Исследовательская работа "Влияние фитонцидов комнатных растений на биологические объекты"

МБОУ «Лицей № 1 Зеленодольского муниципального района

Республики Татарстан»

ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКАЯ РАБОТА

«ВЛИЯНИЕ ФИТОНЦИДОВ КОМНАТНЫХ РАСТЕНИЙ НА БИОЛОГИЧЕСКИЕ ОБЪЕКТЫ»

Выполнил: Коновалов Павел,

ученик 7 Б класса

Руководитель: Нестерова Н.В.

учитель биологии,

педагог дополнительного образования

г. Зеленодольск, 2015 г.

Содержание:

Введение                                                                                                   3

Обзор литературы. Фитонциды и их роль в природе                          4 Методика проведения работы                                                                7

Обработка результатов                                                                            9

Выводы                                                                                                     11

Литература                                                                                               13

Введение

Комнатные растения являются нашими постоянными спутниками жизни. Они есть в наших квартирах, выращиваются в кабинетах и офисах различных социальных организациях, детских учреждениях и других общественных местах. Люди стараются окружить себя комнатными растениями, не только потому, что они украшают интерьер, но и из-за их способности очищать воздух и убивать болезнетворные бактерии. Такие комнатные растения обычно принято называть фитонцидоактивными растениями. Эти растения образуют биологически активные вещества - фитонциды, убивающие или подавляющие рост и развитие других организмов (главным образом микроорганизмы).

Фитонциды – вещества различной химической природы, своеобразные ядохимикаты растений. Они были открыты в 1928 году отечественным учёным профессором Б.П.Токиным. Он установил, что среди растений встречаются виды, синтезирующие биологически активные вещества, обладающие антибактериальной и  антигрибной активностью (бактерицидным и фунгицидным действием). Эти вещества он назвал  фитонцидами (от греческого слова «фитон» - «растения» и латинского «цедо»- «убиваю») (Иванович,1983).

Химическая природа фитонцидов различна. Обычно это сложные органические соединения, которые находятся  в тканях растений  в растворённом состоянии. Многие растения выделяют (летучие) газообразные фитонциды, которые действуют на расстоянии.

Способность комнатных растений выделять фитонциды, которые можно использовать для профилактических и лечебных целей дома и в местах массового скопления людей, представляет интерес для работников различных учреждений, особенно детских.

Поскольку наша школа является Школой, содействующей здоровью, Золотого уровня, то в ней особенно следят как за умственным и физическим развитием, так и за здоровьем учеников. Именно поэтому в нашей школе высаживают огромное количество растений, как комнатных в кабинетах, так и декоративных на пришкольном участке.

Цель работы: исследовать влияние летучих фитонцидов комнатных растений на биологические объекты

Задачи: 

1. Изучить разнообразие комнатных растений в кабинетах и рекреациях нашей школы, выявить наиболее распространенные.
2.  Исследовать влияние фитонцидов некоторых растений на сапрофитные микроорганизмы.
3. Исследовать влияние фитонцидов на прорастание семян огурца.
4. Проанализировать полученные результаты.

Актуальность исследования: экспериментальное подтверждение, того, что многие растения обладают фитонцидной активностью, которая подавляет развитие одних организмов, в то же время благотворно действует  на развитие других.

Обзор литературы. Фитонциды и их роль в природе

Воздушная среда городских помещений далека от идеальной. Помимо обычной пыли часто воздух помещений имеет повышенное содержание химических соединений, выделяемых стройматериалами, мебелью, не говоря уже о выхлопных газах. Значительного улучшения воздушной среды закрытых помещений можно добиться, используя для озеленения определенные растения. Известно, что летучие вещества растений, которые они выделяют в процессе своей жизнедеятельности изменяют воздух и могут улучшать самочувствие людей. Кроме того, воздушная среда содержит условно-патогенные микроорганизмы, такие как стафилококк, микроскопические плесневые грибы. Эти микроорганизмы, попадая в благоприятные условия на слизистые оболочки верхних дыхательных путей, могут вызывать острые респираторные или аллергические заболевания. Также известен тот факт, что содержание колоний микроорганизмов в помещениях школ нередко превышает норму в 2 — 3 раза. Даже самые современные технические средства не всегда обеспечивают здоровую воздушную среду. В то же время летучие выделения многих растений обладают фитонцидными свойствами, т.е. способностью подавлять жизнедеятельность микроорганизмов.

Фитонциды – это вещества, продуцируемые растениями и имеющие бактерицидные, антифунгальные (активные в отношении микроскопических грибов) и протистоцидные (активные в отношении простейших) свойства.

Фитонциды были открыты профессором Б. П. Токиным в 1928 году. Он обратил внимание на то, что пищевые продукты, приготовленные на восточных базарах, в антисанитарных условиях, не вызывают вспышек инфекционных заболеваний. Он предположил, что обилие восточных пряностей каким-то образом предохраняет пищу от порчи. Токин исследовал вещества, содержащиеся в пряностях, и обнаружил, что антисептическое действие дают летучие компоненты. Эти «летучие яды растений» он предложил назвать фитонцидами. Со времени открытия фитонцидов накоплен большой фактический материал об антимикробных и противовирусных веществах высших растений. Доказано, что фитонцидная активность присуща всему растительному миру. Газовые выделения являются продуктами обмена растительной клетки, средством активного воздействия на среду и в то же время, как предполагают многие авторы, - регуляторами роста и развития самих растений. Фитонциды – важный фактор иммунитета растений. Это впервые было отмечено Б. П. Токиным и наиболее полно раскрыто Д.Д. Вердеревским (1962) и его школой на основе клеточной теории фагоцитарного иммунитета И.И. Мечникова.    

Одна из важнейших особенностей фитонцидов – специфичность их действия. Даже в микроскопических дозах они могут задерживать рост и размножение одних микроорганизмов, стимулировать рост других и играть существенную роль в регулировании состава микрофлоры воздуха, почвы и воды.

Фитонциды – универсальное явление в растительном мире. Любое растение – от  бактерий до цветковых – продуцирует фитонциды, и эти вещества чрезвычайно разнообразны по своей химической природе. Механизм действия летучих фитонцидов заключается в том, что они вызывают разнообразные изменения микробной клетки: подавляют дыхание, растворяют и разрушают поверхностные слои и составные части протоплазмы (ферменты и др.). Фитонциды не позволяют микроорганизмам создавать собственные механизмы защиты. Существенно, что при этом генетический аппарат микроорганизмов не изменяется, то есть фитонциды не обладают мутагенными свойствами. Следовательно, широкое использование растительных выделений не способствует селекции видоизмененных, устойчивых форм бактерий. Способность летучих биологически активных веществ растений убивать и подавлять рост и развитие микроорганизмов воздуха, обусловлена химическим составом этих веществ. От него зависит во многом специфичность действия определенных видов растений на различные микроорганизмы. Наряду с растениями, летучие выделения которых обладают выраженными фитонцидными свойствами, имеются растения, летучие выделения которых оказывают лечебный эффект на организм человека, как например мирт обыкновенный, кофейное дерево, лимон и другие цитрусовые. 

Методика проведения работы

Исследования проводились в январе-феврале  2015 года  в Лицее № 1 г. Зеленодольска.

Оборудование и материалы: чашки Петри, бумага фильтровальная, весы электронные, карандаш по стеклу, ступка и пестик, пластиковые стаканчики (0,25 л), банки с завинчивающимися крышками, швейная игла с нитками ножницы, яйца куриные вареные, семена огурца, ткани исследуемых растений, вазелин.

Ход работы:

1. Проведение визуального подсчета и определение наиболее распространенных в лицее комнатных растений показало, что преобладающими являются растения видов: Каланхоэ перистое, Герань (пеларгония) красная, Хлорофитум хохлатый и Диффенбахия Сегуина, что и определило набор четырех растительных образцов для исследований:  

Каланхоэ перистое (Kalanchoe pinnata). Вечнозеленое многолетнее суккулентное травянистое растение семейства. Толстянковые (Crassulaceae).  Сок надземной части каланхоэ перистого содержит флавоноиды, полисахариды, дубильные вещества, органические кислоты (лимонную, изолимонную, яблочную, щавелевую), витамин Р, С, ферменты, микро- и макроэлементы (алюминий, кремний, магний, кальций, железо, марганец, медь). Каланхоэ — очень мощный защитник. Даже небольшое растение высотой до 1 м способно на расстоянии 1–1,5 м 
на 30–40% убивать патогены. 
Пожевав и проглотив листочек каланхоэ, можно избавиться от всех микроорганизмов в ротовой полости.
Полезное действие в таком случае окажет каланхоэ и на желудок при язве, гастрите и других проблемах.
Соком каланхоэ смазывают носовые ходы при насморке или закапывают в нос. 

Герань красная. Герань или пеларгония – распространённый комнатный цветок. Полезные свойства герани одни из самых сильных и мощных по воздействию на организм. Как показали опыты, проведенные с растениями, герань способна очищать воздух от бактерий. Капли с миллионами клеток стафилококка капали на листья пеларгонии, в течение нескольких часов все бактерии погибали. Тоже самое происходило и с стафилококком, расположенном на расстоянии от цветка. Это дало основания утверждать, что герань обладает сильным антибактериальным действием и способна оздоравливать воздух в помещениях. При этом эфирные веществ, распространяемые цветком не только наполняют дом приятным ароматом, но и комплексно воздействуют на весь организм. Герань оказывает спазмолитическое, противовоспалительное, противоотечное, обезболивающее антисептическое действие. Молодые листочки в свежем виде помогают при болезнях почек, дизентериях, проблемах с кишечником. Очень широко растение применяется при воспалительных заболеваниях горла и носа, герань можно использовать при отите, тонзиллите, ангине и некоторых других заболеваниях.

Хлорофитум хохлатый. Название хлорофитум в переводе с латыни означает «зеленое растение» одно из самых распространенных и непривередливых комнатных растений.  Из тех химических веществ, которые присутствуют в этом растении, можно выделить эфирные масла, антрахинон и каскарозиды. Это растение является настоящим чемпионом по очистке воздуха от бактерий, вредных веществ и прочих примесей. Взрослые растения охватывают территорию в два квадратных метра и значительно улучшают качество кислорода. Специалисты из NASA даже предлагали использовать хлорофитум «невестина фата»  для очистки воздуха в космических кораблях. Достоверно известно, что хлорофитум поглощает угарный газ, ацетон, аммиак, бензол, азот и формальдегид. Вместо этих вредных веществ он выделяет полезные для здоровья фитонциды. Цветок обладает очень сильным бактерицидным эффектом. Ученым удалось установить, что за сутки "невестина фата" уничтожает до 80% болезнетворных микроорганизмов, «обитающих» от него в непосредственной близости.

Диффенбахия Сегуина. Dieffenbachia — род вечнозелёных растений семейства Ароидных, или Аронниковых (Araceae), распространённых в тропиках Южной Америки. Диффенбахия обладает фитонцидной активностью, относится к растениям, летучие выделения которых способны значительно сократить содержание в воздухе патогенных микроорганизмов. Это предохраняет человека от ряда заболеваний, оздоровляет экологическую обстановку помещения. Способствует увлажнению воздушной среды, сокращает количество пылевых частиц. Нейтрализует такие вредные вещества, как ксилол и толуол. Рекомендуется людям, занятым умственным трудом, помогает при нарушениях мозгового кровообращения.

2. Подготовка оборудования, лабораторной посуды согласно списку (список см. выше) и исследуемых образцов (список см. выше п.1).
3. Закладка опытов по методикам, описанным Т.Фенчук, Н. Батурицкой в статье «Удивительные опыты с растениями»:

1. Определение влияния летучих фитонцидов комнатных растений на сапрофитные микроорганизмы:

Для опыта необходимо: 5 банок с закручивающимися крышками, яйцо, сваренное вкрутую, иголка с ниткой, электронные весы, ступка с пестиком, ткани исследуемых образцов растений, вазелин. На дно первой банки помещается кашица, приготовленная путем растирания в ступке 10 г листьев каланхоэ, второй  – герани, третьей – хлорофитума, четвертой – диффенбахии, пятая банка пустая – контрольная. С помощью иголки подвешиваем на нитку яйца пяти банках на расстоянии 3-4 см от растительной кашицы (используем бумажный стопор). Банки плотно закрываются крышками, края которых смазываются вазелином. Они ставятся в темное теплое место на несколько дней. Ведем наблюдения за состоянием кусочков яиц.

2. Определение влияния газообразных фитонцидов комнатных растений на прорастание семян огурца:

Для проведения опыта использовались наклюнувшиеся семена огурца сорта «Феникс», произведенные ООО «Агрофирма АЭЛИТА» (срок годности до января 2016 г), листья исследуемых комнатных растений , 5 чашек Петри, ступка с пестиком, фильтровальная бумага, пластиковые стаканчики объемом 0, 25 л., ножницы, электронные весы.
В чашки Петри помещаем фильтровальную бумагу. В центре размещаем емкости с высотой бортиков 0,5 см (вырезаем из пластиковых стаканчиков), в которые помещаем кашицу, растертую в ступке из 5 г листьев исследуемых растений: чашка № 1 - каланхоэ, № 2 – герань, № 3 – хлорофитум, № 4 – диффенбахия, № 5 – контрольная, заполняется водой.  Вокруг емкости по периметру на смоченную водой фильтровальную бумагу помещаем на равном расстоянии друг от друга 10 семян огурца. Повторность опыта трехкратная. Помещаем образцы в теплое темное место.

4. Обработка результатов:

1. Результаты опыта «Определение влияния летучих фитонцидов комнатных растений на сапрофитные микроорганизмы» снимались на десятые сутки:

2. Результаты опыта «Определение влияния газообразных фитонцидов комнатных растений на прорастание семян огурца» снимались на 5 сутки:

Выводы

        В результате проведенных исследований установлено:

1. летучие фитонциды растения Каланхоэ перистого оказывают угнетающее воздействие на рост сапрофитных бактерий, а Диффенбахия Сегуина и Герань красная выказывают фунгицидные свойства;
2. летучие выделения листьев исследованных комнатных растений могут оказывать на прорастание семян и рост огурца как стимулирующее (Каланхоэ перистое, Ххлорофитум хохлатый), так и тормозящее (Герань красная и Диффенбахия Сегуина) действие.

Исходя из полученных результатов, можно рекомендовать  для размещения в учебных кабинетах и рекреациях лицея, а так же в общественных учреждениях растения с наиболее высокой фитонцидной активностью, такие, как Каланхоэ перистый и Дифенбахия Сегуина, Герань красную. При чем диффенбахию и герань необходимо размещать отдельно от других комнатных растений, т.к. их летучие фитонциды оказывают угнетающее воздействие на рост других растений.

Литература:

1. Бабин Д.М. Мир комнатных цветов.- Мн.: Миринда, 1999.
2. Блинкин С.А., Рудницкая Т.В. «Фитонциды вокруг нас». М. 1981.
3. Ниссен Д.  «Комнатные растения». М. «Мир книги» 2006.
4. Токин Б.П. «Целебные яды растений». Ленинград. 1980.
5. Фенчук Т.,Батурицкая Н. Удивительные опыты с растениями. Журнал «Биология», Изд. Дом «Первое сентября», № 2, 2000 г.
6. Хессайон Д.Г.  «Все о комнатных растениях». М. «Кладезь-Букс» 2000.
7.  Швечикова А.П. ,Косогова Т.М., Луценко А.И. Комнатные растения и чистота воздуха в помещении  научно – методический журнал «Биология в школе» №1-2 1992. -  С. 66 – 67.
8. «Энциклопедический словарь юного земледельца» под ред. К.А. Иванович  М.: «Педагогика», 1983. -  С. 329.
9. «Энциклопедический словарь юного биолога» под ред., М.С. Гилярович М.: «Педагогика», 1986. - С.37.
10.  Интернет-ресурсы:

• http://polzavred.ru/poleznye-svojstva-gerani.html
• http://flora.dobro-est.com/diffenbahiya-dieffenbachia-opisanie-vidyi-i-uhod-za-diffenbahiey.html
• http://florapedia.ru/sorts/section_24/brood_329/
• http://www.yourlifestyle.ru/polza/829-hlorofitum-poleznye-svoystva.html
• http://www.spravlektrav.ru/jk/kalanhoe.html
• http://proflo.ru/index.php?showtopic=980