Научно-исследовательская работа учащегося Фитонцидные свойства растений

Департамент социального развития администрации Корсаковского городского округа

Муниципальное бюджетное общеобразовательное учреждение

«СРЕДНЯЯ ОБЩЕОБРАЗОВАТЕЛЬНАЯ ШКОЛА № 1»

Корсаковского городского округа Сахалинской области

694020, Сахалинская область, г. Корсаков, ул. Краснофлотская 1, тел. 4-39-65, 4-33-91

Научно-исследовательская работа:

«Исследование фитонцидных свойств растений, растущих на пришкольном участке МБОУ СОШ№1»

Автор работы: Сиротина Екатерина, Мунгалова Элита,

ученицы 6а класса МБОУ «СОШ № 1» г. Корсакова

Руководитель: Гридасова Светлана Георгиевна

учитель биологии МБОУ «СОШ №1»

Корсаковского городского округа

Корсаков

2014

Содержание

1. Введение стр. 5-6

2. Глава I. Что такое фитонциды? стр. 7-8

3. Глава II. Использование фитонцидных свойств растений стр.9-10

4. Глава III. Влияние условий среды на активность фитонцидов стр.10-11

5. Глава IV Определения фитонцидной активности экстрактов

растений стр.11-14

6. Заключение стр.15

7. Список литературы стр.16

8. Приложение стр.17-25

Введение

Фитонциды - это вещества растительного происхождения, обладающие свойством убивать микроорганизмы, в т.ч. болезнетворные.

Летучие фитонциды - это эфирные масла, выделяемые растением и защищающие его от грибков, простейших, бактерий.

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. К. Линней (1737) называл летучие выделения пыльцы цветов "аурой" и, обращая особое внимание на внутреннее строение цветка, классифицировал запахи цветов. Известные ученые Б. П. Токин (1957), А. М. Гродзинский (1984), говоря об использовании растений в целях профилактики заболеваний, отмечали, что большое развитие должны получить работы по изучению биологически активных летучих выделений растений, обладающих обеззараживающими и повышающими защитные силы организма человека свойствами. Любой растительный организм в процессе своей жизнедеятельности вырабатывает вещества различной химической природы, в том числе и те, которые помогают в борьбе с болезнетворными микроорганизмами, способствуют выработке у растений иммунитета против различных заболеваний.

К таким веществам относятся фитонциды - биологически активные вещества, убивающие или подавляющие рост и развитие не только различных микроорганизмов, но и паразитических червей, насекомых-переносчиков и возбудителей инфекционных заболеваний. Фитонциды были открыты профессором Б.П.Токиным в 1928 году. Со времени открытия фитонцидов накоплен большой фактический материал об антимикробных и противовирусных веществах высших растений. Доказано, что фитонцидная активность присуща всему растительному миру. Газовые выделения являются продуктами обмена растительной клетки, средством активного воздействия на среду и в то же время, как предполагают многие авторы, - регуляторами роста и развития самих растений.

Данная работа посвящена изучению фитонцидных свойств растений, растущих на территории пришкольного участка МБОУ «СОШ №1» города Корсакова Сахалинской области.

Цель работы: установить роль фитонцидов в улучшении окружающей среды, противодействии болезнетворным микроорганизмам, а также во взаимоотношениях организмов в сообществах.

Задачи: -научиться применять исследовательские методики на практике; доказать роль фитонцидов в уничтожении болезнетворных микроорганизмов;

-сравнить фитонцидную активность различных растений в зависимости от вегетационного периода развития.

Глава I. Что такое фитонциды?

Выделяя пахучие вещества, фитонциды, растения оздоровляют воздух, оберегая от врагов себя и своих соседей. Фитонциды губительны для многих микроорганизмов, насекомых, возбудителей болезней. Одних вредных насекомых фитонциды убивают, а других отпугивают. Фитонциды одних растений могут стимулировать или тормозить развитие других растений. Известно, что летучие вещества растений, которые они выделяют в процессе своей жизнедеятельности, уже в концентрации 5 мг/м³ изменяют воздух и могут улучшать самочувствие людей. Растения также служат фильтром вредных веществ, действуя как «зеленая печень».

Даже самые современные технические средства не всегда обеспечивают здоровую воздушную среду. В то же время летучие выделения многих растений обладают фитонцидными свойствами, т.е. способностью подавлять жизнедеятельность микроорганизмов. Механизм действия летучих фитонцидов заключается в том, что они вызывают разнообразные изменения микробной клетки: подавляют дыхание, растворяют и разрушают поверхностные слои и составные части протоплазмы (ферменты и др.) (Янович, Родина, 1956; Гродзинский, 1986). Фитонциды не позволяют микроорганизмам создавать собственные механизмы защиты.

Одна из важнейших особенностей фитонцидов - специфичность их действия. Даже в микроскопических дозах они могут задерживать рост и размножение одних микроорганизмов, стимулировать рост других и играть существенную роль в регулировании состава микрофлоры воздуха, почвы и воды.

Активные фитонциды содержатся в луке и чесноке: пары и вытяжки из них убивают холерный вибрион, дифтерийную палочку, гноеродных микробов. Стоит пожевать несколько минут чеснок, как большинство бактерий, живущих в полости рта, погибают. Многие фитонциды выделяются из растений в газообразном состоянии. Листья смородины, грецкого ореха, дуба, ольхи, желтой акации выделяют гексанал, в очень малых концентрациях убивающих простейших.

Устойчивость картофеля и моркови к грибковым заболеваниям определяется содержащимся в них фитонцидом - хлорогеновой кислотой. Болезнь «снежную плесень» на злаках, вызываемую грибом фузариумом, уничтожает фитонцид бензоксазолин, образующийся в тканях злаков при повреждениях.

Фитонциды малины губительны для золотистого стафилококка, спор дрожжей и плесневого грибка. Фитонциды рябины губительны для золотистого стафилококка, сальмонелл, плесневого грибка. Фитонциды черноплодной рябины задерживают развитие золотистого стафилококка, дизентерийной палочки. Фитонциды чёрной смородины активны по отношению к золотистому стафилококку, микроскопическим грибам, возбудителям дизентерии, дифтерии. Фитонциды черники губительно действуют на дизентерийную палочку, стафилококки, возбудителей дифтерии, брюшного тифа. Фитонциды яблок активны по отношению к возбудителям дизентерии, золотистого стафилококка, протея, вирусов гриппа А.

Из фитонцидов высших и низших растений в настоящее время получены многие антибиотики, обладающие различной антимикробной активностью: из чеснока - аллицин, из шалфея лекарственного - сальвин, из зверобоя продырявленного - иманин, из чистотела большого - сагвинарин, из хлопчатника шерстистого - госсипол и т. д. Кроме того, для нас именно они часто определяют вкус растительной пищи, именно за ними мы обращаемся в зелёную аптеку природы.

Глава II. Использование фитонцидных свойств растений.

Как практически использовать фитонциды для защиты плодовых и ягодных культур? Давно замечено, что там, где растет черемуха, не бывает мух. Если принести в комнату ветки красной бузины, то можно выгнать тараканов - они не выносят ее запаха. Когда в саду растут чернокорень, бузина или мята, от них разбегаются даже мыши и крысы.

При высадке томатов в междурядьях крыжовника и смородины последние не поражают огневка, стеклянница и пилильщики. Если между розетками земляники высадить лук-батун, на эту плантацию не будет садиться долгоносик. Перо лука, обрываемое на еду, выделяет луковые фитонциды, которые убивают и распугивают земляничных клещиков, снижают зараженность ягод серой гнилью.

Полезно высаживать также репчатый лук, чеснок, петрушку, укроп, сельдерей и другие растения: их запах отпугивает многих вредителей. При посадке рядом яблони и малины так, чтобы их ветви соприкасались, малина защитит яблоню от парши, а яблоня малину - от серой гнили.

Сильным обезвреживающим свойством против бактерий корневого рака, которым заболевают яблони, груши, слива, малина и другие, обладает русская конопля. Ее высевают в саду, где она быстро размножается самосевом. Ежегодно оставляют в саду несколько растений конопли, как фитонцидные растения, а лишние вырывают, измельчают и делают из них настой. Настоем конопли можно поливать как пораженные корневым раком деревья, так и здоровые в целях профилактики. Конопля спасает томаты и картофель от фитофторы, отгоняет земляных блошек от репы, редиса и отпугивает гороховую тлю.

Ноготки, выделяющие сильно действующие фитонцидов, являются хорошими защитниками от вредителей плодовых, ягодных и овощных культур. Полезны в саду и на огороде настурция и бархатцы. Если их посадить между кустами ягодников или рядом с помидорами, капустой и другими овощными растениями, то бабочки многих вредителей будут облетать их стороной. Они не станут также откладывать яйца на плодовые, ягодные и овощные растения вблизи настурции. К группе фитонцидных растений относится пижма. В саду полезно иметь несколько растений пижмы.

Глава III. Влияние условий среды на активность фитонцидов

Фитонциды - продукт сложного комплекса биохимических процессов, изменяющихся по фазам развития растений. Фитонцидная активность увеличивается при поранениях растений (механических травмах, внедрении микро- и макропаразитов и т.д.). У большинства исследованных субтропических растений увеличение активности летучих фитонцидов наблюдается в зимне-весенний период и снижается в конце вегетационного период осенью. Фитонцидная активность, например, у мирта обыкновенного, возрастает от первой волны роста (январь - февраль) к весенним и летним месяцам. В период бутонизации и цветения фитонцидная активность наивысшая, а к концу вегетации (ноябрь - декабрь) - наиболее низкая. У луковичных растений из семейства амариллисовые и лилейные интенсивный рост и бутонизация в комнатных условиях чаще приходятся на зимнее время, поэтому активность летучих выделений у них усиливается с конца декабря по первую половину января.

Изменения фитонцидной активности растений обусловлены особенностями биологии, сезонной ритмикой растений, накоплением определённых веществ и изменением их состава. В период вегетации максимальная летучесть фитонцидов во внешней среде объясняется наличием в их составе, например, терпенов. К концу вегетационного периода происходит образование в тканях аскорбиновой кислоты, увеличение кислородосодержащих производных, монотерпенов и сесквитерпанов, отличающихся минимальной летучестью, большей вязкостью. Всё это способствует выполнению функции регуляторов внутренних процессов растений.

Решающее значение для образования фитонцидов имеет местообитание и соотношение элементов питания. Например, климатис, который рос на почвах, богатых органическим удобрением, обладает фунгистатическим и бактерицидным действием в большей степени, чем исследуемые растения, выращенные на обеднённых почвах.

Процесс выделения фитонцидов зависит и от температуры воздуха. Так, повышение температуры окружающего воздуха до 20 - 25^оС способствует возрастанию концентрации этих соединений в 1,8 раза. Понижение температуры воздуха отрицательно сказывается на выделении растениями летучих веществ.

Значительное ослабление фитонцидной активности происходит и при физиологической депрессии, вызванной, например, дефицитом влаги, низким уровнем питания.

Таким образом, зная зависимость интенсивности образования фитонцидов от состояния и условий выращивания растений, можно контролировать этот процесс.

Глава IV. Определения фитонцидной активности экстрактов изучаемых растений.

Чтобы исследовать фитонцидные свойства растений провели следующие опыты.

ОПЫТ №1.Методика контактного воздействия на простейших (по Б.П. Токину)

1.В керамической ступке растереть листья исследуемого растения, действие фитонцидов которого необходимо проверить.

2.Отжать через марлю несколько капель сока исследуемого растения.

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

Просмотреть препарат сначала под малым, а затем под большим увеличением. Можно увидеть разнообразные виды почвенных простейших организмов и их активное движение в капле воды.

4.Зарисовать виды почвенных простейших обнаруженных в препарате.

5.Добавить под покровное стекло каплю приготовленного сока из листьев растений.

6.Наблюдать за движением простейших в течение нескольких минут. Записать результаты наблюдений.

Для сравнения фитонцидной активности изучаемых нами растений мы решили проверить фитонцидные свойства чеснока, лука, и некоторых хорошо известных растений. Для этого получили вытяжки из луковицы лука репчатого, зубчиков чеснока, хвои сосны обыкновенной, листьев тополя бальзамического, березы, листьев и плодов черемухи обыкновенной. Воздействовали на простейших соком этих растений. Данные внесли в таблицу.

Постановка и проведение эксперимента

1.Вместо почвенного раствора в качестве исследуемой культуры, получили накопительную культуру инфузории-туфельки. Для этого налили в пол-литровую банку воды, взятой из аквариума. Добавили в банку с водой две капли сырого молока, накрыли банку стеклом и поставили в теплое место. Через 3 дня наблюдали массовое развитие инфузорий.

2.Получили сок из луковиц лука репчатого, зубчиков чеснока зимнего и весеннего, ягод и листьев черемухи, хвоинок сосны, листьев березы, тополя бальзамического разместили в разные ступки. Объёмы исследуемых соков и экстрактов одинаковы - 0,5 мл.

3.Установили активность простейших до соприкосновения с соком исследуемых растений (под микроскопом).

4.Внесли каплю сока исследуемых растений в настой на предметном стекле.

5.Зафиксировали время, в течение которого происходит гибель простейших после воздействия на них растительного экстракта.

6. Повторили эксперимент еще 2 раза.

7.Среднеарифметические данные внесли в таблицу. ( Приложение таблица№1)

Данный эксперимент проводили 3 раза в июне, августе и сентябре. Сравнили результаты активности фитонцидных растений в различные периоды вегетации растений. Данные внесли в таблицу .( Приложение таблицы №2, №3).

Вывод: на основании проведенных наблюдений нами установлено, что наиболее губительными для простейших является экстракт сока чеснока, лука репчатого, черемухи, сосны обыкновенной.

Наибольшая фитонцидная активность наблюдалась у древесных растений в июне, у луковичных в сентябре( Приложение. Диаграмма №1)

ОПЫТ №2. Методика бесконтактного определения фитонцидной активности (по Б.П. Токину)

1.Листья исследуемого растения измельчить.

2. На предметное стекло поместить каплю воды с простейшими и на расстоянии нескольких миллиметров от неё - кашицу из исследуемого растения.

3.Через 5, 10, 20 мин. погибнут все простейшие, видимые под микроскопом. Опыты показывают, что при использовании одинаковых объёмов кашицы время, за которое гибнут простейшие, зависит от вида взятого растения.

Постановка и проведение эксперимента по бесконтактному определению фитонцидной активности исследуемых растений.

Капля жидкости с инфузориями находилась на расстоянии 2 мм от экстракта фитонцидных растений. Даже без соприкосновения с соком исследуемых растений микроорганизмы через некоторое время погибли. Время воздействия на простейших увеличилось в 2 раза.( Приложение. Таблица №4)

Вывод: по сравнению с опытом №1 время ответной реакции на воздействие фитонцидов увеличилось приблизительно в 2 раза для каждого исследованного вида.

Заключение

Изучив фитонцидные свойства различных растений, мы пришли к выводу, что наиболее губительным для простейших является экстракт сока чеснока, лука репчатого, черемухи, сосны обыкновенной. В озеленении населенных пунктов и территорий школ необходимо использовать фитонцидные растения: черемуху, березу, сосну, тополь . На территории нашей школы произрастают фитонцидные растения: 15 тополей, 5 сосен, 12 березы, 2 черемухи . Они выделяют в воздух летучие вещества, убивающие микробов. Представьте, как велика поверхность десятков тысяч листьев, например, многолетнего дуба или сотни тысяч игл сосны.

Специальными исследованиями доказано, что единичный экземпляр древовидного можжевельника может выделять за один день до 30 г летучих веществ, т.е. 1 га можжевелового леса может выделить в атмосферу 30 кг летучих веществ!

Сок чеснока, лука репчатого можно вдыхать для профилактики простудных заболеваний, особенно в осенний период.

В заключение хочется сказать, что в условиях ежегодного увеличения потока автотранспорта в наших населенных пунктах и его отрицательного влияния на состояние окружающей среды фитонцидные растения просто необходимы. Следует высаживать как можно больше фитонцидных растений: березу, тополь, черемуху, сосну.

Список литературы

1.Безуглов О.С. Удобрения и стимуляторы роста. Ростов-н./Д: Феникс,2002.

2.Блинкин С.А., Рудницкая Т.В. Фитонциды вокруг нас. М., 1981. 185 с.

3.Ведеревский Д.Д. Фитонцидные особенности растений - главнейший фактор специфического иммунитета к инфекционным заболеваниям // Материалы IV Совещ. по проблеме фитонцидов (Киев, 3-6 июля 1962 г.): Тез. докл. Киев, 1962.

4.Задорожный А.М, Кошкин А.Г, Соколов С.Я и др. Справочник по лекарственным растениям. М.: Лесная промышленность,1988.

5.Коршиков Б.М и др. Лекарственные свойства сельскохозяйственных растений. Минск «Ураджай»,1985

6.Токин Б.П. Целебные яды растений. 3-е издание.Л.: Ленинздад,1980.

7.Цыбуля Н.В., Казаринова Н.В. «Фитодизайн как метод улучшения среды обитания человека в закрытых помещениях» // Растительные ресурсы. 1998. №3. С. 11-129.

8.Швечикова А.П., Косогорова Т.М., Луценко А.И. Комнатные растения и чистота воздуха в помещении.//Биология в школе. 1992 .№1-2.

9.Энциклопедия народных методов лечения.

10. Энциклопедический словарь юного биолога. Москва «Педагогика»,1986.

Приложение

Таблица №1 . Дата исследования: 25.06.2014гВид

растения

Активность простейших

(до соприкосновения с фитонцидами)

Активность простейших

(после соприкосновения с фитонцидами)

Чеснок зимний.

активны

Очень быстрая гибель через 4 минуты

Лук репчатый

активны

Гибель через 5 мин

Сосна обыкновенная

активны

Пассивное движение, гибель через 7 мин

Тополь бальзамический

активны

Быстрая гибель через 9 мин

Черемуха обыкновенная

активны

Быстрая гибель через 5 мин

Береза бородавчатая

активны

Движение замедлено, гибель через 15 мин

Таблица №2 . Дата исследования: 20.08.2014гВид

растения

Активность простейших

(до соприкосновения с фитонцидами)

Активность простейших

(после соприкосновения с фитонцидами)

Чеснок

активны

Очень быстрая гибель через 5 мин

Лук репчатый

активны

Гибель через 5 мин

Сосна обыкновенная

активны

Пассивное движение, гибель через 9 мин

Тополь бальзамический

активны

Быстрая гибель через 12 мин

Черемуха обыкновенная

активны

Быстрая гибель через 5 мин

Береза бородавчатая

активны

Движение замедлено, гибель через 20 мин

Таблица №3 . Дата исследования: 28.09.2014гВид

растения

Активность простейших

(до соприкосновения с фитонцидами)

Активность простейших

(после соприкосновения с фитонцидами)

Чеснок весенний

активны

Очень быстрая гибель через 3 мин

Лук репчатый

активны

Гибель через 4 мин

Сосна обыкновенная

активны

Пассивное движение, гибель через 10 мин

Тополь бальзамический

активны

Быстрая гибель через 17 мин

Черемуха обыкновенная

активны

Быстрая гибель через 9мин

Береза бородавчатая

активны

Движение замедлено, гибель через 24 мин

Таблица № 4 . Дата исследования: 25.06.2014г.

Бесконтактное определение фитонцидной активности исследуемых растений.

Вид

растения

Активность простейших

(до соприкосновения с фитонцидами)

Активность простейших

(после соприкосновения с фитонцидами)

Чеснок весенний

активны

Очень быстрая гибель через 9 мин

Лук репчатый

активны

Гибель через 10 мин

Сосна обыкновенная

активны

Пассивное движение, гибель через 18 мин

Тополь бальзамический

активны

Быстрая гибель через 27 мин

Черемуха обыкновенная

активны

Быстрая гибель через 15мин

Береза бородавчатая

активны

Движение замедлено, гибель через33 мин

Диаграмма 1. Сравнение фитонцидной активности растений в различные периоды развития.

Сравнение фитонцидной активности растений по времени гибели простейших

</

Аннотация

Многие люди знают, что растения не только создают уют, но и приносят пользу. Говоря об использовании растений в целях профилактики заболеваний, многие ученые отмечали, что большое развитие должны получить работы по изучению биологически активных летучих выделений растений, обладающих обеззараживающими и повышающими защитные силы организма человека свойствами. Данная работа посвящена изучению фитонцидных свойств растений, растущих у нас дома и на улице.

Цель работы: установить роль фитонцидов в улучшении окружающей среды, противодействии болезнетворным микроорганизмам, а также во взаимоотношениях организмов в сообществах.

Задачи: научиться применять исследовательские методики на практике; доказать роль фитонцидов в уничтожении болезнетворных микроорганизмов; сравнить фитонцидную активность различных растений в зависимости от вегетационного периода развития.

Методы изучения: опыт, наблюдение, изучение литературных источников.

В результате проведенных опытов и наблюдений можно сделать следующий вывод:

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

Опыты показали, что наиболее губительными для простейших является экстракты соков чеснока весеннего, лука репчатого, черемухи, сосны обыкновенной. Самая высокая фитонцидная активность древесных растений наблюдалась в июне, луковичных в сентябре.