Исследовательская работа «Изучение влияния фитонцидов растений на жизнедеятельность и активность микроорганизмов»

Партнерка на США и Канаду по недвижимости, выплаты в крипто

30% recurring commission
Выплаты в USDT
Вывод каждую неделю
Комиссия до 5 лет за каждого referral

Международная научно – практическая конференция

«Первые шаги в науку»

исследовательская работа

«ИЗУЧЕНИЕ ВЛИЯНИЯ ФИТОНЦИДОВ РАСТЕНИЙ

НА ЖИЗНЕДЕЯТЕЛЬНОСТЬ И АКТИВНОСТЬ МИКРООРГАНИЗМОВ»

Автор:

учащаяся 10 класса

ГУО «Средняя школа №7 г. Могилева»

Научный руководитель:

учитель биологии,

учитель химии

ГУО «Средняя школа №7 г. Могилева»

2013

Содержание

Введение …………………………………………………………………………4

1. Фитонциды

1.1 Состав фитонцидов. Влияние условий окружающей среды на фитонцидную активность ……………………….……………………………………..…..5

1.2 Действие фитонцидов ……..…………….………………………………….6

2. Фитонцидные растения. Общий обзор фитонцидных растений Беларуси ………………………………………………………..……………………………8

3. Изучение летучих веществ фитонцидных растений и их свойств

3.1 Изучение влияние фитонцидов на жизнедеятельность гнилостных бактерий ……………………………………………………..…………………………9

3.2 Подготовка материалов к исследованиям. Изучение бактерицидных, антифунгальных свойств фитонцидов уличных растений …………….…….11

3.3 Изучение лечебных свойств фитонцидов растений. Профилактика респираторных заболеваний …….…………………………………………................14

3.4 Экологический фитодизайн. Использование фитонцидных растений в интерьере помещений...............................................................................................15

Заключение ………..……………………………………………………………..17

Список используемых источников.....................................................................18

Приложение 1 ………………….….………………………………………….....20

НЕ нашли? Не то? Что вы ищете?

Приложение 2…………………………………………………………………….21

Приложение 3 ……………………………………………………………………22

Приложение 4 …………………………………………………………………23

Приложение 5 …………………………………………………………………24

ВВЕДЕНИЕ

С незапамятных времен человек обратил внимание на действие различных растений и приспособился использовать их на благо себе, не извлекая из естественных условий.

Нас заинтересовала деятельность фитонцидов, их влияние не только на другие растения, но и среду обитания человека. Вот почему исследование влияния фитонцидов растений на микроорганизмы является очень актуальным. Именно это и определило те задачи, которые были поставлены в нашей работе:

• Систематизировать знания о фитонцидных растениях произрастающих на территории Беларуси по количеству вырабатываемых летучих веществ.

• Изучить действие наиболее широко распространенных фитонцидных растений в домашних и лабораторных условиях и предложить их активное использование и интерьере помещений и на улицах нашего города.

• Подтвердить лабораторными исследованиями наличие в воздухе микроорганизмов и бактерий, их видовое разнообразие и выявить степень угнетения их фитонцидными растениями.

• Разработать рекомендации, предупреждающие распространение респираторных инфекций среди учащихся, т. е. использование индивидуальных ингаляторов.

Важное значение работы заключается также в том, что полученные в ходе ее результаты могут быть использованы на факультативных занятиях и уроках биологии в 9-х классах так как они способствуют формированию у учащихся представлений о здоровом образе жизни и наглядно показывают что наземно-воздушная среда может стать источником распространения инфекционных заболеваний.

1. ФИТОНЦИДЫ

1.1 СОСТАВ ФИТОНЦИДОВ. ВЛИЯНИЕ УСЛОВИЙ ОКРУЖАЮЩЕЙ СРЕДЫ НА ФИТОНЦИДНУЮ АКТИВНОСТЬ

Фитонциды – это вещества, продуцируемые растениями и имеющие бактерицидные, антифунгальные (активные в отношении микроскопических грибов и актиномицетов) и протистоцидные (активные в отношении клеточных простейших) свойства.

Фитонцидами называют все секретируемые растениями фракции летучих веществ, в том числе те, которые практически невозможно собрать в заметных количествах. Фитонциды чрезвычайно разнообразны по своей химической природе. Обычно они представляют собой не одно вещество, а комплекс органических соединений – гликозидов, терпеноидов, дубильных веществ, эфирных масел и др. У одних растений фитонциды — органические кислоты, у других — эфирные масла, аминокислоты, алкалоиды.

В тканях растений фитонциды распределены неравномерно. Выделение фитонцидов происходит постоянно, но значительно усиливается при повреждении растения.

Процесс выделения фитонцидов зависит и от температуры воздуха. Так, повышение температуры окружающего воздуха до 20 – 25оС способствует возрастанию концентрации этих соединений в 1,8 раза. Понижение температуры воздуха отрицательно сказывается на выделении растениями летучих веществ. Значительное ослабление фитонцидной активности происходит и при физиологической депрессии, вызванной, например, дефицитом влаги, низким уровнем питания [1, с.14].

Таким образом, зная зависимость интенсивности образования фитонцидов от состояния и условий выращивания растений, можно контролировать этот процесс.

1.2 ДЕЙСТВИЕ ФИТОНЦИДОВ

Фитонциды играют важную роль в иммунитете растений и во взаимоотношениях организмов в биогеоценозах. Выделение ряда фитонцидов усиливается при повреждении растений. Летучие фитонциды (ЛАВ) способны оказывать своё действие на расстоянии, например фитонциды листьев дуба, эвкалипта, сосны и многих др. Сила и спектр антимикробного действия фитонцидов весьма разнообразны. Фитонциды чеснока, лука, хрена, красного перца убивают многие виды простейших, бактерий и низших грибов в первые минуты и даже секунды. Летучие фитонциды уничтожают простейших (инфузорий), многих насекомых за короткое время (часы или минуты).

Фитонциды – продукт сложного комплекса биохимических процессов, изменяющихся по фазам развития растений. Фитонциды не только имеют иммунологическое значение, но могут служить регуляторами роста и развития растений, участвовать в процессах дыхания, терморегуляции и т. д.

Выделения комнатными растениями летучих веществ зависит от многих факторов: от систематической принадлежности растений, возраста, физиологического состояния, эколого-биологических особенностей, условий выращивания[2,c.22].

Важная особенность фитонцидов – специфичность их действия. Даже в микроскопических дозах они могут задерживать рост и размножение одних микроорганизмов, стимулировать рост других и играть существенную роль в регулировании состава микрофлоры воздуха, почвы и воды.

Летучие фитонциды вызывают разнообразные изменения клетки бактерии: подавляют дыхание, растворяют и разрушают поверхностные слои и составные части протоплазмы. Действие ряда фитонцидов обусловлено их способностью к окислению. В результате жизнедеятельности растений в окружающей среде увеличивается количество озона, который легко распадается на молекулярный и атмосферный кислород. Последний, соединяясь с водой, образует перекись водорода, которая обладает антисептическими свойствами.

Фитонциды надежно предохраняют растения от множества атакующих бактерий, грибков и вирусов и, следовательно, от заболеваний, которые они могут вызвать. В результате бактериальные болезни у растений встречаются реже. Таким образом, фитонциды создают невосприимчивость, или, как говорят, природный иммунитет растений к различным видам заболеваний. Существенно, что при этом генетический аппарат микроорганизмов не изменяется, то есть фитонциды не обладают мутагенными свойствами. Следовательно, широкое использование растительных выделений не способствует селекции видоизмененных, устойчивых форм бактерий[8,c.43].

У большинства исследованных субтропических растений увеличение активности летучих фитонцидов наблюдается в зимне-весений период и снижается в конце вегетационного период осенью. Фитонцидная активность, например, у мирта обыкновенного, возрастает от первой волны роста (январь – февраль) к весенним и летним месяцам. В период бутонизации и цветения фитонцидная активность наивысшая, а к концу вегетации (ноябрь – декабрь) – наиболее низкая. У луковичных растений из семейства амариллисовые и лилейные интенсивный рост и бутонизация в комнатных условиях чаще приходятся на зимнее время, поэтому активность летучих выделений у них усиливается с конца декабря по первую половину января[8,c.49].

В ходе сопряжённой эволюции к каждому виду растений адаптировались определённые микроорганизмы, выделения фитонцидов обусловили взаимоотношения между растениями в сообществах.

2. ФИТОНЦИДНЫЕ РАСТЕНИЯ. ОБЩИЙ ОБЗОР ФИТОНЦИДНЫХ РАСТЕНИЙ БЕЛОРУСИИ

Большую группу фитонцидных растений составляют древесные формы, которые в Беларуси представлены следующими видами.

Можжевельник. Он выделяет фитонцидов примерно в 6 раз больше, чем остальные хвойные породы, и в 15 раз больше, чем лиственные. В нашей стране более двух десятков видов можжевельника. Среди них есть и деревья, и кустарники.

Сосна относится к одному из самых популярных фитонцидных растений (практически все виды, входящие в род сосновых, обладают антимикробными свойствами). Фитонциды этого дерева, как правило, увеличивают защитные силы организма - сосновый воздух как бы тонизирует его.

Береза - санитар окружающей среды. В насаждениях, где растет береза бородавчатая, в одном кубическом метре воздуха насчитывается всего около 450 микробов.

Дуб. Фитохимические вещества этого дерева отрицательно воздействуют на жизнедеятельность низших грибов.

Клен, как показали исследования биохимиков, не только обладает высокой фитонцидной активностью, но и способен поглощать вредные для человека химические вещества, например, бензол.

Травянистые фитонцидные растения очень многочислены: зверобой, ромашка, подорожник, лапчатка прямостоячая, полынь, тысячелистник, хрен, сельдерей, малина, земляника, черная смородина, клюква и брусника [11].

3. ИЗУЧЕНИЕ ЛЕТУЧИХ ВЕЩЕСТВ ФИТОНЦИДНЫХ РАСТЕНИЙ И ИХ СВОЙСТВ

3.1 ИЗУЧЕНИЕ ВЛИЯНИЯ ФИТОНЦИДОВ НА ЖИЗНЕДЕЯТЕЛЬНОСТЬ ГНИЛОСТНЫХ БАКТЕРИЙ

В практической части работы мы исследовали самые наиболее часто используемые фитонцидные растения в быту, это лук и чеснок. Одна из важнейших особенностей фитонцидов – специфичность их действия. Даже в микроскопических дозах они могут задерживать рост и размножение одних микроорганизмов, стимулировать рост других и играть существенную роль в регулировании состава микрофлоры воздуха, почвы и воды.

Мы провели опыт подтверждающий свойство фитонцидов сдерживать рост микроорганизмов. Для этого наблюдали за процессами гниения и разложения продуктов – куриного яйца и куска натурального мяса (тоже куриного). Для опыта брали несколько одинаковых банок, круто сваренные яйца и куски куриного мяса, примерно одинаковые по массе. Контрольные банки были без фитонцидов с очищенным яйцом и мясом. В остальные внесли кашицу из чеснока и лука и пометили исследуемый материал. Для надежности герметизации края крышки замазали растопленным парафином[7,c.63]. Начало опыта сфотографировали. Уже через несколько дней можно было наблюдать, как изменялся исследуемый материал по окраске. Проведение опыта фотографировали. Постепенно увидели, как контрольное яйцо и мясо начало менять свою окраску и под воздействием гнилостных бактерий происходит разложение белка. В емкостях с фитонцидными растениями процессы гниения проходили значительно медленнее (таблица 1, таблица 2).

Таблица 1. Наблюдения за процессом гниения куриного яйца

Дата	Опытная банка с чесноком	Опытная банка с луком	Контрольная банка
01.10	Помещено очищенное яйцо. На дно банки кладем кашицу из чеснока.	Помещено очищенное яйцо. На дно банки кладем кашицу из лука.	Помещено очищенное яйцо.
03.10	Яйцо остается белым	Яйцо остается белым	Яйцо начинает желтеть
06.10	Яйцо остается белым	Яйцо остается белым	На яйце появляются крупные пятна гниения
09.10	Яйцо остается белым	Яйцо остается белым	Появляются признаки разложения яйца
12.10	Яйцо начинает желтеть	Яйцо начинает желтеть	Появляется на поверхности яйца плесень, яйцо становится темно-желтого цвета
15.10	Яйцо еще больше пожелтело, появились пятна гниения	Яйцо еще больше пожелтело, появились пятна гниения	Яйцо темно-оранжевого цвета, покрыто плесенью, изменило форму

Таблица 2. Наблюдения за процессом гниения куриного мяса

Дата	Опытная банка с чесноком	Опытная банка с луком	Контрольная банка
01.10	Помещено сырое куриное мясо. На дно банки кладем кашицу из чеснока.	Помещено сырое куриное мясо. На дно банки кладем кашицу из лука.	Помещено сырое куриное мясо.
03.10	Мясо выглядит свежим.	Мясо выглядит свежим.	Мясо начинает по краям подсыхать.
06.10	Мясо выглядит свежим.	Мясо выглядит свежим.	На мясе появляются белые и серые пятна.
09.10	На мясе появляется белесоватый налет	На мясе появляется белесоватый налет	Пятна увеличиваются в размерах.
12.10	На мясе четко проступают белые пятна	На мясе четко проступают белые пятна	Появляются признаки разложения и ослизнения поверхности мяса
15.10	Появляются признаки ослизнения	Появляются признаки разложения и ослизнения поверхности мяса	Мясо с явными признаками гниения

Исследования доказали, что присутствие чеснока и лука дольше сохраняет продукты свежими, а чеснок значительно дольше сдерживает рост гнилостных бактерий, чем лук (приложение 1 – 3).

3.2 ПОДГОТОВКА МАТЕРИАЛОВ К ИССЛЕДОВАНИЯМ. ИЗУЧЕНИЕ БАКТЕРИЦИДНЫХ, АНТИФУНГАЛЬНЫХ СВОЙСТВ ФИТОНЦИДОВ УЛИЧНЫХ РАСТЕНИЙ

Для изучения бактерицидных, антифунгальных свойств фитонцидов уличных растений мы вырастили колонии микроорганизмов для дальнейшего исследования. В современной микробиологии при выращивании колоний используют «Метод Коха», основанный на выращивании микроорганизмов на твердой питательной среде. В нашем случае использовался мясо - пептонный агар полученный в ВСУ «Могилевская областная ветеринарная лаборатория». Мы обратились за помощью в лабораторию, так как в школьных условиях создание стерильной питательной среды невозможно.

Для исследования нам необходимы были колонии воздушно – почвенных микроорганизмов, взятых в разных условиях уличной среды. Мы проводили первичный посев микроорганизмов. Стерильную чашку Петри с мясо - пептонным агаром мы устанавливали в выбранных участках, открытыми в течение 30 минут [6, c.12]. Затем герметично закрытые чашки Петри транспортировали в ВСУ «Могилевская областная ветеринарная лаборатория», где в термостатах при температуре 370 С были созданы оптимальные условия для роста колоний в течении 3 суток.

Исследуя количество колоний в разные сезонные периоды мы получили следующие результаты, представленные в таблице 3.

Таблица 3. Сравнительный анализ количества колоний

Условия обитания	№ п\п	Лето 2012 (август)	Осень 2012 (октябрь)
Лиственный лес	1	45	37
Хвойный лес	2	27	20
Помещение	3	57	55
Дорога	4	73	64
Смешанный лес	5	38	30

С помощью выращенных колоний мы смогли установить, что в теплые периоды года микроорганизмов во много раз больше, чем холодный период. А так же проследили количественное соотношение микроорганизмов в разных условиях их обитания (приложение 4 -5).

Подготовленные материал, чашки Петри с выращенными колониями, мы подвергли воздействию ЛАВ, выделенных из нескольких представителей фитонцидных растений. Рядом со школой находится лесной массив «Любуж», поэтому нас заинтересовало фитонциды, каких хвойных растений можжевельника, сосны или ели более губительны для жизнедеятельности микроорганизмов. Зная, что ЛАВ выделяются более активно из поврежденных вегетативных частей растений, мы измельчили в ступке последовательно молодые веточки и хвою можжевельника, сосны и ели, и нанесли стерильной кисточкой изнутри на верхнюю часть трех чашек Петри полученный раствор с фитонцидами. Еще одну стерильную чашку Петри оставили контрольной. Затем в кабинете открыли их на 30 минут, чтобы произошел посев микроорганизмов воздушной среды. Далее, передали в ВСУ «Могилевская областная ветеринарная лаборатория» для выращивания в термостате колоний. Подсчитали и сравнили количество колоний. Данные занесли в таблицу.

№ чашки Петри	Количество выращенных колоний
Контрольная ЧП	87
Обработанная фитонцидами можжевельника	28
Обработанная ф. сосны	60
Обработанная ф. ели	72

По результатам исследования видно, что фитонциды можжевельника практически в 2 раза имеют большую фитонцидную активность, чем у сосны и в 2.5 раза, чем у ели.

3.3 ИЗУЧЕНИЕ ЛЕЧЕБНЫХ СВОЙСТВ ФИТОНЦИДОВ РАСТЕНИЙ. ПРОФИЛАКТИКА РЕСПИРАТОРНЫХ ЗАБОЛЕВАНИЙ

Фитонциды с успехом используют для лечения и профилактики многих заболеваний (фитонцидотерапия). Их отличает высокий профиль безопасности, а в ряде случаев – противовирусная активность. Лечение фитонцидами растений эффективно при гриппе, ангине и других заболеваниях дыхательных путей, болезнях десен и зубов, гнойничковых поражениях кожи, ряде заболеваний пищеварительной системы. Фитонциды, способствуют усилению иммунологических реакций организма, усиливают восстановительные процессы в тканях [12].

Для подтверждения лечебного и профилактического действия фитонцидов мы провели групповой эксперимент. В эксперименте участвовали учащиеся 2А, 2Б, 2В классов на протяжении двух месяцев (ноябрь-декабрь). К ученикам 2А класса мы обратились с просьбой использовать в учебное время личные “ингаляторы”, сделанные из коробочки от “Киндер-сюрприза”, с многочисленными отверстиями. Внутри ингаляторы заполнялись нарезанным чесноком и луком (на выбор учащегося). Содержимое «ингаляторов» заменялось перед занятиями. Ученики 2Б класса не использовали «ингаляторы», но мы дополнительно в классную комнату перенесли ряд фитонцидных растений (Хлорофитум – 6 шт, Герань – 2 шт, лимонное дерево – 1 шт, Аспарагус – 2 шт, Алоэ – 3 шт). Контрольной группой явились учащиеся 2В класса, которые не использовали «ингаляторы» и в классах которых отсутствовали дополнительные фитонцидные растения. Единым условием для всех классов явился контроль за своевременным проветриванием кабинетов, согласно санитарно-гигиеническим правилам.

Кл./ кол-во детей	№ каб	Кол-во переболевших (ноябрь)	%	Кол-во переболевших (декабрь)	%	Кол-во переболевших (среднее)	%
2А 16	105	6	37,5	4	25,0	5	31,25
2Б 15	106	7	46,6	5	33,3	6	40
2В 15	107	8	53,3	6	40	7	46,6

По итогам эксперимента заметно, что в классах 2А и 2Б, где использовались фитонцидные растения и их летучие вещества, уровень заболеваемости значительно ниже, чем в классе 2В где не использовались фитонцидные растения (приложение 6).

3.4 ЭКОЛОГИЧЕСКИЙ ФИТОДИЗАЙН. ИСПОЛЬЗОВАНИЕ ФИТОНЦИДНЫХ РАСТЕНИЙ В ИНТЕРЬЕРЕ ПОМЕЩЕНИЙ

Экологический фитодизайн – использование растений с выраженными фитонцидными свойствами и газопоглотительным действием для оздоровления воздуха в помещениях. Метод фитодизайна может быть использован в условиях любого интерьера. Целенаправленный подбор растений в интерьере детсадов и школ позволит снизить микробную загрязненность воздуха на 50-70%.

Так как растения проявляют оздоравливающие свойства непрерывно и в течение многих лет, при этом не требуя больших затрат на поддержание их функционирования, мы рекомендуем в школьных кабинетах активно использовать растения не только как декоративный элемент дизайна, но и в качестве лечебно – оздоровительной среды [9, c.8].

Для этого предлагаем краткий список комнатных растений не требующих специализированного ухода и обладающих фитонцидной активностью:
- хлорофитум - нескольких таких растений достаточно для поглощения формальдегида, угарного газа, токсических веществ. Хлорофитум обладает и значительным бактерицидным эффектом;

- герань - выделяет биологически активные вещества, убивающие стафилококки и стрептококки;

- диффенбахия – обладает фитонцидными свойствами, очищает воздух жилых комнат от токсинов;

- фиалки, цикламены, папоротники - с помощью этих цветов можно добиться повышения влажности воздуха, т. к. цветы, которым нужно много влаги, обычно возвращают ее через листья;

- драцена, сансевиерия, плющ – губительно действуют на простейших;

- также фитонцидной активностью обладают мирт, молочай, цитрусы. С микробами (стафилококком) «справляются» гибискус, циссус, фикус, акалифа, аглаонема.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

В ходе проделанной работы по «Изучению влияния фитонцидов растений на жизнедеятельность и активность микроорганизмов» мы ознакомились с рядом фитонцидных растений произрастающих на территории Беларуси и их действием на жизнедеятельность микроорганизмов. В ходе исследований получили следующие результаты и выработали ряд рекомендаций:

1. Фитонциды лука и чеснока сдерживают развитие гнилостных бактерий и могут быть использованы в домашних условиях для предотвращения порчи продуктов.

2. Фитонцидная активность чеснока значительно выше, чем у лука, так как фитонциды чеснока значительно дольше сдерживают рост гнилостных бактерий, чем лук.

3. Подтвердили исследованиями, что в теплые периоды года микроорганизмов в наземно-воздушной среде во много раз больше, чем холодный период.

4. Фитонцидная активность хвойных растений не одинакова и лидером по воздействию на рост микроорганизмов в хвойных лесах является можжевельник.

5. Фитонцидные растения можно использовать в личных ингаляторах в качестве профилактических средств, предупреждающих развитие простудных заболеваний.

6. В школьных кабинетах и дома рекомендуется активно использовать в интерьере такие фитонцидные растения как: хлорофитум. герань, лимонное дерево, сансивиерию, папоротник, фикус, аспарагус, алое. Предложенные растения очищают воздух от микроорганизмов и не требуют пристального ухода.

СПИСОК ИСПОЛЬЗУЕМЫХ ИСТОЧНИКОВ

1. Батурицкая, И. В., Фенчук, опыты с растениями / , – Мн: Народная асвета. 1991 г.

2. Бинас, А. В. и др. Биологический эксперимент в школе / – М. Просвещение, 1990 г.

3. Вердерский растений к паразитарным болезням / – М.: Сельхозиздат, 1959 г.

4. Губарёва, Л. И. и др. Экология человека: практикум для вузов / ёва – М. Гуманит. изд. центр ВЛАДОС, 2003 г.

5. Макарчук в медицине / – Киев: Наукова думка, 1990.

6. Нога и наблюдения над растениями / –М. Просвещения, 1976.

7. Токин яды растений. Повесть о фитонцидах / – Л.: изд.-во университета, 1980.

8. О фитонцидной активности некоторых оранжерейных растений // Материалы VIII Совещ. «Фитонциды. Роль в биогеоценозах, значение для медицины». (Киев, 16-18 окт. 1979 г.). Киев, 1981, С, 95-97.

9. , «Фитодизайн как метод улучшения среды обитания человека в закрытых помещениях» // Растительные ресурсы. 1998. №3. С. 11-129.

10. http://yourgreenworld. *****/index/ehkologicheskij_fitodizajn/0-10

11. http://www. *****/article/59-fitod/130-fito

12. http://*****/?p=12

13. http://ru. wikipedia. org/wiki/%D4%E8%F2%EE%ED%F6%E8%E4%FB

Приложение 1

Куриное яйцо (контрольное)

Описание: яйцо 1 день.JPG Описание: яйцо 10 дней.JPG