически, в соответствии со схемой опыта.

Между периодами манипуляций будут окна пассивного наблюдения, которые можно заполнять настольными играми, отгадыванием кроссворда и общением. Мне в исследованиях помогали сын, мама и тётя. А также не обошлось без суслика Мунички. Он тоже участвовал в процессе наблюдений. Мы поставили лежак рядом с ромашкой и играли в "настолки". 

Если в группе будут малыши, паузы можно заполнить пальчиковой сказкой В. Бианки "Как муравьишка домой спешил" или чтением сказок, пословиц, стихов, загадок о муравьях. Йозеф Павлович "Братишки-муравьишки", Ондржей Секора "Приключения муравья Ферды", "Муравьи не сдаются", Сергей Козлов "Три муравья", Наталья Романова "Муравей Красная Точка", В. Сутеев «Под грибом».

Материалы и оборудование для исследования поведения муравьев

Для проведения этого исследования потребуется: 

1. Муравейник. Подойдут любые конструкции. Подземные муравейники, как у маленьких черных садовых муравьев лазиусов, или у более крупных муравьев-жнецов, сгодятся дворцовые кучи рыжих лесных муравьев, или жилье в трухлявых пнях у крупных муравьев-древоточцев (рода Camponotus).

2. Удобное место для длительного наблюдения рядом с муравейником. Слишком близко ставить наблюдательный пост не стоит, иначе муравьи могут заинтересоваться и даже атаковать. Располагайте пост в пределах видимости муравья на ромашке. Позаботьтесь о тени, навесе, об удобных "сидушках", месте для настольных игр, чтобы было удобно фиксировать наблюдения, вкусном пикнике для перекуса.

3. Ромашка из белой бумаги. Я делала ромашку из обычной бумаги для принтера. С длиной лепестков около 10 см. Лепестки пронумеруйте. Вы можете легко нарисовать такую ромашку самостоятельно, или воспользоваться шаблоном в пособии. Ромашку закрепим на палочке скотчем и поместим недалеко от муравейника (в метре-полуметре). В сам муравейник втыкать ромашку не надо.

4. Варенье или сахарный сироп. У меня в опыте было абрикосовое варенье. Но в идеале лучше использовать сахарный сироп. Баночка с сиропом, вареньем должна закручиваться, чтобы не привлекать ос.

5. Ножницы и скотч.
6. Схема опыта, дневник исследований, карандаш для записи.
7. Часы, с секундомером. Мы пользовались сотовым телефоном.
8. Баночка с крышкой, для складывания обрезков лепестков.
9. Корректор для текста с кисточкой, если решите улучшить эксперимент, и использовать метки.

Схема опыта наблюдения за поведением муравьев

Цель исследования: изучение поведения муравьев с точки зрения обучения в условиях повторяющейся закономерности.

Ход эксперимента: 
Необходимо последовательно наносить и удалять сиропные капли на лепестках от первого до десятого. После того как муравей обнаружит каплю, нужно дать 10 минут на кормление. Затем каплю необходимо срезать, муравья отпустить под ромашку, а на следующий лепесток нанести новую каплю сиропа. Все операции фиксируются в дневнике: время, особенности поведения муравьев, их количество.

Рассмотрим схему подробнее.

1. Наносим каплю сиропа на внешний край лепестка №1. Записываем время начала эксперимента. И описываем муравейник. 

Эксперимент начался 29 июня 2016 года в 13.15. Бумажная ромашка установлена в 70 см от входа в подземный муравейник.

2. Фиксируем время обнаружения муравьем первой капли сиропа. 
ВНИМАНИЕ! Обнаружение первой капли муравьями может быть не скорым. С момента начала моего опыта до обнаружения первой капли муравьем прошло 2 часа. Но у лесных муравьев обнаружение происходит быстрее. 
Это самое длительное "окно" в эксперименте. Можно играть, читать, но поглядывать на вашу ромашку, чтобы не пропустить обнаружение капли муравьями.

Обнаружение капли №1 произошло одним муравьем в 15.15.

3. Даем возможность муравью насладиться сиропом в течении 10 минут. Затем кончик лепестка вместе с каплей и муравьем аккуратно срезаем. Муравья аккуратно отпускаем под ромашкой. Обрезки лепестка с сиропом убираем в баночку с крышкой, чтобы не привлекать внимание ос. 

4. Наносим каплю сиропа на край лепестка №2. И записываем время нанесения. Следим за временем обнаружения муравьем этой капли. И за самим муравьем. Описываем его поведение в дневнике.

Обрезка лепестка №1 и нанесение сиропа на лепесток №2 в 15.25; Муравей, оказавшись под ромашкой, бегал какое-то время в растерянности кругами. Затем пару минут метался по палочке вверх - вниз. Потом бегал по всей ромашке. Капля №2 была обнаружена муравьем спустя 20 минут, в 15.45;

5. Записываем в дневнике время обнаружения капли №2. И даем возможность насладиться трапезой в течении 10 минут. Записываем время кормления. Затем снова обрезаем кончик лепестка с каплей сиропа и отпускаем муравья под ромашкой. 

6. Наносим новую каплю сиропа на лепесток №3. Записываем время. Наблюдаем за поведением муравья.

Кормление на капле №2 15.45 - 15.55;
После того как муравей оказался под ромашкой, он убежал в муравейник. Затем вернулся и забрался на ромашку в 16.15, и бегал по всем лепесткам, изучая пространство.Капля №3 была обнаружена муравьем спустя 30 минут от обрезки лепестка №2, в 16.25;

ДОПОЛНЕНИЕ: К сожалению, не подумала сразу о возможности нанесения меток на муравьев, чтобы быть уверенной, что это те же самые муравьи. В следующий раз добавлю это действие. 
Я разработала свою систему меток насекомых. Чтобы пометить муравьев можно использовать корректор для текста. Наносим кисточкой маленькие точки на брюшко. Корректор быстро сохнет и легко счищается. Это более гуманный способ метки, чем подкрашенный лак, который используют традиционно.

Согласно моей рабочей гипотезе, время между  нахождением последующих капель должно сокращаться. Но в нахождении третьей капли случилось наоборот, увеличение времени. Почему же это произошло?

Ответ прост. Муравьи - существа социальные. И фуражир, который нашел вкуснятину побежал рассказывать своим товарищам об обнаруженном сокровище. На это ушло некоторое время.

Зато каплю сиропа на четвертом лепестке муравей нашел уже сразу. Убедившись в наличии капли, муравей двинулся назад по всем необрезанным лепесткам, и вернулся к лакомству. Похоже, муравей, проверял собственную гипотезу. По следам муравья на лепесток №4 пришел еще один муравей.

А пятую каплю муравей отыскал за 1 минуту после обрезки лепестка №4! Разрыв в минуту был при обнаружении капли №6 и №7. При этом основное время потребовалось мурашу, чтобы найти саму ромашку, с момента дезориентации, после того как он очутился на земле.

Казалось бы, как замечательно! Мураш выявил закономерность, и предсказывает, где находится капля по анализу повтора ситуации. Ура! Гипотеза о логических талантах муравьев подтверждается.

Но капля №8 показала, что на ее обнаружение потребовалось 20 минут. Муравей, который осуществлял поиск, вел себя так, как в случае с лепестком №3. К пиршеству присоединилась муха, ей удалось обнаружить каплю №8 быстрее муравья. Я поняла, что это другой муравей, который пришел за первым на лепесток №4. А тот мураш, что легко находил капли вернулся в муравейник.

Муравей бегал по феромонным дорожкам, которые оставил его предшественник, и поэтому не сразу обнаружил каплю. Он периодически взбирался на центральный штырек, чтобы осмотреться. Затем к нему присоединился еще один. Насекомые метались по ромашке уже вдвоем. Наконец, одному муравью удалось обнаружить сладкую каплю. На видео ниже можно лицезреть элементы поиска лепестка №8.

С двадцатиминутным перерывом был найден и лепесток №9, сразу тремя насекомыми. Зато лепесток №10 был найден за 4 минуты. Очень пожалела, что не догадалась сразу пометить мурашей.

7. Капелька сиропа должна последовательно побывать на всех десяти лепестках бумажной ромашки. Отводим 10 минут на кормление муравьям, и обрезаем лепесток. Отмечаем и записываем особенности поведения  муравья. Отмечаем изменение  в числе насекомых. Пути их передвижения. 

Для удобства записи сформулировала бланки фиксации эксперимента, который можно скачать бесплатно, заполнив форму в конце статьи.

8. После наблюдения визуализируйте полученные данные для анализа. Нанесите на шкалу временные отрезки, которые потребовались муравьям для обнаружения капель. Постарайтесь найти закономерности.

Выводы исследования поведения муравьев

При разборе стратегий поведения муравьев в поиске сиропа можно выделить 3 группы.
1. Хаотичное метание и долгий поиск на 20-30 мин - 4 случая (40%).
2. Средний уровень с обследованием необрезанных лепестков  на 4 минуты - 2 случая (20%).
3. Быстрое целенаправленное обнаружение за 1 минуту и менее - 4 случая (40%).

На основе полученных данных и построенной временной шкалы, рискну предположить вероятный цикл обучения муравьев - 2 попытки в стиле хаотичного метания, затем 1 попытка среднего уровня, и последующие попытки - целенаправленного обнаружения. То есть муравью для обучения и установления закономерности нужно 3 повтора.

В предстоящее лето, для проверки этого предположения, я запланировала повторы наблюдений за муравьями, используя метки текстового корректора на их брюшках. И не один круг прохождения и обрезания лепестков, а два.

Мне будет приятно, если и Вы захотите провести подобный эксперимент с бумажной ромашкой. Интересно будет проверить насколько быстро обучаются различные виды муравьев, живущие в других уголках планеты.

Как Муничка помогал муравьев исследовать

Когда я поставила бумажную ромашку возле муравейника, первым ее обнаружил МУНИЧКА, известный своими веселыми выходками суслик. Он деловито обнюхал конструкцию, потрогал ее лапками, и потерял к ней интерес.

Однако, после того, как зверёк заподозрил, что в центре нашего внимания  не он, Муничка стал тянуть одеяло внимания на себя. Именно в этот день он устроил нам шоу ШТУРМА СТОЛА-КОРМУШКИ, и заставил смеяться до упада.

И когда я вставала, чтобы перенести каплю на следующий лепесток, Муничка подбегал вместе со мной, посмотреть чего я делаю. Вдруг семечки раздаю, а он не успеет. Вот такой был забавный помощник во всех делах, а за семечки даже погладить себя разрешал.

Это история о Муничке завершает прошлогодний цикл рассказов о забавном зверьке. Буду надеяться на встречу с неунывающим сусликом грядущим летом. 

БЛАНКИ ФИКСАЦИИ ЭКСПЕРИМЕНТА

Шаблон бумажной ромашки, шкала и таблицы для данных, полученных в опыте.

Ваш email:

О том как муравей охотился и о маршрутном методе картирования его передвижения читайте - http://biomagic27.blogspot.com/2017/02/blog-post-kak-muravej-ohotilsja.html 
Если Вам понравилось, поделитесь постом в социальных сетях. Желаю радости открытий!