Фитонциды на страже здоровья.

Муниципальное Казённое Образовательное Учреждение  Знаменская средняя общеобразовательная школа          

                        Знаменский муниципальный  район Омская область

Исследовательская работа:

 «Фитонциды на страже здоровья».

                                                                  Выполнила: ученица 10 «Б»  класса

                                                                  Чаунина Вероника

                                                                  Руководитель:  Яконюк В.С.
                                                                 учитель химии и биологии

                                   с. Знаменское  2012г.

Содержание:

1.Введение…………………………………………………………3-4

2.Актуальность…………………………………………………....4

3.Цели, задачи…………………………………………………….5

4.Фитонциды……………………………………………………...6-8

5. Фитонцидные свойства комнатных растений……………….8-10

6.Практическая часть…………………………………………....10-19

7.Заключение……………………………………………………..20

8.Используемая литература…………………………………….21

Введение

С незапамятных времен человек использовал растения не только в хозяйстве, но и для украшения интерьера. Эта традиция свойственна всем народам и проявляется как один из элементов культуры человечества в целом.

Издавна была известна и другая, не только эстетическая функция растений. Еще в древности люди заметили, что некоторые растения благотворно влияют на качество воздуха в помещениях, очищая и ароматизируя его.

Хорошо подобранные живые растения радуют глаз гармоничным сочетанием формы и окраски. Что касается улучшения состава воздуха в помещениях, не проще ли применять воздухоочистительные приборы и ароматизаторы воздуха? Так ли уж важна эта функция растений в интерьере помещений?

Ни для кого не секрет, что качество воздуха в помещениях, особенно в общественных местах, далеко не идеальное. Во-первых, в воздухе закрытых помещений концентрируется пыль, количество которой, правда, можно снизить регулярными влажными уборками. Но пыль – это не самое страшное. Воздух наших комнат загрязнен химическими веществами, которые выделяются мебелью, синтетическими стройматериалами, красками и лаками. В нем было обнаружено свыше 1000 вредных веществ, среди которых высокотоксичные и канцерогенные. Поступающий с улицы при проветривании помещений воздух не намного лучше.

Кроме того, воздух в помещениях содержит множество микроорганизмов, в том числе и условно патогенных, таких как стафилококки и микроскопические плесневые грибы. Эти микроорганизмы, попадая на слизистые оболочки верхних дыхательных путей, способны вызывать респираторные и аллергические заболевания. В закрытых помещениях общее содержание микроорганизмов в воздухе непрерывно возрастает

Современные воздухоочистители, конечно, очищают и обеззараживают воздух в помещениях, но они пока не способны сделать его полезным для здоровья. Зеленые же растения выделяют в воздух летучие вещества, которые даже в незначительных концентрациях способны не только очищать воздух от вредных микроорганизмов, но и улучшать самочувствие людей.

Актуальность темы исследования. Антимикробные свойства фитонцидов обусловили большое число исследований по использованию их в медицине, ветеринарии, защите растений, при хранении плодов и овощей, в пищевой промышленности и др. В медицинской практике применяют препараты лука, чеснока, хрена, зверобоя пронзённолистного и иных растений для лечения гнойных ран, трофических язв. В настоящее время ведутся исследования по подбору видов комнатных растений, обладающих бактерицидными и протистоцидными свойствами, способными вызвать гибель бактерий и одноклеточных организмов. Таким образом, данная тема представляется актуальной и практически значимой, но, тем не менее, ещё мало изученной.

Проблема исследования. Большинство людей считает, что  фитонцидными свойствами обладают только лук и чеснок, а при выборе комнатных растений чаще всего имеет значение их декоративность. В настоящее время считается, что выделение фитонцидов – универсальное явление, в той или иной степени свойственное практически любому растению.

Цель исследовательской работы: Опытным путём определить влияние фитонцидов на жизнедеятельность микроорганизмов.

Задачи исследовательской работы:

1. Изучить состояние проблемы фитонцидной активности зеленых растений по литературным источникам
2. Овладеть методиками определения фитонцидной активности растений.
3. В лабораторных условиях исследовать влияние на микроорганизмы и плесневые грибы фитонцидов отдельных видов комнатных растений.  
4. Установить, используются ли в озеленении нашей школы фитонцидные растения.

Объект исследования: фитонциды комнатных растений.

Предмет исследования: фитонцидные свойства растений, используемых в озеленении жилых и общественных помещений

Методы исследования:

1. Аналитический: изучение литературы и интернет источников.

2. Исследовательский: определение фитонцидной активности и влияние её на микроорганизмы.

3. Систематический: анализ полученных результатов.

Фитонциды.

Уже давно ученым было известно, что некоторые микроорганизмы выделяют вещества, губительно действующие на другие микроорганизмы. Эти вещества назвали антибиотиками . За последние десятилетия они стали широко применяться в медицине, сельском хозяйстве и в пищевой промышленности.

Советский ученый Б. П. Токин в 1928–1930 гг. открыл, что антибиотики выделяются не только микроорганизмами, но и растениями. Эти антибиотики, названные им фитонцидами (от греческого слова «фитон» — растение и латинского «цедере» — убивать), обнаружены почти во всех растениях. По его словам ,   растение с помощью фитонцидов «само себя стерилизует». В здоровом растении фитонциды участвуют также в разнообразных обменных процессах. У некоторых из них  эти свойства очень активны, а у других — слабы. Опытами установлено, что отдельные фитонциды убивают микроорганизмы за 5 мин.

 Особенно активные фитонциды обнаружены в чесноке и луке. В тканях растения фитонциды распределены неравномерно. Например, у томата их больше всего в листьях, меньше в корнях и совсем мало в плодах и стеблях. В луке и чесноке фитонциды накапливаются преимущественно в луковицах. Горчица содержит большое количество их в листьях и семенах. Уже более 70 лет назад было установлено, что листья горчицы предохраняют яблочный сок от порчи.

С химической точки зрения фитонциды – это комплекс газообразных и легко испаряющихся соединений. В состав фитонцидных комплексов могут входить как неорганические, так и органические соединения: простые соединения типа синильной кислоты и аммиака, предельные и непредельные углеводороды, летучие алифатические альдегиды, эфиры низкомолекулярных жирных кислот, спирты,  смолы и эфирные масла. Обычно в фитонцидах не обнаруживаются ни белки, ни нуклеиновые кислоты. Таким образом, фитонцидные комплексы имеют сложный химический состав, который и обуславливает специфичность их действия на разные группы микроорганизмов.

Вопросом о действии фитонцидов на болезнетворных микроорганизмов, возбудителей заразных болезней человека и животных заинтересовались медики и ветеринары. Из фитонцидов высших и низших растений в настоящее время получены многие антибиотики, обладающие различной антимикробной активностью: из чеснока - аллицин, из шалфея лекарственного – сальвин, из зверобоя продырявленного – иманин, из чистотела большого – сагвинарин (Швечикова и др., 1992).

Выделяемые растениями фитонциды могут влиять на патогенные микроорганизмы. При проведении ряда опытов по выявлению действия фитонцидов на морфологию бактериальной клетки было установлено, что под их действием происходит сравнительно быстрое и резко выраженное нарушение таких структур, как клеточная стенка и цитоплазматическая мембрана; некоторые клетки разрушаются даже через 3 часа.

Изучая фитонцидные свойства комнатных растений, ученые описали 45 видов, обладающих бактерицидными и протистоцидными свойствами. Л.В. Азарова (1974) также подтвердила фитонцидную активность ряда оранжерейных растений. Из числа недавних исследований представляют интерес материалы сотрудников Центрального республиканского ботанического сада Украины (Снежко, Кривенко, Макарчук, Сгибнев, 1982). Они изучили фитонцидную активность свыше 100 видов растений из ассортимента, рекомендованного для озеленения производственных интерьеров.

Разные растения продуцируют неодинаковое количество летучих веществ, различным будет и их действие на микроорганизмы. Так, одни фитонциды растворяют поверхностные слои протоплазмы, другие подавляют процессы дыхания, третьи — изменяют какие-либо важные для жизни составные части протоплазмы клетки. Фитонциды одних растений убивают микробы (т.е. обладают бактерицидным свойством), а других — только задерживают их рост и размножение (бактериостатические свойства). Все растения проявляют противомикробную активность, различия заключаются лишь в степени ее выраженности. Не всегда фитонциды несут вред микробам. Тормозится развитие или уничтожаются лишь те, которые представляют опасность для растения, а рост и размножение полезных микроорганизмов, наоборот, фитонцидами стимулируются.

На сегодняшний день общепризнанным является противомикробное, противовирусное и противовоспалительное свойство фитонцидов. Многие из них обладают болеутоляющим эффектом, положительно влияют на центральную нервную, сердечно-сосудистую, дыхательную, иммунную и другие системы, повышают содержание гемоглобина в крови, устойчивость организма к холоду, токсинам, инфекциям и т.д.

Следует подчеркнуть, что болезнетворным микробам труднее адаптироваться к действию фитонцидов высших растений, чем к антибиотикам, полученным из низших растений — микроскопических грибов. Это важный факт, свидетельствующий о перспективности использования фитонцидных препаратов для профилактики и лечения заболеваний.

Фитонцидные свойства комнатных растений.

Действие фитонцидов многогранно, важное значение они имеют в улучшении санитарно-гигиенического состояния среды, окружающей человека. Воздух в закрытых помещениях насыщен микроорганизмами, в том числе и болезнетворными. Для оздоровления воздушной среды применяют комнатные растения, многие из которых обладают фитонцидной активностью.   Большинство комнатных растений имеют субтропическое и тропическое происхождение, поэтому сроки максимальной продукции фитонцидов приходятся у них на зимне-весенний период. Это очень ценно, т.к. именно в это время частота острых респираторных заболеваний особенно высока.

   При исследовании фитонцидной активности в течение суток, было установлено, что она максимальна днем и минимальна ночью. Имеются данные, что интенсивность производства фитонцидов связанна с интенсивностью дыхания – в темноте растения практически не выделяют фитонцидов. На выделение фитонцидов влияют также состав почвы и температура воздуха – плохое питание и понижение температуры снижают выделение растениями летучих веществ.

 В настоящее время учеными изучены фитонцидные свойства 45 видов комнатных растений, выявлено, что наиболее фитонцидно-активными являются следующие растения: герань, хлорофитум, красулла, циперус, бегония, туя, алоэ, аспарагус.

Опытным путем установлено, что, например, бегония и герань снижают содержание микроорганизмов в окружающем воздухе на 43%, циперус на 59%, аспарагус на 38%. Кроме этого, можно отметить, что при воздействии акалифы Уилкса и антуриума величественного на стафилококк было уничтожено 54 и 70% колоний. А хлорофитум за сутки способен очистить воздух в 10-12 метровой комнате на 80%.

В литературе наиболее часто упоминаются названия следующих растений, обладающих фитонцидными свойствами:

1. снижают общее содержание микробных клеток в воздухе помещений: бегонии, мирт, пеларгония, розмарин, антуриум, диффенбахия, сансевиерия, красула древовидная, традесканция, эпипремнум, аглаонема;
2. уничтожают стафилококковую инфекцию: руэллия, санхеция, диффенбахия, мирт, псидиум;
3. уничтожают стрептококковые микроорганизмы: бегонии, аглаонема, бересклет японский, антуриум Андрэ и Шерцера;
4. борются с кишечной палочкой: лавровишня, лавр благородный, понцирус;
5. способны победить клебсиеллу, которая вызывает воспаление легких, менингит, гайморит и др.: монарда, мята, лаванда, иссоп, шалфей.

 Практическая часть

Определение фитонцидной активности комнатных растений.

Определение фитонцидной активности комнатных растений проводилось в феврале 2012 года в условиях кабинетов МКОУЗнаменская СОШ Знаменского района Омской области.

В настоящее время изучению фитонцидного действия комнатных растений посвящено множество работ. В нашем исследовании мы опирались на данные Мельниковой С.В. (2001), Токина Б.П. (1980) о влиянии фитонцидов на микроорганизмы.

В качестве тест-объекта использовались культуры сенной палочки, эвглены зелёной и инфузории-туфельки, которые получали в лабораторных условиях, по методикам, описанным Токиным Б.П. (1980), Федоровой А.И., Никольской А.Н. (2003).

Мы остановили свой выбор на 5 видах комнатных растений, которые используются в озеленении нашей школы и обладают наибольшими фитонцидными свойствами: алоэ древовидное,  хлорофитум хохлатый, красулла, герань , сансивиерия  трёхполосая.

Наблюдения за тест-объектами и бактерицидными свойствами фитонцидов растений проводили при помощи микроскопа увеличением в 200  и 400 раз. Методика работы с микроскопом стандартная. Опытным путем нами проводилась оценка сока комнатных растений следующим образом. На предметное стекло наносилась капля настоя с культурой бактерий и простейших, далее в каплю помещался маленький (не более 1 мм) кусочек ткани исследуемого растения.

Опыты проводились в трёх повторностях для каждого растения. С помощью секундомера отмечалось время гибели всех микрооганизмов.

Результаты наблюдений - среднее значение времени гибели микроорганизмов под влиянием фитонцидов заносилось в таблицы, а затем подверглось математической обработке. Фитонцидную активность (А) определяли по формуле Федорова А.И., Никольская А.Н. (2003):А= 100: Т ,где  А – фитонцидная активность растения; Т – время гибели простейших.

Затем сравнивали данные гибели микроорганизмов под влиянием фитонцидного сока и данные занесли в таблицы.

Таблица 1. Время реакции микроорганизмов на фитонциды сока растений

Таблица 2. Фитонцидная активность растений

Выводы:

Результаты исследования фитонцидной активности показали: наибольшей фитонцидной активностью обладают красулла и герань, хлорофитум; наименьшей фитонцидной активностью обладает сансевиерия трехполосая; средней активностью – алоэ;

Для подтверждения этих результатов мы провели ряд опытов, которые доказывают влияние фитонцидов на микроорганизмы.

Влияние фитонцидных растений на микрофлору  учебных кабинетов.

Для этого мы решили сделать посевы бактерий на питательную среду по методу Коха ( осаждение клеток микроорганизмов на плотных питательных средах).

Стерильные чашки Петри с питательной средой открывают в исследуемом помещении на 15 мин. Частицы пыли с бактериями под действием силы тяжести оседают на поверхность плотной питательной среды. На 7-е  сутки инкубации при температуре 28-30 С осевшие бактерии образуют на среде колонии, которые  можно подсчитать. Для определения общего микробного числа используется простой питательный агар , наличия плесени  в воздухе используется агар Сабуро, наличие патагенного  стафилококка определяется при помощи ЖМСА ( желточно-молочный-солевой агар).  Стафилококк  любит соль и растёт на таких средах хорошо.

Посев проводили в пяти кабинетах после занятий. Через неделю проводят подсчёт выросших колоний, имея в виду, что одна бактериальная клетка даёт начало одной колонии.

Расчет числа микробных клеток в 10 л воздуха. На площади в 100 см2 за 10 мин осаждается примерно столько клеток, сколько их находится в 10 л воздуха (0, 01 куб.м).

,где:

Х = число микробных клеток в 10л воздуха

A – число колоний в чашке Петри

S – площадь чашки Петри при диаметре 9см

S– 63,6

Х1 = А1 × 100 см2./ b =10×100/63,6 ≈ 17,3

Х2 = А2 × 100 см2. /b =  14 × 100 /63,6  ≈ 22

Х3 = А3×100 см2. /b = 15 × 100 / 63,6  ≈ 23,6

Х4 = А4×100 см2. / b = 14×100 / 63,6  ≈ 22

Х5=A5×100см2./ S=16×100/63.6 ≈25.2

X1- кабинет №135

Х2-кабинет №325

Х3-кабинет №320

Х4-кабинет №324

Х5-кабинет №327

Выводы:

1.Содержание бактерий в кабинетах нашей школы в пределах нормы (до 100 колоний).

2.Наименшее  количество колоний высеялось в кабинете №135. Это объясняется тем, что в нём много комнатных растений, обладающих высокой фитонцидной активностью (9 гераней, хлорофитум, строманта, нефролепис, фиалка).

3. Наибольшее количество колоний высеялось в кабинете №327. Это можно объяснить тем, что там практически отсутствуют комнатные растения.

Это исследование проводилось под контролем врача  лаборатории  ФГУЗ «Центр гигиены и эпидемиологии».

«Влияние фитонцидов на срок хранения продуктов» (мяса)

Для этого мы в стеклянные колбы с мелко нарезанными частями изучаемых растений поместили одинаковые кусочки мяса,  плотно закрываем пробкой. Следим за изменениями на поверхности мяса, записываем получившиеся данные в таблицу.

Таблица 3. Влияние фитонцидов на срок хранения продуктов (мяса).

«Влияние фитонцидов на развитие плесневых грибов на продуктах» (хлебе)

Так как фитонциды обладают и фунгицидными свойствами, т.е. оказывают негативное влияние на грибы, мы решили провести исследование воздействия сока растений на развитие плесени. Для этого мы в колбы с мелко нарезанными частями изучаемых растений поместили одинаковые кусочки пшеничного хлеба. Далее проводилось визуальное наблюдение за развитием плесневых грибов в каждой емкости и сравнение полученных результатов.

Таблица 4. Влияние фитонцидов на развитие плесневых грибов на продуктах (хлебе).

Выводы: Полученные результаты доказывают, что фитонциды убивают или замедляют действие микроорганизмов, без действия фитонцидов продукты питания портятся намного быстрее.

 Фитонциды можно использовать для более длительного хранения продуктов питания при заготовке, засолке, мариновании, консервировании и т.д.

 Обследование учебных кабинетов.

Обследовав учебные кабинеты на наличие в них комнатных растения с выраженными фитонцидными свойствами, мы составили опись растений каждого кабинета, провели анализ их фитонцидных свойств на основе литературных источников и собственных экспериментов, полученные результаты занесли в таблицу.

Таблица 5. Результаты обследования кабинетов школы на наличие в них растений с высокой фитонцидной активностью.

Выводы:

1.В кабинетах нашей школы имеется более 100 видов комнатных растений. Среди  них есть растения с высокой фитонцидной активностью: герань, хлорофитум, красулла и др.

2.Количество растений в кабинетах колеблется от 4-ех( кабинеты физики и информатики) до 100( кабинет русского языка и кабинет биологии).

3. При озеленении кабинетов не учитывается полезное действие комнатных растений на помещение. В интерьере кабинетов фактически отсутствует хлорофитум (меньше 10шт.), красулла ( всего 2шт.). Самым распространёнными комнатными растениями в школе являются герань и сроманта.

Рекомендации:

1.При средней площади кабинета 50 м2 для очистки воздуха должно быть не менее пяти хлорофитумов, количество гераней не должно быть очень большим, не смотря на то, что это растение обладает высокой фитонцидной активностью, оно может вызывать аллергические реакции.

2.При оформлении кабинетов комнатными растениями рекомендуем учитывать их полезность для восстановления микрофлоры.

3. Количество растений в кабинете не должно быть избыточным, так как растения в ночное время суток поглощают кислород, если кислорода в комнате не хватает, усталость и быстрая утомляемость гарантированны. Поэтому занятия в таких помещениях можно начинать только после предварительного проветривания. Не обязательно превращать кабинет в джунгли, главное не количество, а качество.

Заключение. Фитонциды – биологически активные вещества, основным свойством которых является подавление жизнедеятельности или даже гибель многих болезнетворных микроорганизмов. Они являются природными антибиотиками, которые человек научился использовать в практических целях.

 Проведенное нами исследование по изучению влияния действия фитонцидов некоторых комнатных растений на микроорганизмы  подтвердили эти сведения. Мы убедились в том, что комнатные растения действительно сокращают число микроорганизмов в кабинете.

Из изученных комнатных растений наибольшее фитонцидное действие оказывает герань, хлорофитум и красулла.

На основании полученных результатов можно сделать следующие выводы:

1. Все изученные комнатные растения обладают антибиотическим действием на микроорганизмы.

2. Максимально это свойство проявляется у герани, хлорофитума, красуллы.

3. В воздухе классных помещений присутствуют бактерии и микроскопические грибы.

4. Количество микроорганизмов в воздухе классного помещения уменьшается по мере использования в  озеленении растений с высокой фитонцидной активностью.

5. По итогам мониторинга учебных кабинетов и проведённых исследований, нами разработаны рекомендации по использованию растений-санитаров в озеленении помещений.

Использованная литература:

1.Блинкин С.А., Рудницкая Т.В. Фитонциды вокруг нас. М., 1981. 185 с.

2.Цыбуля Н.В., Казаринова Н.В. "Фитодизайн как метод улучшения среды обитания человека в закрытых помещениях" // Растительные ресурсы. 1998. №3. С. 11-129.
3.Ведеревский Д.Д. Фитонцидные особенности растений - главнейший фактор специфического иммунитета к инфекционным заболеваниям // Материалы IV Совещ. по проблеме фитонцидов (Киев, 3-6 июля 1962 г.): Тез.докл. Киев, 1962. С. 16-18.
4.Макарчук Н. М. Фитонциды в медицине. - Киев: Наукова думка, 1990.                                                    

 5.http://ru.wikipedia.org/

 6. http://www.webois.com.ua/health1039.htm

 7. http://flowercity.narod.ru/

 8. http://domashnie-cvety.ru/