Изучаем поведение насекомых-опылителей в природе

      В  данной статье предлагаются доступные для учащихся авторские методики наблюдений за насекомыми-опылителями.  Эти наблюдения могут быть организованы учителем биологии во внеклассной работе со школьниками в весеннее или летнее время. В качестве примерных ориентиров для преподавателя приводятся реальные результаты исследования по данной теме, полученные автором  данной книги в Псковской области.

     Опылители растений – достаточно обширная группа животных, к которой относятся  насекомые, паукообразные (цветочные пауки), птицы (колибри и нектарницы) и даже некоторые виды рукокрылых млекопитающих, грызунов, сумчатых и лемуров. Однако, на территории России приоритет здесь явно за разными видами насекомых – представителями  таких отрядов, как чешуекрылые, перепончатокрылые, двукрылые, реже – жесткокрылые.  «Деятельность» насекомых-опылителей на лугу, на опушке леса, в поле или на огороде хорошо заметна. Поэтому она может быть успешно изучена даже неопытным юным исследователем (в том случае, если наблюдения учащихся хорошо организованы педагогом). В качестве одного из конкретных примеров рассмотрим методику организации процесса изучения группой  школьников поведения насекомых-опылителей на лугу.

    Важно, чтобы по прибытии на место работы педагог четко сформулировал перед  учащимися цель исследования и его основные задачи. В данном случае цель может быть такой: «Определить численность разных видов насекомых-опылителей на лугу и познакомиться  с их поведением, связанным с опылением растений». Конкретными задачами исследования могут быть следующие:

1. Определить (приблизительно) численность различных видов насекомых-опылителей на лугу.
2. Выявить, цветки каких растений предпочитаются каждым из видов насекомых-опылителей.
3. Определить, какова активность «работы» различных видов насекомых-опылителей.

     Каждой паре или группе  учащихся, состоящей из 3-4 человек,  предлагается для решения одна  из перечисленных  выше задач. Рассмотрим более подробно, каким образом может быть организована практическая деятельность школьников, нацеленная  на решение всех  задач, поставленных перед ними в начале работы.

     Непосредственно перед началом  наблюдений учащиеся под руководством педагога  характеризуют место  проведения исследования и его условия.  Это  осуществляется  по    плану, предложенному  преподавателем:

а) название региона;
б) название ближайшего населенного пункта, расстояние до него и его расположение по отношению к месту исследования;
в) название сообщества живых организмов, в котором проводится исследование;
г) особенности рельефа местности;
е) названия видов цветущих растений;
ж) средняя высота травостоя (см);
з) дата и время  проведения  исследования;
и) погода в момент исследования (состояние неба, наличие или отсутствие осадков, температура воздуха, направление и сила ветра);
к) освещается ли место проведения работы в момент исследования солнечными лучами, или находится в тени.

     Для успешного выполнения  исследования, нацеленного на изучение поведения насекомых-опылителей,   школьники должны   знать местные виды растений или уметь  пользоваться определителем растений в полевых условиях.

    Первая пара или группа учащихся получает задание -  определить приблизительную численность различных видов насекомых-опылителей на лугу (так будет решена первая задача нашего исследования). С этой целью может быть использована  маршрутная методика. Школьник движется по  маршруту  с длиной учетной полосы в 50-100 м и шириной в 1 м. Учет насекомых проводится наблюдателем при медленном перемещении вдоль полосы, предварительно ограниченной с двух сторон параллельно натянутыми веревками, привязанными к вбитым в землю колышкам. Учитываются насекомые, находящиеся в пределах учетной полосы и сидящие несколько впереди наблюдателя.

     Регистрацию полученных результатов удобно осуществлять, используя таблицу, в которую, напрмер,  слева по вертикали вписываются названия насекомых, а справа вверху - названия растений, на цветках или соцветиях которых обнаружено данное насекомое-опылитель. Каждое встреченное наблюдателем насекомое отмечается крестиком (или точкой) в соответствующей ячейке таблицы. После окончания наблюдения число отметок суммируется, и полученные цифровые величины также проставляются в ячейки таблицы.

    Простейший анализ результатов, полученных нами  в реально проведённом небольшом исследовании, показал, что наиболее многочисленными насекомыми-опылителями на лугу были пчелы и мухи-журчалки, а наименее многочисленными - шмели и два вида бабочек.

    Зная площадь учетной полосы (в данном случае - 50 кв. м), а также   общую площадь луга и количество насекомых разных видов, встреченных на маршруте, школьники  могут  определить приблизительную численность насекомых-опылителей, находящихся в данный момент на всей площади луга. Безусловно, эти данные будут очень неточными (в особенности – если подсчет насекомых на маршруте осуществлялся только один раз), на что следует обратить внимание учащихся. Затем педагог рекомендует им выразить предполагаемую численность каждого вида в % к общему числу насекомых-опылителей на данном лугу.

    Очевидно, что полученные результаты еще не дают возможности сделать заключение об избирательности каждым конкретным видом насекомого цветков или соцветий того или иного вида растения. Ведь не исключено, что подавляющее большинство насекомых встречено на  соцветиях василька не потому, что насекомые-опылители выбирают именно это растение среди прочих, а потому, что соцветия василька чаще других  встречаются на данном лугу.

    Чтобы внести ясность в этот вопрос, необходимо провести работу по изучению  избирательности насекомыми-опылителями разных видов растений на пробной учетной площадке, где частота встречаемости цветков или соцветий  каждого из этих видов растений будет сходной или одинаковой. В нашем случае такой площадки выделить не удалось, поэтому пришлось создать ее искусственным путем. На площади 1 кв. м. были высажены растения разных видов таким образом, чтобы число распустившихся крупных цветков или соцветий с мелкими цветками  для  каждого из видов растений было одинаковым. Лишние соцветия или цветки  у представителей некоторых видов растений были  удалены. После нескольких минут ожидания, выделенных для адаптации насекомых-опылителей к изменившейся ситуации, было начато наблюдение. Его результаты должны были решить  вторую задачу  нашего исследования.
Учитывая возраст учащихся, оптимальная длительность наблюдения не должна превышать  30 минут. Для фиксации его результатов также может быть использована специальная таблица в дневнике наблюдения учащегося.

    Сам процесс регистрации результатов сводится к следующему: через каждые 15 секунд первый наблюдатель, имеющий часы с секундной стрелкой, подает условный звуковой сигнал второму наблюдателю (например,  произнося слово «Время!»). Второй наблюдатель по этому сигналу называет число насекомых, находящихся на цветках (соцветиях) того или иного вида растения в данный момент (например: «две пчелы — на васильке, одна лимонница — на зверобое.). Первый наблюдатель быстро отмечает крестиками (или точками) число насекомых в соответствующих ячейках таблицы.

     Перед началом наблюдения юные исследователи должны потренироваться несколько минут в регистрации результатов, чтобы между ними возникло взаимопонимание, а действия стали бы более отлаженными. После этого можно перейти к выполнению наблюдения.

     Анализ результатов проведённого нами исследования показал, что даже при одинаковом количестве крупных цветков или соцветий с мелкими цветками у   разных видов растений в пределах пробной учетной площадки насекомыми-опылителями все равно наиболее часто выбирались соцветия василька лугового. За период наблюдения получено 112 регистраций насекомых-опылителей на цветках или соцветиях растений в пределах учетной площадки. При этом 104 регистрации (92,2% от общего числа регистраций) соответствует местонахождению  насекомого на соцветии василька лугового. Пребывание насекомых-опылителей на цветках других видов растений в пределах площадки носило единичный характер. Пчела, муха-журчалка и лимонница на цветках других растений (кроме василька) не были замечены за тридцатиминутный период наблюдения ни разу. Только поведение шмеля явилось исключением из общего правила. Пребывание этого насекомого регистрировалось (по данным таблицы 2) на четырех видах растений, причем в приблизительно равной пропорции.
Если этот факт подтвердится при повторных наблюдениях,  можно будет предположить, что именно шмель является на данном лугу основным опылителем для «непопулярных» видов цветущих растений, несмотря на свою низкую численность по сравнению с пчелами и мухами-журчалками.

     Однако, полученные школьниками результаты, даже если они подтвердятся при повторных наблюдениях, еще не дают им возможности сделать вывод  о степени активности различных видов насекомых-опылителей. Необходимо получить данные, которые покажут «деятельность» этих насекомых в динамике. Это является  третьей  (и последней) задачей нашего исследования, которая будет решена  очередной парой или группой  учащихся.

     Интересующие нас данные могут быть получены путем регистрации числа посадок конкретного насекомого определенной видовой принадлежности на цветки или соцветия различных растений в единицу времени. Эта величина отражает также число перелетов данного насекомого с цветка на цветок или соцветие  в том же  интервале времени.
При проведении данного наблюдения исследователь «сопровождает» конкретное насекомое данного вида, следуя за ним «по пятам», но сохраняя при этом дистанцию в несколько десятков сантиметров.

     Предположим, что юный исследователь, по предварительной договоренности с педагогом, должен  провести 30- минутное наблюдение за активностью данного вида насекомого. Однако, трудно ожидать, что все это время можно будет удерживать в поле зрения наблюдателя только  даннуюособь исследуемого вида насекомых. Вероятно, каждое конкретное насекомое  будет находиться рядом с наблюдателем либо секунды, либо минуты  (в зависимости от различных обстоятельств). Поэтому у школьника может возникнуть вопрос: «Что делать, если объект, за которым велось наблюдение, взвился в воздух и покинул место исследования?». В этом случае рекомендуется по возможности быстрее найти другую особь того же вида и продолжить наблюдение, стараясь набрать необходимую сумму минут. Иногда для этого приходится в процессе исследования сменить несколько объектов данной видовой принадлежности.
Регистрацию результатов удобно проводить, используя специальную таблицу и отмечая в ее левой графе порядковый номер каждого очередного насекомого данного вида, за поведением которого ведется наблюдение. Аналогичным образом рекомендуется проводить регистрацию результатов при изучении активности других групп насекомых-опылителей. После окончания работы по изучению активности представителей всех находящихся на лугу групп насекомых-опылителей полученные результаты могут быть представлены учащимися в сводной таблице. Эти результаты обязательно должны быть проанализированы  школьниками, выполнявшими данное задание.

     После выполнения каждой парой или группой школьников своего задания (т.е. решения конкретной задачи исследования) педагог собирает всех  учащихся вместе и предлагает представителю от каждой  пары или группы ознакомить остальных своих товарищей с итогами работы. Все присутствующие могут задать вопросы выступающим. Каждый отчет должен начинаться с формулирования задачи исследования, раскрытия последовательности действий, а заканчиваться изложением результатов и их объяснением.

     Предположим, что мы имеем дело не с результатами разовых тридцатиминутных наблюдений, а со средними показателями многочисленных повторных наблюдений. В этом случае школьники при помощи  педагога смогут сделать, например,  следующие  умозаключения:

1. Наибольшая частота перелетов с цветка на цветок была характерна для шмелей. Однако, обращает на себя внимание низкая численность  этих насекомых на данном лугу.
2. Из всех групп насекомых-опылителей лишь шмели достаточно активно посещали цветки нескольких видов растений, что позволяет рассматривать их как универсальных опылителей.
3. Приблизительно одинаковая частота перелетов с цветка на цветок была характерна для пчелы и капустной белянки, но бабочки встречались гораздо реже.
4. Частота перелетов с цветка на цветок у мухи-журчалки  сравнительно невысока, но  для нее была характерна высокая численность на изучаемом лугу. 
5. Самая низкая частота перелетов с цветка на цветок была отмечена у лимонницы. Ее численность на данном лугу тоже сравнительно  мала. Поэтому  можно предположить, что  роль этого вида насекомого в опылении цветковых растений  на исследуемом лугу очень незначительна.

      После окончания обсуждения результатов, а также формулирования предварительных выводов, необходимо перейти к оценке научной достоверности полученных результатов. Учитывая возраст учащихся-подростков, вряд ли можно считать целесообразным ознакомление  их с принятыми в большой науке статистическими методами обработки  результатов исследования. Однако, в итоге учащиеся должны осознать, что далеко не всегда полученные результаты могут служить достаточным основанием для формулирования окончательных выводов об изучаемом объекте или явлении.

     В процессе беседы необходимо показать школьникам, что в ряде случаев результаты исследования могут отражать реальность в искаженном или неполном виде, т. е. они не будут обладать научной достоверностью. В то же время, цель каждого ученого - добиться наиболее правильного отражения характеристик явления или объекта в  полученных результатах.

     Именно поэтому необходимо выявить возможные причины, приводящие к искажению результатов, и попытаться уменьшить или ликвидировать влияние этих причин в  будущих исследованиях. Проводится общее обсуждение причин, которые могли явиться источниками ошибочности или неточности полученных результатов (на доступном для юных исследователей уровне).

    В конкретном случае  могут быть названы следующие наиболее очевидные причины научной недостоверности полученных результатов:

1) наблюдение было кратковременным;
2) не проводились повторные наблюдения, или их недостаточно;
3) при изучении избирательности насекомыми цветков тех или иных видов растений наблюдение проводилось только на одной учетной площадке;
4) при изучении поведения насекомых-опылителей наблюдалась активность  лишь немногих  особей каждого вида.

    В заключение могут быть обсуждены перспективы  дальнейшего исследования по данной теме, с учетом  прозвучавших замечаний.

    Рассмотренные в статье доступные для школьников методики наблюдений  при их правильном использовании позволят  педагогу  включить   учащихся в исследовательскую деятельность, которая будет способствовать их интеллектуальному развитию и пониманию ими сущности  работы ученого-полевика.