Проект на тему: «Невидимые странники или загадочный мир в капле воды» подготовлен обучающимися 7 класса МБОУ «Шугаровская СОШ» Курило Георгием и Ноздриным Алексеем.
Руководитель: учитель биологии МБОУ «Шугаровская СОШ» Гущина Любовь Дмитриевна.
Данный проект посвящен изучению и исследованию видового состава микроскопических организмов пресных водоемов на территории села Шугарово. Актуальность работы состоит в том, что пруды ранее не изучались, поэтому вызывают интерес к изучению.
Вложение | Размер |
---|---|
kurilo_i_nozdrin.docx | 80.95 КБ |
Муниципальное бюджетное общеобразовательное учреждение
«Шугаровская средняя общеобразовательная школа»
городского округа Ступино Московской области
Муниципальный конкурс исследовательских работ обучающихся
Предметная секция: биология
Тема:
«Невидимые странники или загадочный мир в капле воды»
Авторы работы: | Курило Георгий Максимович и Ноздрин Алексей Николаевич, 7 класс |
Руководитель: | Гущина Любовь Дмитриевна, учитель биологии |
Ступино
2019
Аннотация
Проект на тему: «Невидимые странники или загадочный мир в капле воды» подготовлен обучающимися 7 класса МБОУ «Шугаровская СОШ» Курило Георгием и Ноздриным Алексеем.
Руководитель: учитель биологии МБОУ «Шугаровская СОШ» Гущина Любовь Дмитриевна.
Данный проект посвящен изучению и исследованию видового состава микроскопических организмов пресных водоемов на территории села Шугарово. Актуальность работы состоит в том, что пруды ранее не изучались, поэтому вызывают интерес к изучению.
Авторы данной работы ставят своей целью изучить видовой состав микромира пресных водоемов, находящиеся на территории села Шугарово. С этой целью изучаются литературные источники, знакомятся с биологическими особенностями простейших животных, выясняют биологическую роль мелких водных организмов, частоту встречаемости, учатся готовить питательные среды для выращивания инфузории туфельки, проводят наблюдения за процессами жизнедеятельности инфузории туфельки и коловраток, изучают реакции инфузории туфельки на действие различных раздражителей; анализируют полученные результаты.
Изучая микромир, они узнали много интересного и важного об обитателях прудов, открыли для себя новый и загадочный мир живой природы.
Авторы исследования считают, что собранный материал может служить наглядным дополнением к урокам или внеклассной работе тем, кто любит узнавать что-то новое. А также поможет при подготовке к докладам или к экзаменам по биологии в 9 и 11 классах.
Оглавление
Введение……………………………………………………………………..…... …………4
Основная часть…………………………………………………………………...................5
Глава 1. Изучение микромира по литературным источникам …………………………5
Глава 2. Практическая часть. ……………………………………………………………...7
2.1. Материал и методы исследования ………………………………………...7
2.2. Изучение видового состава микроскопических организмов……………7-8
2.3. Наблюдения за движением водных микроорганизмов………………..8-9
2.4. Методика разведения и содержания культур водных животных………...9
2.5. Реакции инфузории туфельки на действие различных
раздражителей……………………………………………………………………………..10
2.5.1. Влияние поваренной соли на инфузорию туфельку……………………10
2.5.2. Воздействие раствора спирта на инфузорию туфельку………………….10
2.5.3. Изучение реакции инфузории туфельки на раствор уксусной кислоты……………………………………………………………………………………..10
2.6. Результаты исследования……………………………………………………11
Заключение……………………………………………………………….……………..11-12 Список использованных источников и литературы ……………………………………12
Приложение…………………………………………………………………………….13-17
4
Введение
На уроках биологии мы убедились, что окружающий мир живой природы устроен весьма сложно. Один только невидимый мир - микромир чего стоит! Познакомиться с ним можно только вооружившись микроскопом. Сколько же этот мир таит интересного, непонятного и еще непознанного! Целый мир открывается нам в капле воды, здесь множество юрких, крошечных созданий, шныряющих во все концы. Что же это за существа? В школьном курсе биологии подробно изучается только несколько видов водных микроскопических животных и растений, например амеба, инфузория туфелька и зеленая эвглена, а об остальных обитателей дается только общее представление. Нам стало интересно выяснить, какие организмы обитают в наших прудах? Что собой они представляют? Какую роль играют? На эти и многие другие вопросы мы попытались ответить в нашей работе.
Наше исследование посвящено изучению микромира прудов на территории села Шугарово. Такую работу никто до нас не проводил, поэтому мы думаем, что данное исследование будет актуальным для нашей территории. Собранный материал может послужить наглядным дополнением к урокам или внеклассной работе тем, кто любит узнавать что-то новое. А также поможет тем ученикам, которые будут готовиться к экзаменам по биологии в 9 и 11 классах.
Цель работы: изучить видовой состав пресных водоемов, находящиеся на территории села Шугарово.
Для достижения цели, мы поставили следующие задачи:
Гипотеза: предположим, если простейшие животные встречаются в природе, то можно их вырастить и в искусственных условиях.
5
Основная часть
Глава 1. Изучения микромира по литературным источникам
Рис.1. Антони Ван Левенгук |
Первым увидел простейших в капле воды с помощью микроскопа собственного изобретения голландский биолог, ученый - самоучка Антони Ван Левенгук (рис.1). Это был научный прорыв и зарождение научной микроскопии. А. Левенгук называл увиденные микроскопические существа «анималькули» (от лат. animalculum — «зверушка»). Он с большим рвением изучал и рассматривал различные образцы воды, слюны, крови, частицы почвы, зубной налет |
Ставил эксперименты, подвергая «зверушек» различному воздействию. Нагревая воду, в которой находились эти существа, он обнаружил, что они погибают, поскольку замирают и при последующем охлаждении воды не двигаются. Свои наблюдения он тщательно записывал и посылал в виде отчетов в Лондонское королевское общество по развитию знаний о природе, где долгое время его труды не находили признание. В ответ на его письма, а также для проверки достоверности его исследований была направлена целая делегация ученых умов. Она признала его исследования весьма ценными и уникальными. А в 1680 г. Антони Ван Левенгук – упрямый ученый-самоучка стал действенным членом Лондонского королевского общества. В 1695 г. была издана книга А.Левенгука «Тайны природы, открытые Антонием Левенгуком при помощи микроскопов». Так, простой, но талантливый ремесленник из Голландии познакомил мир с микроскопическими существами «зверушками».
В настоящее время в честь этого великого ученого названа компания, занимающаяся производством микроскопов «Levenhuk».
Тип Простейшие насчитывает более 70 тыс. видов. Многообразие форм простейших поражает. Нет ни капли воды пресной или соленой, ни организма, который бы не взаимодействовал с ними, они повсюду! Это простейшие из существ на нашей Земле. Тело их представлено одной клеткой, которая действует как целый организм - питается, дышит, защищается от врагов, передвигается. За простоту своего строения эти организмы и называются Простейшие (Protozoa).
Тело простейших устроено также как и клетка многоклеточных организмов и состоит из мембраны, цитоплазмы, ядра (или нескольких ядер), органоидов движения, пищеварения, выделения, а также органоидов общего назначения - митохондрий, эндоплазматической сети, элементов аппарата Гольджи, рибосом, лизосом.
Органоидами движения простейших являются:
1) ложноножки (псевдоподии) - временные выросты цитоплазмы,
2) жгутики - выросты в виде длинной тонкой нити,
6
3) реснички - многочисленные короткие нити.
Для переваривания частиц пищи простейшим служит пищеварительная вакуоль, содержащая пищеварительные ферменты. Она окружает и переваривает пищу, а также может перемещаться по клетке простейшего.
Непереваренные остатки выделяются или в любом месте клетки, или через специальное отверстие — порошицу. Есть организмы, питающиеся на свету с помощью фотосинтеза и имеющие хроматофоры, а при отсутствии света переходящие на гетеротрофный тип питания.
Большая часть простейших представляет собой аэробные организмы, т.е. для их жизнедеятельности необходим кислород. Отдельные представители простейших, как например эвглена, благодаря наличию стигмы или светочувствительного глазка способны ориентироваться на интенсивность освещения. Простейшие многообразны и удивительны, но им всем для жизни нужна водная среда.
Деление типа Простейшие на классы основано на строение органоидов движения и особенностях размножения. Выделяют 4 класса: Жгутиковые (Flagellata), Споровики (Sporozoa), Саркодовые (Sarcodina), Инфузории (Infusoria).
Размножаются простейшие как бесполым, так и половым путем. Бесполое размножение амебы, инфузории, жгутиковых происходит с помощью деления клетки. Такое деление захватывает протоплазму и ядро, в результате чего образуются две одинаковые дочерние особи.
В неблагоприятных условиях некоторые жгутиковые и саркодовые способны образовывать плотную, непроницаемую защитную оболочку (цисту), внутри которой клетка может делиться. При благоприятных условиях циста разрушается, и появляются особи, размножающиеся бесполым путем.
Способы полового размножения простейших очень разнообразны. Чаще это происходит путем конъюгации: две особи, принадлежащие разным линиям, сливаются боками, а затем, после деления ядер и обмена ядерным материалом, расходятся. Многие представители Простейшие способны к чередованию полового и бесполого способа размножения. Сложный жизненный цикл имеют паразитические представители этого типа из класса Споровиков.
Поразительно, но невидимый мир простейших играют огромную роль в жизни всех живых существ Земли. Эти крошечные создания обладают гигантской скоростью размножения и способны быстро находить пищевой ресурс, захватывая, переваривая и преобразовывая его. Изучением простейших занимается самостоятельная наука – протистология.
Широкое распространение этих невидимых существ позволяет им участвовать во многих цепях питания биосферы. Так, например жгутиковые, радиолярии, инфузории входят в состав морского планктона, быстро размножаясь, достигают огромной массы и служат звеном в питании морского зоопланктона, особенно веслоногих ракообразных. Инфузории, населяющие пресноводные водоемы входят в состав пресноводного планктона и бентоса и служат пищей для мальков рыб. Среди пресноводных простейших есть виды, которые используются в качестве индикаторов для оценки санитарного состояния вод и определения типов водоемов.
Радиолярии, фораминиферы – морские простейшие играют важную роль в формировании осадочных пород. Известняки, меловые отложения и другие осадочные породы, формировавшиеся в различные геологические эпохи, целиком или частично образованы за счет ископаемых простейших.
7
Но некоторые простейшие ведут паразитический образ жизни, поселяясь в организме животных и человека (реже в растениях). Особенно опасны простейшие – возбудители дизентерии, сонной болезни, восточной язвы, лейшмании и малярии.
Глава 2. Практическая часть
2.1. Материал и методы исследования
Поставленные цели определили программу и методы исследований:
Мониторинг проводили с сентября по ноябрь 2018 года.
Предмет исследования: прудовая вода, водные настойки.
Объект исследования: микроскопические организмы из разных источников.
2.2. Изучение видового состава
Найти свободноживущих микроскопических животных в природе можно почти в каждом водоеме: в пруду, болоте, озере, канаве и т.д. Они встречаются в толще воды, на дне, на различных подводных предметах, на гниющих растительных остатках и в почве. На территории села Шугарово находятся несколько прудов. Забор проб мы брали из трех наших прудов: в прибрежной зоне - пруд №1, в толще воды - пруд №2 и со дна - пруд №3 (фото №1-5).
Нами были обнаружены большое разнообразие водных микроскопических животных и с помощью определителей мы смогли определить названия некоторых из них, изучить строение и жизнедеятельность.
В пробе №1 было много бактерий, представителей типа Простейшие, особенно из класса Инфузорий: инфузория туфелька, инфузория трубач, инфузория колпода, инфузория парамеция – бурсария, которая является врагом безобидных инфузорий и зеленых водорослей. Одна водоросль напоминала форму полумесяца – это одноклеточная зеленая водоросль рода Клостериум (Closteriaceae), обитающая в торфяных болотах и в планктоне мелких водоемов, бедных солями кальция (фото № 6).
Среди Простейших животных мы сразу узнали инфузорию туфельку (Paramecium caudatum), так как она была нам знакома. Свое название она получила по форме тела, напоминающей изящную дамскую туфельку (фото № 7). Инфузория туфелька отличается от других простейших сложностью внутриклеточной организации. В клетке имеется два ядра: макронуклеус, регулирующий процессы питания, движения, выделения и микронуклеус, координирующий процесс размножения. При наступлении неблагоприятных условий инфузории-туфельки преобразуются в цисты. В ее теле можно обнаружить трихоцисты – мелкие округлые органоиды, которые под действием раздражителя выбрасывают тонкие остроконечные нити. Трихоцисты являются органоидами защиты и нападения.
Кроме инфузории туфельки нами были обнаружены и другие инфузории: инфузория стентор или трубач и инфузория хищница – бурсария.
Инфузория путриниум (Paramecium putrinum). Она похожа на туфельку, только их форма более округлая. Это самый маленький из парамеций (достигает длины 70-140 мкм). Несмотря на небольшой размер и круглые формы это самые проворные среди парамеций.
8
Инфузория трубач (Stentor polymorphus). Название этой инфузории говорит само за себя. Оно произошло от ее внешнего вида. Формой своего тела инфузория трубач или стентор, как ее еще называют, напоминает граммофонную трубу или рупор. Она имеет схожесть с плавно расширяющимся стебельком, который в конце переходит на раструб так же, как и некий духовой инструмент. Впрочем, инфузория такая только тогда, когда спокойная. Если ее потревожить, она, благодаря своим мускульным волокнам, сразу станет похожа на шарик (фото № 8).
Бурсария (Bursaria truncatella) — гигант среди инфузорий. Ее размеры могут достигать 2 мм, поэтому такую инфузорию хорошо видно и невооруженным глазом. Ее тело имеет форму расширенного с одного конца мешка (bursa в переводе с латинского означает «кошель, мешок»). Бурсарии очень прожорливы и могут за один прием пищи проглотить до семи инфузорий туфелек, которые потом перевариваются в крупных пищеварительных вакуолях этой хищной инфузории (фото № 9).
В пробе №2 было много бактерий, инфузорий, обнаружены представители типа Круглые черви - коловратки – самые мелкие из многоклеточных животных. По форме напоминает вытянутый конус, на расширенной передней части которого находится коловращательный аппарат. Коловратки обладают уникальной способностью – впадать в анабиоз при полном высыхании водоема. Наблюдали, как коловратки превращались в маленький комочек при высыхании воды на предметном столике и через несколько дней снова ожили, капнув на стекло каплю чистой воды! Оживание коловраток было впервые открыто А. Левенгуком в 1701году. И с тех пор многократно исследовалось. Высушенные коловратки могут выдерживать 4 часа температуру до -279 градусов (фото № 10).
В пробе №3 много тоже было бактерий, встретили еще один вид инфузорий - инфузория колпода (Colpidium colpoda). Форма удлинённо-бобовидная, 27 - 30 ресничных рядов. Предротовой шов загибается налево. Размеры изменчивы, длина 50 - 120 мкм. Обитает в гниющей воде, но не переносит солёности (фото № 11).
Мы нашли водоросли, напоминающие зеленые ниточки, имеющие вид спирально закрученных лент. Это многоклеточная нитчатая зеленую водоросль - спирогира, скопления которой образуют тину в пресных водоемах (фото № 12).
Нами был зафиксирован процесс бесполого и полового способов размножения инфузории (фото № 13 и фото № 14). Инфузории размножаются двумя способами: бесполым – поперечным делением клетки надвое и половым, который называется коньюгацией, который происходит при недостатке пищи.
Таким образом, мы изучили видовой состав крошечных организмов в капле воды. Подводя итоги, мы составили таблицу «Видовой состав микроскопических организмов в разных пробах» (таблица №1). Наличие каждого вида оценивали по пятибалльной шкале, приняв за 5 баллов качественную оценку «очень много», за 4 балла- «много», за 3 балла – «среднее количество», за 2 балла – «мало», за 1 балл – «очень мало». Из таблицы видно, что во всех пробах встречаются огромное количество бактерий, много инфузорий туфелек, коловраток, мало инфузории трубача, одноклеточной зеленой водоросли клостериум, очень мало инфузории бурсарии.
2.3. Наблюдения за движением водных микроорганизмов
Нам было интересно выяснить, как происходит движение многих мелких животных, например инфузорий и коловраток.
Движение инфузории туфельки напоминает скопление сталкивающихся и отскакивающихся друг от друга автомобилей. Она беспрерывно пребывает в состоянии движения, плавая тупым концом вперед с помощью ресничек. Скорость передвижения инфузории достигает порой 2,5 мм в секунду (видеосъемка).
9
В отличие от туфельки инфузории трубачи могут сокращаться, превращаясь в шарик. У них внутри клеток находятся особые мускульные волокна – мионемы. Если
постучать по предметному стеклу, можно заметить, как длинные трубы становятся шариками. В спокойном состоянии они медленно расправляются, принимая типичную для них форму (видеосъемка).
Удивительно передвигаются коловратки. Мы выяснили, что коловращательный аппарат – особый орган движения, имеющийся только у коловраток. Он состоит из одного или двух венчиков ресничек, ресничных полей или пучков ресничек, благодаря движению которых коловратки плавают. Нога заканчивается двумя выростами, наподобие пальцев или «хватательная вилка» Благодаря коловращательному аппарату коловратки плавают, ползают, шагают, но иногда могут совершать внезапные длинные прыжки, резко меняющие направления движения. Прыжки не являются нормальным способом движения коловраток, а представляют собой защитное приспособление, особенно, когда их потревожишь или, когда они спасаются от врагов (видеосъемка).
2.4. Методика разведения и содержания культур водных животных.
Поддерживать жизнедеятельность живых организмов, взятые в пруду, очень сложно, поэтому мы решили разводить их на питательных средах. Из литературных источников, мы узнали, что лучше всего культивируется инфузория туфелька. Пищей для инфузорий служат бактерии, поэтому для их культивирования готовят питательные среды. Способов приготовления питательных сред много, но мы использовали сенный, банановый и луковый настои. Нам было интересно узнать, в каких средах лучше будут развиваться инфузории туфельки.
Добавляем в каждую колбу с питательной средой по 3 маленькие ложечки почвы из разных цветочных горшочков. Полученные настои оставляем в теплом помещении на 7-8 дней.
С каждым днем просматривали воду с питательной средой (фото №15). Постепенно вода покрывалась пленкой с бактериями (фото № 16). Через 8 дней мы выяснили, что инфузорий туфелек больше всего было в капле воды с банановой и сенной настойками (таблица №2). Из таблицы видно, что в питательной среде из лука инфузории погибли, а вода имела неприятный запах и покрылась плотной пленкой. Мы предполагаем, что инфузории погибли из-за недостатка кислорода и веществ, входящие в состав лука (фитонциды). Но в луковом настое была обнаружена луковая нематода. Это представитель круглых червей имеет светлую окраску, длину 1,2 мм, поражает ткани растений (лука, чеснока), приводя их к гибели (фото № 17).
Выращенные инфузории на банановом и сенном настое, мы использовали для проведения экспериментов.
10
2.5. Реакции инфузории туфельки на действие различных раздражителей
2.5.1. Влияние поваренной соли на инфузорию туфельку
Все живые организмы обладают раздражимостью, т.е. способностью организма отвечать на воздействия окружающей среды. Мы решили убедиться в этом и провели ряд опытов.
Цель эксперимента: выяснить, как влияет раствор поваренной соли на инфузорию туфельку.
Оборудование: микроскоп, предметное стекло, пипетка, кристаллики поваренной соли, стеклянная палочка, стакан с чистой водой, культура инфузорий.
Ход работы.
Результат: после внесения кристалликов соли инфузории начали усиленно двигаться в ту сторону, в которой была чистая вода.
Вывод: инфузория туфелька обладает раздражимостью и под действием поваренной соли она переплывает в каплю с чистой водой. Для инфузории раствор соли оказался вреден (фото № 18).
2.5.2. Воздействие раствора спирта на инфузорию туфельку
Цель эксперимента: изучить воздействие спирта на инфузорию туфельку.
Оборудование: микроскоп, предметное стекло, пипетка, 40% раствор спирта, культура инфузорий.
Ход работы.
Результат: до эксперимента инфузория двигалась как обычно: передним тупым концом вперед, через 2 секунды воздействия раствора спирта, инфузории начали беспорядочно двигаться, совершая круговые вращения, меняя траекторию движения, а через 3 секунды погибли.
Вывод: раствор спирта вызывает вначале бурное поведение инфузории туфельки, а затем ее гибель. Спирт уничтожает живые организмы за короткое время, значит, влияет и на человеческий организм, убивая его живые клетки.
Цель эксперимента: изучить реакцию инфузории туфельки на раствор уксусной кислоты.
Оборудование: микроскоп, предметное стекло, покровное стекло, пипетка, 3% раствор уксусной кислоты, культура инфузорий.
Ход работы.
11
Результат: под действием раствора уксусной кислоты наблюдаем гибель инфузорий туфелек и появление на их теле тонких остроконечных ниточек.
Вывод: раствор уксусной кислоты вызывает образование трихоцист – защитных нитей, служащие инфузориям в естественных условиях, органоидами защиты и нападения.
2.6. Результаты исследования
В результате проведенных исследований мы выяснили, что видовой состав микроскопических организмов в наших прудах разнообразен. В пробах встречаются большое количество бактерий, много разных инфузорий: инфузория туфелька, инфузория трубач, бурсария, колпода, коловратки, одноклеточная зеленая водоросль клостериум, многоклеточная нитчатая зеленую водоросль – спирогира.
Провели наблюдения за движением инфузории туфельки и коловраток. Было интересно наблюдать, как они, то кружатся, то толкаются, то прыгают.
В ходе исследования научились готовить питательные среды для выращивания инфузорий туфелек: луковую, банановую, сенную. Лучшей питательной средой оказалась банановая и сенная. А в луковом настое инфузории погибли.
Проведенные опыты позволило нам сделать вывод о способности инфузорий отвечать на воздействия различных раздражителей: поваренной соли, спирта и раствора уксусной кислоты. Сравнивая ответную реакцию на раздражение, мы отмечаем, что
Таким образом, мы убедились, что невидимые странники представляют собой живые организмы, которым присущи все свойства живого и изучать их было очень интересно.
Заключение
В ходе проделанной работы, можно сделать вывод о том, что видовой состав в наших прудах удивительно разнообразен, интересен и загадочен.
Изучая простейших, мы узнали много интересного и важного об обитателях наших прудов. Они словно невидимые странники путешествуют в своей водной стихии. Мы открыли для себя новый и удивительный мир живой природы. Мир, в котором у всех, как и у нас, свои законы, свои правила и ничего лишнего.
Выдвинутая выше гипотеза подтвердилась полностью. Микроскопические организмы встречаются в природе повсюду и многих из них можно выращивать в искусственных средах, но при этом нужно соблюдать несколько правил: готовить только свежий настой, выдерживать определенную температуру, быть внимательным и терпеливым.
12
Микроскопические обитатели пресных водоемов являются важнейшими звеньями в пищевых цепочках и от их количества зависит жизнь водоемов. Их разнообразие помогает сохранять устойчивость природного сообщества, а значит неповторимость окружающей нас природы. Поэтому очень важно сохранять небольшие водоемы с разными формами жизни, в том числе и видами Простейших и других мельчайших организмов.
Кроме этого, наши эксперименты на инфузориях туфельках со спиртом, доказывают вредное и опасное влияние спиртосодержащих напитков на организм человека, особенно на молодой организм. Надеемся, что наши исследования помогут предотвратить подростков от этой опасности.
Работая над проектом, мы встретили много сложностей, например в определение мельчайших организмов, были неудачи в экспериментах, приходилось проводить несколько испытаний. Но мы были рады нашим открытиям, выяснили, что наши пруды «кишат» разными организмами, значит наши пруды – живые объекты, которые вносят свою лепту в многообразие живой природы.
Надеемся, что наша исследовательская работа заинтересует учащихся нашей школы и они откроют для себя неповторимый и фантастический мир обитателей пресных водоемов, а может быть сами станут исследователями не только микроскопических животных, но и других объектов живой природы.
Мы считаем, что собранный материал может быть использован как наглядный материал к урокам или внеклассной работе тем, кто любит узнавать что-то новое. А также поможет при подготовке к докладам или к экзаменам по биологии в 9 и 11 классах.
Список использованных источников и литературы
http://fb.ru/article/137648/tsepi-pitaniya-v-vodoeme-kak-ustoychivaya-ekosistema
Афонькин С. Ю. Приключения в капле воды
Дымковский петушок
Ручей и камень
Самарские ученые разработали наноспутник, который поможет в освоении Арктики
Три орешка для Золушки