XI Международный конкурс научно-исследовательских и творческих работ учащихся
Старт в науке
Волшебный ковёр
Автор работы награжден дипломом победителя III степени
Полная версия работы доступна во вкладке "Файлы работы" в формате PDF
Введение
В наши дни вопрос о здоровье человечества стоит особенно остро. Данная проблема прорабатывалась с момента своего внедрения в широкую медицинскую практику антибактериальных средств. В связи с этим существенно изменила степень заболеваемости от инфекционных заболеваний. В то же время в последние десятилетия на фоне значимого роста приобретенной бактериальной сопротивляемости в реальную клиническую практику во всем мире поступило крайне ограниченное количество новых антибактериальных препаратов. Это связано со снижением числа исследований и разработок фармацевтическими компаниями. Авторами Колбиным А.С. и Сидоренко С.В. представлены причины таких тенденций [4].
Этим летом я отправилась в поход в горы Краснодарского края Туапсинского района. Было увлекательное и очень познавательное путешествие. Мы шли по узким тропкам, поднимались вверх по извилистым дорожкам вдоль ручьев и водопадов. После очередного подъёма, мы вышли на большую зеленую поляну. Со всех сторон она была скрыта огромными кронами деревьев. На поляне находилось много причудливых пеньков, поваленных сухих деревьев и все было словно укрыто огромным пушистым ковром. Выглядела поляна по истине сказочно. Меня очень заинтересовало это растение, стелящееся по земле, деревьям и укрывающее под собой все вокруг. Мне стало интересно, что же это за растение, напоминающее волшебный ковер из сказок, какими свойствами оно обладает и может ли быть полезно для человека и его здоровья. В источниках информации я узнала о понятие мха и его видах, свойствах, но проблема использования человеком мха и его полезности проработана недостаточно, было найдено мало информации. Данный вопрос и стал основанием для формирования темы моего исследования: «Волшебный ковёр»
Цель моей исследовательской работы – изучить видовой состав мхов и убедиться в их полезных антибактериальных свойствах в домашних условиях.
В соответствии с целью в данном исследовании, мною поставлены следующие задачи:
Изучить понятие мох.
Рассмотреть классификацию моховидных.
Узнать где растет мох.
Изучить значение мха в природе и в жизни человека
Собрать образцы различных классов и видов мха и оформить их в наглядное пособие.
Опытным путем доказать антибактериальные свойства на примере мха Сфагнум.
Разработать свой антисептический продукт, опираясь на полезные свойства мха Сфагнум
Сделать выводы
Гипотеза: В мире существует огромное количество классов и видов мха и он может быть использован, как природный экологически чистый антисептик.
В ходе данной научно-исследовательской работы были получены два продукта исследования по решению поставленной проблемы: наглядное учебное пособие в виде коллекции различных видов и классов мха. Также действующее антибактериальное средство для рук на основе мха Сфагнум.
Глава 1 Теоретическая часть
Кто такой мох и где он живет.
Мхи, или как их еще называют моховидные – очень давние и интересные растения. Именно они напоминают о том далеком времени, когда все было покрыто непроходимыми зелеными зарослями. Мхи относятся к классу высших растений. Несмотря на все изучения и теории, ученые так и не пришли к единому мнению как возникли мхи. Существует лишь предположение о том, что мхи являются потомками очень древних вымерших растений и произошли они от водорослей, а затем стали наземными и начали покрывать скалы и землю.
Моховидные настолько своеобразные и сложно устроенные растения, что даже появилась особая ботаническая наука, изучающая мхи, их размножение, строение и развитие. Называется она Бриологией.
А в древней столице Японии в городе Киото есть монастырь Сайходзи, где вот уж столетие как создан Сад мхов. Он признан объектом всемирного культурного наследия ЮНЕСКО. Вместо газонной травы и цветов землю тут покрывают мхи. Их тут 130 видов. Они украшают миниатюрные пруды, деревья, камни и статуи [1].
Примечательным является то, что у мхов нет ни цветов, ни корней. Тогда как же они растут? Секрет в том, что у мхов есть специальные выросты, они напоминают корни, а называются ризоиды. Эти такие нитевидные образования, с их помощью мхи прикрепляются к почве. А так же втягивают воду и минеральные вещества из почвы. Воду и питательные вещества они получают непосредственно из влажного воздуха или осадков. В тканях мхов есть специальный вид клеток, которые долго сохраняют влагу.
Размножение у некоторых видов моховидных происходит с помощью спор. Из проросшей споры образуется тонкая зелёная нить — предросток, который выглядит как тонкая зелёная ветвящаяся нить. На этой нити образуются почки, в которых содержится огромное количество спор, они и дают жизнь новым растениям. Попав во влажную почву, спора прорастает и быстро приживается.
При наступлении неблагоприятных условий (холода, засухи) мхи останавливаются в росте или еще можно сказать, впадают в состояние покоя. Такое состояние называется Анабиоз. Но при этом остаются живыми. В состоянии покоя мхи меняют цвет и снижают интенсивность обмена веществ почти до нуля. Когда же выпадают дожди и снова наступает тепло, мхи очень быстро оживают. Им бывает достаточно всего лишь нескольких капель влаги, чтобы выйти из состояния анабиоза [2].
Мхи - очень неприхотливые растения. Благодаря своей выносливости, они часто растут там, где другие растения не могут существовать. В любом уголке нашей планеты можно обнаружить мхи. Оказывается, они растут даже в Антарктиде. Мхи могут выдерживать большие морозы и сильное нагревание солнцем.
Чтобы хорошо расти и развиваться эти растения предпочитают выбирать тенистые районы и участки леса. Самым идеальным местом для них станет затененный район, где-то около водоема. Мхи хорошо себя чувствуют на камнях и деревьях. Любят занимать и гнилые деревья. Но в отличие от грибов мхи не являются паразитами. Но это не значит, что мхи не распространены на сухих территориях и землях. Некоторые виды мхов, например, Сфагнум, любят расти на болотах.
Моховидные не растут только в морях, и тех почвах, в которых слишком много солей. Все дело в том, что мхи не выживают в соленой воде.
1.2 Классификация мхов.
В настоящее время отдел моховидных включает в себя около 25 000 видов.
Все мхи делятся на три обширных класса:
Печеночные
Листостебельные
Антоцеротовые
Самый старейший класс мохообразных - это Печеночные мхи. В природе их существует более 7 тысяч видов. А откуда же произошло такое название? Печеночники получили его потому, что по форме они напоминают печень. Обычно у этих мхов есть стебель, вдоль которого располагаются листья. Печеночники не могут без воды, поэтому растут только в густой тени лесов, в расщелинах скал и на камнях у ручьев и рек, образуя плотные стелящиеся ковры.
Второй не менее обширный класс — антоцеротовые мхи. Этот класс насчитывает в себе около 300 видов.
Внешне они напоминают «печеночников». А свое название они получили от греческих слов anthos — цветок и keros — рог, так как форма растений представляет собой темно-зеленую пластинчатую розетку (слоевище) диаметром 1-3 см, плотно прилегающую к почве.
И самый крупный класс моховидных это листостебельные мхи. Их больше 14 тысяч видов, и они составляют 95 % всех моховидных. Название этого класса отражает его внешний вид и строение — растения состоят из стеблей с покрывающими их листьями разнообразной формы. [8].
Самый известный подкласс листостебельных мхов — зелёный. К нему относится, такое популярное растение, как Поли́трихум обыкновенный. В народе его называют Кукушкин лён. Внешне он напоминает веточку хвойных растений. Его длина может доходить до 15 см, именно кукушкин лен часто выстилает почву в лесу.
А почему же этот вид получил такое интересное название? Дело в том, что этот вид мха очень похож на молодые ростки льна. А "кукушкин" потому что, его споровые коробочки похожи на кукушку, сидящую на шесте. Вот откуда такое необычное название.
Так же в этом классе моховидных, Бриологи выделяют еще один очень известный вид. Это Сфагнум, или торфяной мох. Вид этого мха отличается более светлой окраской и поэтому относится к белым мхам. Он растет в болотистой местности. Если к нему внимательно присмотреться, можно заметить, что нижняя часть этого мха желтоватая и сухая, а верхняя — зеленая, влажная. Нижняя часть этого мха постепенно отмирает и превращается в торф. Поэтому Сфагнум так и называют – «торфяной мох» [6]. И третий вид в классе листостебельные – это Андреевые мхи. Они представляют собой очень хрупкие, жёсткие и довольно мелкие растения.
Андреевые мхи бывают черновато-зеленые, красновато-бурые либо черно-бурые. Поэтому их называют Черными мхами. Этот вид мхов образуют подушечки на скалах и камнях. За счёт тонких ворсинок мхи проникают в структуру камня и укореняются в ней. В общей сложности насчитывается примерно 100 представителей этого класса. Наиболее известны из них дикранум многоножковый и родобриум розетковидный [5].
Очень часто мох путают с лишайником. Согласно информации из Малого практикума по ботанике под редакцией Богоявленская А.Е. Растения. Бактерии. Грибы. Лишаники., есть два очень распространенных вида это Исландский мох и ягель (олений мох) на самом деле являются лишайниками, а не мхами.
1. 3 Значение мха в природе и в жизни человека
Вот, казалось бы, обычный мох, растет в лесу на болотах и водоемах. Какая от него может быть польза? Но, значение мхов в природе и жизни человека огромно.
• Ковер мха не только украшает лес, он дает возможность прятаться в нем огромному количеству насекомых и даже небольших животных. Им питаются многие микроорганизмы и животные. Мхом выстилают гнёзда птицы, а лягушки используют его для откладывания икры. А еще, мхи защищают почву от эрозии.
• Моховидные, так же как и все растения, активно поглощают углекислый газ и выделяют кислород, необходимый всему живому на планете. Мхи способны поглощать из воздуха многие химические вещества, в том числе и радиоактивные. Таким образом, они выступают естественным фильтром в нашей природе.
• Огромным значением обладают Сфагновые мхи. Они способствуют образованию такого важного полезного ископаемого, как торф.
Дело в том, что верхняя часть этих мхов все время нарастает, а нижняя отмирает, образуя торф. Люди научились использовать его как топливо и средство для изоляции и утепления помещений. Сфагновые болота как гигантские губки, вбирают в себя все осадки, выпавшие за год. А затем постепенно не дают им пересохнуть даже в разгар летней жары. Болота имеют огромное влияние на климат, охлаждая воздух и, обогащают его влагой [11].
• Некоторые виды мхов люди применяют в медицине и косметологии, изготавливают из них спирт, маски и даже кремы.
• Благодаря своим антибиотическим (антимикробным) свойствам, такой мох как Сфагнум, применяют в медицине. А в годы Великой Отечественной Войны его использовали вместо ваты и прикладывали к открытым ранам людей.
• Многие мхи активно используют при декорировании помещений. Создавая картины, панно и даже целые эко стены. Так же ими украшают аквариумы, оранжереи и садовые композиции
• Мхи обладают необычайной гигроскопичностью. Они способны поглощать и удерживать в себе большое количество воды, превышающее их собственный объём в несколько раз. Поэту мхи активно используют садоводы при выращивании влаголюбивых растений. Ими устилают грунт, таким образом, почва на долго остается увлажненной.
Моховидные могут приносить не только пользу, но и вред. Например, мхи, обитающие на поверхностях деревьев, наносят ему вред. Так как во мхах живут различные паразитические насекомые, которые разрушают дерево. По этой причине садоводы стараются оградить свои посадки ото мха, уничтожая его. А Сфагновые мхи способствуют заболачиванию полезных земель, что плохо для сельского хозяйства. Так же Мхи вытесняют другие растения в саду, губят иногда целые леса, образуя на их месте болота [10].
Глава 2 Практическая часть
2.1 Поиск различных видов и классов мха, их идентификация и оформление в наглядное пособие.
Тщательно изучив информацию о месте и особенностях обитания моховидных, я отправилась в горы Краснодарского края Туапсинского района, на поиски и сбор образцов различных классов и видов этих удивительных растений.
Мох был обнаружен мною в следующих местах:
На стволах деревьев На открытых корнях деревьев На поваленных деревьях
На камнях близь водопада На камнях горных ручьев На лесных тропинках
На лесных пригорках На камнях возле лесного пруда На трухлявых деревьях
Проведя данное исследование, я убедилась в том, что мох действительно уникальное растение и его можно встретить в самых неожиданных и необычных местах. В местах, где обычным растениям просто не выжить.
После того как я обнаружила места обитания мха, я приступила к сбору образцов. Делать это нужно было максимально аккуратно и осторожно, чтобы не навредить окружающей природе. Собирать образцы мха со стволов деревьев ни в коем случае нельзя, так как можно повредить кору дерева и, тем самым, нанести ему вред. Свои образцы мха я собрала с поваленных деревьев, трухлявых пней и камней.
Для того чтобы моя коллекция была более полной и интересной, так как некоторые виды мхов не обитают в Краснодарском крае, я обратилась за помощью к своим родственникам, которые проживают в Московской области и часто ходят в лес. Они прислали некоторые интересующие меня образцы.
Изучив информацию о различных классах и видах мха, особенностях их строения, мне удалось определить класс, вид и название, собранных образцов. Проделав эту работу, я убедилась в том, что разнообразие видов мха огромно. Их существует большое количество на нашей планете и каждый из видов посвоему уникален и неповторим [7].
После того как образцы были собраны и идентифицированы, я решила объединить и оформить их в наглядное пособие.
Для изготовления панно из образцов мха мною был использован метод стабилизации. Суть этого метода заключается в том, что растение полностью напитывается таким веществом как Глицерин. Таким образом, естественный сок мха, заменяется Глицерином и обеспечивает сохранение внешнего вида растения на очень длительное время и не требует никакого ухода.
Для стабилизации мха я смешала воду и пищевой глицерин в пропорции 1:2. Так же добавила пищевой краситель, для того чтобы в процессе стабилизации мох не потерял свой окрас. И поместила в получившийся раствор образцы мха. Плотно накрыла крышкой и поставила в темное место на 2 недели. В ходе моей работы я использовала только пищевые не токсичные не опасные для здоровья человека продукты.
После этого я разложила мох на бумагу для того чтобы он просох. Этот процесс занял еще 1 неделю. И вот, наконец, мох готов для оформления его в панно. В ходе этой работы у меня получилось наглядное пособие, в котором
собраны 13 видов мха. (Приложение 1)
На каждый вид я поместила табличку с номером, по которому можно узнать, как называется каждый из видов. (Приложении 2).
2.2 Разработка антибактериального продукта на основе мха Сфагнум
Изучив литературу «Жизнь растений» под редакцией Фёдорова А.А. меня впечатлило то, что особыми антибактериальными свойствами из всех видов мха обладает мох Сфагнум. На основании этого я решила применить антисептические свойства мха и разработать свой экологически чистый антисептик для рук на основе отвара мха Сфагнум.
Для этого я приготовила отвар из сухого мха Сфагнум, дала ему настояться и остыть в течении 2 часов.
Затем разлила полученный отвар в специально подобранные флаконы с диспенсером объёмом 20 мл и, для того чтобы мой продукт не только очищал руки, но и увлажнял их, я добавила 0.5 мл пищевого глицерина в каждый флакон [12]. После этого мною была разработана специальная этикетка для данного антисептического средства.
Таким образом, проделав данную работу, мною было разработано и произведено антибактериальное средство в виде антисептика для рук на основе отвара мха Сфагнум.
Далее я решила сделать свой продукт более интересным и разнообразила его различными ароматами. Следуя той же схеме приготовления антисептического средства, я добавила в каждый флакон по 3 капли ароматического масла. Для своего продукта я использовала такие ароматы как лаванда, хвоя, клубника и персик.
С запахом Хвои С запахом Клубники
С запахом Лаванды С запахом Персика
В ходе данной работы мною произведен ароматизированный антисептик для рук на основе отвара мха Сфагнум.
2.3 Проведение исследования подтверждающего антибактериальные свойства мха.
Что бы доказать информацию о том, что мох Сфагнум действительно обладает антибактериальными свойствами и может быть использован как природный антисептик, я решила провести следующее исследование.
Для этого мне потребовалась специальная лабораторная посуда, которая называется Чашки Петри. В них я поместила питательную среду на основе Агар-Агара. Как только питательная среда остыла и затвердела в Чашках Петри, я приступила к сбору образцов. В первую Чашку я поместила образцы смывов с грязных рук. А во вторую с рук, обработанных средством на основе отвара мха. Затем каждую Чашку Петри я подписала, поставила в темное теплое место и стала наблюдать.
Первые результаты стали видны уже через 3 дня. В чашке с образцами смывов с грязных рук появились белые выпуклые пятна, что говорит о наличии бактерий. Чашка с образцами смывов с рук, обработанных отваром мха, остается чистой.
На основе проделанного исследования я убедилась в том, что мох Сфагнум действительно обладает мощными антибактериальными свойствами и может быть использован в качестве природного антисептика.
III Заключение
На основании результатов проделанного мною исследования, я могу сделать следующие выводы:
Мхи, или как их еще называют моховидные – очень давние и интересно устроенные растения.
В мире существует огромное количество классов и видов мха.
Мхи - очень неприхотливые растения и могут существовать в любом уголке нашей планеты.
Значение мхов в природе и жизни человека огромно.
Проделав исследовательскую работу, мне удалось собрать образцы различных классов и видов мха и оформить их в наглядное пособие в виде панно.
Опираясь на полезные свойства мха Сфагнум я разработала свой антибактериальный продукт в виде антисептика для рук.
Опытным путем в домашних условиях доказала антибактериальные свойства на примере мха и то, что он действительно может быть использован в качестве природного антисептика.
В ходе работы все поставленные цели и задачи были выполнены. Выдвинутая гипотеза нашла свое подтверждение в ходе проведения опытов и наблюдений.
IV Список использованных источников и литературы
1. Абрамов И. И. // Моршин-Никиш. М — Мхи: Советская энциклопедия, 1980. — (Большая советская энциклопедия : [в 30 т.] / гл. ред. А. М. Прохоров ; 1969—1978, т. 17).
2. Бардунов Л.В. Древнейшие на суше. – Новосибирск: Наука, 1984 – 160 с.
3. Богоявленская А.Е. Активные формы и методы обучения биологии:
Растения. Бактерии. Грибы. Лишаники. – М.: Просвещение: АО «Учеб.
лит.», 2006 .
4. Колбин А. С., Балыкина Ю. Е., Сидоренко С. В. Исследования и разработки новых антибактериальных средств. Есть ли ограничения в этом направлении? 2010 /
5. Кабакова Д. В. Наблюдение, описание и эксперимент как основные методы биологии// Проблемы и перспективы развития образования: материалы Междунар. науч. конф. (г. Пермь, апрель 2011 г.).Т. I. — Пермь: Меркурий, 2011. — С. 16-19.
6. Скворцов А.К.: Гербарий ПОСОБИЕ ПО МЕТОДИКЕ И ТЕХНИКЕ Издательство "Наука" Москва» 1977.
7. Тимонин А. К. // Лас-Тунас Листостебельные мхи / — Ломонос [Электронный ресурс]. — 2010. — С. 588—589. — (Большая российская энциклопедия : [в 35 т.] / гл. ред. Ю. С. Осипов ; 2004—2017, т. 17).
8. Фёдоров А.А. в гл.ред./Жизнь растенийв 6 т.:— М. : Просвещение, 1978. — Т. 4 : Мхи. Плауны. Хвощи. Папоротники
9. http://www.ebio.ru/bot10.html
10. https://infourok.ru/sravnenie-mhov-sfagnuma-i-kukushkina-lna-obschie-cherti-i-otlichiya-693810.html
11. http://sochinite.ru/otvety/biologiya/znachenie-mhov-v-prirode-i-zhizni-cheloveka
12. http://bezlji.com/mox-sf
13. https://ru.wikipedia.org.
ПРИЛОЖЕНИЕ 1
Наглядное пособие с видами мхов.
ПРИЛОЖЕНИЕ 2
Список названий мхов из наглядного пособия.
Гипнум Кипарисовый ( Класс Листостебельные)
Плагиомниум Волнистый (Класс Листостебельные, Семейство Мниевые)
Гилокамнум блестящий. Древесный мох (Класс Листостебельные, Семейство Гилокомиевые)
Политрих обыкновенный Кукушкин лен (Класс Листостебельные, зеленый мох)
Циррифиллум волосоносный ( Класс Листостебельные, Семейство Брахитециевые)
Политрихум волосоносный (Класс Листостебельные)
Фиссиденс (Класс Листостебельные, Семейство фиссиденсовые)
Плагиомниум остроконечный (Класс Листостебельные)
Дикранум метловидный (Класс Листостебельные, Семейство Дикрановые)
Родобриум (Класс Листостебельные, Бриевые мхи)
Политрих можжевельниковый (Класс листостебельные, Зеленый мох)
Эуринхиаструм (Класс Листостебельные)
Дикранум горный (Класс Листостебельные, Семейство Дикрановые)