Влияние фитонцидов на движение простейших

Конкурс учебно-исследовательских и проектных работ

«Школьники города-науки XXI века»

Секция «Биология»

«Влияние некоторых фитонцидов растений на движение простейших»

Авторы: Тараскина Александра,

Янина Елена, 8А класс

МОУ «Средняя общеобразовательная школа с углублённым изучением отдельных предметов №30» г. о. Саранск

Саранск 2011

Информационная страница

Полное название школы: МОУ «Средняя общеобразовательная школа с углублённым изучением отдельных предметов №30»

Фамилия, имя, отчество директора школы: Жаров Вячеслав Борисович.

Почтовый адрес школы: г. Саранск, ул. Сущинского-5.

Телефон школы: 55-65-71.

Фамилия, имя, отчество авторов работы:

Тараскина Александра Дмитриевна, г. Саранск, ул. Косарева д.39,кв.126 телефон-55-93-97.

Янина Елена Валерьевна г. Саранск, ул. Сущинского, д.11 кв.40,телефон-56-72-67.

Фамилия, имя, отчество (полностью) руководителя работы:

Арапова Ираида Петровна, учитель биологии.

Зобнина Наталья Александровна, учитель математики.

Тезисы

Тема: Влияние некоторых фитонцидов растений на движение простейших. Часто можно слышать такую фразу: «Лук и чеснок выделяют фитонциды, поэтому полезно вдыхать их запах». Что же такое фитонциды и какую роль они играют в жизни человека?

Фитонциды - вещества различной химической природы, своеобразные ядохимикаты. Все растения выделяют их в целях самозащиты; одни растения выделяют малые количества фитонцидов, другие в больших. Фитонциды чеснока, лука, хрена, красного перца убивают многие виды простейших, бактерий и низших грибов в первые минуты и даже секунды. Летучие фитонциды уничтожают простейших (инфузорий), многих насекомых за короткое время. Поэтому мы решили экспериментально выяснить силу действия некоторых фитонцидов на движение простейших.

Актуальность исследования.

На сегодняшний день особенно актуальными являются работы, выполненные на стыке двух и более наук, поскольку позволяют открыть что-то новое и интересное. Для учащихся это особенно важно, поскольку установление межпредметных связей позволяет более глубоко познать окружающий мир и сформировать важные понятия.

Объектами исследования в данной работе являлись простейшие и некоторые фитонциды, образуемые растениями.

Гипотеза: одним из основных процессов жизнедеятельности является движение.

Цель работы: Изучить и провести сравнительную оценку влияния некоторых фитонцидов на движение простейших.

Цель позволяет сформулировать следующие задачи:

• Изучить научную литературу по проблеме исследования.

• Изучить информацию о бактерицидных свойствах растений.

• Вырастить инфузории на сенном настое (см. приложение №1)

• Выявить воздействие фитонцидов на инфузорий.

• Провести сравнительный анализ действия разных фитонцидов на инфузорий.

Методы исследования:

• теоретический (анализ научной литературы);

• эмпирический (эксперимент по выращиванию и размножению простейших, проведение сравнительной оценки влияния некоторых фитонцидов).

Практическая значимость проекта заключается в том, чтобы развивать интерес школьников к урокам математики и биологии, формировать представление о взаимосвязи предметов естественного и математического циклов. Полученные данные могут быть использованы людьми разных профессий для улучшения качества своего труда (врач-инфекционист, ветеринар).

Выводы

1. Под воздействием некоторых фитонцидов движения животных вначале замедляется, а позднее прекращается. В ходе наших исследований мы выяснил, что сильным действием обладают фитонциды лука, из цитрусовых – апельсин.

2. Длительное пребывание простейших в среде, насыщенной фитонцидами, может привести к необратимой утрате ими подвижности, т.е. к гибели.

3. Биологически активные вещества растений лука, чеснока, апельсина, мандарина убивают и подавляют рост и развитие простейших.

4. По результатам нашей работы, видно, что высокая концентрация фитонцидов сокращает численность и уменьшает активность простейших. Знания о свойствах фитонцидов и умение их правильно применять поможет защитить помещение от вредного влияния микроорганизмов, что в свою очередь позволит укрепить защитные силы человеческого организма.

Содержание

• введение;

• выращивание культуры инфузорий;

• история возникновения;

• действие фитонцидов;

• выводы;

• список используемой литературы;

• приложения.

Введение

Часто можно слышать такую фразу: «Лук и чеснок выделяют фитонциды, поэтому полезно вдыхать их запах». Что же такое фитонциды и какую роль они играют в жизни человека?

Летучие вещества, содержащиеся в эфирном масле растений – фитонциды. Большое количество фитонцидов содержится в луке и чесноке. Это полезные вещества не только для самих растений, но и для человека. Еще древние йоги считали, что в воздухе есть очень важные для человека компоненты – они называли их энергиями. Современная наука точно определила состав воздуха. Выяснилось, что ценность выделяет не только процентное содержание в нём кислорода, углекислоты, азота, других газов и их соотношение. Содержание в свежем воздухе небольших, порой незначительных включений аэроионов, фитонцидов и других биологически активных веществ очень важно для самочувствия, настроения, работоспособности человека, и для его здоровья.

Фитонциды - вещества различной химической природы, своеобразные ядохимикаты. Все растения выделяют их в целях самозащиты; одни растения выделяют малые количества фитонцидов, другие — в больших. Фитонциды чеснока, лука, хрена, красного перца убивают многие виды простейших, бактерий и низших грибов в первые минуты и даже секунды. Летучие фитонциды уничтожают простейших (инфузорий), многих насекомых за короткое время. Поэтому мы решили экспериментально выяснить силу действия некоторых фитонцидов на движение простейших.

Актуальность исследования.

На сегодняшний день особенно актуальными являются работы, выполненные на стыке двух и более наук, поскольку позволяют открыть что-то новое и интересное. Для учащихся это особенно важно, поскольку установление межпредметных связей позволяет более глубоко познать окружающий мир и сформировать важные понятия.

Объектами исследования в данной работе являлись простейшие и некоторые фитонциды, образуемые растениями.

Гипотеза: одним из основных процессов жизнедеятельности является движение.

Цель работы: Изучить и провести сравнительную оценку влияния некоторых фитонцидов на движение простейших.

Методы исследования:

• теоретический (анализ научной литературы);

• эмпирический (эксперимент по выращиванию и размножению простейших, проведение сравнительной оценки влияния некоторых фитонцидов).

Практическая значимость проекта заключается в том, чтобы развивать интерес школьников к урокам математики и биологии, формировать представление о взаимосвязи предметов естественного и математического циклов. Полученные данные могут быть использованы людьми разных профессий для улучшения качества своего труда (врач-инфекционист, ветеринар, работник СЭС и др.).

Глава 1. Выращивание культуры инфузорий

Для того чтобы убедиться, что живые организмы размножаются в геометрической прогрессии и проследить это с помощью формулы n-го члена геометрической прогрессии, мы решили провести следующий эксперимент, который назвали: «Размножение простейших».

Процедура проведения эксперимента

1.Выращивание инфузории туфельки.

В 500 мл аквариумной воды добавили сухой травы. Банку с водой храним в помещении с температурой 22⁰С-26⁰С. Через 7-10 дней в банке появились микроскопические жители.

2. Получение чистой культуры.

Для получения чистой культуры взяли воду с культурой инфузории, капнули каплю на чистое стекло, с помощью пипетки добавили в каплю с культурой каплю молока, рядом на удалении в 1 см делаем каплю из чистой воды, затем заменяем каплю воды, содержащую культуру инфузории. С помощью тонкого предмета проводим «тоннель» от чистой капли к капле воды, содержащей культуру инфузории.

Инфузории очень быстро перебираются в чистую воду, так как у этой культуры очень высокая скорость движения. В отличие от других организмов, она первая достигает капли с чистой водой.

3.Разведение.

Обычно инфузорий разводят в искусственных условиях. Для кормления мальков чаще всего используют туфельку (Paramaecium caudatum), размеры которой обычно колеблются от 0,1 до 0,3 мм. Для разведения туфелек лучше всего брать чистую культуру инфузорий; если невозможно приобрести чистую культуру, то можно развести ее самому. Туфельки встречаются почти в каждом водоеме. Добывают их таким образом: воду из водоема наливают в три стеклянных банки, в одну из них кладут взятые со дна веточки, гниющие листья и прочие разлагающиеся растительные остатки, в другую собирают различные растения (ряска, элодея), в третью - ил, взятый со дна. Таким образом, в трех банках будут созданы различные условия для жизни туфелек. После заполнения водой банки нужно просмотреть и удалить из них всех ракообразных, насекомых и их личинок, так как большинство этих животных поедают инфузорий. Летом можно также взять пробу со дна высохшего водоема, а зимой — грунт из-подо льда. Банки ставят на светлое место (не под прямые лучи солнца) при комнатной температуре и закрывают стеклами. После того как банки простоят 2—3 дня, их слегка встряхивают и просматривают на свет. При этом можно определить, много ли туфелек в сосуде и нет ли там ее врагов — водных насекомых и ракообразных. Взяв каплю воды из банки на предметное стекло, просматривают ее с помощью микроскопа или лупу. Туфелек легко отличить от других животных по их быстрому плавному движению. Тело у них веретеновидное, напоминающее по форме подошву туфли. Под малым увеличением микроскопа хорошо видно, как при движении вперед они вращаются вокруг своей оси. Инфузории часто массами скапливаются у кусочков органических остатков, листочка или у поверхностной бактериальной пленки, где они питаются бактериями. При неравномерном освещении сосуда подавляющее большинство туфелек концентрируются у более освещенной стенки. В закрытом сосуде и вообще при недостатке кислорода в воде они держатся у поверхности. Если размножение происходит недостаточно быстро, можно добавить в воду 1—2 капли кипяченого молока, но обычно через 2—3 дня инфузорий бывает вполне достаточно. В таком случае берут каплю воды у стенки, расположенной со стороны света, и тщательно просматривают ее под микроскопом при малом увеличении. Если в пробе не обнаруживается никаких животных, кроме туфельки, то культура пригодна для массового разведения. В противном случае большая капля воды с максимальной концентрацией инфузорий располагается на чистом стекле, рядом с ней, со стороны света, располагается капля свежей отстоявшейся воды. Обе капли соединяются с помощью отточенной спички водным мостиком; туфельки устремляются в сторону свежей воды и света с большей скоростью, чем все остальные микроорганизмы. Размножаются туфельки очень быстро, поэтому, вначале для разведения нет необходимости в их больших количествах.

    При разведении туфелек можно употреблять различные сосуды, наиболее удобны стеклянные банки. Наилучшей является вода с температурой около 26°; достаточно хорошие результаты получаются при комнатной температуре, но сохранять культуру можно при более низкой температуре (+10° и даже ниже). Длительное содержание культуры при оптимальной температуре приводит к их бурному размножению, а затем к быстрому исчезновению. Лучше всего при разведении инфузорий использовать три трехлитровых банки. В одной из них отстаивается вода, доливаемая взамен убывшей, а в двух поддерживается культура инфузорий. Из них по очереди берутся туфельки из мест их наибольшей концентрации с помощью резиновой груши со стеклянным наконечником. Для кормления многих харациновых и других рыб, мальки которых не выносят присутствия бактерий, следует с помощью той же резиновой груши со стеклянным наконечником перенести из банки раствор с большой концентрацией туфелек в чистую литровую банку. Здесь инфузории содержатся сутки - двое, за это время они поедают всех бактерий и таким образом дезинфицируют воду. Инфузорий, взятых из последнего сосуда с помощью той же груши, переносят в аквариум для кормления мальков. Туфелек можно культивировать на банановой кожуре. Кожуру спелых неповрежденных бананов высушивают и затем хранят в сухом помещении; сушеную кожуру промывают и в небольшом количестве (1—3 см2) помещают в культуру. Наиболее простым является разведение туфелек на снятом, сыром или кипяченом молоке. Молоко нужно добавлять по 1—3 капли раз в несколько дней (лучше меньше, чем больше). При образовании осадка на дне или мути на стенках сосуда банку следует вымыть, налить отстоянную воду и поместить в нее культуру туфелек. Необходимо всегда держать в запасе куль туру туфелек, которой можно заменить погибшую, так как культура на молоке очень нестойка (особенно легко погибает при его избытке). В молочном растворе туфельки питаются размножающимися там в огромном количестве молочнокислыми бактериями. Можно разводить туфелек на сенном настое.

Культуру инфузории мы получали на сенном настое и кожуре банана.

В течение нескольких дней под микроскопом наблюдаем за размножением инфузорий, которое происходит очень интенсивно, и подсчитываем раз от раза их количество. Инфузория туфелька находится в непрерывном довольно быстром движении. Скорость ее при комнатной температуре около 2,0—2,5 мм/сек. Для такого маленького животного это большая скорость! За секунду туфелька пробегает расстояние, превышающее длину ее тела в 10—15 раз.

    Траектория движения туфельки довольно сложна, движется она передним концом точно вперед. Столь активное движение туфельки зависит от работы большого количества тончайших волосковидных придатков — ресничек, которые покрывают все тело инфузории. Количество ресничек у одной особи инфузории туфельки равняется 10—15 тыс. Каждая ресничка совершает очень частые веслообразные движения — при комнатной температуре до 30 биений в секунду. Во время удара назад ресничка держится в выпрямленном положении. При возвращении же ее в исходную позицию (при движении вниз) она движется в 3—5 раз медленнее и описывает полукруг. При плавании туфельки движения многочисленных покрывающих ее тело ресничек суммируются. Действия отдельных ресничек оказываются согласованными, в результате чего получаются правильные волнообразные колебания всех ресничек. Волна колебания начинается у переднего конца тела и распространяется назад. Одновременно вдоль тела туфельки проходят 2—3 волны сокращения. Таким образом, весь ресничный аппарат инфузории представляет собой как бы единое функциональное физиологическое целое, действия отдельных структурных единиц которого (ресничек) тесно связаны (координированы) между собой.

Глава 2. История возникновения

В Древнем Риме чеснок входил в обязательный рацион легионеров, т.к., по мнению римлян, кроме целебных свойств он обладал способностью придавать воинам силы и мужество. В Египте на строительство пирамид сгоняли тысячи рабов, которым ежедневно давали лук и чеснок, чтобы они не болели. Древние греки, а также славяне в древние и средние века считали чеснок незаменимым средством против укусов ядовитых змей.

Более 800 лет назад Низами Гянджеви писал об использовании чеснока как лечебного средства при желудочно-кишечных заболеваниях и заболеваниях полости рта, а лука – при воспалении миндалин в горле. Он рекомендовал также употреблять вареный лук при язвенных процессах. Ли Шенчжень, живший в 16 веке, описал целебное действие чеснока, лука и других растений.

Фитонциды растений были обнаружены в 1928-1930гг. одними из первых исследователей фитонцидов были Б.П. Токин, А.Г. Филатова и А.Е. Тебякина. Эти исследователи доказали, что некоторые вещества, содержащиеся в пищевых растениях, обладают мощными фитонцидами свойствами по отношению к болезнетворным для человека бактериям.

Фитонциды были обнаружены во всех растениях. Например, бактерицидные вещества, убивающие многие бактерии, обнаружены в чесноке, хрене, алоэ, некоторых водорослях. Фитонциды около 500 видов растений способны убивать одноклеточные организмы. Фитонциды разных растений имеют различный химический состав. Одни растения вырабатывают летучие фитонциды, другие – нелетучие. Фитонциды одних растений обладают бактерицидными свойствами, т.е. могут убивать бактерии, а фитонциды других растений лишь задерживают рост и размножение микроорганизмов, но не убивают их.

Химические составы фитонцидов чеснока и лука точно не известны. Выяснено только, что это вещества небелковой природы. По некоторым данным, по своей химической природе они близки к гликозидам – широко распространенным в растительном мире веществам.

Один из компонентов сложного комплекса веществ, выделенного из чеснока и проявляющего фитонцидные свойства, подавлял рост и развитие бактерий при разведении даже в 250 тыс. раз. Его назвали аллилом. Аллил – маслянистая жидкость, растворяющаяся в спирте и эфире, но плохо растворимая в воде. Состоит аллил из углерода, кислорода, водорода и серы.

Торопцев и Камнев выделили его из чеснока в чистом виде. Примерно в это же время американские ученые получили из чеснока антимикробный препарат аллицин, а в СССР Каминская выделила из можжевельника фитонцидное вещество, имеющее состав C₁₁H_18. Оказалось, что у одних растений фитонциды – органические кислоты, у других – эфирные масла, алкалоиды и т.д.

Фитонцидные свойства присущи веществам, выделяемым не только растениями, но и грибами, в особенности плесневыми. Еще в Древнем Египте знали о целебных свойствах плесеней, а в России в прежние времена прикладывали плесень к ранам, т.е. применяли ее как бактерицидное средство.

Глава 3. Действие фитонцидов

С глубокой древности чеснок выращивали в Индии, куда его завезли арии. Индийцы использовали его в лечебных целях, при этом это растение не применяли из-за резкого запаха в пищу. В медицине применяют препараты из луковиц чеснока, которые усиливают двигательную и секреторную функции желудочно-кишечного тракта. Это способствует развитию нормальной кишечной флоры  и повышению сопротивляемости организма к простудным, инфекционным заболеваниям и служит средством повышения иммунитета организма.

То, что чеснок является природным антибиотиком, было научно доказано лишь в XIX веке, когда Луи Пастер обнаружил, что чеснок способен убивать бактерии.

Лук репчатый - наиболее распространенный вид, известный с древности. Родина его - Средняя Азия и Афганистан. У древних египтян и римлян лук считался священным, а луковицу воспринимали как символ устройства Вселенной. В пищу из-за резкого запаха его употребляли в основном простолюдины. 

Современная медицина признала лук мощным бактерицидным средством. Фитонциды лука убивают практически все виды болезнетворных микробов, и ни один антибиотик не может сравниться с ним по широте воздействия! Вдыхание свежеприготовленной кашицы из лука или чеснока (она особенно активно выделяет летучие фитонциды в первые 10-15 минут, затем поток их быстро истощается) применяется для лечения заболеваний верхних дыхательных путей, острых и хронических воспалений легких и бронхов. 
Отлично проявляют себя полезные свойства лука (прежде всего его обеззараживающие действие) при обычных простудах и гриппе. Нашей фармацевтической промышленностью выпускаются готовые препараты, представляющие собой спиртовую вытяжку из лука. 

Плоды цитрусовых с давних пор считались полезными для человека. Плоды апельсинового, лимонного и мандаринового деревьев в народной медицине разных стран пользовались большим почетом в качестве лекарственных веществ.

Еще полторы тысячи лет назад в китайских книгах давался рецепт приготовления чая с лимоном. В XVII веке в Китае лимон применялся как средство для излечения ран и легочных заболеваний. Китайцы много сотен лет назад установили пользу лимона при цинге. В нашем столетии, благодаря открытию витаминов, догадки народной китайской медицины стали научно обоснованными. Сейчас никто не сомневается, что среди витаминных растений самым лучшим средством против цинги являются плоды лимона.

Научная медицина использует плоды цитрусовых при лечении желудочно-кишечного тракта и дыхательных путей. Применяли эти целебные плоды и для лечения гнойных ран, язв желудка и кишечника, при брюшном тифе и ангине.

Известны фитонцидные свойства цитрусовых. Летучие фитонциды листьев и плодов лимонного, мандаринового и апельсинового деревьев обладают бактерицидными свойствами в отношении многих бактерий, патогенных и безвредных для растений, животных и человека. Фитонциды цитрусовых, в частности, убивают некоторые формы дизентерийных микробов.

Проведенное исследование позволяет сделать следующие выводы:

1. Под воздействием некоторых фитонцидов движения животных вначале замедляется, а позднее прекращается. В ходе наших исследований мы выяснил, что сильным действием обладают фитонциды лука, из цитрусовых – апельсин.

2. Длительное пребывание простейших в среде, насыщенной фитонцидами, может привести к необратимой утрате ими подвижности, т.е. к гибели.

3. Биологически активные вещества растений лука, чеснока, апельсина, мандарина убивают и подавляют рост и развитие простейших.

4. По результатам нашей работы, видно, что высокая концентрация фитонцидов сокращает численность и уменьшает активность простейших. Знания о свойствах фитонцидов и умение их правильно применять поможет защитить помещение от вредного влияния микроорганизмов, что в свою очередь позволит укрепить защитные силы человеческого организма.

Таблица №1. Фитонцидная активность исследуемых растений.

Название добавок Время	Чеснок без кожуры	Лук	Апельсин	Мандарин
15 минут	Движение простейших было замедленным	Движение простейших прекращалось	Активное движение	Активное движение
30 минут	Движение прекращалось	Простейшие не двигались	Движение простейших было замедленным	Активное движение
1 час	Движение не наблюдалось	Движение не наблюдалось	Движение простейших было замедленным	Активное движение
Сутки	Простейшие погибли	Простейшие погибли	Движение не наблюдалось	Движение простейших было замедленным

Диаграмма №1 «Сравнительная активность исследуемых растений»

Список использованной литературы

1. Акимушкин И. И. Невидимые нити природы. – М.: Мысль, 1985;

2. Биология. Жизнь. Мир растений и животных. Эволюция и тайны живого. Н. Кочетова.

3. Токин Б. П., Фитонциды, 2 изд., М., 1951;

3. Токин Б. П., Целебные яды растений. Повесть о фитонцидах, 2 изд., Л., 1974;

4. Фитонциды, их биологическая роль и значение для медицины и народного хозяйства. К., 1999;

5. Фитонциды. Эксперимент. Исследования, вопросы теории и практики, 1975. Б. П. Токин.

Приложение 1.

Движение инфузорий без действия фитонцидов.

Приложение 2.

Действие фитонцидов чеснока без кожуры.

Движение инфузорий после 15 минут действия фитонцидов чеснока без кожуры.

Движение инфузорий после 30 минут действия фитонцидов чеснока без кожуры.

Движение инфузорий после часа действия фитонцидов чеснока без кожуры.

Движение инфузорий после суток действия фитонцидов чеснока без кожуры.

Приложение 3.

Действие фитонцидов лука.

Движение инфузорий после 15 минут действия фитонцидов лука.

Движение инфузорий после 30 минут действия фитонцидов лука.

Движение инфузорий после часа действия фитонцидов.

Движение инфузорий после суток действия фитонцидов лука.

Приложение 4.

Действие фитонцидов апельсина.

Движение инфузорий после 15 минут действия фитонцидов апельсина.

Движение инфузорий после 30 минут действия фитонцидов апельсина.

Движение инфузорий после часа действия фитонцидов апельсина.

Движение инфузорий после суток действия фитонцидов апельсина.

Приложение 5.

Действие фитонцидов мандарина.

Движение инфузорий после 15 минут действия фитонцидов мандарина.

Движение инфузорий после 30 минут действия фитонцидов мандарина.

Движение инфузорий после часа действия фитонцидов мандарина.

Движение инфузорий после суток действия фитонцидов мандарина.