IV Международный конкурс научно-исследовательских и творческих работ учащихся
Старт в науке
ОЦЕНКА ФИТОНЦИДНОЙ АКТИВНОСТИ КОМНАТНЫХ РАСТЕНИЙ В ОПЫТАХ С ПРОСТЕЙШИМИ
Автор работы награжден дипломом победителя III степени
Полная версия работы доступна во вкладке "Файлы работы" в формате PDF
С древних времён человек и природа были взаимосвязаны, в особенности с растительным миром. Некоторые виды растений являлись пищей для человека и других живых существ, другие виды обладали целебными свойствами и избавляли от болезней и недугов, или просто создавали атмосферу уюта и чистоты в доме. В современном мире растения также не утратили свою значимость. Почти в каждом доме или квартире есть комнатные растения. Некоторым они служат предметом декора, другие же считают, что растения способны убивать болезнетворные бактерии, тем самым обеспечивают поддержание здоровья и безопасности живого организма. Но так ли это на самом деле? Ведь существуют такие виды растений, которые считаются ядовитыми, и прежде чем приобретать комнатные растения, нужно обязательно тщательно изучить то, как они воздействуют на живые организмы, чтобы не нанести никого вреда жителям, тем более, если в доме живёт маленький ребёнок или домашние животные. В данной исследовательской работе мы попытаемся разобраться в этом вопросе, а конкретно в том, какие же комнатные растения лучше выращивать в помещении? Таким образом, цель исследования: изучить и оценить фитонцидную активность комнатных растений.
Для реализации цели нами были намечены следующие задачи:
Вырастить культуру простейших организмов;
Выявить «вредные» и «полезные» комнатные растения;
Подобрать методику эксперимента с простейшими организмами;
Провести опыты с простейшими и выяснить - какие растения не вредят живым организмам?
Объект исследования: культура простейших организмов (инфузории)
Предмет исследования: фитонцидные свойства комнатных растений,
Методы: наблюдения, сравнительный, экспериментальный.
Оценка фитонцидной активности комнатных растений в опытах с простейшими
Литературный обзор
Фитонциды – вещества, содержащиеся в высших растениях, губительно действующие на болезнетворные бактерии, низшие грибы и простейшие организмы. Другими словами, фитонцидность растений проявляется в том, что растения выделяют летучие вещества, способные убивать или уменьшать развитие болезнетворных бактерий, тем самым способствуя оздоровлению окружающей среды. Фитонцидные свойства растений были открыты еще в 1929 г. советским ученым В.П. Токиным. [5]
С древности люди использовали фитонцидные свойства растений и их частей для очистки воздуха помещений от бактерий и насекомых. Широко применялось вдыхание паров эвкалипта, пихтовой смолы, полоскание горла вытяжками из почек сосны, березы. [3]
Все растения содержат вещества, обладающие фитонцидными свойствами. Образуются они в протоплазме растительных клеток и в тканевых соках. Часть растений выделяет кроме того и летучие фитонциды (например, мята, душица, ромашка, шалфей и многие другие). Летучие фитонциды окружают нас, очищая воздух от содержащихся в нем микроорганизмов. Фитонциды надежно предохраняют и сами растения от множества атакующих бактерий, грибков и вирусов и, следовательно, от заболеваний, которые они могут вызвать. [5]
Научные эксперименты, проводимые с домашними растениями, выявили самого активного поглотителя вредных веществ в помещении. Им оказался хлорофитум. Несколько растений способны почти полностью очистить помещение в 20 квадратных метров за 24 часа. Хлорофитум может поглощать такие вещества, как угарный газ, формальдегид (вещество, выделяемое новой мебелью из ДСП), аммиак, никотин, ацетон. Различные патогенные бактерии и микробы, живущие в воздушном пространстве квартиры, также боятся хлорофитума. [6]
Аспарагус уменьшает количество вредных микроорганизмов в два раза. Особым противомикробным эффектом обладают фикус, примула, белопятнистая бегония, герань (она эффективно убивает стрептококки).
С токсинами и другими пришельцами с улицы неплохо справляются плющ, различные виды фикусов, филодендрон и обычный столетник (алоэ). Драцену рекомендуется ставить рядом с компьютером, так как она поглощает ксилол, выделяемый мониторами. Диффенбахия и антуриум благотворно влияют на водо- и газообмен, уменьшая сухость воздуха. Папоротники также прекрасно увлажняют воздух, что особенно важно зимой, когда работает отопление. Кроме того, папоротники нейтрализуют формальдегид, выделяющийся из новой мебели и ковровых покрытий. Ионный состав воздуха способен восстановить циперус.
Оздоравливают атмосферу вокруг себя розы и орхидеи, к тому же они красиво цветут и приятно пахнут. Воздух в комнате существенно очистится уже через три недели, если украсить подоконник комнатным виноградом. Герань избавляет от бессонницы, неврозов и некоторых других заболеваний нервной системы, снижает давление. Кстати, сок герани обладает фитонцидами, равными по своей силе фитонцидам лука и чеснока. [4]
Самые опасные комнатные растения: Плющ вечнозеленый. Ядовиты листья и ягоды растения, при попадании внутрь организма. Особенно сильно от плюща страдают кошки, которых привлекает сочная зелень растения.
Цикламен Особенно ядовиты клубни цикламена, они содержат яд, сходный с ядом кураре. Эти же клубни часто используют и в народной медицине, при этом соблюдая все меры предосторожности.
Кактус содержит галлюциногены и алкалоиды, вызывающий паралич центральной нервной системы.
Диффенбахия. Во всех зеленых частях растения (черешках и листьях) содержится яд. Можно получить серьезное отравление, если сок диффенбахии попадет в рот. Особенно страдают животные, которые могут по неосторожности полакомиться растением.
Фикус является мощнейшим аллергеном. Особенно опасен сок фикуса: попав на кожу, он может раздражение и даже ожог.[7]
Методика проведения эксперимента
Приготовление культуры микроорганизмов.
Измельченное сено заливают водой, кипятят 10-15 мин, охлаждают, настаивают 2-3 суток до образования бактериальной пленочки (бактерии необходимы для питания одноклеточных). Добавляют 1-2 мл воды из водоема, аквариума или комочек свежей почвы. Выдерживают 1-2 суток.
Приготовление кашиц и вытяжки сока растений.
Мелко нарезанные листья растений быстро растирают в ступке и сразу помещают на часовое стекло. В случае длительного стояния растертого материала фитонцидная активность теряется. Если листья недостаточно влажны и плохо растираются, в ступку добавляют небольшое количество воды.
При мясистых листьях выделившуюся при сдавливании каплю сока, помещают в шприц с тонкой иглой (лучше инсулиновый) и вводят в каплю с простейшими или капают на нее.
Проба с простейшими
Для опытов берут культуру простейших, приготовленную заранее. Каплю с простейшими помещают на предметное стекло и фиксируют количество и активность микроорганизмов методами фото (каждые 2 секунды) и видео-фиксации при помощи окуляр-камеры (увеличение 160х и 640хдля отдельных объектов). Каплю сока растения вводят в каплю с культурой или добавляют сверху меньшую каплю вытяжки растений с сильной фитонцидной активностью. Происходящее фиксируется при помощи видео съемки. Замеряется время по секундомеру время прекращения движения простейших.
Картина гибели простейших под влиянием фитонцидов разных растений различна. Это - растворение (лизис), образование вздутий и пузырей, сморщивание, просто прекращение движения. В некоторых случаях наблюдают сначала усиление движения, затем избегание простейшими фитонцидной вытяжки (рассредоточение по краям), далее обнаруживаются уменьшение и вовсе прекращение движения.
Экспериментальное исследование
Проанализировав материал печатных и интернет-изданий, мы определили домашние и школьные комнатные растения и выбрали наиболее подходящие для проведения эксперимента: Фикус (Ficus bengalensis), Каланхоэ (Kalanchoe blossfeldiana 'Calandiva'), Бегония (Begonia corallina), Диффенбахия (Dieffenbachia seguine), Пуансетия (Poinsettia pulcherrima), Алоэ (Aloe arborescens), Драцена (Dracaena draco), Традесканция (Tradescantia blossfeldiana), Толстянка (денежное дерево) (Crassula ovata) и Герань (Pelargonium cucullatum).
В каплях испытуемых растворов настоявшейся воды с течением времени образовалось множество видов простейших, особенно инфузорий. Наибольшую активность проявляли инфузории-туфельки (Paramecium), бурсарии (Bursaria) и стилонихии (Stylonychia). Простейшие активно двигались, в окуляр одновременно попадались до 15 мелких и 1-3 крупных инфузорий. К таким «живым» каплям добавлялись соки разных растений. Реакция простейших фиксировалась фото и видеосъемкой окулярной камерой для микроскопа. Замерялось время изменения активности животных и велся их подсчет, наблюдения фиксировались. Реакция простейших на соки растений была следующая:
|
Растение |
Среднее время потери активности |
Среднее число организмов в поле зрения до/после воздействия |
% уменьшения живых организмов |
Наблюдения |
|
Фикус |
- |
10-15 мелких инфузорий, 1-3 крупных |
0 |
Никаких изменений не наблюдается. Животные продолжали активно двигаться. |
|
Каланхоэ |
3,4 минуты |
10-15 мелких инфузорий, 1-3 крупных / 8-10 мелких инфузорий, 1крупная, двигалась очень плохо |
20-33 |
Постепенно движение больших инфузорий замедлялось, в течение одной минуты потеряли активность крупные особи, а маленькие продолжали двигаться |
|
Бегония |
1-2,8 минуты |
10-15 мелких инфузорий, 1-3 крупных / 2-3 мелкие инфузории, 1крупная, двигалась плохо |
80 |
Большинство инфузорий погибли моментально, но небольшое количество простейших разных размеров продолжали существовать |
|
Диффенбахия |
- |
10-15 мелких инфузорий, 1-3 крупных |
0 |
Простейшие продолжают активно двигаться. Никаких существенных изменений не происходит |
|
Пуансетия |
- |
10-15 мелких инфузорий, 1-3 крупных |
0 |
Простейшие продолжают активно двигаться. Никаких существенных изменений не происходит |
|
Алоэ |
5,1-6,3 минуты |
10-15 мелких инфузорий, 1-3 крупных / 2-3 мелкие инфузории, 2 крупные, двигались плохо |
80 |
Маленькие простейшие замедлили движение сразу, но остановились полностью через 5 минут. Большие – сильно замедлили движение (сказывается вязкость среды), но продолжали движение и через 6 минут |
|
Драцена |
15-20 секунд |
10-15 мелких инфузорий, 1-3 крупных / двигающихся нет |
100 |
Замерли все очень быстро. |
|
Традесканция |
3,3 минуты |
10-15 мелких инфузорий, 1-3 крупных / исчезли все |
100 |
Большие не двигались практически сразу, маленькие - постепенно, за 3 минуты движение прекратилось. |
|
Толстянка (денежное дерево) |
0,5-2,1 минуты |
15-20 мелких инфузорий, 1-2 крупных / исчезли все |
100 |
Большие инфузории сразу перестали двигаться, но беспорядочное движение их ресничек отмечалось долгое время. Маленькие двигались очень интенсивно, но за 2 минуты прекратили двигаться все. |
|
Герань |
7,5 минут |
15-20 мелких инфузорий, 1-2 крупных / 7-10 мелких, 1 крупная |
50-53 |
Маленькие инфузории двигались активно, затем, вдруг, замирали, 15-20 секунд не двигались, затем движение возобновлялось. Большие потеряли активность в движении, двигались только их отдельные отростки. |
Выводы
Эксперимент показал различное влияние вытяжки разных растений на простейшие организмы. Наибольшую фитонцидную активность показало растение Драцена. Опасными для микроорганизмов в разной степени оказались: Толстянка, Герань, Каланхоэ, Бегония, Алоэ и Традесканция. Традесканцию принято считать незначительно ядовитым растением. Фитонцодно-нейтральными проявили себя Фикус, Диффенбахия, Пуансетия. Неудивительно то, что Герань, Каланхоэ и Алоэ являются опасными для микроорганизмов. Их сок используют в народной медицине для лечения бактериальных заболеваний вполне обоснованно. Опыт проводился несколько раз и каждый раз подтверждались безопасность фикуса (он аллерген, но для человека), пуансетии и диффенбахии, хотя во многих пособиях по комнатным цветам растение считают ядовитым. Неожиданные результаты показала Драцена – растение вполне «мирное» и неядовитое. Можно предположить, что, являясь прекрасным уловителем всевозможных веществ из воздуха – она способна накапливать их в листьях. Испытуемое растение 2 года произрастало в школьном кабинете химии, где и собрала в себе большое количество ядовитых веществ. Как указывают справочники «Она (Драцена) не относится к ядовитым растениям, а ее листву просто обожают жевать кошки». [4] Возможно этим и объясняется желание кошки – обезопасить себя от мельчайших организмов – использовать как адсорбент.
Таким образом, исследовав реакцию простейших животных организмов на фитонцидную активность комнатных растений, можно сделать вывод, что комнатные растения можно использовать не только как элемент фито-дизайна, но и успешно бороться с биологическими загрязнениями.
Заключение
Приобретая комнатные растения, не стоит покупать те, которые могут навредить вам и вашим близким. Но если опасное растение появилось в доме или в детском учреждении, то следует принять все необходимые меры предосторожности: ограничить контакт детей и животных с растением, не следует размещать его в спальне, при работе с ним быть осторожным, работать в резиновых перчатках.
При создании флорариума необходимо учитывать и то, что растения выделяют фитонциды, защищая себя. Это может повлиять на развитие рядом растущих растений. Так, например, не следует сажать в один горшок с землей Толстянку, Герань, Каланхоэ, Бегония, Алоэ, Традесканцию и совмещать их с другими цветами. В их листьях, корнях содержатся опасные фитонциды, влияющие на жизнедеятельность живых организмов, это может угнетать рядом произрастающие растения. Сами растения следует подвешивать или поднимать, уменьшая их доступность. Драцену можно использовать как естественный биологический фильтр, но помнить, что вещества, попавшие в нее, накапливаются, а, значит, это растение может быть ядовитым. Фикус, Диффенбахию и Пуансетию можно располагать в напольных горшках, однако, следует помнить, что их сок может вызвать аллергию у ребенка.
Вооружившись необходимыми знаниями, изучив все свойства комнатных растений, можно браться за разведение представителей флоры и тогда комнатные растения принесут только уют и благополучие в дом!
Библиография:
Методики исследовательской деятельности учащихся в области естественных наук/Ред-сост. А.С. Обухов. – М.: Библиотека журнала «Исследователь/Reseacher», 2010. – 136с. – 2-е изд., испр.
Маркачев А.Е. Учебно-исследовательские проекты по химии: Содержание и методика реализации/А.Е. Маркачёв, Т.А. Боровских, Г.М. Чернобельская. – М.: Чистые пруды, 2009. - 32с.: ил. – (Библиотечка «Первого сентября», серия «Химия». Вып.27).
Федорова А.И., Никольская А.Н. Практикум по экологии и охране окружающей среды: Учеб. пособие для студ. высш. учеб. заведений. – М.: гуманит. изд. центр ВЛАДОС, 2003. – 288с.: ил.
Воронцов В.В. Все комнатные растения или 2000 цветов от А до Я: иллюстрированный справочник. – М.: ЗАО «Фитон+», 2007. – 472с.: ил.
Портал ЛИиД - http://liidweb.com/node/11959
Энциклопедия домашних и садовых растений - http://wikibotanika.ru/polezno-znat/samye-opasnye-komnatnye-rastenia.html Энциклопедия растений © Wikibotanika.ru
Натуральная медицина - http://natural-medicine.ru/rasteniya/1101-fitoncidy-komnatnykh-rastenijj.html
Академик - http://dic.academic.ru/dic.nsf/enc_biology/15/КЛАСС
«Детская энциклопедия» – познавательный журнал №2,2006г.
«Жизнь животных» http://old-animal.ru/