VI Международный конкурс научно-исследовательских и творческих работ учащихся
Старт в науке
Плесень
Автор работы награжден дипломом победителя III степени
Полная версия работы доступна во вкладке "Файлы работы" в формате PDF
Введение
Она появилась на Земле 200 миллионов лет назад. Она убивает и спасает от смерти. Ее называют «хлебом дьявола» и «плевком Бога». Она сказочно красива, но вызывает отвращение - это всё про плесень.
Многие учёные занимаются изучением плесени, её полезных и вредных качеств. Эта тема актуальна для большинства людей, в том числе для меня. Человек ещё в прошлом веке сумел полететь в космос, но пока так и не разгадал загадок «обыкновенной» плесени.
Она окружает нас везде. Мы неоднократно встречаем плесень в виде разноцветных пятен и налета (в ванной, на продуктах питания и т.д.). Мы привыкаем к запаху плесени, входя в подъезд старого дома. И чёрные грибки в ванной комнате не шокируют нас. А потом мы удивляемся, почему у нас аллергия, почему нам тяжело дышать. И дома, сами того не осознавая, создаём для плесени идеальные условия для её роста и развития. Несмотря на множество научных исследований, тайна плесени находится под «семью замками». Мне стало интересно: «Что такое плесень? И на самом ли деле плесень опасна и может ли она быть в чем-то полезна?».
Исходя из выше сказанного, я поставил цель – изучить плесень и скорость ее роста в зависимости от температуры окружающей среды.
Для достижения поставленной цели мною был поставлен ряд задач:
узнать, что собой представляет плесень;
выяснить какой вред или пользу она приносит людям;
вырастить плесень в домашних условиях;
зафиксировать результаты опытов.
В моей работе объект исследования – плесень на продуктах питания, а предмет исследования – скорость ее роста.
Гипотеза: Я предполагаю, что плесень растёт медленней при низкой температуре окружающего воздуха.
Глава 1 Теоретические основы изучения особенностей плесени
1.1. Что такое плесень
Изучая литературу [1], [2], [3], я определил плесень - гриб, еще ее называют плесневым грибом.
Мне стало известно, что плесневый гриб [2]состоит из:
шарика, который называется спорангия – в ней образуются споры, служащие для размножения и расселения гриба;
нити (ножки) - она называется грифом, на нем держаться шарик (спорангии);
грибницы – это переплетение грифов, пронизывающее среду (торф, хлеб и т. п.)
На хлебе чаще всего встречается плесень с участками голубого цвета – это споры. Цвет плесени говорит об его виде.
Так, синяя плесень на продуктах – это головчатая плесень, а зеленая плесень – это пенициллиновая плесень.
У пенициллиновой плесени расположение спор напоминает волоски кисточки.
Плесневые грибы вызывают порчу фруктов, овощей, мяса, выпечки, молока, и молочных продуктов. Они также портят и другие растительные и животные материалы: бумагу, картины, кожаную и шерстеную одежду.
Я задался вопросом почему продукты с плесенью портятся и гниют, ответ на этот вопрос я нашел в энциклопедии. Оказывается, плесень, растущая на хлебе, выделяет вещества, которые остаются на его поверхности. И именно эти вещества вызывают гниение пищевого продукта. Такие продукты опасно употреблять в пищу, и еще некоторые плесневые грибы ядовиты, и могут вызывать отравление.
1.2. Условия появления и развития плесени
Влажность и наличие питательных веществ идеальные условия для появления различных видов плесени.
Плесневые грибы не образуют плодовых тел. На их грибнице образуются нитеобразные ножки, увенчанные круглыми спорангиями. Внутри спорангия зреют тысячи микроскопических, похожих на пылинки спор. Когда они созревают, оболочка спорангия развивается, и споры рассеиваются ветром.
Споры – специализированные клетки, служащие для размножения и распространения. Одноклеточная спора, покрыта толстой защитной оболочкой, может преодолевать по воздуху большие расстояния. Есть сведения, что споры могут переносились на расстояние 1000 км.
Если споры попадают в благоприятные условия, из них начинают прорастать новые грифы.
Считается, что идеальные условия для развития плесени:
температура окружающей среды +20 0С;
относительная влажность воздуха выше 95 %;
плохая вентиляция.
Так же, плесень обожает грязь. Чем грязнее жилище, тем больше бактерий, а чем больше бактерий, тем больше грибков.
Плесень весьма прекрасно чувствует себя при отрицательных температурах. Она, как и деревья зимой, не «живет активной жизнью» (не образует споры), но и не умирает. При повышении температуры плесень снова начинает образовывать споры. Убить плесень способна высокая температура, однако для уничтожения некоторых видов необходимо воздействие температуры +100 0С в течение 1-2 часов.
1.3. Значение плесени в жизни человека
Плесневые грибы играют огромную роль в жизни современного человека и в природе.
Многие микроскопические грибы используются для получения органических кислот, витаминов и других медикаментов.
В бактериальных биогазовых установках грибы помогают произвести предварительную очистку отработанной воды, или преобразовать экологически вредные побочные продукты в безопасные соединения.
Ферментные свойства грибов использовались людьми еще с давних времен при квашении капусты и молока (кефир).
Наряду с молочнокислыми бактериями неядовитые виды плесени играют важную роль в производстве сыров. Сыр с голубой плесенью – рокфор прививают спорами плесневого грибка – пенициллиум рокфорти. Для того чтобы споры проросли, в сыре проделывают небольшие отверстия.
Неожиданно я узнал,что лекарство, которым меня недавно вылечили от болезни, как раз изготавливают из пенициллиновой плесени – антибиотик.
Антибиотики - особые вещества, которые подавляют рост других организмов (например, бактерий) и поменяются при лечении многих заболеваний человека.
Существуют и вредные виды грибов, болезнетворным действием. Например, такие, которые вызывают у людей заболевания ногтей и кожи на ногах и очень серьезную болезнь деревьев.
Люди являются для грибов идеальной питательной средой. Пока мы здоровы, грибы и бактерии не представляют для нас опасности. Если же иммунитет человека ослабнет, микроорганизмы могут нанести ущерб здоровью и привести к серьезным заболеваниям.
Так же споры плесени попав в организм человека, могут вызвать аллергию и заболевания дыхательных путей. [2]
1.4. Интересные факты о плесени
Первый антибиотик пенициллин – был открыт в 1928 году шотландцем Александром Флемингом. Плесень рода пеницилл давно известна ученым, да и вы наверняка не один раз сталкивались с зеленым налетом, который появляется на залежавшихся продуктах, и не догадывались, что перед вами пенициллин.
Флеминг, естественно, также был знаком с плесневым грибом, но на его чудесные свойства наткнулся совершенно случайно, как часто бывает в науке. В чистую культуру бактерий стафилококков, вызывающих гнойную инфекцию, случайно упала спора одного из видов пеницилла и произошло удивительное. Вокруг проросшей споры образовалось свободное пространство, где бактерии стафилококков были полностью уничтожены. Это случайное наблюдение натолкнуло Флеминга на мысль получить из плесени средство от нагноения, вызываемого стафилококками. Десять лет спустя в СССР и в США удалось наладить массовое производство нового лекарственного препарата.
Количество микроорганизмов, населяющих каждый комочек почвы, каждую капельку воды, настолько огромно, что его невозможно представит. Например, на 1 см2 кожи человека обитает около 2 млн. бактерий. Чтобы отвоевать себе место для жизни, микроскопические грибы просто вынуждены применять «химическое оружие» против многочисленных конкурентов. И эта война ведется не только с бактериями, но и со своими же грибами. Все эти разные грибы питаются одним и тем же продуктом, т.е. конкурируют за пищевые ресурсы и за пространство для жизни. [3]
Изучив теоретические основы плесени я перехожу к решению практических задач.
Глава 2 Опытно-экспериментальная работа по изучению особенности плесени
2.1. Методика эксперимента
Для решения практических задач я разработал специальную методику эксперимента в которой применялись следующие средства исследования:
термометр;
фотоаппарат Nikon;
микроскоп Levenhuk 40L\50L\D50L с цифровой камерой;
программа Excel.
Методика эксперимента заключалась в следующем:
Подготовить исходные образцы хлеба;
Поместить в герметичный полиэтиленовый пакет каждый образец;
Промаркировать образцы №1 … № 6;
Поместить образцы №1 и №4 в холодильник при температуре + 4 °С;
Поместить образцы №2 и №5 в хлебницу при температуре + 24 °С;
Поместить образцы №3 и №6 на балкон при температуре - 5 °С;
Вести наблюдения каждый день;
Делать записи;
Проанализировать полученные результаты.
В процессе подготовки к эксперименту возникла мысль его усложнить взять два сорта хлеба (серый, белый) вместо одного и дополнительно проверить на каком сорте хлебе плесень растет быстрее.
Эксперимент был рассчитан на время появления плесени у всех образцов.
2.2. Ход эксперимента
18 февраля 2017 г. первый день эксперимента.
Для эксперимента, я взял два сорта хлеба – белый и серый. Весь хлеб был испечен в один день и привезен в г. Тюмень из г. Голышманово.
Я отрезал шесть одинаковых кусков хлеба, три куска от серого и три от белого. Готовые куски хлеба поместил в герметичные полиэтиленовые пакеты, затем образцы пронумеровал. Образцы с номерами №1 - №3 с серым хлебом, образцы с номерами №4 - №6 с белым хлебом.
Готовые образцы я сфотографировал см. рис. 1 и рис. 2.
Затем образцы №1 и №4 поместил в холодильник с температурой +4 °С, в хлебницу с температурой +24 °С поместил образцы №2 и №5 и образцы №3 и №6 поместил на балкон с температурой 0 °С.
Далее я стал наблюдать за изменением образцов, делать записи.
День второй образцы не изменились.
20 февраля 2017 г. третий день. Плесень появилась у образцов №2 и №5, которые находились в хлебнице. На образцах было выявлено несколько точек синего цвета. Остальные образцы остались без изменений.
Экспериментальные образцы я сфотографировал см. рис. 3.
1 марта 2017 г. двенадцатый день. Плесень появилась у образца №1 (серый хлеб), который находились в холодильнике. На образце было выявлено несколько точек так же синего цвета. Образцы №3 и №6 на балконе остались без изменений.
За это время (десять дней) у образцов №2 и №5 плесень разрослась.
3 марта 2017 г. четырнадцатый день. Плесень появилась у образца №6 (белый хлеб), который находился на балконе, а также у образца №4 (белый хлеб) в холодильнике. На образцах было выявлено несколько точек синего цвета.
4 марта 2017 г. пятнадцатый день. Плесень появилась у последнего образца №3 (серый хлеб), который находился на балконе.
У образцов №2 и №5 появилась плесень зеленого цвета.
Фотографии представлены в рис. 4, рис. 5, рис. 6, рис. 7.
Эксперимент длился с 18 февраля по 04 марта 2017 г. в течении пятнадцати дней.
В процессе выполнения эксперимента я обратил внимание, что плесень на образцах имеет разный цвет синий и зеленый.
Дневник наблюдений о появлении плесени на образцах представлен в таблице 3.1.
Таблица 3.1. – Дневник наблюдений
|
Образец |
Дата появления плесени |
||||
|
18.02.2017 день 1 |
20.02.2017 день 3 |
01.03.2017 день 12 |
03.03.2017 день 14 |
04.03.2017 день 15 |
|
|
№ 1 (серый) |
+ |
||||
|
№ 2 (серый) |
+ |
||||
|
№ 3 (серый) |
+ |
||||
|
№ 4 (белый) |
+ |
||||
|
№ 5 (белый) |
+ |
||||
|
№ 6 (белый) |
+ |
||||
2.3. Результаты эксперимента
Плесень, проросшая на образцах я изучил под микроскопом Levenhuk 40L\50L\D50L с цифровой камерой. Структура и строение плесени, полученная в опыте, соответствует теоретическому описанию.
Плесень на образцах относится к виду головчатой плесени.
Я увидел – спорангии, грифы и грибницу (рис. 9, рис. 10).
Результаты эксперимента показали следующую скорость роста плесени:
в хлебнице (+24 °С) плесень появляется за три дня;
в холодильнике (+4 °С) плесень появляется за двенадцать дней, т. е. она в четыре раза медленней растёт, чем плесень в хлебнице (+24 °С);
на балконе (-5…0 °С) плесень появляется за пятнадцать дней, т. е. она в пять раз медленней растёт, чем плесень в хлебнице (+24 °С).
По данным эксперимента построен график скорость плесени от температуры окружающей среды, который представлен на рис. 8.
Данный график позволяет прогнозировать появление плесени в зависимости от температуры окружающей среды. Т. е. если свежий серый хлеб поместить в помещение с температурой +10 °С, то он испортится примерно через десять дней, а белый хлеб через одиннадцать дней.
Заключение
В заключении хочу отметить, тема плесени очень интересна, при ее исследовании я смог научиться:
работать в Тюменской областной детской научной библиотеке им. К. Я. Лагунова;
вести дневник наблюдений;
анализировать результаты экспериментов;
пользоваться микроскопом.
В работе я добился следующих результатов:
установил, что плесень хорошо растет во влажной среде при комнатной температуре (+24 °С) в полиэтиленовом пакете (при плохой вентиляции);
установил, что плесень замедляет свой рост при понижении температуры окружающей среды;
предложил способ прогнозирования появления плесени в зависимости от температуры.
Литература
Грибы / Херрман, Хайке Пер. с нем. Ю. Ю. Зеленко. – М.: ООО «ТД «Издательство Мир книги», 2008. – 48 с.
Микромир. Детская энциклопедия – М.: РОСИЭН, 2014.
Я познаю мир: Ботаника: энциклопедия / Я11 Ю. Н. Касаткина; художник. О. П. Багина, О. А. Герасина. – М.: АСТ: Астрель, 2008. -398, [2] c.:ил.
Приложения
Рис. 1. Подготовка образцов к эксперименту
Рис. 2. Подготовка образцов к эксперименту
Рис. 3. Образцы на третий день эксперимента. Общий вид
Рис. 4. Образцы на пятнадцатый день эксперимента. Общий вид
Рис. 5. Образцы №1 и №4 на пятнадцатый день эксперимента
Рис. 6. Образцы №2 и №5 на пятнадцатый день эксперимента
Рис. 7. Образцы №3 и №6 на пятнадцатый день эксперимента
Рис. 8. График скорости появления плесени на белом и сером хлебе
Рис. 9. Головчатый гриб (плесень)
Рис. 10. Головчатая плесень