Определение уровня фитонцидной активности комнатных растений

С незапамятных времен человек использовал растения не только в хозяйстве, но и для украшения интерьера. Эта традиция свойственна всем народам и проявляется как один из элементов культуры человечества в целом. Так же издавна была известна и другая, отличная от чисто эстетической, функция растений. Еще в древности люди заметили, что некоторые растения благотворно влияют на качество воздуха в помещениях, очищая и ароматизируя его.

Современные дизайнеры интерьеров также используют растения не только для украшения помещений, но и для оздоровления воздушной среды в них. Хорошо подобранные живые растения радуют глаз гармоничным сочетанием формы и окраски. Что касается улучшения состава воздуха в помещениях, не проще ли применять воздухоочистительные приборы и ароматизаторы воздуха? Так ли уж важна эта функция растений в интерьере помещений?

Большую часть времени мы проводим в помещениях, и именно здесь необходимо создать условия, защищающие от воздействия болезнетворных микроорганизмов. В наших помещениях возможно создание микроноосферы, особой частью которой будут комнатные растения.

Современные воздухоочистители, конечно, очищают и обеззараживают воздух в помещениях, но они пока не способны сделать его полезным для здоровья. Зеленые же растения выделяют в воздух летучие вещества, которые даже в незначительных концентрациях способны не только очищать воздух от вредных микроорганизмов, но и улучшать самочувствие людей. Итак, в 1928-1930 гг. были открыты фитонциды - вещества, выделяемые растениями и убивающие или подавляющие жизнедеятельность микроорганизмов.

Актуальность представленной мною работы обусловлена необходимостью поиска экологически безопасных и, с учетом растущей устойчивости микроорганизмов к химическим антибактериальным препаратам, эффективных средств защиты окружающей современного человека среды от патогенных микроорганизмов. Растительные фитонциды, как правило, не нарушают баланс естественной микрофлоры человека, не загрязняют окружающую среду, к ним реже вырабатывается устойчивость микроорганизмов.

Таким образом, данная тема представляется мне актуальной и практически значимой, хотя и остающейся неизученной во многих аспектах. В данной работе мною было проведено исследование фитонцидной активности комнатных растений, что представляет особую значимость в плане правильного озеленения помещений и общеобразовательных учреждений.

Мною была поставлена следующая цель: определить фитонцидность наиболее часто встречаемых (по результатам опроса) комнатных растений и на основе полученных данных дать рекомендации по выращиванию растений в жилых помещениях и общеобразовательных учреждениях.

На протяжении всей эволюции человек находился в мире растений и выделяемых ими фитонцидов. Теперь же, когда люди в немалой степени изолированы от природы, нехватка фитонцидов ощущается очень остро. Порой она становится причиной снижения сопротивляемости организма и развития весьма тяжелых заболеваний — затяжных бронхитов, воспалений легких, бронхиальной астмы, туберкулеза и т. п.

Летучие фитонциды высших растений впервые были обнаружены в 1928-1930 г. г. А. Г. Филатовой и А. Е. Тебякиной.

Сам термин фитонциды - был предложен русским учёным Б. Т. Токиным в 1934 году для обозначения летучих веществ, обладающих антимикробными свойствами, которые выделяются растениями.

В последствии термин фитонциды получил следующее толкование: фитонци́ды (от греч. φυτóν — «растение» и лат.  caedo — «убиваю») — образуемые растениями биологически активные вещества, убивающие или подавляющие рост и развитие бактерий, микроскопических грибов, простейших

Летучие фитонциды являются одними из важнейших регуляторов физико-химического состава воздуха. Они способствуют повышению в воздухе концентрации отрицательных ионов, снижают количество положительных ионов. Фитонциды ионизируют кислород в составе воздуха, повышая тем самым его биологическую активность. Кроме того, фитонциды повышают эффективность и экономичность энергетики клетки. Также фитонциды способствуют оседанию пылевых частиц, уменьшают электрический показатель загрязненности воздуха и, как уже упоминалось, обезвреживают микроорганизмы, присутствующие в нем. Летучие фитонциды могут усваиваться легкими. Они являются поставщиками необходимых для организма витаминоподобных и гормоноподобных веществ, а также компонентов, идущих на построение биологических комплексов.

Обладают фитонциды и выраженными профилактическими свойствами. Установлено, что люди, постоянно живущие в лесных районах, в 2—4 раза меньше болеют острыми респираторными заболеваниями, чем горожане.

Химическая природа фитонцидов сложна и еще мало изучена. Установлено, что фитонциды, как правило, представляют собой смесь различных веществ, среди которых идентифицированы: эфирные масла, альдегиды, синильная кислота и т. д.

Работами множества ученых было доказано, что способностью выделять фитонциды обладают абсолютно все растения. Учитывая, что количество и активность фитонцидов у одного и того же вида меняется в зависимости от условий местопроизрастания, и то, что разные растения обладают различной фитонцидностью.

2. 2 Методика исследования

В данной работе, как базовый, изначально рассматривался вариант методики определения фитонцидности растений, разработанный Б. П. Токиным.

В этом случае определяется активность фитонцидов, непосредственно входящих в состав тканевого сока растений. Основные тезисы данной методики описаны далее.

Оборудование: листья комнатных растений с черешками, микроскоп, ступка с пестиком, пипетка, предметные и покровные стёкла, сосуд с культурой инфузорий, ткань для протирания микроскопа и предметного стекла, чистая вода для промывания, секундомер.

Выполнение работы: подготовка оборудования к работе: получение тканевого сока из растений при помощи приготовления кашицы, растирая листья растений с помощью пестика и ступки. Отжатие через марлю нескольких капель сока исследуемого растения. Нанесение капли с культурой инфузорий на предметное стекло, наблюдение за активностью инфузорий под микроскопом при увеличении в 56 раз (14 х 4). Методика работы с микроскопом стандартная. Далее нанесение капли сока растения рядом с каплей с инфузориями, соединение двух капель. Наблюдение за изменением активности инфузорий до их гибели, отмечая время с помощью секундомера. Опыты проводятся по два раза. Фитонцидность растений рассчитывается по формуле: А=100:Т, где А – фитонцидная активность (в процентах %); Т - время гибели микроорганизмов (в минутах)

Данная методика впоследствии была подвержена тщательному изучению с моей стороны и на основании изученного, мною была предложена более упрощённая методика определения фитонцидности комнатных растений, впоследствии одобренная моим научным руководителем. В дальнейшем в данном проекте исследования велись по предложенной методике. Её описание изложено ниже.

Методика моих исследований состоит в проведении ряда повторных экспериментов. Растительное сырьё (листья и черенки растений), измельчённое в кашицу, помещается под микроскоп в чашке Петри. На внутреннюю область чашки пипеткой помещается капля воды, содержащая культуру простейших (в данном случае инфузорий туфелек) и в течение определённого времени (1 минута) ведётся наблюдение за поведением микроорганизмов. Наблюдение ведётся следующим образом: фиксируется изначальное количество микроорганизмов в среде, а затем, по истечению определённого времени, фиксируется число погибших микроорганизмов. По процентному соотношению погибших микроорганизмов к начальному их количеству в среде, делаются выводы о фитонцидности комнатных растений.

2. 3 Результаты исследования

Итак, на первом этапе исследования, мною была поставлена цель, выявить десять, наиболее часто встречаемых комнатных растений для дальнейшего определения их фитонцидности. С этой целью я опросила всех жильцов в двух подъездах моего дома (т. е. 30 квартир) на предмет наличия в их квартирах комнатных растений.

На основании полученных мною данных, можно сделать вывод о том, что к наиболее часто встречаемым комнатным растениям можно отнести:

На следующем этапе моего исследования я задалась целью определить культуру простейших для проведения экспериментов по установлению уровня фитонцидности. Как одна из наиболее распространённых, мною была предложена культура инфузории туфельки.

Инфузория-туфелька, парамеция хвостатая (лат.  Paramecium caudatum) — вид инфузорий рода Paramecium, входит в группу организмов под названием простейшие, одноклеточный организм. Организм получил своё название за постоянную форму тела, напоминающую подошву туфли.

Далее мною было осуществлено взятие проб воды из близлежащего озера. Изучение капель воды в микроскоп подтвердило наличие там культуры инфузорий. Следующим шагом стало получение чистой культуры инфузории, т. е. отделение инфузорий от чужеродных микроорганизмов с целью их дальнейшего разведения.

Данный шаг был осуществлён следующим образом.

Берём воду с культурой инфузории, капаем её на чистое стекло, с помощью пипетки добавляем в капельку воды немного молока; рядом на удалении в 1 см делаем каплю из чистой воды, затем затеняем каплю воды, содержащую культуру инфузории. С помощью тонкого предмета проводим «тоннель» от чистой капли к капле воды, содержащей культуру инфузории. Инфузории очень быстро переберутся в чистую воду, что можно увидеть, вооружившись увеличительным стеклом. Так как скорость инфузории очень высока, то она первая достигает капли с чистой водой. Далее мы аккуратно «перерубаем тоннель» при помощи ватного диска.

Очищенную культуру инфузории вносим в свежую воду в двух литровую банку. Далее в течение пяти дней содержим инфузорий в открытой банке (в которую они были культивированы), вдалеке от прямых солнечных лучей, с целью разведения. Для лучшего развития инфузорий в этот период, необходима подкормка из расчёта: 1-2 капли обезжиренного молока на 1 литр воды, один раз в неделю.

Далее, по истечению пяти дней, мною было принято решение о преступлении непосредственно к исследованию.

Для более наглядного изображения сути методики определения фитонцидной активности растений, я решила продемонстрировать её подробно на примере исследования на фитонцидность Молочая ребристого.

Методика моих исследований состоит в проведении ряда повторных экспериментов. Растительное сырьё Молочая ребристого (а именно листья и черенки), измельчаются в кашицу, и помещаются под микроскоп в чашке Петри. На внутреннюю область чашки пипеткой помещается капля воды, содержащая культуру инфузорий туфелек, и в течение одной минуты ведётся наблюдение за поведением микроорганизмов. Наблюдение ведётся следующим образом: фиксируется изначальное количество микроорганизмов в среде, а затеем, по истечению 1 минуты, фиксируется число погибших микроорганизмов. По процентному соотношению погибших микроорганизмов к начальному их количеству в среде, делаются выводы о фитонцидности комнатных растений. В данном случае, при отношении изначального числа инфузорий к их количеству по истечению одной минуты, можно сделать вывод, что фитонцидная активность (или фитонцидность) Молочая ребристого равна 40%. Данный этап исследования в отношении каждого из испытуемых растений был повторён трижды.

Таблица значимости комнатных растений с точки зрения их фитонцидной активности

Название растения Фитонцидная активность растения Рекомендации по выращиванию в помещениях различных типов

1. Алоэ древовидное (столетник) 38% Поглощает формальдегид из воздуха. Значительно снижает

Alóe arboréscens численность простейших микроорганизмов в воздухе.

Рекомендуется использовать для озеленения жилых помещений любого типа. Относится к лекарственным растениям.

2. Гибискус китайский (китайская роза) 32% Рекомендуется для выращивания в помещениях любого типа.

Hibiscus rosa-sinensis

3. Диффенбахия пятнистая Dieffenbachia maculata 55% Очищает воздух от токсинов, поглощает формальдегид, ксилен, трихлорэтилен, бензол. Не рекомендуется выращивать в квартирах, где есть дети. Сок диффенбахии ядовит и может вызвать раздражение слизистых оболочек при соприкосновении.

Лучше всего подойдёт для выращивания в просторных помещениях офисного типа.

4. Каланхоэ перистое (Бриофиллюм чашечковый) 31% Относится к числу лекарственных растений. Рекомендуется для

Kalanchoe pinnata озеленения помещений любого типа.

5. Молочай ребристый (гребенчатый) 40% Млечный сок молочаев ядовит, при попадании на слизистые

Euphorbia polugona оболочки вызывает сильное жжение. Не рекомендуется выращивать в квартирах, где есть дети. Отлично подойдёт для озеленения офисных зданий.

6. Пеларгония душистая (герань) 46% Эфирное масло герани способствует успокоению нервной системы,

Pelargonium odoratissimum Alt улучшает сон снижает действие стрессов. Фитонцидные свойства не очень сильные. Следует учитывать, что в замкнутом небольшом пространстве это растение может вызывать головную боль или аллергию у людей с повышенной чувствительностью.

Рекомендуется выращивать герань в просторных помещениях, чтобы концентрация эфирного масла и фитонцидов в воздухе была не слишком велика.

7. Примула обратноконическая 64% В опушении листьев содержит примин. Возможна аллергическая

Primula obconica реакция. Не рекомендуется к озеленению тех мест, в которых возможно присутствие людей, с аллергией на примин.

8. Сансевьера трёхполосая Sansevieria Pseudomonas 25% Поглощает из воздуха бензол, формальдегид, трихлорэтилен.

Trifasciata aeruginosa Prain. Рекомендуется для озеленения помещений любого типа.

9. Толстянка портулаковая (денежное дерево) 70% Рекомендуется для озеленения помещений любого типа.

Crassula portulacea Lam.

10. Фикус Эластика Робуста (каучуконосный) Самое низкофитонцидное растение из С точки зрения фитонцидности не представляет ценности. Может

Ficus elastica исследуемых. Видна лёгкая степень использоваться как декоративное.

замедления деятельности исследуемых микроорганизмов.

Все данные, полученные мною в ходе исследования, были также систематизированы в соответствующую гистограмму.

3. Заключение

3. 1 Выводы

Гипотеза, выдвинутая мною на первых этапах исследования подтвердилась: тканевые соки и летучие фракции разных видов комнатных растений на самом деле оказывают различное действие на микроорганизмы. На основании этого можно определить степень фитонцидности этих растений. Более того, многие выявленные мною виды фитонцидно - активных комнатных растений совпадают с литературными данными.

Итак, все полученные в ходе исследования данные были систематизированы мною в соответствующую таблицу, наглядность построения которой делает абсолютно незатруднительным извлечение из неё необходимой информации. Исходя из полученных мною данных можно сделать вывод, что из числа исследуемых растений, наибольший уровень фитонцидной активности наблюдался у Толстянки портулаковой (70%), а наименьший – у Фикуса Эластика Робуста (лёгкая степень замедления деятельности исследуемых организмов). Оба из этих растений могут использоваться для озеленения помещений любого типа лишь с той разницей, что Фикус Эластика может использоваться лишь как декоративное растение, не имея ярко выраженных фитонцидных свойств, в то время как «Толстянка портулаковая является весьма рекомендуемым для озеленения помещений растением с точки зрения его фитонцидной активности.

По результатам исследования, с точки зрения фитонцидности, наиболее значимыми являются следующие растения:

• Толстянка портулаковая (денежное дерево) (фитонцидность 70%) – рекомендуемое во всех отношениях растение

• Примула обратноконическая (фитонцидность 64%) – возможна аллергическая реакция

• Диффенбахия пятнистая (фитонцидность 55%) – ядовитое растение, опасно при соприкосновении сока растения со слизистой оболочкой

• Пеларгония душистая (герань) (фитонцидность 46%) – рекомендуемое растение

• Молочай ребристый (гребенчатый) (фитонцидность 40%) - ядовитое растение, опасно при соприкосновении сока растения со слизистой оболочкой

Однако, в целях их использования для озеленения жилых помещений, необходимо учитывать рекомендации, данные мною в таблице рекомендаций, приложенной далее.

3. 2 Рекомендации

Таблица рекомендаций по выращиванию наиболее фитонцидно-активных растений

Название растения Описание Рекомендации по выращиванию

1. Молочай ребристый (гребенчатый) По всей длине его пятиреберного ствола листовые рубцы – Фитонцидность 40%. Млечный сок молочаев

Euphorbia polugona следы от опавших листьев. Ребра покрыты коричневыми ядовит, при попадании на слизистые оболочки мелкими и мягкими колючками. Листья (до 15–30 см длиной)вызывает сильное жжение. Не рекомендуется с серебристыми жилками, сверху темно-зеленые, снизу – с выращивать в квартирах, где есть дети.

малиновым оттенком, усиливающимся на солнце. Но они Отлично подойдёт для озеленения офисных украшают только верхушку стебля, отчего молочай кажется зданий.

похожим на пальму. В комнатной культуре растение достигает 70–100 см.

2. Пеларгония душистая (герань) Это вечнозеленый полукустарник из семейства гераниевых сФитонцидность 46%. Эфирное масло герани

Pelargonium odoratissimum Alt разветвленными опушенными стеблями высотой до 90 см, способствует успокоению нервной системы, древеснеющими у основания. Нижние листья супротивные, улучшает сон, снижает действие стрессов.

верхние - очередные, с длинными волосистыми черешками. УФитонцидные свойства не очень сильные.

основания черешка каждого листа расположено 2 свободных Следует учитывать, что в замкнутом небольшом яйцевидных прицветника. Цветки располагаются зонтиками пространстве это растение может вызывать на длинных цветоносах. головную боль или аллергию у людей с повышенной чувствительностью. Рекомендуется выращивать герань в просторных помещениях, чтобы концентрация эфирного масла и фитонцидов в воздухе была не слишком велика.

3. Диффенбахия пятнистая Dieffenbachia Вечнозеленое многолетнее растение, сравнительно Фитонцидность 55%. Очищает воздух maculata невысокое, до 60-70 см, с крупными светло-зелеными от токсинов, поглощает формальдегид, ксилен, листьями, как бы усыпанными яркими белыми пятнами. трихлорэтилен, бензол. Не рекомендуется

Стебель довольно толстый, травянистый выращивать в квартирах, где есть дети. Сок диффенбахии ядовит и может вызвать раздражение слизистых оболочек при соприкосновении. Лучше всего подойдёт для выращивания в просторных помещениях офисного типа.

4. Примула обратноконическая Травянистое красивоцветущее комнатное растение. Листья Фитонцидность 64%. В опушении листьев

Primula obconica крупные, ворсистые, слегка волнистые, на длинных содержит примин. Возможна аллергическая опушенных черешках, собраны в пышную розетку. Соцветие —реакция. Не рекомендуется к озеленению тех зонтик из ярко-розовых, белых, красных или лиловых мест, в которых возможно присутствие людей, с цветков. Цветки слабоароматные. Соцветия возвышаются аллергией на примин.

вторым ярусом над листьями

5. Толстянка портулаковая (денежное Древовидное растение до 1 м в высоту имеет темно-зеленыеФитонцидность 70%. Рекомендуется для дерево) листья с красной каймой по краю. Листья до 5 см длиной иозеленения помещений любого типа.

Crassula portulacea Lam. 2,5 см шириной. Образует воздушные корни, которые сначала беловатые, затем буреют. Цветет небольшими белыми или розовыми цветками.

И в заключении хочу добавить, что конечно же, значение комнатных растений необычайно многогранно: они повышают влажность воздуха в помещении, очищая воздух от химических и механических примесей, а также увеличивают содержание в нём количества отрицательно заряженных ионов, но ко всем перечисленным значениям следует также добавить, что комнатные растения просто красивы. И как сказал Иоанн Кронштадский: «Цветы - это остатки рая на Земле».