Исследовательская работа

Краевой открытый конкурс реферативных, научно-исследовательских, проектных и творческих работ учащихся «Озарение»

Номинация «Мы и биосфера»

Подноминация: биология

Тема работы: «Бактерии – враги или друзья»

(исследовательская  работа)

Выполнил: Брагин Евгений

 ученик 3Б класса

МБОУ «Гимназии №131»

города Барнаула

Руководитель: Гладышева

Елена Анатольевна

учитель начальных классов

МБОУ «Гимназии №131»

города Барнаула

Барнаул, 2013 г.

Введение ……………………………………………………………………………..3

1. Краткая характеристика бактерий ...…………………………………………….4

2. Организм человека и бактерии. Враги или друзья? ……………………………6

3. Поведение бактерий в разных условиях………………………………………..8

3.1. Есть ли жизнь в кипятке? ……………………………………………………..8

2. Есть ли жизнь во льдах?..................................................................................8

3.3.  Бактерии в космосе …………………………………………………………...8

4. Удивительные способности бактерий …………………………………………10

5. Социологический опрос «Бактерии»…………………………………………...12

Заключение ………………………………………………………………………... 13

Список используемой литературы ……………………………………………….14

Приложения ………………………………………………………………………..15

Приложение 1………………………………………………………………………16

Исследование 1. Внешний вид бактерий

Приложение 2………………………………………………………………………17

Исследование 2. Получение кисломолочных продуктов

Приложение 3………………………………………………………………………18

Анкета для учеников  1 – 4-х классов

Диаграмма 1

Диаграмма 2

Приложение 4………………………………………………………………………19

Диаграмма 3

Диаграмма 4

Приложение 5………………………………………………………………………20

Диаграмма 5

ВВЕДЕНИЕ

    Когда я был маленький,  мне мама очень часто говорила что нужно мыть руки с мылом после улицы, обязательно помыть фрукты и овощи  перед едой. Она предупреждала, что ко мне в организм попадут какие-то бактерии и микробы, и я могу заболеть. Мне стало интересно. Почему я могу заболеть? Что это за микробы? Чем они мне могут навредить? Откуда они берутся? Все ли микробы приносят вред человеку? Мне всегда это было непонятно! Кто же эти микробы  и где они есть, если я их совсем не вижу.  Может, мама всё это  придумывала?

Когда на уроке окружающего мира мы заговорили о бактериях, мне стало интересно, и я решил подробнее познакомиться с загадочным миром микроорганизмов. Теперь я многое узнал о них и готов поделиться со своими друзьями.

Гипотеза: бактерии могут приносить не только вред, но и пользу.

Цель работы: изучить особенности жизни бактерий и выяснить могут ли они быть полезными.

                         Задачи исследования:

             1. Ознакомиться со строением бактериальной клетки и сравнить формы бактерий.

             2. Выяснить, где живут бактерии.

             3. Изучить литературные данные о вреде или пользе бактерий.

 Методы исследования:

 1. Сбор информации о бактериях

 2. Анализ полученной информации

 3. Наблюдение

 4. Опрос.

1. КРАТКАЯ  ХАРАКТЕРИСТИКА  БАКТЕРИЙ.

Наша волшебная планета Земля, полна тайн и загадок. Синее, зелёное, жёлтое, красное, белое - всё это места обитания. В каждой точке  Земли находится огромное количество загадок. И одна из загадок – это живущие на ней существа. Они разнообразны: это огромные  деревья баобабы, это гигантские животные киты, громадные слоны. И мы - люди, существа, наделённые великим даром разума. Мы мыслим. С помощью разума человек делает открытия и пытается раскрыть тайны природы.

В  течение тысяч лет человек болел, и не знал причины болезни. Первобытные  люди имели этому своё объяснение - они считали, что болезнь вызывают злые духи. И только в начале 19 века человек придумал микроскоп. Это прибор, который помог человеку открыть ещё одну загадку природы - мир мельчайших организмов - бактерий. В 1865г. Луи Пастер доказал, что причиной болезней являются микробы. Они представляют собой мельчайшие одноклеточные микроорганизмы, видимые только под микроскопом. До того, как человек смог увидеть бактерии ему пришлось столкнуться с результатами их деятельности. Например, когда молоко скисает, тесто поднимается, вино бродит, а мертвые растения и животные разлагаются. Таким образом,  когда говорят о бактериях, многие сразу представляют вредные организмы, переносящие болезни. Но дело в том, что много различных видов бактерий полезных для живых организмов, включая человека.

Сегодня мы знаем, что бактерии находятся повсюду - в воздухе, воде, пище, дне морского океана, горячих источниках, глубоко внутри земной коры, на нашей коже и даже внутри нас.

Изучением микроорганизмов занимается наука МИКРОБИОЛОГИЯ. Название науки происходит от греческого слова «MIKROS»- малый. Современная микробиология разделяется на: общую, техническую, сельскохозяйственную, санитарную, медицинскую, радиационную, космическую.

Наиболее общепризнанные теории о происхождении жизни на Земле говорят о том, что микроорганизмы были первыми живыми организмами, появившимися в процессе эволюции.¹

 Микроорганизмы делят на несколько групп: БАКТЕРИИ, ДРОЖЖИ, ПЛЕСНЕВЫЕ ГРИБЫ, ВИРУСЫ.

БАКТЕРИИ (др.-греч. βακτήριον - палочка) – одноклеточные организмы, относящиеся к прокариотам.² Известно около 3000 видов бактерий. Размеры их микроскопические, от 1 до 10 мкм, ширина от 0,2 до 1мкм. Большинство бактерий – одна клетка, но физиологически – это целостный организм, совершенно устроенный в биохимическом отношении.

Бактерии имеют три формы: шарообразную, палочкообразную и изогнутую или извитую.   Большинство микробов дышат воздухом - это аэробы. Для других  воздух вреден - это анаэробы. Микробы делят на патогенные (болезнетворные) и непатогенные. Возбудителями большинства инфекционных заболеваний являются – бактерии. В окружающей нас среде: воздухе, почве, воде - находится множество микроорганизмов, откуда они попадают на предметы, одежду, на руки, в пищу, в рот, кишечник.¹

Как и всякие живые существа, микроорганизмы питаются и размножаются. У микробов нет специальных органов пищеварения. Питательные вещества проникают в микроорганизмы через оболочку клетки. Поэтому для развития микробов хорошей питательной средой являются продукты, содержащие много воды - молоко, бульоны, мясо, рыба и т.д. У бактерий не существует мужских и женских особей. Бактерии размножаются делением. Кроме питательной среды, необходима благоприятная температура(37-40градусов). Попадая в благоприятные условия, микробы начинают быстро размножаться путем деления.

______________________

¹ С.А.Павлович «Микробиология с микробиологическими исследованиями». Учебное пособие. Минск: Высш.шк., 2009.-502с.

²http://ru.wikipedia.org/

При температуре свыше 50градусов большинство бактерий погибает. Бактерия состоит из одной клетки, ее окружает покрытие - «мембрана», не пропускающая воду. Внутри бактерии находится вещество, называемое «протоплазма», но отсутствует единый центр, или ядро.

Бактерии способны передвигаться, хотя не имеют конечностей. Бактерия покрыта слизистой оболочкой, которая изменяет ее форму, образуя иногда волокнистые отростки. Некоторые бактерии передвигаются с их помощью, другие - сокращая саму клетку, наподобие червей.

2. ОРГАНИЗМ ЧЕЛОВЕКА И БАКТЕРИИ. ВРАГИ ИЛИ ДРУЗЬЯ?

Микроорганизмы играют важнейшую роль в круговороте веществ и поддержании равновесия в биосфере Земли. Бактерии вызывают гниение погибших растений и животных на земле и в воде. Без этих бактерий земля была бы покрыта различным    мёртвым материалом. Перерабатывая сложные вещества, бактерии разлагают их на простые. Эти вещества возвращаются в почву, воздух и воду, где могут быть использованы растениями и животными.

Бактерии необходимы для поддержания жизни. Например, азотсодержащие бактерии обитают в почве и помогают превратить этот азот в вещества, которые нужны растениям. А человек эти растения употребляет в пищу.

Бактерии играют важную роль в пищеварительном процессе человека. Эти бактерии разлагают пищу на частички. В то же время они вырабатывают витамины, белки, углеводы, которые организм использует для своего построения.

Благодаря деятельности микробов квасится капуста, готовится тесто, кефир, сыр, масло. Бактерии необходимы в процессе брожения при производстве творога, уксуса, вина, пива. Такой же процесс используется в промышленном производстве красок, пластмасс, косметических товаров и кондитерских изделий. Бактерии нужны в производстве при выработке кожи, снятия оболочек с зерен кофе и какао, отделении волокон в текстильной промышленности.

Итак, разновидностей микробов много, и живут они целыми колониями. Естественно, что живя в организме человека, они должны беречь своего хозяина, а не вредить ему.

Что же представляет собой кишечник здорового человека, то есть население этого органа? В кишечнике 99% микробов – бескорыстные помощники человека. Их называют постоянной микрофлорой. Среди них есть главные, основные микроорганизмы – это бифидобактерии и бактероиды. Но есть и сопутствующие бактерии – это кишечная палочка, лактобактерии, энтерококки. При определенных условиях представители нормальной микрофлоры, кроме бифидобактерий, обладают способностью вызывать заболевания. Однако в кишечнике есть более опасные микробы, их не более 1%.Это стафилакокки и грибы. Но пока они в меньшинстве, они работают на благо организма. Их называют условно-патогенными микробами. Почему мы говорим в основном о кишечнике? Пищеварительный тракт по составу и количеству микроорганизмов не однороден. Пищевод вообще не имеет постоянной микрофлоры и практически повторяет микрофлору полости рта. На слизистой оболочке носоглотки живут постоянно стафило -, пневмо - и стрептококки. Для жизнедеятельности микроорганизмов хорошей средой является налет на зубах, остатки пищи между ними. Обильное развитие микробов во рту ведет к быстрому размножению пищевых остатков, при этом накапливаются химические продукты этого распада, которые разрушают эмаль зубов и приводят к развитию кариеса. Поэтому так важно систематически чистить зубы, полоскать рот после каждого приема пищи.

Микробный спектр желудка беден и представлен лактобациллами, стрептококками, хелиобактериями и устойчивыми к кислоте дрожжеподобными грибами.  Микрофлора тонкой кишки немногочисленна и в двенадцатиперстной кишке представлена стрептококками, лактобациллами и вейлонеллами; в остальных отделах количество микробов выше, и еще больше бактерий находится в подвздошной кишке, в которой помимо перечисленных микроорганизмов обитает кишечная палочка. Но самое большое количество микробов обитает в толстом кишечнике. Подсчитано, что человек выделяет с испражнениями свыше 17 триллионов микробов в сутки, а по весу они составляют третью часть сухих испражнений.  Если взять только кишечные бактерии, и собрать их в одну кучу и взвесить, то получится около 3-х килограммов!

            3. ПОВЕДЕНИЕ БАКТЕРИЙ В РАЗНЫХ УСЛОВИЯХ

1. ЕСТЬ ЛИ ЖИЗНЬ В КИПЯТКЕ?

До последнего времени считалось, что  в  кипящей воде погибают все, даже самые стойкие, бактерии, но природа, как всегда, опровергла это убеждение .На дне тихого океана обнаружены сверхгорячие источники с температурой воды от 250 до 400градусов С, и оказалось, что в этом кипятке прекрасно себя чувствуют живые организмы :бактерии, гигантские черви, различные моллюски и даже некоторые виды крабов. Это открытие казалось невероятным. Ведь большая часть растений и животных погибает при температуре организма свыше 40градусов;а большинство бактерий – при 70градусах. Лишь немногие бактерии способны выжить при 85град.С,а самыми стойкими считались бактерии, обитающие в серных источниках. Они могут существовать при t – 105C .Но это был уже предел.

2. ЕСТЬ ЛИ ЖИЗНЬ ВО ЛЬДАХ?

Есть бактерии, которые живут во льдах. Замораживание может приостановить рост бактерий, но не убьет их полностью. Они будут неактивны некоторое время. Обнаружены бактерии в замерзших соляных залежах, которым сотни миллионов лет. Эти бактерии при их исследовании ожили.

3. . БАКТЕРИИ В КОСМОСЕ

«О том, что на звездолетах и космических станциях творится что-то недоброе, ученые подозревали давно, слишком уж часто болели астронавты. 15 из 29 астронавтов стали жертвами бактериальных или вирусных инфекций  во время их полета. Подозрения ученых еще больше усилились, когда выяснилось, что на космических станциях “Мир” и МКС вроде бы безвредные бактерии с удовольствием начинали жевать всевозможные конструкционные материалы, что приводило к ускоренной коррозии.

          Все это побудило биологов вплотную заняться изучением поведения микроорганизмов в космосе. В 2006г. на шаттле Atlantis в надежно изолированном контейнере в космическое путешествие отправилась группа сальмонелл. Бактерии пробыли в космосе всего 24 часа, но и этого времени им хватило с лихвой. По возвращении на Землю выяснилось, что их заразность, по сравнению с контрольной группой, увеличилась в три раза. Целый год астробиологи  пытались понять, что послужило причиной увеличения агрессивности сальмонелл. В космосе у сальмонеллы активизировался участок ДНК, контролирующий работу 160 генов. Кроме того, сальмонеллы начали объединяться, образуя тонкий слой - биопленку, что делает любые микроорганизмы чрезвычайно опасными. Интересно, что ранее на Земле подобное поведение для сальмонеллы характерно не было. Некоторые специалисты причиной мутации считают невесомость, другие - космическую радиацию».¹

За долгие годы работы космическая станция "Мир" стала настоящим полигоном для испытаний многих технических решений.  Именно на "Мире" удалось изучить маленьких космических безбилетников и научиться с ними бороться.

Микробы, населяющие космические объекты, ведут себя так, будто у них есть конкретная цель. Она проста: используя все доступные питательные вещества, выполнять одну из основных природных функций - плодиться и размножаться. Попадая на самые разные материалы, микробы быстро осваиваются

_____________________________

¹ А. Железняк энциклопедия «Космонавтика». 2007г.

и начинают трапезу. В результате материалы, понравившиеся прожорливым невидимкам, меняют цвет, снижается их прочность, герметизирующие свойства, диэлектрические и другие характеристики.

В течение двадцати лет исследований ученые открыли 250 видов микроорганизмов, которые живут внутри пилотируемых космических кораблей. Все образцы микроорганизмов, выросших в космосе, хранятся в Институте медико-биологических проблем в запаянных ампулах - ученым неизвестно, как они поведут себя в земной среде. Есть и еще одна причина для содержания космических мутантов в охраняемом месте. Как утверждают специалисты, если взять выросший в космосе микроорганизм, который использовал металл как часть среды существования, и продолжать его культивировать, увеличивая содержание металла в его окружении, можно потенциально получить биологическое оружие, способное буквально сожрать, танк или вертолет.

«Особенно интересна ситуация, связанная с навигационным иллюминатором корабля "Союз", который полгода провел на орбите. Члены экипажа отмечали ухудшение видимости иллюминатора. После возвращения корабля на Землю были проведены исследования. На центральном иллюминаторе из сверхпрочного кварцевого стекла, а также на эмалевом покрытии титановой оправы отмечалось наличие мицелия плесневых грибов. В одном случае отчетливо была видна растущая колония гриба. По линиям роста мицелия стекло было, как бы протравлено».¹

4. УДИВИТЕЛЬНЫЕ СПОСОБНОСТИ МИКРОБОВ

«Специалисты из университета Массачусетса отличились настоящим прорывом в науке: микробом Geobacter «геобактерия», который способен производить электричество из грязи и отработанной воды. Это прекрасный способ очистить нашу Планету от грязи и сточных вод.

_____________________

¹ Научно - публицистический журнал «Новости космонавтики»

В настоящее время ученые ищут альтернативное топливо, замену нефти, газа, угля на более безопасное – биологическое, более благоприятное для окружающей среды. Учеными университета Техаса создан новый вид микробов, производящих целлюлозу, которая в свою очередь может быть преобразована в этанол и другие виды биотоплива.  С помощью соленой воды сине-зеленые водоросли, наряду с целлюлозой также выделяют глюкозу и сахарозу, которая используется для производства биотоплива – этанола».¹

 Однако, бактерии могут участвовать в техническом прогрессе. Ведь их способности в уничтожении практически любых материалов можно повернуть и во благо человека. Микроорганизмы вполне могут быть использованы при переработке отходов. Уже ведется работа по созданию бактерий, которые смогли бы разлагать пластик. Дело в том, что пластик в природе аналогов не имеет, поэтому процесс разложения у него очень длительный. Предполагается, что с помощью микроорганизмов пластик удастся расщепить на воду и метан, который можно использовать в отоплении и химической промышленности. Таким образом, злостные бактерии уже в недалеком будущем могут превратиться в самых полезных охранников окружающей среды.

Комнатные растения могут улучшить здоровье людей. В цветочной зоне, где много растений особые земляные микробы имеют особое свойство нейтрализовать летучие органические компоненты, которые ослабляют здоровье человека. В воздухе промышленных городов вместе с пылью находятся миллионы микроорганизмов. В литре воздуха жилой, плохо проветриваемой комнате, содержится около 500 тысяч пылинок. За сутки человек вдыхает около 10 тысяч литров воздуха с опасными и не опасными микробами.

_________________________

¹ С.Н.Плерников, А.Б.Корзяк «Удивительное рядом». Познавательная энциклопедия. 2005г.

Чем чище воздух в общественных местах, вокруг человеческого жилья и в комнатах, тем меньше человек болеет. Подсчитано, что если провести щеткой пылесоса по поверхности предмета четыре раза, то удаляется 50% микробов. При соблюдении гигиены, чистке зубов, умывании и мойке рук с мылом, а также продуктов питания вероятность заболевания снижается во много раз.

Большое значение в борьбе за чистоту воздуха имеют леса и парки. Зеленые насаждения осаждают и поглощают пыль и выделяют фитонциды, убивающие микробов.

5.СОЦИОЛОГИЧЕСКИЙ ОПРОС «БАКТЕРИИ»

Цель: проанализировать знания учащихся о бактериях

Для этого провели анкетирование учащихся  2-4 классов школы (Приложение 1, анкета 1), в котором участвовали 66 человек.  Выяснили, что знают о существовании бактерий - 60 человек, 6 человек никогда о них не слышали (Приложение 2).

Большинство опрашиваемых (34 человека) представляют бактерии маленькими, грязными и жуткими – 5 человек, остальные 14 человек никак не представляют. (Приложение 2).

На вопрос «Где могут жить бактерии?» ответили «везде» - 8 человек, «на теле и в организме» -10 человек, «на улице и в разных помещениях» - 11 человек, «нигде» - 2 человека.

По результату опроса «Могут ли бактерии быть полезными?»: «да» - 37 человек, «нет» - 29 человек.

В основном все опрашиваемые дети (66 человек) знают о правилах гигиены и о том, что нужно мыть овощи и фрукты перед едой.

Но при ответе на вопрос «Всегда ли вы соблюдаете правила гигиены?» дали положительный ответ  48 детей, 16 человек это делают часто, а остальные 2 человека изредка соблюдают правила гигиены. (Приложение 4)

Вывод: 91% респондентов знают о существовании бактерий, но 44% опрошенных считают, что бактерии не приносят пользу. 100% знают правила гигиены, но 73% детей всегда их соблюдают.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Итак, бактерии имеют большое значение для человека.  Человек и бактерии неразлучны. Микробы могут быть как врагами, так и друзьями. В воздухе промышленных городов вместе с пылью находятся миллионы микроорганизмов. За сутки мы вдыхаем огромное количество  опасных и не опасных микробов. Огромную роль бактерии играют в процессах очистки воды, загрязнённой промышленными и бытовыми отходами. Очень многие бактерии приносят вред человеку, животным и растениям, являясь возбудителями различных заболеваний. Для того, чтобы бактерии были нашими друзьями, а не врагами надо: мыть руки с мылом, умываться, чистить зубы, мыть овощи и фрукты, сажать много деревьев. Беречь нашу планету, соблюдать чистоту, дышать свежим воздухом.

СПИСОК ИСПОЛЬЗУЕМОЙ ЛИТЕРАТУРЫ:

1. С.А.Павлович «Микробиология с микробиологическими исследованиями». Учебное пособие. Минск: Высш.шк., 2009.-502с.

2. Л.В.Речиц «Санитарная  биология». Учебное издание. Гомель. Высш. шк., 2009.-320с.

3. А Ликум «Всё обо всём». 2008г.

4. Энциклопедии: БСЭ, Кругосвет.

5. Журнал «Новейшие технологии». 2009г.

6. А. Железняк энциклопедия «Космонавтика». 2007г.

7. Научно - публицистический журнал «Новости космонавтики»

8.С.Н.Плерников, А.Б.Корзяк «Удивительное рядом». Познавательная энциклопедия. 2005г.

9. http://ru.wikipedia.org/ 

10. http://sbio.info/page.php?id=10531/ 

11. http://www.eurolab.ua/anatomy/272/ 

Приложение 1

Исследование 1. Внешний вид бактерий

Я решил сам рассмотреть бактерии. Для этого  использовали такой метод: 

Бактериальный мазок полости рта человека:

• Снять налёт с зубов, поместить в каплю воды и растереть на предметном стекле.
• Зафиксировать мазок. Для этого провести препарат над пламенем горелки.
• Нанести каплю красителя генциан-виолет.
• Смыть краситель водой и рассмотреть препарат под микроскопом.

Бактерии нам помогли разглядеть врачи из баклаборатории.

Приложение 2.

Исследование 2. Получение кисломолочных продуктов

Получение простокваши из молока.

• Взяли молоко                                                                                                                
• Поставили в тёплое место
• На следующий день получили простоквашу

Получение кефира из молока.

• Взяли молоко
• Добавили закваску (кефирный грибок)
• Поставили в тёплое место.
• Через несколько часов   получили кефир

( закваска усилила действие бактерий)

Получение сметаны из сливок.

• Взяли сливки
• Поставили в тёплое место.
• Через день   получили сметану

Таким образом, мы убедились, что полезные бактерии помогают сделать многие вкусные продукты.

Приложение 3.

Исследование 3. Социологический опрос «Бактерии»

Анкета для учеников  1 – 4-х классов

1. Знаешь ли ты о существовании бактерий?
2. Как ты их себе представляешь?
3. Где, по-твоему, могут жить бактерии?
4. Могут ли бактерии быть полезными?
5. Какие правила гигиены следует соблюдать, чтобы избежать заражения инфекционными заболеваниями?

     6. Всегда ли вы соблюдаете правила гигиены?

        а) всегда  б) часто  в) изредка   г) никогда

Диаграмма 1.  Знаешь ли ты о существовании бактерий?

Диаграмма 2. Как ты их себе представляешь?

Приложение 4.

Диаграмма 3. Где живут бактерии?

         Диаграмма 4. Могут ли бактерии быть полезными?

Приложение 5.

Диаграмма 5. Всегда ли вы соблюдаете правила гигиены?