V Международный конкурс научно-исследовательских и творческих работ учащихся

Старт в науке

Заведи себе туфельку

• Авторы
• Руководители
• Файлы работы
• Наградные документы

Потанин Я.Д. 1

---

1МБОУ лицей №11 г. Челябинска

Мелтонян Л.Л. 1

---

1МБОУ лицей №11 г. Челябинска

Работа в формате PDF

2.2 MB

Автор работы награжден дипломом победителя II степени

Диплом школьникаСвидетельство руководителя

Введение.

Удивительный мир микроорганизмов увлекает меня уже не первый год. В прошлом году я проводил наблюдение над инфузорией-туфелькой, описывал ее жизнедеятельность, ее строение. Мое первое знакомство с этими простейшими произошло с инфузорией из школьного аквариума. В этом году я решил развести инфузорию-туфельку самостоятельно Я посмотрел различные интернет-видео и предположил, что ничего сложного не будет. Так просто у аквариумистов получалось ее развести. Но я никак не ожидал, что все пойдет не по моему плану, и что я столкнусь с такими трудностями.

На интернет-видео канале «YouTube» одно видео «Как развести инфузорию» просмотрено двадцать семь тысяч раз, другое двадцать шесть тысяч раз, третье двадцать две тысячи раз. Это и неудивительно: инфузория туфелька является стартовым кормом для мальков разных рыбок, а аквариумистов в России очень много. Хобби увлекательное, спокойное и бюджетное. Предполагаю, что и продажа инфузории туфельки может являться хорошим бизнес-проектом, не требующим практически никаких финансовых затрат. Но данный вопрос не является целью моей работы, отложим его на следующий год. Но актуальность проведения данного исследования очевидна: инфузория нужна и востребована людьми. Кроме аквариумистов есть еще лаборатории, которые исследуют на инфузориях туфельках различные реакции, механизмы поведения и т.д. Поэтому инфузория туфелька нужна еще и для научных целей. И для педагога, который стремится развести какую-либо микрокультуру и сделать это гарантированно, чтобы участники смогли видеть результат своей работы в скором времени, разведение инфузории — как раз соответствует этим целям. Исходя из вышеизложенного актуальность проведения моего исследования считаю доказанной.

Итак, цель данного исследование: разведение инфузории туфельки в домашних условиях, и изучение ее реакции на агрессивную и благоприятную окружающую среду.

Задачи первой части:

Взять околодонную воду из стоячего водоема предположительно с культурой «инфузория-туфелька».

Развести эту воду с отстоенной водой из под крана.

Поместить разные виды материала для разведения бактерий в разные банки.

Поместить банки в темное место на несколько дней.

При помощи микроскопа определить наличие инфузории-туфельки в разных банка, сравнить интенсивность размножения количественным путем.

Описать увиденное.

Задачи второй части:

Провести эксперименты над инфузорией туфелькой для определения реакции на различные факторы внешней среды с использованием: соли, сахара, соды пищевой, крови человеческой, изменения температурного режима, проведения слабого электрического тока, йода.

Описать результаты эксперимента и сделать выводы.

Методами данного исследования являются: анализ, наблюдение, сравнение, обобщение.

Исследование проводилось с 04 октября 2016 г. по 05 декабря 2016 г.

Объектом исследования является инфузория туфелька - одноклеточное животное длиной около 0,5 мм, имеет форму тела, напоминающую туфельку.

Подготовка к проведению исследования.

Для проведения данного исследования мне необходимо следующее оборудование:

Ёмкости для разведения

Материал для разведения бактерий (сухая кожура банана, морковь, яблоко, картофель, сено)

Фонарик для подсвечивания воды в банках

Лупа

Микроскоп

омпьютер для фотографирования через микроскоп

Характеристика микроскопа. Я очень люблю фотографировать. Особенно мне нравится фотографировать микроскопические детали. Поэтому, выбирая между микроскопом с большим увеличением, но без возможности фотографирования, я отдал предпочтение микроскопу с 200-кратным увеличением, который подключается к компьютеру и на котором можно делать снимки эксперимента. Электронный USB микроскоп Supereyes B005 - 200x.

Забор воды осуществлялся дважды: 4 октября 2016 г. Челябинск. Шершневское лесничество. Студенческий карьер. И 17 октября 2016 г. Челябинск. Шершневское лесничество. Студенческий карьер. Вода берется придонная, т.е. ближе ко дну — именно там обитает инфузория туфелька в естественных условия.

Подготовка раствора для разведения инфузории туфельки. Воду, набранную в водоеме, смешаем с водой из под крана, которая отстоялась два дня. Затем кладем разные виды материала для разложения и быстрого выведения бактерий, которые являются основной пищей инфузории туфельки. Таким образом, мы готовим ей благоприятные условия обитания. Мы использовали свежую корку банана, сухую корку банана, сырую морковь, яблоко, сено, молоко и картофель. Ниже вы можете увидеть сводную таблицу результатов этого опыта.

Первые ошибки.

Сначала я решил развести инфузорию-туфельку в пластмассовых банках из под маринованной капусты. Я никак не учел, что инфузории туфельки обладают очень тонким химическим чувством. Они различают в воде тысячные доли процента растворенных солей и кислот и миллионные доли процента содержащихся ядовитых веществ и тяжелых металлов. Поэтому в лабораториях нередко используют инфузорий для обнаружения в воде тех или иных примесей. Им мои банки из под капусты явно не понравились.

Справедливости ради отметим, что инфузории в пластмассовых банках все же вывести можно. Но длительность жизни таких инфузорий будет значительно меньше, чем в стеклянных банках из-за быстрого испарения воды из банок с большим горлом. Всего 5-6 дней. Колонии, которые жили в стеклянных двухлитровых банках, оставались активными все время проведения эксперимента - 2 недели.

Кроме этого, я заглядывал в пастмассовые банки каждый день и поэтому не убирал их далеко, они так и стояли у меня на солнце на подоконнике. Это было второй ошибкой, т.к. размножение бактерий происходит в затемненном месте.

В одну из банок и положил не сушеный банан, а свежий. Вода в банке очень быстро потемнела и закисла. Тоже самое произошло с водой, где было яблоко.

Итак, раствор подготовлен. Теперь его необходимо убрать в темное и теплое место дней на 10-14.

2. Появление первой инфузории туфельки.

Инфузория туфелька очень хороша видна через лупу при подсветке фонариком даже в обычной банке.

Несмотря на то, что инфузория туфелька описана уже миллионы раз, мне очень хотелось ее рассмотреть под микроскопом. Но мой электронный микроскоп, увы, не позволяет сделать этого, хотя я и старался использовать разные цветовые подсветки.

Зато я ее с удовольствием понаблюдал на обычном микроскопе с 100-кратным увеличением.

2.1 Встреча с циклопом.

Наблюдая в очередной раз за состоянием развития инфузорий, я заметил, что в банке передвигается резкими толчками небольшое существо размером в 1,5-2 мм. Я попытался его сфотографировать и идентифицировать. На фотографиях, которые я сделал обычным фотоаппаратом, видно, как он передвигается - светящаяся точка. Я отметил передвигающегося циклопа в красный кружок.

После долгих часов идентификации через интернет-ресурсы, оказалось, что это был циклоп. Вот как описывает циклопа книга «Жизнь животных»: «Передвигаясь ритмическими скачками, циклоп может хорошо держаться на одном уровне, поднимаясь вверх и опускаясь вниз под углами различной крутизны. Циклоп может плавать с одинаковой легкостью, перевернувшись на спину. Циклоп хорошо описывает дуги, делает мертвые петли, однократные, и множественные, прямые и обратные, Циклоп может делать поворот под углом 90°, вращаться вокруг оси не только со снижением, напоминающим витки самолета в штопоре, но и с поднятием вверх. Характер фигур, выполняемых циклопом, очень сходен с фигурами высшего пилотажа. Обладание фигурами высшего пилотажа, необходимыми для самолетов- истребителей, несомненно облегчает циклопу — активному хищнику — возможность обеспечить себе существование охотой за водными обитателями, служащими ему пищей». (Том 2, М., Просвещение, 1968).

Поначалу я думал, что это дафния, она тоже передвигается резкими толчками, но потом, сравнив их, я понял, что дафния больше циклопа и ее сложно встретить в наших водоемах при низких температурах, а циклопы там обитают круглый год.

2.2 Неожиданная атака нематод.

Через три дня после последнего осмотра, я в ожидании встречи с огромным количеством инфузорий туфелек, заглянул в свою банку. И, о ужас, вместо взвеси инфузорий, я увидел там огромное количество маленьких, 1-2 мм, белых червячков, которые передвигались, извиваясь. Их было очень много, они буквально заполонили все. Я начал поиски информации о них. Это потребовало несколько дней, потому как разного вида червей в аквариумах огромное множество. Фотографии не всегда дают точную картину, т.к. сложно определить их реальный размер. После трех дней упорного поиска, я определил моих незванных гостей. Это была нематода.

Нематоды - это мелкие (длиной 1-2 мм) червячки (Nemathelminthes), которые двигаются, изгибаясь всем телом. Форма тела у нематод обычно веретеновидная, в поперечном сечении круглая. Передний конец тела более сужен, чем задний. Все нематоды передвигаются, изгибаясь в спинно-брюшной плоскости. Нематода активно размножается в воде с большим количеством бактерий. А с учетом того, что я не жалея кормил моих инфузорий, корма в банке было предостаточно. И несмотря на то, что инфузории- туфельки не являются основной пищей нематоды, я думаю, что моих инфузорий она все же съела. Через неделю банка опустела - закончился корм, нематода погибла.

2.3 Разведение инфузории туфельки на аквариумной воде.

Не желая больше рисковать с водой из пруда, я попросил из школьного аквариума 100 мл придонной воды. Уже через три дня на картошке у меня появилась великолепная взвесь инфузории-туфельки. Ура! Первая часть эксперимента подошла к концу.

3. Изучение реакции инфузории туфельки на благоприятную и агрессивную среду.

Итак, для проведения этой части нашего исследования мы должны будем определить реакции инфузории туфельки на различные факторы внешней среды с использованием: соли, сахара, соды пищевой, крови человеческой, изменения температурного режима, проведения слабого электрического тока, йода.

3.1 Реакция инфузории туфельки на соль.

Я взял уже обычный микроскоп с увеличением в 100 раз. Вообще, инфузорию легко можно увидеть уже и при 80-кратном увеличении, а большое скопление инфузорий мы наблюдали и в лупу с 9-кратным увеличением (см. фотографии выше). Но т.к. мы проводим эксперимент, и нам важны все детали, я установил на микроскопе 100-кратное увеличение. Этот микроскоп уже не фотографирует. Поэтому, фотографии, демонстрирующие мои опыты, отражают только процесс проведения опыта.

Наносим раствор с инфузориями на предметное стекло микроскопа Рядом наносим каплю с чистой водой Иголкой между каплями делаем узкую проточину, т.н. «коридор» В каплю с инфузорией туфелькой кладем кристалл поваренной соли. Инфузории, избегая растворенных солей соли, устремляются в чистую каплю.

Вывод: соль является неблагоприятным условием обитания для инфузории туфельки.

3.2 Реакция инфузории туфельки на сахар.

Когда я готовился к этой части эксперимента, я задумался: а что такое сахар на нашем столе? Что мы называем сахаром? Как раз в это время у нас в городе проходил Фестиваль Акутального Научного Кино, и одним из фильмов для показа был фильм «Сахар» Дэймона Гамо, снятый в Австралии/Англии в 2014 г. Я посмотрел его и узнал, что то, что мы называем сахаром, на самом деле является вещество «сахарозой» и не имеет отношения к природным сахарам: глюкозе и фруктозе.

Сейчас мы проверяем реакцию на химическое раздражение (хемотаксис). Наносим раствор с инфузориями на предметное стекло микроскопа. Рядом наносим каплю с чистой водой. Иголкой между каплями делаем узкую проточину, т.н. «коридор» В каплю с инфузорией туфелькой кладем кристалл сахара пищевого. Инфузории, индифферентно относятся к растворенным солям сахара.

Вывод: сахар является нейтральным условием обитания для инфузории туфельки.

3.3 Реакция инфузории туфельки на изменение температурного режима.

Характерная особенность инфузорий — относительно быстрая изменчивость, которая позволяет им адаптироваться к самым разным условиям. Инфузории живут и в тундровых озерах, и в тропиках, и даже в горячих источниках с температурой до 50°С. Инфузориям также как и многим простейшим свойственна реакция на тепловые раздражения (термотаксис). Более высокие температуры для большинства простейших оказываются вредными. При 35° Цельсия наступает «тепловое оцепенение» — паралич и смерть. Таким образом, для большинства простейших существует определенный температурный Optimum — температура для них наиболее благоприятная. Для ресничных инфузорий эта температура равна 24 — 28° Цельсия. Нагревая предметное стекло с одной какой-нибудь стороны так, что на нем образуется поочередно целый ряд различных температур, можно видеть, как животные группируются в одной определенной области температурного optimum’а. Опыт сложен тем, что в микроскопе невозможно увидеть всю полоску воды и приходилось передвигать предметное стекло.

Наносим раствор с инфузориями на предметное стекло микроскопа, вытягивая каплю от одного конца предметного стекла к другому. Подносим свечу к одному концу предметного стекла на такое расстояние, при котором температура будет 35 градусов по Цельсию. Её измеряем при помощи термометра.

При рассмотрении в микроскоп, мы наблюдаем миграцию инфузории туфельки от самого теплого места в другой конец предметного стекла.

Вывод: температура в 35 градусов по Цельсию для инфузории туфельки является неблагоприятной.

3.4 Реакция инфузории туфельки на кровь.

Я беру раствор с инфузориями при помощи шприца, объем которого 2 мл. Когда я снимал иглу, я поцарапался и решил этим воспользоваться. Наносим раствор с инфузориями на предметное стекло микроскопа. Рядом наносим каплю с чистой водой. Иголкой между каплями делаем узкую проточину, т.н. «коридор». В каплю с инфузорией туфелькой иголкой от шприца вносим капельку крови. Инфузории индифферентно относятся к капле крови.

Вывод: кровь является нейтральным условием обитания для инфузории туфельки.

3.5 Реакция инфузории туфельки на пищевую соду.

Наносим раствор с инфузориями на предметное стекло микроскопа. В каплю с инфузорией туфелькой кладем кристалл соду пищевую (натрий двууглекислый, гидрокарбонат натрия). Инфузории, избегая растворенных солей соли, устремляются от объекта раздражения.

Вывод: сода пищевая является неблагоприятным условием обитания для инфузории туфельки.

3.6 Реакция инфузории туфельки на электрический ток.

В виду того, что электрическому току свойственно также и химическое действие, можно склоняться к мысли, что удастся свести действие электрического тока к процессам собственно-химического характера. Едва ли можно полагать, чтобы инфузория туфелька от природы была приспособлена к восприятию электрических токов: в обычной своей жизни они не входят в соприкосновение с этими агентами, — в болотах, прудах или реках никаких, достойных упоминания электрических процессов не происходит. Тем не менее, она обнаруживает совершенно отчетливую реакцию на электрический ток. Инфузория туфелька удаляется от положительного (кислотного) полюса и сосредоточивается у отрицательного (щелочного) полюса.

Опыт сложен тем, что в микроскопе невозможно увидеть всю полоску воды и приходилось передвигать предметное стекло.

Наносим раствор с инфузориями на предметное стекло микроскопа, вытягивая каплю от одного конца предметного стекла к другому.

Подносим изготовленную из батареек электроконструкцию. Замыкаем провода, пропуская разряд тока небольшой силы, примерно 9 Вольт При рассмотрении в микроскоп, мы наблюдаем миграцию инфузории туфельки от места электрического разряда.

Вывод: электрический разряд тока 9 вольт для инфузории туфельки является неблагоприятным условием обитания.

3.7 Реакция инфузории туфельки на йод.

Мы используем именно кристаллы йода, а не его спиртовой раствор. Йод имеет следующую внешнюю характеристику: серовато-черные с металлическим блеском пластинки или кристаллы с характерным запахом; летуч, при нагревании возгорается. Мало растворим в воде, растворим в спирте и в водных растворах йодидов.

Наносим раствор с инфузориями на предметное стекло микроскопа. В каплю с инфузорией туфелькой кладем кристалл йода медицинского. Инфузории, избегая растворенного в воде йода устремляются от объекта раздражения и погибают.

Вывод: йод является средой, несовместимой для жизнедеятельности инфузории туфельки.

Об этом эксперименте я рассказал другу нашей семьи, он служил в 80-ых годах в Германии. И он рассказал мне, что им, солдатам, выдавали пузырек с йодом. И, когда не привозили питьевую воду, они пили воду из ближайших водоемов, предварительно капнув каплю йода на один стакан воды. Таким образом, они обеззараживали ее от всяких микроорганизмов, в т.ч. от инфузории туфельки.

3.8 Реакция инфузории туфельки на свет.

Свет в жизни инфузории туфельки не играет такой жизненно-важной роли как у простейших, в строении которых находятся хромотафоры (зеленые ядра). Поэтому ее реакция на свет вполне предсказуема. Наносим раствор с инфузорями на предметное стекло микроскопа. Рядом наносим каплю с чистой водой. Иголкой между каплями делаем узкую проточину, т.н. «коридор». На каплю с инфузорией туфелькой направляем яркий пучок свет. В моем случае это был просто свет от фонарика. Инфузории, индифферентно относятся к свету и продолжают свою деятельность.

Вывод: свет является нейтральным условием обитания для инфузории туфельки.

Заключение.

Выводы по первой части исследования:

Нами была выведена инфузория туфелька на следующих материалах: картофель, сухая корка банана, настой воды на сене, морковь, молоко. Эти инфузории успешно размножались. На свежем яблоке и свежем банане размножение было менее интенсивным и вскоре прекратилось вовсе.

При разведении инфузорий лучше хранить раствор в затемненном теплом месте.

Для разведения лучше использовать стеклянную, а не пластмассовую тару без резких запахов и посторонних веществ.

Выводы по второй части исследования:

Мы выяснили, какие условия благоприятны, нейтральны, неблагоприятны и несовместимы с существованием для инфузории туфельки. Благоприятными условиями мы назовем условия чистой воды и температуры 24-27 градусов по Цельсию с большим количество бактерий, которыми питаются инфузории. Нейтральными оказались условия наличия в воде сахара, крови и света. Эти обстоятельства никак не повлияли на их жизнедеятельность. Неблагоприятными условиями оказались наличие соли, пищевой соды, электрического тока. Условиями несовместимыми для существования оказались кристаллы йода.

Мое исследование продолжалось полтора месяца, и, думаю, продолжится еще. Инфузории были одним из любимых объектов биологов еще лет сто назад, но и сейчас они остаются в центре внимания.

Характерная особенность инфузорий — относительно быстрая изменчивость, которая позволяет им адаптироваться к самым разным условиям. Инфузории живут и в тундровых озерах, и в тропиках, и даже в горячих источниках с температурой до 50°С! Удивительно, но они приспосабливаются и к разному минеральному и органическому составу среды, а также к присутствию растворенных газов. Эту высокую адаптивную способность обеспечивает колоссальное количество генов, большинство которых в повседневной жизни инфузориям не нужны, но включаются, когда условия меняются. Совсем недавно расшифровали геном инфузорий из рода Tetrahymena, состоящий из двадцати семи тысяч генов. Кстати, геном человека содержит примерно столько же генов — двадцать пять тысяч!

По мере того как простейшие адаптируются к условиям среды, перестраиваются все их жизненные функции, изменяются скорость движения, темп размножения и способность поглощать пищу, а также форма и размеры тела. Но если среда не меняется, то свойства инфузорий остаются стабильными, это и позволяет использовать их как тесты. И я думаю, еще не один раз многие ученые мира будут обращаться к этим простейшим за помощью.

Список литературы:

Инфузория-туфелька // Биология: Животные: Учебник для 7—8 классов средней школы / Б. Е. Быховский, Е. В. Козлова, А. С. Мончадский и другие; Под редакцией М. А. Козлова.— 23-е изд.— М.: Просвещение, 1993.— С.16—18.

Полянский Ю.И. Подцарство Простейшие, или Одноклеточные (Protozoa) // Жизнь животных / под ред. Ю.И.Полянского, гл. ред. В.Е.Соколов.— 2-е изд.— М.: Просвещение, 1987.— Т.1. Простейшие. Кишечнополостные. Черви.— С.95—101.— 448с.

Приложения: