Муниципальное бюджетное общеобразовательное учреждение
«Средняя общеобразовательная школа №3»
муниципального образования город Ноябрьск
ВЛИЯНИЕ ФИТОНЦИДОВ КОМНАТНЫХ РАСТЕНИЙ НА УЛУЧШЕНИЕ ВОЗДУШНОЙ СРЕДЫ ЗАКРЫТЫХ ПОМЕЩЕНИЙ
| Автор работы: ученица 8б класса
Погребняк Мария Юрьевна Руководитель: Гудумак Оксана Рашитовна, учитель биологии Клубникина Любовь Николаевна, учитель биологии |
Ноябрьск, Ямало-Ненецкий автономный округ
2023
Содержание
Введение……………………………………………………………………………………..3
Основная часть…………………………………………………………………………….6
1 Теоретический анализ проблемы………………………………………………….6
2 Практическая часть…………………………………………………………………….9
Заключение………………………………………………………………………………….15
Список литературы……………………………………………………………………….17
Приложения
Введение
Нам ли жителям северных территорий страны не знать, какое огромное значение имеют растения в нашей жизни, особенно комнатные. Почему комнатные? Да потому, что мы сами часто в шутку говорим, что живем там, где «двенадцать месяцев зима, а остальное лето». Длительное время в наших краях лежит снег, а так хочется полюбоваться цветущими растениями, ощутить их нежный, чарующий запах. Люди стараются сделать свои квартиры более уютными, украшая их различными растениями, по возможности улучшить свою постоянную среду обитания. У каждого растения есть свой индивидуальный набор свойств и качеств, благодаря которому оно может оказывать влияние на жизнь человека тем или иным способом. Некоторые растения выделяют летучие вещества в окружающий воздух, тем самым очищая его и способствуют уничтожению многих болезнетворных микроорганизмов. На сегодняшний день эта информация очень актуальна, так как в последнее время активировались возбудители очень опасных инфекционных заболеваний, против которых человечество вынуждено активно бороться. Декабрь 2019 года запомниться нам как год появления одной из самых опасных заболеваний COVID-19, унесшей множество жизней во всем мире. И на сегодняшний день, несмотряна все принятые меры, человечество не победило этот страшный вирус. А «на пороге» вновь достаточно опасный вирус, вызывающий так называемый свиной грипп… Т.е. можно сказать, что и дома, и в школе, и в любом другом закрытом помещении нас ожидает огромное количество различных болезнетворных микроорганизмов и вирусов. Особенно это касается школ, где дети обучаются в две смены и короткий промежуток времени между сменами не дает возможность как следует проветрить класс.
Одной из причин ухудшения здоровья учащихся является некачественный воздух этих помещений, кроме того, воздушная среда содержит условно-патогенные микроорганизмы, такие как стафилококк, стрептококк, микроскопические плесневые грибы. Эти микроорганизмы, попадая в благоприятные условия на слизистые оболочки верхних дыхательных путей, могут вызывать острые респираторные или аллергические заболевания. По данным статьи А.В. Цибули «Фитонциды. Эксперимент. Исследования, вопросы теории и практики» содержание колоний микроорганизмов в помещениях детских садов нередко превышает норму в 2 — 3 раза. Даже самые современные технические средства не всегда обеспечивают здоровую воздушную среду. Неоценимую помощь в борьбе с болезнетворными микроорганизмами и вирусами могут оказать летучие вещества-фитонциды. В ходе исследований ученые выяснили, что общее число микроорганизмов в воздухе помещений под действием фитонцидов растений снижается на 50%.
Актуальность: обладая информацией о лидерах по выработке фитонцидов, можно целенаправленно озеленять помещения этими растениями для очистки воздуха от болезнетворных организмов (для борьбы с инфекционными заболеваниями).
Новизна: несмотря на то, что подобная работа проводится нами ни в первый раз, мы постарались найти новые возможности для использования способности растений к выработке фитонцидов для более качественного улучшения воздуха закрытых помещений – среды постоянного пребывания человека живущего на Крайнем Севере.
Объект исследования: комнатные растения.
Предмет исследования: способность комнатных растений к выработке фитонцидов.
Цель работы: выяснить, какие из наиболее распространенных комнатных растений обладают повышенной способностью к выработке фитонцидов.
Гипотеза: не все комнатные растения выделяют одинаковое количество фитонцидов, существуют лидеры в этом вопросе.
В связи с выдвинутой гипотезой были определены следующие задачи:
-изучить литературу и научные данные по теме исследования;
-провести серию опытов и лабораторных экспериментов для установления:
- способности растений к выработке фитонцидов;
- возможности и эффективности использования свежеотжатых соков комнатных растений в борьбе с различными микроорганизмами и вирусами, обитающими в среде закрытых помещений;
-обобщить данные, сделать выводы;
-дать рекомендации по выбору растений для озеленения классных комнат.
Методы исследования: анализ литературы, лабораторный анализ, эксперимент, сравнение, обобщение, обработка данных.
1 Теоретический анализ проблемы
Из Интернет-ресурсов мы узнали, что «фитонциды (от греч. φυτóν — «растение» и лат. caedo — «убиваю») — образуемые растениями биологически активные вещества, убивающие или подавляющие рост и развитие бактерий, микроскопических грибов, простейших и играющие одну из основных ролей в иммунитете растений. Фитонциды могут стимулировать рост микроорганизмов-антагонистов патогенных для растений микроорганизмов, также принимают участие и в других процессах жизнедеятельности растений».
В Интернет-источниках нам встретилась информация о том, что «термин “фитонциды” в переводе означает буквально «уничтожение растением». Так, всем известна польза воздуха хвойных лесов – как раз из-за выделения активных биологических веществ. В Японии есть специальный вид оздоровительного отдыха – «синрин-йоку» (дословно «купание в лесе»)».
Полезное влияние на организм человека пахучих веществ отмечали еще древние врачеватели. Так, Абу Али ибн Сина, средневековый персидский ученый, философ, врач, более известный под именем Авиценна, советовал своим пациентам от многих болезней применять лук. Ли Шичжэнь – один из наиболее известных врачей в истории Китая, на надгробье которого наш современник написал: «Врач от бога и выдающийся фармацевт», также описывал целебные свойства лука, чеснока и других растений.
Из Интернет-источников нам стало известно, что «фитонциды были открыты профессором Б.П. Токиным в 1928 году… Фитонциды – важный фактор иммунитета растений. Это впервые было отмечено Б.П. Токиным и наиболее полно раскрыто Д.Д. Вердеревским (1962) и его школой на основе клеточной теории фагоцитарного иммунитета И.П. Мечникова. Б.М. Козополянский (1946), характеризуя роль фитонцидов в защите растений от возбудителей болезней, отмечает: «Летучие фракции фитонцидов – это первая линия обороны, соки (нелетучие или малолетучие фракции) – вторая линия обороны».
Таким образом «открытие фитонцидов выдало «научный паспорт» народной медицине. С помощью уникальных летучих соединений растение «само себя стерилизует» и при этом убивает большинство болезнетворных бактерий, опасных для человека.»
В зависимости от того, какие части растения выделяют фитонциды, они делятся на две группы: летучие и нелетучие. Летучие выделяют надземные части растений, а нелетучие – подземные. И нелетучие фитонциды очень хорошо знакомы человечеству с давних времен. Это фитонциды чеснока и, особенно, лука, чистка которого не раз нас заставляла «плакать». В ходе многочисленных исследований ученым удалось установить, что летучие фитонциды не только вызывают гибель бактерий, но и их выделения препятствуют появлению новых форм бактерий, т.е. мутантов. Воздух помещений, насыщенный фитонцидами некоторых растений, оказывает оздоравливающее влияние на организм человека. Благодаря этому в медицине появилось новое направление – фитонцидотерапия. Академик Н.Г. Холодный в своей книге «Биологическое значение летучих органических веществ, выделяемых растениями» предложил назвать фитонциды атмосферными витаминами, учитывая их высокое физиологически благоприятное воздействие на дыхание человека. Он говорил: «Летучие вещества усваиваются в легких, подобно тому, как нелетучие вещества усваиваются в желудке». В последнее время большую популярность среди населения многих стран приобрели так называемые «лечебные» подушки. Это подушки, наполненные высушенными растениями. В нашей стране это — хмель, мята и ромашка, в Китае – лилии и хризантемы, в Индии – лепестки роз и т.д.
В процессе изучения научной и научно-популярной литературы мы узнали, что выделения комнатными растениями летучих веществ зависит от многих факторов: от систематической принадлежности растений, возраста, физиологического состояния, эколого-биологических особенностей, условий выращивания. У большинства исследованных растений увеличение фитонцидной активности происходит в период бутонизации и цветения, а к концу вегетации — наиболее низкая фитонцидная активность. Изменения фитонцидной активности растений обусловлены особенностями биологии, сезонной ритмикой растений, накоплением определённых веществ и изменением их состава.
В.Г. Клаус [Клаус, В.Г. Жизнь растений. М.: Просвещение, 1974.] в книге «Жизнь растений» утверждает, что значительное ослабление фитонцидной активности происходит при физиологической депрессии, вызванной, например, дефицитом влаги, низким уровнем питания. Изучив эту статью, мы выяснили: зная зависимость интенсивности образования фитонцидов от состояния и условий выращивания растений, можно контролировать этот процесс.
Проанализировав изученную нами литературу по этому вопросу, мы пришли к выводу: фитонцидными свойствами обладают все изученные растения, которые служат фильтром вредных веществ, действуя как «зеленая печень»; изменения фитонцидной активности растений обусловлены особенностями биологии, сезонной ритмикой растений, накоплением определённых веществ и изменением их состава (одни из фитонцидов летучие, они действуют на расстоянии; другие образуются в соке растений в момент повреждения клеточной оболочки).
Таким образом, значительного улучшения воздушной среды закрытых помещений можно добиться, используя для озеленения определенные растения.
2 Практическая часть
Для определения фитонцидной активности свежевыжатых соков комнатных растений мы провели ряд опытов с использованием различных методов: 1.седиментационный метод или метод оседания по Коху ;
2. методику профессора Б.П.Токина с использованием простейших (инфузорий).
В качестве объекта исследования нами были отобраны 5 комнатных растений. Отбор проходил по следующему принципу: провели осмотр всех классных комнат МБОУ СОШ №3 на предмет видового разнообразия растений. Отобрали 5 наиболее часто встречающихся. Так как из литературных источников мы узнали, что фитонцидная активность у растений повышается в период бутонизации и цветения, было решено не использовать для опыта растения в этот период. Брали экземпляры того же вида, но без цветков и бутонов. Было проведено две серии опытов в школьной лаборатории собственными силами, и третья серия была проведена с помощью работников СЭС. Для проведения серий опытов была выбрана третья неделя зимних месяцев. (Именно зимой увеличивается количество вирусных и респираторных заболеваний. В этом году из-за вспышки вирусных заболеваний в некоторых областях России было принято решение отправить учащихся на зимние каникулы раньше предусмотренного срока). Все испытуемые растения во время исследований находились в одинаковых условиях (температура, влажность, световой режим).
Опыт №1. Сравнение фитонцидной активности наиболее распространённых комнатных растений.
Цель опыта: определить, какие из испытуемых растений обладают наивысшей фитонцидной активностью.
Опыт проводили в лаборантской кабинета биологии. Опыт проводился в 3 этапа:
- Приготовление питательной среды.
- Заражение питательной среды (седиментационный метод, или метод оседания по Коху).
- Подсчёт образовавшихся колоний в чашках Петри, анализ и сравнение результатов.
1.Приготовление питательной среды
Оборудование и материалы: мерная колба, электрическая плитка, термостойкая плоскодонная колба, часы, фильтровальная бумага, воронка, муфельная печь; бульонный кубик, взбитый белок куриного яйца, 20% раствор карбоната натрия, лакмусовая бумага.
Методика проведения. Один бульонный кубик залили 250 мл воды, кипятили 5 минут. Для установления необходимой среды прилили 20% карбонат натрия. Для бактерий рН -6,5-7,0; для грибов – 4,5-5(определяли с помощью лакмусовой бумаги). Для обесцвечивания бульона добавили в него один белок куриного яйца, предварительно смешанного с равным количеством воды и хорошо взбитого. Нагревали 30 секунд до появления сгустка, а затем отфильтровали. В готовый бульон добавили 5г агар-агара, кипятили 5 минут. Провели стерилизацию питательной среды в муфельной печи в течение 2 часов при температуре 1500С.
2.Заражение питательной среды (седиментационный метод, или метод оседания по Коху).
Оборудование и материалы: стерильные чашки Петри, часы; питательная среда, испытуемые растения.
Методика проведения. Для проведения эксперимента приготовили 12 чашек: 2 контрольных образца и по 2 опытных для каждого растения (10). Питательную среду разлили в чашки Петри и дали застыть. Одну из контрольных чашек сразу накрыли. Для заражения микроорганизмами, присутствующими в воздухе помещения класса, одну контрольную чашку и опытные чашки Петри выдерживали открытыми в течение 50 минут. Затем вторую контрольную чашку накрыли крышкой. Листья испытуемых растений в количестве 1 г измельчали в ступке. Части исследуемых растений перенесли на большую крышку чашки Петри, распределили равномерным слоем. После посева микроорганизмов, перевернутые чашки с питательной средой поместили на крышки с измельченными испытуемыми растениями, выдерживали в течение 30 минут. Затем, каждую чашку с питательной средой закрыли чистой крышкой и поместили в термостат на трое суток.
3.Подсчёт образовавшихся колоний в чашках Петри, анализ и сравнение результатов.
Оборудование и материалы: те же, что на этапе №2.
Методика проведения: чашки просматривали на 4 день после посева. Оценку проводили визуально с помощью лупы. Подсчёт вели с учётом того, что одна бактериальная клетка или спора гриба в благоприятных условиях даёт начало 1 колонии.
Анализ проводили, основываясь на литературных данных, что большинство бактерий имеют колонии правильной формы с ровными краями, колонии грибов разрастаются в густую, пушистую, бархатистую или мучнистую массу.
По окончании проведения опыта чашки с отработанным материалом поместили в муфельную печь для уничтожения культур.
Третья серия опытов была проведена с помощью работников микробиологической лаборатории СЭС (Филиала Федерального государственного учреждения здравоохранения). Результаты оказались схожими. Результаты опыта представлены в таблице.
Таблица 1.
| № образцов | Количество колоний грибов | Количество колоний бактерий | ||
| Контрольные
образцы |
Не зараженный | 1 | 0 | 0 |
| Зараженный | 2 | 6 | 5 | |
| Герань | 1 | 1 | 1 | |
| 2 | 1 | 2 | ||
| Сансевиерия | 1 | 1 | 1 | |
| 2 | 2 | 3 | ||
| Хлорофитум | 1 | 0 | 0 | |
| 2 | 0 | 1 | ||
| Бегония | 1 | 1 | 0 | |
| 2 | 1 | 1 | ||
| Сенполия | 1 | 3 | 2 | |
| 2 | 4 | 4 | ||
На основании полученных данных можно сделать вывод о том, что фитонциды активно борются с микроорганизмами в помещении, так в зараженном контрольном образце колонии микроорганизмов стали появляться буквально на второй день и количество их к четвертому дню превышало количественные показатели колоний микроорганизмов в чашках Петри с использованием фитонцидов. Среди испытуемых растений наивысшей фитонцидной активностью обладают хлорофитум и бегония. Лидером в борьбе с грибами является хлорофитум, в борьбе с бактериями бегонии и хлорофитум.
Опыт №2. Определить свежевыжатые соки каких комнатных растений наиболее эффективны при необходимости сохранения продуктов питания.
Цель опыта: определить, свежевыжатые соки каких испытуемых растений наиболее эффективны в борьбе с микроорганизмами.
Оборудование и материалы: банки с крышками, крючки, очищенные яйца, свежевыжатые соки комнатных растений.
Ход эксперимента. На крючок, приклеенный к пробке, подвешивали очищенные от скорлупы яйца. На дно банки помещали свежевыжатые соки испытуемых растений. Яйцо опускали таким образом, чтобы оно не касалось сока растения. Банку плотно закрывали пробкой. Оценку состояния яиц проводили ежедневно. Порчу яиц оценивали визуально. Для достоверности опыт проводили дважды. Результаты опыта представлены в таблице.
Таблица 2.
| Название растений | День появления порчи яиц |
| Контроль | 2 день |
| Герань | 4 день |
| Сансевиерия | 3 день |
| Хлорофитум | 5 день |
| Бегония | 3 день |
| Сенполия | 3 день |
Вывод: из данных проведенного эксперимента видно, что дольше всего в обоих опытах без признаков порчи сохраняется яйцо в банке, где использовался свежевыжатый сок растения хлорофитум, на втором месте герань. Свежевыжатые соки остальных растений также могут использоваться за отсутствием первых.
Опыт №3. Выявить влияние свежевыжатых соков комнатных растений на простейших (инфузории туфельки).
Цель опыта: определить, свежевыжатые соки каких испытуемых растений наиболее эффективны в борьбе с простейшими.
Оборудование и материалы: культура инфузории туфельки, микроскоп, свежевыжатые соки комнатных растений.
Методика проведения: за основу проведения опыта была взята методика российского учёного Б.П. Токина. Она заключалась в следующем:
«Ученый измельчал свежие листья различных деревьев, натирал на терке хрен или редьку, лук или чеснок, смешивал их с водой и наблюдал под микроскопом, как ведут себя бактерии и простейшие, живущие в этой воде. Они на глазах меняли характер своего движения, форму тела и наконец погибали.».
Ход эксперимента: на предметное стекло микроскопа помещали каплю с культурой инфузории туфельки. Рядом наносили несколько капель испытуемого растения (получали сок с помощью соковыжималки бытовой). Далее проводили наблюдение и фиксировали время, за которое инфузория туфелька погибала. Для достоверности опыт проводили дважды для каждого испытуемого растения. Результаты опыта представлены в таблице.
Таблица 3.
| Название растений | Время гибели инфузории |
| Контроль | Время высыхания капли, 20 мин |
| Герань | 2 мин, движение не зафиксировано |
| Сансевиерия | 2 мин, движение не зафиксировано |
| Хлорофитум | 1 мин, движение не зафиксировано |
| Бегония | 2 мин, движение не зафиксировано |
| Сенполия | 2 мин, движение не зафиксировано |
Вывод: из данных проведенного эксперимента видно, что быстрее всего инфузория туфелька погибает в капле, в которую добавлен сок растения хлорофитум.
Заключение
Анализируя результаты опыта, мы пришли к выводу: гипотеза, выдвинутая нами в начале работы о том, что не все комнатные растения выделяют одинаковое количество фитонцидов, существуют лидеры в этом вопросе, подтвердилась.
Анализ литературы показал: действие фитонцидов в борьбе с микроорганизмами хорошо изучено. Фитонциды выделяют все части растения: цветы, листья и корни. Изменения фитонцидной активности растений обусловлены особенностями биологии, сезонной ритмикой растений, накоплением определённых веществ и изменением их состава.
Основываясь на данных, что фитонцидная активность у растений повышается в период бутонизации и цветения, в опытах использовались только растения без цветков и бутонов.
На основании результатов данного исследования мы выяснили, что все комнатные растения обладают фитонцидной активностью. Наивысшей фитонцидной активностью среди испытуемых растений обладают хлорофитум и бегонии. Лидером в борьбе с грибами является бегония, в борьбе с бактериями хлорофитум и бегонии, в борьбе с простейшими хлорофитум. Эксперименты по определению действия свежевыжатых соков комнатных растений на простейшие организмы (инфузории), микроорганизмы, вызывающие порчу продуктов питания, также подтверждают эффективность использования в закрытых помещениях экстрактов этих растений для усиления борьбы с болезнетворными микроорганизмами и вирусами, особенно в периоды роста заболеваний гриппом и ОРВИ, для оздоровления среды обитания.
Таким образом, размещение большого числа растений дома, в классе и других закрытых помещениях, конечно, не сможет полностью обезопасить нас от инфекционных заболеваний. Но, благодаря фитонцидам, растения значительно снизят количество болезнетворных микробов в воздухе. К тому же, обладая информацией о лидерах по выработке фитонцидов, можно целенаправленно озеленять помещения этими растениями для очистки воздуха от болезнетворных организмов. Кроме того, для усиления положительного действия фитонцидов растений на болезнетворные микроорганизмы, в периоды возрастания роста респираторных заболеваний можно с успехом применять свежевыжатые соки комнатных растений. Это не составит большого труда, так как ученики в такие периоды закрепляются за определенным классным помещением, т.е. в течение всей смены уроки проходят в одной классной комнате.
По итогам проделанной работы мы предлагаем наши рекомендации:
- С целью уменьшения заболеваний рекомендуем озеленять школьные помещения растениями.
- На классное помещение стандартного размера достаточно 3-5 бегоний, 1-3 растения хлорофитум и еще 5-6 хорошо развитых растений, например таких: герань, сансевиерия, сенполии.
- В коридорах первого этажа, где мало света и в воздухе, как правило, повышено содержание грибков, высаживать различные виды бегоний.
- В периоды вспышки заболеваний дополнительно ежедневно готовить свежевыжатые соки комнатных растений для усиления эффективности очистки помещений от болезнетворных микроорганизмов и вирусов.
