XXII Международный конкурс научно-исследовательских и творческих работ учащихся

Старт в науке

Микромир или познать невидимое

• Авторы
• Руководители
• Файлы работы
• Наградные документы

Мещеряков М.К. 1

---

1МАОУ "Гимназия № 4 им. бр. Каменских"

Шестакова Д.В. 1

---

1МАОУ "Гимназия № 4 им. бр. Каменских"

Работа в формате PDF

2.9 MB

Автор работы награжден дипломом победителя II степени

Диплом школьникаСвидетельство руководителя

ВВЕДЕНИЕ

С 2019 года началось время больших мировых потрясений, главное из которых – всепланетная пандемия по короновирусу, изменившая кардинально образ жизни современного человека.

В современном «ковидном» мире вопросы личной гигиены приобрели особую актуальность в связи с мерами борьбы и профилактики особо опасных заболеваний. Нам с детства много говорят о необходимости мытья рук и пугают микробами, которые якобы скапливаются на наших руках и впоследствии могут вызвать тяжелые заболевания. Но я их ни разу не видел, а поверить в то, что не видел – достаточно трудно! Так была определена проблема моего исследования – объяснить необходимость гигиенических мер против невидимых микроорганизмов.

Таким образом, цель работы – экспериментально исследовать микромир тела человека и вокруг него.

В связи с поставленной целью работы необходимо было решить следующие задачи.

1. Экспериментально показать наличие микробов в воздушной среде и на руках человека, разницу в чистоте рук людей, а также разницу между «ведущей» и «ведомой» руками.

2. Показать разнообразие микроорганизмов.

3. Доказать необходимость обработки рук санитайзерами и выявить лучший из них.

4. Исследовать эффективность проветривания помещений.

5. Доказать или опровергнуть «теорию трех секунд».

6. Узнать, а безвредно ли пить из жестяных банок.

Объектом моего исследования явился микромир человека и окружающей среды. Предметом – свойства микробов: цвет, форма и размер колоний, численность их популяции.

1 Гипотезы и методы исследования

Для решения проблемы я сформулировал следующие гипотезы.

1. А действительно ли на наших руках большое количество микробов?

2. Возможно, что все микробы одинаковы.

3. Допустим, что у всех людей руки одинаково грязные, и «ведущая» рука грязнее «ведомой».

4. Вероятно, все виды санитайзеров одинаково хорошо убивают микробов.

5. Вероятно, на клавиатуре компьютера есть большое количество микробов.

6. Что, если проветривание помещения неэффективно в борьбе с микробами?

7. А правда ли, что на еде, упавшей на пол и поднятой в течение трех секунд, микробов не становится больше?

8. Допустим, что из жестяной банки пить безвредно.

Чтобы исследовать проблему со всех сторон, я использовал теоретические и практические методы исследования. Среди теоретических я могу выделить консультации с ученым-микробиологом, с родителями, чтение информации в специальной научной литературе [1, 2], интернете, а также собственные размышления.

Из практических методов можно выделить эксперимент и наблюдения. В экспериментальной части проводились засевы самостоятельно подготовленных чашек Петри с питательной средой микрофлорой пальцев рук методом аппликации с последующим подсчетом численности выросших колоний микробов, а также я определял их численность в воздухе в соответствии с руководством к практическим занятиям по микробиологии [1].

2 Ход эксперимента

Материалы и оборудование. Для визуального доказательства наличия микроорганизмов вокруг нас мною под руководством специалиста-микробиолога была проведена серия экспериментов, для которых использовались заранее подготовленные чашки Петри с питательной средой следующего состава: глюкоза – 10 г, мясо-пептонный бульон сухой – 15 г, агар-агар – 15 г и дистиллированная вода – 1000 мл. В стеклянной колбе с ватно-марлевой пробкой мы готовили необходимый объем среды из расчета по 20 мл на одну чашку Петри (рис. 1 а, б). Колбу и чашки стерилизовали автоклавированием при 0,5 атмосфер в течение 25 минут (рис. 1 в). После горячую среду стерильно разливали по чашкам в настольном микробиологическом боксе (рис. 1 г). Чашки с застывшей средой подсушивали в термостате при 30℃ (рис. 1 д), после чего они были готовы к применению.

Суть экспериментов заключалась в следующем. Мы проводили засевы чашек Петри с питательной средой микрофлорой пальцев рук методом аппликации (рис. 2), то есть проводили пальцами рук по питательной среде, далее крышку закрывали и хранили в темном месте при комнатной температуре. Далее каждый день я производил фотофиксацию результатов, визуальную оценку выросших колоний микроорганизмов, а также их подсчет и заносил данные в таблицы. По этим данным я строил графики и гистограммы в компьютерной программе Excel.

Также я определял численность микроорганизмов в воздухе в соответствии с руководством, изложенным в [1, c. 55]; оценивал наличие микроорганизмов на чистом срезе морковки и срезе, который упал на пол; оценивал чистоту жестяной банки.

Всего было проведено девять экспериментов, во время которых использовано 53 чашек Петри. Каждый день производился подсчет новых выросших за сутки колоний, которые отмечались маркером на чашках Петри (рис. 3), чтобы не учитывать их при следующем подсчете, и итоговая сумма вносилась в таблицу. Наблюдения за ростом колоний велись в течение 10 дней, но поскольку после пятого дня роста новых не наблюдалось, то в таблицы результатов экспериментов были внесены данные до пятого дня включительно.

а б в

г д

Рисунок 1 – Подготовительный этап эксперимента: а – взвешивание, б – разбавление, в – стерилизация в автоклаве, г – разливание по чашкам Петри в микробиологическом боксе, д – подсушивание чашек в термостате

3 Результаты исследований и их анализ

При проведении экспериментов проводились в некоторых случаях качественная и количественная оценки, а в некоторых – только количественная.

Эксперимент № 1 «Разный возраст». В эксперименте участвовало три человека 4, 9 и 12 лет, которые перед началом эксперимента находились в одинаковых условиях, то есть условно их руки были одинаково грязные. Проверялись правая и левая руки каждого участника эксперимента по средствам засева питательной среды в чашках Петри. Далее велось наблюдение за ростом колоний микроорганизмов.

В результате наблюдений (табл. 1, рис. 5), доказано, что у каждого человека разное количество микроорганизмов на руках. При чем колонии отличались по цвету: кремовые, белые, молочные, желтоватые, желтые, розовые, черные (именно в такой последовательности наблюдалось их появление) (рис. 4), по форме: круглые, круглые с валиком по краю, неправильные, концентрические, амебовидные [2, c. 118]; по размеру колоний.

Таблица 1 – Результаты эксперимента № 1 «Разный возраст»

а

б

Рисунок 5 – Результаты эксперимента № 1 «Разный возраст»:
а – на правой руке, б – на левой руке

В Эксперименте № 2 «Ведомая / ведущая рука» принимало участие три человека: правша, левша и переученный левша (табл. 2). На графиках четко видно, что «ведущая» рука (у правши – правая, у левши – левая) грязнее, то есть численность колоний на них намного больше. Но отмечен интересный факт, что у переученного левши практически нет разницы в чистоте рук (рис. 6).

Таблица 2 – Результаты эксперимента № 2 «Ведомая / ведущая рука»

а

б

в

Рисунок 6 – Результаты эксперимента № 2 «Ведомая / ведущая рука»:
а – правша, б – левша, в – переученный левша

При проведении эксперимента № 3 «Мой правильно!» стояла задача показать разницу при быстром мыть рук (5 сек, рис. 7, а) и при длительном, как советуют врачи (30 сек, рис. 7, б). Результат очевиден – долгое и правильное мытье рук сокращает количество микроорганизмов на них.

а б

Рисунок 7 – Результаты эксперимента № 3 «Мой правильно»

Эксперимента № 4 «Клавиатура» состоял из трех стадий: 1) проверка чистых рук после мытья с мылом (рис. 8, а); 2) проверка рук после работы за компьютером и использовании клавиатуры (рис. 8, б); 3) проверка чистоты рук после обработки клавиатуры антибактериальными салфетками и последующей работы за компьютером (рис. 8, в). В результаты можно сделать вывод, что клавиатура сильно загрязнена, поэтому не следует принимать пищу во время работы за компьютером, а также необходимо периодически протирать рабочие поверхности антибактериальными салфетками.

а б в

Рисунок 8 – Результаты эксперимента № 4 «Клавиатура»

При проведении эксперимента № 5 «Проверка сантитайзеров» было проверено четыре вида санитайзеров, которые мы используем для очистки наших рук: жидкое простое и жидкое антибактериальное мыло, салфетки и спрей. Для каждого из них проводилась серия экспериментов, то есть оценивалась микрофлора правой и левой рук до обработки, сразу после обработки и через 2 часа после обработки. Таким образом, я оценивал эффективность санитайзеров и степень защиты наших рук.

В этом случае я использовал гистограммы для презентации результатов, при анализе которых выяснилось, что лучшие показатели по моментной эффективности были у спрея-санитайзера, а вот лучшие результаты через 2 часа показали антибактериальные салфетки (рис. 10). Мыло не показало таких хороших результатов. Но здесь, я думаю, надо учитывать некоторые погрешности при проведении эксперимента. Возможно, я недостаточно хорошо и долго мыл руки с мылом, что еще раз подтверждает результаты эксперимента № 3 «Мой правильно!».

Отдельно в эксперименте № 6 я решил сравнить покупное мыло и самодельное. Оказалось, что самодельное мыло в несколько раз хуже обеспечивает защиту наших рук от микроорганизмов (рис. 9). На фотографии отчетливо видно, что после использования самодельного мыло на питательной среде в чашке Петри наблюдаются колонии микроорганизмов (более 1000 шт) (рис. 9, б), тогда как после использования покупного жидкого мыла было зафиксировано лишь 127 колоний (рис. 9, а).

а б

Рисунок 9 – Результаты эксперимента № 6 по сравнению покупного и самодельного мыла

При проведении эксперимента № 7 «Исследование воздуха» я оценивал эффективность проветривания помещения. Сначала в душном помещении на 15 минут открывались две чашки Петри, затем помещение хорошо проветривалось, и эксперимент повторялся. Результаты представлены в таблице и на графике (табл. 3, рис. 11), где показаны средние значения по «грязному» и «чистому» воздуху. Вывод однозначный – проветривание весьма эффективно!

Рисунок 10 – Результаты эксперимента № 5 «Проверка санитайзеров»

Прим.: П – правая рука, Л – левая рука, 1 – до обработки, 2 – после обработки; 3 – через 2 часа после обработки

Таблица 3 – Результаты эксперимента № 7 «Исследование воздуха»

Рисунок 11 – Результаты эксперимента № 7 «Исследование воздуха»

При проведении эксперимента № 8 «Теория 3 секунд» моей задачей было подтвердить или опровергнуть мнение многих ребят о том, что, если упавшую на пол еду поднять в течение 3 секунд, то ее можно есть, не опасаясь микробов. Для проведения этого эксперимента я использовал срез моркови (рис. 12). Сначала протестировал чистый срез, далее после одной секунды на полу, трех и десяти.

Проанализировав визуально результаты данного эксперимента (рис. 13), я пришел к выводу, что еда, упавшая на пол, становится грязной, вне зависимости от времени нахождения ее на полу. Таким образом, я опроверг «теорию трех секунд».

Рисунок 12 – Ход эксперимента № 8 «Теория 3 секунд»

Рисунок 13 – Результаты эксперимента № 8 «Теория 3 секунд»

При проведении эксперимента № 9 «Жестяная банка» была поставлена задача о выяснении безвредности питья из жестяных банок. Для этого стиральной ватной палочкой была взята проба с поверхности банки, купленной в магазине. Далее банка была обработана антибактериальными салфетками и повторно была взята проба с поверхности (рис. 14). По полученным результатам видно, что на необработанной поверхности большое количество микроорганизмов в отличии от обработанной (рис. 15).

Таким образом, можно сделать вывод, что лучше не пить из жестяных банок, а переливать их содержание в кружки. Если такой возможности нет, то поверхность банки необходимо обработать санитайзером.

Рисунок 14 – Ход эксперимента № 9 «Жестяная банка»

Рисунок 15 – Результаты эксперимента № 9 «Жестяная банка»

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Подводя итог, я получил следующие результаты.

1. С помощью девяти экспериментов (всего было использовано 53 чашек Петри) удалось увидеть невооруженным глазом разнообразие микроорганизмов (разный цвет, форма и размеры колоний).

2. Доказано, что у разных людей на теле существуют разные популяции микробов, а «ведущая» рука (у правши – правая, у левши – левая) грязнее. Отмечен интересный факт, что у переученного левши практически нет разницы в чистоте рук.

3. Показана эффективность использования санитайзеров, среди которых лучшие показатели были у спрея.

4. Доказана эффективность проветривания помещения.

5. Опровергнута «теория трех секунд».

6. Доказано, что пить из жестяных банок, не обработав их, вредно.

Таким образом, первая и пятая гипотезы подтвердились полностью, третья – подтвердилась частично, а остальные – опровергнуты.

Я решил свою поставленную научную проблему! Невидимость – не значит отсутствие! Вокруг нас существует огромный разнообразный мир микроорганизмов, с наличием которых мы обязаны считаться для сохранения здоровья своего организма.

Список использованной литературы

1. Аникиев В. В., Лукомская К. А. Руководство к практическим занятиям по микробиологии. – М.: Просвещение, 1977. – 128 с.

2. Пименова М. Н., Гречушкина Н. Н., Азова Л. Г., Семенова Е. В., Мыльникова С. И. Руководство к практическим занятиям по микробиологии. – М.: Изд-во МГУ, 1983. – 215 с.

3. Мудрецова-Висс К. А., Дедюхина В. П., Масленникова Е. В. Основы микробиологии: учебник. - 5 изд. - М.: ИНФРА-М, 2014. - 354 с.

4. Kim my właściwie jesteśmy? Tajemnicze mikroby w ludzkim ciele // URL: https://wyborcza.pl/7,75400,22299606,kim-my-wlasciwie-jestesmy-tajemnicze-mikroby-w-ludzkim-ciele.html?disableRedirects=true (дата обращения: 29.03.2024).