Литература
| Вид материала | Литература |
- Класс: 12 Зачёт №2 «Русская литература 1917-1941», 186.43kb.
- Литература 7 класс Зачетная работа№2 Содержание, 40.79kb.
- Литература Форш О. «Одеты камнем», 38.6kb.
- Литература английского декаданса: истоки, становление, саморефлексия, 636.47kb.
- Тема: «Библейские мотивы в творчестве Б. Пастернака», 211.88kb.
- Литература 11 класс Программы общеобразовательных учреждений. Литература, 331.28kb.
- Учебника. Учитель Кулябина Зинаида Григорьевна. Выступление на Краевой научно-практической, 48.58kb.
- Жиркова Р. Р. Жондорова Г. Е. Мартыненко Н. Г. Образовательный модуль Языки и культура, 815.79kb.
- Английская литература. , 57.37kb.
- Планирование курса литературы 8 класса по программе, 14.4kb.
Министерство образования Республики Мордовия
МОУ «Средняя общеобразовательная школа с углубленным изучением отдельных предметов № 36»
Исследовательский проект
Влияние фитонцидов комнатных растений на рост микроорганизмов
Выполнили: Москаленко Евгения и
Пахомова Елена
ученицы 11 Б класса, школы №36
Научный руководитель: Буянкина Н.М.
учитель школы №36
Научный консультант: Лабутина М.В.
кандидат биологических наук, доцент,
заведующая кафедрой ботаники и
общей биологии МГПИ им.М.Е.Евсевьева
Саранск 2006
СОДЕРЖАНИЕ
ВВЕДЕНИЕ…………………………………………….…….3
1. ОБЗОР ЛИТЕРАТУРЫ………………………………….…5
2. ОБЪЕКТ И МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЯ.......................7
2.1 Биологическая характеристика исследуемых видов..............8
2.2 Методы исследования....................................................................9
3. РЕЗУЛЬТАТЫ ИССЛЕДОВАНИЯ.....................................11
ЗАКЛЮЧЕНИЕ И ВЫВОДЫ.............................................13
ЛИТЕРАТУРА.........................................................................14
ВВЕДЕНИЕ
В условиях постоянного роста городов и промышленных центров, когда человек в течение многих часов находится в окружении из стекла, железобетона и синтетических материалов, роль живых растений в интерьере особенно важна. Растения создают иллюзию контактов с природой; красотой форм, приятным запахом и спокойной зеленой окраской благотворно влияют на центральную нервную систему, помогая справиться с плохим настроением или стрессовым состоянием. Но наиболее важны санитарная и гигиеническая функции растений. Доказано, что растения поглощают пыль, очищают воздух помещений от углекислоты, где её почти в 20 раз больше, чем под открытым небом, способствуют увлажнению и ионизации воздуха, снижая его температуру, но что особенно ценно - подавляют и уничтожают многие вредоносные микроорганизмы благодаря выделению особых летучих веществ – фитонцидов (Капранова,1989).
Фитонциды – вещества различной химической природы, своеобразные ядохимикаты растений. Они были открыты в 1928 году отечественным учёным профессором Б.П. Токиным (Иванович,1983).
Фитонциды – один из многих факторов, влияющих на микрофлору воздуха. Воздух закрытых помещений насыщен микроорганизмами, в том числе болезнетворными. Для оздоровления воздушной среды применяют комнатные цветочные растения, многие из которых обладают высокой фитонцидной активностью. Это различные виды рода бегония, герань, хлорофитум, колеус и др. Вот почему при подборе цветов для озеленения школьных помещений необходимо учитывать не только их декоративность, но и фитонцидные свойства (Швечикова и др., 1992).
Химическая природа фитонцидов различна. Обычно это сложные органические соединения: гликозиды, терпеноиды, бензойная, кофейная, хлорогеновая кислоты, дубильные вещества и др. Они находятся в тканях в растворённом состоянии. Многие растения выделяют газообразные фитонциды. Летучие соединения и корневые выделения действуют на расстоянии. Это первая оборона растений от врагов, а растворённые в тканях фитонциды - вторая (Иванович, 1983).
Высокой фитонцидной активностью обладают около 85 процентов высших растений. В частности весьма активные фитонциды обнаружены в чесноке, луке, лимоне, чёрной смородине, боярышнике, можжевельнике, в белокочанной капусте, берёзе, дубе, хрене, крапиве, сосне, бруснике, черёмухе (Голышенков, 1990).
Все растения выделяют фитонциды в целях самозащиты. Они губительно действуют на вирусы, бактерии, простейшие и некоторые многоклеточные организмы. Эти летучие вещества защищают не только растения от вредных для них микроорганизмов, а также животных и человека. Являясь физиологически активными веществами, фитонциды играют важную роль в обмене веществ и стимулируют защитные силы организма. (Синяков, 1992).
Таким образом, изучение влияния фитонцидов на организмы является актуальным.
Целью нашей работы явилось изучение влияния фитонцидов некоторых комнатных растений на рост микроорганизмов.
В связи с этим в задачи исследования входило:
1. Знакомство с литературой по данному вопросу.
2. Освоение методов стерилизации микробиологической посуды.
3. Изучение методики изготовления искусственной питательной среды.
4. Освоение методики выращивания микроорганизмов из воздуха методом осаждения.
5. Выявление комнатных растений с наибольшей фитонцидной активностью.
1. ОБЗОР ЛИТЕРАТУРЫ
Любой растительный организм в процессе своей жизнедеятельности вырабатывает вещества различной химической природы, в том числе и те, которые помогают в борьбе с болезнетворными микроорганизмами, способствуют выработке у растений иммунитета против различных заболеваний. К таким веществам относятся фитонциды – биологически активные вещества, убивающие или подавляющие рост и развитие не только различных микроорганизмов, но и паразитических червей, насекомых – переносчиков и возбудителей инфекционных болезней. Они выделяются как неповреждёнными, так и механически разрушенными растительными тканями (Швечикова и др., 1992).
Фитонциды различных видов растений не одинаковы по своему составу и действию. Продукция фитонцидов изменяется в зависимости от сезона года, почвенных и климатических условий, времени суток, стадии вегетации растений и их физиологического состояния. В большинстве случаев выделение фитонцидов после разрушения (например, измельчения) растительных тканей прекращается в первые минуты, и даже секунды. Исключением являются летучие фитонциды корней дикого пеона, обнаруживающиеся даже через 24 часа, а также фитонциды чеснока, выделяющиеся спустя 200, а иногда 700 часов после их измельчения (Введенский, 1956).
Фитонциды относятся к антибиотическим средствам. Многие фитонцидосодержащие растения широко используются при лечении ран, фурункулов, абсцессов, ожоговых поражений, бородавок, ангины, стоматитов, ларингитов, фарингитов и т.д. Местно фитонциды обладают раздражающим и обезболивающим действием (Нуралиев,1991). В последнее время фитонциды многих растений стали успешно применять в лечебной практике при желудочно – кишечных заболеваниях и как противогельминтные средства (Голышенков, 1990).
Из фитонцидов высших и низших растений в настоящее время получены многие антибиотики, обладающие различной антимикробной активностью: из чеснока - аллицин, из шалфея лекарственного – сальвин, из зверобоя продырявленного – иманин, из чистотела большого – сагвинарин (Швечикова и др., 1992).
Фитонциды повышают бактерицидную энергию воздуха. Соединяясь с легкими аэрионами воздуха, фитонциды превращаются в электроаэрозоли, обладающие активным биологическим действием, поэтому благотворное влияние растений на здоровье и самочувствие людей зависит не только от химического состава фитонцидов, но и от электроаэрозолей фитонцидов (Капранова, 1989). Механизм этого явления связан с трансформацией молекул озона в электронно возбужденные молекулы кислорода - озониды, способные разрушать структуры ДНК патогенных микроорганизмов. Бактерицидные свойства воздуха, содержащего фитонциды, обусловливают и такую его характеристику, как свежесть. Свежий воздух улучшает состояние здоровья, излечивает многие заболевания. Однако воздух может быть чистым, но не свежим. Например, при кондиционировании воздуха за счет уменьшения содержания озона и трансформации ионов резко снижается его бактерицидная энергия.
Изучая фитонцидные свойства оранжерейных растений, С. Ю. Турдиев и Д. Т. Волков (1966) описали 45 видов, обладающих бактерицидными и протистоцидными свойствами. Л. В. Азарова (1974) также подтвердила фитонцидную активность ряда оранжерейных растений. Из числа подобных исследований представляют интерес материалы сотрудников Центрального республиканского ботанического сада АН УССР (Снежко и др., 1982а, 1982б; Макарчук и др. 1982). Они изучили фитонцидную активность свыше 100 видов растений из ассортимента, рекомендованного для озеленения производственных интерьеров. По их данным, акалифа Уилкса, гибискус, аукуба японская, антуриум величественный, пеперомия туполистная, пеперомия резедоцветная, колеус Блюме, санхезия благородная, аглаонема изменчивая и ряд других видов эффективно подавляют патогенный стафилококк. Антимикробной активностью обладают и многие суккуленты, например алоэ, молочаи, толстянки и каланхоэ. Академик А. М. Гродзинский, выступая на 8-ом Всесоюзном совещании по фитонцидам, подчеркнул необходимость глубокой разработки теории фитонцидов в тесной связи с теорией фитодизайна. Фитодизайном он предложил называть введение растений в эргономические системы (замкнутые комплексы: человек-машина-среда) и рассматривать эту деятельность как часть общего дизайна, выполняющую эстетическую, экологическую и другие функции (Капранова, 1989).
В настоящее время проблема фитонцидов выросла в самостоятельное биологическое учение, разрабатываемое совместными усилиями ботаников, зоологов, химиков, микробиологов, растениеводов и медиков. Изучены разнообразные аспекты механизма влияния фитонцидов на окружающую среду.
2. ОБЪЕКТ И МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЯ
Исследования проводились осенью 2006 года в кабинете биологии общеобразовательной школы №36 города Саранска.
В качестве объектов исследования использовались комнатные растения: хлорофитум хохлатый (Сhlorophutum comosum), пеларгониум зональный (Pelargonium zonale), бегония королевская (Begonia rex Putz), которые достаточно часто встречаются в школьных интерьерах.
Исследовательская работа включала в себя ряд этапов:
1. Подготовка и стерилизация микробиологической посуды.
2. Приготовление искусственной питательной среды.
3. Закладка опыта по влиянию фитонцидов растений на развитие микроорганизмов.
5. Статистическая обработка полученного материала.
6. Анализ полученных данных и их обсуждение.
2.1 Биологическая характеристика исследуемых видов
Класс: Однодольные - MONOCOTYLEDONES
Семейство: Лилейные - Liliaceae
Род: Хлорофитум - Сhlorophutum
Вид: Хлорофитум хохлатый – Сhlorophutum comosum
Около 100 видов, встречается в тропиках Азии, Африки и Америки. Хлорофитум хохлатый одно из самых неприхотливых и популярных комнатных растений, часто разводится как ампельная цветочная культура.
Листья в прикорневой розетке, линейные (40 Х 2 см). Во второй половине лета, после цветения, образует длинные, свисающие плети, которые заканчиваются дочерними листовыми розетками. Укоренять розетки можно в течение всего года. Хлорофитум теневынослив, отлично переносит сухой воздух помещений и крайне редко поражается болезнями и вредителями (Семенин, 2003).
Класс: Двудольные - МАGNOLIOPSIDA или DICOTYLEDONES
Семейство: Бегониевые - Begonia
Род: Бегония - Begonia
Вид: Бегония королевская - Begonia rex Putz
Родина – Восточная Индия (Ассам). Бегония рекс – исходный вид. От скрещивания её с бегонией ксантима, произошли многочисленные разновидности.
Бегония королевская – кустовидное травянистое растение с укороченным опушенным полегающим стеблем. Листья крупные, до 30 см длиной и 20 см шириной, ассимитрично сердцевидные, основной фон зелёный с металлическим оттенком, по краю красноватая кайма, среднюю часть пластинки занимает серебристо – белая зона. Черешки 10 -20 см длиной. Крупные бело - розовые цветки в кистевидных соцветиях. В культуре известно большое число сортов, полученных в результате полигибридных и межвидовых скрещивний, объединяемых под общим названием садовой группы сортов королевской бегонии. Рекомендуется для широкого использования в интерьере в качестве одиночных экземпляров и в композициях (Капранова, 1989).
Класс: Двудольные - МАGNOLIOPSIDA или DICOTYLEDONES
Семейство: Гераниевых - Geraniaceae
Род: Пеларгониум - Pelargonium
Вид: Пеларгониум зональный – Pelargonium zonale
Родина – субтропики Южной Африки. Род содержит около 250 видов. Пеларгонии, выращиваемые, в комнатах называют обычно геранями.
Широко распространённое растение. Имеет довольно высокие, разветвлённые стебли, достигающие высоты 70 см. Его листья с прилистниками длинночерешковые, слаболопастные, округло – почковидной формы, светло – зелёные, опушённые. Параллельно краю листа проходит тёмная полоса.
Цветёт с ранней весны до поздней осени, образуя пышные зонтики цветков. Цветки разных сортов могут быть простыми или махровыми, а в их окраске представлены все цвета и оттенки, за исключением синих и золотисто – жёлтых. Легко размножается черенками, которые можно брать весной в феврале – марте, летом в июле – августе. На черенки режут концы побегов с 3 – 5 листьями.
Неприхотливость, выносливость, обильное и продолжительное цветение, яркость и сочность цветов и листьев позволяют широко использовать сорта пеларгониума зонального не только для внутреннего озеленения, но и для выращивания в открытом грунте (С.Л.Быховец, 2000). В последнее время пеларгонии широко используются в медицине, в парфюмерии и как инсектицидное растение (Горкинский, Яковлев, 1993).
2.2 Методы исследования
Оборудование и материалы: чашки Петри, колбы объёмом от 100 мл, спиртовка, химические стаканы, предметные и покровные стёкла, микроскоп, шпатели, вата, марля, бумага обёрточная, карандаш по стеклу.
Ход работы:
1. Подготовка и стерилизация микробиологической посуды.
Лабораторную посуду (чашки Петри, колбы, стаканы, пипетки) моют в горячем мыльном растворе, ополаскивают чистой водой и сушат на воздухе. Затем чашки завёртывают в обёрточную бумагу и помещают в сушильный шкаф при температура не выше 100 - 1050С на 1,5 – 2 часа (Аникеев, Лукомская, 1983). Специальные иглы, петли, шпатели прокаливают на пламени спиртовки.
2. Приготовление искусственной питательной среды.
Питательную среду готовят в стерильных колбах. К 50 мл дистиллированной воды добавляют 2,5 г глюкозы, 1,5 г пептона и 2 г агара. Оставляют полученный раствор для набухания. Далее колбы закрывают стерильными ватными пробками и в таком виде стерилизуют содержимое трехкратным кипячением на водяной бане с промежутками между кипячением в 15-20 часов (Творогова, 1987). Полученную питательную среду разливают в стерильные чашки Петри, так чтобы было покрыто дно чашки и дают возможность застыть.
3.Выращивание микроорганизмов методом осаждения из воздуха
Посев микроорганизмов производят, располагая чашки Петри со средой на расстоянии 10см, 1 и 3 м от выбранных комнатных растений. Чашки открывают на 10 минут, затем закрывают, заворачивают в бумагу и инкубируют в термостате при температуре 25-300 С. В качестве контроля производили посев из воздуха в классе, в котором отсутствовали какие-либо растения.
Споры или клетки микроорганизмов, содержащиеся в воздухе, оседают на поверхности питательной среды, прорастают, делятся и образуют скопления, называемые колониями. Установлено, что за 10 мин на площадь 100 см² осядет то количество микроорганизмов, которое содержится в 10 л воздуха. Через неделю проводят подсчёт выросших колоний, имея в виду, что одна бактериальная клетка даёт начало одной колонии.
Зная количество колоний, выросших в чашке Петри, и её площадь (при 9 см она равна 63,6см²), можно рассчитать, сколько микроорганизмов содержится в 10 л воздуха. Так, если на площадь, равную 63,6 см², осядет А микроорганизмов, то на площади, равной 100 см², содержится Х микроорганизмов:
Умножив полученный результат на 100, определяют содержание микроорганизмов в 1 м³ (или в 1000 л воздуха).
Посев проводили в кабинете после занятий. Повторность опыта трехкратная.
3. РЕЗУЛЬТАТЫ ИССЛЕДОВАНИЯ
Методом осаждения из воздуха на питательной среде в чашках Петри нами были выращены колонии микроорганизмов: бактерий и грибов. При микроскопировании колоний бактерий в основном были выявлены бактерии рода сарцина - Sarcina (Аникеев, Лукомская, 1983).
Колонии Sarcina окрашены в желтый или оранжевый цвет, диаметр колоний 4-5 мм. Sarcina имеет форму кокков, клетки средних размеров (2-6 мкм), встречаются скоплениями по 4-8 клеток вместе. Sarcina – аэроб, широко распространенный в почве и воздухе, разлагает мочевину и белок (Васильева и др., 1979). Она же использовалась при тестировании фитонцидной активности разных растений.
В результате проведенного исследования оказалось, что в зависимости от удаления от комнатных растений в классе количество микроорганизмов на чашках Петри возрастает. Средние данные подсчетов числа колоний приведены в таблице 1.
Таблица 1. Количество колоний микроорганизмов в зависимости от удаления от исследуемого комнатного растения
| Вид растения | Число колоний в контроле | Расстояние, м | ||
| 0,1 | 1 | 3 | ||
| Хлорофитум | 22,5 | 9,5 | 11 | 13,5 |
| Герань | 11,5 | 12 | 17,5 | |
| Бегония | 11 | 13 | 16 | |
В условиях контроля на чашках Петри выросло значительно больше микроорганизмов – 20-25 колоний.
Расчет числа микроорганизмов в 1 м3 показал следующие результаты (таблица 2): по мере удаления от растений число клеток микроорганизмов в воздухе класса возрастает.
Таблица 2. Содержание микроорганизмов в воздухе шт./ 1м³
| Вид растения | Содержание микроорганизмов в контроле | Расстояние, м | ||
| 0,1 | 1 | 3 | ||
| Хлорофитум | 3537,7 | 1495,5 | 1729,5 | 2122,5 |
| Герань | 1808,0 | 1886,6 | 2751,0 | |
| Бегония | 1728,0 | 2044,0 | 2517,5 | |
Как уже отмечалось, среди выросших на питательной среде в чашках Петри колоний отмечались, как колонии бактерий, так и колонии грибов. Среди грибов преобладали колонии пеницилла и мукора. Нами было определено среднее соотношение количества колоний бактерий и микроскопических грибов (таблица 3).
Таблица 3. Соотношение колоний микроскопических грибов и бактерий
| Вид растения | Общее число колоний | Число колоний | |
| грибов | бактерий | ||
| Хлорофитум | 11,3 | 4,8 | 6,5 |
| Герань | 13,7 | 6,6 | 7,1 |
| Бегония | 13,3 | 5,5 | 7,8 |
По данным, приведенным в таблице 3, очевидно, что в воздухе школьного кабинета содержание спор грибов и бактерий почти одинаковое, хотя бактерии несколько преобладают.
ЗАКЛЮЧЕНИЕ и ВЫВОДЫ
Фитонциды – биологически активные вещества, основным свойством которых является подавление жизнедеятельности или даже гибель многих болезнетворных микроорганизмов. Они являются природными антибиотиками, которые человек научился использовать в практических целях.
Проведенное нами исследование по изучению влияния действия фитонцидов некоторых комнатных растений на микроорганизмы подтвердили эти сведения. Мы убедились в том, что комнатные растения действительно сокращают число микроорганизмов в кабинете.
Из изученных комнатных растений наибольшее фитонцидное действие оказывает герань.
На основании полученных результатов можно сделать следующие выводы:
1. Все изученные комнатные растения обладают антибиотическим действием на микроорганизмы.
2. Максимально это свойство проявляется у герани (Pelargonium zonale).
3. В воздухе классных помещений присутствуют бактерии и микроскопические грибы.
4. Количество микроорганизмов в воздухе классного помещения увеличивается по мере удаления от растений.
Практические рекомендации
Юные биологи школы №36 рекомендуют использовать фитонцидные растения (хлорофитум, бегонии, герань) для озеленения школьных помещений, т.к. выделяемые ими летучие вещества оказывают положительное влияние на экологическую обстановку помещений.
ЛИТЕРАТУРА
1. Аникеев В.В., Лукомская К.А.. Руководство к практическим занятиям по микробиологии.- М.: «Просвещение», 1983. С. – 127.
2. Азарова Л.В., Слюсаревская Н.С., Петрушенко В.В. О фитонцидности некоторых оранжерейных растений. Интродукция и акклиматизация растений на Украине и в Молдавии. Киев, 1974.
3. Быховец С.Л. Энциклопедия комнатных растений. – Москва АСТ, Минск Харвест, 2000. - С. 113 – 119.
4. Васильева З.П., Кириллова Г.А., Ласкина А.С. Лабораторные работы по микробиологии. – М.: «Просвещение», 1979. – С. 17-18.
5. Голышенков П.П. Лекарственные растения и их использование. – Саранск. Мордовское книжное издательство, 1990. - С.29-30.
6. Гортинский Г.Б., Яковлев Г.П. Целебные растения в комнате. – М.: Высшая школа, 1993. – С.98-100.
7. Гродзинский А.М. Проблемы фитодизайна и фитонциды //VIII совещание по проблемам фитонцидов. Киев, 1979.
8. Капранова Н.Н. Комнатные растения в интерьере. Изд-во Московского университета, 1989. - С. 5 -7.
9. Нуралиев Ю. Лекарственные растения. – Нижний Новгород, СП ИКПА,1991. - С.29-31.
10. Семенин А.Ф. Всё о цветах. – Екатеринбург. У – Фактория 2003. С. 194.
11. Синяков А.Ф. О вершках и корешках. - М..: Физкультура и спорт,1992. - С. 211 – 246.
12. Творогова А.С. Микробиологический эксперимент в школе. - Саранск, Нива, 1987. - С. 5-10.
13. Чревченко Т.М., Снежко В.В. Озеленение интерьеров // Экспресс – формация. Сер. Озеленение населённых мест. 1982. №23. Вып. 6.
14. Швечикова А.П., Косогова Т.М., Луценко А.И. Комнатные растения и чистота воздуха в помещении./ Биология в школе, 1992. -№1-2.- С. 66 – 67.