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

ФИТОНЦИДНОЕ ВЛИЯНИЕ РАСТЕНИЙ НА ОКРУЖАЮЩУЮ СРЕДУ И ЕЁ СОСТАВЛЯЮЩИЕ
Симакова Е.С.
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

В воздухе любого помещения, где живут или работают люди, есть многочисленные микроорганизмы. В настоящее время воздух в городе загрязняется вредными токсическими выбросами предприятий. Появилась проблема охраны здоровья человека. В гигиенической оптимизации среды существенную роль играет растительный мир. Растения поглощают и обезвреживают загрязняющие вещества, а корневые и другие выделения растений могут способствовать развитию гетеротрофных организмов, разрушающих загрязнения. С помощью фитонцидов растения убивают бактерии, микроскопические грибы и простейших.

Цель работы: изучить влияния фитонцидной активности растений на окружающую среду и проверить на практике их отрицательное либо положительное воздействие на её составляющие.

В соответствии с поставленной целью в рамках исследования решаются следующие задачи:

1)Изучить литературу по данному вопросу, провести анализ литературных источников по проблеме исследования

2)Доказать опытным путём, что при помощи фитонцидов можно пагубно воздействовать на микрофлору почвы и воды

3)Изучить фитонцидное влияние одних растений на жизнедеятельность других растений

4)Изучить фитонцидное влияние растений на сохранение продуктов питания

Актуальность: Фитонциды растенийспособствуют очищению воздуха от бактерий, что очень актуально, ведь на сегодняшний день, загрязнение воздуха в городах вреднейшими токсическими выбросами предприятий является большой экологической проблемой.

Гипотеза: фитонциды растений оказывают одинаковое влияние на жизнедеятельность простейших организмов и растений, вызывая у них схожие ответные реакции.

1.Основная часть

1.1 Литературный обзор

Фитонциды – «Токсические вещества для бактерий, грибков и простейших, выделяемые разными растениями, обладающие весьма различными свойствами. Фитонциды заведомо различны по своей химической природе, силе действия и т. д.» [5, с.8]

Фитонциды иногда называют «антибиотиками высших растений». В наибольшем количестве фитонциды содержатся в луке, чесноке, редьке, томате, хрене.

1.2 История открытия фитонцидов

Интерес к антимикробным веществам растений возник в 30-х гг., после открытия, сделанного советским ученым Б. П. Токиным (рис 1) в 1928 году. Он «убедился, что летучие вещества, выделяемые кашицей из луковицы лука, в небольших порциях могут временно усилить размножение дрожжевых клеток, а в больших дозах неизменно убивают их». [5, с. 212] Тогда же он «убедился и в том, что растения на расстоянии могут убивать зародыши моллюсков».

1.3 Действие фитонцидов

«Нативные фитонциды играют важную роль в иммунитете растений и во взаимоотношениях организмов в биогеоценозах. Летучие фитонциды (ЛАВ) способны оказывать своё действие на расстоянии, например фитонциды листьев дуба, эвкалипта, сосны. Фитонциды чеснока, лука, хрена, красного перца убивают многие виды простейших, бактерий и низших грибов в первые минуты и даже секунды. Летучие фитонциды уничтожают простейших, многих насекомых за короткое время (часы или минуты)». [7]

1.4 Применения фитонцидов

«В медицинской практике применяют препараты лука, чеснока, хрена и других растений, содержащих фитонциды, для лечения гнойных ран, трофических язв, трихомонадного кольпита. Фитонциды ряда других растений стимулируют двигательную и секреторную активность желудочно-кишечного тракта, сердечную деятельность». [7] Также фитонциды находят применение в пищевой и химической промышленности, в растениеводстве, овощеводстве, виноделии, ветеринарии, парфюмерии.

2. Методика проведения эксперимента

В своей работе я использовала экспериментальный метод исследования. Этот метод исследования явлений природы связан с воздействием на них путем проведения экспериментов в контролируемых условиях. Эксперимент – искусственное создание в контролируемых условиях ситуации, помогающей выявить глубоко скрытые свойства живых объектов. Проводя эксперименты, я могу полностью контролировать его условия. Также такой метод исследования является доступным, и он не требует больших денежных затрат.

2.1 Объекты исследования:

1)Фитонциды Алоэ (рис 2) «нормализует процессы возбуждения и торможения в коре больших полушарий головного мозга, повышают работоспособность и выносливость к физическим нагрузкам, стимулируют защитные функции организма. Алоэ обладает удивительной способностью поглощать из воздуха вредные вещества (до 90% формальдегида). Алоэ концентрирует внимание, придает нерешительным людям силу и уверенность. В алоэ древовидном обнаружен лектин, подавляющий рост раковых клеток». [8]

2) «Фитонциды Чеснока благотворно воздействуют на людей с заболеваниями органов пищеварения, дыхательных путей, дерматологическими заболеваниями». Эти вещества также «эффективно уничтожают вредоносные аэробные и анаэробные, плесневые и патогенные грибы, убивают холерные вибрионы, дифтерийную и дизентерийную палочку, возбудителей туберкулёза и брюшного тифа». [4, c.15]

3) «Фитонциды горчицы эффективно очищает себя и всё окружающее с помощью продуктов своей жизнедеятельности. В медицине горчицу применяют как разогревающее, противомикробное и противовоспалительное средство. В кулинарии она предохраняет продукты от порчи». [4, с.38]

4) «Летучие фитонциды апельсина в 40—50 раз сильнее убивают болезнетворных для человека бактерий, например дизентерийную палочку, чем бактерий, болезнетворных для растений, например бактерию цитрипутеале, вызывающую болезнь мандаринового и апельсинового деревьев». [5, с. 139]

Оборудование, использованное в опытах:

  • «Фильтровальная бумага нужна в лаборатории не только для фильтрования, но и в качестве подстилки или для впитывания пролитой на стол жидкости». [2, c.304]

  • «Пипетками называют калиброванные, обычно с расширением посредине стеклянные трубки, в которые жидкость засасывают ртом или с помощью резиновой груши, а также других приспособлений».[2, с.299]

  • Микроскоп— прибор, предназначенный для получения увеличенных изображений.

2.2 Исследование фитонцидного влияния растений на микрофлору почвы

Эксперимент №1 [5, с.8]

Оборудование: микроскоп, ложка, чашка, пипетка, предметные и покровные стёкла, секундомер.

Растение: Алоэ

Выполнение работы:

1)Приготовить кашицу из растертых листьев Алоэ (рис 3)

2) Отжать через марлю несколько капель сока растения.

3)В чашку, наполненную водой, поместить комочек почвы, (рис 4) перемешать, дать осесть твердым почвенным частицам (рис 5).

4)Взять пипеткой каплю воды из стакана, нанести ее на предметное стекло (рис 6), накрыть покровным стеклом. Просмотреть препарат на малом и большом увеличении.

5) Добавить под покровное стекло каплю сока растения.

6)Включить секундомера и наблюдать за изменением активности простейших (Рис 7).

2.3 Исследование фитонцидного влияния растений на микрофлору воды

Эксперимент №2 [5, с.9]

Оборудование: микроскоп, аквариум, ложка, чашка, пипетка, предметные и покровные стёкла, секундомер.

Растение: Алоэ

Выполнение работы:

1)Приготовить кашицу из растертых листьев Алоэ (рис 3)

2) Отжать через марлю несколько капель сока растения.

3)С помощью пипетки поместить каплю воды, взятую из аквариума, на предметное стекло (рис 6). Просмотреть под микроскопом активное движение микроорганизмов на малом и большом увеличении.

3) На расстоянии нескольких миллиметров от капли воды поместить кашицу из растения.

4) Включить секундомера и наблюдать за изменением активности простейших (рис 7).

2.4Исследование фитонцидного влияния одних растений на жизнедеятельность других

Эксперимент №3 [5, с.105 , с.127]

Оборудование: фильтровальная бумага, 2 маленькие чашечки, семена льна, 2 большие чашки.

Растение: Алоэ, семена льна.

Выполнение работы:

1)В большие чашки Петри положить смоченную фильтровальную бумагу, в центре чашек поместить маленькие чашечки и вокруг них разложить подготовленные семена льна.

2)Приготовить кашицу из листьев Алоэ. Полученную кашицу мы поместить в маленькую чашечку, которую помещаем в большую чашку (1 образец) (рис 8).

3) Большую чашку быстро закрыть и поставить в тёплое место.

Ещё одна большая чашка - с семенами льна - контрольная. В находящуюся в ней маленькую чашечку нужно налить воду (рис 9).

4)В течение нескольких дней наблюдать за прорастанием семян.

2.5 Исследование фитонцидного влияния растений на срок хранения продуктов

Эксперимент №4 [5, с.184]

Оборудование: 4 банки (объёмом 0,5 литров), марля, яйца, паста горчицы, чеснок, апельсин, чашка.

Растение: горчица, чеснок, апельсин.

Выполнение работы:

1)В первую банку помещаем немного разведенной в воде горчицы (рис 10), во вторую - растёртый в кашицу чеснок (рис 11), в третью- кашицу из апельсина (рис 12). Четвёртая банка – контрольный образец (рис 13).

2)С помощью марли в банках закрепляем половинки предварительно сваренных яиц так, чтобы они не касались кашицы из чеснока, апельсина и раствора горчицы.

3)Закрываем банки крышками, ставим их в тёплое место и наблюдаем.

3.Эксперементальная часть

Эксперимент №1 (Диаграмма №1)

Результаты эксперимента:

Мы обнаружили, что под действием фитонцидов алоэ микробы прекратили свою жизнедеятельность и погибли. Процесс воздействия фитонцидов на микроорганизмы до их полной гибели продолжался 2 минуты 59 секунд.

Вывод: фитонциды некоторых растений отрицательно действуют на микроорганизмы почвы, убивая их.

Эксперимент №2 (Диаграмма №1)

Результаты эксперимента:

После того как кашицу из листьев алоэ нанесли на предметное стекло в нескольких миллиметрах от капли воды, микроорганизмы, обитающие в ней, прекратили движение и погибли. Процесс воздействия фитонцидов на микроорганизмы до их полной гибели продолжался 2минуты 43 секунды. Вывод: фитонциды некоторых растений губительно действуют на микроорганизмы воды.

Эксперимент №3

Эксперимент длился 5 дней (9.12 – 13.12)

Таблица 1 (Прорастание семян)

День

Образец №1

Образец №2

9 декабря

Начало эксперимента

10 декабря

Прорастание семян не замечено. Кашица и из листьев Алоэ высохла.

Семена начали прорастать (появился зачаток корешков)

11 декабря

Семена начали прорастать. Корешки размером до 5 мм

Семена дальше не проросли

12 декабря

Корешки семян размером до 9 мм

Корешки семян проросли до 3 мм

13 декабря

Корешки проросли в среднем на 1 см, после чего начали засыхать

Корешки проросли в среднем ещё на 2 мм, после чего начали засыхать

Результаты эксперимента:

Через 4 дня мы увидели, что семена льна проросли в чашке с кашицей из листьев Алоэ (корешки размером до 1 см). В чашке с водой корешки семян проросли на меньшее расстояние ( до 0,5 см). Это значит что фитонциды, выделяемые кашицей листьев Алоэ, оказывают на прорастание семян льна стимулирующее действие.

Вывод: фитонциды некоторых растений положительно влияют на жизнедеятельность других.

Эксперимент №4

Эксперимент длился 1 месяц и 3 дня (16.11 – 19.12) (диаграмма №2)

Таблица 2 (Порча и сохранность яйца под воздействием или без воздействия фитонцидов)

Дата

Происходящие изменения

1 образец

2 образец

3 образец

Контрольный образец

16 ноября

начало эксперимента

17 ноября

изменений нет

изменений нет

изменений нет

Яйцо стало тёмно - жёлтого цвета; появился сильный гнилостный запах; яйцо уменьшилось в размерах (первые признаки порчи яйца)

19 ноября

изменений нет

изменений нет

На яйце появились тёмно - жёлтые пятна; появился гнилостный запах

(первые признаки порчи яйца)

Яйцо приобрело более тёмный зелёно – жёлтый цвет

22 ноября

изменений нет

На яйце появились тёмно - жёлтые пятна; появился незначительный гнилостный запах (первые признаки порчи)

Яйцо приобрело более тёмный цвет

На яйце появились следы заплесневения

23 ноября

На яйце появились тёмно - жёлтые пятна; появился незначительный гнилостный запах (первые признаки порчи яйца)

яйцо приобрело тёмно жёлтый цвет; незначительный гнилостный запах

На яйце появились следы заплесневения

Наблюдается окончательная порча яйца

29 ноября

Яйцо практически полностью приобрело тёмно - жёлтый цвет

Яйцо уменьшилось в размерах; незначительный гнилостный запах; следов заплесневения не обнаружено

Наблюдается окончательная порча яйца

 

6 декабря

яйцо приобрело тёмно жёлтый цвет; следов заплесневения нет

На яйце появились незначительные следы заплесневения

   

19 декабря

Яйцо уменьшилось в размерах; появился незначительный гнилостный запах; следов заплесневения не обнаружено

Наблюдается окончательная порча яйца

   

Результаты:

  1. Под влиянием фитонцидов горчицы яйцо в образце под номером 1 начало проявлять начальные признаки порчи только на 17 день эксперимента, а следов заплесневения не обнаружено до сих пор.

  2. Под влиянием фитонцидов чеснока яйцо в образце под номером 2 начало проявлять начальные признаки порчи только на 5 день эксперимента

  3. Под влиянием фитонцидов яйцо в образце под номером 3 проявило начальные признаки порчи на 4 день эксперимента.

  4. Яйцо в контрольном образце испортилось на 2 день эксперимента.

Вывод: Фитонциды некоторых растений положительно влияют на продукты питания, продлевая срок их хранения.

4.Заключение

Исходя из всего вышеизложенного, я пришла квыводам:

1)Изучив литературу о фитонцидах, мы можем сказать, что действие фитонцидов растений на окружающую среду и её составляющие может быть как положительным, так и отрицательным.

2)Результаты, полученные в ходе эксперимента, позволяющего рассмотреть фитонцидное влияние некоторых растений на микрофлору почвы и воды, говорят о том, что фитонциды определённых растений негативно воздействуют на почвенные и водные микроорганизмы, приводя к их гибели.

3)Изучив фитонцидное влияние одних растений на жизнедеятельность других, мы убедились в том, что фитонциды некоторых растений положительно влияют на жизнедеятельность других, вызывая увеличение скорости их роста и развития.

4)Результаты исследования фитонцидной активности показали, что фитонциды некоторых растений положительно влияют на продукты питания, продлевая срок их хранения. Наибольшей фитонцидной активностью обладают чеснок и горчица; наименьшей фитонцидной активностью обладает апельсин.

Гипотеза, выдвинутая нами, опровергнута в ходе проведения экспериментов, так как фитонциды растений по-разномувоздействуют на жизнедеятельность простейших организмов и растений. Например, фитонциды алоэ положительно воздействуют на скорость и развитие растений и отрицательно - на жизнедеятельность простейших организмов, убивая их.

5.Рекомендациии:

1)Для ускорения прорастания семян я рекомендую проращивать семена под воздействием фитонцидов Алоэ.

2)Для наиболее длительного хранения продуктов питания я рекомендую воздействовать на них фитонцидами чеснока и горчицы.

3)Для уничтожения болезнетворных организмов в помещении я рекомендую воздействовать на них фитонцидами чеснока.

6.Список использованной литературы:

1) Блинкин, С. А. Фитонциды вокруг нас/Блинкин, С. А., Рудницкая Т. В. - М.: "Знание", 1981 г. – 144 страницы.

2)Гроссе Э. Химия для любознательных. Основы химии и занимательные опыты/ Гроссе Э., Вайсмантель Х. - Пер. с нем., 2-е русск. изд.- Лейпциг: 1985 г. - 336 страниц.

3)Зелепуха, С. И. Антимикробные свойства растений, употребляемых в пищу/ С.И. Зелепуха. – Киев: Наукова думка, 1973 г. – 193 страницы.

4) Растения – антибиотики / Отдельное издание. - М..: Издательская группа «Контэнт», 2012 г. – 48 с. – Серия Botanica Practica.

5) Токин, Б.П. Целебные яды растений. Повесть о фитонцидах/ Б.П. Токин. – Издание 3-е, испр. и доп. - Санкт – Петербург: Изд-во Ленингр. Университета, 1980 г. – 280 страниц.

6)Тульчинская, В.П. Растения против микробов/ Тульчинская В.П., Юргелайтис Н.Г. – Киев: Урожай, 1981 г. – 64 страницы.

7)https://ru.wikipedia.org/wiki/%D0%A4%D0%B8%D1%82%D0%BE%D0%BD%D1%86%D0%B8%D0%B4%D1%8B

8) http://www.medroad.ru/lekarstvennie-rastenia/celitilnie-svoistva-rastenii.html

7. Приложения

Рис 1 – Токин Б.П.

Рис 2 - Алоэ

Эксперимент №1

Рис 3 – Кашица из листьев Алоэ

Рис 4 – Помещение почвы в воду

Рис 5 – Осевшая почва в воде

Эксперимент №2

Рис 6 – Капля воды на предметном стекле

Рис 7 – Рассмотрение микроорганизмов под микроскопом

Эксперимент №3

Рис 8 – Образец №1 (чашечка с кашицей из листьев Алоэ)

Рис 9 – Контрольный образец (чашечка с водой)

Эксперимент №4

Рис 10 – Образец №1 (с кашицей из горчицы)

Рис 11 – Образец №2 (с кашицей из чеснока)

Рис 12 – Образец №3 (с кашицей из апельсина)

Рис 13 – Контрольный образец

Диаграмма №1 – Время гибели организмов почвы и воды под влияние фитонцидов Алоэ

Диаграмма №2 – Время порчи яиц в образцах