XXV Международный конкурс научно-исследовательских и творческих работ учащихся
Старт в науке
Пихта – жемчужина сибирских лесов
Полная версия работы доступна во вкладке "Файлы работы" в формате PDF
Введение
Пихта ладней и выше
всех своих лесных сестёр,
и пихтовый лес, должно быть,
лучшая краса здешних мест.
В. А. Гречухин
С давних пор Сибирь славилась своими природными богатствами – лесами. В них произрастали редкие лекарственные растения, ягоды, водились дикие звери. Первенство среди деревьев установили хвойные породы, такие как ель, сосна обыкновенная, сосна сибирская (кедр), пихта сибирская и лиственница, часто использующиеся в быту у населения. Особый интерес для исследования вызвала пихта сибирская, имеющая большое распространение в нашей местности.
Владея некоторой информацией из народной медицины от бабушек и дедушек о том, что дерево использовали при лечении кожных заболеваний, общего укрепления организма, мы выдвинули гипотезу – компоненты пихты сибирской имеют целебные свойства, обусловленные определенным химическим составом.
Ввиду этого пихта сибирская становится объектом исследования, а ее химический состав, свойства для применения в хозяйственной деятельности и быту является предметом исследования.
Чтобы приступить к работе нами была поставлена цель – изучение пихты сибирской как ценного природного материала для использования в промышленности, сельском хозяйстве и медицине человеком.
Для достижения цели сформулированы следующие задачи:
- описать пихту сибирскую с точки зрения ботаники;
- ознакомиться со значение дерева в повседневной жизни людей;
- рассмотреть применение пихты в сельском хозяйстве и промышленности, в том числе и медицине;
- провести социологический опрос «Пихта в жизни человека» среди учащихся 5-10 классов и проанализировать полученные данные;
- изучить химический состав пихтового масла;
- составить краткий обзор применения пихты сибирской из народной медицины;
- создать набор сорбонок (наглядное пособие для учащихся 1-11 классов).
В ходе работы мы опирались на общенаучные (анализ литературы, классификация, обобщение) и эмпирические (социологический опрос, описание, сравнение, практическое моделирование) методы исследования.
Материал данного проекта можно использовать на уроках биологии, химии при изучении растений, а также во внеурочной деятельности для изучения в области краеведения.
1.Теоретическая часть
1.1. Ботаническое описание пихты сибирской
Пихта сибирская (Abies sibirica Ledeb.), вид растений рода пихта семейства сосновых. Дерево высотой до 30–35 м и диаметром ствола до 50 см. Крона узкоконическая, густая, у свободно растущих экземпляров – низко опущенная. Верхние и средние ветви горизонтально отклонённые, нижние – повисающие, способны укореняться. Ствол прямой, покрыт тонкой, гладкой, тёмно-серой корой со смоляными желваками. Молодые побеги слабоопущенные или голые, серовато-коричневые. Почки смолистые, шаровидные или округлые. Хвоя прямая или слегка изогнутая, сверху блестящая, тёмно-зелёная, снизу с двумя белыми узкими полосками, на вегетативных побегах тупая, 20–30 мм длиной, на генеративных – заострённая, длиной 16–18 мм; сохраняется на ветвях в течение 7–10 лет.
Семеношение наступает при свободном росте с 20–30 лет, а в насаждениях – в 50 –70 лет. Пылит в мае – июне. Пыльниковые колоски (микро стробилы) многочисленные, овальные, 5–8 мм длиной и 3–5 мм шириной, желтоватые, появляются из боковых почек на побегах прошлого года; пыльцевые зёрна снабжены двумя воздушными мешками и переносятся ветром на огромные расстояния. Женские шишечки зеленоватые или красно-бурые, продолговатые, прямостоячие, длиной 10–18 мм, располагаются вертикально вблизи вершины прошлогоднего годичного прироста в верхней части кроны.
Опыление происходит вскоре после распускания почек, но до освоения побегов. Зрелые шишки овально-цилиндрические, светло-коричневые, 5–10 см длиной и 2–4 см толщиной. Семенные чешуи широко клиновидные, сверху слабо закруглённые, 20–23 мм длиной и 18–25 мм шириной, с ножкой до 6 мм. Кроющие чешуи округлые, наверху выгрызено-зубчатые с ланцетным остриём, значительно короче семенных.
Семена неправильно-трёхгранные, светло-бурые, 5–7 мм длиной и 3–5 мм шириной, плотно сросшиеся с клиновидным крылышком, которое с одной стороны полностью закрывает семя, а с другой прикрывает его на 2/3. Масса 1000 семян около 10 г. Семена созревают в августе – сентябре, шишки рассыпаются в сентябре – октябре. Семенные годы повторяются через 2–3 года, на севере ареала – через 4–6 лет. Корневая система стержневая за исключением при произрастании на сырых почвах, где она поверхностная. Древесина белая с желтоватым оттенком, мягкая, лёгкая, не имеющая смоляных ходов и запаха.
Ареал пихты сибирской занимает самое большое пространство из всех пихт мира. Его границы протянулись с запада на восток более чем на 5 тыс. км и с севера на юг на 2 тыс. км. На территории России она произрастает на северо-востоке Европейской части, Урале, в Западной и отчасти (до верховьев реки Алдан) Восточной Сибири, на Алтае, за пределами РФ – в Казахстане и Монголии. Лучшими условиями роста пихты сибирской являются низкогорные районы Кузнецкого Алатау, Салаира, Горной Шории, Саян (на высоте 300–800 м).
Теневынослива, но хорошо растёт и при полном освещении, требует притенения лишь в первые годы жизни. Ветроустойчива на хорошо дренированных почвах. В первые 5–8 лет растёт медленно, затем быстрее, но по скорости роста уступает ели. Считается менее долговечной, чем другие виды пихт. Максимальная продолжительность жизни 150–200 лет. Однако обычно в более раннем возрасте стволы повреждаются гнилью, поэтому пихта сибирская подвержена ветролому, слом происходит в нижней трети ствола. Очень декоративна. Чувствительна к загазованности воздуха [8].
1.2. Значение дерева в повседневной жизни людей
С древних времен люди широко использовали пихту сибирскую в медицине, экологии, промышленности, ландшафтном дизайне, фольклорном жанре и многих других сферах деятельности (схема 1) [5].
Схема 1.Значение дерева в повседневной жизни людей
1.3. Применение пихты в промышленности и сельском хозяйстве
Древесина пихты сибирской широко используется для пищевой тары, изготовления древесноволокнистых и древесностружечных плит, получения резонансных пиломатериалов. Она является ценным сырьём для выработки целлюлозы и искусственного волокна. Из пихтовой лапки получают пихтовое масло, которое по своему качеству превосходит масло, полученное из других видов пихт. Из коры добывают пихтовый бальзам, применяемый в оптике, медицине и парфюмерии. Семена содержат масло, пригодное для изготовления лаков.
Горные пихтовые леса кроме сырьевого значения выполняют почвозащитные, водоохранные и водорегулирующие функции [8].
1.4. Использование дерева в традиционной и доказательной медицине
С давних пор пихту используют в народной медицине. Летучие компоненты пихты содержат в своем составе фитонциды – химические вещества, уничтожающие бактерии в воздухе. Водно-спиртовые препараты губительно действуют на многих микробов.
Настой из хвои оказывает противоцинготное, мочегонное, обезболивающее действие, укрепляет иммунитет. Отвар из коры и хвоинок, увеличивает работоспособность, уменьшает зубную боль и понижает кислотность в желудке.
Смола пихты, как и всех других хвойных, обладает мощным антисептическим эффектом, поэтому ее используют для обработки ран, язв и ссадин. Индейцы Северной Америки смолой пихты лечились от кашля, боли в горле, раковой опухоли, отита, цинги, бронхита, туберкулеза, дизентерии, вагинальных инфекций, гонореи, боли в суставах и мышцах.
Настой почек и побегов применяют в народной медицине как отхаркивающее, мочегонное, дезинфицирующее, обезболивающее и «кровоочистительное» средство при воспалении верхних дыхательных путей, ревматизме, воспалении легких, язве желудка и подагре [8].
В доказательной медицине компоненты состава пихты используется в физиотерапии (в частности, бальнеологии) и фармакологии.
Хвойные ванны – это лечебное воздействие на тело больного пресной воды с растворенным в ней хвойным экстрактом. Лечебные свойства экстрактов хвои пихты, и других хвойных деревьев многие тысячелетия известны человечеству. Ванны с растительными ароматами широко использовались в Древнем Шумере, Египте, Греции и Римской империи. Сегодня их используют в профилактических и лечебных целях.
Для их приготовления в воде растворяют эфирные масла, которые содержат витамины С (250 мг %), D, К, Р, Е, В2 и провитамин А (каротин), эфирное масло, дубильные вещества, горькое вещество пиницикрин, флавоноиды, микроэлементы (марганец, железо, медь, бор, цинк, молибден) и др.
Указанные выше механизмы действия хвойных ванн обусловливают ряд косметических эффектов: повышение эластичности и упругости кожи; предотвращение появления морщин, уменьшение воспаления и отека, снижение выработки кожного жира, устранение угревой сыпи, уменьшение явлений целлюлита.
Терапевтическое действие обусловлено раздражением нервных рецепторов кожи. Содержащиеся в хвое вещества понижают сосудистый тонус, расширяют просвет артериол и венул, увеличивают количество функционирующих капилляров, что способствует повышению локальной температуры тканей, участвуют в процессах регенерации кожи, повышают болевой порог.
Принимая ванну, пациент одновременно получает тепловые ароматические ингаляции, благотворно воздействующие на бронхиальное дерево, повышение интенсивности углеводного, жирового и минерального обмена в организме, в результате чего уменьшается содержание холестерина, нормализуется количество липидов в крови позволяет использовать хвойные ванны у пациентов с сердечно-сосудистыми заболеваниями.
Наравне с этим эфирные масла хвои обладают антимикробной, противовирусной, противовоспалительной, противогнилостной активностью и оказывают адаптогенное, антидепрессивное, дезинфицирующее, ранозаживляющее, противоопухолевое действия.
Хвойные ванны широко применяются при заболеваниях ЦНС (повышенная возбудимость, бессонница), кожи (дерматиты, псориаз), опорно-двигательного аппарата (артриты, миозиты, подагра, радикулит).
Особенностью терпенов пихты является активность в отношении регенерации тканей и подавлении развития злокачественных опухолей, что легло в основу разработки противоопухолевых препаратов [3].
2.Практическая часть
2.1. Социологический опрос и его результаты
В ходе изучения темы мы провели социологический опрос «Пихта в жизни человека» среди учащихся 5-10 классов. В исследовании приняли участие 20 школьников.
Опросник
1.Что такое пихта?
2.Из предложенных картинок выбери ту, на которой изображена пихта сибирская:
|
а) |
б) |
в) |
г) |
3.Для чего она растет в лесах?
4.Где применяется пихта (ствол и ее другие части) в промышленности и сельском хозяйстве?
5.Какое значение имеет это дерево в повседневной жизни человека?
Полученные результаты мы представили на круговых диаграммах.
На первый вопрос все учащиеся дали верный ответ - дерево, и только один человек указал, что пихта – это хвойное дерево. Трое ребят ответили: «Дерево, похожее на ель».
Из предложенных картинок 8 обучающихся из 20 правильно выбрали изображение пихты сибирской.
Третий вопрос: «Для чего она растет в лесах?» вызвал у ребят затруднения. Были получены следующие ответы: «для выделения кислорода» - 8 человек, «не знаю» - 8 человек, ничего не ответили – 4 человека.
В понимании учащихся о применении дерева в повседневной жизни отмечены такие сведения, как «использование пихты для растопки печи» - 7, «в качестве строительных материалов» - 3, «веники для банных процедур» - 7, «в качестве ароматерапии» - 2, «для изготовления лекарственных средств» - 1. Четыре респондента не смогли ответить на четвертый вопрос.
На пятый вопрос ответы распределились таким образом: участвует в фотосинтезе – 6 человек, используется в строительстве – 1 человек, в промышленности и сельском хозяйстве – 1 человек, в ландшафтном дизайне – 2 человека, «обычное дерево» - 4 человека. Вопрос оставили без ответа 8 человек.
Вывод: Ответы социологического опроса показали, что учащиеся среднего и старшего звена знают понятие пихты, ориентируются в определении растения по картинкам, имеют знания по применению дерева в промышленности, сельском хозяйстве, быту. Но есть ребята, которые не владеют информацией о пихте сибирской как объекте изучения в биологии и географии.
2.2. Изучение химического состава пихтового масла
Пихтовое масло — эфирное масло, которое извлекают паровой перегонкой из хвои и молодых веток деревьев сибирской пихты (Abies sibirica).
Оно представляет собой природную смесь борнилацетата, монотерпеновых углеводородов, борнеола и сесквитерпенов.
Рассмотрим химический состав, органолептические и физико-химические свойства эфирного масла в таблицах 1 и 2.
Таблица 1. Некоторые органолептические и физико-химические показатели качества эфирного масла сибирской пихты [7]
|
Наименование показателя |
Минимум |
Максимум |
|
Внешний вид |
легкоподвижная прозрачная жидкость |
|
|
Цвет |
от бесцветного до бледно-желтого |
|
|
Запах |
свежий, древесный, смолистый |
|
|
Относительная плотность при 20 |
0,895 |
0,912 |
|
Показатель преломления при 20 |
1,4680 |
1,4730 |
Таблица 2. Хроматографический профиль репрезентативных и характерных компонентов эфирного масла сибирской пихты [10]
|
Наименование компонента |
Минимум, % |
Максимум, % |
|
Сантен |
1,5 |
3,5 |
|
Трициклен |
1,5 |
3,5 |
|
α-пинен |
10 |
22 |
|
Камфен |
15 |
26 |
|
β-пинен |
1 |
3,5 |
|
δ-3-карен |
9 |
15 |
|
Лимонен |
4 |
10 |
|
β-фелландрен |
1,5 |
5 |
|
Борнил ацетат |
20 |
35 |
|
β-кариофиллен |
0,5 |
2 |
|
Изоборнил ацетат |
- |
0,1 |
|
Борнеол |
1 |
3 |
|
α-гумулен |
0,3 |
0,9 |
Представленные химические соединения обладают противовоспалительным, антибактериальным и болеутоляющим эффектом (борнилацетат, сесквитерпены, монотерпеновые углеводороды), борнеол оказывает общетонизирующее и иммуномодулирующее действия.
Данные эффекты компонентов эфирного масла пихты используют в следующих целях:
-
в качестве местного обезболивающего средства при болевом синдроме, обусловленном заболеваниями нервной системы (радикулит, неврит, плексалгии, невралгии);
-
при заболеваниях опорно-двигательного аппарата (в том числе артралгия, артрит, миозит, синовит) в период обострений и в целях профилактики;
-
в спортивной медицине в качестве согревающего массажного средства, в случаях растяжения сухожилий и мышц;
-
в косметических целях для улучшения состояния кожи, обогащения кремов, гелей, ополаскивателей, тоников (4–5 капель на 5 г основы);
-
для дезодорации и обеззараживания воздуха, а также для сеансов ароматерапии (4–5 капель) [4].
2.3. Краткий обзор применения пихты сибирской из народной медицины
Из пихты сибирской (коры, древесины, хвои, шишек) можно приготовить рецепты для укрепления здоровья и ухода за телом в домашних условиях.
Рецепт отвара хвои, применяемого при кожных заболеваниях
Для приготовления отвара нужно взять 1 л горячей воды и залить 10 столовых ложек сухой или свежей хвои. Настаивать смесь 3 суток в герметично закрытой стеклянной банке, в темном месте. Применение: 1 раз в день до еды по 100 г отвара в течение 1-2 месяцев.
Рецепт отвара коры пихты, применяемого при мигрени
Измельченную кору пихты (2 ст. л.) залить 0,5 л горячей воды, готовить в течение 40 мин. на водяной бане. Перед употреблением остудить и долить кипяченой воды до исходного объема. Принимать отвар 3-4 раза в день за 30 мин. до еды по 100-120 мл. При частых головных болях курс лечения может длиться до 2-3 недель, но оно дает стабильный результат [6].
Способ применения пихтового масла для принятия ванны
Горячая ванна, с температурой воды 38° C, помогает при бессоннице, неврозах. Она помогает снять усталость, стресс. На полную ванну добавить 3–5 капель пихтового масла, время приёма 15 минут. Более длительный приём водной процедуры поможет расслабить мышцы и быстро уснуть [1].
Рецепт маски, применяемого для укрепления волос
Для приготовления маски вам понадобятся такие ингредиенты, как: мед пчелиный жидкий; сок, приготовленный из тертой луковицы (чем свежее, тем лучше); пихтовое масло. Две чайные ложки меда смешайте с 3 каплями масла пихты, а потом добавьте чайную ложку сока репчатого лука. Размешайте до кашицеобразного однородного состояния. Втирайте в корни волос. Маску нужно держать на волосах более получаса, укутав голову полиэтиленом или пищевой пленкой и накрыв полотенцем или шапочкой. Она хорошо борется с выпадением волос, а также питает их по всей длине, насыщая витаминами и полезными веществами [1].
Рецепт приготовления варенья из молодых шишек пихты
Хорошо промыть 0,5 кг шишек в холодной воде, чтобы всплыли чешуйки; из 1 стакана воды и 0,75 кг сахара сварить сироп, которым залить шишки и оставить на ночь; утром сироп довести до кипения, проварив 5 минут; получившуюся жидкость оставить до вечера. Повторить процедуру 3 раза. На четвертый раз смесь варить 10 минут, затем его разлить по стерильным банкам и закатать [9].
Заключение
В ходе исследования пихты сибирской мы рассмотрели ее ботаническое описание, ознакомились с применением в различных отраслях хозяйства таких, как промышленность, строительство и медицина.
На основании полученных данных был проведен социологический опрос среди учащихся 5-10 классов, результаты которого показали средний уровень знаний о значении хвойного дерева в хозяйственной деятельности и повседневной жизни человека.
Изучили химический состав пихтового масла и использовали его в качестве ароматизатора, создали набор наглядного пособия для школьников «Пихта – жемчужина сибирских лесов».
Цель исследования была достигнута, а гипотеза нашла свое подтверждение при изучении химического состава пихтового масла.
Список использованных источников и литературы
1. Болонин, И. Лечебные и полезные свойства сибирской пихты [Электронный ресурс]. – Режим доступа: URL.: https://greenapteka.ru/pihta-sibirskaya (дата обращения: 14.03.2025)
2. Владимирский, Е.В. Соляные и хвойные ванны. Руководство для врачей [Электронный ресурс]. – Режим доступа: URL.: http://www.uralmedprom.ru/ftpgetfile.php?id=26&module=files (дата обращения: 29.01.2025)
3. Лукьянёнок, П.И. Повышение кардиорезистентности при первичной и вторичной профилактике сердечно-сосудистых заболеваний [Текст]/ П.И.Лукьянёнок, Н.Я.Костеша // Фундаментальные исследования. – 2013. – № 9-6. – С. 1038-1042
4. Масло эфирное сибирской пихты (Abies sibirica Lebed.). Технические условия [Текст]/ −М.: Стандартинформ, 2016 – 12 с.
5.Мингажева, А.М. Пихта сибирская (Abies Sibirica) – Лесной Доктор. [Электронный ресурс]. – Режим доступа: URL.: https://bashinkom.ru/library/articles/pikhta-sibirskaya-abies-sibirica-lesnoy-doktor/?ysclid=m7g4f6tyop810834003 (дата обращения: 20.11.2024)
6. Отвар пихты: простое средство для гарантированного лечебного эффекта [Электронный ресурс]. – Режим доступа: URL.: https://priroda-znaet.ru/otvar-pihtyi/ (дата обращения: 05.02.2025)
7.Паштецкий, В.С. Эфирные масла и их качество [Текст]/ В.С.Паштецкий, Л.А.Тимашева, О.А.Пехова, И.Л.Данилова, О.А.Серебрякова. – Симферополь: ИТ «Ариал», 2012. – 212 с.
8.Пихта сибирская. Большая российская энциклопедия. [Электронный ресурс]. – Режим доступа: URL.: https://bigenc.ru/c/pikhta-sibirskaia-9fc072 (дата обращения: 19.12.2024)
9. Польза и вред варенья из пихты, рецепты приготовления [Электронный ресурс]. – Режим доступа: URL.: https://led-22.ru/parnik/10520.php (дата обращения: 25.03.2025)
10. Состав и свойства эфирного масла пихты сибирской Abies Sibirica LDB., произрастающей в разных районах Кировской области [Электронный ресурс]. – Режим доступа: URL.: https://cyberleninka.ru/article/n/sostav-i-svoystva-efirnogo-masla-pihty-sibirskoy-abies-sibirica-ldb-proizrastayuschey-v-raznyh-rayonah-kirovskoy-oblasti (дата обращения: 12.01.2025)