VII Международный конкурс научно-исследовательских и творческих работ учащихся
Старт в науке
Плесень рядом с нами
Автор работы награжден дипломом победителя III степени
Полная версия работы доступна во вкладке "Файлы работы" в формате PDF
Научно – исследовательская работа
Биология
Плесень рядом с нами
Выполнила:
Дригерт Алёна Эдуардовна
учащаяся 3А класса
МАОУ «Гимназия № 6»
г. Перми
Руководитель:
Баева Татьяна Александровна
Институт экологии и генетики микроорганизмов УрО РАН
научный сотрудник
Оглавление
Введение стр.3
Глава 1. Вездесущие дармоеды стр.4
Глава 2. Собственные исследования стр.11
Глава 3. Заключение стр.16
Полезные рекомендации стр. 17
Источники информации стр.19
Приложение стр.20
Введение
Однажды, когда мы сели обедать, мама достала из хлебницы полиэтиленовый пакет, в котором недавно была булка белого хлеба. Остатки хлеба принарядились в пушистую бело-зеленую шубку с черными пятнышками. Мы очень удивились. Оказывается, хлеб атаковали микроскопические грибки, которые мы называем плесенью. Что же это за существа такие? Как живут и что едят? Есть ли природе и людям какая-то польза от них?
Цель моей работы: поближе познакомиться с жизнью плесневых грибков, узнать для чего они нужны природе и человеку.
Мы поставили перед собой следующие задачи:
прочитать про строение, образ жизни, пользу и вред плесневых грибков;
проверить с помощью эксперимента, в каких условиях плесени лучше живется;
составить список правил о том, как жить рядом с плесенью и не бояться ее.
Глава 1. Вездесущие дармоеды
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. Из документального фильма «Плесень», 2008год
Плесневые грибы, или плесень - различные грибы микроскопических размеров. Вот так они могут выглядеть под микроскопом:
.
Строение тела у них уникально. Оно состоит из многочисленных тонких ветвящихся трубчатых нитей, которые ученые называют гифами, а все гифы вместе называются мицелием. Время от времени почти у всех плесневых грибов на верхушках гиф образуются споры (конидии).
Живут микроскопические грибы повсеместно: в почве, в воздухе, морских и пресных водоемах, на поверхности и внутри тканей растений, на растительных и животных остатках, а также в жилищах людей.
Как плесень «питается»? В отличие от человека и животных, которые сначала проглатывают пищу, а затем переваривают её, у плесени часто всё происходит наоборот. Если частички пищи слишком велики или их состав очень сложен, плесень выделяет наружу специальные вещества (ферменты), которые расщепляют эти частички на более простые, а затем эти простые вещества просто всасываются плесенью. Поскольку плесень не может передвигаться в поисках пищи и сама создавать себе пищу, она живет в самой пище. Организмы, которые берут себе еду у других организмов, или питаются их останками и продуктами жизнедеятельности, называются сапрофитами, и все плесневые грибы принадлежат именно к ним.
Плесневые грибы непривередливы — им годится любая еда, было бы только тепло да достаточно влажно. Плесень охотно растет на хлебе и супе, на деревянной стенке и пластиковой занавеске в ванной, на старинном пергаментном манускрипте и книгах домашней библиотеки. Она ухитряется расти даже на голом бетоне, металле или стекле. Космонавты, работавшие на орбитальной станции «Мир», любят рассказывать о том, как поселившаяся на иллюминаторах станции плесень «чуть было не проела их насквозь». Это, конечно, преувеличение — растворять стекло плесени все-таки не под силу.
Как плесень размножается? Самое неприятное в жизни сапрофита — это то, что любая порция еды рано или поздно кончается. Лишенный органов передвижения гриб не может отправиться на поиски новой пищи. Все, что ему остается, это образовать спорангии, специальные органы для размножения и произвести на свет множество спор — легчайших капсул, защищенных от высыхания, высоких и низких температур. В каждой такой капсуле заключена живая клетка гриба; ее жизнедеятельность почти остановлена, она «спит», но при попадании на новую съедобную среду она немедленно разрастается в новое пятно плесени. Ветер, вода, насекомые-вредители, многое-многое другое (буквально всё, что движется), - способствуют распространению грибков в виде микроскопических спор или мельчайших частичек грибницы. Способность грибных спор преодолевать любые препятствия на пути просто невероятна: на горьком опыте фармацевты убедились: никакие фильтры, шлюзы, обеззараживающие растворы и лампы не остановят споры плесени.
Как плесень защищается? Желающих вкусно полакомиться всегда больше, чем самой еды, и грибки должны уметь противостоять конкурентам. Плесневые грибы — организмы многоклеточные и поэтому размножаются гораздо медленнее, чем их главные соперники — бактерии. Но у них есть другое оружие — микотоксины, убивающие бактерий (а иногда и другие виды плесени) или замедляющие их рост. Многие из этих «боевых отравляющих веществ» человек взял на вооружение — сегодня они известны нам под именем антибиотиков.
В настоящее время исследователи насчитывают от 200 до 400 видов микотоксинов. Ученые считают, что даже самые малые количества микотоксинов вредны для человека и способны со временем накапливаться в организме.
Но вот что важно: виды, способные
вырабатывать токсины, образуют их далеко
не всегда, а только в определённых
условиях.
Люди в основном очень плохо относятся к плесени, из-за того, что она способна причинить много неприятностей.
«Плохая» плесень.
1.Для человека крупные запасы продуктов - необходимое условие выживания. И плесень, способная непоправимо испортить изрядную часть запасенной еды (овощей, фруктов, зерна), превратилась для него в прямую угрозу.
2. Еще больше неприятностей человеку доставляла способность плесневых грибов селиться на стенах и перекрытиях его жилищ (прежде всего деревянных) и разрушать их. Плесень портила ткани и пряжу, губила меха и изделия из кожи. А с возникновением предметов материальной культуры плесень превратилась в одного из самых страшных ее врагов. Ни один жестокий завоеватель, ни одно варварское племя не уничтожили столько бесценных рукописей, книг, картин, фресок и даже кинофильмов, сколько погубили тоненькие изящные нити плесневых грибов.
3. Плесень часто угрожает здоровью людей. Выделяемые грибками микотоксины опасны и для человека, поэтому заплесневелую еду принято немедленно выкидывать. Споры плесневых грибов — один из сильнейших аллергенов. Но: «домашнюю» плесень не всегда можно заметить, она может десятилетиями процветать в щелях или даже внутри стен, выбрасывая в воздух помещений свои споры. Если иммунитет очень ослаблен, некоторые виды плесени могут при известных условиях вызывать специфические заболевания человека, домашних животных или культурных растений, которые называются микозами.
Ну вот, о неприятностях, связанных с грибами, пожалуй, все. А теперь о главном — о невозможности жизни без грибов.
«Хорошая» плесень
1. Почти все плесневые грибы питаются отмершими животными и растительными остатками, гниющими корнями и травой, опавшими ветками и листьями, экскрементами животных, мёртвыми насекомыми и прочим, то есть являются деструкторами — разрушителями. Так грибы возвращают отдельные вещества в почву, чтобы растения вновь могли их использовать для построения своей биомассы.
2. Грибы в природе – пионеры, они первыми осваивают новые территории, так как могут выживать в ужасных для человека условиях: малое количество органических веществ и влаги, воздействие ионизирующего радиоактивного и ультрафиолетового излучения. Они сохраняют жизнеспособность даже в условиях вечной мерзлоты! Сейчас ученые пытаются разгадать, как же им это удается?!
3. Столетия тому назад люди придумали использовать плесени для приготовления разных пищевых продуктов:
●При помощи дрожжей производят вина, пиво, хлеб, квасят капусту, солят огурцы, делают колбасы.
●. В странах Востока, в Японии плесени рода Aspergillus издавна применяют при производстве спиртных напитков, например, рисовой водки саке, при приготовлении продуктов питания из сои, а также разнообразных соусов. А плесневый гриб Aspergillus niger — так пугающая всех чёрная плесень — начиная с 30-х годов XX века во всём мире и до сих пор широко применяют в пищевой и фармацевтической промышленности как основной продуцент для производства лимонной кислоты. Плесневые грибы из рода Mucor (к нему, в частности, принадлежит самая обычная белая плесень, которую каждый из нас не раз обнаруживал на домашних продуктах) и других родов того же семейства входят в состав так называемых «китайских дрожжей», широко употребляемых в дальневосточной кухне. Те же культуры используются для приготовления тофу — соевого творога. А грибок Botrytis cinerea, поражающий ягоды винограда даже носит гордое имя «благородная плесень» — без него человек никогда бы не узнало вкуса и аромата сотерна и некоторых других вин. «Благородной плесенью» называют и пеницилл — Penicillium roqueforti, P. camambertii и P. caseicolum, создающие знаменитые сыры: рокфор, горгонцолу, стилтон, камамбер, бри, дор-блю и другие.
В пищевой промышленности фермент пектиназу (продукт плесени Penicillium glabrum) используют для улучшения качества, осветления фруктовых соков. Амилазу применяют для гидролиза крахмала, белков сои и риса.
4. Для получения определённых сортов бумаги и картона из древесных и бумажных отходов.
5. Вещества, образующиеся в грибах рода Aspergillus необходимы для очистки от шерсти и размягчения кож перед тем, как из них начнут шить одежду.
6. Даже в авиастроении нашлось место плесневым грибам — при их участии изготавливают смеси, защищающие крылья самолётов от обледенения при взлёте и посадке.
7. В сельском хозяйстве уже много лет используют препарат триходермин, изготавливаемый из грибов рода триходерма. Это опасные для насекомых плесневые грибы, они нужны для борьбы со многими насекомыми-вредителями, например, колорадским жуком, картофельной коровкой, кукурузным мотыльком, свекловичным долгоносиком, щитовками, нематодами, клещами.
8. Плесневые грибы используют при очистке сточных вод: они в комплексе с простейшими и бактериями составляют «биоплёнку» в очистных сооружениях. Без этого жизнь в больших городах была бы крайне затруднена.
9. Человеку впору поклониться плесени за то, что именно из неё в середине ХХ века был получен первый антибиотик — пенициллин, который спас жизнь миллионам людей. Затем, благодаря плесневым грибам, создали другую группу антибиотиков— цефалоспорины, а также лекарства для сердца и сосудов.
Где плесени жить хорошо? Попробуем понять, почему люди не смогли справиться с плесенью. Развитию плесеней способствует то, что люди тщательно создают себе комфорт, который существенно отличается от внешней среды. Эти условия хороши и для плесеней: постоянно поддерживаемая в квартирах температура 18—25оС оптимальна для их роста. Побелка, обои, бумага, ткани, ковры, кожа, деревянная обшивка — всё это подходящие субстраты для роста микроскопических грибов. И плюс к этому герметичные окна, создающие из жилых помещений термостаты с повышенной влажностью.
Использование кондиционеров не всегда помогает в решении проблемы. Многократно было показано, что в них, если не промывать и не менять регулярно фильтры, могут развиваться плесени, в результате чего споры грибов будут уже принудительно «нагоняться» в помещения.
Содержание спор плесневых грибов в воздухе во внешней среде обычно составляет тысячи, реже (в результате человеческой деятельности) десятки тысяч единиц в 1 м3. Внутри помещений, в зависимости от состояния и характера их использования (жилые, общественные, производственные), эти значения могут существенно варьировать от десятков и сотен спор в 1 м3 до нескольких десятков тысяч. Любая заплесневелая стена — прекрасный источник поступления грибных спор в воздух помещений. Важно и что находится внутри помещения. Думаете, где самый богатый спорами воздух?
Ученые с помощью экспериментов выяснили, что наиболее чистыми по этому показателю оказываются больницы, офисы, то есть помещения, где проводят каждодневную тщательную уборку: хотя посещаемость их высока, содержание плесневых грибов в среднем составляет сотни спор в 1 м3. В квартирах, как правило, содержание грибных спор в воздухе больше и может достигать нескольких тысяч. А вот наибольшее количество плесени (до сотен тысяч и миллионов спор) обнаруживается в воздухе предприятий по переработке сельскохозяйственной продукции и в библиотеках.
Глава 2. Собственные исследования
Цель эксперимента: выяснить, в каких условиях плесень будет расти быстрее
Объект исследования: белый и черный хлеб (г. Пермь, Хлебокомбинат №7)
Ход эксперимента: 1. Определяли влияние температуры и влажности на рост плесневых грибков. Взяли по 6 одинаковых кусочков свежего белого и черного хлеба, половину из них смочили чистой кипяченой водой, затем поместили все кусочки в чашки Петри. Часть – 2 куска белого (влажный и обычный) и 2 куска черного (влажный и обычный)- поместили в холодильник при температуре +40 С, другую часть поместили в термостат (температура + 370С), третью часть оставили при комнатной температуре (+22-24 0 С). Эксперимент был начат 5 августа 2018 года, закончен 10 сентября 2018 года.
2. Определяли влияние растворов сахара и соли на рост плесневых грибов. Взяли 2 куска белого хлеба, один из них смочили кипяченой водой и посыпали солью, другой также смочили кипяченой водой и посыпали сахаром. Каждый кусочек завернули в отдельный полиэтиленовый пакет и оставили при комнатной температуре. Эксперимент был начат 2 сентября 2018 года и закончен 10 сентября 2018 года.
Результаты:
1) Влияние температуры и влажности на рост плесневых грибков.Перед началом эксперимента мы предположили, что скорость роста плесневых грибков, а также их видовое разнообразие будут отличаться на хлебе, выпеченном из муки разного сорта, поэтому мы взяли для исследований белый и черный хлеб. В результате первого эксперимента мы выяснили:
9.08.2018 (4й день эксперимента). Плесень выросла только на влажном хлебе при комнатной температуре. Пятно зеленоватого цвета на белом хлебе было чуть больше, чем на черном (фото 1, 2).
Фото 1. Белый хлеб (220С). Фото 2. Черный хлеб (220С).
12.08.2018 (7 день эксперимента).Началипоявляться зеленоватые пятна на куске белого хлеба, который дополнительно водой не смачивали и оставили при комнатной температуре (фото3). Кусок черного хлеба, который не смачивали подсох, пятен плесени не появилось (фото 4).
Фото 3. Белый хлеб (22 0 С) Фото 4. Черный хлеб (22 0 С)
16.08.2018 (десятый день эксперимента). Хорошо видно, что на белом хлебе присутствует исключительно зеленая плесень (фото 5, 7), а на влажном черном хлебе уживаются рядом пятна черной, белой, зеленой и оранжевой плесени (фото 8).
Фото 5. Белый хлеб (22 0 С) Фото 6. Черный хлеб (22 0 С)
Фото 7. Белый влажный хлеб (22 0 С) Фото 8. Черный влажный хлеб (22 0 С)
10.09.2018 (36 й день эксперимента). Появились пятна плесени на влажном белом и черном хлебе, которые находились в холодильнике при (4 0 С). На белом хлебе (фото 9, 10) их значительно больше, чем на черном (фото 11, 12), кроме белых пятен встречаются пятна желтой окраски (фото 10). Те кусочки, которые дополнительно не смачивались водой, немного подсохли, плесневые грибы на них не выросли.
Фото 9. Белый влажный хлеб (4 0 С) Фото 10. То же, вид снизу.
Фото 11. Черный влажный хлеб (4 0 С) Фото 12. То же, вид сбоку.
В термостате, при температуре 37 0 С, все хлебные кусочки высохли, плесень на них не выросла.
Выводы. Анализируя полученные фотографии можно с уверенностью сказать:
вода является очень важным условием для роста плесневых грибов;
22-240С - оптимальная температура для роста плесневых грибов на хлебе
низкая температура (40С) сдерживает рост плесневых грибов, но не прекращает его полностью
При высоких температурах плесени нужно очень много воды.
2) Влияние растворов сахара и соли на рост плесневых грибов. В одной из книг мы прочитали, что раньше, когда не было холодильников, люди очень сильно солили продукты, чтобы их не ели бактерии. Нам стало интересно – а плесень тоже не любит соль? Тогда, наверное, сахар очень любит! Для того, чтобы проверить это, мы взяли 2 одинаковых кусочка белого хлеба, смочили оба водой, один посыпали сверху солью, другой – сахаром.
7.09.2018. (6-й день эксперимента). На куске белого хлеба, смоченного водой и посыпанного сахаром, мы увидели первые черные пятна плесени. Но это на 2 дня позже, чем на обычном хлебе!
11.09.2018 (10-й день эксперимента). Появились первые пятна черной плесени на куске белого хлеба, смоченного водой и посыпанного солью.
Выводы. ●И сахар и соль замедляют рост плесени!
Глава 3. Заключение.
Любые организмы в мире природы нельзя оценивать только как что-то плохое или хорошее. Взаимоотношения человека с живой природой намного сложнее и интереснее. Люди лучше представляют себе мир животных и растений, которые каждый день можно видеть, слышать, обонять, трогать, наслаждаться видом и общением. Нас не удивляет великое разнообразие форм окружающих растений и животных. И в голову не приходит относиться с осторожностью ко всем растениям из-за отдельных опасных представителей, например, ядовитых борщевика и белены, населяющих придорожные насыпи и мусорные отвалы, пустыри и окраины полей. Мы воспринимаем царство животных как данность и с уважением относимся к ним, будь то крокодил, гремучая змея, скорпион или белый медведь, но держимся от них на расстоянии и соблюдаем специальные меры безопасности. Почему бы также не относиться к царству грибов?
Если
оглядеться вокруг, то мы все постоянно
контактируем с плесенью, только никогда
об этом не задумываемся. Мы помним, что
вокруг нас постоянно присутствуют
бактерии и вирусы, но ровно также везде
вокруг нас находятся и микроскопические
грибы. Плесени есть везде — в поверхностных
слоях пресной и морской воды, на
поверхности растений, в воздухе, она
живет даже в нашем кишечнике, помогая
нам переваривать пищу. Больше всего
плесневых грибов содержится в почвах.
По разным подсчётам, численность грибов
в одном грамме почвы может составлять
десятки и сотни тысяч спор и сотни метров
и даже километры мицелия!
Не надо бояться плесени, она приносит человеку много пользы. Но надо учиться налаживать свой быт так, чтобы поддерживать своё здоровье и экологическое благополучие нашей планеты.
Наши эксперименты и информация из других литературных источников помогла нам составить следующие рекомендации, которые помогут жить по соседству с плесенью и не бояться ее.
Рекомендации, которые помогут жить по соседству с плесенью и не бояться ее.
Высокая влажность и тепло - идеальные условия для размножения плесени, поэтому не делайте запасы продуктов, особенно орехов и сухофруктов на полгода, а храните их максимум 2 недели. Ходите чаще в магазин!
Не надо есть продукты, на которых появилась плесень! Выкидывайте их без всякого сожаления! Помните, опасен не пушистый налет, а яды, которые быстро и глубоко проникают внутрь продуктов и не разрушаются даже при кипячении.
Храните продукты в бумажных пакетах, эмалированной или стеклянной посуде. Полиэтилен – лучший друг плесени, так как сохраняет влагу для нее.
● Чаще мойте холодильник и хлебницу кислой водой. Если уезжаете – кладите хлеб в холодильник, лучше в морозильник. А когда вернетесь – на пару минут в микроволновку и свежий хлеб готов!
● Если вы открыли зимой овощные заготовки или варенье и не съели их сразу – присыпьте их сверху солью или сахаром. Это на несколько дней сохранит вам продукты.
Чтобы плесени не было в квартире:
Не ставьте стеклопакеты - деревянные окна лучше дышат
Чаще проветривайте помещение
● Ремонтируйте сразу текущие краны
● Не сушите в квартире белье
● Не разводите много комнатных растений, плесень заводится в земле цветочных горшков
● Если на стенах или окнах появились видимые пятна плесени – немедленно убирайте их
Источники информации:
Ильин И. Краски тлена // Вокруг света. - 2009. - № 7. - С. 16-24.
Марфенина О., Иванова А. Многоликая плесень // Наука и жизнь. – 2010. - № 10.
Документальный фильм «Плесень», 2008.
http://www.svetlanas.info/view_post.php?id=33
http://www.svetlanas.info/view_post.php?id=7
Приложение
1. Конидии Aspergillus niger. Этому виду
аспергиллов человечество обязано
большей частью, производимой в мире
лимонной кислоты и... «грибными» отитами
(отомикозами) — инфекционными воспалениями
слухового канала.
2. «Благородную
плесень», паразитирующая на винограде
(Botrytis cinerea). Пораженная ими ягода
сморщивается, в ней мало воды, много
сахара, органических кислот и глицерина,
танины кожицы переходят в мякоть. Только
из таких ягод делают сотерн и некоторые
другие вина.
1.Aspergillus glaucus — постоянный обитатель
компостных куч, превращающий растительные
останки в ценное удобрение. Впрочем, не
менее охотно эта плесень растет на хлебе
или варенье.
2. Конидии (плодовые
тела) плесневого гриба Aspergillus fumigatus.
Шарики на их поверхности — это споры,
из-за обилия и летучести которых гриб
и получил свое видовое название fumigatus
— «дымящий». Этот вид аспергилла может
стать причиной аллергии, или аспергиллёза
— специфического заболевания, поражающего
дыхательную систему и другие органы
человека.
1.Грибы рода Aureobasidium называют «черными
дрожжами». Они и в самом деле могут
жить, подобно дрожжам, в виде одиночных
клеток, а могут образовывать переплетения
гифов, характерные для плесневых грибов.
Представители этого рода отличаются
любовью к масляным краскам — они портят
творения художников и крашеные оконные
рамы.
2. Порция пищи всегда
ограничена, а претендентов много. На
этом гниющем яблоке поселились сразу
несколько видов плесневых грибов. Белые
подушечки — спороносные гифы Monilia
fructigena, зеленые — Penicillium, сизые, желтые
и черные — различные виды порядка
Plectascales.
1.«Серая гниль» клубники. Используют при приготовлении некоторых сортов вин во Франции.
2. Молочный гриб (кефирный грибок). Используют для приготовления кефира, не продается в магазинах и аптеках, нужно искать у людей.
Сыры с «благородной плесенью». И белая и голубая плесень - это грибки Penicillium. Детям есть не рекомендуется.
Грибы из воздуха квартиры (объём пробы — 250 л). Вот какие они, наши невидимые соседи!
1. Миротециум бородавчатый (Myrothecium verrucaria) поражает растения, размножается на бумаге, на тканях. Используется при производстве ферментов для переработки целлюлозы и определённых сортов бумаги и картона.
2. Аспергиллус чёрный (Aspergillus niger). Широко применяется для производства лимонной кислоты. Используется для очистки сточных вод. Но это и одна из потенциально опасных для человека плесеней: она поражает органы и кожу после операции или тяжёлых болезней.
25