Наукова робота. Кімнатні рослини – очищувачі повітря

Роботу виконала:
Андрієнко Марія Андріївна
здобувач освіти 8 класу
ЗЗСО І-ІІІ ступенів №16
ВЦА м. Торецьк
Донецької обл.

Керівник:
Коріненко Світлана Іванівна,
вчителька біології та географії
ЗЗСО І-ІІІ ступенів №16
ВЦА м. Торецьк
Донецької області,
лауреатка IV Всеукраїнського Інтернет-конкурсу
„УЧИТЕЛЬ РОКУ–2019” за версією
науково-популярного природничого журналу
„КОЛОСОК” у номінації „Географія”

ВСТУП

Із глибокої давнини людина прагнула прикрасити своє житло рослинами. Вона, відчуваючи себе єдиним цілим з природою, переносила її частку в свій будинок. Зверталася до рослин за зціленням. Але прагнення це було скоріше інтуїтивним. На сучасному етапі розвитку цивілізації, в умовах постійного зростання міст і промислових центрів, коли людина протягом багатьох годин перебуває в оточенні залізобетону і синтетичних матеріалів, роль живих рослин в інтер’єрі особливо важлива. Рослини створюють ілюзію контактів з природою; красою форм, приємним запахом і спокійною зеленим забарвленням благотворно впливають на центральну нервову систему, допомагаючи споратися з поганим настроєм або стресовим станом. Але найбільш важливі санітарні та гігієнічні функції рослин. Ученими встановлено, що кімнатні рослини мають здатність покращувати екологічну обстановку житлових приміщень. Доведено, що рослини поглинають пил, очищають повітря від надлишку вуглекислоти і шкідливих домішок, сприяють зволоженню і іонізації повітря, але що особливо цінно – пригнічують і знищують багато шкідливі мікроорганізми завдяки виділенню особливих летких речовин – фітонцидів.

Актуальність. Повітряне середовище шкільних класів далеке від ідеального, адже окрім звичайного пилу часто в повітрі приміщень є умовно патогенні мікроорганізми, такі як стафілокок, мікроскопічні плісняві гриби тощо. Ці мікроорганізми, потрапляючи в сприятливі умови на слизову оболонку верхніх дихальних шляхів, можуть викликати гострі респіраторні або алергічні захворювання. У ХХІ столітті вчені зареєстрували нову хворобу: «синдром хворого повітря», яка проявляється у тому, що неначе здоровий учень досить швидко втомлюється, з’являється дратівливість, сонливість, проблеми з травленням. Усі вище перераховані симптоми пов’язують із забрудненням повітря шкільних приміщень.

А що можуть зробити звичайні діти щодо вирішення проблеми забруднення повітря класних кімнат?

Мета роботи: довести, що фітонциди, які виділяють рослини, здатні впливати на ріст, розвиток та життєздатність мікроорганізмів, тобто очищати повітря шкільних приміщень та покращувати загальний фізичний стан учнів.

Об’єкт дослідження: фітонциди рослин.

Предмет дослідження: дія фітонцидів рослин на живі організми.

Основні завдання роботи:

• проаналізувати наукові джерела з теми дослідження;
• довести факт протимікробної дії фітонцидів;
• продемонструвати учням школи у формі проведення міні-лекцій, бесід, важливість очищення повітря за допомогою летких рослинних фітонцидів, озеленяючи шкільні приміщення.

Методи дослідження: аналітичний,експериментальний, спостереження.

Результати дослідження. Для озеленення класної кімнати обрали хлорофітум, шеффлеру, традесканцію, сансевꞌєру. Порівнюючи статистику захворюваності класу на ГРВІ протягом року до озеленення класної кімнати (2016-2017 навчальний рік) і після (2017 – 2018 навчальний рік), можна відмітити зменшення показників на 20 %.

Наукова новизна отриманих результатів. Уперше для певного кола осіб продемонстрована дія фітонцидів на живі організми.

Практичне значення. Озеленення в дитячих установах може позитивно вплинути на стан повітряного середовища приміщень і ,як наслідок, на здоров´я дітей, що проводять у класних кімнатах 6-7 годин щоденно. Антимікробна дія деяких рослин поєднується з їх емоційним впливом.

РОЗДІЛ 1. ВІДОМОСТІ ПРО ФІТОНЦИДИ ЯК БІОЛОГІЧНО АКТИВНІ РЕЧОВИНИ РОСЛИННОГО ПОХОДЖЕННЯ

1.1. Історія відкриття та вивчення дії фітонцидів

Про корисне або шкідливе значення рослин науці відомо досить давно, але саме про леткі речовини, які мають бактерицидні властивості, стало відомо відносно недавно. Учений Б.П.Токін назвав їх фітонцидами (від грец. «фіто» – рослина та лат. «цидо» – «убиваю»). Вивченню даних властивостей передувало запитання: чому тварини мають безліч хвороб, а рослини, хоч і вражаються вірусними, грибковими та іншими хворобами, не хворіють, а щороку відновлюються і зеленіють та буяють знову. Тобто рослини здатні себе захистити.

Люди здавна помітили антимікробні властивості деяких рослин. Наприклад, пивовари знали, що хміль, який додається у масу, що бродить, не дає можливості розвиватися гнильній мікрофлорі. Такими ж властивостями володіють полинь, душиця… Мисливці також знають, що добуту здобич необхідно обкладати певними рослинами і вона краще зберігається і, навіть, має консервуючі властивості. Наприклад, естрагон, тімьян, папороть…

Прикладів із життя було достатньо, але наукового підтвердження, що певні рослини здатні вбивати мікроорганізми і деякі найпростіші не було. Цю таємницю розкрив Б.П.Токін: під час вивчення патогенних мікробів у чашках Петрі загинули всі інфузорії, так як там було поживне середовище у вигляді кашки з цибулі або часнику. Захисними силами для рослинних організмів є леткі речовини, які Б.П.Токін назвав фітонцидами і описав як «бактерицидні, фунгіцидні, протистоцидні речовини, які продукуються рослинами, і є одним з факторів їх імунітету та які відіграють роль у взаєминах організмів у біоценозах». До складу фітонцидів входять альдегіди, алкалоїди, глікозиди, синильна кислота, хінони і ефірні олії тощо. Серед названих сполук високою антимікробною активністю володіють алкалоїди (анабазин, нікотин, хінін). Згодом були відкриті їх властивості як природних регуляторів росту бактерій, грибів та мікроорганізмів. Досить швидко вченими було доведено факт того, що фітонцидна активність властива всім представникам царства Рослини, з’ясовано справедливість припущення Б.П.Токіна про взаємодію фітонцидної активності деяких рослин. Газоподібні виділення рослин – являються засобом активного впливу на навколишнє середовище, одним з найважливіших факторів природного імунітету рослин, також вони можуть брати участь у процесах дихання, терморегуляції, а за припущеннями що вперше були зроблені вченими Одеського держуніверситету імені Л.В.Азарова ще й регуляторами росту та розвитку багатьох рослин. Проте властивості цих речовин як інгібіторів та активаторів росту рослинних організмів були відомі ще здавна, та використовувалися людьми в сільському господарстві. Згодом факт їхнього знаходження в організмі рослин був пояснений явищем імунітету рослин, а саме необхідністю захисту від збудників великої кількості паразитарних хвороб та згубної дії комплексу сапротрофних гнильних мікроорганізмів (здебільшого бактерій).[7]

Надземні частини рослин виділяють фітонциди в атмосферу, підземні у грунт, а водні – у воду. Кількість цих речовин змінюється у залежності від сезону, фізіологічного стану рослини, грунту та погоди. Найбільше їх в період цвітіння рослин. Раніше вважали, що лише ефіровмісні рослини володіють фітонцидністю. Але численні дослідження показали, що практично весь рослинний світ має такі властивості, але проявляються вони по-різному. Одна група фітонцидів надзвичайно летка у просторі і може мати свій вплив на значних відстанях, інша група утворюється у рослинних соках тканин у момент пошкодження клітинних оболонок. Сік хвої сосни, ялини, ялівцю, тополі, берези, дубу та інших мають бактерицидні властивості. 1 га листяного лісу щорічно виділяє 2 кг фітонцидів, хвойного – 5 кг, а посадки ялівцю – до 30 кг. Цього достатньо, щоб вбити всі мікроорганізми у невеликому місті. Тому так важливо бувати на прогулянках у лісі, озеленяти свої подвір’я, вулиці, квартири, класні кімнати.

На початку 90-х років минулого століття в рамках підготовки пілотованого польоту на Марс група доктора Волвертона провела наступний експеримент. У закриту камеру поміщали різні рослини, після чого закачували в неї газ, що містить хімічні речовини, типові для наших будинків. Було встановлено, що у відношенні формальдегіду найбільш активні наступні рослини: алое (поглинає до 90%), хлорофітум (86%) і філодендрон (76%). З бензолом найбільш успішно справляються плющ (поглинає 90%) і драцена (79%). Ці ж рослини здатні протистояти трихлоретилену (23% поглинає спатифиллум, від 13 до 20%, залежно від виду, драцена). Що стосується оксидів вуглецю, то у боротьбі з ними незамінні хлорофітуми, поглинають до 96% цієї шкідливої ​​речовини, і епіпремнум (75%). Настільки вражаючий ефект обумовлений особливими фізіологічними властивостями рослин. Різні хімічні речовини осідають на листі і повітряних коренях, частина з них використовується самою рослиною, основна ж маса дістається бактеріям-симбіонтам, які живуть на коренях рослин і переробляють отриманий «хімічний коктейль». Таким чином, рослина являє собою унікальний біофільтр, якому, до речі, не потрібне додаткове очищення. Максимальними повітроочисними здібностями володіють, як правило, рослини з великою кількістю продихів (мікроскопічних щілин на листках, через які відбувається поглинання газоподібних речовин з повітря) і великим обсягом листової поверхні. Ідеальний в цьому відношенні хлорофітум чубатий (86%). Це вельми популярна домашня рослина. Унікальна вже тим, що найкраще почуває себе в сильно забрудненому повітряному середовищі. Хлорофітум буквально обожнює оксиди азоту. У місцях, де їх багато, наприклад, на кухні, він утворює велике число відростків, які ростуть з дивовижною швидкістю. Одна рослина хлорофитума чубатого може повністю нейтралізувати первинну концентрацію толуолу і бензолу протягом 96 годин. Чотирьох рослин на площі 10 кв. м достатньо, щоб очистити повітря від різних домішок на 70-80%.

1.2. Вплив фітонцидів на людину

Фітонциди відіграють важливу роль у регуляції мікробної флори повітря, у підтриманні стабільності біологічного середовища. Спектр протимікробної дії фітонцидів дуже широкий, вони згубно діють на збудники дизентерії, холери, туберкульозу, газової гангрени, черевного тифу, віруси грипу та ін. Крім протимікробної дії, фітонциди деяких рослин підсилюють секреторну та рухову діяльність травного каналу, поліпшують процеси регенерації і прискорюють загоєння ран, стимулюють захисні сили організму, знижують артеріальний тиск, діють як антиартеріосклеротичні речовини. У відповідних дозах фітонциди регулюють скорочення серцевого м’яза, діяльність центральної нервової системи, обмін речовин. Організм людини разом з атмосферним повітрям поглинає за добу 3-4 мг фітогенних органічних речовин, які є “атмовітамінами”, каталізаторами біохімічних процесів людського організму, “еліксиром життя”. Встановлено, що під дією летких рослинних виділень спостерігається підвищення загальної реактивності організму, працездатності, стимулювання діяльності серцево-судинної, дихальної і кровоносної систем [3].

У людей, що перебувають в атмосфері летких речовин рослин, підвищується тонус, посилюються процеси гальмування в корі великих півкуль, підвищується хвилинний об’єм дихання, знижується потреба в кисні, підвищується виділення вуглекислоти [1].

Відоме застосування фітонцидів при захворюваннях шлунково-кишкового тракту, ниркових і легеневих захворюваннях. Створені препарати з ефірними оліями як засоби, що регулюють серцевий тонус, знижуючи артеріальний тиск, для профілактики і лікування атеросклерозу, ревматичних, алергійних захворювань, бронхітів тощо. Ефірні олії застосовуються в медицині як засоби для діагностики функціональної здатності печінки [3].

Фітонциди можуть впливати на дихання. Залежно від концентрації, способів дії і природи летких речовин можуть змінюватися частота, амплітуда і форма дихальних рухів. Під впливом летких фітонцидів цибулі, часнику і ялиці зростає фагоцитарна активність лейкоцитів крові. Фітонциди здатні змінювати функціональні властивості нервових центрів і периферійних нервів [3].

Однак надмірний вплив фітонцидів на організм людини може спричинити побічні, навіть токсичні явища, а інколи призвести до смерті. Досить небезпечними є виділення у рослин родини зонтичних наприклад борщівника сибірського. Ця гігантська рослина часто зустрічається в долинах річок і на заплавних луках. Листки можуть досягати в довжину 60-80см. Їх часто використовують як підстилку, загоряючи на березі річок. Закінчується це дуже неприємно: опіки від листків борщівника з’являються на шкірі швидше, ніж загар. Ураження тривалий час не сходять зі шкіри і потребують лікування. Шкідливі виділення мають також чіпкі рослини – ломиноси. Запаху вони не мають, але вплив на дихальні шляхи досить значний. Вдихаючи його, у людини виникне досить сильний головний біль. Якщо розтерти листок ломиноса і понюхати – відразу на очах з’являються сльози. Леткі речовини цих рослин належать до алкалоїдів типу протоанемоніту. Вони можуть стати причиною досить значного отруєння, якщо людина поспить поруч з ними. Неопалима купина – ясенець, листки якої нагадують перисті листки ясена. У сонячну погоду навколо цих рослин збирається так багато летких виділень, що здається ніби поруч з ними бринить повітря. Запах нагадує лимонний. Якщо піднести палаючого сірника, той спалахне прозорим синюватим полум’ям. Це горять ефірні олії, але сама рослина залишається неушкодженою. Звідси і назва – неопалима купина. Леткі виділення купини пов’язані з охолодженням її від перегріву сонцем. Вони токсичні для людини. Якщо листок торкнеться відкритої ділянки шкіри, то на ній з’являться характерні ураження. Механізм дії летючих фітонцидів полягає в тому, що вони викликають різноманітні зміни мікробної клітини: пригнічують дихання, розчиняють і руйнують поверхневі шари і складові частини протоплазми (ферменти та ін). У цьому полягає здатність летючих біологічно активних речовин рослин вбивати і пригнічувати ріст і розвиток мікроорганізмів повітря.

З фітонцидів нижчих і вищих рослин добувають антибіотики, які людина широко використовує як в сільському господарстві так і у медичній практиці. А саме:

– із звіробою – антибіотик іманін і новоіманін, який застосовується при патології ЛОР-органів;

– із цмину – аренарин (офтальмологія);

– із грецького горіха – юглон (гастроентерологія);

– із солодцю голого – гліцинам і ліквіритон, якими лікують бронхіальну астму, виразкову хворобу, вірусний гепатит;

– із цибулі – аллілен (протисклеротичне, атонія кишечника);

– із часнику – аллілсат (протисклеротичний, проносний, лікування дисбактеріозів);

– із ромашки – ромазулон – (стоматити, гінекологія, лор-патологія, коліти);

– із шишок вільхи сірої – альтан – має противиразкову дію і антиоксидантну активність;

– із пеларгонії – умкалор – рослинний антибіотик, що застосовують при доліковуванні захворювань органів дихання [11].

У таблиці 1.2.1 представлені кімнатні рослини, що нейтралізують шкідливі речовини.

Таблиця 1.2.1

Кімнатні рослини, що володіють антитосичними властивостями

Ведуться дослідження по вивченню можливості застосування фітонцидів з метою збільшення строків зберігання харчових продуктів, що швидко псуються. Прикладом використання фітонцидів в повсякденному житті може слугувати загальновідомий факт того що м’ясо, риба, фрукти краще зберігаються, якщо обернути їх або посипати подрібненими листям хрону, гірчиці, цибулі, часнику.

РОЗДІЛ 2. ДОСЛІДЖЕННЯ ВПЛИВУ ФІТОНЦИДІВ НА ЖИВІ ОРГАНІЗМИ

2.1 Проведення дослідів.

В даний час вивченню фітонцидної дії кімнатних рослин присвячено безліч робіт. У нашому дослідженні ми спиралися на дані Мельникової С.В., Токина Б.П. про вплив фітонцидів на найпростіші.

У якості тест-об’єкта використовувалась культура інфузорії-туфельки, що виявлена у воді місцевого ставка поблизу смт Новгородське.

Для того, щоб провести експеримент щодо згубної дії фітонцидів на інфузорії-туфельки можна, як вказує Токін Б. П. “з однаковим успіхом взяти багато рослин”.

Ми обрали рослини, що не потребують ретельного догляду та невибагливі до умов розведення – хлорофітум чубатий, шефлеру, традесканцію білоцвіткову, сансевꞌєру.

Дослідним шляхом нами проводилася оцінка дії соку і летючих фітонцидів кімнатних рослин. В обох випадках використовувалася кашка з листя. Кашка готувалася шляхом розтирання у ступці товкачем безпосередньо перед роботою, тому що у разі тривалого стояння розтертого матеріалу фітонцидна активність втрачається.

При вивченні дії фітонцидів соку, робили таким чином. На предметне скло наносилося поруч дві краплі: одна з найпростішими, інша з соком однієї з рослин. Вони з’єднувалися між собою водяним містком. При оцінці сили дії летючих фітонцидів рослинна кашка наносилася на предметне скло поруч із краплею з найпростішими, не торкаючись.

Спостереження за найпростішими і протистоцидними властивостями рослин проводили за допомогою мікроскопа збільшенням в 3000 разів. Методика роботи з мікроскопом – стандартна.

Результати спостережень – середнє значення часу уповільнення руху найпростіших і їх загибелі під впливом фітонцидів від 3-х повторностей досліду, заносилося в таблиці, а потім піддалося математичній обробці. Фітонцидну активність (А) визначали за формулою Федорової А.І., Нікольської А.Н.:

А = 100: Т, де Т- час загибелі найпростіших.

Потім порівнювали дані загибелі найпростіших під впливом фітонцидного соку і летючих фітонцидів.

В ході проведеного дослідження фітонцидних властивостей кімнатних рослин отримані наступні результати.

Таблиця 2.1.1

Час реакції найпростіших на фітонциди соку досліджуваних рослин

 Таблиця 2.1.2

Час реакції найпростіших на летючі фітонциди досліджуваних рослин

 Таблиця 2.1.3

Фитонцидна активність досліджуваних рослин

Дані наведені вище таблиць і діаграм показують, що всі досліджені нами кімнатні рослини мають фітонцидну активність: виділяють летючі фітонциди, а також містять їх у соці. Але сила дії фітонцидів на найпростіші розрізняється за наступними показниками:

1) фітонциди різних рослин;

2) фітонциди соку і летючі фітонциди однієї рослини.

Отримані нами результати фітонцидної активності кімнатних рослин, взятих в експеримент, підтверджують дані, викладені, в літературних джерелах і дозволяють рекомендувати ці рослини для більш широкого використання при озелененні приміщень – з метою знезараження повітря.

2.2 Озеленення класної кімнати.

Для озеленення класної кімнати обрали хлорофітум чубатий, шеффлеру, традесканцію, сансевꞌєру. (Див. додаток 1) Порівнюючи статистику захворюваності класу на ГРВІ протягом року до озеленення класної кімнати (2016-2017 навчальний рік) і після (2017 – 2018 навчальний рік), можна відмітити зменшення показників на 20 %.

Діаграма 2.2.1

Захворюваність учнів на ГРВІ

ВИСНОВКИ

Фітонциди — це фітоорганічні речовини (альдегіди, кетони, складні ефіри тощо), які виділяють рослини. Вони здатні пригнічувати розвиток бактерій і мікроскопічних грибів і навіть вбивати їх. Фітонциди одних видів рослин можуть лише гальмувати ріст і розмноження мікроорганізмів, інших — вбивати збудників хвороб. Переважна більшість рослин виділяє леткі фітонциди, які згубно впливають на мікроорганізми на відстані.

Отримані під час дослідження результати дійсно довели, що такі рослини як хлорофітум чубатий, шеффлера, традесканція білоцвіткова, сансевꞌєра мають фітонциди, які здатні пригнічувати та навіть вбивати живі організми. Такий вплив на живі організми можна використовувати, регулюючи мікробну флору повітря шкільних приміщень за допомогою насадження кімнатних рослин.

Зелені насадження здатні боротися з усіма без винятку складовими-забруднювачами повітря: мікроорганізмами, пилом, шкідливими хімічними сполуками а також з електромагнітним випромінюванням. Саме тому озеленення є завжди актуальним, особливо в навчально-виховних закладах, де відбувається активна розумова діяльність учнів, і де вони проводять більше аніж 6 годин на добу.

Серед кімнатних рослин, які мають бактерицидні і дезинфікуючі властивості та якими можна озеленяти шкільні приміщення слід виділити каланхое, алое, плющ, цитрусові рослини, мирт, хлорофітум, герань, аглонему, нефролепіс, шеффлеру, спатифиллум, філодендрон, епіпремнум, фікус.

Неможливо переоцінити застосування фітонцидів для профілактики та лікування різноманітних захворювань. В першу чергу це стосується гострих респіраторних, ангіни, грипу тощо. Часник, цибуля, лимон, редька й хрін є одночасно і їжею, і ліками. Збільшення їх кількості в щоденному раціоні у весняно-зимовий період давно вже вважається дієвою профілактикою застудних захворювань.

Для озеленення класної кімнати обрали хлорофітум, шефлеру, традесканцію, сансевꞌєру. Порівнюючи статистику захворюваності класу на ГРВІ протягом року до озеленення класної кімнати (2016-2017 навчальний рік) і після (2017 – 2018 навчальний рік), можна відмітити зменшення показників на 20 %.

Фітонциди не тільки вбивають бактерії і віруси: вони підвищують імунітет, працездатність, знімають втому, головний біль, нормалізують кров’яний тиск, заспокійливо діють на нервову систему.

Отримані дані досліджень під час роботи над проектом використані для створення інформаційного простору з питань протимікробної дії фітонцидів – виступ на окружній науковій учнівській конференції «Академія дослідників».

Для учнів 8 – 11 класів була проведена міні-лекція з демонстрацією презентації «Кімнатні рослини – очищувачі повітря» під час проведення тижня природничих наук.

СПИСОК ВИКОРИСТАНИХ ДЖЕРЕЛ

1. Волосовец П.С. Фитонциды: значение для медицины. – К.: Наук. думка, 1981. – С. 267-271.
2. Гейхман Л.З. Клинико-физиологические исследования летучих фитонцидов хвойного леса // Фитонциды. – К.: Наук. думка, 1960. – С. 84-85.
3. Дроботько В.Г. Фитонциды в медицине, сельском хозяйстве и пищевой промышленности. – К.: Наук. думка, 1990. – 198 с.
4. Токин Б.П. О роли фитонцидов в природе // Фитонциды, их роль в природе. -Л.: Изд-во Ленингр. ун­та, 1977. – С. 5-21.
5. http://dsmsu.gov.ua/media/2015/03/30/11/Statistika.doc
6. http://pti.kiev.ua/korysna-info/rizni/151-fitoncidi-zbroja-vid-vorogiv..html
7. http://ur.co.ua/10/97-2-ispol-zovanie-fitoncidnyh-rasteniiy-dlya-ozdorovleniya-vozduha-pomesheniiy.html
8. http://masters.donntu.org/2013/feht/paniotova/diss/indexu.htm#p3
9. http://mybiblioteka.su/3-77231.html
10. Дроботько В.Г. Фитонциды в медицине, сельском хозяйстве и пищевой промышленности. – К.: Наук. думка, 1990. – 198 с.
11. http://www.meduniv.lviv.ua/
12. http://www.greenparty.ua/pozelenomu/sposib/sposib_536.html

ДОДАТКИ

Мал. 1. Сансев´єра

Мал. 2. Шеффлера

Мал. 3. Традесканція

Мал. 4. Хлорофітум чубатий

Редакція може не поділяти думку авторів і не несе відповідальність за достовірність інформації. Будь-який передрук матеріалів з сайту може здійснюватись лише при наявності активного гіперпосилання на e-kolosok.org, а також на сам матеріал!