V Международный конкурс научно-исследовательских и творческих работ учащихся
Старт в науке
Практическое использование мух человеком
Автор работы награжден дипломом победителя II степени
Полная версия работы доступна во вкладке "Файлы работы" в формате PDF
1. Введение
В прошлом году я выполнял исследование применения эфирных масел для борьбы с мухами в жилых помещениях. Мы нашли много информации о вреде мух и различных способах борьбы с ними. В наших планах было продолжить исследование этих вредных животных. Когда появилась возможность провести микробиологический посев, мы приготовились увидеть своими глазами огромное количество бактерий, которых переносила муха на своих лапках. Но при посеве в чашке Петри проросло гораздо меньше колоний бактерий, чем можно было предположить. Мухи оказались чище, чем деньги или сотовые телефоны. Про загрязненность этих предметов нам рассказывали старшеклассники из нашей школы. Тогда мы задумались: действительно ли мухи так вредны, как это принято думать? Мы начали искать информацию по вопросу: а могут ли мухи приносить людям не вред, а пользу? Так родилась идея нашего исследования. Возникла гипотеза: именно негативное отношение к мухам мешает широко их использовать в практических целях.
Мы поставили перед собой цель: выяснить, какую пользу людям приносят мухи.
Задачи:
Познакомиться с изученностью проблемы в различных источниках информации.
Определить традиционные и перспективные возможности использования мух в различных направлениях практической деятельности человека.
Выяснить, знают ли люди о пользе мух и используют ли мух в практических целях.
Изменить свое отношение к мухам и повлиять на отношение к мухам у моих сверстников.
Объект исследования: практическое использование мух.
Предмет исследования: мухи и их личинки.
Методы: микробиологический посев, социологический опрос, анализ информации, изучение ассортимента продуктов из личинок мух и покупательского спроса на них.
1.1 Литературный обзор.
1.1.1 Инженерные находки
В последнее время мухами стали интересоваться не только санэпидемиологи, но и конструкторы и инженеры. Науке удалось уже создать некоторые аналоги в технике на основе изучения мухи.
Американская фирма «Интернейшнл бизнес машинэ корпорейшн» изготовила фотокамеру «мушиный глаз», позволяющую сделать за один раз 1300 изображений объекта. Линза этой камеры по структуре копирует глаза мухи и состоит из 1327 минилинз. Камера используется в особо точных счетно-вычислительных машинах.
Специалисты, знакомые с физиологией мух, считают, что некоторых мух в самое ближайшее время можно будет использовать для обнаружения взрывчатых веществ и наркотиков. «За последние десять лет биологи обнаружили ранее неизвестный принцип устройства слухового аппарата, при помощи которого некоторые животные определяют источник звука. Открытие было сделано благодаря наблюдению за паразитической мухой, которая, преследуя сверчков, определяет их местонахождение по звуку. Исследователи убеждены, что благодаря этому открытию удастся усовершенствовать устройство микрофонов и слуховых аппаратов. [4]
1.1.2 Применение мух и опарышей в медицине.
В медицине используются не сами взрослые мухи, а личинки мясной мухи – опарыши. В природе основным продуктом их питания является несвежее мясо. В лабораторных условиях опарыши выращивают на сладком клейстере, приготовленном из крахмала, сахара и воды. [8] Личинки мух способны питаться только разлагающимся мясом, поэтому, попадая в инфицированную рану, эти существа уничтожают пораженные некрозом участки, оставляя здоровые ткани нетронутыми. Использование опарышей в военно-полевой медицине известно, как минимум со времен наполеоновских войн. [5] Лечение ран с опарышами было распространено в 30-е годы. Но с появлением антибиотиков и хирургических методов в 40-х годах их использование в медицине снизилось.
Про метод лечения опарышами вновь вспомнили тогда, когда понадобилось средство борьбы с микроорганизмами, выработавшими устойчивость к антибиотикам. В 2004 году опарыши были официально признаны медицинским средством Управлением по продуктам и лекарствам США (Food and Drug Administration, FDA).
Целебные свойства личинок заключаются в том, что они:
питаются мертвыми и зараженными тканями, не трогая здоровых;
дезинфицируют раны, выделяя вещества, которые угнетают и подавляют инфицирующие бактерии;
ускоряют производство грануляционной ткани — молодой соединительной ткани, образующейся при процессах заживления ран, — после того, как они съели мертвую и инфицированную ткань. [8]
Для использования опарышей в медицинских целях они должны быть выведены из стерилизованных яиц мух в условиях лаборатории
Большинство пациентов не испытывают никаких неприятных ощущений при лечении личинками. В то же время, они эффективны практически в 100% случаев. Однако, такое лечение является дорогим удовольствием. На один курс требуется около 200 опарышей, общая стоимость которых составляет около 200$. При этом, стандартное хирургическое лечение подобных ран стоит не более 30$. Лечение опарышами осуществляют некоторые госпитали Германии, США. [8]
На сегодняшний день опарыши являются наиболее действенным средством для лечения ран, инфицированных метициллин-резистентным стафилококком, который создает серьезную угрозу жизни пациентов. Опарыши выделяют такие вещества, как аллантоин и сератицин, которые уничтожают бактерии и стимулируют заживление ран. [5]
Ученые давно пытались понять, почему муха, которая ползает по нечистотам и питается некачественной пищей, часто служит переносчиком инфекций, сама не болеет? По мнению австралийских ученых, эти насекомые, постоянно живущие в антисанитарных условиях, способны вырабатывать антибиотики, которые предохраняют их от гибели. Ученые стараются их выделить и надеются с помощью обыкновенных мух получить новые противомикробные препараты. [6]
Использование для лечебно-профилактических целей, выращенных на комбикорме биомассы личинок мухи и препаратов на их основе освоено в Китае. Водка, настоянная на личинках и куколках, а также на муке из личинок, обладает ярко выраженным стимулирующим действием и эффективна при профилактике раковых и вирусных заболеваний. Косметический крем с добавлением личиночной массы эффективно устраняет морщины, омолаживает кожу. Прошел всестороннюю проверку активный порошок из личинок мух У Гу Чун - он рекомендуется детям и старикам в качестве пищевой добавки, обладающей бактерицидными свойствами, повышающей иммунитет, улучшающей аппетит и жизнедеятельность, восстанавливающей силы, снижающей усталость, усиливающей эффективность лечения после операции.Мука из личинок мух, приложенная к ране, способствует скорейшему ее заживлению без применения дополнительных препаратов. При этом воспалительных процессов не наблюдается. Из личинок, куколок и самих мух можно получать высококачественный хитин и его производные, в частности хитозан, применяющийся в медицинской, фармацевтической, пищевой и парфюмерной промышленности. Японские и американские ученые считают хитозан полимером будущего. [9]
1.1.3 Мухи и их личинки – источник питания.
Личинок мух давно используют для привлечения рыбы во время рыбалки. Незаменим при ловле разной рыбы (судак, окунь). Сам по себе является сильнейшим натуральным аттрактантом для рыбы. Обладает высокой энергетической ценностью и огромной привлекательностью для рыб. Содержание протеина: не менее 52%. Опарыши довольно распространены на рыболовных рынках и имеют не очень высокую стоимость, что вместе с отличными рабочими качествами делает их довольно востребованными среди многих рыбаков. [7]
Но, оказывается, личинки мух в качестве пищи подойдут не только рыбам. Мы выяснили, что может служить пищей животных и сырьем для промышленности.
Сухой опарыш – масса сухих личинок, (которые после замачивания разбухают), или молотый опарыш - бурый порошок, полученный из сухого опарыша. Один килограмм сушёного опарыша, эквивалентен 3 кг живых личинок. Химический анализ состава муки, полученной из личинок мухи, показал, что по содержанию питательных веществ и безопасности применения в любых количествах она многократно превосходит такие корма, как рыбная мука, мясокостная мука или куколки тутового шелкопряда. Переработанная высушиванием личиночная биомасса хранится три-четыре года без потери полезных свойств и удобна в использовании в качестве добавок в комбикорма или самостоятельного корма, причем, в высушенном состоянии белковая масса не утрачивает большинства первоначальных свойств. Длительные сроки хранения высушенных цельных личинок, в отличие от мясокостной и рыбной муки, объясняются тем, что жиры и другие полезные вещества, содержащиеся в них, защищены от окисления хитиновой оболочкой. Биомасса личинок мух - сырье для производства лекарственных препаратов для людей, птицы и животных, а также корма для животных, рыб и птиц, снижающее заболеваемость, увеличивающее сохранность поголовья, привесы, улучшающее качество готовой продукции и снижающее ее себестоимость.При кормлении мукой из опарышей крайне низка вероятность заболевания рыб, так как опарыши вырабатывают естественные антибиотики и иммуномодуляторы. Содержащийся в опарышах пигмент меланин влияет на интенсивность окраса рыб, птиц.
Использование муки из чистой культуры личинки комнатной мухи в пчеловодстве также очень эффективно. Скармливание пасты, приготовленной из сахарного сиропа и муки из личинок, в период наращивания пчелиных семей перед медосбором - очень нужный пчеловодам приём. Пчелы живут и работают вдвое дольше.
Очень эффективно использование личинки мухи и муки из нее в рыбоводстве. При производстве товарной рыбы в прудах, в садках и бассейнах можно заменить все зерновые корма и получить солидный прирост рыбы. Особенно хорошо корма, на основе муки из личинок мух, зарекомендовали себя при разведении форели и карпа.Мука из личинок мух является отличным кормом для аквариумных рыб и черепах. Цельного сушеного опарыша просто обожают различные черепахи.Мясо животных, птиц и рыбы, полученное с использованием подобных кормов, отличается прекрасными вкусовыми качествами. Снижается необходимость в антибиотиках, так как животные, рыбы и птицы, выращиваемые на этих кормах, обладают повышенным иммунитетом к различным возбудителям заболеваний. Высокая эффективность использования личинок объясняется хорошим усвоением питательных веществ. [9]
В результате всесторонних медико-биологических исследований состояния здоровья животных, в рацион которых входит в качестве заменителя дефицитных белка и жира животного происхождения биомасса личинок мух, установлено отсутствие в их организме каких - либо патологических отклонений. На этом основании Минздравом России дано разрешение на использование без ограничений в пищу людям мяса животных, в рацион которых в количестве до 20% по протеину входит эта мука. [1]
Синантропных мух (навозных и комнатных) разводят на биоорганических отходах. Это самые эффективные утилизаторы органических веществ, преобразующие их в собственную биомассу. Потомство одной пары мух в течение сезона дает биомассу от 625 до 1800 т. Максимальная плодовитость комнатной мухи 250 яиц на одну самку, а биомасса личинок составляет около 92 кг с одной тонны субстрата. Живых личинок мух используют для получения кормового белка, который добавляют в комбикорм для домашних животных. А переработанные мухами биоотходы представляют собой прекрасное органическое удобрение для полей.
Изучены возможности использования синантропных мух в космических биологических системах жизнеобеспечения человека. В российском институте медико-биологических проблем недавно вывели уникальных полезных мух, личинки которых полностью перерабатывают отходы человека и животных в перегной, и сейчас продумывают схему экологически чистой утилизации отходов в дальних космических путешествиях. [2]
Мы выяснили, что мух разводят специально в соседней с нами Липецкой области. Там разводят два вида мух: саркофага и люцилия цезарь. Их кормят сахаром и сухим молоком и получают конечный продукт – белково-липидный концентрат. Этот концентрат применяется, и с успехом, на предприятиях животноводства, птицеводства и рыбоводства. Животные меньше болеют, у них укрепляется иммунитет, увеличиваются привесы, при этом уменьшается потребление кормов. Игорь Истомин, руководитель проекта группы компаний «Зоопротеин», считает, что со временем эта продукция может стать заменой рыбной и костной муки. Один из плюсов такого производства в том, что оно не наносит вреда экологии. Наоборот, может решить одну из самых острых проблем сельского хозяйства – мухи могут перерабатывать отходы животноводческих ферм. Питаясь, насекомые выбрасывают природные антибиотики и обеззараживают пространство вокруг себя. Пока предприятие в Лебедянском районе работает как производственно-исследовательский участок. Но в планах – вырасти в большое производство. Не хватает партнеров – предпринимателей, готовых вложить деньги в этот бизнес. Как использовать мух, отечественные биологи придумали еще в середине прошлого века. Но широкому внедрению новой технологии мешает имидж насекомого. Игорь Истомин развенчивает многие мифы. К примеру, на деле оказывается, мухи – одни из самых чистоплотных насекомых на Земле. [3]
2. Основная часть
2.1 Методика исследования.
Для определения наличия микроорганизмов на теле мухи мы пользовались методом выращивания их на культуральных средах.
Стерильную микробиологическую посуду, стерильную воду, мясопептонный агар для выращивания микроорганизмов нам предоставили во ВГУИТ, на кафедре микробиологии и биохимии.
При изучении микробиологической обсеменённости поверхностей тела комнатной мухи мы взяли стандартную методику посева градуированной пипеткой. Мы брали стерильную воду объемом 5 мл, бросали туда пойманную муху, хорошо взбалтывали, отбирали 1 мл раствора стерильной пипеткой. Содержимое пипетки выдували в стерильную чашку Петри, добавляли 3 мл разогретого на водяной бане мясопептонного агара, закрывали чашку Петри и перемешивали содержимое осторожными круговыми движениями. Чашки подписали с указанием номера опыта. Чашки с посевом поместили в термостат при 37° С на 48 часов.
Полученные результаты мы сфотографировали, выросшие колонии микроорганизмов подсчитали, результаты занесли в таблицу и проанализировали. [Приложение 1]
Пойманную муху мы попытались рассмотреть с помощью светового микроскопа с подключенной цифровой фотокамерой. Мы смогли рассмотреть при увеличении в 64 раза лапки мухи, ее крыло, увидели фасеточный глаз и волоски, покрывающие все тело. Заметили грязь, прилипшую к волоскам. [Приложение 2]
Затем мы составили небольшую анкету и попросили ответить на предложенные вопросы учащихся 2 – 11 классов нашей школы. Всего мы опросили 180 человек. Результаты проанализировали. [Приложение 3]
Почитав о пользе мух на интернет-сайтах, мы решили узнать, используют ли мух и их личинок взрослые воронежцы, например, рыболовы. Для этого мы посетили специализированные зоомагазины и магазины для рыболовов и побеседовали с их сотрудниками. Нам рассказали, что продаются две разновидности опарышей. Большим спросом пользуются опарыши белого цвета (в продаже были также красненькие червячки). Оказывается, красными опарыши становятся потому, что их подкрашивают пищевыми красителями. Муку из сушеных опарышей в магазинах для рыбалки и в зоомагазинах нашего города не продают. Ассортимент кормов для рыб, птиц, черепах, кошек и собак также не содержит добавок опарыша или муки из опарыша. Это мы выяснили, прочитав раздел «состав» на упаковках от кормов и побеседовав с продавцами. [Приложение 3]
2.2 Результаты.
Результаты нашего эксперимента оказались неожиданными для нас. Мухи оказались не такими «грязными», как мы предполагали. Мы подсчитали количество выросших колоний бактерий и плесневых грибов и занесли результаты в таблицу, нашли средний результат. Оказалось, что при смыве с тела мухи в чашке Петри прорастает в среднем 46 колоний бактерий и 1,8 колоний плесневых грибов. [Приложение 1] Видимо, мухи, залетевшие в квартиру, не всегда являются переносчиками огромного количества микробов – их может быть намного меньше. Мы считаем, что нам удалось экспериментально подтвердить предположение о том, что тело мухи выделяет специальные вещества, убивающее микробы.
А вот результаты анкетирования нас не удивили. Многие школьники знают о том, что мухи приносят вред – 70% из числа опрошенных. Дети писали, что мухи переносят микробов (80,5%); кусаются, жужжат, надоедают (13, 4%). Некоторые знают, что мухи могут отложить личинки (не называют, куда) – 4,7%. Один человек написал, что они садятся на еду и один человек вспомнил, что мухи оставляют экскременты. 50 % опрошенных ничего не знают о пользе мух, 44,4% опрошенных о пользе мух знают, а остальные затруднились ответить. Те ребята, которые знают о том, что мухи приносят пользу, написали, что мухи служат пищей для других животных (83,3%); доедают крошки с нашего стола (9,7%); поедают мелких насекомых (4,2%) и только два человека вспомнили про рыбалку (2,8%). [Приложение 3]
Получается, что о хорошо знакомых всем мухах мы знаем очень мало, а мнение о них у большинства опрошенных негативное. Это приводит к тому, что использованием мух никто даже не интересуется! Когда мы проводили анкетирование, многие расспрашивали о том, зачем нам это нужно. Оказалось, что школьникам все же интересно узнать о пользе мух, не многие готовы лечиться с помощью мух или кормить их личинками домашних животных. Наша гипотеза подтвердилась: широкому практическому использованию мух мешают стереотипы.
А когда мы рассматривали муху под микроскопом, то увидели, что она очень красива! Конечно, рассмотреть всю муху нам не удалось, но начало меняться отношение к этому животному. Оказывается, при ближайшем рассмотрении муха – не такая противная, как мы привыкли думать.
Выступая в школе со своим исследованием, я попытался переубедить ребят, что мухи и их личинки могут приносить очень много пользы. Нашлись добровольцы и единомышленники, готовые помочь мне в следующей части исследования по выращиванию опарышей. Один друг даже готов ради науки съесть опарыша, только если мы его замаскируем шоколадом. А еще опарышей придется пробовать моему коту и домашним животным моих знакомых, которые вместе со своими питомцами готовы принять участие в опытах.
2.3 Выводы.
Немного информации о пользе мух можно найти в книгах о рыболовстве и рыбоводстве, в медицинской литературе – о применении опарышей. Больше информации в интернете: мы нашли очень интересные новые данные по использованию личинок мух в качестве белковой добавке к пище животных, о получении их мух полезных веществ – хитозана и новых форм антибиотиков.
Использование некоторых видов мух в медицине и промышленности – современное и перспективное направление биотехнологии. Пока оно недостаточно развито в России и во всем мире из-за «отсутствия достаточных производственных мощностей». В ближайшем времени кормовые и лекарственные добавки, полученные из личинок мух, будут применяться очень широко. Разработаны технологии по утилизации отходов личинками мух – на мусороперерабатывающих предприятиях, в самолетах и космических кораблях.
Школьники о пользе мух знают в основном из курса биологии. О том, что муха может приносить практическую пользу, что может служить прекрасной добавкой к пище большинству домашних животных, им ничего не известно. О том, что с помощью опарышей можно лечить раны, никто из опрошенных не знал.
Еще во время проведения исследования я заметил, что полезность мух заинтересовала многих ребят. Они задумались о том, что эти назойливые насекомые заслужили право на жизнь на нашей планете – ведь они приносят не только вред, но и очевидную пользу. Надеюсь, что я сам смогу преодолеть отвращение к мухам и смогу, с разрешения родных, разводить опарышей дома.
3. Заключение.
Мухи – не противное и вредное насекомое. Мухи – древняя группа высокоорганизованных беспозвоночных, широко распространенная, отлично приспособленная к различным условиям существования, играющие огромную роль в природе. С этими существами люди пытаются бороться, не всегда успешно. Мы поняли, что людям надо бороться прежде всего с собой: с неряшливостью, с грязью, со своими страхами и стереотипами. А с мухами нужно находить «общий язык»: тогда она подскажет решение сложных проблем, которые природа уже смогла решить, а люди еще нет. Мухи помогут нам победить болезни, справиться с мусором, накормить голодных. Муха – одно из животных, роль которого в ближайшие годы обязательно возрастет. Я планирую продолжать исследование мухи, как полезного животного. И если я и мои знакомые сможем преодолеть стереотипы, возможно мухи станут в будущем не только моим научным экспериментом, но и бизнесом.
4. Источники информации.
1. Голомянов А.И. Альтернативные источники белка. - [электронный ресурс] – режим доступа - http://www.librero.ru/noosphere/belok
2. Значение насекомых в природе и в жизни человека. - [электронный ресурс] – режим доступа - http://zoologija-bespozvonochnyh-sharova.odn.org.ua/B1704Part108-515.html
3. Лебедянское ноу-хау: мухи могут принести пользу.- [электронный ресурс] – режим доступа - http://vesti-lipetsk.ru/lebedyanskoe-nou-xau-muxi-mogut-prinesti-polzu/
4. Мухи. Есть ли от них польза? Как и от любого существа на планете – есть. И…оказывается у нас с мухой много общего! - [электронный ресурс] – режим доступа- http://www.liveinternet.ru/community/4707634/post379531325/
5. Не стандартные методики лечения ран. - [электронный ресурс] – режим доступа-
http://rusurvive.ru/spetspodgotovka/ne-standartnye-metodiki-lecheniya-ran/
6. Оказывается, мухи приносят пользу человечеству. - [электронный ресурс] – режим доступа-http://www.ntv.ru/novosti/9160/
7. Опарыш в домашних условиях — практические советы. - [электронный ресурс] – режим доступа- http://prostokaras.com/kuhnya/hazhivki/oparysh.html
8. Опарыши, как средство при лечении тяжелых ран. - [электронный ресурс] – режим доступа - http://lizanat-lok.ru/zdorove/oparyshi-kak-sredstvo-pri-lechenii-ran/
9. Серебрянский Д.Н Использование высокопротеиновой муки из личинок мух (опарышей) в качестве замены рыбной и мясокостной муки. - [электронный ресурс] – режим доступа- https://www.agroxxi.ru/forum/index.php/topic/5512-использование-высокопротеиновой-муки-из-личин/
Приложение 1.
Исследование микробиологической обсеменённости тела мухи
Таблица 1. Результат микробиологического посева смыва с мухи.
|
№ чашки |
Количество колоний плесневых грибов |
Количество колоний бактерий |
|
№ 1 |
1 |
46 |
|
№ 2 |
3 |
46 |
|
№ 3 |
1 |
38 |
|
№ 4 |
1 |
51 |
|
№ 5 |
2 |
42 |
|
№ 6 |
1 |
43 |
|
№ 7 |
4 |
49 |
|
№ 8 |
2 |
62 |
|
№9 |
1 |
40 |
|
Среднее количество |
1,8 |
46, 3 |
Приложение 2
Изучение мух с помощью микроскопа
Приложение 3
Обработка результатов анкетирования, изучение ассортимента магазинов, использование опарыша в качестве корма для животных.