Исследовательская работа "Влияние синтетических моющих средств на простейших"

Муниципальное образовательное учреждения

«Хованщинская средняя общеобразовательная школа»

ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКАЯ РАБОТА

на тему:

«Влияние синтетических моющих средств на поведение

инфузории – туфельки»

Выполнила

учащаяся 7 класса

Резяпкина Мария

Руководитель

учитель биологии

Курочкина Е.В.

МО Рузаевка, 2009

СОДЕРЖАНИЕ

ВВЕДЕНИЕ

Ежедневно мы используем множество средств, даже и не задумываясь о их составе. И далеко не многих интересует вопрос, а что же происходит после, когда все они попадают в окружающую среду.

К выбору темы исследования меня подтолкнули неоднократные наблюдения за тем, как в ручей, протекающий рядом с моим домом, постоянно попадают сточные воды. И решила исследовать последствия этого явления и показать полученные результаты тем людям, кто так легкомысленно поступает с природой. И я надеюсь, они задумаются о своих поступках.

Актуальность темы.

Обязательной составной частью контроля за состоянием окружающей среды является биологический мониторинг экологических систем. В настоящее время известно о важной индикаторной роли простейших животных в гидробиологическом контроле. Свободно живущие простейшие служат показателем степени органического загрязнения воды, гидрохимического и гидрологического режима водоемов. Они являются важным звеном пищевых цепей в водных экосистемах. Особенно широко используются культуры инфузорий.

Специфика гидробиологического контроля заключается в том, что только ему доступна оценка последствия загрязнений, но не их последствия. Важно так же и то, что биологический контроль по сравнению с другими методами дает быстрый ответ, т.е. является экспресс методом.

Как известно, имеется два типа биологического тестирования. При первом прямом или экологическом, в пробе воды устанавливается видовой и количественный состав фауны, а затем по таблицам дается заключение о состоянии водоема (о принадлежности водоемов к той или иной зоне сапробности). При втором, непрямом, или физиологическом используют оценку жизненной активности организмов. Избираются отдельные виды, или тест организмы, которые культивируются в лабораторных условиях и затем помещаются в пробе испытываемой воды (среды). Индексом для оценки качества воды (среды) служит та или иная реакция тест-организмов (например, их рост или размер).

Цели и задачи.

Согласно поставленной проблемы, целью и задачами данной работы являются:

- изучить литературу по теме работы;

- ознакомиться и освоить методы культивирования простейших;

- изучить особенности строения и жизнедеятельности инфузории-туфельки;

- ознакомиться с опытами по изучению движения и таксисов инфузории-туфельки;

- провести опыты по изучению влияния синтетических моющих средств на поведение инфузории-туфельки.

Работа была проведена на базе МОУ «Хованщинская средняя общеобразовательная школа».

Первый этап был проведен в октябре – декабре 2007-2008 учебного года. На данном этапе была изучена литература по теме работы, освоены методы микроскопирования и методики изготовления временных микропрепаратов.

Второй этап был проведен в январе – апреле 2007-2008 учебного года. На этом этапе были освоены методы культивирования простейших, изучены особенности строения и жизнедеятельности инфузории-туфельки, проведены опыты по изучению движения и таксисов инфузории-туфельки.

Третий этап был проведен в сентябре – ноябре 2008-2009 учебного года. На данном этапе были проведены опыты по изучению влияния синтетических моющих средств на поведение инфузории-туфельки, подведены итоги работы.

1. Обзор литературы

1.1 Использование простейших как тест – объектов при биологическом и экологическом исследованиях

Под биологическим мониторингом экосистемы следует понимать оценку биологической активности объектов физико-химического окружения (биотопа) с целью выяснения степени влияния их на взаимодействующие с ними живые организмы (биоценоз), а в целом, с целью прогнозирования надежности жизнеспособности экосистемы. Для получения оперативной информации о степени биологической надежности различных экосистем разработаны различные экспресс – биотесты, которые можно применить повсеместно и повседневно.

В данной работе рассматривается экспресс – биотест, где использована принципиальная идентичность реагирования на изменяющиеся условия и неблагоприятные воздействия внешней среды свободноживущих организмов, независимо от биологического уровня или иерархии. В качестве тест – объекта был использован свободноживущий, легко культивируемый одноклеточный организм – инфузория-туфелька. Данный экспресс – биотест позволяет быстро, дешево и массово определять токсичность, полноценность и неспецифическую активность кормов, воды, почвы, воздуха, пищи, лекарств и неизвестных веществ. Это особенно необходимо санитарно-эпидемиологической, ветеринарной, таможенной службам, органам стандартизации, сертификации и контроля, центром мониторинга водных, воздушных бассейнов, лесов, земельных ресурсов.

Экспресс – биотест позволяет создавать банки данных биологического мониторинга экологических систем, определять и выявлять изменение в экосистемах под влиянием загрязнителей. С его помощью можно установить, что экосистема в опасности и необходимо соответствующие срочные меры по восстановлению экосистемы.

1.2 Строение, жизнедеятельность и разнообразие инфузорий

Инфузории впервые были получены Антони Ван Левенгуком случайно. В тот момент ученого интересовало от чего зависит жгучесть перца. Левенгук попытался отделить мельчайшую частицу. Когда ему это не удалось, он решил предварительно размочить перец и залил его водой. Несколько дней спустя, посмотрев через линзу на каплю перечного настоя, он и там увидел невероятное количество «маленьких животных». Одни имели вид удивительных маленьких звездочек, другие – треугольников, полумесяцев, третьи постоянно меняли свою форму, как крошечные капли масла, переливающееся то в одну, то в другую сторону, и т.д. Оказалось, что их можно разводить не только в настое из перца, но и в настоях из травы, сена и различных семян.

Поскольку их можно разводить в настоях трав, Левенгук назвал их «инфузории», т.е. «настойные», «наливочные» - от латинского слова «инфузум», что значит «настой», «наливка». Тогда он называл этим названием все организмы, обитающие в настое. Сейчас же это название закрепилось лишь за одной группой животных с удлиненной, обтекаемой формой тела, покрытого многочисленными ресничками-органами передвижения. А переливающихся то в одну, то в другую сторону животных в настоящее время называют саркодовыми.

Тип Инфузории (Ciliophora)

По сравнению с другими группами простейших инфузории имеют наиболее сложное строение и характеризуются наличием двигательных органелл – ресничек, ядерным дуализмом и особой формой полового процесса – коньюгацией. Всего известно 7500 видов. Большинство инфузорий – свободноживущие морские и пресноводные простейшие. Реже среди них встречаются симбионты и паразиты различных животных.

В зависимости об образа жизни инфузорий их форма тела и адаптации ресничного аппарата сильно варьируют. Многие плавающие инфузории имеют обтекаемую форму тела и равномерное распределение ресничек.

Способом питания инфузорий является фагоцитоз – активное захватывание и поглощение микроскопически инородных живых объектов (бактерий, фрагментов клеток) и твердых частиц одноклеточных животных. У пресноводных инфузорий имеются сократительные вакуоли – органеллы осморегуляции и выделения. Иногда сократительные вакуоли образую сложную систему.

Наиболее известным свободноживущим организмом является инфузория-туфелька (Paramecium caudatum). Размеры ее клетки составляют 0,1-0,3мм. Инфузории-туфельки имеют постоянную форму, так как эктоплазма уплотнена и образует пелликулу. Тело покрыто ресничками, количество которых составляет от 10 до 15 тысяч, благодаря чему инфузория-туфелька плавает с большой скоростью. В одну секунду она проплывает путь, в 8-10 раз превышающая длину ее тела.

У инфузории-туфельки имеется сложная система органелл пищеварения. Рот нередко расположен во впадине тела – воронке (перистом), окруженной длинными ресничками, или мембранеллами. При помощи ресничек пища загоняется в рот (цитостом). Рот ведет в длинную глотку (цитофаринкс), погруженную в эндоплазму. Пищевые комочки, попавшие в эндоплазму, тотчас же окружаются мелкими пузырьками – везикулами с ферментами, что способствует образованию пищеварительных вакуолей. У инфузории-туфельки две сократительные вакуоли с 5-7 приводящими каналами каждая. Избыток жидкости собирается в лучеобразные каналы, а из них выпрыскивается в центральную вакуоль, представляющую собой резервуар, из которого затем выталкивается наружу. В начале пищеварения в вакуолях образуется кислая среда, а на последующих фазах – щелочная, что аналогично процессам пищеварения у высших животных. Непереваренные частицы выбрасываются из клетки в определенном месте – порошице (цитопрокт).

Кроме того, в эктоплазме инфузории-туфельки находятся защитные органеллы – трихоцисты, которые при раздражении «выстреливают» и превращаются в упругую нить. Выстреливание множества трихоцист способно поразить врага из микромира, оказывая парализующее действие.

Бесполое размножение инфузорий осуществляется митотически каждые 1-2 раза в сутки путем поперечного деления и сопровождается делением макро- и микронуклеусов. Через несколько поколений в жизненном цикле инфузорий происходит половой процесс – коньюгация. Перед коньюгацией в каждой особи макронуклеус распадается, а микронуклеус делится мейозом на четыре ядра, три из которых разрушаются, а четвертое вновь делится пополам митозом. В результате в каждой инфузории образуются мужское (мигрирующее) и женское (стационарное) ядра. При коньюгации две инфузории подходят друг к другу брюшными сторонами, оболочка в месте их соприкосновения растворяется, и между ними образуется цитоплазматический мостик. Затем между особями происходит обмен мигрирующими ядрами с последующим слиянием стационарного и мигрирующего ядер, после чего особи расходятся. Вскоре в каждой из них ядро делится и, впоследствии, образуются макро- и микронуклеусы. Таким образом, при половом процессе число инфузорий не увеличивается, а обновляются наследственные свойства макронуклеуса.

2. Материал и методика исследования

Для культивирования инфузории-туфельки используют различные питательные среды и методики:

1. Примерно 10г сухого сена кипятят в течение получаса. Полученную бурую жидкость разливают в 2-3 банки, разбавляя водой до цвета жидкого чая. Через 3-4 дня на поверхности настоя развивается пленка сенных бактерий, являющихся наилучшей пищей для инфузорий. Инфузории вносят пипеткой в раствор из аквариума или из банки с прудовой водой. Через 6-8 дней в культуре будет присутствовать большое количество туфелек. Скорость этого процесса зависит от температуры. При нормальной комнатной температуре культура готова через 15-20 дней.

2. Культуру туфельки можно приготовить, используя молочный раствор из расчета 5-10 капель снятого молока на 100 мл воды. Раствор надо хорошо размешать и разлить по пробиркам. Пересадив в раствор инфузорий, пробирки закрывают рыхлыми ватными тампонами и оставляют в тепле на 5-7 суток.

Для проведения экспериментов в данной работе была использована методика приготовления инфузории-туфельки №1. Каждый опыт эксперимента был проведен согласно схеме:

- приготовление препарата инфузории-туфельки,

- нанесение на предметное стекло 2-3 капель готового препарата культуры инфузории-туфельки,

- действие реагента (1-2 капли),

- наблюдение за поведением инфузории-туфельки,

- фиксирование результата в бланк наблюдений.

Для точности результатов эксперимента с каждым из выбранных реагентов были проведены по три опыта.

3. Результаты исследований

3.1 Наблюдение за движениями и таксисами инфузории-туфельки

Согласно литературным источникам, инфузория-туфелька передвигается с помощью согласованной работы ресничек. Реснички одна за другой совершают ритмичные гребки, и по телу инфузории, таким образом, создают волну гребных движений от переднего конца к заднему. Каждая волна распространяется в диагональном направлении, поэтому инфузория-туфелька перемещается по спиральной траектории, вращаясь вокруг своей продольной оси. Если на пути следования инфузории-туфельки возникает препятствие, то работа ресничек мгновенно прекращается и возобновляется в противоположном направлении. Движение в новом направлении продолжается до преодоления препятствия.

Таксисы – изменение направления движения организмов под влиянием различных раздражителей. Наблюдают: а) положительный таксис (движение к раздражителю), б) отрицательный таксис (движение от раздражителя), в) гальванотаксис – движение, определяемое направлением электрического тока.

Согласно литературным источникам, а также проведенным опытам, у инфузории-туфельки наблюдаются проявления нескольких таксисов при действии различных раздражителей (прикосновение, высокие концентрации в среде различных химических веществ, содержание кислорода и углекислого газа, изменение интенсивности света).

3.2 Изучение влияния синтетических моющих средств на поведение

инфузории-туфельки

3.2.1 Влияние стирального порошка

В данном опыте выявляется влияние раствора стирального порошка на поведение инфузории-туфельки.

Ход работы. Для данного опыта были взяты три пробы культуры инфузории-туфельки. Согласно времени были нанесены по 2 капли культуры на предметные стекла для изучения под микроскопом и оценки состояния инфузорий до действия реагента. Затем были добавлены по 2 капли реагента (1%-ного раствора стирального порошка) к каплям культуры инфузорий на предметных стеклах с целью наблюдения за изменениями в их поведении и контроля продолжительности жизни инфузорий до 100% гибели. Результаты наблюдений занесены в таблицу.

Вывод: при добавлении к культуре инфузории-туфельки раствора порошка, наблюдается проявление отрицательного таксиса к реагенту, гибель клеток в течение 2,3 мин.

3.2.2 Влияние хлорсодержащего моющего средства

В данном опыте выявляется хлорсодержащего моющего средства на поведение инфузории-туфельки.

Ход работы. Для данного опыта были взяты три пробы культуры инфузории-туфельки. Согласно времени были нанесены по 2 капли культуры на предметные стекла для изучения под микроскопом и оценки состояния инфузорий до действия реагента. Затем были добавлены по 2 капли реагента (1%-ного раствора хлорсодержащего моющего средства) к каплям культуры инфузорий на предметных стеклах с целью наблюдения за изменениями в их поведении и контроля продолжительности жизни инфузорий до 100% гибели. Результаты наблюдений занесены в таблицу.

Вывод: при добавлении к культуре инфузории-туфельки раствора хлорсодержащего моющего средства, наблюдается гибель клеток в течение 1 мин.

3.2.3 Влияние мыла

В данном опыте выявляется влияние раствора мыла на поведение инфузории-туфельки.

Ход работы. Для данного опыта были взяты три пробы культуры инфузории-туфельки. Согласно времени были нанесены по 2 капли культуры на предметные стекла для изучения под микроскопом и оценки состояния инфузорий до действия реагента. Затем были добавлены по 2 капли реагента (1%-ного раствора мыла) к каплям культуры инфузорий на предметных стеклах с целью наблюдения за изменениями в их поведении и контроля продолжительности жизни инфузорий до 100% гибели. Результаты наблюдений занесены в таблицу.

Вывод: при добавлении к культуре инфузории-туфельки раствора мыла, наблюдается проявление отрицательного таксиса к реагенту, гибель клеток в течение 4,7 мин.

3.2.4 Влияние средства для мытья посуды

В данном опыте выявляется влияние раствора средства для мытья посуды на поведение инфузории-туфельки.

Ход работы. Для данного опыта были взяты три пробы культуры инфузории-туфельки. Согласно времени были нанесены по 2 капли культуры на предметные стекла для изучения под микроскопом и оценки состояния инфузорий до действия реагента. Затем были добавлены по 2 капли реагента (1%-ного раствора средства для мытья посуды) к каплям культуры инфузорий на предметных стеклах с целью наблюдения за изменениями в их поведении и контроля продолжительности жизни инфузорий до 100% гибели. Результаты наблюдений занесены в таблицу.

Вывод: при добавлении к культуре инфузории-туфельки раствора средства для мытья посуды, наблюдается проявление отрицательного таксиса к реагенту, гибель клеток в течение 3,3 мин.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

1. Обязательной составной частью контроля за состоянием окружающей среды является биологический мониторинг экологических систем. В настоящее время известно о важной индикаторной роли простейших животных в гидробиологическом контроле. Свободно живущие простейшие служат показателем степени органического загрязнения воды, гидрохимического и гидрологического режима водоемов. Они являются важным звеном пищевых цепей в водных экосистемах. Особенно широко используются культуры инфузорий.

2. Для получения оперативной информации о степени биологической надежности различных экосистем разработаны различные экспресс – биотесты, которые можно применить повсеместно и повседневно.

В данной работе рассматривается экспресс – биотест, где использована принципиальная идентичность реагирования на изменяющиеся условия и неблагоприятные воздействия внешней среды свободноживущих организмов, независимо от биологического уровня или иерархии. В качестве тест – объекта был использован свободноживущий, легко культивируемый одноклеточный организм – инфузория-туфелька. Данный экспресс – биотест позволяет быстро, дешево и массово определять токсичность, полноценность и неспецифическую активность кормов, воды, почвы, воздуха, пищи, лекарств и неизвестных веществ.

3. Инфузории-туфельки ведут активный образ жизни при благоприятных лабораторных условиях и реагируют на изменения условий окружающей их среды разнообразными таксисами. У инфузории-туфельки наблюдаются проявления нескольких таксисов при действии различных раздражителей (прикосновение, высокие концентрации в среде различных химических веществ, содержание кислорода и углекислого газа, изменение интенсивности света).

4. Результаты данной работы позволяют сделать следующий вывод: синтетические моющие средства, использованные при проведении опытов, вызывают неминуемую гибель инфузорий. При этом у инфузорий наблюдаются: отрицательный таксис, замедление движения и гибель простейших: под действием раствора порошка - в течение 2,3 мин, раствора хлорсодержащего моющего средства - в течение 1 мин, раствора мыла - в течение 4,7 мин, раствора средства для мытья посуды - 3,3 мин.

СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ:

1. Бузлам В.С., Шитов Ю.Т., Востроилова Г.А. и др. Биологический мониторинг экологических систем. Экспресс биотест. – Воронеж, 1997. – 12с.

2. Каменский А.А., Маклакова А.С., Сарычева Н.Ю. Биология. – М.: «Росмэн», 2005. – 390с.

3. Никишов А.И., Шарова И.Х. Биология. Животные. – М.: «Просвещение», 2001. – 257с.

4. Основы экологии. Под ред. Жидкина В.И. – Саранск, 1994. – 347с.

5. Пепеляева О.А., Сунцова И.В. Биология. 7-8 класс. – М.: ВАКО, 2004. – 432с.

6. Сонин Н.И. Многообразие живых организмов. – М.: «Дрофа», 1991. – 197с.

7. Шарова И.Х. Зоология беспозвоночных: Учеб. для студ. высш. учеб. заведений. – М.: Гуманит. изд. центр «ВЛАДОС», 1999. – 578с.

18