Исследование воздействия фитонцидов на вредителей культурных растений

Обновлено: 20.09.2024

Бесплатные экскурсии в музей Пиявки!
Международный Центр Медицинской Пиявки приглашает посетить музей и узнать о пользе и вреде пиявок, их выращивании, гирудотерапии, лечебной косметике и многом другом. Подробнее >>>

Зимние учеты птиц России!
Приглашаем биологические кружки, профессиональных орнитологов и просто любителей птиц принять участие в программах зимних учетов птиц "Parus" и "Евроазиатские Рождественские учеты" в зимний сезон 2020-2021 годов. Подробнее >>>

Биологический кружок ВООП приглашает!
Биологический кружок при Государственном Дарвиновском музее г.Москвы (м.Академическая) приглашает школьников 5-10 классов на занятия в музее, экскурсии по вечерам, учебные выезды в природу по выходным и дальние полевые экспедиции в каникулы! Подробнее >>>

Соревнования по полевой ботанике "ВЕСЕННЯЯ ФЛОРА" пройдут в мае-июне 2020 года в онлайн-формате (определение растений по фотографиям). К участию в соревновании приглашаются школьники и взрослые любители природы, проживающие в средней полосе Европейской части России. Подробнее >>>

Здесь может быть бесплатно размещено Ваше объявление о проводимом Всероссийском конкурсе, Слёте, Олимпиаде, любом другом важном мероприятии, связанном с экологическим образованием детей или охраной и изучением природы. Подробнее >>>

Мы публикуем на нашем сайте авторские образовательные программы, статьи по экологическому образованию детей в природе, детские исследовательские работы (проекты), основанные на полевом изучении природы. Подробнее >>>

Приведенная ниже работа была опубликована в журнале "Исследовательская работа школьников" Издательского дома "Народное образование" и была любезно предоставлена главным редактором журнала О.В.Глушенковым в 2017 году.

Из огромного количества статей, опубликованных в журнале за годы его работы в 2011-2016 гг, мы отобрали публикации в области экологии, биологии, географии и краеведения, а также небольшое число работ по археологии, истории и культуре.

Примечания: 1) приведенная ниже работа размещена на нашем сайте в оригинальном виде, т.е. так, как она была предоставлена для публикации в журнале; 2) автор сайта не несет ответственности за достоверность сведений, изложенных в работе; 3) данная работа является авторской и ее перепечатка возможна только с указанием авторов и активной гиперссылкой на наш сайт.

ИЗУЧЕНИЕ ВЛИЯНИЯ ФИТОНЦИДОВ ЦВЕТОЧНО-ДЕКОРАТИВНЫХ КУЛЬТУР ЗАКРЫТОГО ГРУНТА НА МИКРОБИОЛОГИЧЕСКУЮ ЗАГРЯЗНЕННОСТЬ ИНТЕРЬЕРОВ СЛУЖЕБНОГО ТИПА

Выполнила: Петриченко Надежда, 10 класса;

Соавторы: Колмаков Александр, 6 класс, Шубина Ангелина, 7 класс

Руководитель: Шубина Наталия Владимировна, учитель биологии и технологии

с. Бродовое, 2009-2011 гг.

Известно, что здоровье человека в настоящее время на 25% связано с состоянием окружающей среды. Изменение окружающей среды негативно воздействует на здоровье людей. Воздух – это самая важная среда для жизни. Весьма богат микроорганизмами воздух в закрытых помещениях, особенно в лечебно-профилактических, детских дошкольных учреждениях, школах и т.д.

Общий уровень загрязнения воздуха внутри зданий превосходит уровень загрязнения атмосферного воздуха в 1,5-4 раза. К тому же для замкнутых помещений характерно отсутствие или ограниченность действия естественных факторов подавления патогенной, воздушной микрофлоры, а присутствие большого количества людей в школах, детских садах и т.п., ускоряет рост численности микроорганизмов в воздухе. Поэтому проблема улучшения среды помещений является весьма актуальной. Как решить данную проблему? Ответ на данный вопрос можно получить, реализуя комплексный подход введения растений в интерьеры, решает медико-биологические, санитарно-гигиенические, психологические, эстетические, воспитательные и обучающиеся проблемы. Это даёт возможность в полной мере использовать эргономические (поддерживающие высокую работоспособность человека) свойства растений; предупреждать экологически опасные ситуации; поддерживать в помещениях стабильные показатели таких параметров, как относительная влажность воздуха, концентрация аэронов и др.; снижать численность патогенных вирусов, бактерий, грибов.

С древних времен люди знали, что есть растения, защищающие от болезней, но только в двадцатом веке создали теорию, объясняющую их свойства, что позволило понять роль летучих веществ – фитонцидов. Оказывается, что большинство комнатных растений содержат фитонциды, которые уничтожают микроорганизмы в воздухе и их можно использовать для дезинфекции.

Природа фитонцидов многообразна и в большей степени неизвестна. Они представляют собой многокомпонентные комплексы веществ различного строения, биологическая активность которых зависит от качественного состава, соотношения компонентов, их синергический и антагонистический взаимосвязи. К тому же выделенные вещества не всегда соответствую их исходных субстратам в растениях.

В целях снижения экологически обусловленных заболеваний можно использовать живые растения, которые кроме антимикробного эффекта обладают и положительным психоэмоциональным воздействием на человека. Однако в ряде случаев: необходимость создания стерильных условий, отсутствие света и др., растения применять затрудненно или нельзя, поэтому необходимо использовать выделенные из них летучие биологически активныевещества, в первую очередь эфирные масла.

В своей работе мы хотели проанализировать ассортимент цветочно-декоративных растений закрытого грунта, обладающих данным свойством и выявить фитонцидную активность каждого вида и влияние их на здоровье школьников.

В качестве объекта исследования нами рассматривался ассортимент цветочно-декоративных культур закрытого грунта, выращенных в условиях школы.

Инструменты и оборудование: лабораторное оборудование, видеомикроскоп, фотоаппарат. Методы исследования: наблюдение, описание, анализ, микроскопический.

Определение бактериальной загрязненности воздуха в классе проводилось седиментационным методом. В каждом экспериментальном классе ставилось 5 чашек Петри с мясо-пептонным агаром (способом конверта), такое же количество чашек Петри ставилось в 3 контрольных классах, где не было растений. Чашки были открыты по 30 минут, затем их закрывали и ставили в термостат при температуре 37 0 С. После 24 часов в термостате, проводили подсчет колоний в каждой чашке и высчитывали среднее значение из 5 чашек каждого класса. Количество микробов в одном кубическом метре воздуха класса проводили по формуле Омелянского.

Х= A x 5 x 100 x 1000 , где

количество колоний
площадь чашки (63,5 кв.см.)
экспозиция (20 мину).

Выведение простейших осуществлялось по методике Федоровой и Никольской. Сосуд с речной водой выдерживался в слабоосвещенном месте при температуре 20-30 С, 7-10 дней.

Фитонцидная активность растений определялась по формуле Токина.

А - фитонцидная активность

Т - время гибели простейших.

Выявление фитонцидной активности комнатных растений и её влияние на состояние здоровья детей

Лабораторный эксперимент №1

Цель: изучить фитонцидную активность комнатных растений и её влияние на состояние здоровья учащихся.

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

2. Изучить действие тканевых соков комнатных растений на бактериальную микрофлору воздуха помещений школы (табл.9-10, диаграммы).

3. Определить воздействие фитонцидов данных растений на состояние здоровья учащихся.

4 . Подобрать ассортимент растений с ярко выраженными фитонцидными свойствами.

В се знают, что лесной воздух очень полезен для здоровья, и одна из важнейших причин этого – наличие в нем фитонцидов, которые убивают или подавляют болезнетворные организмы и оказывают оздоровляющий эффект. Не стоит думать, что, выделяя фитонциды, растения заботятся о нашем самочувствии – они защищают прежде всего себя.

Открытие профессора Токина

Фитонцидные свойства растений были открыты в 1929 году видным советским исследователем профессором Б.П. Токиным. Ученый измельчал свежие листья различных деревьев, натирал на терке хрен или редьку, лук или чеснок, смешивал их с водой и наблюдал под микроскопом, как ведут себя бактерии и простейшие, живущие в этой воде. Они на глазах меняли характер своего движения, форму тела и наконец погибали. Так было открыто действие фитонцидов растений. Впоследствии же выяснилось, что фитонциды обладают не только губительным воздействием на бактерии и простейшие организмы, но и целым рядом других функций. Им принадлежит важная роль в создании иммунитета растений .

Борис Петрович Токин (1900–1984) – советский биолог, доктор биологических наук, основатель кафедры эмбриологии Ленинградского государственного университета, создатель учения о фитонцидах.

На основании многочисленных исследований, проведенных лабораторией профессора Б.П. Токина, было установлено время гибели простейших после бесконтактного воздействия фитонцидных деревьев:

дуб черешчатый – 5 минут,
кипарис пирамидальный – 6 минут,
тисс ягодный – 6 минут,
можжевельник казацкий – 7 минут,
сосна обыкновенная – 10 минут,
береза бородавчая – 20 минуг,
тополь серебристый – 9 минут.

Что влияет на активность

В природе явление фитонцидов универсально. Вместе с тем существуют различия в фитонцидной активности у разных видов. Причем фитонциды листьев деревьев отличаются по своему противомикробному действию от плодов и т. д.

Фитонцидная активность растения может изменяться в зависимости от времени года, от погоды, времени суток (утром до 8 часов и вечером после 19 часов количество фитонцидов, производимых растениями, в несколько раз меньше, чем днем).
Деревья, оказывающиеся в тени, выделяют меньше фитонцидов.
В березовом и сосновом лесах больше света и больше фитонцидов, чем, например, в смешанном.
На количество продуцируемых летучих веществ может влиять также температура воздуха и его влажность: в жаркую погоду концентрация фитонцидов существенно возрастает (в 1,5– 1,8 раза), а при повышении влажности воздуха – уменьшается.

Они все разные

Одни фитонциды губительно действуют на микробов, другие лишь тормозят их рост.

Фитонцидам одних растений свойственно влиять на различные классы микроорганизмов (бактерии, простейшие одноклеточные животные, микроскопические грибки и т. д.), другие же как бы избирательно подавляют лишь определенные виды микробов. Таким образом, фитонциды создают невосприимчивость, поддерживают природный иммунитет растений к различным видам заболеваний.

Фитонциды растений имеют разную химическую природу. Как правило, это комплекс соединений – гликозидов, терпеноидов, дубильных и прочих веществ, не относящихся к трем основным классам природных соединений – белкам, углеводам и жирам.

Летучие фракции почек черемухи содержат синильную кислоту, на листьях черемухи обнаружены цианосодержащие гликозиды.

В таких растениях, как лиственница, береза бородавчатая, вяз, липа мелколистная, клен остролистный, ясень обыкновенный, обнаружены фенольные соединения и органические кислоты. Конденсат из измельченных листьев березы, дуба и черемухи содержит органические кислоты и альдегиды, т. е. вещества, образующиеся при окислении спиртов, а в летучих веществах обнаружены хиноны, возникающие в результате окисления анилина.

В 70 % растений, обладающих фитонцидным действием, содержатся алкалоиды растительного происхождения — азоторганические вещества. К фитонцидам растений относят эфирные масла, красящие вещества (пигменты) и др.

Способные на многое

Всего существует около 500 видов деревьев, обладающих фитонцидными свойствами. Ученые подсчитали, что растения Земли ежегодно выделяют в атмосферу около 490 млн т фитонцидов.

К числу ярко выраженных фитонцидных деревьев и кустарников средней полосы России относятся можжевельник, сосна, ель, береза, дуб, тополь, черемуха, рябина, сирень.

Рекордсменами по выделению фитонцидов поистине являются хвойные растения. Так, 1 га можжевельника выделяет в сутки 30 кг летучих веществ; около 20 кг выделяют сосна и ель. Из южан фитонцидной активностью славятся кипарисы, туя западная, тисс ягодный. Благодаря способности растений выделять фитонциды воздух парков содержит в 200 раз меньше бактерий, чем воздух улиц.

Одни растения вырабатывают сильнолетучие фитонциды, другие — малолетучие.

Оказалось, что совсем не обязательно, чтобы растительные вещества, имеющие запах, выделяли летучие фитонциды. Продуцировать их могут и растения, не содержащие эфирных масел. Так, прекрасными фитонцидными свойствами обладают свежеизмельченные листья дуба.

В то же время некоторые эфиромасличные растения (т. е. выделяющие летучие эфирные масла) довольно слабо воздействуют на бактерии (например, фитонциды, выделяемые листьями герани, лишь через несколько часов убивают одноклеточные организмы). Одни растения теряют при умирании фитонцидные свойства, другие же могут сохранять их довольно долго. Предполагается, например, что способность древесины лиственницы сохраняться сотни и даже тысячи лет связана с ее фитонцидными свойствами.

Воздействие на человека

Летучие фитонциды способны проникать через легкие и кожу в организм человека. Они затормаживают развитие болезнетворных микроорганизмов, предохраняют от инфекционных заболеваний. Фитонциды нормализуют сердечный ритм и артериальное давление, участвуют в обмене веществ, снижают уровень сахара в крови, благоприятно воздействуют на процесс кровообращения в мозгу, состояние печени, бактерицидную активность кожи, а также на иммунную и нервную систему.

При вдыхании летучих фитонцидов хвойных деревьев повышается устойчивость эритроцитов к недостатку кислорода, почти в два раза увеличивают срок их жизни, положительно влияют на функцию всей кровеносной системы. Не случайно люди, живущие в лесных районах, гораздо меньше подвержены заболеваниям верхних дыхательных путей по сравнению с горожанами.

Летучие фитонциды влияют на физико-химический состава воздуха. Они способствуют повышению в воздухе концентрации отрицательных ионов и снижают количество положительных. Фитонциды ионизируют кислород воздуха, стимулируя тем самым его биологическую активность. Кроме того, они улучшают эффективность и экономичность энергетики клетки, способствуют оседанию пылевых частиц.

Лиственные

Сильный, несколько опьяняющий аромат цветков и листьев черемухи очищает воздух от микробов. Фитонцидными свойствами обладают ее листья, цветки, кора и свежие плоды. Черемуха выделяет наиболее сильные фитонциды, содержащие синильную кислоту. Простейшие погибают под воздействием ее фитонцидов через 5 мин., клещи – через 15 мин. Особенно много фитонцидов выделяют молодые листья весной и летом, осенью их выделяется значительно меньше.

Фитонциды черемухи обладают противомикробными и инсектицидными свойствами, они губительны для грибов. Ошейники из распаренных веток черемухи и отвар коры избавляют животных от вшей. Раньше в отваре веток крестьяне замачивали семена перед посевом для борьбы с вредителями растений. Описаны случаи легкого отравления цветками черемухи, когда букеты оставлялись на ночь в спальне или другом закрытом помещении. В экспериментах на животных установлено, что фитонциды черемухи (растертые листья под колпаком) угнетают их нервную систему, снижают уровень гемоглобина в крови.

Фитонциды дуба снижают давление у больных гипертонией

Опыт фитонцидотерапии листьями дуба показывает, что после нескольких сеансов значительно снижается давление у больных гипертонической болезнью во всех стадиях заболевания. А народный обычай ходить в баню с дубовым или березовым веником — это ведь тоже способ использования летучих фитонцидов, выделяемых листьями растений.

В противоположность летучим фитонцидам дуба, у сирени, тополя пирамидального, боярышника они, сужая кровеносные сосуды, повышают кровяное давление, стимулируют сердечно-сосудистую систему.

Научные исследования последних лет доказывают, что фитонциды березы и липы расширяют бронхи, стимулируют работу дыхательной системы. Фитонциды, выделяемые молодыми листочками березы, снимают перенапряжение центральной нервной системы. Прекрасными фитонцидными свойствами обладает и березовый сок. Фитонциды липы оказывают хорошее противопростудное и жаропонижающее действие, снимают головную боль.

Фитонциды березы снимают перенапряжение центральной нервной системы

Хвойные

Приятный аромат хвойного леса создают испаряющиеся через мелкие ранки и молодую хвою летучие фракции живицы — ароматические терпеновые соединения и эфирные масла. В жаркий день они испаряются интенсивнее. У некоторых людей с сердечно-сосудистыми заболеваниями в хвойном лесу может ухудшаться самочувствие. Лицам с больным сердцем при этом трудно дышать, им душно. Но если ветрено и лес негустой, пребывание в нем очень полезно.

Фитонциды хвойных повышают устойчивость эритроцитов к недостатку кислорода

Фитонциды пихты, кедра сибирского и ели сибирской оказывают стимулирующее влияние на нервную, сердечно-сосудистую и другие системы, что в особенности проявляется во время физической нагрузки. Положительно влияют они и на динамику мозгового кровообращения, состояние печени, бактерицидную активность кожи и вообще системы иммунитета. Фитонциды пихты, кедра и ели оказывают противовоспалительное и противоаллергическое действие, стимулируют обменные процессы.

Доказано, что туя и пихта уменьшают количество микробов в воздухе, в том числе возбудителей дифтерии и коклюша. Так, учеными было доказано, что вдыхание летучих веществ пихты стимулирует некоторые формы естественного иммунитета. В косметологии фитонциды можжевельника служат для дезинфекции кожных покровов и заживления ранок, трещинок.

Прирученные фитонциды

Болезнетворным микробам труднее адаптироваться к действию фитонцидов высших растений, чем к антибиотикам, полученным из низших растений – микроскопических грибов. Это важный факт, свидетельствующий о перспективности использования фитонцидных препаратов для профилактики и лечения заболеваний.

1.1. Экологическое состояние городских помещений……………..

1.2. Особенности фитонцидного поля……………………………….

1.3. Влияние условий среды на фитонцидную активность растений………………………………………………………………..

1.4. Бактерицидное воздействие летучих выделений

некоторых растений на микроорганизмы……………………………

2.1. Экспериментальное исследование фитонцидных свойств комнатных растений…………………………………………………..

2.1.1. Опыт №1. Влияние фитонцидных выделений хлорофитумов на рост микроорганизмов……………………………

2.1.2. Опыт №2. Влияние фитонцидных выделений сансивиерий на рост микроорганизмов……………………………………………..

2.1.3. Опыт №3: Влияние фитонцидных выделений бегоний на рост микроорганизмов……………………………………………….

2.2. Рекомендации для озеленения школьных кабинетов…………..

Список использованной литературы……………………………….

Задумайтесь: линолеум, краска, лак, которыми покрыты стены и мебель, пластик, паркет, компьютеры, телефоны, ксероксы и сканеры - словом, все, чем окружил себя современный человек, выделяет вреднейшие химические вещества. Список можно продолжить. Дело не только в том, что каждое из этих веществ само по себе и в отдельности очень вредно, они же еще перемешиваются, образуя страшный для всего живого воздушный коктейль.

Есть ли выход? Сторонники "здорового образа жизни" утверждают, что есть. "Искать помощи у природы" - советуют они. Окружить себя различными растениями, которые, активно вбирая все вредное, вырабатывают кислород и фитонциды, благоприятно воздействуют на человека своим биополем.

С глубокой древности человек стремился украсить своё 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 форм, окраски цветов и листьев растений с другой, полезной функцией растений, о которой было давно известно: живые растения улучшают состав воздуха и очищают атмосферу.

Предметом исследования, является влияние фитонцидных растений на экологическое состояние воздушной среды школьных кабинетов.

Объектом исследования я выбрала несколько видов комнатных растений, используемых для озеленения учебных учреждений.

Актуальность выбранной темы не подвергается сомнению, так как контроль за качество воздуха обязательное условие сохранения здоровья учащихся.

Цель моего проекта: определить какие растения лучше подходят для создания экологически чистой обстановки в школьных кабинетах;

познакомиться с растениями, улучшающими состояние воздушной среды закрытых помещений.

Задачи исследования:

1. Познакомиться с растениями, улучшающими состояние воздушной среды закрытых помещений.

2. Теоретически обосновать, как влияют фитонцидные растения на организм человека.

3. Определить фитонцидную активность различных растений.

В соответствии с задачами исследования были использованы методы систематизации и обобщения теоретического материала, сравнительный анализ и оценка фитонцидных свойств растений.

Гипотеза: Мы предполагаем, что фитонцидные растения благоприятно влияют на состояние воздушной среды и угнетают рост различных микроорганизмов.

Большой выбор материала по данной теме представлен в Интернете.

На сайте [1] можно найти растения, летучие выделения которых обладают частичной бактерицидной и (или) антивирусной, антифунгальной активностью. Научную классификацию хлорофитумов, сансивиерий и бегоний нам помогли найти сайты [2], [3] и [4]. Там же можно найти и информацию по уходу за данными растениями.

1. Характеристика фитонцидных веществ

1.1. Экологическое состояние городских помещений

Воздушная среда городских помещений далека от идеальной. Помимо обычной пыли часто воздух помещений имеет повышенное содержание химических соединений, выделяемых стройматериалами, мебелью, не говоря уже о выхлопных газах. Во Франкфурте-на-Майне в 1994 г. состоялась конференция: "С растениями против смога. Лучшее качество воздуха - через озеленение помещений". Тематика этой конференции была связана с ухудшением экологии закрытых помещений. В Германии более 2,5 млн. человек работают в климатизированных помещениях, и каждый пятый человек жалуется на ухудшение здоровья. Одной из причин этого является некачественный воздух помещений, в котором обнаружено более 1000 вредных веществ, в том числе 250 высокотоксичных и 15 канцерогенных.

Значительного улучшения воздушной среды закрытых помещений можно добиться, используя для озеленения определенные растения. Кроме того, воздушная среда содержит условно-патогенные микроорганизмы, такие как стафилококк, микроскопические плесневые грибы. Эти микроорганизмы, попадая в благоприятные условия на слизистые оболочки верхних дыхательных путей, могут вызывать острые респираторные или аллергические заболевания. Содержание колоний микроорганизмов в помещениях детских учреждений нередко превышает норму в 2 - 3 раза. Даже самые современные технические средства не всегда обеспечивают здоровую воздушную среду.

1.2. Особенности фитонцидного поля

Фитонциды - это вещества, продуцируемые растениями и имеющие бактерицидные, антифунгальные (активные в отношении микроскопических грибов и актиномицетов) и протистоцидные (активные в отношении клеточных простейших) свойства.

Механизм действия летучих фитонцидов заключается в том, что они вызывают разнообразные изменения микробной клетки:

растворяют и разрушают поверхностные слои и составные части протоплазмы (ферменты и др.),

позволяют микроорганизмам создавать собственные механизмы защиты.

Существенно, что при этом генетический аппарат микроорганизмов не изменяется, то есть фитонциды не обладают мутагенными свойствами. Следовательно, широкое использование растительных выделений не способствует селекции видоизмененных, устойчивых форм бактерий.

Известные учёные говорят 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. Особенно это важно в условиях Сибири и Урала, где большую часть времени человек проводит в помещениях 2 . Способность летучих биологически активных веществ растений убивать и подавлять рост и развитие микроорганизмов воздуха, обусловлена химическим составом этих веществ. От него зависит во многом специфичность действия определенных видов растений на различные микроорганизмы.

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.

Фитонциды - важный фактор иммунитета растений. Это впервые было отмечено Б. П. Токиным и наиболее полно раскрыто Д.Д. Вердеревским и его школой на основе клеточной теории фагоцитарного иммунитета И.П. Менчикова, Б.М. Козополянский, характеризуя роль фитонцидов в защите растений от возбудителей болезней, отмечает: "Летучие фракции фитонцидов - это первая линия обороны, соки (нелетучие или малолетучие фракции) - вторая линия обороны". 3 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. Фитонциды - универсальное явление в растительном мире. Любое растение, от бактерий до цветковых, продуцирует фитонциды.

И эти вещества чрезвычайно разнообразны по своей химической природе. В ходе сопряжённой эволюции к каждому виду растений адаптировались определённые микроорганизмы, выделения фитонцидов обусловили взаимоотношения между растениями в сообществах.

Фитонцидная активность – это процент снижения числа колоний микроорганизмов под воздействием летучих выделений растений по сравнению с контрольным уровнем. В некоторых цитируемых работах эти данные отсутствуют и перечислены только виды микроорганизмов, в отношении которых обнаружен фитонцидный эффект.

1.3. Влияние условий среды на фитонцидную активность растений

Фитонцидная активность увеличивается при поранениях растений (механических травмах, внедрении микро- и макропаразитов и т.д.). Фитонциды - один из важнейших факторов естественного иммунитета растений. Фитонциды - продукт сложного комплекса биохимических процессов, изменяющихся по фазам развития растений. Фитонциды не только имеют иммунологическое значение, но могут служить регуляторами роста и развития растений, участвовать в процессах дыхания, терморегуляции и т.д.

Выделения комнатными растениями летучих веществ зависит от многих факторов:

от систематической принадлежности растений;

возраста и физиологического состояния;

У большинства исследованных субтропических комнатных растений увеличение активности летучих фитонцидов наблюдается в зимне-весений 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 амариллисовых и лилейных, 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.

В лечебно - профилактических целях очень важно, что фитонцидная активность комнатных растений проявляется в зимне-весенний период, т.к. именно в это время возрастает число острых респираторных заболеваний.

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, клематис, который рос на почвах, богатых органическим удобрением, обладает фунгистатическим и бактерицидным действием в большей степени, чем исследуемые растения, выращенные на обеднённых почвах.

Сильно влияет на образование фитонцидов освещённость. Изучая биохимические особенности лавра благородного, М.П. Волошин и А.П. Дягерева установили, что эфирного масла больше в листьях растений, произрастающих на открытых (солнечных местах), чем у тех, которые растут на затенённых участках без ухода. У последних - выход масла резко снижается 4 .

Процесс выделения фитонцидов зависит и от температуры воздуха. Так, повышение температуры окружающего воздуха до 20 – 25С ° 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.

1.4. Бактерицидное воздействие летучих выделений

некоторых растений на микроорганизмы

Как известно растения мы используем порой просто для красоты, порой и не догадываемся, что многие из растений, которые имеются в наших домах, уничтожают микроорганизмы.

Чемпионом среди цветов является хлорофитум. Одного этого растения оказывается достаточно, чтобы ослабить воздействие оксидов азота в помещении, где несколько часов работала газосварка. Для поглощения же формальдегида, выделяемого теплоизоляцией из синтетических материалов, в квартире средней величины потребуется уже 40 хлорофитумов. Такое же количество растений практически полностью очистило воздух от патогенных частиц в 20-метровой жилой комнате. Причем, очистительные свойства цветов заметно усиливаются, если положить в цветочные горшки активированный уголь. 5

Род содержит около 200—250 видов (см. Табл. №1). Хлорофитум обладает значительным бактерицидным эффектом. Специалисты Всероссийского института лекарственных и ароматических растений (ВИЛАР) выяснили, что за 24 часа этот цветок почти полностью очищает воздух от вредных микроорганизмов. Одно из самых распространенных респираторных ампельных комнатных растений. Более двух веков оно украшает и создаёт уют в жилых помещениях. Такая популярность объясняется быстрым ростом, нетребовательностью к условиям обитания и несложным размножением. Растение это неприхотливое, оно хорошо растет как в прохладных комнатах, при температуре 10-12 градусов, так и в помещениях с центральным отоплением. Оно достаточно светолюбиво, но нормально переносит и затемнение. Летом хлорофитум требует обильного полива и в большом горшке может дать столько побегов, что кажется, будто растение раскинуло вокруг себя зеленый занавес.

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.

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?

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.

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.

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 о С 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.

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

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.

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.

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.

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

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

Читайте также: