Исследование фитонцидных растений

Муниципальное бюджетное общеобразовательное учреждение

средняя общеобразовательная школа № 7

Влияние фитонцидных растений на экологическое состояние воздушной среды школьных кабинетов

Руководитель:

учитель химии, ОБЖ

1 категории

МОУ СОШ №7

Андреева Оксана Егоровна

Нижний Тагил

2017

Содержание

		Стр.
	Введение……………………………………………………………….	3
1.	Характеристика фитонцидных веществ……………………………..	5
	1.1. Экологическое состояние городских помещений……………..	5
	1.2. Особенности фитонцидного поля……………………………….	7
	1.3. Влияние условий среды на фитонцидную активность растений………………………………………………………………..	9
	1.4. Бактерицидное воздействие летучих выделений некоторых растений на микроорганизмы……………………………	12
2.	Исследовательская часть……………………………………………...	20
	2.1. Экспериментальное исследование фитонцидных свойств комнатных растений…………………………………………………..	20
	2.1.1. Опыт №1. Влияние фитонцидных выделений хлорофитумов на рост микроорганизмов……………………………	20
	2.1.2. Опыт №2. Влияние фитонцидных выделений сансивиерий на рост микроорганизмов……………………………………………..	21
	2.1.3. Опыт №3: Влияние фитонцидных выделений бегоний на рост микроорганизмов………………………………………………...	21
	2.1.4. Контрольный опыт……………………………………………	22
	2.2. Рекомендации для озеленения школьных кабинетов…………..	23
	Заключение…………………………………………………………….	24
	Список использованной литературы………………………………...	26
	Приложения……………………………………………………………	27

Введение

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.

При работе над проектом я использовала большое количество научно-популярной литературы, статьи журналов по цветоводству, справочные материалы. Для данной работы использована книги Айзенмана Б. Е. «Фитонциды и антибиотики высших растений» и Блинкина С. А., Рудницкой Т. В. «Фитонциды вокруг нас», в которых рассматриваются условия, влияющие на фитонцидную активность растений, а также приводятся особенности их вохдействия на микроорганизмы. Рассмотрены материалы IV Совещания по проблеме фитонцидов.

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.

В то же время летучие выделения многих растений обладают фитонцидными свойствами, т.е. способностью подавлять жизнедеятельность микроорганизмов. Ещё Гиппократ рекомендовал использовать растения в том виде, в каком их создала природа.¹ Органические и минеральные вещества, которые выделяют клетки растений в процессе своей жизнедеятельности, являются биологически активными, служат источниками лекарственных средств, называл летучие выделения пыльцы цветов «аурой» и, обращая особое внимание на внутреннее строение цветка, классифицировал запахи цветов.

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:

• подавляют дыхание,

• 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 помещениях². 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;

• эколого-биологических особенностей;

• условий выращивания.

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 снижается⁴ .

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.

Научная классификация

Царство: Растения

Отдел: Покрытосеменные

Класс: Однодольные

Порядок: Спаржецветные

Семейство: Агавовые

Род: Хлорофитум

Таблица №1. Представители Хлорофитумов

Chlorophytum elatum	Chlorophytum capense
Chlorophytum amaniense	Chlorophytum bichetii
Chlorophytum borivilianum	Chlorophytum comosum
Chlorophytum macrophyllum	Chlorophytum nepalense
Chlorophytum orchidastrum	Chlorophytum tuberosum

Сансевиерия включает приблизительно 70 видов (см. Табл. №2), из которых немногие актуальны. Эти растения родом из Центральной Африки. Многолетнее корневищное вечнозелёное травянистое растение с прямостоячими суккулентными ланцетовидными листьями. Цветёт обычно весной, в апреле – мае, маленькими белыми цветками, собранными в кистевидные соцветия. По ночам от них исходит достаточно сильный аромат ванили. Сансевиерия способна защитить от скопления вредных веществ, выделяемых линолиумом и мебельной синтетикой.

Все виды на редкость неприхотливы и очень выносливы. Легко переносит сухость воздуха и почвы, не реагирует на сквозняки. Освещённость тоже не имеет решающего значения. Ей подойдут и хорошая освещённое солнечное место, и полутенистое, и даже тень она переносит безболезненно. Правда, это относиться только к однотипным растениям. Не переносит сансевиерия только переувлажнение почвы.

Научная классификация

Царство: Растения

Отдел: Покрытосеменные

Класс: Однодольные

Порядок: Спаржевые

Семейство: Иглициевые

Род: Сансевиерия

Таблица №2. Представители Сансиверий

Sansevieria cylindrica Sansevieria grandis	Sansevieria trifasciata Sansevieria dooneri
Sansevieria gracilepis	Sansevieria kirkii var. pulchra Copperton
Sansevieria Futura	Sansevieria zeylanica Sansevieria zeylanica

Sansevieria zeylanicaБегонии были обнаружены и описаны французским монахом Ш.Плюшьер в XVII века во время экспедиции на остров Гаити. Род бегонии включает более 900 видов травянистых растений, полукустарников и низкосортных кустарников. Более 120 видов (см. Табл. №3) используются в декоративном садоводстве. Многолетнее куставидное растение с толстым ползучим стеблем, на котором на длинных жестковолосистых черешках располагаются крупные очень красивые пёстрокрашенные неравнобокие листья с колосовидным основанием. Обладает антиаллергическим действием.
Бегония способна уничтожать до 80 % микробных клеток в воздухе помещений, в частности, стафилококки и споры грибов.

Бегонии, неплохо переносят условия квартир. Зимой ратания содержат при температуре 16-18 градусов, поливают умеренно, но регулярно и только мягкой водой. Летом их содержат на светлых окнах с рассеянным светом или на слегка затененных местах.

Научная классификация

Царство: Растения

Отдел: Покрытосеменные

Класс: Двудольные

Порядок: Тыквоцветные

Семейство: Бегониевые

Род: Бегония

Таблица №3 Представители бегоний

Begonia hiemalis	Begonia aconitifolia
Begonia albopicta	Begonia amarela
Begonia bowerae	Begonia corallina
Begonia cubensis	Begonia dichroa

Begonia capillipes	Begonia masoniana
Begonya Yetiştiriciliği	Begonia odorata
Begonia pustulata	Begonia thelmae

2. Исследовательская часть

2.1. Экспериментальная работа №1

Исследование фитонцидных свойств комнатных растений

Цель: Определить фитонцидную активность растений.

Оборудование: 1. чашки Петри (4 шт.)

2. хлорофитумы (5 шт.)

3. сансивиерии (5 шт.)

4. бегонии (5 шт.)

Ход работы:

Для оценки фитонцидной активности растений, визуально определяется относительное снижение числа микроорганизмов в опыте по сравнению с контрольным.

Уже в концентрации 5мг/м³ летучие выделения способны изменять и улучшать воздушную среду. Важнейшее значение имеют биологические методы, когда действие летучих выделений тестируется на биологических объектах. При этом выявляется не просто концентрация летучих выделений, а их активная часть, степень их воздействия на микроорганизмы. Биологические методы исключительно чувствительны, с их помощью можно учитывать до 1 мг вещества на 1 м³ воздуха.

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

В течение недели определялось воздействие летучих выделений хлорофитумов на рост и развитие микроорганизмов. Вывод: Хлорофитумы очень сильно угнетают рост микроорганизмов.

2.1.2. Опыт №2. Влияние фитонцидных выделений сансевиерий на рост микроорганизмов.

В течение недели определялось воздействие летучих выделений сансивиерий на рост и развитие микроорганизмов. Вывод: Сансивиерии угнетают рост микроорганизмов меньше, чем хлорофитумы.

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

В течение недели определялось воздействие летучих выделений бегоний на рост и развитие микроорганизмов. Вывод: Бегонии угнетают рост микроорганизмов лучше, чем сансивиерии.

2.1.4. Контрольный опыт:

В течение недели определялся рост и развитие микроорганизмов без воздействия на них летучих фитонцидных выделений растений. Вывод: Без влияния фитонцидов растений микроорганизмы размножаются очень интенсивно.

Итоговый вывод: В ходе работы с тремя видами растений (хлорофитумов, сансевиерий, бегоний) нам удалось выяснить, что наиболее экологически благоприятные условия воздушной среды обеспечивают хлорофитумы.

2.2. Рекомендации для озеленения школьных кабинетов

Познакомившись с большим количеством литературы, мы пришли к выводу, что под действием летучих выделений некоторых растений уменьшается общее число микроорганизмов на 70 – 80% и происходит более эффективная техническая очистка воздуха.

Рассмотрев фитонцидную активность некоторых растений, наиболее встречающихся в современных школах, мы можем предложить список растений, летучие выделения которых обладают частичной бактерицидной, антивирусной и антифунгальной активностью.

(См. приложение №1).

1.Цырбуля Н.В, Фершалова Т.Д. Фитонцидные растения в интерьере.

2 Введенский Д.Д., «Фитонцидные особенности растений – главнейший фактор специфического иммунитета к инфекционным заболеваниям» Материалы IV Совещ. по проблеме фитонцидов.

3.Цырбуля Н.В, Фершалова Т.Д .Фитонцидные растения в интерьере

4 Введенский Д.Д., «Фитонцидные особенности растений – главнейший фактор специфического иммунитета к инфекционным заболеваниям» Материалы IV Совещ. по проблеме фитонцидов.

5 Богатырь В.Б., К вопросу о биологической очистке газо-воздушной среды с помощью декоративных тропических растений

25