III Международный конкурс
научно-исследовательских и творческих работ учащихся
«СТАРТ В НАУКЕ»
 
     

ИЗУЧЕНИЕ ШКОЛЬНОЙ СРЕДЫ НА НАЛИЧИЕ БАКТЕРИЙ.
Морозова А.В.
Автор работы награжден дипломом победителя второй степени
Диплом школьника      Диплом руководителя
Текст научной работы размещён без изображений и формул.
Полная версия научной работы доступна в формате PDF


Введение

Актуальность исследовательской работы. Актуальная проблема на сегодняшний день являются бактерии и способам борьбы с ними. В школьном образовательном учреждении ребенок проводит 11 лет своей жизни, поэтому санитарно-гигиеническое состояние помещения и предметов, бактериологическая среда могут оказать существенное влияние на здоровье.

Совсем недавно в Нижегородской области была вспышка эпидемии гриппа, в Вадском районе частично был приостановлен учебный процесс.

Многие сады закрывают на карантин, на форумах (в интернете) объединенными усилиями выясняют, в каких аптеках можно найти препарат Терафлю, пассажиры общественного транспорта надевают маски. И мне стало интересно, как школа может влиять на распространенность бактерий.

Стали возникать и другие вопросы: «какие бактерии являются спутниками человека?», «как режим школы может влиять на количество микроорганизмов?».

Проблема исследования– мы предположили, что если подробно изучить бактерии окружающей среды, познакомится с их возникновением, то эти знания помогут нам оценить их пользу и вред.

Гипотеза исследования - мы предполагаем, что ухудшение санитарно-гигиенических условий учебного кабинета и предметов, находящихся в нем вследствие скопления большого количества людей приводит к увеличению содержания микроорганизмов.

Предмет исследования – бактерии на предметах в средней школе.

Объект исследования – предметы, окружающие ребенка в школе.

Цель исследования – выяснить, находятся ли бактерии на предметах школьной среды.

Поставленная цель, выбор объекта, предмета исследования, а также сформулированная гипотеза исследования обусловили необходимость решения следующих задач исследования:

1. Рассмотреть историю изучения бактерий.

2. Определить влияние бактерий на человека.

3. Изучить школьную среду на наличие бактерий.

4. Провести опрос школьников на знание темы исследования.

Практическая значимость работы заключается в том, что была изучена школьная среда на наличие бактерий и проведен опрос на знание учеников о проблеме исследования.

Для решения поставленных целей и задач, в соответствии с объектом, предметом и гипотезой были использованы методы исследования: анализ и обобщение информации по данной теме, опрос, систематизация полученной информации, эксперимент, фото – фиксация.

1. Теоретическая часть

1.1. История изучения бактерий

Около 5 млрд лет назад, на Земле было пустынно. Над пустынными просторами без конца и без края ползли низкие зеленые (от избытка хлора в воздухе) тучи и почти не переставая, лили горячие дожди. Неделями, месяцами, годами заливали они равнины, пологие холмы и дымившиеся сопки вулканов. Из края в край гулял по Земле ветер, встречая на своем пути только камень. Лишь временами раздавался клекот огненных лав, с шипением изливавшихся и застывающих. В разводьях туч изредка появлялось мутное, зеленоватое солнце. Оно отражалось в мелких озерах-морях, которые можно было бы перейти вброд. Только некому было ни ходить, ни летать, ни ползать - ничего живого не было на Земле, опаленной, темной, с ядовито-кислой водой, с ядовитым воздухом. И долго еще планета была безжизненной и пустынной. Миллионы и миллионы лет прошли, прежде чем появились бактерии, а затем и сине-зеленые водоросли, производительницы свободного кислорода1.

Итак, они появились… Бактерии господствовали на Земле около 2 миллионов лет прежде, чем появились другие организмы. Пройдя такой длинный эволюционный путь, они до сих пор являются процветающей группой организмов.

Впервые микроорганизмы, известные сегодня под названием бактерий, были открыты более трёхсот лет назад великим голландским учёным и натуралистом Антоном ван Левенгуком. Неоценимый вклад в изучение бактерий внесли такие учёные, как Луи Пастер, первым открывший болезнетворную природу некоторых бактерий и их негативное влияние на здоровье человека, а также Роберт Кох — знаменитый учёный, получивший Нобелевскую премию за свои научные труды в микробиологии2.

Именно Кох изучил бактериальную природу такого недуга, как туберкулёз, а также вывел принципы определения возбудителя болезни, известные как «постулаты Коха». Немаловажный вклад в изучение бактерий внесли и представители российской науки, в частности Сергей Николаевич Виноградский.

Изобретение во второй половине двадцатого века электронного микроскопа вывело науку о микроорганизмах — микробиологию — на новый уровень. Учёные получили возможность более внимательно изучить строение бактерий, среду их обитания, особенности жизни. Таким образом, из существовавшего на тот момент понимания бактерий была выделена отдельная группа микроорганизмов, получившая название «археи».

Организм бактерий состоит из единственной клетки. Клетка эта устроена совершенно иначе, чем клетки растений, животных и грибов. Если у них клетки многочисленными перегородками (мембранами) разгорожены на специальные отсеки, где осуществляются процессы дыхания, питания, фотосинтеза и т. д., то у бактерии «разгораживание» находится в самой зачаточной стадии. Самое главное отличие — у бактерии отсутствует ядро. Другое отличие — нет митохондрий и пластид. ДНК у бактерий располагается в центре клетки, свёрнутая в хромосому. Если «раскрутить» ДНК бактерии, длина её будет около 1 мм.

Клетки бактерий при благоприятных условиях очень быстро размножаются, делясь надвое. Если клетка удваивается каждые полчаса, то за сутки она способна дать потомков. А некоторые бактерии способны размножаться еще быстрее.

И ещё одна интересная способность бактерий. В неблагоприятных условиях они часто могут превращаться в споры. Такие споры остаются живыми десятки и сотни лет, а в исключительных случаях, даже миллионы лет.

Эти особенности бактерий позволяют им выживать в любых условиях.

В зависимости от формы клеток, бактерии делят на несколько групп:

- шаровидные — кокки, палочковидные — бациллы или палочки, спиралевидные — спириллы, в виде запятой – вибрионы3. Приложение 1.

Бактерии прекрасно себя чувствуют в воде, охлаждающей ядерные реакторы; остаются жизнеспособными, получив дозу радиации, в 10 тыс. раз превышающую смертельную для человека. Они выдерживали двухнедельное пребывание в глубоком вакууме; не погибали в открытом космосе, помещённые туда на 18 ч, под смертоносным воздействием солнечной радиации.

Бактерии освоили все сферы жизни (водную, наземно-воздушную, почву, организмы других животных), и живут в организмах растений и животных). Особенно много бактерий в почве: в 1 гр. почвы насчитывают до млрд. клеток бактерий.

В водах рек, особенно вблизи городов, бактерий может быть до 400 тыс. в 1 см. Поэтому не рекомендуется пить сырую воду. Бактерии обнаружены в грунте, взятом со дна океана на глубине 4 км. И даже в горячих источниках с температурой около 80 градусов. Некоторые бактерии живут в пищеварительной системе человека. Например, кишечная палочка, без нее нормальная жизнедеятельность кишечника невозможна. Меньше всего бактерий в воздухе, особенно в природных условиях. Но в местах скопления людей, например в классе, они встречаются в гораздо большем количестве.

1.2. Влияние бактерий на человека

Будучи абсолютно незаметными невооружённым глазом, бактерии играют колоссальную роль в общих природных процессах на земле, в том числе и тех, которые непосредственно связаны с человеком. Уникальная способность бактерий использовать в качестве источника питания простейшие химические соединения и выживаемость в экстремальных условиях делают их одними из самых многочисленных форм жизни на Земле.

Достаточно отметить, что общий вес биомассы бактерий на нашей планете оценивается от трёхсот до пятисот миллиардов тонн, а содержит в себе этот объём не менее шестидесяти процентов от общего объёма углерода растений Земли. При этом бактерии обладают очень коротким жизненным циклом и огромной скоростью обновления биомассы. Это понимание позволяет оценить, насколько высока роль этих микроорганизмов в общем экологическом процессе на нашей планете4.

Среди главных задач жизни на Земле, решаемых при помощи бактерий, можно выделить следующие: формирование качеств и свойств почвы, образование залежей полезных ископаемых и разрушение мёртвых останков других живых организмов, а также поддержание баланса углекислого газа и кислорода в атмосфере Земли. Из описания задач, решаемых исключительно при помощи бактерий, становится понятно, насколько высока роль этих микроорганизмов в организации жизни на нашей планете.

Роль, которую играют бактерии в жизни человека, нельзя оценить однозначно. Помимо важных функций, косвенным образом определяющих жизнь человеческого общества — поддержание баланса кислорода, — бактерии могут играть и самую непосредственную роль. Одной из таких ролей является влияние на здоровье человека, которое может оказаться совершенно неблагоприятным. Неотступно сопровождая человека на всём пути его эволюции, бактерии не раз становились причиной массовых эпидемий и болезней, которые приводили к гибели множества людей.

В то же время человек издавна научился использовать бактерий в своих интересах: они играют важнейшую роль в производстве продуктов питания, изготовлении кисломолочных продуктов, закваске. Широко используются бактерии и в производстве удобрений для почв. Да и сам человек является своеобразной колонией бактерий: внутри него постоянно живут десятки видов этих микроорганизмов, непрерывно выполняющие свою роль в процессе обмена веществ, жизни и здоровья человека.

Отмечая всю положительность влияния бактерий на человека необходимо описать и отрицательные стороны.

Бактериальные заболевания являются одними из самых частых заболеваний человека. К таким заболеваниям можно отнести некоторые пневмонии (возбудитель стрептококк), сибирскую язву (возбудитель - бациллы сибирской язвы), холеру (возбудитель холерный вибрион), туберкулёз (возбудитель – туберкулезная палочка (палочка Коха), чуму (возбудитель – чумная палочка) и другие 5.

1. Чума. Ее еще называли в древности и в Средние века «Черной смертью». В VI в. эпидемия чумы погубила 100 млн. человек. Некоторые государства, например Византийская империя, почти полностью обезлюдели.

С 1346 по 1351 г. от «великого мора», как тогда говорили погибло 24 млн. человек — четверть населения тогдашней Европы. Казалось, против этой болезни не помогали и не приносили пользы ни совет врача, ни сила лекарства... не помогали против неё ни мудрость, ни предусмотрительность человека. Почти все умирали на третий день после появления указанных признаков. В XX в. эпидемии чумы практически перестали грозить человеку. Почему это произошло? Конечно, сыграла свою роль планомерная борьба с этим заболеванием. Почти исчезла, вытесненная серой крысой, чёрная крыса, блохи которой служили переносчиками заболевания. Но всё-таки исчерпывающий и точный ответ на вопрос, почему прекратились эпидемии чумы, ещё не найден.

2. Холера. Ее часто сравнивают с чумой — из-за её скоротечности и приводящей к быстрой смерти. В Европу холера была занесена только около 1816 г. из Индии, где была известна с древнейших времён. В России до 1917г. холерой переболело более 5 млн. человек, причём половина из них погибла. К концу XX в. эпидемии холеры благодаря профилактике стали достаточно редки. В настоящее время мы живем в эпоху 7-й пандемии. Для России проблема остается актуальной, эпидемическая обстановка оценивается как неустойчивая.

3. Туберкулез. Зловещие симптомы туберкулёза лёгких (чахотки) — слабость, одышка, а при далеко зашедшей болезни и кровохарканье — были знакомы ещё жителям Древнего Египта и людям, жившим сотни тысяч лет назад. Это показали исследования их останков. В древности и в Средние века бытовало поверье, что венценосные особы могут излечивать туберкулёз своим прикосновением. Английский король Карл II в XVII в. прикоснулся более чем к 90 тыс. больных. За «лечение» взималась немалая плата, шедшая в королевскую казну. Только в XIX в. появились первые туберкулёзные санатории. Но настоящая борьба с этой болезнью началась после открытия Робертом Кохом туберкулёзной бактерии в 1882 году.

На современном этапе развития медицины туберкулез не может быть излечен полностью. В бывшем СССР рассадником туберкулёза стали тюрьмы и лагеря, где этим заболеванием заражается значительная часть заключённых. Туберкулез – социальная инфекция. «Чем беднее население, тем чаще оно болеет туберкулезом»

В ходе выполнения теоретического изучения материала я пришла к выводу:

1) бактерии одни из самых древних микроорганизмов планеты;

2) бактерии играют неоднозначную роль в жизни человека. Они приносят как пользу, так и вред.

3) бактериальные заболевания до сих пор являются одними из самых частых заболеваний;

4) чтобы уберечься от бактерий нужно соблюдать правила личной гигиены, не есть немытые фрукты и овощи, не пить некипяченую воду, употреблять в пищу только свежие продукты, и, конечно, не забывать почаще мыть руки.

2. Практическая часть

2.1. Изучение школьной среды на наличие бактерий

В практической части работы мы проведем исследование на наличие бактерий в школьной среде на примере МАОУ «Петлинская основная общеобразовательная школа». Исследуемые поверхности: дверная ручка в кабинет после всех уроков, парта, где я сижу, руки ученика после всех уроков, школьные предметы (ручка, линейка, портфель, учебник).

Все смывы брались с исследуемых поверхностей с помощью ватных тампонов на палочке в начале и в конце учебного дня. Приложение 2.

На следующем этапе мы приготовили питательную среду для бактерий и поместили в нее все смывы.

Для приготовления питательной среды мы взяли жирное мясо и отварили его в течении 30 минут.

Взяли 240 мил охлаждённого бульона + 2 чайной ложки желатина. Перемешали его, еще раз прокипятили и дали остыть. Взяли чашки Петри, простерилизовали их и налили туда раствор [4].

Далее, баночки были помещены в теплую среду (на батарею), так как бактерии размножаются хорошо при температуре + 37 градусов. Все оставили на 2-3 дня до появления споров. Приложение 3.

Затем визуально были рассмотрены результаты опытов, на наличие бактерий. Бактерии определялись в основном на количество, подсчетом колониальных групп, которые поселились на питательной среде и рассчитывались на площадь чашки Петри.

Полученные результаты представим в таблице 1в приложении 4.

Полученные результаты по количеству колоний на местах смывов представлены в графике 1 в приложении 4.

Таким образом, больше всего колоний было подсчитано на конец учебного дня. Следовательно, поставленная гипотеза, что ухудшение санитарно-гигиенических условий учебного кабинета и предметов, находящихся в нем вследствие скопления большого количества людей приводит к увеличению содержания микроорганизмов, подтверждена в ходе исследования.

2.2. Опрос школьников на знание темы исследования

Далее мы провели опрос учеников класса на знание темы исследования. Вопросы анкеты представлены в приложении 5.

Опрос был проведен на учениках 7 класса в количестве 5 человек.

На первый вопрос «Знаете ли вы, где живут бактерии?», ответили все пять обучающихся. Их вариантами стали в почве, в воздухе, в непроветренных помещениях. Один человек написал еще вариант «во льдах».

Полученные результаты представили в графике 2 в приложении 6.

На второй вопрос «Что вызывают бактерии у человека, и какую роль они играют в природе?» были получены следующие варианты ответов:

- Вызывают болезни человека и животных - 100% (5 чел.).

- Используют для получения лекарственных препаратов. 40% (2чел).

- Вызывают порчу продуктов питания – 60% (3чел).

- Участвуют в круговороте веществ в природе -20% (1 чел).

Полученные результаты отображены в графике 3 в приложении 6.

На третий вопрос «Что такое гигиена?» знают все обучающиеся -100%.

На четвертый вопрос «Как вы соблюдаете личную гигиену?» ответили, что они следят за чистотой своего тела - 100%.

Пятый вопрос «Нужно ли мыть руки в школе? Если да, то почему?» знают все ученики, что перед едой нужно мыть руки, так как на них скапливаются бактерии -100%,но не всегда следуют этому правилу -100%.

Таким образом, учащиеся данного класса хорошо информированы о присутствии бактерий на нашей планете, что лучшей и доступной профилактикой является мытье рук и соблюдение гигиенических требований.

Заключение

В ходе теоретического изучения нами отмечено, что бактерии имеют важное значение в природе и жизни человека. Многие процессы, вызываемые бактериями, необходимы в хозяйственной деятельности человека. Очень большое значение имеют процессы брожения. Процессы брожения вызывают, например, молочно – кислые бактерии. Благодаря деятельности этих бактерий молоко превращается в простоквашу, кефир и др. молочные продукты. Квашение овощей - также происходит при помощи молочно – кислых бактерий. Очень важна деятельность бактерий усваивающих атмосферный азот. Большое значение имеют клубеньковые бактерии, которые живут на корнях бобовых растений и обогащают почву азотом. Многие руды, например, железные, залегающие в болотах, возникли в результате жизнедеятельности бактерий.

Большое значение играют бактерии и в улучшении плодородия почв.

Многие бактерии причиняют вред. Например, поселяются на продуктах питания и портят их. Самое отрицательное значение имеют болезнетворные бактерии, которые вызывают заболевания человека и животных. Сюда относят туберкулезную палочку, холерный вибрион, сибирскую язву и др.

В ходе практической части мы проведем исследование на наличие бактерий в школьной среде на примере МАОУ «Петлинская основная общеобразовательная школа». Исследуемые поверхности: дверная ручка в кабинет после всех уроков, парта, где я сижу, руки ученика после всех уроков, школьные предметы (ручка, линейка, портфель, учебник).

Все смывы брались с исследуемых поверхностей с помощью ватных тампонов на палочке в начале и в конце учебного дня.

Таким образом, больше всего колоний было подсчитано на конец учебного дня. Следовательно, поставленная гипотеза, что ухудшение санитарно-гигиенических условий учебного кабинета и предметов, находящихся в нем вследствие скопления большого количества людей приводит к увеличению содержания микроорганизмов, подтверждена в ходе исследования.

Далее мы провели опрос учеников класса на знание темы исследования. Опрос был проведен на учениках 7 класса в количестве 5 человек. Учащиеся данного класса хорошо информированы о присутствии бактерий на нашей планете, что лучшей и доступной профилактикой является мытье рук и соблюдение гигиенических требований.

Список использованных источников и литературы

  1. Борисов Л.Б. и др. Медицинская микробиология, вирусология, иммунология. М.: Медицина, 2014.

  2. Васильев К.Г. Сегал А.Е. История эпидемий в России. М.: Медгиз, 2010.

  3. Ликум А. Детская энциклопедия Всё обо всём. М.: АСТ, 2008г.

  4. Лабинская А.С. Микробиология с техникой микробиологических методов исследования.– М.: Медицина, 2008.– 392 с.

  5. Молекулярная биология: Учеб. для студ. пед. вузов/ А.С. Коничев, Г.А.Севастьянова. – 2-е изд., испр. – М.: Издательский центр «Академия», 2005. – 400с.

  6. Основы микробиологии, вирусологии и иммунологии, H. В. Прозоркина, П. А. Рубашкина, 2002.

Приложение 1.

Приложение 2.

Исследуемые поверхности.

Приложение 3.

Питательная среда.

Приложение 4.

Таблица 1

Результаты исследования на наличие бактерий в школьной среде в начале и в конце учебного дня

Смывы

Результаты исследования, количество колоний

В начале дня

В конце дня

дверная ручка в кабинет после всех уроков

6 колоний

25 колоний

парта, где я сижу,

4 колонии

11 колоний

руки ученика после всех уроков,

10 колоний

17 колоний

школьные предметы (ручка, линейка, портфель, учебник).

30 колоний

35 колоний

График 1. Результаты по количеству колоний на местах смывов

Приложение 5.

Анкета на знание темы исследования

1. Знаете ли вы, где живут бактерии? Если да, то где?

__________________________________________________________________

2. Что вызывают бактерии у человека, и какую роль они играют в природе?

__________________________________________________________________

3. Что такое гигиена?

__________________________________________________________________

4. Как Вы соблюдаете личную гигиену?

__________________________________________________________________

5. Нужно ли мыть руки в школе? Если да, то почему?

__________________________________________________________________

Приложение 6.

График 2. Ответы на вопрос «Знаете ли вы, где живут бактерии?»

График 3. Ответы на вопрос «Что вызывают бактерии у человека, и какую роль они играют в природе?»

1 Ликум А. Детская энциклопедия Всё обо всём. М.: АСТ, 2008. – 175с.

2 Борисов Л.Б. и др. Медицинская микробиология, вирусология, иммунология. М.: Медицина, 2014. – 48с.

3 Молекулярная биология: Учеб. для студ. пед. вузов/ А.С. Коничев, Г.А.Севастьянова. – 2-е изд., испр. – М.: Издательский центр «Академия», 2005. – 100с.

4 Основы микробиологии, вирусологии и иммунологии, H. В. Прозоркина, П. А. Рубашкина, 2002. – 52с.

5 Васильев К.Г. Сегал А.Е. История эпидемий в России. М.: Медгиз, 2010. – 63с.