ОПРЕДЕЛЕНИЕ АНТИМИКРОБНЫХ СВОЙСТВ ВЫСШИХ РАСТЕНИЙ И БИОЛОГИЧЕСКОЙ ЗАГРЯЗНЕННОСТИ ВОД МЕТОДОМ «ПОДВОДНОЙ ПРОБЫ»

IV Международный конкурс научно-исследовательских и творческих работ учащихся
Старт в науке

ОПРЕДЕЛЕНИЕ АНТИМИКРОБНЫХ СВОЙСТВ ВЫСШИХ РАСТЕНИЙ И БИОЛОГИЧЕСКОЙ ЗАГРЯЗНЕННОСТИ ВОД МЕТОДОМ «ПОДВОДНОЙ ПРОБЫ»

Колесникова А.С. 1
1
Вартанова А.А. 1
1
Автор работы награжден дипломом победителя II степени
Текст работы размещён без изображений и формул.
Полная версия работы доступна во вкладке "Файлы работы" в формате PDF
Введение

Усиление антропогенного воздействия на реки, озера и водохранилища изменяет среду обитания водных организмов, ухудшает качество воды. Как улучшить качество загрязненных вод?

В данной работе изучались антимикробные свойства некоторых высших растений, их влияние на микробиологическое загрязнение воды, что имеет особую значимость в плане очищения загрязнённых водоёмов естественным путём, а также биологическая загрязненность различных вод. По определению наиболее выдающегося ученого в области фитонцидов Б.П. Токина (1974), фитонциды – это продуцируемые растениями бактерицидные, фунгицидные, протистоцидные вещества. Фитонцидные свойства присущи многим съедобным и лекарственным растениям. Посетив в 30-е годы ташкентский базар, Б. П. Токин обратил внимание, как повара тут же на открытом воздухе, в жару, в грязных халатах, готовят пирожки с мясом, обильно заправляя их пряной зеленью. В условиях антисанитарии эти кулинарные изделия не становились источником инфекции именно потому, что в мясной фарш добавлялись пряные растения. Употребление пряной зелени в салатах или сыром виде предупреждает желудочно-кишечные заболевания, оказывает стерилизующее действие в верхних отделах дыхательных путей, предупреждая развитие бронхита, ангины, гриппа. В консервировании широко используется пряная зелень, эфирные масла которой, обладают сильным антибиотическим действием. Сильный запах пряных культур (сельдерея, петрушки, кориандра, мелиссы, шалфея, настурции, майорана, тимьяна) подавляет развитие вредных насекомых и возбудителей болезней на картофеле и овощных культурах – томате, баклажане, перце, моркови. [6]

Цель работы: Изучить антимикробные (фитонцидные) свойства высших растений и биологическую загрязненность различных вод методом «подводной пробы».

Задачи:

  1. Определить антимикробные (фитонцидные) свойства листьев некоторых древесных растений, произрастающих вблизи водоемов;

  2. Выяснить антимикробные (фитонцидные) свойства листьев пряных растений, выращиваемых на приусадебном участке;

  3. Определить биологическую загрязненность водоемов, расположенных в окрестностях села Новозаведенного.

Практическая значимость данной работы состоит в том, что работа содержит фактический материал, который дает представление о санитарно-гигиенической значимости древесных и пряных растений. Разработанная шкала фитонцидной активности растений позволит применять их в практике сельского хозяйства и ландшафтной архитектуры с учетом максимального положительного воздействия на окружающую среду и организм человека.

  1. Обзор литературы.

Одной из важнейших причин благоприятного санитарно-гигиенического влияния леса является антимикробное воздействие фитонцидов, которые выделяются растительными организмами. Известно, что летучие растительные выделения (фитонциды) вызывают появление отрицательных ионов в воздухе и снижают в нем содержание тяжелых положительно заряженных ионов, что хорошо влияет на самочувствие и здоровье человека.[1]

Фитонцидные растения были обнаружены в 1928-30 гг. Фитонциды – бактерицидные вещества, выделяющиеся из растительной ткани при механическом её разрушении.[3] Первоначально в опытах Б. П. Токина и его последователей было обнаружено протистонцидное (убивающее простейших) действие фитонцидов. [6] Позднее работами Н.Г. Холодного, А.А. Чесовенной и др. было доказано, что фитонциды имеют важное значение в аллелопатии, т.е. в химическом взаимодействии растений в фитоценозах.

Работами советских ученых доказано, что способностью выделять фитонциды обладают абсолютно все растения. Учитывая, что количество и активность у одного и того же вида меняется в зависимости от условий и места произрастания, а также то, что разные растения обладают различной фитонцидностью в разные периоды жизни.[1] Самая высокая фитонцидная активность наблюдается в период роста растения и постепенно затухает у взрослого растения. Влияет на активность различное время дня и погодные условия. Из пораненных тканей выделение летучих фитонцидов выше, чем из здоровых, неповрежденных тканей. Из фитонцидов растений в настоящие время получены многие антибиотики, обладающие различной антимикробной активностью.

Известно, что летучие растительные выделения (фитонциды) вызывают появление отрицательных ионов в воздухе и снижают в нем содержание тяжелых положительно заряженных ионов, что хорошо влияет на самочувствие и здоровье человека.[2] кроме того фитонциды обезвреживают токсины промышленного происхождения в воздухе и почве.

Химическая природа фитонцидов сложна и еще мало изучена. Установлено, что фитонциды, как правило, представляют собой смесь различных веществ, среди которых идентифицированы: эфирные масла, альдегиды, синильная кислота и т.д. Биологическая активность фитонцидов обусловлена, бывает, как правило, не одним каким-то веществом, а всей совокупностью веществ. Различают: летучие фракции фитонцидов, фитонцидные свойства тканевых соков. [4]

На курортах Северного Кавказа имеется опыт целенаправленного использования насаждений в целях аэрофитотерапии. Принцип создания парков лечебно-профилактического типа основан на формировании однопородных групп растений в качестве лечебных зон [5].

Именно антимикробные свойства высших растений позволяют использовать листья некоторых из них для естественного очищения водоемов, в которых они могут попадать в естественных условиях.

2.Методика исследования.

Методика для исследования была взята из практикума по экологии и охране окружающей среды авторы А.И.Федорова, А.Н.Никольская(2001). [7] Опыт проводился в двух вариантах.

2.1. 1 Изучение антимикробных свойств листьев разных растений.

Для определения антимикробных свойств растений в одни стаканчики наливали одинаковое количество 100мл дистиллированной воды (контроль), в другие стаканчики наливали также дистиллированную воду, но разбавленную на 1/3 водой из водоемов, расположенных в окрестностях города Пятигорска. Целые неповрежденные зеленые листья растений, сорванные непосредственно перед опытом, взвешивали и помещали в относительно равных весовых количествах (5 г) в стерильные стаканчики с испытуемой водой (приложение 1).

В опыте мы использовали древесные растения: клен остролистный (Acer platanoides L.), ива белая (Sálix álba) , тополь белый (Pópulus álba) и пряные растения: мята перечная (Méntha piperíta), базилик фиолетовый (Ocimum basilicum), кориандр овощной(Coriándrum sátivum), сельдерей пахучий (Apium graveolens), укроп пахучий (Anethum graveolens), петрушка кудрявая (Petroselinum crispum), фенхель обыкновенный (Foeniculum vulgare). Прикрывали стаканчики фольгой и помещали в темноту при температуре 25о – 27о С (приложение 2).

Постоянно следили за состоянием листьев до полного их разложения. Разложение тканей листьев, а следовательно и снижение их фитонцидной активности, видно по разрушению хлорофилла, побурению, непрочности листовой ткани. Повторность опытов трехкратная.

2.2 Определение биологической загрязненности разных вод.

Методика проведения аналогична той, что приведена в 1 варианте. Только для исследования были взяты листья одного растения тополя бальзамического. Повторность опытов трехкратная.

3.Результаты исследований.

Все исследования по данной теме проводились в лаборатории МБОУ СОШ №5, в июле 2017 г. Пробы воды отбирали из водоёмов, расположенных в окрестностях города Пятигорска: проба №1-река Поджкумок, проба №2- Новопятигорское озеро, проба №3- пруд «Парк Кирова», проба №4 (контроль) дистиллированная вода.

В первом варианте при изучении антимикробных свойств листьев клена, ивы, тополя по результатам наблюдений за процессом разложения листьев были получены данные.

Из представленных данных видно, что наиболее интенсивно во всех пробах происходит разложение листьев клена от 2 до7 дней, на втором месте по степени разложения листья ивы от 4 до 12дней и наиболее устойчивы к разложению листья тополя от 5 до 18 дней. Таким образом, из изученных нами древесных растений, антимикробные свойства наиболее выражены у листьев тополя белого.

При определении антимикробных свойств пряных растений нами получены данные (приложение 3),которые представлены в таблице 1.

Таблица 1

Средний период разложения листьев пряных растений в пробах воды

Название растения

Средний период разложения листьев, дни

река Подкумок

река Юца

Новопятигорское озеро

Озеро Тамбукан

родник

контроль

Мята перечная

6

7

4

8

10

15

Базилик фиолетовый

8

6

5

10

12

18

Мелиса лекарственная

7

6

4

8

10

14

Сельдерей пахучий

5

4

3

6

8

7

Укроп пахучий

3

3

2

4

5

6

Петрушка кудрявая

3

4

2

3

4

6

Фенхель обыкновенный

3

3

2

3

4

6

Из представленных в таблице данных видно, что наибольшими антимикробными свойствами обладают базилик фиолетовый, мята перечная, мелиса лекарственная. В меньшей степени эти свойства выражены у сельдерея пахучего. Очень слабо фитонцидные свойства проявляются укропа пахучего, петрушки кудрявой, фенхеля обыкновенного (приложение 4). Таким образом, методом «подводной пробы» нами были выявлены пряные растения ценные в санитарно-гигиеническом отношении. При изучении антимикробных свойств исследуемых растений нами составлена шкала оценки антимикробной активности высших растений по периоду разложения листьев (метод «подводной пробы»):

низкая -5-8 дней«-»

средняя -9-10 дней«+»

высокая 11-14 дней«++»

очень высокая -15-18«+++»

На основании полученных данных нами была составлена обобщенная шкала антимикробной активности. В соответствии со шкалой мы разместили изученные нами растения в таблице 2 в порядке уменьшения их антимикробной активности.

Таблица 2

Антимикробные свойства изученных растений

Название растения

Фитонцидная активность

очень высокая

15-18

высокая

11-14

средняя

9-10

низкая

5-8

Тополь белый

+++

     

Базилик фиолетовый

+++

     

Мята перечная

+++

     

Корианд овощной

+++

     

Ива белая

 

++

   

Сельдерей пахучий

   

+

 

Клен остролистный

   

+

 

Укроп пахучий

     

-

Петрушка кудрявая

     

-

Фенхель обыкновенный

     

-

Такая шкала необходима для практических целей – эффективного использования растений в озеленении территорий.

Во втором варианте для определения биологической загрязненности разных вод мы взяли листья тополя белого, так как по результатам, полученным в первом варианте, он обладает высокой антимикробной активностью.

Из представленных данных видно, что по сравнению с контролем наиболее загрязненными водоемами являются старое пруд В парке Кирова и река Подкумок, менее загрязнены Нопопятигорское озеро.

Таким образом, проведённые в данном варианте исследования позволили нам использовать антимикробные свойства листьев тополя белого в загрязненных водах, что имитирует очищающую роль листьев, падающих в водоемы, по берегам которых расположены лесные насаждения.

4.Выводы

По результатам проведенных исследований можно сделать следующие выводы:

  1. Из изученных древесных растений высокой антимикробной активностью обладает тополь белый;

  2. Из пряных растений, выращиваемых на приусадебном участке, высокую антимикробную активность проявляют базилик фиолетовый, мята перечная, мелиса лекарственная;

  3. Наибольшая биологическая загрязненность воды выявлена в реке Подкумок и пруд в парке Кирова.

5. Литература

  1. Власюк, В. Н. Фитонциды и средозащитная роль лесов Киев: Наукова думка, 1981. - С. 146 - 148.

  2. Кочергина, М. В. Антимикробное воздействие лесонасаждений на компоненты окружающей среды Материалы международной конференции «Математика. Образование. Экология. гендерные проблемы». - М.: Прогресс-Традиция, 2001. - С. 365 - 370.

  3. Б.М.Миркин, Л.Г.Наумова Популярный экологический словарь.

«Устойчивый мир», М.,1999г.

  1. А.М.Никаноров, Т.А. Хорунжая Экология. М., «ПРИОР», 2001г.

  2. Слепых, В.В. Фитонцидные и ионизирующие свойства древесной растительности - Кисловодск, 2009. - 180 с.

  3. Б. П. Токин Целебные яды растений. Л., «Лениздат», 1974г.

  4. А.И.Федорова, А.Н.Никольская Практикум по экологии и охране окружающей среды. М., «Владос», 2001 г.

6.Приложение

Рис. 1 Закладка контрольного опыта

Рис.2 Взвешивание листьев опытных растений.

Рис.3 Стаканчики с листьями растений помещались в темный шк

Рис 4. Визуальные наблюдения записывались в таблицу ежедневно.

Рис.5 Проба с листьями фенхеля обыкновенного

Рис.6 Проба с листьями укропа пахучего

Рис.7 Проба с листьями петрушки кудрявой

Просмотров работы: 118