Исследовательская работа "Фитонциды комнатных растений"

 МБОУ «Красноярская средняя общеобразовательная школа №1»

Работу выполнил

ученик 9«А»класса,

(эколого-биологический кружок)

Жулин Евгений,

Руководитель: учитель биологии

Жулина Юлия Николаевна.

с.Красный Яр

Оглавление.

1.  Введение.
2. Обзор литературы.

1. История изучения лекарственных растений.
2. Лекарственные свойства растений:

а)        бактерицидные свойства растений;

б)        преимущество лекарственных растений над искусственно
синтезированными;

в)        биологически активные вещества растений,
обусловливающие лечебный эффект.

III.   Экспериментальная часть.

1. Материалы и методы исследований.
2. Результаты и их обсуждение.
3. Выводы.

IV.  Список литературы.

V.  Приложения.

Введение.

        Воздух – это основной источник жизни всех живых организмов на земле, в том числе и человека. Человек не только дышит, но и всю свою жизнь проводит в  воздушной среде: питается, производит продукцию, строит сооружения. Поэтому и большинство отходов попадает, главным образом, в эту среду, приводя к увеличению в ней сапрофитных и болезнетворных микроорганизмов. В воздухе закрытых помещений часто накапливается микрофлора, обитающая на слизистых оболочках дыхательных путей человека и выделяющаяся при разговоре, кашле, чихании. Все эти факторы создают реальную угрозу развития различных заболеваний, попав в организм здорового человека при дыхании.

     Для лечения  и профилактики  болезней люди чаще всего применяют синтетические лекарственные вещества, изготовленные на фармацевтических заводах, и имеющие побочные действия.  Но многие целительные силы природы содержатся в растениях и могут использоваться для сохранения здоровья человека,  не принося при этом ему вреда. Любой растительный организм способен вырабатывать природные летучие антибиотики-фитонциды, которые убивают и подавляют рост и развитие многих микроорганизмов. Поэтому растения, в том числе и комнатные, можно использовать  для оздоровления воздушной среды.  

        Целью нашей работы стало изучение влияния летучих веществ комнатных растений на микрофлору воздуха закрытых помещений, а также сравнительное определение фитонцидной активности этих растений. Результаты работы показали, что комнатные растения действительно обладают целительной силой и могут использоваться при озеленении помещений не только с декоративной целью, но и целью защиты человека от заболеваний, для улучшения его самочувствия и работоспособности.

Литературный обзор

На земном шаре обитает несколько десятков тысяч растений, обладающих полезными для человека свойствами. Многие целительные силы природы содержатся в лекарственных растениях.
    И эти силы должны широко использоваться для сохранения
здоровья человека. Применяемые человеком лекарственные растения в борьбе с различными болезнями имеют многовековую историю. Из поколения в поколение люди накапливали знания  о целебных растениях и опыт их использования.

Листья, травы и даже лесные великаны — деревья, отжив свой век,         падают на землю и пропадают, становятся частью той самой почвы, что когда-то дала им жизнь. Таков извечный закон природы. Без почвенных животных опавшие листья, хвоя, ветки разлагались бы в 5 раз медленнее, весь мир стал бы грязной свалкой.

Маленькие обитатели земли — огромная сила. Обычно мы просто забываем о них, хотя мириады невидимых существ постоянно рядом с нами. Трудно даже себе представить, что в щепотке земли в 1 г живет 1,5 млн. живых организмов. В гектаре пахотных почв различных типов живет от 600 кг до 5 т живых микробов. Окружающий нас мир полон бактерий. Одни из микроорганизмов — активные помощники человека, другие — портят плоды его труда, третьи — вызывают различные заболевания

У животных имеется довольно сложная и тонкая система защиты, предохраняющая их от вторжения микробов. А как же защищаются от них растения? Ведь они тоже поражаются вирусными, грибными и иными болезнями. Если же некоторые растения не болеют, значит, они способны как-то защитить себя. Каким образом?

Давно люди заметили, что некоторые растения обладают антимикробными свойствами. Пивовары знали, что хмель, добавленный в бродящую массу, не дает развиваться гнилостной микрофлоре. Такими же свойствами обладают полынь и душица обыкновенная.

У охотников свои наблюдения — травами обкладывали дичь, и она сохранялась свежей. Эстрагон, тимьян обыкновенный обладают такими консервирующими свойствами.

Так какие же вещества способны оказывать такое действие? Растения вырабатывают огромное количество химических соединений, не образующихся в животном организме. все эти вещества растений делят на действующие, на сопутствующие и на балластовые. целебными свойствами  обладают соединения,      которые        называются     биологически     активными        или действующими, -они    наиболее    ценны,    хоть    и    содержатся    в    минимальном  количестве.

Биологически активные вещества-природные соединения, которые вырабатываются растениями и обладают специфическим действием на живой организм, определяя основной терапевтический  эффект.

 Сопутствующие вещества - вещества, так или иначе меняющие действие основных соединений, которые принадлежат к биологически активным, усиливая или ослабляя его. Они могут, например, повышать всасываемость действующих веществ, следовательно значительно содействовать их усвоению могут усиливать полезное      действие  или  уменьшать  их вредное      влияние. Присутствие    сопутствующих    веществ    отличает    природные    лекарственные   средства  от  синтетически полученных.

Балластовые - вещества, бесполезные при лечении, но эти вещества составляют главную массу тела растений. Так, например, клетчатка - она образует остов высшего растения, не растворяясь   ни  в   воде,   ни  в   спирте  и  не  переходит   в  лекарства.

Как правило, лекарственные растения накапливают целый комплекс биологически активных и сопутствующих веществ, качественный состав которых и количественное содержание изменяется  в  процессе  их роста  и развития.

Действующие вещества лекарственных растений очень разнообразны. Сейчас в большинстве случаев известно, чему именно обязаны растения своим целебным действием. Обзор действующих веществ лучше начать с наиболее распространенным из них и     имеющих,   пожалуй,   наибольшее  значение-с алкалоидов.

Алкалоиды -сложные  органические соединения, для которых характерно  присутствие  в их  молекулах атома азота и основной  (щелочной)характер. Свое название вещества получили от арабского слова "алкали"-щелочь  и греческого "ейдос" -подобный. Первый алколоид был открыт  в опийном маке и назван морфием в  честь  греческого бога  МорФея. Затем были выделены кофеин, стрихнин, никотин, хинин и другие алкалоиды,  которые до  сих пор с успехом широко применяются в медицинской практике  в качестве основных Фармацевтических лечебных препаратов. Алкалоиды обладают  сильным Физиологическим действием на организм. Ученые до сих  пор не могут до  конца раскрыть их биологическое значение для растительного организма. Было доказано.что они принимают участие  в  обмене веществ в клетке, синтезируются растением и снова используются ими на построение  других элементов своих клеток. Количество алкалоидов в растениях не велико до 2-3 %.Эти вещества встречаются в одном и том же растении в разных количествах в зависимости от времени года и Фазы развития. Их мало в  молодом растении . затем количество их увеличивается, достигает максимума во время цветения и идет на убыль. Главным образом, они содержатся в цветковых растениях. Большинство растений в своем составе содержат не один, а несколько алкалоидов. В растениях алкалоиды встречаются в виде солей с органическими кислотами - щавелевой, яблочной, лимонной в растворенном состоянии  в клеточном соке. Соли алкалоидов лучше растворяются в воде  и их Физиологическая активность усиливается за  счет  повышения уровня биологической доступности.

   На вкус  алкалоиды  очень горькие и многие из них.  Очень ядовиты, но яды. взятые в небольших количествах, часто служат лекарством. Об этом же говорит и поговорка:"Каждый яд,   умело  приготовленный,   может   служить  лекарством".

    Способность образовывать алкалоиды закреплена наследственно не только у определенного вида, но и у отдельных растений. Используя эту особенность, ученые отбирают на плантациях растения, которые накапливают большое количество алкалоидов. Алкалоиды имеют широкий спектр Фармацевтического действия. Они используются как отхаркивающее, болеутоляющее, желчегонное  средства.

    Не  менее   важное  значение  имеют  гликозиды.

     Гликозиды - в растениях играют роль своеобразного регулятора многих химических процессов превращения веществ . Гликозиды - это сложные вещества безазотистой природы , состоящие из сахаристой части - гликона, непрочно связанной с несахаристой частью - агликоном. Гликозиды легко расщепляются на гликон и агликон в присутствии воды и под влиянием фермента самого растения. Поэтому при сборе растений, содержащих        гликозиды,        необходимо        соблюдать

правила: сушить сырье быстро хранить, не допуская отсыревания, т. к - в сухом материале Ферменты не проявляют своего  действия.

Действие гликозидов в основном определяется их несахаристой частью. Агликоны плохо растворимы в воде, поэтому легко всасываются в организм и медленно проявляют свое действие. Неразложившийся гликозид легко растворяется и быстро всасывается, поэтому он более активен. Таким образом, сахаристый компонент, в данном случае, действует как. сопутствующее  вещество.

Гликозиды  применяют  как   отхаркивающее,    бактерицидное желчегонное  средство. В  последнее время большое значение    приобрела    группа флавонаидных        гликозидов,    которые     наряду     с     растительными пигментами обуславливают желтую, оранжевую, красную окраску плодов цветов корней, обладают Р-витаминной активностью, химически        не ядовиты. Флавоноиды        обладают

каппиляроукрепляюшим       свойством       и       употребляются        при

заболеваниях, сопровождающихся нарушением проницаемости кровеносных сосудов        (при        аллергии,        инфекции).Другие

флавоноиды оказывают бактерицидное, желчегонное действие и способствуют  удалению радиоактивных  веществ  из  организма.

Сильный  запах многих     растений-мяты,   тысячелистника,   валерианы  и  др. -обусловлен  содержанием  в  них  эфирных масел.

Эфирные масла -сложные смеси различных летучих веществ, с характерным запахом и жгучим вкусом, основным компонентом которых являются терпеноиды и их производные. Это бесцветные, реже различноокрашенные жидкости, легко растворимые в эфире, спирте, почти нерастворимые в воде. В основном эфирные масла содержатся в цветках, листьях, плодах, легко перегоняются из растительного сырья горячей водой или паром. Из Фармакологических свойств наиболее характерно для эфирных масел наличие противовоспалительной, антимикробной, противовирусной активности, обладают они и стимулирующими и болеутоляющими  свойствами.

Дубильные   вещества     представляют     собой     производные многоатомных   Фенолов  и   содержатся  почти   во   всех  широко известных растениях,   обычно     малотоксичны.   Растения  содержащие  дубильные вещества, или как их еще называют, танины,
применяют как вяжущие и бактерицидные средства при желудочно-кишечных заболевания. для полоскания горла. Танины имеют вяжущий вкус. Противовоспалительный эффект дубильных соединений основан на взаимодействии белковых веществ с танинами, при этом на слизистых оболочках образуется защитная пленка, препятствующая дальнейшему развитию воспалительного процесса. Танины нанесенные на
обожженные места, раны, также свертывают белки с образованием защитной        пленки,        поэтому        используются        как        местные

кровоостанавливающие и противовоспалительные средства, а также применяются при отравлении алкалоидами и солями тяжелых металлов.

  В  клеточном  соке   большинства  растений  в   виде   солей или     в     свободном     состоянии     содержатся  многие  органические
кислоты. Они участвуют  в  обмене  веществ,  обладают
бактерицидным        действием,        регулируют        активность

ферментов,  гормонов,   др. биологически  активных  веществ.

   К лечебным действующим веществам относят и витамины - сложные по структуре и по Физиологической активности органические вещества, очень малые количества которых необходимы для нормального развития и жизнедеятельности организма человека и животного. Витамины входят в состав Ферментов, которые ответственны за все жизненные процессы, происходящие в организме (Лавренова Г.В. "Травы дающие жизнь ". Гаммерман  А.Г.   "Лекарственные  растения").

      Многие ученые отмечали, что растения (ткани или особые летучие фракции) способны убивать многие микроорганизмы, некоторые простейшие. Но научного объяснения тому не находили. Советский ученый Б. П. Токин обратил внимание на то, что все инфузории, которые находились в чашке Петри, где была кашица из лука, погибли. Ученый раз за разом повторял опыты. От кашицы из лука и чеснока гибли патогенные бактерии.

Летучие вещества растительного происхождения, которые так беспощадно расправлялись с микроорганизмами, Б. П. Токин назвал фитонцидами (от греч. «фито» — растение, лат. «цидо» — убиваю). Оказывается, защитными силами для растительных организмов служат летучие вещества.  Надземные части растений выделяют фитонциды в атмосферу, подземные — в почву, водные — в воду. Количество этих веществ изменяется в зависимости от сезона, физиологического состояния растения, почвы и погоды. Больше всего их — во время цветения растений. Одно время предполагали, что только растения-эфироносы обладают фитонцидностью. Исследования же показали: это явление свойственно всему растительному миру, но происходит оно по-разному. Одни из фитонцидов — летучие, способны оказывать свое действие на расстоянии; другие образуются в соке тканей в момент повреждения клеточных оболочек. Фитонциды могут выделяться и неповрежденными листьями, правда,  не у всех растений.  Например, если на лист дуба или березы падает капля, в которой находятся живые инфузории, через некоторое время они гибнут. На листе черемухи и липы гибнут микробы золотистого стафилококка. Быстрее всех губят микробов (в течение 3 ч) листья тополя и березы. Если подсчитать всю огромную площадь зеленой поверхности наших лесов и полей и учесть, что поврежденные листья имеются постоянно и в значительном количестве, можно понять, почему при всей исключительной способности размножаться микробам не под силу заполонить весь земной шар.

Растения, взятые все вместе, по подсчетам ученых, ежегодно выделяют в атмосферу около 490 млн. тонн летучих веществ. С воздухом мы вдыхаем их и усваиваем своим организмом, дезинфицируем легкие. Многие примеры могут подтвердить, что фитонциды деятельны. Взять хотя бы самый простой. В вазе стоит большой букет черемухи или белых лилий. Аромат наполняет комнату. Но не следует оставлять цветы здесь на ночь, иначе утром вы проснетесь с сильной головной болью. Виновниками будут фитонциды, их воздействие очень сильное. Если нарезанные листья черемухи положить под стеклянный колпак и туда поместить мух или мышь, то через некоторое время животные погибнут. Фитонциды черемухи убивают даже крыс.

Ученые приходят к заключению, что летучие вещества, проникая через легкие и кожу в организм человека, убивают и затормаживают развитие болезнетворных микробов, предохраняют его от инфекционных заболеваний, бальзамируют его ткани, тем самым препятствуя наступлению старческих изменений.

Специалисты по озеленению городов при посадках деревьев и кустарников на улицах и в парках обязательно учитывают их фитонцидные способности. Огромные площади поверхности листьев многих древесных пород обладают способностью продуцировать летучие фитонциды в безмерных количествах и выделять их в окружающую среду. Тем самым они защищают ее от вредных микроорганизмов.

 Фитонциды нормализуют сердечный ритм и артериальное давление, активно участвуют в обмене веществ, благоприятно действуют на психику человека. Люди, которые живут в лесных районах, гораздо меньше подвержены заболеваниям верхних дыхательных путей (грипп, катары, ангины, бронхиты) по сравнению с горожанами. Это в значительной степени связано с более чистым воздухом леса, но,  несомненно,  и с наличием в нем полезных летучих веществ.

     В сегодняшний век растущей технизации человек все большую часть времени проводит в закрытых помещениях, лишая себя целительного воздуха лесов и полей, который насыщен биологически активными веществами растений и легкими отрицательными ионами. Они-то и поддерживают в естественных условиях нормальную жизнедеятельность организма.

      Фитонциды и чистый воздух не соберешь в целебное лукошко, но, заботясь о зеленом наряде наших городов и сел, высаживая вокруг домов и вдоль улиц деревья и кустарники, разбивая газоны и цветники, закладывая сады и парки в пригородах, выращивая комнатные цветы на подоконнике, мы пополняем ряды наших друзей, которые дарят нам здоровье и хорошее настроение.

Материалы и методы исследований

     Материалом исследований   являлись листья и побеги следующих растений: пеларгонии,  диффенбахии,  хлорофитума, монстеры, папоротника, бальзамина.

Развитие микроорганизмов осуществляется на питательных средах. Для выявления фитонцидной активности комнатных растений на бактерии воздуха применяли мясо - пептоннй агар (МПА).

     В чашки Петри разливали подогретый МПА, равномерно распределяли его по дну чашки и давали возможность остыть. Затем проводили отбор проб воздуха методом Коха. Чашечный метод Коха основан на спонтанном оседании из воздуха пылинок, несущих микроорганизмы. Чашки Петри с МПА открывали и выставляли на поверхности стола в школьном кабинете на 5 минут.

После посева микроорганизмов в середину чашки помещали листья и побеги исследуемых растений, чашки закрывали и оставляли в тёплом помещении. Одну чашку оставляли в качестве контрольной, не внося растения.

     Проводимый опыт ставился в трех кратном повторе. Через трое суток в течение 7 дней вёлся подсчёт выросших колоний микроорганизмов (имея в виду, что одна бактериальная клетка даёт начало одной колонии), определяли их цвет, форму, размер

   После определения трех растений, обладающих выраженными фитонцидными свойствами, мы использовали свободный посев микроорганизмов на чашки Петри, помещенные под этими растениями на расстоянии 30 см.

Результаты и их обсуждения.

           В результате исследований воздуха кабинета на питательной среде, содержащей листья пеларгонии, были выделены микроорганизмы со следующими культуральными признаками колоний: Колонии кремового цвета. Форма -неправильная, края неровные. Размер- 3-4мм. Количество-4.Колонии белого цвета. Форма - округлая, края ровные. Размер-0,5мм. Количество -48.

    В   результате   исследований   воздуха   кабинета на питательной       среде, содержащей листья бальзамина, роста колоний не наблюдается.

    В результате исследований воздуха кабинета на питательной среде, содержащей листья диффенбахии, были микроорганизмы со следующими культуральными признаками колоний: Колонии белого цвета. Форма -округлая. Края ровные. Размер - 0,5мм до Змм. Количество -8.

  В   результате   исследований   воздуха   кабинета   на питательной   среде, содержащей     листья   хлорофитума,   были   выделены   микроорганизмы   со следующими культуральными признаками колоний: Колонии кремового цвета. Форма - округлая, края ровные. Размер - 1мм до 4мм. Количество -79.

В   результате   исследований   воздуха   кабинета   на   питательной   среде,  содержащей листья монстеры, были выделены микроорганизмы со следующими культуральными признаками колоний: Колонии белого цвета.

Форма - округлая, края ровные. Размер - 0,3мм до 2мм. Количество -107.

В результате исследований воздуха кабинета на питательной среде, содержащей листья папоротника, были выделены микроорганизмы со следующими культуральными признаками колоний: Колонии белого цвета. Форма - округлая, края ровные. Размер - 0,3мм до 2мм. Количество - 17.

В результате исследования воздуха кабинета на питательной среде, не содержащей растений (контроль) были выделены микроорганизмы со следующими культуральными признаками:

1)  Колонии кремового  цвета, округлые, края ровные. Кол-во 1. Размер 4мм.

2)  Колонии белого  цвета,  округлые,  края  ровные.  Наблюдается сплошной
рост по 1мм. Кол-во 297.

• В результате исследований воздуха кабинета на питательной

среде,помещенной под пеларгонией, были микроорганизмы со следующими культуральными признаками колоний: Колонии кремового цвета. Форма -округлая. Края неровные. Размер - 0,5мм до 2мм. Количество -11.

      В результате исследований воздуха кабинета на питательной среде, под бальзамином, были микроорганизмы со следующими культуральными признаками колоний: Колонии белого цвета. Форма -округлая. Края ровные. Размер - 1мм до Змм. Количество -18.

    В результате исследований воздуха кабинета на питательной среде, под диффенбахией были микроорганизмы со следующими культуральными признаками колоний: Колонии белого цвета. Форма -округлая. Края ровные. Размер - 0,5мм до Змм. Количество -21.

      После подсчёта колоний, выросших в чашках Петри, рассчитывали количество микроорганизмов содержащихся в 1м3   по формуле:

            Х=  _100*а_

                   63,6  

 где X - количество микроорганизмов в 1м3 воздуха,

 а- количество  колоний.

Выводы

В результате исследования влияния летучих веществ (фитонцидов) комнатных растений герань зональная, бальзамин, хлорофитум, папоротник-нефролепис, монстера, на микроорганизмы воздуха удалось показать, что:

1. При внесении в питательную среду листьев и стеблей пеларгонии было отмечено подавление микрофлоры воздуха (Х=7547)
2. При внесении в питательную среду листьев и стеблей диффенбахии было отмечено подавление микрофлоры воздуха (Х=1257)
3. При внесении в питательную среду листьев и стеблей папоротника было отмечено подавление микрофлоры воздуха (Х= 2672)
4. При внесении в питательную среду листьев и стеблей хлорофитума было отмечено подавление микрофлоры воздуха (Х=12421)
5. При внесении в питательную среду листьев и стеблей монстеры было отмечено подавление микрофлоры воздуха (Х=16823)

6. Летучие вещества листьев и стеблей бальзамина достоверно угнетали

рост микроорганизмов (Х=0)

7. При сравнении оценки этих влияний можно отметить, что наибольшую активность имеет бальзамин, степень уменьшения влияния летучих веществ комнатных растений выражается следующим образом: бальзамин, диффенбахия герань,  папоротник, хлорофитум, монстера.

   Кроме того выраженными фитонцидными свойствами обладают герань, диффенбахия, бальзамин, т.к. способны обеззараживать воздух выделяя в окружающую среду активные вещества, особенно во время цветения.

Приложение1.

Влияние комнатных растений

на рост и развитие микроорганизмов воздуха.