IX Международная студенческая научная конференция Студенческий научный форум - 2017

Введение

Тема работы актуальна, так как загрязнение атмосферного воздуха губительно сказывается на состоянии природных сообществ, ухудшает состояние окружающей среды. Для улучшения микробиологической обстановки требуются дополнительная очистка, мощные фильтры на предприятиях, загрязняющих воздух. Эта проблема касается не только России, но всех стран нашей планеты. Единственные наши спасатели - растения. Они нейтрализуют химикаты. Например такой химикат, как бензол могут нейтрализовать гербера, хризантема, лилия, драцена, рафия винная и плющ.

В работе сделан акцент на загрязнении воздуха, так как организмы действительно по-разному реагируют на качество воздушной среды. Организмы, которые реагируют на изменения окружающей среды своим присутствием или отсутствием на территории, изменением внешнего вида, химического состава, поведения, можно считать организмами - индикаторами. Я думаю, это заинтересует и других читателей.

Главная проблема, которую я бы хотел отметить – качество атмосферного воздуха влияет на организмы. В отмеченной проблеме выявляется противоречие, сущность которого состоит в том, что разные организмы предъявляют свои требования к качеству воздушной среды, так как воздух влияет по-разному.

Цель работы: изучение влияния газового состава атмосферного воздуха на микрофлору.

Задачи:

1. Провести теоретическое обоснование влияния воздуха на организмы

2. Подобрать методику исследования

3. Провести наблюдение в природе и лабораторный эксперимент

4. Результаты проанализировать

Гипотеза работы:

Загрязнение атмосферного воздуха губит живые организмы или вызывает различные заболевания.

По признакам биологических объектов можно узнать состояние атмосферного воздуха.

Микроорганизмы по-разному реагируют на атмосферный воздух (своим присутствием или отсутствием на территории, изменением внешнего вида, химического состава, поведения).

Использование биоиндикации в мониторинге окружающей среды помогает оценить загрязнение атмосферного воздуха на той или иной территории.

Задачи:

Для того чтобы определить влияние атмосферного воздуха на микрофлору нужно:

1. Теоретически изучить реакцию микроорганизмов на атмосферный воздух;

2. Подобрать методику исследования;

3. Определить биоразнообразие микроорганизмов атмосферного воздуха городских территорий;

4. Проанализировать результат, сделать выводы и обобщения.

Объект исследования: взаимосвязь состояния атмосферного воздуха и микроорганизмов.

Предмет исследования реакция микрофлоры и пыльцы высших растений на газовый состав атмосферы.

Методы изучения влияния газового состава воздуха на микрофлору:

1. Учёт численности бактерий в воздухе.

2. Идентификация микроорганизмов.

Методы оценки влияния воздуха на пыльцу растений: окрашивание пыльцевых зёрен ацетокармином – определение доли стерильных пыльцевых зёрен.

Глава 1.Теоретическое обоснование влияния воздушной среды на живые организмы. 1. Микрофлора воздуха.

Микрофлора — совокупность разных типов микроорганизмов, населяющих какую-либо среду обитания. [7]

В окружающем нас воздухе всегда находится какое-то коли­чество микроорганизмов. В воздушную среду они заносятся с поверхности земли и предметов вместе с пылью или мельчай­шими капельками влаги, сдуваемыми с поверхностей водоемов.

Ничтожный вес микроорганизмов позволяет им вместе с пылью находиться в воздухе во взвешенном состоянии.

В воздухе микробы размножаться не могут, так как недо­статок влаги и солнечный свет действуют на них губительно. Однако они могут временно сохранять в воздухе свою жизнеспо­собность.

Микрофлора воздуха не является постоянной, она меняется в зависимости от микрофлоры поверхности данного участка земли, климатических условий, времени года и других факто­ров. Чем больше в воздух попадает с поверхности земли пыли, тем больше в нем микробов. Воздух густонаселенных местно­стей и особенно крупных городов обычно богат микроорганиз­мами, гораздо меньше загрязнен воздух сельской местности.

Количество микроорганизмов, находящихся в воздухе, за­метно уменьшается по мере удаления от населенных мест. Зимой в воздухе микробов находится гораздо меньше, чем летом. Ветер, движение транспорта способствуют увеличению численности микробов в воздухе, а выпадающие осадки (дождь, снег) очищают воздух от микроорганизмов.

Микрофлору воздуха чаще всего составляют микрококки, сардины, споры бактерий и плесневых грибов, дрожжи. В воз­духе могут находиться и болезнетворные микроорганизмы, на­пример, туберкулезные и дифтерийные палочки, гноеродные ста­филококки, возбудители гриппа, сибирской язвы и другие. [7]

В последние годы все большее значение начинают приобретать факторы антропогенного поступления бактерий и грибов в атмосферный воздух. Источником бактериального загрязнения атмосферного воздуха является пыль с почвенного покрова, а также капельки влаги различного происхождения. Обнаружение микроорганизмов в воздухе связано с их способностью адсорбироваться на поверхностях частиц пыли, сажи и аэрозолей.

Состав микрофлоры воздуха разнообразен. Он зависит от степени загрязнения воздуха минеральными и органическими аэрозолями, от температуры, влажности, скорости ветра и других факторов. Чисто условно микрофлору воздуха можно разделить на постоянную, т.е. часто обнаруживаемую в воздухе, и переменную, находящуюся в воздухе не всегда и менее стойкую к воздействию различных факторов окружающей среды. Постоянная микрофлора воздуха формируется в основном за счет микроорганизмов почвы. К ним относятся различные пигментообразующие кокки, палочки, спорообразующие бациллы, актиномицеты, грибы, дрожжеподобные грибы и др. Пигментообразующие формы микроорганизмов, благодаря содержанию каротиноидов, более устойчивы к воздействию солнечных лучей, что обеспечивает их способность сохраняться в воздухе. [8]

Показано, что снег, еще до попадания на почву, адсорбирует из воздуха разнообразные частицы - песок, землю, водоросли, грибы, дрожжи, а также до сотен тысяч бактерий на 1 мл талого снега. Среди микроорганизмов снега наиболее многочисленны сапрофитные коринебактерии, составляющие важную часть микрофлоры воздуха. Из них наиболее характерными являются представители рода Azotobacter, благодаря запасу жира в клетке и фиксации атмосферного азота. Далее по численности следуют стафилококки и микрококки (Dartevelle-Moureau, Grootaert, Bredael-Rozer). [8]

По мере удаления от почвы воздух становится более чистым. Так, например, на высоте 500 м в 1 л воздуха содержится всего 2-3 бактерии. Более чистый воздух - в зоне зеленых насаждений, так как поверхностью листьев задерживается пыль, а с ней и микроорганизмы, затем смываемые с листьев дождем. В тайге открытая чашка Петри с питательной средой остается стерильной в течение 8 дней. [8]

Чем выше загрязненность воздуха, тем выше содержание в нем различных микроорганизмов. Показано, что микроорганизмы в воздухе обнаруживаются преимущественно на частицах пыли большого размера.

Однако в условиях загрязнения атмосферы воздуха токсичными выбросами количество микроорганизмов, в том числе и играющих важную роль в жизнедеятельности зеленых насаждений в городе, может снижаться. Было установлено, что в чистом районе города на листьях определялось в среднем в два раза больше жизнеспособных бактерий по сравнению с пробами из загрязненных районов города с интенсивным автомобильным движением. В последнем случае нарастание числа бактерий на поверхности листьев было в значительной степени заторможено. [8]

Источником химического и бактериологического загрязнения воздуха являются свалки твердых бытовых отходов. В воздушной среде таких свалок обнаруживаются большие количества патогенных микроорганизмов и высокие концентрации вредных газовых примесей. Полигон твердых бытовых отходов в нашем городе не является исключением.

1.2 Влияние воздушной среды на растительность

Важна для растений природная воздушная среда. Она бывает практически постоянной по трем своим основным составляющим – азоту, кислороду и углекислому газу.

Азот атмосферы только в отдельных случаях и в незначительных количествах может поглощаться листьями овощных растений. В больших масштабах азот фиксируется из почвенного воздуха корнями бобовых культур.[6]

Азот поступают в атмосферу с антропогенными выбросами от промышленности, электростанций и транспорта в виде оксида и диоксида азота. Оксиды азота относятся к наиболее важным ЗВ. Они образуются в процессе сгорания органического топлива при высоких температурах в виде оксидов азота (NO_x), которые трансформируются в диоксид азота NO₂. Все выбросы от промышленности и автотранспорта обычно оцениваются в пересчете на NO₂ , хотя нельзя точно определить, какая часть выбросов присутствует в атмосфере в виде NO₂ или NO. Оксид и диоксид азота играют сложную и важную роль в фотохимических процессах, происходящих в тропосфере и стратосфере под влиянием солнечной радиации, являющихся причиной образования фотохимического смога и высоких концентраций приземного озона и формальдегида.

Оксиды азота в значительном количестве выделяются при работе ТЭС, двигателей внутреннего сгорания и в процессе травления металлов азотной кислотой. Производства взрывчатых веществ и азотной кислоты также являются источниками выбросов оксидов азота в атмосферу.

Оксиды азота участвуют в образовании кислотных дождей. Азотная кислота, образующаяся из оксидов азота, составляет около 35% от всех кислот, содержащихся в дождевой воде. Дождевую воду поглощают растения, этим самым наносит вред жизненно важным органам.

Оксиды азота принимают участие в образовании фотохимического смога, что приводит к вторичному загрязнению атмосферы городов. К фотохимическим процессам, характерным для южных солнечных городов, относятся процессы образования пероксиацетилнитратов (ПАН), которые при концентрациях 0,1-0,5 мг/м3 могут вызывать раздражение слизистой оболочки глаз и гибель растений. [6]

Растительные клетки в присутствии кислорода разлагают углеводы и получают энергию для своего существования. Избытка кислорода растения практически не испытывают, а вот его недостаток может время от времени возникать в почве при ее уплотнении и чрезмерном обводнении. Недостаток кислорода в почве вынуждает корни выделять токсические кислоты (щавелевую, уксусную), связывающие ряд питательных элементов.

Углекислый газ поступает в атмосферу от промышленных предприятий в результате неполного сгорания топлива. Много оксида углерод пик. Заторы на дорогах ─ это не только время, проведенное в ожидании, но значит и содержится в выбросах предприятий металлургии и нефтехимии, но главным источником оксида углерода является автомобильный транспорт. Во многих городах уже произошло насыщение артерий города автомобилями до такого уровня, что стали постоянными их скопления в часы пик, оказывающие огромное воздействие на людей выхлопными газами автомобилей, работающих в холостом режиме с включенными двигателями. Углекислый газ он является главным компонентом в фотосинтетических реакциях листьев на свету, производящих углеводы и частично белки. Увеличение процента углекислого газа в воздухе всегда полезно для растений, вредное же действие может оказывать избыток его в зоне их корней.

Высокая концентрация SO₂ приводит к повреждениям растительности. При содержании SO₂ в воздухе 3 мг/м³ у растений разрушается хлорофилл, снижается интенсивность фотосинтеза и дыхания, замедляется рост, падает урожайность. Листья и хвоя желтеют, а затем приобретают красно-коричневый цвет. Механизм действия SO₂ на растения состоит в том, что это вещество конкурирует с углекислым газом во время световой фазы фотосинтеза. В присутствии света SO₂ может восстанавливаться до сероводорода. Часть серы из SO₂ может переходить в аминокислоту цистеин, а затем в белки; часть экзогенной серы выделяется через корневую систему в виде сульфатов.

Сернистый газ SO₂ обладает острым запахом, раздражающе действует на слизистые оболочки, затрудняет дыхание. В больших концентрациях и при продолжительном действии приводит к бронхиту, астме. В присутствии углеводородов SO₂ действует как канцероген. [6]

Суточный стандарт для оксидов серы составляет 365 мкг/м³, он не должен превышаться более одного раза в течение года. [6]

Эффект действия SO₂ возрастает при совместном присутствии в атмосфере кроме этого газа еще и паров воды, а также твердых примесей. Синергизм в действии твердых частиц и SO₂ объясняют тем, что твердые частицы являются центром конденсации паров воды и на поверхности быстрее протекают химические реакции образования сернистой и серной кислот. Смесь дыма и тумана обычно называют смогом. Наблюдается он, как правило, в осенне-зимнее время. Главную опасность представляет содержащийся в нем сернистый газ с концентрацией 5-10 г/м³ и более. [6]

Наибольшую опасность представляет собой загрязнение соединениями серы, которые выбрасываются в атмосферу при сжигании угольного топлива, нефти и природного газа, а также при выплавке металлов и производстве серной кислоты.

Бенз(а)пирен (БП) попадает в атмосферу при сгорании различных видов топлива. Много БП содержится в выбросах предприятий цветной и черной металлургии, энергетики строительной промышленности. Надежные данные о выбросах этого вещества промышленностью имеются лишь для ограниченного количества предприятий. Попадая в окружающую среду и накапливаясь в ней, бензапирен проникает в растения, которые в дальнейшем служат кормом для скота или используются в питании человека. [6]

В воздушной среде могут содержаться и другие компоненты (примеси), связанные в основном с промышленными производствами – аммиак, сульфаты, хлор, фтор и др. Все они вредно действуют на жизненные функции растений и могут вызвать даже гибель культур.

Модели системы Атмосфера – Газовый состав – Растения:

рис. 1. Модель чёрного ящика

На растения оказывают влияние и отдельные физические свойства воздушной среды. На ростовые процессы, пищевой режим, уровень урожайности отчасти влияют электричество атмосферы, барометрическое давление, содержащаяся в воздухе пыль, ветер.

Экологический почвенный фактор изменяется под воздействием обработок, внесения органических и минеральных удобрений, смены культур. Приземная воздушная среда имеет несколько отличающийся от основного фона тепловой режим (микроклимат) в своих растительных сообществах (ценозах). Влага почвенная и от осадков корректируется периодическими поливами растений.

рис. 2. Модель состава системы

рис. 3. Модель структуры системы

1. Вулканические извержения (пепел), лесные пожары, сжигание топлива.

2. Извлечение азота, использование кислорода.

3. Диоксид серы (нарушение баланса питательных веществ), фториды (избыток токсичен), озон.

4. Выделение углекислого газа, метана и других, от отмерших организ-мов.

5. Очистка воздуха, фотосинтез.

6. Влажность, температура, давление, сильный ветер (ураган).

7. Биологическое влияние

8. Компоненты газового состава. Показатели воздуха. Холодные и тёплые массы.

Глава 2. Методика исследования 2.1 Изучение влияния газового состава воздуха на микрофлору. Общие сведения

При составлении питательных сред необходимо учитывать потребность микроорганизмов в элементах питания. По составу среды подразделяют на две группы: естественные (натуральные) и синтетические.

Естественными обычно называют среды, которые состоят из продуктов живого или растительного происхождения и имеют сложный неопределённый химический состав. Их основа – различные части растений, животные ткани, солод, дрожжи, навоз, почва, вода морей, озёр и минеральных источников. Большинство таких сред используют в виде экстрактов или настоев.

На естественных средах хорошо развиваются многие микроорганизмы, так как в них есть все компоненты, необходимые для роста и развития. Однако среды с неопределённым составом малопригодны для изучения физиологии обмена веществ микроорганизмов, поскольку не позволяют учесть потребление ряда компонентов среды, а также выяснить, какие вещества синтезируют микроорганизмы.

Указанные недостатки связаны с тем, что состав естественных сред очень сложен и не постоянен, существенно колеблется в зависимости от сырья и способа приготовления сред. Это заметно влияет на рост микроорганизмов. Естественные среды используют главным образом для поддержания культур микроорганизмов, накопления их биомассы и диагностических целей.

Синтетические среды – это такие, в состав которых входят в точно указанных концентрациях только известные химически чистые соединения. Данные среды по составу бывают простыми и с относительно сложным набором компонентов. Синтетические среды широко используют для исследований, связанных с изучением обмена веществ микроорганизмов.

Существуют так называемые полусинтетические среды, относящиеся к средам с неопределённым составом. В них наряду с соединениями известной химической породы входят вещества неопределённого состава. Например, в мясо-пептонную среду кроме сложных и неопределённых по химическому составу веществ (мясной бульон) иногда входят пептон, глюкоза или сахароза, поваренная соль, фосфат калия; картофельные среды содержат глюкозу и пептон. Полусинтетические среды широко используют в микробиологической практике для получения витаминов, антибиотиков, аминокислот и других продуктов жизнедеятельности микроорганизмов.

Питательные среды могут быть различной концентрации: жидкие, плотные, полужидкие. Плотные питательные среды используют для учёта количества бактерий, выделения чистой культуры и других целей.

Агар-агар – это растительный коллоид, получаемый из некоторых морских водорослей. В его состав входят главным образом полисахариды с ничтожным содержанием азотистых веществ. Желатина – кислый азотосодер-жащий продукт, добываемый при выпарке костей и хрящей. Плотными пита-тельными средами служат также гелевые пластины, введенные в микробиоло-гическую практику С. В. Виноградским.

Для выращивания микроорганизмов, усваивающих органические формы азота, часто употребляют мясо-пептонную желатину.

Мясо-пептонный агар (МПА)

Добавляют 1 л МПА 15 - 20 г мелко нарезанного агар-агара. Среду нагревают до растворения агар-агара (температура плавления его 100°С, застывания 40°С), устанавливают слабощелочную реакцию среды 20%-м раствором Na₂CO₃ и через воронки разливают в пробирки (приблизительно по 10 мл агар-агара столбиком для разлива в чашки Петри, по 5 мл – для полу-чения скошенного, наклонного агара)

При разливе необходимо следить за тем, чтобы края пробирки были сухи-ми, иначе пробки будут прилипать к стеклу. Пробирки со средой стирилизуют 20 мин в автоклаве при 120°С.

Агар Сабуро

Питательная среда предназначена для выращивания и подсчета общего числа дрожжевых и плесневых грибов. Представляет собой студнеобразную массу темно-ко­ричневого цвета.

Агар Сабуро с глюкозой и хлорамфениколомрекомендуют для селектив-ного культивирования дрожжевых и плесневых грибов, а Агар Сабуро с глюкозой используют также для культивирования кислотолюбивых бактерий.

Состав: пептон ферментативный, глюкоза, агар.

Приготовление: размешать 65,0 г порошка в 1000 мл дистиллированной воды. Подогреть до кипения для полного растворения частиц. Стерилизовать в течение 15 мин. При разливе необходимо следить за тем, чтобы края пробирки были сухими, иначе пробки будут прилипать к стеклу. [13]

Стерилизация текучим паром

Текучим паром (100°С) обрабатывают предметы, портящиеся от сухого жара, и некоторые питательные среды, не выдерживающие более высокой температуры (например, среды с углеводами). Данную стерилизацию выполняют в кипятильнике Коха в течение трёх дней по 30 минут ежедневно. Эту стерилизацию называют дробной.

Кипятильник Коха представляет собой высокий металлический цилиндр с двойным дном, свободно закрывающийся конусообразной крышкой с отверстием для термометра. Снаружи цилиндр покрыт асбестом или линолеумом. На дно кипятильника наливают воду, устанавливают подставку с отверстиями для прохождения пара, на которую помещают стерилизуемые предметы. Продолжительность стерилизации отсчитывают с момента интенсивного выхода пара из-под крышки и повышения температуры до 100°С.

При однократном прогреве при температуре 100°С за 30 минут погибают вегетативные клетки, споры, не многих организмов остаётся жизнеспособными. После такого прогрева среду помещают на 24 часа в термостат при температуре 28 – 30°С. Споры, сохранившиеся при первом нагревании, успевают за это время прорасти в вегетативные формы, которые при последующем нагревании погибают. Всю операцию повторяют три раза.

Учет численности бактерий в воздухе.

Для определения количества бактерий в воздухе я использовал метод Коха (осаждение клеток микроорганизмов на плотных питательных средах). Суть его сводится к следующему. Стерильные чашки Петри с питательной средой (МПА, Сабуро, ГА) открывают в исследуемом помещении на 5 минут. Частицы пыли с бактериями под действием силы тяжести оседают на поверхность плотной среды. Через 48 часов инкубации при 28 - 30°С больше пыли осевшие бактерии образуют на среде колонии, которые можно подсчитать. Поскольку некоторые микроорганизмы развиваются медленно, окончательно подсчитывают колонии на пятые сутки.

На площади в 100см² за 5 минут осаждается примерно столько бактерий, сколько находится в 10 л воздуха (0,01 м³). Зная, что площадь чашки Петри, по этим данным можно подсчитать количество клеток в 1м³ воздуха. Для этого число колоний, выросших в чашке Петри, относят к общей площади чашки (πr²=78,5), затем пересчитывают, сколько таких колоний поместилось бы на 100 см², и переводят на 1 м³ воздуха.

Формула для расчёта нахождения

клеток на кубическом метре.

Чашки Петри с агар-агаром в исследуемых помещениях лучше размещать по две или три. После подсчёта в них микроорганизмов выводят среднее арифметическое.

Для определения качественного состава микроорганизмов колонии на чашках группируют по культуральным признакам, из каждой группы готовят препараты и микроскопируют. По морфологическим и культуральным приз-накам устанавливают род, а в отдельных случаях и вид бактерий.

Если чашки выставляют в разных помещениях в одно и то же время, то по результатам анализа можно судить об относительной чистоте воздуха каждого помещения. Чем больше пыли в воздухе, тем больше в нём микроорганизмов.

Идентификация микроорганизмов. Среда МПА.

Из общего числа микроорганизмов, развившихся у меня в чашке с МПА, можно выделить Pseudomonas, Flavobacterium, Bacillus, Micrococcus, Sarcina, Mycobacterium.

Род Pseudomonas. На МПА микроорганизмы рода формируют колонии – круглые, неправильной формы, плоские и выпуклые, слизистые и пастообраз-ные, просвечивающие, бесцветные или пигментированные (грязно-белые, синие, сине-зелёные, красные, жёлтые, бурые и чёрные).

Характерная особенность представителей рода – образование сине-зелёного или жёлто-зелёного флуорисцирующего пигмента. Некоторые коло-нии удаётся наблюдать только в ультрафиолетовых лучах. У других видов пигменты диффундируют в среду, окрашивая её в соответствующий цвет. Образование определённого пигмента зависит от состава и реакции среды.

Клетки Pseudomonas прямые или изогнутые, часто с заострёнными концами, но не спиральные. Они располагаются одиночно, парами или короткими цепочками. Размеры клеток 0,5-11,5-4 мкм. Двигаются эти организмы при помощи жгутиков (монотрихи или лофотрихи), не образуют чехлов; для них неизвестны стадии покоя. Чаще всего это аэробы, но отдельные виды в анаэробных условиях способны использовать для дыхания кислород нитратов. Клетки грамотрицательные.

Род Flavobacterium. Колонии диаметром 2 – 3 мм, чаще гладкие, матовые, прозрачные, жёлтого цвета за счёт каротиноидных пигментов, не диффузии-рующих в среду, встречаются желтовато-оранжевые колонии, иногда и красные.

Клетки палочковидной формы, слегка искривлённые, большинство их неподвижны (подвижны только перитрихи). Расположены флавобактерии одиночно, парами и в виде коротких цепочек, иногда в виде нити. Характерен защёлкивающийся тип деления, или снэпинг-тип обособления делящихся клеток. Эндоспор виды рода не образуют. Грамотрицательные.

Род Micrococcus. На МПА, как правило, дают колонии мелких и средних размеров (диаметр 2-4мм). Колонии могут быть: матовые, блестящие, маслянистые; гладкие, выпуклые, плоские; зернистые, мелкоскладчатые, пастообразной или слизистой консистенции, иногда встречаются сухие плотные; цвет колоний может быть белый, серый, реже они бесцветные; встречаются буроватые, желтовато-зелёные, розовые и красные. Пигменты среду не диффундируют. Клетки мелкие ( диаметр 0,2-1,5 мкм), одиночные и соединённые в пары, в ряд или бесформенные скопления. Клетки неподвижные, не образуют эндоспор. Грамположительные.

Род Sarcina. Колонии средних размеров; круглые, компактные, выпуклые, плоские, гладкие, бугристые или складчатые, зернистой структуры; матовые или жирно-блестящие; белые, жёлтые, лимонно-желтые, иногда розовые, красные. Клетки сферические (диаметр 1,8-3 мкм) соединены в пакеты из восьми или более клеток.

Идентификация микроорганизмов. Среда Сабуро.

Дрожжи. Дрожжи представляют собой одноклеточные неподвижные организмы. Они могут быть различной формы: эллиптической, овальной, шаровидной и палочковидной. Длина клеток колеблется от 5 до 12 мкм, ширина - от 3 до 8 мкм. Форма и размеры дрожжевых клеток непостоянны и зависят от рода и вида, а также от условий культивирования, состава питательной среды и других факторов. Дрожжи могут размножаться вегетативным путем (почко-ванием или делением) и при помощи спор.

Плесневые грибы образуют характерные налеты, или плесень на поверхности почвы, навоза, растительных остатков, различных продуктов питания — хлеба, вареных овощей, фруктов. К плесневым грибам относятся:

Белая плесень мукор почти всегда появляется в виде пушистого налета на влажном хлебе, несколько суток пролежавшем в тепле. Его грибница — одна разросшаяся и разветвленная клетка с множеством ядер. Она пронизывает хлеб и высасывает из него питательные вещества. На концах нитей грибницы, выходящих на поверхность хлеба, развиваются круглые головки со спорами. Созревшие спорангии, лопаясь, разбрасывают огромное количество черных спор. Попав в благоприятные условия споры, прорастают и образуют новые грибницы мукора.

Сизую плесень пеницилл — почти всегда можно обнаружить на долго хранившихся варенье, хлебе, фруктах. Споры у пеницилла развиваются на выходящих, на поверхность концах разветвленных гифов. Концевые ниточки, состоящие из шаровидных спор, похожи на кисти. Поэтому и гриб по-русски назван кистевиком (пенициллом). Грибница, развивающаяся из спор пеницилла, в отличие от мукора многоклеточная.

Аlternaria. От мицелия гриба отходят короткие конидиеносцы, имеющие грушевидную или заостренную форму конидии, с продольными и попереч-ными, перегородками, окрашенные в оливковый или бурый цвет. Кони-диеносцы короткие, простые, реже ветвистые, окрашены в оливковый или черный цвет. Плесени этого вида могут развиваться на охлажденном и замороженном мясе, на масле и других продуктах.

Род Fusarium(Ф). Размножаются бесполым путём — конидиями, которые разнообразны по форме, размеру, строению и способу образования. Микроконидии одно- или двуклеточные, овальные или яйцевидные, образуются как на конидиеносцах, так и непосредственно на коротких веточках мицелия. Макроконидии (4—7-клеточные и более) серповидной или веретеновидно-серповидной формы. Образуются на разветвленных конидиеносцах, часто собранных в своеобразные подушечки — спородохии, окрашенные в яркие цвета (оранжевый, фиолетовый, розовый и др.). Ф. способны также образовывать хламидоспоры в период интенсивного роста мицелия. Для некоторых видов Ф. известно сумчатое спороношение в виде перитециев. Большинство Ф. — сапрофиты, живущие в почве на растительных остатках. Многие виды — паразиты, вызывающие опасные заболевания растений — фузариозы. Некоторые виды Ф. выделяют токсические вещества, губительно действующие на растения.

Для грибов рода кладоспорий характерно конидиальное спороношение в виде деревца, ветви которого состоят из спор. Ствол «деревца» образован буроватым или бледно-оливковым конидиеносцем, обычно прямостоячим, септированпым, неветвящимся или редко с 1—2 боковыми веточками. «Крона» состоит из коротких разветвленных цепочек конидий, которые создают впечатление боковых ветвей. Наличие таких боковых цепочек спор указывает на то, что вершина конидиеносца продолжала свой рост после образования первых конидий. Непосредственно от конидиеносца отходят длинные цилиндрические конидии. Их называют базальными конидиями или метаконидиями. Метаконидии дают начало более коротким продолговато-эллиптическим или цилиндрическим спорам, которые, в свою очередь, отпочковывают одноклетные конидии яйцевидной, овальной или округлой формы. Таким образом, конидии на одном конидиеносце отличаются по форме и величине. Оболочка конидий бывает гладкой или шиповатой. Молодые конидии всегда гладкие, бесцветные, одноклетные. При их созревании у многих видов оболочка становится шиповатой и появляются поперечные перегородки. Окраска варьирует от бледно-оливковой до бурой. Кладоспорий заселяет не только отмерший растительный материал. [14]

Geotrichum - род дрожжеподобных паразитических грибков.

Род Monilia буровато – коричневая микрофлора. Быстро разрастается.

2.1.8 Расчёт коэффициента Жаккара и индекса биоразнобразия.

Мера Жаккара (коэффициент флористической общности) - бинарная мера сходства, предложенная Полем Жаккаром в 1901 году.

, где а — количество видов на первой пробной площад-ке, b — количество видов на второй пробной площадке, с — количество видов, общих для 1-ой и 2-ой площадок. Это первый известный коэффициент сходства. Коэффициент Жаккара в различных модификациях и записях активно используется в экологии, геоботанике, молекулярной биологии, биоинфор-матике, геномике, протеиномике, информатике и др. направлениях.

Индекс Менхиника (индекс видового богатства):

Mn =

Где, S – число видов на объекте; N – число особей на объекте.

2.2 Методика оценки влияния воздуха на растения. 2.2.1 Методика окрашивания пыльцевых зёрен ацетокармином – определение доли стерильных пыльцевых зёрен.

Моя методика оценки влияния воздуха на растения заключается в изучении пыльцы этих растений.

Из цветков или соцветий, срезанных с растений в полевых условиях или хранящихся в 70% спирте, после фиксации в модифицированном фиксаторе Карнуа пинцетом извлекают 2-3 пыльника. Пыльники помещают на предметное стекло, раздавливают по стеклу пыльцевые зёрна. Стенки пыльника удаляют со стекла. На полученный мазок наносят каплю ацетокармина и накрывают покровным стеклом. Для наилучшего окрашивания препарат подогревают на спиртовке (не доводя до кипения). С помощью микроскопа подсчитывают количество нормальных и стерильных пыльцевых зёрен: стерильные пыль-цевые зёрна с ацетокармином будут белого цвета, а нормальные (фертильные) – красного.

Определение доли абортивных пыльцевых зёрен.

Для работы нужно иметь слабый раствор йода – берут 2 мл 5%-й йодной настойки и разбавляют водой до 10мл. Этот раствор используют для окраски пыльцы. После окраски не трудно отличить нормальные пыльцевые зёрна от ненормальных: нормальные пыльцевые зёрна интенсивно окрашены, одина-ковы по размеру и форме, а абортивные пыльцевые зёрна не окрашены (или слабо окрашены), разных размером и неправильной формы. Подготовку микропрепаратов проводят в следующей последовательности: 1) препаро-вальной иглой извлекают пыльцу из пыльников цветка и помещают её на предметное стекло; 2) с помощью пипетки наносят на пыльцу каплю раст-вора йода, размешивают каплю препаровальной иглой; 3) не менее чем в 10 полях зрения подсчитывают количество нормальных и аборотивных пыльцевых зёрен (всего нужно посмотреть не менее 300 пыльцевых зёрен); 4) определяют процент нормальных пыльцевых зёрен до 50% и ниже.

Глава 3. Результаты наблюдений и экспериментов, и их обсуждение. 3.1 Особенности микрофлоры из разной среды обитания

Выводы по таблице 1:

САБУРО:

1. - дрожжи обнаружены на всех объектах, кроме объекта ЗДС, преоб-ладают на вокзале (под проводами) в численности 19 колоний 2420 клеток на метр кубический

2. - род Sarcina обнаружен только на площади Ленина. 12 колоний, 1528 клеток на метр кубический

3. - род Stenfilium обнаружен по одной колонии (127 клеток на метр кубический) на объектах Звёздный и Памятник Красину

4. - род Penicil обнаружен на трех объектах: Памятник Красину, Звездный и на Чердаке КГУ. По одной колонии на каждом объекте (127 клеток на метр кубический)

5. - род Alternaria обнаружен на двух объектах Чердак и Звездный. По одной колонии на каждом объекте (127 клеток на метр кубический)

6. - род Fuzarium обнаружен только на объекте Звездный. Одна колония, 127 клеток на метр кубический

7. - род Mucor обнаружен только на объекте Звездный. Одна колония, 127 клеток на метр кубический

8. - род Clodosporium обнаружен на объектах Чердак КГУ и на вокзале. Преодладает род на объекте Чердак (2 колонии 254 клеток на метр кубический)

9. - род Geotrichum обнаружен на двух объектах Чердак КГУ и Вокзал, преобладает на чердаке (254 клеток на метр кубический)

10. - род Monilia обнаружен только на объекте ЗДС (4 колонии 509 клеток на метр кубический)

ПА:

1. - род Flavobactor обнаружен на 4х объектах: Площадь Ленина, Звездный, Памятник Красину, Чердак КГУ. Преобладает на объекте Площадь Ленина, 94 колонии, 11974 клеток на метр кубический.

2. - род Sarcina обнаружен на объектах: Звездный, Чердак КГУ, Вокзал, ЗДС. Преобладает на вокзале 73 колонии 9299 клеток на метр кубический.

3. - род Pseodomonas обнаружен только на объекте Звездный (8 колоний, 1019 клеток на метр кубический)

4. - дрожжи обнаружены только на объекте Памятник Красину (5 колоний, 636 клеток на метр кубический)

7. - род Micrococus обнаружен только на объекте Чердак КГУ (3 колонии, 382 клеток на метр кубический)

8. - род Bacillus обнаружен только на объектах Вокзал, Памятник Красину, Чердак, ЗДС. Преобладает на Чердаке 26 колоний, 3312 клеток на метр кубический.

Объект	Сабуро										Питательный агар
	Плесневелые грибы				Дрожжи			Общее			Плесневелые грибы				Общее
	Род	Коло- нии	Кле-ток/м3	Кол.		Кл/м3	Кол.		Кл/м3	Род		Кол.	Кл/м3	Кол.		Кл/м3
Площадь Ленина	Clodosporium	12	1528	22		2802	34		4331	Flavobacterium		94	11974	94		11974
Звёздный	Stenfilium	1	127	20		2547	25		3184	Sarcina		32	4076	57		7261
	Penicil	1	127							Flavobactreium		17	2165
	Alternaria	1	127							Pseodomonas		8	1019
	Fuzarium	1	127
	Mucor	1	127
Памятник Красину	Stenfilium	1	127	12		1528	14		1783	Flavobacterium		7	891	14		1783
	Penicil	1	127							Micrococus		5	636
										Bacillus		2	254
Чердак	Alternaria	1	127	45		5732	51		6496	Bacillus		26	3312	93		11847
	Penicil	1	127							Flavobacterium		16	2038
	Clodosporium	2	254							Sarcina		48	6114
	Geotrichum	2	254							Micrococus		3	382
Вокзал	Clodosporium	1	127	19		2420	21		2675	Sarcina		73	9299	79		10063
	Geotrichum	1	127							Bacillus		6	191
ЗДС	Monilia	4	509	-		-	4		509	Bacillus		4	509	5		636
										Sarcina		1	127

Таблица 1

Диаграммы к таблице 1.

Расчёты по таблице 1.

Коэффициент Жаккара (Kj) и индекс Менхиника (Mn).

Объект	Плесневелые грибы и дрожжи	Общее разнообразие
	Mn	Mn
Площадь	0,344	0,1
Звёздный	1,2	0,4
Памятник Красину	0,81	0,81
Чердак	0,7	0,42
Вокзал	0,65	0,22
ЗДС	0,25	0,89

Таблица 2

Плесневые грибы и дрожжи: биоразнообразие преобладает на объекте Звёздный, индекс Менхиника 1,2. Самый малый индекс на объекте ЗДС – 0,25. Количество живых организмов и их обилия больше на объекте Звёздный.

Общее разнообразие: биоразнообразие преобладает на объекте ЗДС, индекс Менхиника 0,89. Самый малый индекс на объекте Площадь – 0,1.

Плесневелые грибы и дрожжи.

Объект	Площадь	Звёздный	Пам. Красину	Чердак	Вокзал	ЗДС
Площадь		0,14	0,25	0,166	0,25	0
Звёздный			0,5	0,375	0,125	0
Пам. Красину				0,4	0,2	0
Чердак					0,6	0
Вокзал						0
ЗДС

Таблица 3

Общее разнообразие.

Объект	Площадь	Звёздный	Пам. Красину	Чердак	Вокзал	ЗДС
Площадь		0,33	0,33	0,25	0	0
Звёздный			0,2	0,4	0,25	0,25
Пам. Красину				0,4	0,25	0,25
Чердак					0,5	0,5
Вокзал						1
ЗДС

Таблица 4

Плесневые грибы и дрожжи: большее сходство имеют объекты Чердак - Вокзал на 0,6; меньшее сходство имеют объекты Звёздный и Вокзал, коэффициент 0,125. Объект ЗДС не имеет сходства с другими объектами.

Общее разнообразие: большее сходство имеют объекты Вокзал и ЗДС, коэффициент 0,5; меньшее сходство имеют объекты Звёздный и Памятник Красину на 0,2.

3.2 Влияние воздуха на растения

Пыльца взята с растений: ЗДС – тополь бальзамический, Вокзал – берёза Крылова, Площадь – ель высокая, Памятник Красину – берёза Крылова, Звёздный – берёза Крылова, Чердак КГУ – Клён Американский.

Объект	1				2				3				4				5				6				7				8				9				10
	О	Н	Р	О		Н	Р	О		Н	Р	О		Н	Р	О		Н	Р	О		Н	Р	О		Н	Р	О		Н	Р	О		Н	Р	О		Н	Р
ЗДС	3	3	3	5		6	3	10		5	6	8		6	5	7		5	10	6		5	5	4		2	4	12		2	7	5		1	6	10		7	6
Вокзал	1	7	3	33		16	9	10		7	3	32		8	3	26		5	6	14		10	6	62		8	6	17		8	4	27		8	13	20		27	15
Площадь	6	10	6	11		12	10	10		15	4	11		5	2	16		10	4	22		12	13	30		12	7	15		1	8	9		4	5	55		52	8
Красина	1	2	1	5		3	1	30		8	9	5		4	2	15		2	2	9		5	1	4		1	0	7		2	3	6		4	0	5		0	2
Звездный	7	0	4	9		0	5	3		0	0	3		0	0	5		0	3	18		0	3	4		0	0	9		0	4	10		0	3	7		1	1
Чердак	5	1	1	4		0	2	4		2	0	6		0	4	3		0	1	5		1	3	1		3	0	4		1	0	6		0	3	1		5	0

Табл. 5

О – окрашенные пыльцевые зёрна; Н – не окрашенные пыльцевые зёрна; Р – разрывы между пыльцевыми зёрнами.

Объект	Сумма окрашенных пыльцевых зёрен 10 полей зрения	Среднее количество окрашенных пыльцевых зёрен в одном поле зрения	Сумма не окрашенных пыльцевых зёрен 10 полей зрения	Среднее количество не окрашенных зёрен в одном поле зрения
ЗДС	70	7	42	4
Вокзал	242	24	104	10
Площадь	185	18	133	13
Красина	87	9	31	3
Звёздный	75	7	1	0
Чердак	39	4	13	1

Табл. 6

Среднее окрашенных нормальных пыльцевых зёрен в одном поле зрения преобладает на вокзале. Самое малое среднее количество на чердаке. Среднее количество не окрашенных зёрен в одном поле зрения преобладает на площади Ленина. Самое малое среднее значение на объекте Звёздный.

Заключение

Итак, в окружающем нас воздухе всегда находится какое-то коли­чество микроорганизмов. Ничтожный вес микроорганизмов позволяет им вместе с пылью находиться в воздухе во взвешенном состоянии. Микрофлору воздуха чаще всего составляют микрококки, сардины, споры бактерий и плесневых грибов, дрожжи. Источником химического и бактериологического загрязнения воздуха являются свалки твердых бытовых отходов.

Воздух влияет на растительность газовым составом. Состав атмосферного воздуха непостоянен. Он меняется в связи с антропогенным воздействием и естественным. Антропогенное воздействие проявляется при выделении загрязняющих веществ на производстве, и выхлоп от автотранспорта. Естественное воздействие: извержение вулкана, разложение живых организмов и т. д.

Из проделанного эксперимента следует, что в воздухе присутствуют микроорганизмы, которые влияют на растения и микрофлору. Микроорганизмы (перечисленные в главе третьей пункте первом), на каждом исследуемом объекте находятся в разном количестве и составе (табл. 1). Дрожжи обнаружены на всех объектах, кроме объекта ЗДС. Из плесневелых грибов род Sarcina обнаружен на площади Ленина; род Stenfilium – Звёздный и Памятник Красину; Penicil – Памятник Красину, Звездный и на Чердаке КГУ; Alternaria – Чердак и Звездный, Fuzarium – Звездный ; Mucor – Звездный; Clodosporium – Чердак КГУ, Вокзал; Geotrichum – Чердак КГУ и Вокзал; Monilia обнаружен только на объекте ЗДС.

Общее разнообразие: род Flavobactor – Площадь Ленина, Звездный, Памятник Красину; Чердак КГУ; Sarcina – Звездный, Чердак КГУ, Вокзал, ЗДС; Pseodomonas – Звездный; дрожжи – Памятник Красину; Micrococus – Чердак КГУ; Bacillus –Вокзал, Памятник Красину, Чердак, ЗДС.

По таблице 2, плесневелые грибы и дрожжи: биоразнообразие преобладает на объекте Звёздный, индекс Менхиника 1,2. Самый малый индекс на объекте ЗДС – 0,25. Количество живых организмов и их обилия больше на объекте Звёздный. Общее разнообразие: биоразнообразие преобладает на объекте ЗДС, индекс Менхиника 0,89. Самый малый индекс наобъекте Площадь – 0,1.

По таблице 3 и 4, плесневелые грибы и дрожжи: большее сходство имеют объекты Чердак - Вокзал на 0,6; меньшее сходство имеют объекты Звёздный и Вокзал, коэффициент 0,125. Объект ЗДС не имеет сходства с другими объектами. Общее разнообразие: большее сходство имеют объекты Вокзал и ЗДС, коэффициент 0,5; меньшее сходство имеют объекты Звёздный и Памятник Красину на 0,2.

По таблице 5 и 6 Среднее окрашенных нормальных пыльцевых зёрен в одном поле зрения преобладает на вокзале. Самое малое среднее количество на чердаке. Среднее количество не окрашенных зёрен в одном поле зрения преобладает на площади Ленина. Самое малое среднее значение на объекте Звёздный.

Список литературы

1 http://www.activestudy.info/gazovyj-sostav-vozduxa/

2 http://ru.wikipedia.org/wiki/

3 Охрана природы: Факультативный курс: пособия для учащихся/ А.В. Михеев, К.В. Пашканг и др. / Под редакцией К.В. Пашканга. - 2-е издание, переработанное - М.: Просвещение, 1990. - 128с.

5 Ф.И. Гиренюк, Экология. - М.: Наука, 1987. - 182с.

6 http://biofile.ru/bio/4170.html

7 Никитина Е.В. и др. «Микробиология» учебник, издательство «Гиорд», СПб, 2008 год.

8 Мудрецова-Висс К.А. «Микробиология», издательство «Экономика», Москва, 1985 год.

10 http://ekologyprom.ru/upravlenie-prirodopolzovaniem/230-11kachestvo_atmosfernogo_

vozduha_i_ego_kontrol_na_predpriyatii.html

12 http://ekologobr.ru/shpargalki-osnovy-promyshlennoj-ekologii/107-kakovy-osnovnye-ekologo-ekonomicheskie-posledstviya-zagryazneniya-atmosfery-dioksidom-sery-i-oksidami-azota.html

13 http://epidbiomed-d.ru/catalog/pitatelnie-sredi/agar-saburo

14 http://www.slovarik.net/biologicheskaya_entsiklopediya/page/rod_kladosporiy_

Cladosporium.563/

Приложение 1 Фотография объекта Звёздный Приложение 2 Фотография объекта Вокзал Приложение 3 Фотография объекта ЗДС Приложение 4 Фотография объекта Памятник Красину Приложение 5 Фотография объекта Площадь Ленина Приложение 6 Фотография объекта Чердак (растительность под чердаком) Приложение 7 Фотография чашки Петри с микрофлорой

Код для цитирования: Скопировать