Mravce ako objekt pozorovania – alternatívna forma školského vzdelávania

Experimentálna úloha a jej využitie v praxi

Cieľom experimentálnej úlohy je poskytnúť informácie žiakom a učiteľom o zaujímavej skupine organizmov, priblížiť informácie o spôsobe života a na základe pozorovania modelových zástupcov určiť druhové názvy mravcov vyskytujúcich sa v prírodných aj v domácnostiach. Prezentované úlohy možno tematicky zaradiť do 6. ročníka základnej školy (ISCED 2) ako súčasť praktického cvičenia z biológie, zameraného na pozorovanie vonkajšej stavby tela hmyzu (Uhereková et al. 2009).

Mravce ako spoločenský hmyz – spôsob života a komunikácia v mravenisku

Mravce ako spoločenský hmyz sa na zemskom povrchu po prvýkrát objavili v období druhohôr, t.j. pred 110 až 130 miliónmi rokov. Systematicky patria do radu blanokrídlovcov (Hymenoptera). Zatiaľ je známych až 9 500 druhov, no podľa najnovších výskumov čaká ďalších 2 – 4 tisíc druhov na svoje objavenie. U nás sú bežné druhy obývajúce predovšetkým lesné biotopy ako: mravec čierny (Lasius niger) a mravec lesný (Formica rufa). V domácnostiach ako škodca sa vyskytuje žltohnedý druh – mravec faraónsky (Monomorium pharaonis). Spôsobom života je zaujímavý aj cudzokrajný druh mravca rodu Atta. Tieto mravce zbierajú útržky listov z akácií, ktorými „kŕmia“ hubu, ktorú si pestujú vo svojom mravenisku ako zdroj potravy.

Telo mravcov je spevnené vonkajšou kostrou. Nemajú pľúca, preto kyslík a ostatné plyny (oxid uhličitý) prijímajú celým povrchom tela cez prieduchy v pokožke. U mravcov je absencia ciev, srdce je dlhá trubica, nachádza sa pozdĺž chrbtovej strany, ktorá čerpá bezfarebnú krv tzv. hemolymfu z hlavy do zadnej časti tela a potom späť. Telo mravca sa skladá z hlavy, hrude a bruška, môže byť pokryté chĺpkami. Na hlave mravca sú dôležité zmyslové orgány – tykadlá, oči a hryzadlá. Funkciou tykadiel je rozpoznávanie feromónových stôp, pohybov vetra, vibrácií a slúžia tiež na komunikáciu prostredníctvom dotykov. Mravce majú na hlave dve zložené oči, nimi rozpoznávajú pohyb a majú tiež tri jednoduché temenné očká, ktorými vnímajú úroveň a polarizáciu svetla. Na hlave sa nachádzajú aj hryzadlá, ktoré sa používajú na kŕmenie, pri prenášaní materiálu a lariev, na stavbu mraveniska ale aj na obranu. Majú aj pomerne dlhý jazyk, ktorým sa mravce čistia alebo ním lížu tekutú potravu. Hruď je zložená z troch častí, z ktorých vyrastajú tri páry kráčajúcich nôh. U samcov a kráľovien sa na vrchnej časti hrude nachádzajú dva páry krídel. Ďalšou časťou tela je stopka, ktorá spája hruď s bruškom. Vďaka nej mravec dokáže ohýbať bruško až po hlavu. Bruško sa delí na niekoľko článkov, tie sú spojené blankou, ktorá umožňuje meniť jeho veľkosť. Tráviace a vylučovacie orgány sú umiestnené v brušku. Nachádzajú sa tam aj pohlavné orgány, žľazy s rôznymi plynmi aj feromónmi. U niektorých druhov je bruško zakončené žihadlom. Mravec pri vyrušení alebo napadnutí hryzie a do rany zo zadnej časti tela vystrekuje jed (až 60 % kyselinu mravčiu).

Mravce ako spoločenský hmyz žijú v mravenisku, kde v spoločenstve má každý jedinec svoje postavenie a povinnosti. Prieskumníkmi a lovcami sú jedinci s rýchlymi reakciami. Mladé jedince zostávajú vo vnútri mraveniska, aby sa starali o samičky a plody, tvoria až 30 % obyvateľov mraveniska. Zásobovači zabezpečujú potravu, neskôr, po nadobudnutí skúseností sa dostanú do funkcie pozorovateľa na povrchu mraveniska. V spoločenstve mravcov rozlišujeme robotnice, ich počet je niekoľko stoviek až tisíc. Zadnú časť tela a zadnú polovicu hlavu majú sfarbený do čierna, zvyšok tela je červenkastý. U robotníc môžeme pozorovať chĺpky na hlave a hrudi. Majú menšiu hruď a chýbajú im krídla. Niektoré robotnice majú silne vyvinuté hryzadlá, tzv. vojaci. Robotnice predstavujú v mravenisku až 90% dospelých jedincov. Dosahujú veľkosť 4 až 9 mm. Naproti tomu samce majú tmavšie sfarbenie, mohutnú hruď a krídla. Ich úlohou je oplodniť samičku a po splnení svojej úlohy hynú. Veľkosť tela sa pohybuje od 9 až 11 mm. V spoločenstve mravcov je najdôležitejšia kráľovná (samička). V mravenisku je len jedna, má podobné sfarbenie ako robotnice, zadnú časť tela a hruď má lesklé. Okrídlená je len v čase rozmnožovania. Zaujímavé je, že po oplodnení krídla u kráľovien odpadnú alebo sa odlomia. Môže sa dožiť až 20 rokov. Jej veľkosť sa pohybuje do 11 mm.

Rozmnožovanie prebieha tak, že kráľovná na jar nakladie do mraveniska vajíčka. Z vajíčok sa liahnu larvy a tie sú kŕmené zvláštnou potravou bielkovinového charakteru. Obsahuje aj sekrét zo žliaz, ktorý rozhoduje už v prvých dňoch vývoja larvy o tom či bude jedinec samec, samica alebo robotnica. Vývoj lariev trvá 1 až 3 týždne, potom sa larvy zakuklia a v priebehu 4 týždňov sa z nich vyliahnu dospelé jedince. Každá samička sa od mája do septembra pári spravidla so štyrmi samčekmi z rôznych hniezd. Samička je oplodnená len raz za život, vtedy získa veľké množstvo spermií a tie jej vystačia na celý život. Po oplodnení samička zhodí svoje krídla a zakladá si nový roj (hniezdo). Mravce sa vyvíjajú úplnou, dokonalou premenou s nasledovnými vývinovými štádiami: vajíčko, larva, kukla, dospelý jedinec. Stavba mraveniska je zložená z nadzemnej a podzemnej časti. V podzemí sa nachádzajú poprepletané chodbičky, t.j. vlastné hniezdo. Nadzemná časť je postavená z prírodného okolia poznášaného mravcami z okolia. Nadzemná časť je iba nadstavba hniezda, jej hlavnou funkciou je udržiavanie stálej teploty (okolo 30° C) a vlhkosti potrebnej pre vývoj plodu. Pre spolužitie mravcov v mravenisku je potrebná komunikácia mravcov, ktorá prebieha dvoma spôsobmi. Dôležitá pre život je tzv. kontaktná reč, ktorá prebieha pomocou dotykov dvoch jedincov tykadlami. Nezastupiteľnú úlohu má aj chemická reč, ktorá prebieha pomocou špecifických chemických látok – feromónov. Majú význam pri rozmnožovaní jedincov a ako pachová výstraha pri značkovaní územia. Potravu tvorí predovšetký