Исследовательская работа

Министерство образования Челябинской области

МГО п. Хребет, МКОУ «СОШ № 73»

Исследовательская работа

Использование фитонцидных свойств растений для оздоровления воздуха школьных помещений

Работу выполнила обучающаяся 6 класса

МКОУ «СОШ №73»

Агапетова Дарья Руководитель учитель биологии Урсу Анна Ильинична

Миасс - 2017 г.

Введение ……………………………………………………………………..3-4

Раздел 1. Фитонцидные свойства растений

1.1 История открытия фитонцидов……………………………………….. 5-6 1.2 Фитонцидные свойства комнатных растений ………………………….6-7

Раздел 2. Практическая часть
2.1. Методы изучения антимикробных свойств растений…………………8-9

2.2. Опыты…………………………………………………………………….9-10

2.3. Результаты исследования …………………………………………… 10-12

Заключение……………………………………………………………………13 Список использованной литературы………………………………………...14

Приложение……………………………………………………………….. 15-18

Введение.

С глубокой древности человек стремился украсить свое жилище растениями. Интерьерное озеленение возникло как элемент культуры человека, отвечающий его эстетическим потребностям. Человек ощущал себя единым целым с природой, к ней он и обращался за исцелением, перенося частицу живой природы в свой дом. Стремление это было интуитивным. В настоящее время научный подход к интерьерному озеленению подразумевает сочетание эстетического восприятия красоты формы, окраски цветов и листьев растений с другой, полезной функцией растений, о которой было давно известно: живые растения улучшают состав воздуха и очищают атмосферу.

Еще Гиппократ рекомендовал использовать растения в том виде, в каком их создала природа. Органические и минеральные вещества, которые выделяют клетки растений в процессе своей жизнедеятельности, являются биологически активными, служат источниками лекарственных средств.

В жизни современного человека комнатные растения имеют большое значение. Общеизвестно сильное эмоциональное и эстетическое воздействие умело подобранных и размещенных в помещении растений, которые играют важную санитарно – гигиеническую роль: растения очищают воздух от углекислоты, пыли и других вредных веществ.

Работая с различными литературными источниками, мы выяснили, что большинство растений, в том числе и комнатные, обладают фитонцидной активностью, например, комнатные растения способны поглощать ацетон, формальдегиды и другие вещества.

В настоящее время ведутся исследования по подбору видов комнатных растений, обладающих бактерицидными и протистоцидными свойствами, способными вызывать гибель бактерий и одноклеточных организмов. Заинтересовавшись этим вопросом, мы поставили перед собой следующую цель.

Цель:  

Изучит фитонцидную активность комнатных растений, и ее влияние на успеваемость и работоспособность обучающихся школы.

Задачи:

1. Изучить состояние проблемы в специальной биологической литературе, продолжить знакомство с о свойствами наиболее изученных комнатных растений, выделяющих в окружающую среду фитонциды.

1. Изучить действие тканевых соков комнатных растений на бактериальную микрофлору воздуха учебных кабинетов

1. Определить воздействие фитонцидов данных растений на состояние здоровья учащихся

1. Подобрать ассортимент растений с ярко выраженными фитонцидными свойствами, составить рекомендации по уходу и размещению культур

Согласно поставленным задачам, в процессе исследования, использовались следующие методы:

1. Изучение и анализ литературы.

2. Морфологическое описание растений.

3. Микробиологические методы.

Актуальность данной темы обусловлена многими факторами, и в первую очередь длительностью пребывания обучающихся в закрытых помещениях – учебных кабинетах, что влияет на микрофлору воздуха и, естественно, на здоровье обучающихся. Исходя из актуальности, нами была выдвинута гипотеза: если растения обладают фитонцидными свойствами, то их можно использовать в оформление школьных помещений, для оздоровления кабинетов.
Объект исследования: комнатные растения.
Предмет исследования: влияние различных санитарно-гигиенических свойств комнатных растений на экологическую обстановку жилых помещений.

Раздел 1. Фитонцидные свойства растений.

1 . 1 История открытия фитонцидов.

Впервые в 1928 году о фитонцидах в своих работах заговорил Б.П. Токин. По его определению фитонциды (от греческого «фитон» - растение и латинского «циды» - убиваю) – это образуемые растениями биологически активные вещества, убивающие или подавляющие рост и развитие бактерий, микроорганизмов, простейших и микроскопических грибов.

С химической точки зрения фитонциды - это комплекс газообразных и легко испаряющихся соединений, в состав которых могут входить как неорганические, так и органические соединения: простые соединения типа сильной кислоты и аммиака, предельные и непредельные углеводороды, летучие формальдегиды, спирты, эфиры низкомолекулярных жирных кислот, смолы.

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

Фитонцидные свойства сначала были обнаружены лишь у немногих растений, но по мере изучения их круг расширился. Растения вырабатывают фитонциды для того, чтобы обеспечить себе защиту от бактерий, грибков и др. микроорганизмов, которые могут вызвать различные заболевания. Количество фитонцидов, выделяемых растение, изменяется в ходе онтогенеза, увеличивается при ранении растения. По словам профессора Б.П. Токина, одного из первых исследователей фитонцидов, растение с помощью фитонцидов «само себя стерилизует». В здоровом растении фитонциды участвуют также в разнообразных обменных процессах.

В своей работе Б.П. Токин описал интересное наблюдение. Если на предметное стекло нанести кашицу из растертого лука или чеснока, а рядом капельку воды, в которой плавают инфузории, то через несколько минут простейшие погибнут.

Еще более активным оказался клеточный сок многих растений. Так, клеточный сок лука, чеснока, герани, хлорофитума и других растений, если

его смешать с каплей жидкости, содержащей различные микроорганизмы,

вызовет быструю, нередко мгновенную их гибель.

Это свойство выработалось у растений в процессе эволюции и для самих растений стало важным защитным фактором. Так были открыты фитонциды, и в 1928 - 1930 годах была поставлена проблема фитонцидов, изучением которой занимаются многие ученые.

Помимо Б.П.Токина, пионерами исследований в области фитонцидов

были такие ученые как А.Г Филатов,А.Е. Тебякина, В.Г.Дробатько и другие,

которые доказали бактериоубивающие свойства фитонцидов и фитонциды

тканевых соков.

Вопросом о действии фитонцидов на болезнетворные микроорганизмы,

возбудителей заразных болезней человека и животных заинтересовались

медики и ветеринары. В институте микробиологии и вирусологии им. Д.К.

Заболотного Академии Наук Украинской Республики проблема фитонцидов нашла всестороннее развитие. В 1945 году при непосредственном участии академика В.Г.Дробатько, был получен препарат из растения зверобоя, а в 1948г. Препарат был внедрен в медицинскую практику и применяется до сих пор при лечении гнойных ран.

Большинство комнатных растений имеют субтропическое и тропическое

происхождение, поэтому сроки максимальной продукции фитонцидов

приходятся у них на зимне - весенний период. Это очень ценно, т.к. именно в

это время частота острых респираторных заболеваний особенно высока.

При исследовании фитонцидной активности в течение суток, было

установлено, что она максимальна днем и минимальна ночью. Имеются

данные, что интенсивность производства фитонцидов связанна с

интенсивностью дыхания –в темноте растения практически не выделяют

фитонцидов.

На выделение фитонцидов влияют также состав почвы и

температура воздуха –плохое питание и понижение температуры снижают

выделение растениями летучих веществ.

В конце 1970 –1980-х гг. возникло направление, получившее название

фитодизайна. Его основатель, А.М. Гродзинский, дал ему такое определение:

«Фитодизайн – это использование растений для улучшения среды обитания в оздоровление воздуха помещений, увлажнение, ионизация и обогащение его веществами, благотворно влияющими на состояние здоровья человека, а

также создание комфортной и эстетически приятной обстановки. Так что

специалисты, называющие себя фитодизайнерами, создавая интерьеры

помещений, должны думать не только об эстетичности своего творения, но и

об эффективном использовании фитонцидных свойств растений.

Научный подход к подбору растений для озеленения помещений должен

заключаться в исследовании микрофлоры в помещении и подборе

ассортимента растений в соответствии с его результатами. В настоящее время изучению антимикробного действия комнатных растений посвящено множество работ.

1.2. Фитонцидные свойства комнатных растений.

Для оздоровления воздушной среды помещений применяют растения, обладающие высокой фитонцидной активностью. В настоящее время изучены Фитонцидные свойства около 40 видов комнатных растений, выявлено, что наиболее фитонцидно-активными являются следующие: хлорофитум хохлатый, фиалки, драцены, юкка, монстера, кофе арабика и аравийский, коланхоэ, гибискусы, лимон и другие.

Рассмотрим некоторые из них.

Хлорофитум хохлатый. Так, сотрудники немецкого центра охраны здоровья и окружающей среды исследовали растения в листьях, которых содержатся соединения, превращающие очень опасные формальдегиды в нетоксичные аминокислоты и сахара. Таких растений довольно много. Почётное место занимает и уроженец африканского континента. 
Хлорофитум здесь стоит на втором месте после Aloe barbadensis. Его очищающая способность составляет 86%. По способности очищать пространство от двуокиси углерода ему принадлежит первое место в списке – 96%. 
Хлорофитум называют часто мастером-чемпионом  по производству кислорода. Очень простой в уходе, не требует, каких то особых условий содержания.
Хлорофитум хохлатый может зачастую выступать как замена техническим увлажнителям. Особенно это актуально зимой, когда включено отопление. Растение обладает способностью очищать и увлажнять воздух в помещении, улучшать микроклимат, убирая негативное воздействие вредный соединений. Не зря хозяйки часто ставят его на кухне, особое место в каждом доме. Такой простенький, а такой полезный. Чем его больше в вашем доме — тем лучше.
Не забывайте про полезные свойства хлорофитума в школьных помещениях.

Герань. Герань является одним из самых популярных домашних растений. Всеобщую любовь среди цветоводов она завоевала не только за яркий внешний вид и неприхотливость. Комнатные виды обладают уникальными качествами, о которых знали еще наши бабушки.
  Герань обладает выраженными противомикробными, противовоспалительными, кровоостанавливающими и антивирусными свойствами. Препаратам на основе растительного сырья под силу активно успокаивать, благотворно влиять на работоспособность, устойчивость к стрессовым ситуациям, бессоннице.
К числу лечебных свойств герани относят способность:
предупреждать возникновение отеков; снимать боли и жар; бороться с патогенной микрофлорой и воспалительными процессами на коже и слизистых оболочках; снижать артериальное давление.
Растение оказывает положительное воздействие на работу сердечно-сосудистой системы, пищеварительного тракта и печени, мочевыводящих путей, половой сферы и почек. В народной медицине герань применяется для лечения остеохондроза и радикулита.

Раздел 2. Практическая часть

1. Методы изучения антимикробных свойств растений.

Уже в концентрации 5мг/м³ летучие выделения способны изменять и улучшать воздушную среду. Важнейшее значение имеют биологические методы, когда действие летучих выделений тестируется на биологических объектах. При этом выявляется не просто концентрация летучих выделений, а их активная часть, степень их воздействия на микроорганизмы. Биологические методы исключительно чувствительны, с их помощью можно учитывать до 1 мг вещества на 1 м³ воздуха.

Чтобы исследовать фитонцидные свойства, отдельные растения и чашки Петри с посеянными на них микроорганизмами помещали в замкнутые боксы из оргстекла. Один из боксов был контрольным. Такая методика позволяет проводить исследования не только на микрофлоре воздуха, но и на условно-патогенных стандартных тест-культурах (стафилококка, стрептококка, сарцины, кишечной палочки и др.)

Для оценки фитонцидной активности растений рассчитывается относительное снижение числа микроорганизмов в опыте по сравнению с опытом (А):

А = (К – О)/ К * 100%, (1),

где К – число микроорганизмов в контроле;

О – в опыте.

При выборе максимальной и минимальной площади листовой поверхности растений для исследования санирующих свойств летучих выделений обращают внимание на характер помещений, его объём, сменяемость воздуха, бактериальную обсемененность.

Не все знают, что комнатные растения не только создают уют, но и приносят пользу. Они очищают воздух в помещениях от токсических веществ, которые выделяют пластиковые покрытия, лаки, аэрозоли, клей, моющие средства, синтетические смолы.

Моя методика.

Я работала (проводила опыты) по несколько другой методике. Она заключается в следующем:

В каплю культуральной жидкости с простейшими добавляется меньшая капля сока растения. Наблюдается усиление движения простейших, затем обнаруживается замедление движения, а далее следует гибель.

Если засекать время гибели, то фитонцидную активность можно рассчитать по формуле:

А = ,

где А – фитонцидная активность, а Т – время гибели простейших

сследовательская деятельность.

В своей работе я использовала методику определения фитонцидной активности

экстрактов комнатных растений по Б.П. Токину. С этой целью мною проведено

несколько экспериментов по выявлению действия фитонцидов на простейших. Я

использовала лабораторное оборудование кабинета биологии: микроскоп (увеличение

в 120 раз), предметные стёкла, пипетка, пресс для чеснока, культура инфузорий,

головка лука, яблоко. А также экстракты комнатных растений: лимон, каланхое,

герань, алоэ

сследовательская деятельность.

В своей работе я использовала методику определения фитонцидной активности

экстрактов комнатных растений по Б.П. Токину. С этой целью мною проведено

несколько экспериментов по выявлению действия фитонцидов на простейших. Я

использовала лабораторное оборудование кабинета биологии: микроскоп (увеличение

в 120 раз), предметные стёкла, пипетка, пресс для чеснока, культура инфузорий,

головка лука, яблоко. А также экстракты комнатных растений: лимон, каланхое,

герань, алоэ

сследовательская деятельность.

В своей работе я использовала методику определения фитонцидной активности

экстрактов комнатных растений по Б.П. Токину. С этой целью мною проведено

несколько экспериментов по выявлению действия фитонцидов на простейших. Я

использовала лабораторное оборудование кабинета биологии: микроскоп (увеличение

в 120 раз), предметные стёкла, пипетка, пресс для чеснока, культура инфузорий,

головка лука, яблоко. А также экстракты комнатных растений: лимон, каланхое,

герань, алоэ

1. Опыты.

Опыт №1

Оборудование: чашки Петри, пробирки, резиновые кольца, бумага, ватно-марлевые пробки, сушильный шкаф, духовка.

Растения и вещества: агар, вода, герань, хлорофитум, фиалка.

Методика постановки этого эксперимента состоит в следующем: агар заливаем

холодной водой и доводим до кипения. Приготовленную питательную среду

разливаем в пробирки, закрываем пробками и стерилизуем. Перед перенесением

питательной среды из пробирки в центр чашки Петри кладем стерильное резиновое кольцо.

После посева микроорганизмов кладем в кольцо лист исследуемого комнатного

растения. Подсчет колоний микроорганизмов провели на третьи сутки.

Вывод: наивысшей фитонцидной активностью обладают герань и хлорофитум.

Они могут быть использованы в озеленении школьных помещений.

Опыт №2

Оборудование: микроскоп, ступка с пестиком, пипетка, стакан

Растения: лимон, герань, бегония.

Ход работы:

1.в керамической ступке растереть листья растения.

2.отжать через марлю несколько капель сока растения.

3.в стакан (50-100 мл) поместить комочек почвы, добавить воды, перемешать, дать осесть твердым почвенным частицам. Взять пипеткой каплю воды из стакана, нанести ее на предметное стекло, накрыть покровным стеклом.

Просмотреть препарат на малом и большом увеличении

4.добавить под покровное стекло каплю сока растения.

5.наблюдать за движением простейших.

Вывод: экстракты растений, обладающих фитонцидными свойствами, в несколько раз быстрее губят микроорганизмы по сравнению с экстрактами

нефитонцидных растений.

Опыт №3 (по Б.П. Токину).

Оборудование: микроскоп.

Растения: пеларгония, колонхое, вода.

Ход работы:

1.Листья растений измельчить.

2.на предметное стекло поместить каплю воды с простейшими и на расстоянии нескольких миллиметров от нее кашицу из растения.

3.через 5, 10,20 минут погибнут все простейшие.

Вывод: по сравнению с опытом №2 время ответной реакции на воздействие

фитонцидов увеличилось примерно в 2 раза для каждого исследуемого

растения.

1. Результаты исследования.

Большое влияние на организм человека оказывают биологические факторы

среды. С давних времен, из поколения в поколение человек передавал сведения

о пользе и вреде тех или иных растениях. При этом использование наиболее

древний метод исследования – метод наблюдения. Полезные растения

вводились в комнатную культуру. И лишь в 20 столетии факты полезности

растения получили научное обоснование.

Так стало известно, что многие комнатные растения влияют на микроклимат

помещения, поглощают часть вредных соединений, в том числе

изменяют количество углекислого газа, имеют несомненное эстетическое значение.

Люди часто страдают от различных недугов –ушибов, ран, простудных

болезней, от быстрой утомляемости, плохого самочувствия, и не задумываются о том, что на помощь в этих случаях могут прийти обычные комнатные растения.

В процессе исследования мы решили узнать, какие комнатные растения

обладают целебными свойствами –выделяют фитонцидные вещества,

способствующие улучшению самочувствия учащихся, а какие растения обладают энергетическим воздействием.

Мы занималась изучением фитонцидных свойств. Так, как большую часть времени мы проводим в школе рядом с этими растениями.

При изучении цветовой гаммы, учеными установлено, что зеленый цвет

комнатных растений благотворно влияет на здоровье. Он меньше утомляет глаза, снижает зрительное напряжение, нормализует глазное давление, способствует лучшему кровоснабжению глаз.

Это подтвердили данные опроса среди учащихся 5–10 классов. Было

опрошено 42 человека, 73% выбрали вариант кабинета с комнатными растениями, объясняя это тем, что в таком кабинете красивее, и лучше дышится. 22% -потому, что красиво и нравится, 5% учащихся-все равно, в каком кабинете заниматься.

Работая с научно-популярной и справочной литературой, мы узнали, что большой интерес к природным запахам у химиков, медиков, биологов, экологов, способствовал развитию ароматологии и одного из ее направлений -ароматерапия.

Отечественными учеными были изучены свойства оранжерейных и комнатных растений: описано 45 видов, обладающих бактерицидными и протистоцидными свойствами, и свыше 100 видов – проявляющих фитонцидную активность. Особая заслуга в этих открытиях принадлежит Академику медицинских наук, профессору Ставропольской государственной медицинской академии, А.М.Гродзинскому, выступая на 8 Всероссийском семинаре по фитонцидам растений, он подчеркнул необходимость глубокой разработки теории и практики фитодизайна. По его мнению «...растения, правильно подобранные и размещенные с хорошим «вкусом», создают психологически благоприятную среду, положительно влияют на настроение людей, придают помещению своеобразный колорит и создают определенный комфорт».

Многие комнатные растения имеют чудесные свойства-выделяют в

окружающую среду фитонциды-летучие вещества, способные убивать бактерии, микроорганизмы, очищая воздушную среду помещений, повышают бактерицидные способности воздуха-улучшая тем самым микроклиматические условия, делая воздух чистым, свежим.

По методике Иванченко мы проверили действие запаха лаванды на

работоспособность учащихся: в двух классах разместили бумажные салфетки, пропитанные маслом лаванды, и вели наблюдения за поведением учащихся в течение недели, выводы, сделанные Иванченко В.А. о свойствах фитонцидов лаванды подтвердились: к 4 - 6 уроку эмоциональная активность учащихся не возрастала, а оставалась на среднем уровне. Это подтвердило свойства лаванды успокаивать нервную систему, снимать стрессы, возбуждение.
Сделали паспортизацию комнатных растений школы, для исследований определили учебные кабинеты 2,4,8, выбрали растения - фитонциды, наиболее часто встречающиеся в кабинетах, изучили их морфологические признаки, условия выращивания. Используя методику опытов Николая Верзила по определению фитонцидных свойств, проверили отобранные растения.

Так как многие растения выделяющие фитонциды имеют опушенные, с

сильным ароматом листья, достаточно было потереть их пальцами, чтобы ощутить усиление аромата. А рассматривая листья в лупу, обнаружили, что волоски листа состоят из одноклеточного пузырька - головки на ножке из 4-х ячеек - клеток. Это и есть «фитонцидные железки». В этом пузырьке заключено душистое эфирное масло, пузырек лопается и масло испаряется.
Пары эфирного масла, выделяемые листьями или нежными лепестками цветов (как у азалии, хризантемы, гвоздики комнатной), являются прекрасными очистителями воздуха.

Такими свойствами обладают герань зональная, пеларгония душистая,

хризантемы, гибискусы, колеус, узамбарская фиалка.

Группа растений, не имеющих опушение, такие, как хлорофитум хохлатый, плющ обыкновенный, диор фенбахия, фикус Бенджамика, драцена, шеффлера, сциндаксус, лимон, сансевьера – являются высоко эффективными очистителями воздуха, а это одно из важных условий для учебных кабинетов. Результат своих исследований заносим в таблицу.

Большинство растений, находящиеся в нашей школе можно разделить на три основные группы:

1. 1-я группа - растения, летучие выделения которых обладают выраженной антибактериальной, антивирусной активностью в отношении воздушной микрофлоры (диффенбахия, пеларгония (герань), колеус, фикус).
2. 2-я группа - растения, летучие выделения которых улучшают сердечную деятельность, повышают иммунитет, обладают успокаивающим,
противовоспалительным и другими лечебными действиями (монстера, пеларгония (герань), жасмин, лимон).
3. 3-я группа – растения - фитофильтры, поглощающие из воздуха вредные газы. Например, комнатное растение спатифиллум способно поглощать ацетон, нефролепис и фикусы поглощают формальдегид. К этой же группе растений относят хлорофитум.

Заключение.

С давних времен человечеству известно одно из свойств зеленых растений - улучшать в помещении микроклимат, выделяя летучие вещества - фитонциды, пагубно влияющие на болезнетворные микроорганизмы. Правильно подобранные, размещенные с учетом фитонцидной активности, особенностей роста, растения проявляют свои основные свойства и качества.

В результате выполнения работы нами были изучены Фитонцидные свойства

комнатных растений, имеющиеся в исследуемых кабинетах - и выделены

наиболее активные: герань, пеларгония, бегония, лимон, алоэ, коланхоэ, хлорофитум. Они не только воздействуют на культуры микроорганизмов, но и имеют высокую скорость воздействия и площадь влияния.

Таким образом, оценив изучаемые фитонцидные свойства растений, их морфо - биологическую особенность и использование в озеленении учебных кабинетов, все комнатные культуры разделили на группы по свойствам и качествам:

БАКТЕРИЦИДНЫЕ — хлорофитум, герань, пеларгония, лимон, алоэ

(очищают воздух учебных кабинетов от бактерий, болезнетворных микробов)

ПРОТИСТОЦИДНЫЕ - бегонии, фиалки, герань, пеларгонии,

коланхоэ, традесканция (убивают простейших в микроклимате помещений)

ФУНГИЦИДНЫЕ - герань, пеларгония, хризантема, кислица (защищают

рядом стоящие растения от спор паразитических грибов и бактерий).

На основании этого, с полной уверенностью, рекомендовали эти растения для учебных кабинетов, с целью улучшения микроклимата и оздоровления учащихся.

Рекомендации:

Умело подобранные и правильно размещенные в помещении растения играют важную роль не только в эстетике, но и имеют санитарно гигиеническое значение.

Помните, что «фитодизайн» - это не только использование растений для

улучшения среды обитания в искусственных системах.

Озеленяйте помещения, в которых вы проводите большую часть времени, комнатными растениями, имеющими высокую фитонцидную активность, пусть вашими спутниками станут герань душистая, пеларгония зональная, коланхоэ, хлорофитум, фикусы, хризантемы, циперусы, традесканции, алоэ и фиалки, бегонии и лимоны, араукарии и спатифиллумы.

Будьте всегда здоровы, а в этом вам помогут комнатные растения.

Литература

1.Орехов К. Н. «Проблемы экологии человека», Ставрополь, 1998 год.

2.Агоджанян Н. А., Горшин В. И. «Экология человека», Избранные лекции, Москва, 1994 год.

3.Гаммерман А. Ф. и другие «Лекарственные растения» (растения

–целители), Москва, 1983 год.

4.Гортинский Г. Б., Яковлев Г. П. «Целебные растения в комнате», Москва, 1993год.

5.Иванченко В. А. «Растения и работоспособность», Москва, 1984год.

6.Верзилин Н. М. «Путешествие с домашними растениями», Ленинград,

1969год.

Приложения.

Приложение №1.

Приложение №2.

Приложение №3.

Приложение №4.

Приложение №5.

Приложение № 6.

Приложение №7.

17