Изучение влияния синтетических моющих средств на жизнедеятельность водных и наземных растений
Работа призёра открытой городской научно-практической конференции «Курчатовский проект − от знаний к практике, от практики к результату» в секции «Среда» среди работ учащихся 10−11 классов |
Направление работы: Экология
Авторы работы: ГБОУ Школа № 1574
Email: Написать
Предметы: Биология, Экология
Классы: 11 класс, 9 класс
Мероприятия: Открытая городская научно-практическая конференция «Курчатовский проект − от знаний к практике, от практики к результату» 17 апреля 2019 года
|
Актуальность работы
Синтетические моющие средства находят всё больше областей применения, вследствие чего увеличилось их попадание в окружающую среду. Вместе со сточными водами средства для мытья посуды, растворы мыла и шампуня попадают в почву и водоёмы. Однако последствия этого явления до конца неясны. А в СМИ бытует информация, что из-за загрязнения водоёмов моющими средствами усиленно разрастаются водоросли и водные растения. Но так ли это?
Гипотеза исследования:
Моющие средства благотворно влияют на жизнедеятельность растительных организмов и ускоряют процесс прорастания семян
Цель
Установить характер воздействия моющих средств на жизнедеятельность водных и наземных растений, определить безопасные концентрации моющих средств для растительных культур.
Описание работы
В ходе работы был изучен механизм действия синтетических моющих средств (СМС), проведены серии опытов над высшими и низшими водными растениями (водоросль Эгагропила, водное растение Элодея зубчатая), а также над наземными растениями (семена и проростки Горчицы салатной). Изучалось воздействие растворов разных концентраций «Fairy» и шампуня «Чистая линия» на жизнедеятельность этих растений, характер изменений, происходящих в клетках растений и скорость этих изменений.
При работе были использованы методы теоретического и экспериментального исследования, микроскопии и статистические методы. Каждый эксперимент проводился с пятикратной повторяемостью по 10 образцов и параллельно сравнивался с контрольным вариантом.
Эксперименты с водными растениями проводились с повременным контролем: через каждые 20 минут из опытных и контрольных сред изымалось по 5 образцов культур, которые мы исследовали под микроскопом, фотографировали, а затем подробно описывали все изменения.
В ходе работы авторы столкнулись с существенным влиянием неблагоприятных внешних условий на проращивание семян, которые искажали результаты опытов, поэтому разработали и сконструировали тепличку на основе террариума, в которой и проводили эксперименты.
Результаты
- Моющие средства губительны для водных растений (как высших, так и низших) в любых концентрациях. Их попадание в среду обитания гидатофитов приводит к разрушению мембран хлоропластов и хроматофоров, прекращению фотосинтеза и гибели клеток. Мы предполагаем, что это происходит из-за содержания в СМС жирорастворяющих веществ, в то время как мембраны клеток и клеточных органелл состоят из билипидного слоя. Удалось установить скорость процесса растворения мембран для разных концентраций СМС.
- Скорость прорастания семян в растворе моющего средства больше, чем в контрольном образце. Срабатывает эффект химической скарификации: СМС содержат ПАВ, ускоряющие проникновение воды через микропиле, а жирорастворяющие вещества ускоряют процесс растворения запасных веществ семян, активизируя «пробуждение» семян.
- Длительное содержание проростков в среде, содержащей СМС, приводит к интересному эффекту: ускорение развития почечки сопровождается замедлением развития корня и корневых волосков. Мы предполагаем, это объясняется тем, что ПАВ ускоряют проникновение воды в корень, а моющие средства содержат вещества, тормозящие развитие корневых волосков.
- Дальнейший полив пророщенных в малых концентрациях моющего средства и посаженных в почву семян чистой водой сохраняет их жизнеспособность. Эти проростки опережают в своём развитии контрольный образец. Данный эффект был подтверждён ещё на 10 видах культурных растений, размеры семян которых были различны.
- На основании проведённых исследований удалось создать универсальный ускоритель прорастания семян (раствор моющего средства с объёмной долей СМС равной 0,5−1 %).
Оснащение и оборудование, использованное в работе
Микроскопы световые «Микромед», чашки Петри, предметные и покровные стекла, тепличка для проращивания семян на основе террариума, рН-метр Vernier, регистратор LabQuest, градуированные пипетки, мерные цилиндры и другая мерная посуда 2-го класса точности, фотокамеры смартфонов Samsung.
Награды/достижения
Московский городской конкурс проектов – призёр.
Конференция «От атома до галактики» – победитель.
Перспективы развития результатов работы
Перспективы исследования:
- Выявить химический состав использованных моющих средств и определить, какие же компоненты так влияют на развитие корней;
- Разработать систему безопасных моющих средств, которые будут нейтрально воздействовать на растительные организмы;
- Определить биохимический механизм воздействия моющих средств на клеточные мембраны.
Особое мнение
«Наши ожидания во многом не были оправданы – результаты экспериментов были неожиданными. Это только подкрепляло наш интерес.
Во время исследования мы столкнулись с очень сложными, но невероятно интересными вещами, разобраться с которыми нам ещё предстоит.
Мы благодарны Курчатовской конференции за возможность рассказать людям о наших результатах, познакомиться с другими интересными работами.
Мы услышали полезные рекомендации и советы от экспертов, которые помогли нам определить дальнейшие направления нашего исследования»