XII Международный конкурс научно-исследовательских и творческих работ учащихся
Старт в науке
Биологические свойства мха сфагнума и его применение
Автор работы награжден дипломом победителя III степени
Полная версия работы доступна во вкладке "Файлы работы" в формате PDF
Введение.
Данная работа является продолжением серии экспериментов по изучению свойств и практического применения мха сфагнума как в историческом, так и современном аспектах. Полученные результаты позволяют сделать выводы о дальнейшем перспективном использовании данного природного материала как в медицине, так и ландшафтной архитектуре, особенно крупных городов. Биологические свойства мха сфагнума изучаются нами в экспериментальном плане с 2018 года. Им была посвящена первая наша работа на эту тему, в основу которой были положены результаты опытного исследования «Использование мха сфагнума для ускорения формирования корней растений методом воздушных отводок» [1]. В качестве объектов первого исследования выступали комнатные растения: толстянка яйцевидная (Crassula ovata), фикус эластичный (Ficus elastica) и юкка алоэлистная (Yucca aloifolia). Помимо экспериментальной части наше исследование освещало исторические аспекты использования свойств мха-сфагнума в нашей стране, в частности, производства в годы Великой Отечественной войны из данного природного материала антисептических повязок для лечения гнойных ран и профилактики гнойных осложнений различного рода ранений [1].
Однако в связи с тем, что в наше экологически трудное время возникает необходимость поиска новых, альтернативных технологий, снижающих уровень загрязнения окружающей среды, в том числе в растениеводстве и ландшафтных пространствах крупных городов, нам представлялось небезынтересным продолжить изучение свойств мха сфагнума в эксперименте, направленном на выяснении его гигроскопичности и ее влияния на создание оптимальной влажности для растений даже в длительный засушливый период. Этому был посвящен дополнительный эксперимент, объектом которого являлось растение каланхое Блоссфельда (Kalanchoe blossfeldiana).
Цель исследования: изучить полезные для жизнедеятельности человека свойства сфагнума болотного, произрастающего на территории Челябинской области, которые могут применяться в настоящее время и использовались в прошлом, а также исследовать особенности укоренения растений методом воздушных отводок и их сохранения без полива длительное время для практического применения.
Материалы исследования:
1. Материалы экспериментальной части по исследованию практического применения гигроскопичности мха сфагнума: комнатное растение – каланхое; емкости для выращивания комнатных растений; цветочный грунт; мох сфагнум натуральный; нож для надсечения грунта; вода для однократного полива грунта.
2. Научная литература по тематике истории медицины о применении мха сфагнума в различные периоды времени в области биологии и медицины.
3. Научная литература о применении мха сфагнума в современной биологии, ландшафтном озеленении урбанизированных территорий и скалистой местности.
Методы исследования:
1. Экспериментальное исследование эффективности мха сфагнума при проращивании воздушных корней и поддержании растений во время отсутствия поливов.
2. Анализ литературных источников о мхе сфагнуме и его использовании человеком.
Основная часть
1. Место сфагнума в царстве растений и его биология.
Сфагнум – многолетний двудомный мох, образующий дерновинки светло-желтого, бурого цвета. В почве не укреплен, так как ризоиды отсутствуют. Каждая особь – это тонкий ветвящийся стебелёк, нижняя часть которого постоянно отмирает [1]. Благодаря этому свойству сфагнум является почвообразующим компонентом [5]. Листья состоят из клеток двух разных типов: мелких фотосинтезирующих, с цельной оболочкой, и крупных гиалиновых, полых и бесцветных – с разрушенной цитоплазмой и с сохранившейся пористой оболочкой. Через поры в сухих условиях проникает воздух, а при повышенной влажности – вода.
2. Свойства мха сфагнума:
1) Гигроскопичность – впитывание воды в огромных количествах благодаря гиалиновым клеткам, даже мельчайших капель тумана. Может поглощать воды примерно в 20 раз больше собственной массы. Отсюда и греческое название мха «сфагнос» – губка.
2) Воздухопроницаемость обусловлена также гиалиновыми клетками, через которые в сухую погоду в них проникает воздух [5].
3) Антисептические свойства обеспечиваются веществами: фенолоподобным веществом сфагнолом, антибиотиками (сфагноловые кислоты), кумаринами, тритерпеновыми соединениями и др. [2].
Ареал распространения – на сфагновых болотах, в умеренных широтах, таёжной, лесной и лесотундровой зонах России, а также в Европе, Азии, Америке, Австралии.
3. Экспериментальная часть.
Первая часть эксперимента по исследованию влияния свойств мха сфагнума на скорость и вероятность проращивания воздушных корней проводилась нами ранее. В качестве объектов первого исследования выступали комнатные растения: толстянка яйцевидная (Crassula ovata), фикус эластичный (Ficus elastica) и юкка алоэлистная (Yucca aloifolia). Эксперимент доказал способность испытуемых растений пустить воздушные корни, находясь во мхе сфагнуме без каких-либо примесей [6].
Так, при использовании мха сфагнума развитие воздушных корней у суккулента-толстянки, произошло при применении повязки из увлажнённого мха, без надрезов на стволе, а срок укоренения сократился почти вдвое. У представителя семейства тутовых – фикуса при применении сфагнума значительно ускорилось появление корней методом воздушной отводки, а срок укоренения уменьшился. Кроме этого, мох сфагнум, обладая свойствами природного антисептика, препятствовал развитию некоторых заболеваний растений.
Вторая часть эксперимента была направлена на выяснение его гигроскопичности и ее влияние на создание оптимальной влажности для растений даже длительный засушливый период. Объектом исследования являлось растение каланхое Блоссфельда (Kalanchoe blossfeldiana). Исследовалось влияние свойств мха сфагнума на сохранение комнатных растений в условиях длительного отсутствия поливов.
Техника проведения эксперимента. Срок проведения – 3 недели, период проведения – ноябрь-декабрь 2020 года.
4. Дневник эксперимента
Дата: 16.11.2020.
Мох сфагнум измельчили до размеров 2-3 см, залили его подсахаренной водой (1 чайная ложка сахара на литр воды), перемешали и оставили на 30 минут. Вынули цветок (каланхое) из ёмкости, в которой он до этого рос, сделали в коме земли 2-3 неглубоких надреза. Положили часть сфагнума на дно ёмкости большей по размеру, чем ком земли, обложили пустоты оставшимся мхом, часть положили на поверхность. После этого полили растение достаточным количеством воды и оставили на 3 недели без полива.
Дата: 07.12.2020.
Земля высохла, но растение сохранило свою свежесть, несмотря на то, что прошло 3 недели без полива.
Результаты эксперимента.
Таким образом, проведенный эксперимент доказал, что мох сфагнум может сохранить растение в течение длительного времени без полива.
5. Исторические и современные аспекты применения сфагнума в здравоохранении
Согласно сведениям научной литературы по тематике истории медицины о применении мха сфагнума в исторической перспективе в области биологии и медицины данный природный компонент широко применялся в качестве удобрения в растениеводстве, а также как гигроскопичный и антисептический материал для изготовления фабричным способом антисептических повязок для лечения ран в годы Великой Отечественной войны на Челябинском химико-фармацевтическом заводе с 1942 года.
Это было связано с острым дефицитом медикаментов и перевязочных средств [3]. Сфагнум применяется в качестве лекарственного препарата – биогенного стимулятора при ряде воспалительных заболеваний, используется при производстве современных средств гигиены в качестве гигроскопического материала с антисептическими свойствами. Эти свойства данного растения продолжают активно изучаться и в наши дни для создания новых перевязочных материалов. Данное направление научных исследований выполняется в Казанском национальном исследовательском технологическом университете в последние годы [2].
5. Применение сфагнума в растениеводстве и цветоводстве.
Научная литература о возможном применении мха сфагнума в современной биологии и биотехнологии, ландшафтном озеленении урбанизированных территорий и скалистой местности свидетельствует об актуальности использования данного материала в указанном аспекте.
Он используется как наполнитель для каркасов топиарий – садовых фигур, а также для наполнения кашпо и висячих корзинок, является составляющим почвогрунта для искусства «бонсай» – выращивания миниатюрных деревьев на подносе, блюде, поддоне [1]. Добавленный в субстрат в качестве дренажа на дно ёмкости, рыхлит почву, придаёт ей необходимую структуру и повышает её влагоёмкость. Такая смесь необходима при выращивании фиалок, глоксиний, стрептокарпусов, орхидей. С помощью сфагнума можно поддерживать повышенную влажность и вокруг кроны растения. Для этого достаточно положить мох вокруг нее и только периодически слегка увлажнять сфагнум.
Он может создавать буферную систему для поддержания газо- и водообмена, сложившегося вокруг геобиоценоза [5], что создает широкие возможности для его применения в ландшафтном озеленении, особенно ценным для крупных городов [4],
Заключение
Известные свойства мха-сфагнума дают возможности использования данного сырья в следующих отраслях деятельности:
1. Результаты проведенных нами экспериментов показали, что мох сфагнум:
1) можно использовать для ускорения укоренения растений методом формирования воздушных корней, что является актуальным для вертикального озеленения городов;
3) является хорошим антисептическим и влагозадерживающим средством, позволяющим сохранять растения даже в периоды длительного отсутствия систематического орошения;
4) можно применять в садоводстве и цветоводстве, ландшафтном озеленении урбанизированных территорий и скалистой местности как альтернативный химическим удобрениям материал посредством:
а) приготовления земельных смесей и размножения растений воздушными отводками;
б) мульчирования почвы;
в) укоренения стеблевых черенков.
2. Согласно сведениям научной литературы по тематике истории медицины мох сфагнум широко применялся в качестве удобрения в растениеводстве, а также как гигроскопичный и антисептический материал для изготовления антисептических повязок в годы Великой Отечественной войны на Челябинском химико-фармацевтическом заводе. Эти свойства данного растения продолжают активно изучаться и в наши дни для создания новых перевязочных материалов.
3. Мох сфагнум может создавать буферную систему для поддержания газо- и водообмена сложившегося вокруг геобиоценоза. Находит сфагнум свое применение как сырье для цветоводства. Однако упоминания о практическом использовании сфагнума для ландшафтного озеленения крупных городов не встречается, несмотря на то, что его применение могло бы значительно улучшить растительный ландшафт обедненных почв крупных городов.
Список литературы
1. Алейников О. А. Доктор сфагнум // Жизнь цветов. – 2008. – № 10. – С. 4.
2. Гараев И.Х., Мусин И.Н., Зенитова Л.А. Антисептические перевязочные материалы на основе сфагнума // Бюллетень медицинской науки. – 2019. - № 1. – С.8-13.
3. Кудрявцева А., Панфилова Ю. Н. Сфагнум как лекарство // Исторический опыт медицины в годы Великой Отечественной войны 1941-1945 г.г. Материалы Х Всероссийской конференции с международным участием «Исторический опыт медицины в годы Великой Отечественной войны 1941–1945 гг.» – М.: МГМСУ, 2014. – С.123-125.
4. Лясиков А.Б. Актуальные вопросы городского озеленения //Актуальные проблемы лесного комплекса. – 2015. – № 43. – С. 134-137.
5. Молчанов А.Г. Газообмен сфагнума при различных уровнях поверхностных грунтовых вод // Экология. – 2015. - № 3, С. 182-188.
6. Панфилов В.Ю., Панфилова Ю.Н. Сфагнум – чудесный дар природы человеку // Зимний школьный марафон. Материалы VI Международной научно-практической конференции школьников: - Чебоксары: ЦНС «Интерактив плюс», 2019. – С. 11-19.