«Действие фитонцидов комнатных растений на простые организмы»

Автор: Лигоцкая Елена Михайловна

Дата публикации: 10.10.2016

Номер материала: 2954

Конспекты
Экология
5 Класс

Муниципальное общеобразовательное учреждение

«Гимназия № 56»

Муниципального образования Люберецкий муниципальный район

Московской области

(МОУ « Гимназия № 56»)

Тема проекта: «Действие фитонцидов комнатных растений на простые организмы»

http://www.sbras.ru/HBC/images/2000/n28-29/i15.jpg

Автор: Лигоцкая Ульяна,

учащаяся 5 «А» класса  МОУ Гимназия № 56

                                                    Руководитель: Лигоцкая Елена Михайловна,

учитель начальных классов

(8-915-454-15-40)

п. Красково 2016 г.

Содержание

I. Введение

II. Основная часть.

2.1. История изучения фитонцидного влияния  растений на живые организмы.

2.2.  Влияние фитонцидов на организм человека.

III. Практическая часть

IV. Литература

V. Приложение

Введение

Фитонциды – вещества различной химической природы, своеобразные ядохимикаты растений. Они были открыты в 1928 году отечественным учёным профессором Б.П.Токиным. Он установил, что среди растений встречаются виды, синтезирующие биологически активные вещества, обладающие антибактериальной и  антигрибной активностью (бактерицидным и фунгицидным действием). Эти вещества он назвал  фитонцидами (от греческого слова «фитон» - «растения» и латинского «цедо»- «убиваю»). Известный российский ученый Б.П. Токин разработал свою методику. Он исследовал фитонцидность комнатных растений, используя простейших – инфузорий. Лабораторией профессора Б.П. Токина было обнаружено более 500 видов растений, обладающих фитонцидными свойствами. На основании многочисленных исследований было установлено время гибели простейших после бесконтактного воздействия фитонцидных растений. Решила провести исследование и  выяснить  влияние фитонцидов комнатных растений, произрастающих в классных комнатах нашей гимназии,   на простейших, а также проследить действие комнатных растений  на очистку воздуха кабинета биологии  от микроорганизмов.

        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.

Столетиями люди пытались украсить и обустроить свои жилища с помощью растений. В современном шумном, стремительном и загрязнённом мире роль растений возросла многократно. Особенно велика она в холодном климате, где человек большую часть своего времени проводит в помещениях и лишён возможности общения с живой природой. В этих условиях нормальное развитие и здоровье детей во многом зависят от качества среды обитания закрытых помещений – гимназий, школ, детсадов и т. д. Защищаясь от пыли и шума, современные помещения становятся все более герметичными и концентрация потенциально опасных веществ в них увеличивается. Снижение факторов риска можно достичь средствами озеленения.

Актуальность исследования: воздух классных комнат содержит множество микроорганизмов, в том числе и условно патогенных, таких как стафилококки и микроскопические плесневые грибы. В закрытых помещениях общее содержание микроорганизмов в воздухе непрерывно возрастает. Зелёные  растения выделяют в воздух летучие вещества, которые даже в незначительных концентрациях способны не только очищать воздух, но и улучшать самочувствие людей.

 Гипотеза: действительно ли комнатные растения выделяют  фитонциды, которые  губительно действуют на микроорганизмы, находящиеся в воздухе классных комнат.

Цель работы - установить роль фитонцидов комнатных растений в оздоровлении окружающей среды за счет противодействия болезнетворным микроорганизмам.

           Задачи:     

  • изучить состояние проблемы в специальной биологической литературе, Интернет-сайтах;    
  • выявить среди растений школьного кабинета, растения выделяющие фитонциды;
  • научиться применять исследовательские методики на практике;
  • доказать роль фитонцидов в уничтожении болезнетворных микроорганизмов;
  • развить интерес учащихся к экологическим проблемам;
  • дать рекомендации по озеленению школьных кабинетов с учётом воздействия растений на здоровье учащихся;

Объект исследования: фитонциды комнатных растений
Методы исследования: наблюдения, эксперимент, анализ, сравнение.
Место исследования: МОУ «Гимназия № 56».

Основная часть

2.1. История изучения фитонцидного влияния  растений на живые организмы.

     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.  Способность синтезировать фитонциды непостоянна. Она изменяется с развитием организма и зависит от условий произрастания растения. Образование фитонцидов обычно усиливается при его повреждении.

Самым безопасным и доступным средством борьбы с возбудителями различных заболеваний являются фитонциды. Фитонциды -  это  вещества  растительного  происхождения,  обладающие свойством убивать микроорганизмы,  в  т.ч. болезнетворные. Фитонцидные свойства присущи почти всем растениям, но среди них различают низкофитонцидные и высокофитонцидные. Летучие фитонциды - это эфирные масла, выделяемые растением и защищающие его от грибков, простейших, бактерий. Таким образом, фитонциды создают невосприимчивость, или, как говорят, природный иммунитет растения к различным видам заболеваний. Горьковатый запах белых кистей цветущей черёмухи, смолянистый запах лопающихся тополиных почек и распускающихся молодых листьев, пряный запах цветущей липы, привлекающий множество насекомых, - это и есть фитонциды.

Прошло немного времени с тех пор, как были открыты фитонциды, но уже многое стало известно об их природе: как они образуются, как действуют на различные организмы и как их можно использовать в медицине и в быту.

В медицинской практике применяют препараты лука, чеснока, хрена, зверобоя и других растений, содержащих фитонциды, для лечения гнойных ран, трофических язв. Фитонциды ряда растений стимулируют также              двигательную и секреторную активность желудочно-кишечного тракта, сердечную деятельность.   Был составлен ассортимент тропических и субтропических растений, которые можно использовать для профилактических и лечебных целей дома и в местах массового скопления людей: в детских садах, школах, лечебно-профилактических и других учреждениях, которые можно объединить в три группы:

1-я группа — растения, летучие выделения которых обладают выраженной антибактериальной, антивирусной, антифунгальной активностью в отношении воздушной микрофлоры.
        2-я группа — растения, летучие выделения которых улучшают сердечную деятельность, повышают иммунитет, обладают успокаивающим, противовоспалительным и другими лечебными действиями.
         3-я группа - растения-фитофильтры, поглощающие из воздуха вредные газы.

Мощность и спектр антимикробного действия фитонцидов весьма разнообразны у разных видов растений. Фитонциды чеснока, лука, хрена убивают многие виды простейших, бактерий и низших грибов в первые минуты и даже секунды. Летучие фитонциды манника уничтожают простейших (инфузорий) за два часа, а многих насекомых – за несколько минут. Фитонциды – один из факторов естественного иммунитета растений (растения стерилизуют себя продуктами своей жизнедеятельности). Защитная роль фитонцидов проявляется не только  в уничтожении микроорганизмов, но и в подавлении их размножения. Однако фитонциды не следует рассматривать только как специфические защитные вещества. Они могут принимать участие в теплорегуляции и в иных процессах жизнедеятельности растений.  Состав выделяемых фитонцидов зависит от вида растения, его возраста, физиологического состояния, условий выращивания. Работая с литературными источниками, я обнаружила, что некоторые авторы отмечают, что наибольшее влияние на количественное содержание фитонцидов оказывает температура. Её повышение с 15С до 20С приводит к значительному увеличению количества фитонцидов в воздухе. Повышение влажности воздуха отрицательно сказывается на выделение летучих фитонцидов, но дефицит влаги в засушливое время снижает фитонцидную активность. Изменение освещённости лишь незначительным образом отражается на содержание летучих фитонцидов. Обычно максимальная продукция фитонцидов у неповреждённых растений приходится на время интенсивного роста и бутанизации. Большинство комнатных растений имеют субтропическое и тропическое происхождение, поэтому сроки максимальной продукции фитонцидов приходятся у них на зимнее - весенний  период. Это очень ценно, так как в это время частота ОРЗ особенно высока. Фитонцидная активность максимальна днём и минимальна ночью. Интенсивность производства фитонцидов растениями связана с интенсивностью дыхания – в темноте растения практически не выделяют фитонцидов. На их выделение влияют также состав почвы и температура воздуха – плохое питание и понижение температуры снижают выделение растениями летучих веществ.

2.2 Влияние фитонцидов на организм человека

     Комнатные растения и растения, произрастающие вблизи жилых зданий, так же могут влиять на состояние человека, его работоспособность. При изучении действия фитонцидов было исследовано  около девяноста видов комнатных растений, наиболее активными из них оказались: бегония белопятнистая,  примула весенняя, пеларгония душистая,  гиппеаструм гибридный, олеандр белый, фикус упругий, филодендрон Андре, папоротники – венерин волос, птерис пильчатый, нефролепис высокий. Известно, что утром растения выделяют больше фитонцидов, чем вечером. Запахи растений вызывают обонятельные ассоциации, влияющие на состояние человека [см. приложение №1]. Стимулирующие и тонизирующие запахи имеют следующие растения : гвоздика, лавровый лист, чёрный перец, ирис, кофе, смородина, рябина, тополь чёрный, чай. Успокаивающими запахами обладают: апельсин,  мандарин, валериана, герань душистая, лимон, резеда, роза, цикламен.

       Разные плоды деревьев в той или иной степени задерживают пыль, другие взвешенные частицы, поглощают углекислый газ. За лето взрослое дерево поглощает из воздуха углекислого газа: тополь – 44 кг., дуб – 28 кг., липа – 26 кг., ель – 6 кг. Многие деревья способствуют летом поглощению температуры, снижают действие ветра и шума.  

Исследовательская часть

В своей работе   использовала методику  определения фитонцидной активности экстрактов комнатных  растений по Б.П. Токину. С этой целью  проведено несколько экспериментов по выявлению действия фитонцидов на простейших. Использовала лабораторное оборудование кабинета биологии: микроскоп (увеличение в 120 раз), предметные стёкла, пипетка, пресс для чеснока, культура инфузорий, головка лука, яблоко. А также  экстракты комнатных растений: лимон, каланхое, герань, алоэ.

Эксперимент №1. Выявление действия фитонцидов комнатных растений  на простейших.

Ход эксперимента: При помощи пипетки нанесла несколько капель жидкости с инфузориями (вода карьера п. Красково) на предметное стекло и рассмотрела под микроскопом. Наблюдала движение инфузорий. Изготовила кашицу из луковицы чеснока. Быстро положила каплю кашицы на предметное стекло рядом с каплей жидкости с инфузориями, но так, чтобы жидкость и кашица не соприкасались. То же самое проделала с луком, яблоком и листьями лимона.

Обработка результатов: С течением некоторого времени инфузории погибли под влиянием фитонцидов. Гибель произошла через 20 минут рядом с чесноком, через 15 минут рядом с луком, через 1,5 часа рядом с яблоком (это обусловлено тем, что яблоко имеет очень мало фитонцидов, и, возможно, их действие менее сильное, чем у чеснока, лука и лимона), через 45 минут рядом с листьями лимона. Отсюда делаю вывод, что действительно фитонциды чеснока, лука, лимона, губительно действуют на простейших.

Эксперимент № 2.  «Взаимодействие простейших с соком исследуемых растений».

Ход эксперимента: 1. В керамической ступке   растереть листья  исследуемого растения, действие фитонцидов которого необходимо проверить.

  1. Отжать через марлю несколько капель сока исследуемого растения.
  2. Взять пипеткой каплю воды из карьера, нанести ее на предметное стекло и накрыть покровным стеклом.

4. Просмотреть препарат сначала под малым, а затем под большим увеличением микроскопа. Можно увидеть простейших – инфузорию-туфельку.

6. Добавить под покровное стекло каплю приготовленного сока из листьев растений.

7. Наблюдать за движением простейших в течение 1 минуты. Записать результаты наблюдений.

Постановка эксперимента

 1.Получили сок из листьев лимона, герани зональной, алоэ древовидного, каланхое разместили в разные ступки. Установили активность простейших до соприкосновения с фитонцидами (под микроскопом).

 2. Внесли каплю сока растения в каплю на предметном стекле.

 Очень интересно было наблюдать за поведением инфузорий. Активно движущиеся инфузории-туфельки неожиданно теряли способность к движению, останавливались, их словно удерживала огромная сила - губительный для них растительный яд.

3.По истечении одной минуты подсчитывалось число обездвиженных микроорганизмов.

Результаты   эксперимента № 2:

 а) экстракты растений, обладающих фитонцидными свойствами,   обездвиживают и, по-видимому, губят микроорганизмы;

 б) наибольшее воздействие отмечено при применении герани зональной.

  в) результаты занесла в таблицу и построила диаграмму.

Эксперимент № 3 «Определение дистанционной фитонцидной активности».

 Ход эксперимента: 1. Листья  лимона Павлова, герани зональной, алоэ древовидного, каланхое измельчить.

  1. На предметное стекло поместить каплю воды с простейшими и на расстоянии нескольких миллиметров от нее - кашицу из исследуемого растения.
  2. Наблюдать под микроскопом  подвижность простейших через 5, 10, 20, 30 мин.

Постановка эксперимента.

       Капля жидкости с простейшими находится на поверхности предметного стекла на расстоянии 2мм от капли сока растений. Даже без соприкосновения с соком исследуемых растений микроорганизмы через некоторое время обездвиживаются. Фиксируется время, за  которое все они перестают двигаться.

Результаты опыта:

а) время воздействия на простейших увеличилось;

б) летучие фитонциды обездвиживают простейших на дистанции, но медленнее;    

 в)результаты занесла в таблицу и построила диаграмму. (приложение №2)

Фитонцидная активность рассчитывалась по формуле А=100:Т, где А – фитонцидная активность, Т – время гибели простейших и результаты заносились в таблицу:

Было сделано несколько фотоснимков, показывающих работу.

Вывод:  Опыты показывают, что при использовании одинаковых объёмов кашицы время, за которое гибнут простейшие, зависит от вида взятого растения.  

Вывод

        Создать здоровый микроклимат и очистить воздух в классных комнатах  можно с помощью комнатных растений.  Обычно в закрытых помещениях  ощущается нехватка кислорода, что приводит к плохому кровоснабжению мозга, а значит - к быстрой утомляемости. Возможные последствия загрязненного воздуха хорошо известны: воспаление слизистой оболочки глаз, головные боли, кожные раздражения, сухость в носу и во рту. Это не только доставляет определенный дискомфорт, но и оказывает негативное действие на общее состояние человека. Зимой, когда отопительная система работает на полную мощность, воздух в закрытом  помещении становится очень сухим, а это вызывает определенные проблемы. Многие люди чувствуют себя комфортно, если влажность воздуха в рабочем помещении составляет 30—60 %. Однако в зимний период во многих закрытых помещениях влажность не достигает даже низшей отметки 30. Что делать? Можете достаточно легко исправить качество микроклимата в помещении. Приобретайте комнатные растения! Растения помогут установить здоровый микроклимат в рабочих помещениях и улучшить атмосферу на рабочих местах. И не только потому, что домашние растения увлажняют воздух, а потому, что они также поглощают тепло и очищают воздух от находящихся в нем вредных частиц.                

 В результате проведённых исследований я убедилась в том, что фитонциды многих растений действительно оказывают губительное действие на микроорганизмы. Данное исследование проводилось в школьной лаборатории кабинета биологии. В эксперименте были использованы культуры простейших (инфузория- туфелька). Мною проводилась оценка фитонцидов сока комнатных растений. Использовался экстракт, полученный из кашицы листьев. Кашица готовилась путём предварительного измельчения и растирания листьев в ступке пестиком непосредственно перед работой.  

 Для своих опытов я взяла самые распространенные комнатные растения, такие как алоэ, бегонию, пеларгонию (герань), диффенбахию, хлорофитум, каланхоэ и т.д. Для сравнения изучила действие фитонцидов таких растений, как лук, чеснок и хвоя сосны. По данным из литературных источников, я выяснила, что эти растения являются одними из самых губительных для микроорганизмов

 В моих опытах простейшие замедляли свои движения и погибали только тогда, когда капли, содержащие инфузорий и сок растений соединялись.  нанекотором расстоянии летучие вещества на микроорганизмы не действовали.   По моим расчетам самой высокой фитонцидной активностью (т.е. быстрее всего губят простейших) обладают герань (71,3), лимон (62,2), каланхоэ (58,8), алоэ (40). Лук, чеснок и хвоя сосны имеют фитонцидную активность – 43,4; 22,2 и 22,2 соответственно.

Таким образом, мною было изучено 7  наиболее распространенных комнатных растения, которые часто встречаются при озеленении. Все они в различной степени обладают фитонцидными свойствами. Наиболее эффективными, с санитарно-гигиенической точки зрения,   для озеленения школьных кабинетов я могу рекомендовать герань, пеларгонию, каланхоэ, алоэ, диффенбахию, хлорофитум. колеус. А для дополнительной борьбы с болезнетворными организмами лучше применять лук, а не чеснок.

Литература

  1. Блинкин С.А., Рудницкая Т.В. Фитонциды вокруг нас. - М.: Просвещение, 2013
  2. Боднарук М. М., Ковылина Н. В. Экология. В помощь преподавателю. – Волгоград: Издательство «Учитель», 2011
  3. Интернет – ресурсы
  4. Теппер Е. З., Шильникова В. К., Переверзева Г. И. Практикум по микробиологии – Москва: Издательство «Дрофа», 2014
  5. Токин Б.П. Целебные яды растений. Повесть о фитонцидах. – М.; Просвещение, 2009
  6. Хессайон Д.Г. Все о комнатных растениях. – М.: «Мысль», 2011

Приложение 1

Эксперимент №1 «Взаимодействие простейших с соком исследуемых растений»

Вид растения

% обездвиженных простейших (за 1 минуту)

Лимон

50

Герань зональная

60

Алоэ древовидное

50

Каланхое

40

Диаграмма №1

Приложение 2

Эксперимент №2 «Определение дистанционной фитонцидной активности»

Вид растения

  Время обездвиживания

(минуты)

Лимон Павлова

16

Герань зональная

14

Алоэ древовидное

15

Каланхое

15

Опыт №2 «Определение дистанционной фитонцидной активности»

Приложение 3

Результаты наблюдений за активностью простейших при взаимодействии с соком растений

№ п/п

Вид растения

Повтор-

ность

Поведение простейших до соприкосно-вения

Поведение простейших

Гибель, время в мин.

капли рядом, время в мин.

капли соединены, время в мин.

фактически

среднее

1

Алоэ остистое

Aloe aristata

1

активны

активны

замедление через 1 мин

2

2,5

2

активны

активны

замедление через 1,5 мин

3

2

Бегония Клеопатра

Begonia

Cleopatra

1

активны

активны

замедление через 7 мин

12

       16

2

активны

активны

замедление через  10 мин

20

3

Каланхоэ

Kalanchoe

beharensis

1

активны

активны

замедление через 1 мин

2

1,7

2

активны

активны

замедление через 30 сек

1,5

4

Лук

1

активны

активны

замедление через 45 сек

1,5

2,3

2

активны

активны

замедление через 1,5 мин

3

5

Чеснок

1

активны

активны

замедление через 3,5 мин

5

4,5

2

активны

активны

замедление через 3 мин

4

6

Герань

1

активны

активны

замедление через 45 сек

1,3

1,4

2

активны

активны

замедление через 50 сек

1,5

7

Лимон

1

активны

активны

замедление через 55 сек

1,4

1,5

2

активны

активны

замедление через 1 мин

1,6

                                           

Фитонцидная активность исследуемых растений

№ п/п

Вид растения

Время гибели, мин:

Фитонцидная активность:

1

Алоэ остистое (Aloe aristata)

2,5

40

2

Бегония Клеопатра (Begonia Cleopatra)

16

6,25

3

Каланхоэ бехарское (Kalanchoe beharensis)

1,7

58,8

4

Лук

2,3

43,4

5

Чеснок

4,5

22,2

6

Герань

         1,4

71, 2

7

Лимон

         1,5

62. 3

Фитонцидная активность изучаемых растений

Приложение 4

C:\Users\Наталья\Desktop\PT60uf-dngk.jpg

C:\Users\Наталья\Desktop\2_jVZbXvJno.jpg

C:\Users\Наталья\Desktop\b5BVWjGhM9A.jpg

C:\Users\Наталья\Desktop\AVQvTziWGFk.jpg