Комнатные растения и чистота учебных помещений

Воздух – смесь газов: N2, О2, СО2, инертные газы, пары воды. Но помимо этих газов воздух содержит еще и различные загрязняющие вещества (ядовитые газы, мельчайшие капельки жидкостей, пары, частички твердых веществ, в том числе и тяжелые металлы, пыль и т. д. ), микроорганизмы (в том числе, болезнетворные), а также выделяемые ими продукты жизнедеятельности (часто токсичные для человека). Концентрация веществ, подпадающих под вышеназванные категории, очень мала, но даже в таких количествах они влияют на их здоровье.

Итак, смесь всех вышеперечисленных веществ – воздух, которым мы дышим. Судьба воздуха, которым мы дышим и без которого не возможна наша жизнь, в значительной мере зависит от растительного мира. Единственными производителями кислорода на планете являются растения. Также они способны очищать окружающую среду от шума, пыли, многих загрязняющих веществ. Немаловажно и еще одно свойство растений – выделять в окружаю- щую среду фитонциды.

Чистый воздух – необходимое условие для нормального газообмена в легких. Если в воздухе не хватает кислорода, то его содержание понижается в крови. Известно, что легко дышится в сосновом лесу, где воздух чист и ароматен, на берегу моря, на высоких горах. Медицина давно использует для лечения болезней целебные свойства чистого воздуха.

Воздух в закрытых помещениях насыщен микроорганизмами, в том числе и болезнетворными. При кашле и чихании в воздух выбрасываются миллионы крошечных капелек жидкости (слизи и слюны). Эти капли вместе с находящимися в них живыми микроорганизмами могут вдохнуть другие люди, особенно в местах скопления большого количества народа, к тому же еще и плохо вентилируемых. Стандартные гигиенические приемы для защиты от капельной инфекции – правильное пользование носовыми платками и проветривание комнат.

Некоторые микроорганизмы, такие как вирус оспы или туберкулезная палочка, очень устойчивы к высыханию и сохраняются в пыли, содержащей высохшие остатки капель. Даже при разговоре изо рта вылетают микроскопические брызги слюны, поэтому подобного рода инфекции очень трудно предотвратить, особенно если микроорганизм очень вирулентен.

Бактерии – это мельчайшие организмы, обладающие устойчивым клеточным строением. Диаметр бактериальной клетки в среднем составляет 1 мкм. Размеры клеток варьируют в пределах от 0,1 до 10 мкм. Бактерии – одноклеточные организмы; их можно рассмотреть только под микроскопом. Поэтому их называют микробами или микроорганизмами. Изучением бактерий занимается наука бактериология. Бактерии освоили самые разнообразные среды обитания.

Форма бактериальной клетки является одним из важнейших систематических признаков. Выделяют четыре основных типа клеток полезных и болезнетворных микробов: а) Кокки (сферические)

1) кокки

2) стрептококки – вызывают инфекцию верхних дыхательных путей

3) стафилококки – вызывают фурункулез, воспаление легких, пищевые отравления и другие заболевания

4) диплококки – возбудитель пневмонии, менингит, перитонит.

б) Бациллы (палочковидные)

Являются возбудителями брюшного тифа, сибирской язвы, столбняка, ботулизма.

в) Спириллы (спиралевидные)

Возбудители сифилиса.

г) Вибрионы (короткие палочки, всегда изогнутые в виде запятой)

Возбудитель холеры.

1. 2 Растения и бактериальная загрязненность воздуха

Растения улучшают качество воздуха. Они не только пополняют его кислородом, образующимся в процессе фотосинтеза, но и выделяют в окружающую среду защитные вещества – фитонциды. Токсические вещества для бактерий, грибков и простейших, выделяемыми разными растениями, обладают весьма различными свойствами они заведомо различны по своей химической природе, силе действия. Одни растения, например можжевельник, выделяют в атмосферу большие количества летучих токсических для многих микроорганизмов веществ, другие, например герань, некоторые виды полыни, многие садовые розы, - ничтожные количества летучих противомикробных веществ, но тканевые соки этих растений могут обладать большой микроубивающей силой. Из этого, кстати, видно, что сильно пахучие растения далеко не всегда являются более губительными для тех или иных микробов, чем непахучие. Большинство растений, обладает свойствами выделять и летучие, и практически нелетучие вещества, замедляющие рост и размножение микробов или убивающие их. Таковы хвойные – сосна, ель, пихта, можжевельник; из лиственных деревьев – черемуха, тополь, дуб. Лучше убивают бактерии молодые здоровые листья и несколько слабее – старые, но тоже здоровые. Еще слабее действуют на бактерии листья, пораженные какими – либо болезнями. Специальными исследованиями доказано, что единичный экземпляр древовидного можжевельника может выделять за один день 30 граммов летучих веществ! Один гектар можжевельного леса может выделить в атмосферу 30 килограммов летучих веществ!

Название фитонциды означает, во-первых, что вещества эти растительного происхождения («фитон» - растение), а во-вторых, что они обладают свойством убивать другие организмы (указание на это дает частичка «циды»).

Лекарственные фитонцидные препараты, получаемые из бактерий, грибков, называют антибиотиками, а когда речь заходит о высших растениях, почти все дают правильное название – фитонциды. Одни растения вырабатывают преимущественно сильно летучие фитонциды, другие – малолетучие; фитонциды разных растений обладают разной мощностью, различен и их химический состав. Фитонциды одних растений обладают бактерицидными свойствами, то есть могут убивать бактерии. Фитонциды других растений, обладают бактериостатическими свойствами, то есть не убивают, а только задерживают рост и размножение микроорганизмов. Фитонцидами, образно говоря, растение само себя стерилизует.

Таким образом, под фитонцидами понимают вещества растений разнообразной химической природы, обладающие свойствами тормозить развитие или убивать бактерии, простейших, грибы и те или иные многоклеточные организмы и имеющие важное значение в предохранении растений от заболеваний, то есть играющие важную роль в естественной невосприимчивости к заразным заболеваниям – иммунитете растений.

Почти половина всех лекарственных средств, допущенных в нашей стране, это вещества высших растений. Около 2% попадает на лекарственные препараты, получаемые из грибов и бактерий (антибиотики). Более 80% всех лекарств при болезнях сердца растительного происхождения. Кстати сказать, ученые убедились в последние годы, что растения издавна используемые медициной как лекарственные, при разных болезнях оказались в той или иной степени бактерицидными. Изучали лекарственные растения, произрастающие в Узбекистане. Из 45 растений 33 оказались с такими фитонцидными свойствами, что убивают бактерии тифо-дезинтерийной группы. Среди них – ажгон, анис, мята перечная, шалфей, конопля и другие. При благоприятных условиях в 1 м3 воздуха, непосредственно окружающего надземные части растений, может содержаться несколько миллиграммов летучих веществ, выделяемых растениями, это огромное количество.

Фитонциды – один из многих факторов, влияющих на микрофлору воздуха. Для оздоровления воздушной среды закрытых помещений применяют комнатные цветочные растения, многие из которых обладают высокой фитонцидной активностью.

Известно, что зеленые растения в помещении улучшают микроклимат. Растения, правильно подобранные и размещенные с хорошим вкусом, создают психологически благоприятную среду, положительно влияют на настроение людей, придают помещению своеобразный колорит и создают определенный комфорт.

Вот почему при подборе цветов для озеленения школьных помещений необходимо учитывать не только их декоративность, но и фитонцидные свойства.

1. 3 Лечебное воздействие летучих выделений растений на человека

Фитонцидами (от греч. phyton – растение, caedre - убивать) называют вещества разнообразной природы, которые объединяет одно общее свойство: они определяют устойчивость растений к вредным организмам. Фитонциды открыты советским ученым Б. П. Токиным в 1928-1930гг.

Значительная часть исследований антимикробных свойств растений, обусловленных фитонцидами, проводится с учетом данных народной медицины. Растения, издавна используемые медициной как лекарственные при различных болезнях, оказались в той или иной степени бактерицидными. Почти половина всех лекарств, допущенных в нашей стране – это вещества высших растений. Фитонциды применяются и в других областях деятельности человека: ветеринарии, растеневодстве, быту, пищевой промышленности и т. д.

Антимикробный спектр действия фитонцидов весьма разнообразен: их действие может проявляться как на патогенные, так и на непатогенные микроорганизмы – бактерии, грибки, простейшие, вирусы. Однако для каждого фитонцида характерно присутствие определенного сочетания антимикробных свойств. При этом механизм действия может быть различным, но в целом вызывает разнообразные изменения микробной клетки: подавляют дыхание, растворяют и разрушают поверхностные слои и составные части протоплазмы (ферменты и др. ). Фитонциды не позволяют микроорганизмам создавать собственные механизмы защиты, генетический аппарат при этом не изменяется, т. е. фитонциды не обладают мутагенными свойствами, следовательно, широкое использование растительных выделений не способствует селекции видоизмененных, устойчивых бактерий. Однако, в ходе сопряженной эволюции к каждому виду растений адаптирировались определенные микроорганизмы, способные поражать его. Этот недостаток устраняется путем использования комбинаций фитонцидов различных растений.

Растения могут обладать антимикробной активностью независимо от места произрастания, климатических, экологических и других условий. Любое растение производит фитонцидные вещества, способные подавлять рост бактерий, грибков, простейших. Наряду с летучими (экскреторными), выделяемыми надземными частями растений в атмосферу, подземными в почву, водными растениями в воду, в протоплазме имеются практически нелетучие вещества (неэкскреторные) – фитонциды, которые удается извлечь из живых или убитых клеток растений путем экстрагирования. Количественный и качественный состав фитонцидов в растениях может варьироваться в зависимости от стадии вегетации растения, климатогеографических условий, органа растения и т. д. Установлены фитонцидные свойства ряда пищевых растений (лука, чеснока, хрена, горчицы, укропа, фасоли, земляники, капусты, томатов, злаковых культур, клюквы, груш, яблок, черемухи, смородины, винограда, калины, цитрусовых и т. д. ). Из них наиболее изучены лук, чеснок, в том числе и их дикорастущие.

Фитонциды содержатся во многих лесопарковых (береза, дуб, граб, лавр, клен, каштан, кипарис, тополь и т. д. ), хвойных (кедр, можжевельник, пихта, сосна и т. д. ), декоративных (акация, жасмин, жимолость, сирень, пион и т. д. ), лекарственных (зверобой, мята, тысячелистник, шалфей и т. д. ) и многих других, водорослях. Газовые выделения являются продуктами обмена растительной клетки, средствами активного воздействия на среду, и в то же время, как утверждают многие авторы – регуляторами роста и развития самих растений.

С точки зрения химической природы – это эфирные масла, алкалоиды, гликозиды, дубильные вещества, бальзамы, смолы, синильная кислота. Все эти вещества являются компонентами сложной смеси, уникальной для каждого вида, которую мы и называем фитонциды. У разных фитонцидов выявлены различные физико-химические свойства, определена структура или химический состав некоторых фитонцидов (например, к числу действующих веществ чеснока относят аллицин, гармицин, различные эфирные масла). Это обуславливает специфический спектр их действия. Фитонциды чеснока и гречихи в опытах быстрее всего убивают туберкулезную палочку; пихты – дифтерийную и коклюшную палочки; зверобоя, полыни и калужницы – паратифозные бактерии, черной смородины, укропа, черемухи, эфедры – золотистый стафилококк и т. д. Эти сведения могут быть использованы для обеззараживания воздуха квартир и защиты от бактериальных болезней. Летучие фитонциды чаще убивают бактерий, грибки, простейшие, вирусы. Нелетучие фитонциды, как правило, задерживают рост и развитие микроорганизмов не убивая их. Эти свойства широко используются для достижения чистоты воздуха, что достигается путем создания лесопарковых насаждений в городах и других населенных пунктах. Например, в сосновых и кедровых лесах воздух практически стерилен, независимо от близости к населенным пунктам. Есть опыт использования хвои сибирской пихты, листьев гульника болотного и некоторых других растений для дезинфекции воздуха закрытых помещений.

Нанесем каплю воды с бактериями на лист эвкалипта. Уже через 4 часа эти микробы будут на пороге смерти, которая наступит примерно через 6 часов. Фитонциды намного эффективнее многих обеззараживающих средств: 5% раствор карболовой кислоты и 0,5% раствор суммы убивают туберкулезную палочку через 12-24 часа, 10-15% раствор Н2SO4 – через 30 минут, а фитонцидам чеснока достаточно 5 минут, чтобы уничтожить этот микроб.

Надо отметить, что наш организм активно влияет на защитную функцию фитонцидов. Он может ослабить ее, может усилить. Так, хинин действует на возбудителя малярии вне организма значительно слабее. Фитонциды не только убивают бактерии, но и стимулируют защитные и восстановительные свойства организма человека. К ним сравнительно устойчива полезная для нас кишечная палочка. Лекарственные растения антимикробного действия могут обладать общестимулирующим действием на организм (бессмертник, зверобой, шиповник), противовоспалительным (шалфей, эвкалипт), противоаллергическим (солодка) и т. д. Летучие фитонциды также небезразличны для организма: фитонциды брусники и березы усиливают фагоцитарные процессы; фитонциды хвои сосны вызывают повышение артериального давления, фитонциды дуба снижают артериальное давление у больных гипертонической болезнью и т. д. Экспериментально доказана способность некоторых растений изменять функциональное состояние периферических нервов.

Как уже было сказано, фитонциды действуют не только на бактерии, но и на простейших животных. Наиболее активны в этом отношении летучие фракции фитонциды, таких растений как граб европейский, клен сахарный, кипарисы траурный и пирамидальный, тис модный, дубы хотноцветный и пушистый, каштан калифорнийский, кедр алтайский, апельсиновое, мандариновое и лимонное деревья, черемуха обыкновенная, можжевельник крымский, жасмин, володушка кустарниковая, редька посевная, лук репчатый, чеснок, пион дикий (корень).

Хлорофитум

Одного растения достаточно, чтобы ослабить действие окислов азота в помещении, где несколько часов работала газосварка. Для поглощения формальдегида, выделяемой теплоизоляцией из синтетических материалов, в квартире требуется для 40 хлорофитумов. Такое же количество растений практически полностью очистило воздух от наполненных частиц в 20-ти метровой жилой комнате. Причем, очистительные свойства цветов заметно усиливаются, если положить в цветочные горшки активированный уголь. За 24 часа хлорофитум почти полностью очищает воздух от вредных микроорганизмов. Растение это неприхотливое и подходит для лабораторий. Комнатная герань или пеларгония. Убивает стафилококки и апрептококки. На организм человека оказывает успокаивающее действие при стрессах, бессоннице, неврозах. Растение это светолюбивое.

Пестролистая диффенбахия – очищает воздух комнаты от токсинов. Растение светолюбиво, теплолюбиво.

Фикусы, плющ обыкновенный, драцена и аглаонема обладают высокими антимикробными свойствами.

Лавр благородный – вечнозеленый кустарничек, выделяемые ими фитонциды убивают вирусы и бактерии, в том числе и туберкулезную палочку. Улучшает самочувствие людей, страдающих сердечно-сосудистыми заболеваниями, спазмами кишечника и желчных путей.

Кактусы и суккуленты, особенно с длинными иголками – не только убивают микробов, но и снижают вредную ионизацию воздуха, защищая от электромагнитного излучения. С помощью цветов можно добиться и повышения влажности воздуха. Цветы, которым нужно много влаги, обычно возвращают ее через листья. Это фиалки, цикламены, папоротники.

Фитонциды также хорошие инсектициды. Они способны в течение нескольких минут убить мух и слепней. Такими свойствами в частности обладают целебные яды злака макника, черемухи. Фитонциды кожицы лимона убивают цедру.

Решающее значение для образования фитонцидов имеет местообитание и соотношение элементов питания. Например, климатис, который рос на почвах, богатых органическими удобрениями, обладает большими антибактериальными и антигрибковыми, чем исследуемые растения, выращенные на обедненных почвах. Сильно влияет освещенность. Растение должно быть хорошо освещено для того, чтобы выделять больше фитонцидов. Процесс выделения фитонцидов зависит и от температуры воздуха, оптимальная - до 250, понижение температуры плохо сказывается на выделении растениями летучих веществ. Значительное ослабление фитонцидной активности происходит и при физиологической депрессии (недостаток влаги, низкий уровень питания). Таким образом, зная зависимость интенсивности образования фитонцидности от состояния и условий выращивания растений, можно контролировать этот процесс.

2. ПРАКТИЧЕСКАЯ ЧАСТЬ

Цель работы: изучить уровень бактериального загрязнения различных учебных помещений, а также определить и сравнить фитонцидную активность комнатных растений.

1. Материалы и оборудование

Мясо – пептонный агар;

Чашки ПЕТРИ;

Пробирки с ватно-марлевыми пробками.

2. Методика исследования

1. Приготовить мясо-пептонный агар.

Растворить два бульонных кубика (говяжьих) в 1 литре воды при кипячении. Профильтровать через ватный фильтр, простерилизовать закрыв ватной пробкой с бумажным колпачком в течении 20 минут.

Проверить pH среды (должна быть слабощелочная). К готовому бульону добавить 2% агара, нагреть.

2. Простерилизовать чашки Петри.

3. Распределить по дну чашки питательный агар.

4. Произвести посев микроорганизмов в исследуемых помещениях методом осаждения в течение 5 минут.

5. Поставить в теплое помещение (t = 250С) на трое суток.

6. Произвести подсчет выросших микроорганизмов.

7. Произвести расчет содержания микроорганизмов в 1м3 воздуха по формуле:

X = 100 х A/63,6

63,6 – площадь чашки Петри;

А – количество микроорганизмов, осевших на данной площади;

100 – площадь в см2.

Умножив, полученный результат на 100, определим содержание микроорганизмов в 1 м3 воздуха (1000 литров воздуха).

3. Результаты и наблюдения

Определим видовой состав комнатных растений в исследуемых помещениях:

Кабинет №302

Хлорофитум- 4 шт

Колеус- 2 шт

Зиго кактус- 1 шт

Традесканция- 3 шт

Сансевьера- 1 шт

Ройциссус- 2 шт

Филодендрон- 1 шт

Панкратиум прекрасный- 1 шт

Бегония- 2 шт

Эхинопсис- 1 шт

Гибискус - 1 шт

Нефролепсис - 2 шт

Всего: 21 шт

Кабинет №408

Хлорофитум- 8 шт

Традесканция- 4 шт

Трахикарпус Фортуна- 2 шт

Кактус - 2 шт

Филодендрон- 2 шт

Фиалка - 4 шт

Всего:26 шт

Кабинет № 312

Комнатных цветов - нет

Кабинет № 309

Хлорофитум- 4 шт

Зиго кактус- 2 шт

Самшит вечнозеленый- 2 шт

Глоксиния- 2 шт

Агава- 2 шт

Эпифиллум- 1 шт

Опунция- 1 шт

Бегония - 2 шт

Всего: 16 шт

Многократность повторения опыта 3 раза через 3 суток.

Сравнительный анализ бактериального загрязнения исследуемых помещений

Исследуемое помещение Кол-во Время Число колоний, осевших на площади комнатных экспертизы растений 63,6 см2 1 м3 воздуха