Учебно-исследовательский проект "Здоровье дарят фитонциды" (Использование фитонцидных растений в озеленении)

ГОСУДАРСТВЕННОЕ БЮДЖЕТНОЕ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ

 СРЕДНЯЯ ОБЩЕОБРАЗОВАТЕЛЬНАЯ ШКОЛА № 1431

СЕВЕРО-ЗАПАДНОГО АДМИНИСТРАТИВНОГО ОКРУГА

ЗДОРОВЬЕ ДАРЯТ ФИТОНЦИДЫ 

(Использование фитонцидных растений в озеленении школы)

УЧЕБНО-ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКИЙ ПРОЕКТ

Исполнители:   ученики 9 класса Богачёв Юрий и Лядов Дмитрий

Руководители:  учитель химии Шишкина Галина Михайловна

                            учитель биологии Игонькина Ирина Валентиновна

МОСКВА 2012

ОГЛАВЛЕНИЕ

ВВЕДЕНИЕ

…Недаром растительный мир, столь богатый фитонцидами, в общем, несравненно реже животного страдает бактериальными болезнями…

Б.М. Козо-Полянский

Растения – постоянный спутник человека. Они так тесно вошли в нашу жизнь, что мы порой не замечаем, какую пользу получаем от них. Вся эволюция человека происходила в тесном контакте с растениями, с широким использованием их не только в пищу, для изготовления орудий труда, строительства жилищ, но и в эстетических целях. Эта традиция свойственна всем народам и проявляется как один из элементов культуры человечества в целом.

В настоящее время научный подход к озеленению урбанизированных территорий и интерьеров помещений подразумевает сочетание эстетического восприятия красоты формы, окраски цветов и листьев растений с другой, полезной функцией, о которой было известно давно: живые растения улучшают состав воздуха и очищают атмосферу. Так до 20-х годов XX века немало исследователей наблюдало гибель микроорганизмов в присутствии некоторых растений.

В 1928 г. профессор Борис Петрович Токин сообщил науке об открытии фитонцидов растений. Это было интересное и важное биологическое открытие о том, как фитонциды очищают от бактерий воздух, воду, почву. Они защищают растения от вредителей, губительно действуют на болезнетворных микробов и вирусов человека и животных.

Одним из важных аспектов изучения фитонцидной активности растений является возможность создания оздоровительного микроклимата школ, детских садов, квартир, офисов, промышленных предприятий и прилегающих к ним территорий посредством их озеленения.  

Таким образом, изучение данного вопроса имеет большое  научное и практическое значение, оно определило выбор темы проекта, цель и последовательность исследования.  

Цель исследования: изучение явления фитонцидности в природе и подбор ассортимента древесных, кустарниковых и комнатных растений для озеленения школы.

Объект исследования:  деревья, кустарники, комнатные растения. 

Предмет исследования: использование древесных, кустарниковых и комнатных растений, обладающих фитонцидными свойствами, для озеленения интерьера школы и прилегающей к ней территории.     

Задачи исследования:

1.         Изложить на основе научных публикаций вопросы истории открытия фитонцидов, их химического состава, значении в природе и жизни человека, применения фитонцидных растений в озеленении.

2.         Ознакомиться с фитонцидными деревьями и кустарниками в дендрологическом саду имени Р.И. Шредера РГАУ-МСХА имени К.А. Тимирязева.

3.        Заложить школьный мини-дендрарий из фитонцидных растений.

4.        Освоить технологию и провести черенкование чубушника Шренка для получения посадочного материала.

5.        Собрать школьную коллекцию из представителей семейства Бегониевые.

6.        Присвоить этикетки-паспорта экспонатам живой коллекции.

7.        Изучить фитонцидную активность различных видов бегоний в лаборатории микробиологии и иммунологии РГАУ-МСХА имени К.А. Тимирязева и школьной лаборатории.

8.        Организовать выставку бегоний и провести эстетическую оценку видов.

9.        Рекомендовать фитонцидные растения для озеленения школы.

Методы исследования: теоретический анализ, лекции, семинары, экскурсии, практические работы, лабораторные опыты, эксперимент.  

1. ОБЗОР ЛИТЕРАТУРЫ

1. Уникальные свойства растений

Представить жизнь человека без растений невозможно. Использовать растения люди начали ещё в глубокой древности и уже тогда стали обращать внимание на свойства растений, выделяя среди них съедобные и ядовитые. Накопленные знания о растениях передавали из поколения в поколение. Древние тексты содержали сведения о пищевых и лекарственных свойствах растений. Большой вклад в развитие ботаники в Средние века внесли труды среднеазиатского врача и ученого Ибн Сины (Авиценны), индийских врачей Чарака, Сушрута и Вадбака. Достижением европейской науки стали труды немецкого философа и естествоиспытателя Альберта Великого (1193-1280). Им были написаны 7 книг о растениях (Мир растений, 2006). В городе Салерно (Италия) в IX веке группа медиков уделяли большое внимание лечению различными травами – упомянуто около полусотни полезных растений.

В Древней Греции больным туберкулезом рекомендовали жить в кипарисовых рощах, связывая выздоровление людей с целебными свойствами этих деревьев (Тульчинская В.П. и др., 1987).  

В Древнем Риме в борьбе с инфекционными заболеваниями применяли семена горчицы. Древние египтяне более четырех тысяч лет назад лечили луком и чесноком многие болезни. Чесноку придавалось такое значение, что египтяне клялись чесноком. С целью предохранения от заразных болезней в Индии широко распространено ношение луковиц чеснока на шее. Известно, как дорого ценили лук в средние века в эпоху крестовых походов. В 1250 г. французы выменивали своих пленных у сарацинов по цене 8 луковиц за человека.

В романе «Новая Атлантида» английского ученого  Фрэнсиса Бэкона (1561-1626) рассказывается также о специальных комнатах здоровья и домах ароматов, где воздух насыщен целебными запахами.

Особого внимания заслуживают деревья семейства миртовых. В 1963 г. весь мир облетела весть об уникальной археологической находке: близ Рима обнаружен саркофаг с телом 7-8-летней девочки, погребенной около 1800 лет назад. У маленькой красавицы сохранились мягкие ткани, прелестные брови, ресницы, коса, зубы, в черепе обнаружены остатки мозга. Такая исключительная сохранность тела действительно достойна удивления. Ведь речь идет о временах, когда никакого представления ни о микробах, ни об истинной причине гниения и плесневения, конечно, не было. Приемы уничтожения микроорганизмов найдены во второй половине XIX века благодаря научным открытиям Пастера и Мечникова.

Древние врачи, несомненно, использовали при мумификации вещества растений. Ученые, изучая «спящую красавицу» высказали много догадок. При вскрытии саркофага в лицо ударил острый аромат неведомых трав. По мнению врачей, основой неизвестных жидкостей, использованных при бальзамировании, был экстракт из эвкалиптов. Как только не используются фитонцидные свойства эвкалиптов! Ингаляции, примочки и промывания, в лечении ран. Подавляет рост золотистого стафилококка, кишечной палочки, дизентерийной амебы и других микроорганизмов. Подавляют вирус гриппа. Эвкалипт – означает «хороший воздух». В Австралии эвкалиптовые деревья называют «деревьями чудес», «деревьями жизни», «алмазом лесов». Достаточно поставить в комнате в воду веточку эвкалипта, и воду в помещении становится почти стерильным. В комнате, где поселился эвкалипт, не встретишь мух и комаров.

Целительные свойства растений были известны и древним народам нашей страны. Лекарственные растения широко использовал врач князя Владимира. Книга «Мази» Евпраксии Мстиславны (внучки князя Владимира) – самое первое на Руси руководство по применению лекарственных свойств.

В 1581 г. была открыта первая аптека, которая ведала заготовкой лекарственных трав, а в 1620 г. учрежден специальный аптекарский приказ.

Многолетние экспедиции за целебными растениями связаны с именем выдающегося ботаника и фармацевта И.И. Лепехина (1740-1802). Он рекомендовал использовать в качестве лекарства чеснок и мяту, как антисептические средства. Большой знаток народной медицины профессор А.Ф. Гаммерман замечал, что для предупреждения и лечения различных заболеваний издавна на Руси использовали растения, обладающие антимикробными свойствами, хотя объяснить их эффективность не могли даже ученые – медики, ботаники и фармацевты.

Издавна на Руси для предупреждения и лечения различных заболеваний использовали растения, обладающие антимикробными свойствами – лук, чеснок, горчицу, хрен, можжевеловые ягоды, зверобой, мяту… В травниках XVII века описывается «чепучинское сиденье». Чепучина – это деревянная тесная камера, где сидел больной в парах разных распаренных растений. Это практиковалось при простудных заболеваниях, при ревматизме. В народной медицине дореволюционной России для лечения ран прикладывали листья подорожника. В годы первой мировой войны, разведенный в воде сок из свежих зубчиков чеснока (1:4) успешно применяли в качестве антисептического средства для лечения гнойных ран.

Люди применяли растения и в хозяйстве. Например, хмель широко использовали в хлебопечении. Лишь позднее стало известно, что он препятствует загрязнению бродящей массы посторонней микрофлорой. Охотники набивали тушки дичи различными травами, чтобы предотвратить их порчу. Не обходилось без помощи растений и при хранении плодов - консервирующим свойством обладает тимьян обыкновенный. Крестьяне обкладывали поля ветками черемухи, оберегая растения от озимой совки.    

Не имея представления о бактериях и антисептиках, люди уже в глубокой древности использовали растения, которые обладали антимикробными свойствами. Очень долго никто не мог дать научного объяснения этому явлению.

В 1928 г. Б.П. Токин заметил, что помещенные в чашку Петри инфузории, которые были рядом с луковой кашицей, погибли. Такие же исследования были получены при исследовании чеснока, горчицы и хрена.  Так, впервые были обнаружены вещества, губительные для микроорганизмов, и названы фитонцидами.

В связи с этим открытием возрос интерес к антимикробным веществам

растений, употребляемых в пищу (Зелепуха С.И., 1973). В настоящее время большой научный и практический интерес представляет всесторонняя характеристика пищевых растений.

        Способность продуцировать фитонциды древесно-кустарниковыми растениями широко используется в озеленении. Экологические условия урбанизированных территорий неблагоприятны. Создать более комфортную среду возможно, используя различные элементы озеленения. Все виды озеленения – это здоровье жителей, это – чистый воздух. Зеленые насаждения декоративны и способствуют оздоровлению городской среды, оказывая положительное влияние на тепловой режим, влажность воздуха, движение воздушных масс и обеспечивая шумоизоляцию. Роль зеленых растений в поддержании газового состава атмосферы трудно переоценить, особенно в условиях сокращения лесных массивов. Растения очищают воздух от пыли, дыма, микроорганизмов, промышленных и транспортных выбросов. Деревья снижают уровень шума. Зеленые насаждения формируют эстетическую панораму, гарантируют экологическую стабильность и создают жителям благоприятные условия жить, работать, учиться и отдыхать (Горохов В.А., 1991; Лепкович И.П., 2004; Алекнайте Е., 2009; Гиниятуллин Р.Х., 2010).

Известно, что чистота воздуха определяется соотношением количества легких ионов, оздоравливающих атмосферу и тяжелых, загрязняющих воздух. Действие летучих выделений растений нередко связывают с ионизацией воздуха. Это действие ионизирующих излучений и космических частиц на молекулы кислорода, азота. На ионизацию воздуха влияет как степень озеленения, так и видовой состав растительных композиций. Максимального эффекта можно добиться, используя групповые хвойно-лиственные посадки (Чернышев М.П., 2007).

Успехи физики и химии в XX в дали надежное оружие в борьбе с болезнетворными микробами, оттеснили на задний план «терапию с помощью простых трав». Но это оказалось преждевременным. И даже сегодня человечество обращается за помощью к целебным свойствам растений.

2. Что такое фитонциды

Фитонциды – греко-латинское слово: фито- (греч.) – растение, цидо- (лат.) – «убиваю». Это образуемые растениями биологически активные вещества разнообразной химической природы. Они обладают способностью тормозить развитие бактерий, вирусов, простейших одноклеточных животных, микроскопических грибов и даже убивать их. Фитонциды – главный фактор иммунитета растений, это защитники от болезнетворных микробов человека и животных. Фитонцидами называют все секретируемые растениями фракции летучих веществ, в том числе те, которые практически невозможно собрать в заметных количествах. Их называют также «нативными антимикробными веществами растений».  

Явление фитонцидов в растительном мире обнаружено Б.П. Токиным. О своем открытии, сделанном в 1928 году, ученый впервые доложил в мае 1930 г. в Киеве на Всесоюзном съезде зоологов. В августе того же года в Амстердаме на II Международном цитологическом конгрессе ученый повторил свои сообщения о влиянии фитонцидов на микро- и макроорганизмы. Они стали «авторской заявкой» на открытие явления фитонцидности в природе.

Пионерами в области изучения фитонцидов были также врачи             А. Филатова и А. Тебякина, которые в 1931-1933 гг., наблюдали сильное антимикробное действие лука и чеснока, а также других пищевых растений на болезнетворные для человека бактерии. А теоретические истоки этого открытия приведены в работах И.И. Мечникова.

Илья Ильич Мечников как-то заметил на окне мертвую муху, покрытую плесенью. И вдруг его озарила мысль: а не является ли эта плесень причиной гибели мухи? А дальше логически последовал вывод: а нельзя ли использовать микробов для борьбы с насекомыми-вредителями? Так оно и оказалось. Это было началом больших идей и опытов, поставленных Мечниковым на практике. Так получилось и с учением о фитонцидах.

«Явление фитонцидов, писал Борис Петрович Токин, было случайно обнаружено в ходе экспериментирования в совершенно другой области. Какие-то летучие вещества растертого лука (кашицы) губительно действовали на клетки дрожжей. Они убивали различных микроорганизмов, в том числе и болезнетворных для человека и животных. Самое интересное заключалось в том, что микробы находились на некотором расстоянии от источника, выделяющей неизвестные вещества». Это было началом. Б.П. Токин продолжал исследования на животных, и неожиданно сделал еще одно открытие. Весной 1932 г., ученый был послан в Ташкент и Самарканд для чтения лекций… Город тех лет поражал пестротой, духотой, пылью воскресного базара. На открытом воздухе, не в белоснежном халате и не стерильными руками веселый повар готовил пирожки. Токин, не желая обидеть кулинара, съел их. Пирожки обожгли рот. Оказалось, что к мясному фаршу щедро были добавлены пряные растения. Мелькнула мысль: а может быть, летучие вещества пищевых растений (лука, горчицы, перца) убивают самых страшных для людей бактерий?

«…Помню, как радостно было убедиться в правильности предположений, навеянных ташкентским рынком и пирожками. От случайных опытов я перешел к планомерному изучению бактерицидных свойств растений».

Вот, незначительные факты, интересные мысли, целеустремленные наблюдения, которые привели исследователя к созданию учения о фитонцидах, изучение которых приняло широкий размах и дало много нового науке и практике.

Большая роль в развитии учения о фитонцидах, накоплении научных фактов, создании важных препаратов принадлежит коллективу Киевского Института микробиологии и вирусологии имени Д.К. Заболотного. Велика роль украинских ученых во главе с академиком Виктором Григорьевичем Дроботько и кишиневских ученых во главе с профессором Дмитрием Дмитриевичем Вердеревским.  

3. Фитонцидная активность растений

Явление фитонцидов очень широко распространено в природе. Тысячи видов растений различных природных зон, от знойных тропиков до сурового Севера, в той или иной степени обладают фитонцидными свойствами. В природе явление фитонцидности растений универсально, но вместе с тем существуют различия в фитонцидной активности у разных представителей растительного мира.  

Из первых проведенных наблюдений о губительном действии летучих веществ лука, чеснока и хрена и многих других растений на микробов,  Б.П. Токин сделал достоверные выводы. Но ведь кашица, выделяющая летучие вещества, это измельченное, то есть измененное растение. Оно является как бы раненым. Первоначальное представление автора о фитонцидах как о летучих антимикробных веществах, продуцируемых ранеными растениями, вскоре было расширено. Было доказано, что и «нераненые» растения в естественных природных условиях выделяют в воздух противомикробные летучие вещества – фитонциды. Поэтому мы дышим «чистым воздухом». Леса, поля и луга, благодаря фитонцидам, колоссальный источник здоровья для людей. Более того, в воде рек, озер и морей произрастают фитонцидные растения. А фитонцидные свойства соков растений, плодов и ягод?  

Фитонцидная активность растений неодинакова в разные периоды жизни растения. Она связана с его развитием, периодами вегетации, физиологическим состоянием (больное или здоровое растение), почвенными и климатическими условиями и может меняться в зависимости от погоды, времени суток.

Фитонциды разных видов растений различные по своему составу и действию. У одних растений они обладают бактерицидными свойствами, то есть могут убивать бактерий; у других оказывают бактериостатическое действие, то есть не убивают, а только задерживают рост и размножение микроорганизмов; у третьих – могут даже стимулировать, то есть ускорять рост и размножение бактерий.  

Фитонциды одних растений действуют на различные классы микроорганизмов (бактерии, простейшие одноклеточные животные, микроскопические грибы), других – избирательно на определенные виды микробов.

Фитонциды листьев деревьев отличаются по своему антимикробному действию, например, от плодов. Листья разных ярусов обладают неодинаковой фитонцидностью, она возрастает от нижних к верхним. Верхние листья имеют наиболее высокую активность по сравнению с другими органами растения. Всегда более молодые органы обладают высшей фитонцидностью. Молодые растения также обладают большей фитонцидностью, чем старые, выросшие в одних и тех же условиях. Растения в фазе бутонизации и цветения имеют большую фитонцидность, чем вегетирующие. Фитонциды корней в десятки раз слабее фитонцидов листьев (Гродзинский А.М., 1965).

Активность листьев одного и того же растения может быть различной в зависимости от расположения их по отношению к солнцу, при затемнении фитонцидная активность снижается (Фитонциды …, 1984).

 Выделения комнатными растениями летучих веществ зависит от многих факторов: от систематической принадлежности растений, возраста, физиологического состояния, эколого-биологических особенностей, условий выращивания. В лечебных целях очень важно, что фитонцидная активность комнатных растений проявляется в зимне-весенний период, т.к. именно в это время возрастает число острых респираторных заболеваний.

Процесс выделения фитонцидов зависит и от температуры воздуха. Так, повышение температуры окружающего воздуха до 20 – 25оС способствует возрастанию концентрации этих соединений в 1,8 раза. Понижение температуры воздуха отрицательно сказывается на выделении растениями летучих веществ.

Значительное ослабление фитонцидной активности происходит и при физиологической депрессии, вызванной, например, дефицитом влаги, низким уровнем питания.

Итак, зная зависимость интенсивности образования фитонцидов от состояния и условий выращивания растений, можно контролировать этот процесс.

4. Химический состав фитонцидов

С химической точки зрения, фитонциды – это комплекс газообразных и легко испаряющихся соединений. Химический состав фитонцидов изучен слабо (Гродзинский А.М., 1965; Зелепуха С.И., 1973; Токин Б.П., 1952, 1974; Блинкин С.А. и др., 1981; Фитонциды …, 1984). Причиной антимикробной активности является химическое строение огромного разнообразия различных соединений, входящих в состав растения (Зелепуха С.И., 1973; Фитонциды …, 1984). 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, терпены, смолы и эфирные масла. В них найдены и такие специфические вещества, как флоризин, кумарин, бетулин, таксин, сапонин. Обычно в фитонцидах не обнаруживаются белки и нуклеиновые кислоты.

Необходимо отметить также способность многих деревьев вырабатывать смолы. Это комплексные соединения, образующиеся в процессе нормальной жизнедеятельности или в результате разрушения тканей. Они обладают бактерицидными свойствами и подавляют фитопатогенную, гнилостную микрофлору (Словарь…, 2007) .

Большое внимание привлекают эфирные масла разнообразных растений. Это смесь органических безазотистых летучих соединений. Можно ли считать, что эфиры и фитонциды – понятия идентичные? Не являются ли фитонциды эфирными маслами? Токин Б.П. (1952, 1974), считает, что эфирные масла различных растений обладают фитонцидными свойствами, но не все фитонциды – эфирные масла. Так мощная активность фитонцидов растения манник определяется синильной кислотой. А у таких эфиромасличных растений, как некоторые сорта садовых роз, фитонцидная активность выражена очень слабо (Блинкин С.А. и др., 1981).

Бесспорно, эфирные масла растений можно отнести к летучим фракциям фитонцидов, так как обладают широким спектром антимикробного воздействия. Доказана фитонцидная активность эфирных масел лаванды, аниса, розмарина, эвкалипта, бергамота, мяты.

Таким образом, фитонцидные комплексы имеют сложный химический состав, который и обуславливает специфичность их действия на разные группы микроорганизмов.

5. Использование фитонцидных растений в озеленении

Человечество вступило в ХХI век со всеми своими социальными и экологическими заболеваниями. Изменения, происходящие в биосфере в результате возросшего техногенного воздействия человека, привели к нарушению экологии и ухудшению среды обитания человека. Уровни загрязнения превышают предельно допустимые концентрации более чем в 200 городах Российской Федерации с общей численностью населения более 60 млн. человек. По данным Всемирной организации здравоохранения более миллиарда горожан подвергается воздействию высокой концентрации загрязнителей воздуха, от которых не защищает даже система кондиционирования зданий (Абросимова О., 2006).

При решении этой проблемы определяющая роль отводится растениям, с помощью которых возможна экологическая стабилизация и улучшение окружающей среды. Важную роль при этом играют фитонциды. Путем фитонцидотерапии установлено общеоздоровительное действие растений на организм человека. Развивается новое средообразующее направление, часто называемое фитоэргономикой, находящееся на стыке биологии и физиологии, гигиены и ботаники. Большой вклад в развитие этого направления внес А.М. Гродзинский (1965, 1986). В настоящее время технологии успешно развиваются во Всероссийском научно-исследовательском институте лекарственных и ароматических растений (Цицилин А. Н., 2009). Актуальным является и такое развивающееся направление средообразующих технологий, которое интегрирует лечебное действие фитонцидных, лекарственных и декоративных растений с их эстетотерапевтическим эффектом, благоприятно воздействующим на организм через эмоциональную сферу. Красота растительного мира выводит человека из состояний депрессии, стресса, спасает от плохого настроения, повышает работоспособность. Зеленые насаждения – деревья, кустарники, цветы радуют нас разнообразием и изменчивостью в течение года, воспитывают в человеке чувство прекрасного.  

Известно, как велик у людей интерес и любовь к комнатным цветам. Во Франкфурте-на-Майне в 1994 г. состоялась конференция: "С растениями против смога. Лучшее качество воздуха — через озеленение помещений". Тематика этой конференции была связана с ухудшением экологии закрытых помещений, так как  воздух в наших домах в 4-6 раз грязнее и в 8-10 раз токсичнее наружного. В квартирах, офисах, учебных кабинетах находятся до 20 источников экологического загрязнения. Этот химический коктейль – главный виновник лёгочных, онкологических и сердечнососудистых заболеваний. Сотрудники Американского агентства по аэронавтике и космическим исследованиям доказали, что комнатные растения очищают воздух не хуже, чем специальные технические устройства. Рекордсменом по очистке воздуха был признан хлорофитум. До 90 % канцерогенного формальдегида, исходящего от мебели, поглощает алоэ. Многие домашние представители растительного царства обладают целебными свойствами. Эфирные масла герани препятствуют развитию легочных заболеваний, улучшают обмен веществ, снижают артериальное давление. Там, где стоит диффенбахия, погибают стафилококки – возбудители ангины, пневмонии и острых респираторных заболеваний. Фитонциды бегонии снижают количество микробов в комнате на 43 %.

В воздухе закрытых помещений встречаются самые различные микроорганизмы: стафилококки, стрептококки, сарцины, синегнойная и кишечная палочки, а также споры грибов. Причем многие из этих непрошеных «квартирантов» могут оказать на человека патогенное (болезнетворное) воздействие. В настоящее время учеными обнаружена фитонцидная активность к тем или иным бактериям, грибкам у сотен видов растений, произрастающих в открытом грунте, в отношении комнатных же растений таких экспериментальных данных накоплено меньше. Все перечисленные негативные факторы можно нейтрализовать с помощью комнатных растений. Однако эффективность исполнения как санитарного, так и эстетического функционирования зелёного строительства в городской черте и в интерьерах помещений, зависит от их видового состава. Поэтому требуется подобрать ассортимент древесных, кустарниковых  и комнатных растений для озеленения детских учреждений, например школы. Изучить фитонцидную активность комнатных растений в отношении различных микроорганизмов.

Таким образом, учитывая сочетание фитонцидности и декоративности различных растений, можно успешно применять их в озеленении различных помещений и прилегающих к зданиям территорий. Посадка декоративных деревьев и кустарников, разбивка цветников, разведение комнатных цветов, обладающих антибиотической активностью, имеет огромное значение при создании гигиенических условий и оздоровительного микроклимата для человека.

2. ОСНОВНАЯ ЧАСТЬ

                                 ...Нельзя обсуждать проблемы, не говоря

                                 об их практическом решении…

                                 Совет Римского клуба

Учебно-исследовательский проект выполнен в ГБОУ Средняя общеобразовательная школа № 1431 в результате проведения лекционных и семинарских занятий, экскурсий, практических работ, лабораторных опытов и экспериментов в течение 2010-2011 и 2011-2012 учебных годов.

6. Знакомство с фитонцидными деревьями и кустарниками

Изучив теоретические сведения о фитонцидных свойствах растений, возникла необходимость ознакомиться с ними в природе. В сентябре 2010 г.  состоялась экскурсия в дендрологический сад имени Р.И. Шредера Российского государственного аграрного университета – Московская сельхозакадемия имени К.А. Тимирязева (фото 1).  

2.1.1 Экскурсия в дендрологический сад имени Р.И. Шредера РГАУ-МСХА имени К.А. Тимирязева

Дендрарий, дендрологический сад (греч. dendron - дерево) – это специальная коллекция древесных растений, которая создается для сохранения разнообразия и обогащения растительного мира, а также для осуществления научной, учебной и просветительской деятельности. Редко их называют ещё арборетумами (лат. arborescens – дерево). Первый в истории арборетум заложен во Франции в 1758 г. Д. дю Монсо.

Одним из старейших в России является дендросад имени Р.И. Шредера, который был открыт в Москве в 1870 г. (а начало закладки относят к 1863 г.) в Петровской земледельческой и лесной академии (ныне Российский государственный аграрный университет – МСХА имени К.А. Тимирязева).

Дендрологическая коллекция располагает богатыми материалами для научных изысканий и служит прекрасной учебной лабораторией. Значительный коллекционный фонд (1000 видов) и очарование пейзажей делает Дендрологический сад чрезвычайно интересным не только для специалистов – ботаников, дендрологов, садоводов-архитекторов, но и для студентов, школьников. В дендросаде бывали Л.Н. Толстой, Ф.М. Достоевский, И.И. Левитан, К.Г. Паустовский, В.В. Маяковский.

В экспозициях дендрария мы познакомились с такими фитонцидными древесными и кустарниковыми растениями, как сосна Веймутова, сосна балканская или румелийская, тополь пирамидальный, клен зеленокорый, дуб черешчатый, красный и болотный, орех маньчжурский и грецкий, можжевельник казацкий и виргинский, чубушник венечный и Шренка, гинкго двулопастный, бархат амурский, туя западная, сумах оленерогий, ель сербская. Экскурсия сопровождалась рассказом об ареале древесных растений, их биологических и экологических особенностях, этимологии названий, исторической справкой, народнохозяйственном значении, а самое главное, отмечалась их фитонцидные характеристика.  

2.1.2 Фитонцидная характеристика деревьев и кустарников

Сосна относится к числу самых популярных фитонцидных растений. Практически все виды обладают антимикробными свойствами – сосна обыкновенная, сосна Веймутова, сосна румелийская, сосна желтая или орегонская. Сосновые фитонциды увеличивают защитные силы организма, сосновый воздух тонизирует его. Дети, живущие в местности, богатой сосновыми борами, меньше подвержены простудным заболеваниям.

Воспетый в поэзии, народных песнях тополь – наиболее распространенная древесная порода. Многие виды – пирамидальный, душистый, черный, серебристый тополя обладают высокими пылезащитными и газоудерживающими свойствами. Это прекрасные фильтраторы загрязненного воздуха. Листья тополя оказывают сильное фитонцидное действие на микроорганизмы.  

Вдыхание летучих веществ дуба сопровождается отчетливым снижением артериального давления у гипертоников и улучшением сна. Соки листьев дуба красного и болотного обладают протистоцидными свойствами.                                       

Отличным санитаром воздуха, поглощающим вредные для человека вещества, является клен зеленокорый или мраморный. Исключительно красивое дерево. Произрастает в лесах Дальнего Востока и является фитонцидным. Нанайцы и ульчи использовали луб для приготовления мази, применяемой для заживления ран. В виде настойки эту мазь употребляют при туберкулезе легких. Весьма декоративен и заслуживает широкого использования в озеленении.

Фитонцидной активностью обладают листья ореха грецкого и маньчжурского. Они выделяют вещества, которые отпугивают мух, комаров и других насекомых. Вытяжка из листьев ореха входит в состав экстрактов, применяемых при лечении подагры и экземы. Чай из листьев ореха пили при диабете и авитаминозе.    

Среди кустарниковых пород, которые наиболее активно выделяют фитонциды, видное место принадлежит можжевельнику. Это растение упоминается у римского поэта Публия Вергилия Марона. Ветвями и ягодами можжевельника в прошлом окуривали жилые помещения во время эпидемий. Род можжевельника насчитывает более 70 видов. Можжевельник обыкновенный ценится как лекарственное средство, можжевельники казацкий и виргинский декоративны и устойчивы к городским условиям. Экстракты хвои и ягод обладают антимикробной активностью по отношению к стафилоккокам.  

Очень популярны в озеленении чубушники, известные под названием садовый жасмин. Красивейшие кустарники с белыми ароматными цветами устойчивы к техногенному загрязнению окружающей среды. Из цветов (а также из листьев) многих чубушников можно извлекать душистое эфирное масло. Помимо парфюмерии, оно может найти и лекарственное применение, поскольку летучие фракции масла обладают заметным протистоцидным действием – убивают паразитирующих простейших. Их высушенные цветы могут служить также средством от моли.                                                     

Интересно реликтовое растение, часто называемое живым ископаемым – гинкго двулопастный. Единственный современный представитель класса гинкговые. Род гинкго насчитывает около 350 миллионов лет. Его листья, вероятно, служили пищей травоядным ящерам, а сейчас это дерево украшает собою парки, ботанические сады и улицы разных городов мира. Китай считается родиной этой декоративной культуры, так как именно там гинкго был обнаружен в 1712 году врачом голландского посольства Кемпфером. Он дал и дереву его странное название. Изящные листья гинкго расходятся от ветки веерообразно. Точно таким же веером расходятся на листе прожилки – они не пересекаются, это резко выделяет гинкго из числа существующих деревьев. У этого древесного ровесника динозавров обнаружены целебные свойства – сейчас из гинкго изготавливают несколько препаратов, которые помогают при заболеваниях сосудов и атеросклерозе. Гинкго прекрасно переносит загазованный воздух современных городов. Существует современная легенда, что гинкго заинтересовались после ядерных взрывов в Хиросиме и Нагасаки. Деревья не погибли во время взрыва, и можно было видеть уцелевшие деревья возле руин, хотя эпицентр находился всего в двух километрах. Древесина гинкго не повреждается жуками-точильщиками. Чтобы уберечь от вредителей книги опытные библиотекари кладут в них засушенные листья гинкго. А спальни и кабинеты, обитые корой и древесиной гинкго, не посещают ни клопы, ни тараканы.  

Фитонцидными свойствами обладает ещё один реликтовый вид – бархат амурский. Листья и плоды амурского пробкового дерева применяют в медицине. Так китайцы вдыхали при туберкулезе пары распаренных ягод.

2.1.3 Закладка школьного мини-дендрария.

Праздник древонасаждений

Коллекцию древесных растений можно организовать и на прилегающей к школе территории. Создание школьного дендрария – интересное, полезное, но очень не легкое дело. Сбор коллекции – это длительный и трудоемкий процесс. Коллекционировать растения можно по определенному признаку, например, фитонцидности.  

Закладка мини-дендрария из фитонцидных растений состоялась в нашей школе 29 апреля 2011 г. учениками 8-го и 5-го «а» классов. Это замечательное событие совпало с праздником древонасаждений, который отмечают во всем мире.  

История Праздника Древонасаждения берет своё начало в далекой Америке. Жители штата Небраска в 1874 г. посадили 12 миллионов деревьев на территории  37 тысяч десятин. Организатором являлся администратор Д. Стерлинг Мортон, который перенял и развил этот обычай от племени ацтеков, высаживающих деревья в день рождения своих детей. После этого праздник охватил всю страну и стал общенациональным в США. К данному событию были приобщены и школьники, среди которых был организован Союз оберегания деревьев. Цель праздника – пропаганда посадки деревьев, облесение территории и украшение родных мест.  

Позже праздник перешел в Германию, Индию, Китай, Корею, Югославию...

В России День древонасаждения стал отмечаться в XIX веке. Он связан с православным праздником – Днем происхождения Честных Древ Животворящего Креста Господня, который приходится на 1 августа (по старому стилю) или 14 августа (по новому стилю). Этот день был профессиональным праздником лесоводов. С 1898 г. в честь столетия Лесного департамента России празднование дней древонасаждений стало отмечаться в конце апреля – начале мая (29 апреля – дата для 2011 года).

Первые Праздники Древонасаждений в России были проведены в        1898 г. В Харькове 16 апреля и в Сестрорецке, под Петербургом, 2 мая. В 1902 г. праздник проводился более чем в сорока населенных пунктах России. Основными их устроителями стали лесничие и учителя местных школ. Праздники широко пропагандировала лесная печать. Николай II на донесении черниговского губернатора о проведении лесных праздников написал: «Желательно, чтобы этот добрый обычай прочно у нас привился».

После Великой Октябрьской социалистической революции в одном из первых документов советской власти – Основном законе о лесах, принятом 27 марта 1918 г., были такие строки: «Дети привлекаются к участию в праздниках древонасаждения, обязательных в круге занятий всех учебных заведений, согласно определению центральных и местных органов просвещения». В настоящее время обычаи и традиции живы. Во многих учебных заведениях проводится этот праздник с привлечением школьников, студентов, профессоров, ветеранов, руководителей и других людей, которые с большой любовью относятся к дому, в котором живут.

Закладку школьного дендрария начали с выбора, обследования земельного участка. Очень важно, что участок располагается вблизи школы. Посадочный материал был приобретен в питомнике. Ассортимент посадочного материала обсуждался учителями химии и биологии. Были подобраны такие фитонцидные растения как орех маньчжурский (Juglans mandshurica), сосна обыкновенная (Pinus sylvestris), вяз шершавый (Ulmus glabra), дуб красный (Quercus rubra), черемуха обыкновенная (Padus avium), черемуха поздняя (Padus serotina). А также бересклет европейский (Euonymus europaea), бересклет карликовый (Euonymus nana), туя западная (Thuja occidentalis), можжевельник обыкновенный (Juniperus communis), можжевельник  виргинский (Juniperus virginiana) и можжевельник казацкий (Juniperus sabina).

Группировка деревьев при посадке осуществлялась по систематическому признаку: семейство кипарисовые (Cupressaceae) – туя западная, можжевельник обыкновенный, виргинский и казацкий; семейство бересклетовые (Celastraceae) – бересклет европейский и карликовый; семейство розоцветные (Rosaceae) – черемуха обыкновенная, черемуха поздняя. В 2012 г. планируется пополнить коллекцию такими видами как бересклет бородавчатый и Форчуна, дуб черешчатый, дуб болотный и дуб крупноплодный, черемуха Маака, орех черный, орех серый и др.    

Создание коллекции древесных растений поможет при изучении биологии, географии, химии. Известно, что высаженные деревья и кустарники представители растительности различных географических районов. Родом из Северной Америки дуб красный, черемуха поздняя, туя западная, можжевельник виргинский; из Евразии – можжевельник обыкновенный, вяз шершавый, бересклет европейский, черемуха обыкновенная; с Дальнего Востока – орех маньчжурский; из степной зоны Европейской части России – можжевельник казацкий; из Молдавии и Украины – бересклет карликовый.

На уроках химии ребята могут посетить дендрарий для ознакомления с растениями-гуттаперченосами – бересклетом карликовым и европейским.

А на уроках биологии дендрарий поможет при изучении систематики растений, их жизненных форм, строении листьев и цветов, плодов и семян.  

Каждый экспонат в нашей коллекции был снабжен этикеткой, информирующей о виде растения, и воздушным шариком. На этом праздник древонасаждений завершился.  

Дендрарий необходим не только в качестве коллекции. Важное и решающее значение имеет подбор ассортимента древесных растений, характеризующихся высокими санитарно-защитными свойствами для района с загрязненным воздухом. Наша школа находится в соседстве с крупной автомагистралью и  железной дорогой. Известно, что автомобильный и железнодорожный транспорт являются источниками загрязнения воздуха, почвы, воды, угнетения растительности и животного мира. Используя специально подобранные виды, можно значительно оздоровить среду. Так в дендрарий были посажены такие дымо- и газоустойчивые виды как вяз шершавый, дуб красный, орех маньчжурский, бересклет европейский, туя западная, можжевельник виргинский.

При подборе ассортимента деревьев и кустарников для мини-дендрария  учитывались и декоративно-эстетические свойства видов: габитус растения, форма листовой пластинки, окраска плодов. Так бересклет европейский имеет розового цвета коробочки, бересклет бородавчатый – оранжевого, бересклет карликовый – салатово-зеленого, бересклет крупнокрылый – алого.

Таким образом,  древесные растения школьной коллекции являются не только фитонцидными, способствуют оседанию пылевых частиц и аккумулируют различные газообразные промышленные выбросы, но и эстетически привлекательными.

Зеленые насаждения – неотъемлемый элемент урбанизированной среды, выполняющий важные санитарно-гигиенические, рекреационные, структурно-планировочные, декоративно-художественные функции. Растения оказывают благоприятное влияние на микроклимат, увлажняют воздух и обогащают его кислородом, обладают фитонцидной активностью, являются эффективным средством борьбы с шумом, водной и ветровой эрозией почв. Они обладают уникальной фильтрующей способностью, поглощают из воздуха и обезвреживают в тканях значительное количество газообразных токсикантов.  

7. Черенкование чубушника Шренка

2.2.1 Обоснование выбора чубушника Шренка

Значительное место в ассортименте отведено красивоцветущим кустарникам. Эта группа растений характеризуется не только красотой и обилием цветов, но и различными сроками и продолжительностью цветения, что позволяет создавать зеленые композиции с длительным периодом цветения. Кустарники играют вспомогательную роль в ландшафтной архитектуре.

Мониторинг состояния зеленых насаждений в Москве (Аналитический доклад …, 1998) показал, что в городских посадках присутствует очень незначительное количество видов кустарников (боярышники, клен татарский, карагана древовидная), которые не отличаются высокой декоративностью и длительным цветением.

Кроме этого, имеется огромная потребность в дымо- и газоустойчивых растениях, способных произрастать в условиях загрязненности атмосферного воздуха выбросами промышленных предприятий и транспорта. Поэтому сильно возрос спрос на быстрорастущие породы, создающие за короткий срок озеленительный эффект. С развитием экономики, ростом благосостояния и культуры людей возрастают требования к декоративным качествам растений, применяемым в озеленении. Это требует расширения и обновления ассортимента растений. Одним из таких универсальных декоративных растений являются чубушники, известные под названием садовый жасмин.

Есть настоящие жасмины (Jasminum) из семейства маслиновые – преимущественно вечнозеленые тропические лианы и кустарники, есть и жасмины садовые, а точнее, чубушники (Philadelphus), названные жасминами за некоторое сходство цветов, но особенно их аромата с настоящими. Латинское название рода произошло от греческого слова philadelphos – растения с душистыми цветками, названного в честь египетского царя Птоломея Филадельфа. Русское же название «чубушник» филадельфус получил тогда, когда из Европы пришла к нам мода делать из его полых стволиков разные дудки, флейты и особенно чубуки для трубок.

Красивейшие кустарники с белыми ароматными цветами устойчивы к техногенному загрязнению окружающей среды. Из цветов (а также из листьев) многих чубушников можно извлекать душистое эфирное масло. Помимо парфюмерии, оно может найти и лекарственное применение, поскольку летучие фракции масла обладают заметным протистоцидным действием – убивают паразитирующих простейших. А их высушенные цветы могут служить также средством от моли.

В настоящее время род Чубушник (Рhiladelphus) насчитывает около 70 видов и множество сортов. Очень популярен в озеленении чубушник Шренка. В природе он произрастает в бассейне р. Амур. Это крупный декоративный фитонцидный кустарник с широкими яйцевидно-продолговатыми листьями, обладает высокой дымо- и газоустойчивостью, зацветает ранним летом и характеризуется наиболее продолжительным цветением, отличается тонким ароматом цветов. Не предъявляет высокие требования к почвенным условиям, теневынослив, хорошо себя чувствует на опушках или в тени зданий. Поэтому использование чубушника Шренка для озеленения школьной территории весьма актуально.

2.2.2 Закладка опыта по черенкованию чубушника Шренка

Важное значение имеет ускоренное развитие кустарников по сравнению с деревьями, так как они отличаются высокой биологической устойчивостью, чем деревья.

Чубушники успешно размножаются вегетативным способом. В 2011 г. проведено черенкование с целью получения собственного посадочного материала для озеленения.

Из литературных данных известно (Тарасенко М.Т., 1991), что большинство видов обладает высокой способностью размножения зелеными черенками, а некоторые виды можно размножать и одревесневшими. Лучшие сроки черенкования для чубушника Шренка – 1-я декада июня. Это время совпадает с началом каникул, и не имеется возможности проводить систематические учеты и наблюдения. Поэтому черенкование проведено одревесневшими побегами 30 августа. Вегетационный опыт заложен в кабинете химии. Цель эксперимента – изучить влияние стимуляторов роста на укоренение черенков при условии открытого и закрытого грунта.

   Методика опыта. Для опыта были взяты пластмассовые контейнеры (обычные цветочные горшки) – 24 штуки. Технология их подготовки соответствовала рекомендациям. На дно сосудов в качестве дренажа был использован керамзит, далее насыпана дерновая почва, примерно 40-50 %, затем торф в таком же количестве, сверху речной песок высотой 5 см и произведен полив.

Черенки представляли собой облиственные части стебля с одной или несколькими развитыми почками длиной 8-12 см. Для черенкования взяты боковые побеги из хорошо освещенных участков кроны. При отборе побегов следили за тем, чтобы почки на черенках были вегетативными. При резке черенков нижний срез производили несколько скошенным, на 0,5-1 см ниже почки, верхний срез – непосредственно над почкой. Перед черенкованием концы черенков были опудрены стимуляторами роста и легким нажатием введены в подготовленный субстрат, а сверху закрыты тепличкой согласно схеме опыта.            

Схема опыта (таблица 1):

Фактор А – стимуляторы роста

Вариант 1 – контроль (без обработки стимуляторами роста);

Вариант 2 – обработка черенков корневином;

Вариант 3 – обработка черенков укоренитом;

Фактор Б – создание открытого и закрытого грунта. Закрытый грунт был сымитирован пластиковым колпаком, создающий эффект теплички.

Повторность опыта – четырехкратная.

Таблица 1

Схема опыта

Перед черенкованием подготовленные горшочки с субстратом были обильно политы водой. Черенкование провели по схеме опыта, и контейнеры разместили на подоконнике.

Систематически проводятся поливы по мере подсыхания почвы и наблюдения за развитием фенологических фаз.  

В опыте при учетах отмечаются начало и развитие следующих фенологических фаз (фенофаз) (таблица 2):

Фенологическая фаза – это этап развития растения, который характеризуется четко выраженными внешними морфологическими изменениями (Булыгин Н.Е., 2003).

Таблица 2

Фенологические фазы и их характеристика

Итак, в перспективе мы надеемся получить собственный посадочный материал для озеленения пришкольной территории. Проблема применения древесно-кустарниковой растительности с защитной и оздоровительной целью может быть решена подобным способом.

8. Коллекционирование бегоний

Большую часть времени мы проводим в помещении, поэтому очень важно заботиться о его экологическом благополучии. Известно, что многие комнатные растения улучшают не только эстетическое оформление, но и  гигиеническое состояние. Анализ литературы показал, что для озеленения интерьеров эффективно использовать представителей рода Бегония, обладающих высокими декоративными и фитонцидными свойствами (Сало В.М., 1975; Блинкин С.А. и др., 1981; Хессайон Д.Г., 2001; Дмитриева Н., 2002; Бегонии и кротоны, 2005; Борисова М., 2005; Агафонычева Н., 2010). В передаче «Новости» от 24 февраля 2011 г. в сообщении о комнатных растениях сотрудника Ботанического сада МГУ Аллы Андреевой также отмечалось об антибактериальной активности бегоний.

Удивительное разнообразие представителей рода Бегония (Begonia) позволило нам собрать школьную коллекцию из 13 видов. В коллекции собраны декоративнолистные бегонии. Безграничны варианты их форм, окрасок и размеров. Крупные и миниатюрные, глянцевые и опушенные, изумрудно-зеленые, бурые, красные, серебристые. Легко размножаются и могут быть как светолюбивыми, так и теневыносливыми. Это великолепные объекты для коллекционирования. Интересно, что название рода происходит от фамилии коллекционера растений Мишеля Бегона, жившего в XVII в. на острове Гаити (Воронцов В., 2002). Сбор коллекции начался в марте 2011 г. и к ноябрю количество экспонатов составило 13. Растения для коллекции были любезно предложены учителем физики, учителями начальных классов, приобретены у любителей, а также получены в результате обмена в оранжерее. Некоторые виды уже имелись в школьных кабинетах и коридорах. Это увлекательное занятие доставляет не только удовольствие, оно имеет и большое значение. Сбор коллекции проводится для изучения фитонцидных свойств различных видов бегоний, так как в научной литературе практически не обнаружено сведений об антибиотической активности конкретных видов семейства Бегониевые.      

1. Описание коллекции

Семейство Бегониевые (Begoniaceae) насчитывает до 1000 видов. Бегонии очень популярны не только из-за большого разнообразия расцветок и формы листьев, красивых цветов, но и фитонцидных свойств.

Школьная коллекция состоит из 13 видов и культиваров декоративнолистных бегоний.  

Бегония Креднера – Begonia credneri. Родина — Южная Америка. Гибрид, полученный скрещиванием бегонии Шарфи с бегонией металлической. Полукустарник с высокими, прямостоящими, ветвистыми, долго не полегающими листьями. Листья кососердцевидные, с острой верхушкой, сверху зеленые, снизу красновато-бурые. Стебли и листья опушены многочисленными беловатыми волосками. Особая прелесть в светлых, слегка опушенных листьях. Летом растение цветет мелкими розовыми цветами, собранными в мелкие соцветия. Растение светолюбиво и умеренно теплолюбиво. Требует ежегодной пересадки и обрезки. Размножают черенкованием. Освещенность: рассеянный свет, полутень. Температура воздуха:  16-18  градусов. Полив: летом - умеренный, зимой - слабый. Земляная смесь: легкая. 

Бегония Мэсона – Begonia masoniana. Отличается красивыми узорами на листьях - на каждом листе виден крестообразный рисунок шоколадного цвета. Это декоративно-лиственное растение станет привлекательным акцентом любой композиции. Родина бегонии Мэсона - это Новая Гвинея,                                    однако как горшечное растение она популярна во всем мире.                                                                     

Бегония Мэсона достигает примерно 20 см в высоту. Обычно листья бывают желто-зелеными, однако у старых растений они могут быть серебристыми.

Во время активной вегетации бегония Мэсона нуждается в умеренном поливе. Зимой полив должен быть экономным. Она предпочитает яркий рассеянный свет и совершенно не выносит яркого солнечного света, особенно в жаркие полуденные часы. Бегония Мэсона - это тропический вид, поэтому во время вегетации она предпочитает высокую температуру воздуха. Зимой предоставьте этому декоративно-лиственному растению место с температурой около 15°С.

Бегония Клеопатра (кленолистная или платанолистная) – Begonia Cleopatra. Растение с прямостоячими ветвящимися стеблями. Листья пальчато-рассеченные, в диаметре около 10 см, по форме напоминают листья клена или платана. Поверхность листа темно-оливковая, обратная сторона с белым опушением. Состав земельной смеси: дерновая земля: листовая земля: песок (1:3:1).

Бегония королевская – Begonia rex. Растение до 50 см высотой. Листья размером 30х20 см, сердцевидной формы, с глубоко зубчатовыямчатым краем и зональной белой, пурпурной, серебристой, тёмно- или светло зелёной окраской. Родина – Индия. Состав земельной смеси: дерновая земля : листовая земля : песок (1:3:1). Для правильного формирования куста желательно его периодически поворачивать.

Бегония угловатая  – Begonia angularis. Бегония высотой до 1 м с голыми темно-красными долго не поникающими, слабоветвящимися побегами. Листья сердцевидные в основании, темного оливково-зеленого цвета с эффектным серебристым жилкованием. Цветет зимой-весной мелкими белыми цветками. Происхождение. Вид был открыт в 1822 г. в Восточной Бразилии. Теплолюбивое растение, оптимальная температура зимой 16-18 С. Хорошо растет как в тени, так и на рассеянном свету. В марте-апреле пересаживают в субстрат из листовой земли, торфа, перегноя, песка (2:1:0,25:1).

Бегония клещевинолистная – Begonia ricinifolia. Родина – тропические леса Южной Америки. Это мощное, многолетнее, красиво-цветущее и в то же время декоративнолистное растение.

Листья асимметричные, мощные, зеленоватые, с крупными зубцами. Пластинки и черешки листьев грубоволосистые, окраска волосков буровато-красная, хорошо заметная, что придает растению своеобразный вид. Цветочная стрелка безлистная, сильноволосистая, сочная, достигает высоты 1 м и более. Соцветие большое, кистевидное, разветвленное, раскидистое, растет несколько вбок. Цветки нежно-розовые, пестики и тычинки золотистые. Размножается листовыми черенками и делением куста.                                                                                                                                                                                                                                                                                                                             

Этот вид бегонии великолепен в подвесных вазах. Огромные красочные листья, слегка свисая, образуют эффектную композицию. Хорошо растет при свете люминесцентных ламп.

Бегония клещевинолистная разновидность Черный принц. Родина растения — тропики Южной Америки. Стебель толстый, ползучий. Листья крупные, пальчато-раздельные, диаметром до 25 см, на коротких, опушенных черешках, сверху от темно-зеленой до почти черно-коричневой окраски, с нижней стороны местами светло-зеленые.

Теплолюбива, оптимальная температура 18—25°C. Требует яркого освещения, но от прямых солнечных лучей листья выгорают и опадают. Полив умеренный, зимой его сокращают. Почва питательная. Пересадка один раз в год весной.

Бегония Бауэра – Begonia boweri. Очень привлекательное комнатное растение не очень больших размеров. Родина – Бразилия. Бегонии вида boweri имеют высоко-декоративные листья, а некоторые виды еще и цветут белыми или светло-розовыми цветками, весной.

Листья сердцевидные, длиной до 8 см и имеют "ободок" из коричневых пятнышек, а также торчащие волоски по периметру. Температура: умеренная 13-20 С, минимальная в зимний период - 15 С. Освещение: умеренное, избегать прямых солнечных лучей. Влажность: умеренная, листья опрыскивать нельзя. Полив: умеренный, не допускающий пересыхания почвы.

Грунт: смесь из лиственной земли, дерновой земли, перегноя, песка (1:2:1:0.5).

Бегония Бауэра разновидность Black Tiger. Новая, почти не встречающаяся в московских магазинах, разновидность. Листья черно-зеленые бархатные.

Компактное растение около 15 - 20 см с мелкими ярко - зелеными листьями. Растение имеет ползучее корневище.                                               

Бегония Бауэра разновидность Spaulding. Оригинальные густо-оливковые листья с ярко-красной изнанкой. Растение карликовое, высота 10-15 см. 

Бегония Бауэра разновидность тигровая – Begonia Tiger. Растение с прямостоячими ветвящимися стеблями. Листья сердцевидной скошенной формы, заостренные на конце, мелко зубчатые по краю около 7 см длиной. Поверхность листа коричнево-оливкового цвета с зелеными мелкими пятнами ближе к краю листа. Размеры растения около 30 см.                 

Бегония зеркальная – Begonia Speculate. Эффектное растение со стальными широкоовальными листьями с несколькими оттянутыми кончиками и спирально закрученным основанием листовой пластинки. Край листа, центральные и многочисленные мелкие жилки тёмно-серого цвета.

Сверху лист мелко бородавчатый, темно-оливково-зеленый с зелеными жилками и серо-серебристым точечным рисунком между жилками, белоопушенный, снизу - оливково-зеленый по жилкам и пурпурный - между ними, опушенный. Цветки бело-розовые, среднего размера. Цветет в феврале-июне. Происхождение - неопределенное. Одни считают бегонию зеркальную гибридом бегонии царственной и бегонии королевской, другие - бегонии борщевиколистной и бегонии царственной. Умеренный температурный режим 14-16 оС зимой, притенение от попадания прямых ярких  солнечных лучей, по возможности поливать летом обильный, ну, а в зимний период - умеренный. Влажность воздуха 60%. Весной старые побеги обрезают, раз в несколько лет в марте-апреле растение пересаживают в смесь, в составе из дерновой земли, торфа, речного песка и перегноя, в плоские горшки.

Бегония краснолистная – Begonia erythrophylla. Прекрасное декоративнолистное растение. Родина — Южная Америка. Листья многочисленные, неопушенные, темно-зеленые, блестящие, косоокруглой формы.                                                                    

Нижняя сторона пластинки интенсивно красная, отсюда и видовое латинское название (эритро — красный, филла — лист). Черешки голые, светло-зеленые. Стебли короткие, мясистые, светло-зеленые, прижатые к почве. Цветки розовые. Цветет летом. Растет в висячих вазах, вазонах, горшках с поддоном, разрастаясь в красивый низкий, густооблиственный куст. Теневынослива и умеренно теплолюбива.

2. Паспортизация экспонатов живой коллекции

В любой коллекции необходимо навести порядок. Это первичная работа по систематизации комнатных растений. Каждому экспонату присвоена этикетка. Её называют паспортом растения (Верзилин Н.М., 1970). Для этого из плотной бумаги или картона вырезали одинаковые прямоугольные карточки, размером 6Х8 см.

В паспорте первой строкой записано видовое название растения на русском и латинском языках. Затем название семейства. В нашей коллекции все представители коллекции принадлежат семейству Бегониевые.

Следующая строка – родина растения.

Можно привести характеристику жизненной формы.

Далее кратко отмечается уход за живым экспонатом: отношение его к свету, влаге, почве.

Обязательно указывается, откуда получено комнатное растение. Например, приобретено в Главном ботаническом саду.

В левом углу записывается дата приобретения, а в правом – номер экспоната коллекции.

Общий вид паспорта такой:

Этикетки заламинировали, чтобы исключить попадание влаги и растекание текста на ней при поливе растения, и приклеили.

3. Закладка опытов по изучению фитонцидной активности бегоний

Фитонцидная активность бегоний изучалась в лаборатории микробиологии и иммунологии Российского государственного аграрного университета – МСХА имени К.А. Тимирязева (фото 38) и школьной лаборатории. В воздухе закрытых помещений встречаются самые разные микроорганизмы, бактерии и грибы, в том числе и патогенные, т. е. болезнетворные. Для исследования были выбраны 2 тест-объекта – сарцина и микрококк.

Сарцины являются условно патогенными бактериями для человека. Они широко распространены в природе: в почве и воде, часто встречаются в воздухе, так как благодаря пигменту устойчивы к действию солнечного света. Есть они и в организме человека (на коже, в испражнениях, в желудке, легких, при нагноениях). Ведут сапрофитное существование, но в определенных условиях становятся факультативными паразитами.

Микрококки обитают в почве, пресных и соленых водоемах, пищевых продуктах. Некоторые виды этих бактерий, вызывают гнойные заболевания.

Методика закладки опыта. Изучение фитонцидной активности проведено диффузионным методом. В питательной среде, в которой, мы вырезали отверстия и помещали в них измельченные листья бегоний.

Чашки Петри помещали в термостат на инкубацию при 37 оС в течение 18 часов. Фитонцидную активность оценивали по появлению светлых зон вокруг растительной массы, не заселенных микроорганизмами. (Сэги Й., 1983; Гродзинский А.М., 1986; Теппер Е.З., 2004).        Обязательно в опыте присутствовал контрольный вариант. Это образец, в котором произведен только посев микроорганизмов без растительной массы. Эксперимент выполнен в трехкратной повторности. Схема опытов представлена в таблице 3 и 4.

Таблица 3

Схема опыта 1

В опыте 1 исследовались все виды коллекции.

Таблица 4

Схема опыта 2

В опыте 2 не исследовались бегония Мэсона (3) и бегония угловатая (7).

Дополнительно в школьной лаборатории нами проведено изучение антимикробной активности методом «подводной пробы».

Методика закладки опыта. Лист бегоний помещали в колбы с дистиллированной водой (100 мл), к которой добавляли воду из пруда (100 мл). Колбы оставили в теплом затемненном месте на 2 недели. В течение этого времени неустойчивые к бактериальному воздействию листья разлагаются, а устойчивые сохраняются (Гродзинский А.М., 1986).  

4. Эстетическая оценка бегоний

Для выявления эстетической привлекательности бегоний была организована выставка – вернисаж бегоний. Коллекция  экспонировалась в кабинете химии.

Участники проставляли баллы каждому виду бегоний в карту респондента. Одновременно ученики, учителя и гости школы знакомились с разнообразием видов и разновидностей семейства Бегониевые.

Эстетическая оценка – одна из наиболее сложных. Она определяет уровень ценности растения как красоту, воспринимаемую человеком эмоционально. Универсальной шкалы эстетической оценки не создано, поэтому условно определили максимальный балл 5, а минимальный 1.

3. РЕЗУЛЬТАТЫ ИССЛЕДОВАНИЙ

1. Влияние стимуляторов роста и мини-тепличек на приживаемость черенков чубушника Шренка

Черенкование чубушника Шренка проведено 30 августа 2011 г. Поэтому опыт ещё не завершен. Наблюдения и учеты за черенками проводятся систематически. Отмечаются начало и развитие фенологических фаз (таблица 2), наличие сохранившихся зеленых листьев, погибшие черенки.

Исследования показали, что зеленые листья сохранились в варианте, где создан закрытый грунт и не проведена обработка стимуляторами роста. Данная закономерность отмечается во всех повторностях опыта (таблица 5).  

Таблица 5

Наличие зеленых листьев на черенках

В варианте, где был применен стимулятор роста «укоренит» зеленые листья сохранились у 70 % черенков, а в варианте, где был применен стимулятор роста «корневин», лишь у 50.

Отмечено, что в открытом грунте во всех вариантах зеленые листья на момент наблюдения утрачены.

Первая фенологическая фаза – набухание почек – наступила в нашем опыте в контрольном варианте в открытом грунте через 3 недели после черенкования (таблица 6). Дата наступления фазы – 22-23 сентября. Почки набухли у 50 % черенков

Таблица 6

Набухание почек черенков

Наблюдения показали, что набухание почек в вариантах, где черенки обрабатывались стимуляторами роста, произошло намного позднее – через 1,5-3 месяца.

Распускание почек зафиксировано в контрольном варианте в открытом грунте. В 2-х повторностях фаза наступила 4 октября. Данная фаза развития отмечена и в варианте, где черенки обрабатывались корневином и находились в открытом грунте, всего в одной повторности.

Таким образом, на начальном этапе эксперимента мы наблюдали лучшую приживаемость черенков чубушника Шренка в вариантах без обработки стимуляторами роста и без создания эффекта теплички.

По литературным данным, лучшие условия для образования корневой системы чубушника создаются при температуре +22…+26 оС, влажности 90-100 % и относительной освещенности 50-70 %. К сожалению, опыт был заложен в августе, длина светового дня сокращалась, и поэтому наступление фаз происходит очень медленно. Однако, несмотря на отступление от рекомендаций, черенки живы, погибший всего 1.

Отмечено, что за период «конец ноября - конец января» произошло увядание распустившихся почек в открытом грунте во всех вариантах.

В начале февраля  наблюдается оживление почек у черенков, находящихся в тепличках, как в контрольном варианте, так и в вариантах с обработкой стимуляторами роста.

 Надеемся, что с наступлением весны, развитие следующих фенологических фаз будет происходить интенсивнее.    

2. Влияние фитонцидной активности бегоний на рост и развитие микроорганизмов Сарцина и Микрококк. Метод подводной пробы

При оценке результатов опыта измеряли диаметр зон задержки роста микроорганизмов вокруг отверстий с измельченной массой бегоний. Отсутствие зоны задержки роста микроба означает, что испытуемый вид бегоний  не обладает фитонцидной активностью. Зоны диаметром менее 1 см указывают на слабую фитонцидную активность, зоны диаметром более 1 см – на фитонцидную активность (Теппер Е.З., 2004). Анализ таблицы показал, что слабой фитонцидной активностью в отношении микроорганизма Сарцина, обладают Бегония Бауэра разновидность Black Tiger, Бегония Креднера и Бегония Зеркальная (таблица 7).

Таблица 7

Фитонцидная активность бегоний по отношению к микроорганизму Сарцина

В наших исследованиях, условно определены места (ранги) видов бегоний. Установлено, что лидером в опыте является Бегония Клещевинолистная. Диаметр зоны задержки роста микроорганизма составил 2,17 см. На 2 месте (фото А) – Бегония Королевская (1,85 см), что ниже всего на 0,32 см по сравнению с Бегонией Клещевинолистной. На 3 месте (фото Б) – Бегония Бауэра разновидность Tiger, а на 4 – Бегония Краснолистная.

Слабой фитонцидной активностью в отношении микроорганизма Микрококк обладает Бегония Клеопатра (таблица 8).

Таблица 8

Фитонцидная активность бегоний по отношению к микроорганизму Микрококк

Совершенно подавили рост микрококка Бегония королевская, Бегония Клещевинолистная и Бегония Бауэра разновидность Tiger.

На 2 месте Бегония  Клещевинолистная разновидность Черный принц и Бегония Бауэра разновидность Spaulding. Диаметр зоны задержки роста микроорганизма составил соответственно 4,62 и 4,28 см. На 3 месте Бегония Бауэра и Бегония Краснолистная (3,93 и 3,70 см).

Бегония Зеркальная показала результат наравне с контрольным. В этом варианте зон задержки роста микроорганизма не обнаружено.

Следует отметить, виды бегоний, которые отличились наибольшей фитонцидной активностью как по отношению к микроорганизму Сарцина, так и к Микрококку. Это Бегония Клещевинолистная, Бегония Королевская, Бегония Бауэра разновидность Tiger, Бегония Краснолистная.

Не проявили фитонцидных свойств ни в 1 опыте, ни во 2 Бегония Зеркальная и Бегония Креднера.  

Таким образом, экспериментальными исследованиями выявлены виды бегоний, способные подавлять рост и развитие исследуемых микроорганизмов, то есть обладающие фитонцидной активностью. Это позволяет нам рекомендовать конкретные виды для озеленения интерьеров.

Методом «подводной пробы» выявлены интересные закономерности (таблица 9). Важно подчеркнуть, у тех видов бегоний, которые обладали наибольшей фитонцидной активностью, листья сохранились и признаков на разрушение не обнаружено. Так, окраска листа не изменилась и осталась прежней у Бегонии Королевской, Бегонии Бауэра, Бегонии Бауэра разновидность Black Tiger.

Таблица 9

Метод «подводной пробы»

Те виды бегоний, которые не проявили фитонцидные свойства в отношении сарцины и микрококку, например, Бегония Зеркальная, в конце опыта также имели сохранившиеся листья, без признаков на разрушение.    

3.3 Определение эстетической привлекательности бегоний учениками и учителями школы

        Эстетическую привлекательность бегоний оценивали учителя и ученики 1, 4, 5, 6, 7, 8, 9, и 11 классов. Всего в работе участвовало 134 респондента, из них 7 человек поставили максимальный балл «5» всем видам коллекции. Исследованиями выявлено, что наибольшее предпочтение получила бегония королевская и клещевинолистная (таблица 10). Количество голосов с оценкой «5» составило 96 и 93 соответственно.

Не привлекла внимание участников бегония угловатая. Этому экспонату 35 респондентов поставили наименьший балл «1».  

Таблица 10

Эстетическая оценка бегоний респондентами

Анализ диаграммы показал, что ломаные линии, характеризующие баллы, можно объединить в однородные критерии. Так, кривые баллов 1 и 2 синхронны друг другу, поэтому это позволяет нам сгруппировать их и условно обозначить низкой эстетической оценкой (таблица 11). Линии, характеризующие баллы 3 и 4 соответствуют средней эстетической оценке, а кривая с максимальным баллом – высокой.

В условной шкале эстетической оценки учтено количество респондентов. Если максимальный балл поставлен 60 и более участниками (50 % от общего количества), то эстетическая оценка высокая, если 40 и более опрашиваемых человек (30 % от общего количества) поставили 4 и 3 баллов, то эстетическая оценка средняя. Если 20 и более человек (15 % от общего количества), поставили оценку 2 и 1, то объекты характеризуются низкой эстетической оценкой.  

Таблица 11

Условная шкала эстетической оценки

Таким образом, разработанная нами условная шкала эстетической оценки комнатных растений, позволяет оценить привлекательность бегоний (таблица 12).

Таблица 12

Эстетическая оценка бегоний  

         Исследованиями выявлено, что респондентов не привлекла бегония Клеопатра. Одинаковое количество участников выставки поставили 5, 4 и 3 балла – соответственно 30, 37 и 30 респондентов.

4. ВЫВОДЫ

1. На основе научных публикаций по теме исследования выявлено:

- многие растения выделяют биологически активные вещества - фитонциды, используемые человеком с древних времен на всех континентах Земли  

- явление фитонцидности в растительном мире обнаружено в России Б.П. Токиным в 1928 г

- фитонцидные растения используют для экологической стабилизации и улучшения окружающей среды

2. В Дендрологическом саду имени Р.И. Шредера РГАУ-МСХА имени К.А Тимирязева ознакомились с такими фитонцидными растениями как сосна желтая или орегонская, дуб красный, клен зеленокорый, орех грецкий, орех маньчжурский, орех черный, можжевельник виргинский, можжевельник казацкий, гинкго двулопастное, чубушник Шренка, венечный, бархат амурский.

3. Школьный мини-дендрарий заложен 29 апреля 2011 г. Посажены фитонцидные растения: орех маньчжурский (Juglans mandshurica), сосна обыкновенная (Pinus sylvestris), вяз шершавый (Ulmus glabra), дуб красный (Quercus rubra), черемуха обыкновенная (Padus avium), черемуха поздняя (Padus serotina), бересклет европейский (Euonymus europaea), бересклет карликовый (Euonymus nana), туя западная (Thuja occidentalis), можжевельник обыкновенный (Juniperus communis), можжевельник виргинский (Juniperus virginiana) и можжевельник казацкий (Juniperus sabina).

БИБЛИОГРАФИЧЕКИЙ СПИСОК

1. Аналитический доклад по данным мониторинга 1997 г. Состояние зеленых насаждений в Москве. – М.: Прима-Пресс, 1998. – 198 с.
2. Алекнайте Е. Композиции древесных растений на урбанизированных территориях / Е. Алекнайте // Проблемы современной дендрологии. – М., 2009. – С. 423-425.
3. Бегонии и кротоны / Пер. с фр. И. Крупичевой. – М.: Изд-во Эксмо, 2005. – 48 с.
4. Блинкин С.А. Фитонциды вокруг нас / С.А. Блинкин, Т.В. Рудницкая. – М.: Знание, 1981. – 144 с.
5. Воронцов В. Комнатные растения. Новое руководство по уход / В. Воронцов. – М.: ЗАО «Фитон+», 2002. – С. 69-73.
6. Гиниятуллин Р.Х. Средоочищающие функции тополя бальзамического и березы повислой в условиях промышленного загрязнения / Р.Х. Гиниятуллин // Лесной вестник. – 2010. - № 5. – С. 10-15.
7. Горохов В.А. Городское зеленое строительство / В.А. Горохов. – М., 1991. – 340 с.
8. Гродзинский А.М. Аллелопатия в жизни растений и их сообществ / А.М. Гродзинский. – Киев, 1965. – 265 с.
9. Лепкович И.П. Ландшафтное искусство / И.П. Лепкович. – СПб.: Издательство «ДИЛЯ», 2004. – 400 с.
10. Мир растений. – М.: ООО «ТД «Издательство Мир книги», 2006. – 192 с.
11. Зелепуха С.И. Антимикробные свойства растений, употребляемых в пищу / С.И. Зелепуха.– Киев: Издательство «Наукова думка», 1973. – 191 с.  
12. Тульчинская В.П. Растения против микробов / В.П. Тульчинская, Н.Г. Юргелайтис. – Киев: Издательство «Урожай», 1987. – 96 с.    
13. Фитонциды и антибиотики высших растений / Б.Е. Айзенман, В.В. Смирнов, А.С. Бондаренко. – Киев: «Наукова думка», 1984. – 280 с.
14.  Токин Б.П. Целебные яды растений. Повесть о фитонцидах / Б.П. Токин. – Лениздат, 1974. – 344 с.
15.  Токин Б.П. Губители микробов – фитонциды / Б.П. Токин. – М.: Изд-во культурно-просветительской литературы, 1952. – 127 с.
16.  Словарь фитоанатомических терминов: Учебное пособие. – М.: Издательство ЛКИ, 2007. – 112 с.
17. Оптимизация окружающей среды средствами озеленения: Промышленные центры Белоруссии / Под ред. П.И. Лапина. – Минск.: Наука и техника, 1985. – 375 с.
18.  Сергеева Н.В. Юному исследователю своего края: Практические рекомендации по организации проектной деятельности учащихся / Н.В. Сергеева. – Ижевск, Изд-во ИУУ УР, 2003. – 28 с.
19.  Абросимова О. Как оздоровить воздух в комнатах / О. Абросимова // Цветоводство. – 2006. – № 6. – С. 61.
20.  Агафонычева Н. Мои любимые бегонии / Н. Агафонычева // Цветоводство. – 2010. – № 6. – С. 46-48.
21.  Дмитриева Н. Волшебное царство бегоний / Н. Дмитриева // Мои любимые цветы. – 2004. - № 7. – С. 12-13.
22.  Юдина Л. Санаторий на дому / Л. Юдина // Лесная новь. –  2008. – № 4. – С. 27.
23. Тарасенко М.Т. Зеленое черенкование садовых и лесных культур / М.Т. Тарасенко. – М.: Изд-во МСХА, 1991. – 272 с.
24.  Рябченко М. Льет жасмин благоуханье. Чубушники в Главном ботаническом саду / М. Рябченко // Цветоводство. –  2009. - № 3. – С. 16-18.
25.  Хессайон Д.Г. Всё о комнатных растениях / Д.Г. Хессайон. – М.: «Кладезь-Букс», 2001. – 255 с.
26.  Ивченко С.И. Школьный дендрарий / С.И. Ивченко. – М.: Учпедгиз, 1960. – 235 с.
27. Верзилин Н.М. Путешествие с домашними растениями / Н.М. Верзилин. – Л.: Изд-во «Детская литература», 1970. – 367 с.
28.  Гродзинский А.М. Фитонциды в эргономике / А.М. Гродзинский. – Киев: Наук. думка, 1986. – 188 с.
29. Цицилин А.Н. Опыт использования видов р. Ficus L. при озеленении помещений / А.Н. Цицилин // Проблемы современной дендрологии. – М., 2009. – С. 527-528.
30. Булыгин Н.Е. Дендрология. – 2-е изд., стер. / Н.Е. Булыгин, В.Т. Ярмишко. – М.: МГУЛ, 2003. – С.16.
31. Борисова М. Целительные силы растений: лечебник / М. Борисова. – М.: АСТ; СПб.: Сова, 2005. – С. 174-175.
32.  Сало В.М. Зеленые друзья человека / В.М. Сало. – М.: Наука, 1975. – 271 с.
33.  Сэги Й. Методы почвенной микробиологии / Й. Сэги. – М.: Колос, 1983. – С. 164-165.
34. Теппер Е.З. Практикум по микробиологии. Учебное пособие для вузов / Е.З. Теппер, В.К. Шильникова, Г.И. Переверзева. – М.: Дрофа, 2004. – С.243-244.
35. Чернышев М.П. Хвойные породы в озеленении Центральной России / М.П. Чернышев. – М., 2007. – 325 с.