Введение
На протяжении своей жизни я как и другие люди иногда болел. В некоторых случаях
врачи назначали антибиотики, например, когда я лечил гайморит или ангину.
Когда
слегка болело горло, родители не разрешали принимать антибиотики, даже если
их назначал врач. Они объясняли это тем, что иммунитет должен сам справился с
инфекцией. Что такое иммунитет я узнал в 8 классе на уроках биологии, но всегда
до конца не понимал, чем же так опасны антибиотики. Я всегда знал, что
бесконтрольно принимать антибиотики нельзя, что они плохо влияют на пищеварение
человека. Но ведь антибиотики спасли жизни тысячам людей во время Великой
Отечественной войны, так в чем же их вред?
Мне всегда хотелось исследовать действие антибиотиков на живой организм. Так
как исследования на животных и человеке проводить затруднительно по понятным
причинам, я поставил себе цель изучить степень влияния антибиотиков на
растения, так как не только животных атакуют бактерии. На растениях
паразитируют бактерии, названные биологами фитопаразитами.
Таким образом, цель моей работы: опытным путем выяснить степень влияния
антибиотиков на растения, а также возможно ли остановить пагубную деятельность
фитопаразитов с помощью антибиотиков.
Задачи:
1. Изучить
источники информации о воздействии антибиотиков на растения.
2. Изучить
исторические факты появления антибиотиков.
3. Проверить
опытным путем влияние антибиотиков на патогенные бактерии, паразитирующие на
растениях.
4. Определить
влияние антибиотиков на всхожесть семян овощей.
5. Проследить,
как влияют антибиотики на рост и развитие растений.
6. Сравнить
полученные результаты с контрольными образцами.
7. Сделать
выводы и предложить рекомендации.
Объект исследования: ампенициллин, стрептомицин, груша Чижевского, томаты,
семена огурца и тыквы, черенки традесканции.
Гипотеза: антибиотики уничтожают патогенные бактерии, влияющие на рост, развитие
и плодоношение растений.
Методы исследования:
Методы исследования: анализ литературных источников и ресурсов сети
Интернет, эксперимент, наблюдение.
Актуальность
данной работы в том, что антибиотики пришли в нашу жизнь как избавление
от инфекций, мучивших человечество тысячи лет. Однако после появления новых
мощных препаратов о них заговорили как об «оружии массового поражения,
убивающем все живое».
Работа представляет интерес для учащихся
6-11 классов, и остальных людей , увлеченных различными исследованиями в мире живой
природой.
1.
Анализ источников информации.
Исследуя информационные источники, я
пришел к выводу, что в интернете очень много информации о вреде и пользе
антибиотиков. Но вот о воздействии антибиотиков именно на растения, источников
информации мало. Удалось найти всего два труда, это «Жизнь растений» в 6 томах,
под редакцией А.А.Федорова, М.-Просвещение», а именно 1 том «Бактерии и
антиомицеты», а также Каспаров В. А., Промоненков В. К.«Применение пестицидов
за рубежом». –М.; Агропромиздат, 1990
2.
Историческая справка о возникновении антибиотиков
2.1 Как жили люди до появления
антибиотиков
Ещё
из курса школьной истории многие помнят, что продолжительность жизни до эпохи
Новейшего времени была очень небольшой. Дожившие до тридцатилетнего возраста
мужчины и женщины считались долгожителями, а процент детской смертности
достигал невероятных значений.
Роды
были своеобразной опасной лотереей: так называемая родильная горячка
(инфицирование организма роженицы и смерть от сепсиса) считалась обычным
осложнением, а лекарств от неё не было.
Ранение,
полученное в сражении (а воевали люди во все времена много и практически
постоянно), приводило обычно к смерти. И чаще всего не потому, что повреждались
жизненно важные органы: даже травмы конечностей означали воспаление, заражение
крови и смерть.
Тем
не менее, люди с древних времён знали о целебных свойствах некоторых продуктов
в отношении инфекционных заболеваний. Например, ещё 2500 лет назад в Китае
забродившая соевая мука использовалась для лечения гнойных ран, а ещё раньше
индейцы майя с той же целью применяли плесень с особого вида грибов.
В
Египте времён строительства пирамид заплесневевший хлеб являлся прототипом
современных антибактериальных средств: повязки с ним значительно повышали шанс
выздоровления в случае ранения. Использование плесневых грибов имело чисто
практический характер до тех пор, пока учёные не заинтересовались теоретической
стороной вопроса. Однако до изобретения антибиотиков в их современном виде было
ещё далеко.
В эту эпоху наука стремительно развивалась во всех направлениях, и
медицина исключением не стала. Причины гнойных инфекций в результате ранения
или оперативного вмешательства описал в 1867 году Д. Листер, хирург из
Великобритании. Именно он установил, что возбудителями воспаления являются
бактерии, и предложил способ борьбы с ними при помощи карболовой кислоты. Так
возникла антисептика, которая ещё долгие годы оставалась единственным более или
менее успешным методом профилактики и лечения нагноений.
2.2 Открытие антибиотиков
Имя Александра Флеминга (фото 1) известно из школьных
учебников биологии даже далёким от науки людям. Именно он считается
первооткрывателем вещества с антибактериальным действием – пенициллина. За
неоценимый вклад в науку в 1945 году британский исследователь получил
Нобелевскую премию. Интерес для широкой публики представляют не только
подробности сделанного Флемингом открытия, но и жизненный путь учёного, а также
особенности его личности. Не секрет, что многие важные
открытия были сделаны случайным образом. Однако для исследовательской деятельности
Флеминга фактор случайности имеет особое значение. Еще в 1922 году он совершил
свое первое значительное открытие в области бактериологии и иммунологии,
простудившись и чихнув в чашку Петри с посевами болезнетворных бактерий. Через
некоторое время ученый обнаружил, что в месте попадания его слюны колонии
возбудителя погибли. Так был открыт и описан лизоцим – антибактериальное
вещество, содержащееся в слюне человека.
Не
менее случайным образом мир узнал и о пенициллине ( фото 2). Здесь нужно отдать
должное халатному отношению персонала к санитарно-гигиеническим требованиям. То
ли чашки Петри были плохо вымыты, то ли споры плесневого гриба были занесены из
соседней лаборатории, но в результате на посевы стафилококка попал Penicillium
notatum. Еще одной счастливой случайностью стал длительный отъезд Флеминга.
Будущего изобретателя пенициллина месяц не было в госпитале, благодаря чему
плесень успела вырасти.
Вернувшись
на работу, ученый обнаружил последствия неряшливости, однако не стал сразу
выбрасывать испорченные образцы, а пригляделся к ним внимательнее. Обнаружив,
что вокруг выросшей плесени колонии стафилококка отсутствуют, Флеминг
заинтересовался этим явлением и начал изучать его детально.
Ему
удалось определить вещество, вызвавшее гибель бактерий, которое он назвал
пенициллином. Понимая важность своего открытия для медицины, британец посвятил
более десяти лет исследованиям этого вещества. Были опубликованы работы, в
которых он обосновывал уникальные свойства пенициллина, признавая, однако, что на
данной стадии препарат непригоден для лечения людей.
Пенициллин,
полученный Флемингом, доказал свою бактерицидную активность в отношении многих
грамотрицательных микроорганизмов и безопасность для людей и животных. Тем не
менее, препарат был нестабилен, терапия требовала частого введения огромных
доз. Кроме того, в нем присутствовало слишком много белковых примесей, дававших
негативные побочные эффекты. Эксперименты по стабилизации и очистке пенициллина
велись британским ученым с тех пор, как самый первый антибиотик был открыт и
вплоть до 1939-го года. Однако к положительным результатам они не привели, и
Флеминг охладел к идее использования пенициллина для лечения бактериальных
инфекций.
Второй
шанс открытый Флемингом пенициллин получил в 1940-м году.
В
Оксфорде Говард Флори, Норман У. Хитли и Эрнст Чейн, объединив свои познания в
химии и микробиологии, занялись получением пригодного к массовому использованию
препарата.
Около
двух лет потребовалось на то, чтобы выделить чистое действующее вещество и
испытать его в клинических условиях. На этом этапе к исследованиям был
привлечен первооткрыватель. Флемингу, Флори и Чейну удалось успешно вылечить
несколько тяжелых случаев сепсиса и пневмонии, благодаря чему пенициллин занял
свое законное место в фармакологии.
2.3
Заслуги антибиотиков
Применять первый антибиотик начали во время Второй
мировой войны – в 1942 году,
а в 1943-м в США было налажено его промышленное
производство. Это изменило не только медицинскую науку,
но и судьбу многих, как считалось тогда, безнадежных пациентов.
Оказалось, что при помощи пенициллина можно вылечить остеомиелит
и пневмонию, сифилис и родильную горячку и, что во время войны
было особенно важным, предотвратить развитие инфекций после ранений
и ожогов. Прежде все эти заболевания были в большинстве случаев
фатальными. Позже, когда были получены другие виды антибиотиков, перестал быть
приговором и туберкулез.
В каких случаях нужно обязательно принимать антибиотики:
-заболевания горла в 30% случаев, во время
эпидемий — 50%.
-обострение хронической обструктивной
болезни легких;
-стрептококковые тонзиллиты и фарингиты;
-острый бактериальный синусит;
-острый средний отит;
-пневмонию.
-туберкулез.
2.4
Вред антибиотиков
Слово «антибиотик»
происходит от латинских слов «анти» — «против» и «био» — «жизнь». Антибиотиками
считаются вещества, избирательно подавляющие жизненные функции некоторых
микроорганизмов. В настоящее время известно более ста видов антибиотиков, но
лишь немногие из них применяются в медицине, ведь антибиотики являются ядом не
только для микроорганизмов, но и для организма человека в целом.
Долгое время, да и
сейчас еще тоже, антибиотики считались панацеей от всех бед и назначались при
малейших признаках любой инфекции. Сегодня уже доказано, что их действие у нас
в организме сродни эффекту «выжженной земли». Помимо сильнейших аллергических
реакций, которые возникают под действием препаратов этой группы, антибиотики
оказывают губительное воздействие на жизнь и здоровье пациентов, пользующихся
ими.
Вот лишь отдельные
примеры коварного воздействия антибиотиков:
— стрептомицин
может вызвать нарушения слухового и вестибулярного аппарата;
— биомицин дает
осложнение на органы пищеварения;
— левомицетин
тормозит кроветворение, что крайне опасно для жизни человека, когда его
организм и так подвержен инфекции;
— антибиотики
активно угнетают жизненные функции клеток, которые производят протеин (белковый
строительный материал зародыша), и потому некоторые матери, употреблявшие в
период беременности антибиотики, производили на свет нежизнеспособных младенцев
или уродов.
Уже родившийся
младенец также может пострадать, получая антибиотики с материнским молоком.
Но мало того, что
антибиотики наносят вред здоровью, их применение вызывает еще и зависимость от
них.
Раз попробовав
избавиться от боли с помощью антибиотиков, человек уже не в состоянии
отказаться, наступает привыкание к определенному виду препаратов, в ход идут
все более сильнодействующие лекарства, организм вполне здорового человека может
саморазрушиться.
В настоящее время
медики всего мира с тревогой отмечают, что болезни, которые были под контролем
или на грани исчезновения, возвращаются. Многие из этих недугов долгое время
успешно лечились антибиотиками. Но прошли годы, и микробы «приспособились» и
видоизменились. Изменились симптомы, картина заболеваний, а главное, они не
поддаются даже самым сильным антибиотикам. Так, появились видоизмененные
туберкулез, брюшной тиф, менингит и даже воспаление легких...
К сожалению, вошло
в моду при любых недомоганиях (насморке, кашле, головной боли) применять
антибиотики. Стоит ли говорить, какой вред это наносит организму человека? При
такого рода заболеваниях лучше не хватать первый попавшийся антибиотик, а
обратиться к препаратам, произведенным на растительной основе. Эти препараты
широкого спектра действия повышают иммунитет организма и в то же время
подавляют инфекции. Еще лучше вести здоровый образ жизни, и тогда уж точно об
антибиотиках можно забыть.
Хочется отметить,
что весь спектр «вредоносного» действия антибиотиков еще до конца не изучен, и
вполне вероятно, что в ближайшем времени мы узнаем о еще каких-либо опасных для
здоровья человека характеристиках антибиотиков.
Но, как бы там ни
было, пока что без антибиотиков обойтись вряд ли удастся.
2.5
Влияние бактерий на растения.
Несмотря на
почтенный возраст самой науки биологии, микробиологи только в конце 19-го века
смогли выявить некоторые характеристики совместной жизни бактерий и растений.
Лишь затем, с появлением электронных микроскопов, были установлены механизмы
тех связей, существование которых только констатировалось при изучении
организмов более примитивными инструментами.
Сегодня биология
имеет сведения о следующих видах взаимодействия бактерий и растений:
·
Мутуализм (роль, которая
отведена бактериями и растениям в этом взаимовыгодном симбиозе – помогать друг
другу);
·
Паразитизм (значение и
роль симбионтов в таком союзе негативная: симбионт-паразит вредит
симбионту-хозяину; в подавляющем большинстве известных случаев паразитами
являются бактерии);
·
Комменсализм (бактерии или
грибы получают питание от хозяина-растения, при этом самому хозяину в
результате такого питания ущерб не причиняется).
Кроме разделения по характеру полезности,
симбиозы растений с прокариотами могут находиться вне клеток растений (
экзосимбиозы) или с поражением эукариотических растительных клеток (эндосимбиозы).
Таким образом, бактерии не всегда враги
растениям. Каким образом
Бактерии причиняют вред растениям?
Бактерии, паразитирующие на растениях,
называются фитопаразитами.
Бактерии могут продуцировать на растениях,
называются фитопаразитами.
Бактерии могут продуцировать токсины в
окружающую среду (экзотоксины) или накапливать яды внутри совей клетки,
отравляя организм хозяина только после своей смерти.
Чем чревата деятельность фитопаразитов?
·
Увядание в результате
закупорки проводящих сосудов;
·
Разрушение ткани(гниль);
·
Некрозы(порча листьев);
·
Опухоли(гипертрофии) в
результате неправильного формирования тканей растения.{5}
3.Исследования
Влияние антибиотиков на растения .
Мои
исследования проходили весной, осенью и зимой 2019 года.
В
качестве исследуемого материала были использованы: дерево груши Чижевского,
томаты тепличные, семена гороха и огурцов.
Эксперимент 1
В саду родителей давно растет
груша, которая практически не плодоносит, так как ее молодые побеги каждую
весну просто засыхают и погибают (фото 3). Я изучил литературу о болезнях
плодовых растений и нашел интересную информацию о бактериальном ожоге груш [1],
возбудитель Erwinia amyiovora. Точное подтверждение данного диагноза я
нашел на фотографиях , где было показано, что из надломленных побегов сочится
мутная жидкость (фото 4). На нашей груше, на верхних побегах было тоже самое.
Нижние побеги не пострадали.
В данном источнике
предлагалось опрыскивать растение раствором стрептомицина (фото 5) . Препарат
продается в аптеке в ампулах по 1гр.
Ранней весной я опрыскивал
дерево примерно два раза в неделю, смешав препарат 1:5. Дерево я обработал 8
раз в течение месяца(май), потратив за 1 опрыскивание 5 флаконов.
Результат оказался
неожиданным. Дерево отрастило новые побеги, на нем завязались плоды. Конечно на
некоторых листьях все равно были желтоватые пятна, и многие плоды опали , так и
не созрев, но все-таки к августу мы увидели несколько спелых плодов груш на
дереве ( Фото 6 ).
Позднее я узнал о более
подходящем и адаптированным препарате для борьбы с бактериальными
заболеваниями. Это «Фитолавин» (фото 7), действующим началом которого является
комплекс стрептотрициновых антибиотиков. Химическая основа данного препарата
похожа на стрептомицин, но «нацелена» на болезнетворные для растений
микроорганизмы. Стрептомицин все-таки человеческий антибиотик, созданный для
борьбы с туберкулезом.
Эксперимент 2
В июле 2019 года в нашей
теплице стали болеть томаты. Молодые листья скручивались и погибали, с
надломленного стебля сочилась мутная жидкость (фото 8) . При изучении различных
источников с фотографиями я пришел к выводу, что это бактериоз томатов, который
нельзя спутать с другими заболеваниями, так как именно при этом заболевании,
при разломе стебля выделяется мутная жидкость (фото 9). Данное заболевание вызывает
бактерия, которая хорошо размножается в теплых и влажных условиях. Такие
условия были в теплице. Оказалось, что данное заболевание, вызываемое маленькой
бактериальной палочкой Raistonia solanacearum наносит миллиардный ущерб в
выращивании пасленовых культур (томатов и картофеля) многим странам мира.
Выяснилось, что современные препараты не способны справится с данной проблемой.
Я все-таки попробовал обработать томаты разными антибактериальными препаратами,
а именно пеницилином и стрептомицином по очереди. В течение двух недель я
обрабатывал томаты антибиотиками, но к сожалению все томаты погибли и их
пришлось убрать из теплицы и сжечь, чтоб не допустить вторичного заражения.
Эксперимент 3
Следующий эксперимент я
проводил осенью и зимой. Мне стало интересно, как влияют обычные антибиотики на
всхожесть семян овощных культур.
Для эксперимента был взят
флакон ампициллина (фото 10 ).
А также семена гороха и
огурцов (фото 11). Данные культуры были выбраны из-за быстрой всхожести.
Сорта выбраны случайно.
Мне
стало интересно, каким образом влияет ампенициллин на бактерии. Оказалось, что препарат препятствуют синтезу важного вещества, являющегося
основным компонентом клеточной стенки бактерий.
Блокирование синтеза этого е приводит к гибели
бактерии.
На внешний вид ампициллин белое кристаллическое вещество без
запаха, горькое на вкус. Хорошо растворим в воде.
Итак, я вскрыл ампулу, размешал
содержимое с водой в пропорции 1:1
Семена
гороха замочил в растворе антибиотика. Другие семена в обычной водопроводной
некипяченой воде. По мере подсыхания добавлялся раствор антибиотика и вода.
На
3 день семена, которые были замочены в растворе антибиотика стали всходить.
Семена замоченые в воде пока всходов не дали.
НА
4 день всходы стали заметнее. Хорошо видно, что семена замоченные в антибиотике
имеют 90% всхожесть. Лучшее развитие корешка, по сравнению с семенами,
проросшими в растворе воды.
Семена
замоченные в воде 50 % всхожесть. Я сделал фото на 7 день прорастания семян (фото
12 ).
Аналогичный опыт был проведен
с семенами огурцов. На фото 13 хорошо видно, что всхожесть
в обоих случаях 100%. Фото сделано на 7 день. Заметно, что в семенах замоченных
в воде наблюдается недружное проклевывание семян, в растворе антибиотика
корешок на всех семенах одинаковый , морфологически корешок развит лучше чем у
семян, замоченных воде.
Можно
сделать вывод, что антибиотики положительно влияют на всхожесть семян, так как
видимо убивая патогенную среду в растворе на оболочке семян. На зародыш судя
информации источника [ 2] антибиотик не влияет.
Эксперимент 4
Влияние
антибиотиков на дальнейший рост растений.
Семена
огурцов и гороха были высажены в почву в горшочки. Производилось опрыскивание растений
слабым раствором ампенициллина ( 1: 5).
Далее
я наблюдал за их ростом. На горохе особых изменений не было заметно. В обоих
горшочках ростки были здоровые и росли одновременнно. (фото14)
А вот
опрыскивание раствором антибиотика действует угнетающе на развитие огурца, так
как они существенно отстают в росте в отличие от растений, политые обычной
отстоянной водой. (фото 15,16)
Эксперимент 5
Влияние
антибиотиков на образование корней у черенков комнатных растений.
Для изучения влияния
антибиотиков на рост комнатных растений, я нарезал черенки комнатного растения
традесканции и поставили их в раствор антибиотика. Другие черенки традесканции
поставил в обычную воду. Через 5 дней я увидел изменения на листьях. На всех растениях,
находящихся в растворах антибиотиках листья начали постепенно темнеть и
отмирать. Только растение, находящееся в обычной воде чувствовало себя
нормально. На 7 день в стакане с ампициллином раствор приобрёл
желтоватый оттенок.
На фото 18, сделанное
на 15 день эксперимента видно, что в на традесканции, черенки которой стояли в
воде образовалась хорошая корневая система. Черенки традесканции в растворе
антибиотика не укоренились и начали загнивать (фото 17).
4.Результаты исследований
В результате исследований
можно сделать следующие выводы:
1.
Антибиотики не
убивают зародыш семян, так как семена прорастают.
2.
Антибиотики
благотворно влияют на всхожесть семян. Ампициллин способствует наилучшему
прорастанию и развитию семян. Это связано с его способностью убивать
болезнетворные организмы, препятствующие активному росту зародыша. Погружение в раствор антибиотика
используется для стерилизации семян растений, которые часто бывают инфицированы
фитопатогенными бактериями и грибами, в борьбе с поражением фруктов и клубней
корнеплодов.
3.
На рост и
развитие растений антибиотики влияют негативно. Растения становятся больными и
плохо развиваются. Можно сделать вывод, что растения опрысканные раствором
антибиотика становятся слабыми, так как них пропадает способность
противостоять различным микроорганизмам находящимся в почве.
4.
На укоренение
черенков комнатных растений антибиотики действуют негативно, так как
корнеобразования не происходило, тургор клеток нарушался, стебли загнивали и
растение постепенно погибало. В данном случае, я думаю, влияет концентрация
раствора антибиотика. Подобрать правильную концентрацию возможно только в
лабораторных условиях. Даже лабораторных наблюдались случаи хронического
отравления растений даже слаботоксичными антибиотиками, которые применялись
длительно и бессистемно. Проявления токсического действия антибиотиков очень
разнообразны: задержка роста и развития растения, подавление прорастания семян,
угнетение роста корней или надземных частей растения, нарушение процесса
образования хлорофилла и др.[ 1,2 ]
5.
На дерево
груши Чижевского антибиотик стрептомицин оказал благотворное действие, подавив
деятельность бактерии, вызывающей бактериальный ожог дерева. Это хорошо заметно
по внешнему виду растения и потому, что на дереве завязались плоды. Хотя до
конца антибиотик со своей задачей не справился, внешние повреждения имеются на
некоторых частях дерева.
6.
Бактериоз
томатов оказался неизлечимым заболеванием, судя по информационным источникам {5}.
Раствор стрептомицина не помог.
Заключение
В литературе 70-х годов 20 века имеются
многочисленные сообщения об успешном использовании антибиотиков в борьбе с
различными заболеваниями растений. При этом показано, что антибиотики не только
предохраняют растение от поражений, но и оказывают лечебное действие при наличии
различных инфекций (фитопатогенные грибы, бактерии и актиномицеты).
Антибиотические препараты испытаны при лечении заболеваний фруктовых деревьев,
хлопчатника, зерновых и овощных культур, декоративных растений как в
лабораториях, так и в производственных условиях. . Очень эффективно применение
антибиотиков при заболеваниях растений бактериального происхождения: бактериоз
яблони и груш, гниль грецкого ореха, бактериальная пятнистость томатов и перца,
мокрая гниль картофеля, бактериальная пятнистость бобовых, бактериоз табака,
гниение посадок картофеля, бурая гниль кочерыжек капусты, бактериальная
пятнистость хризантем и т. д.[ 1] Но минусы применения антибиотиков все-таки
были. Разрушение антибиотиков в тканях растений протекает менее интенсивно, чем
в животных тканях, и в значительной степени определяется видом растения. В
животных тканях уже через 1—3 ч после введения препарата происходит полное
разрушение антибиотика. В тканях черешни, например, антибиотик сохраняет
активность в течение четырех суток, в тканях хлопчатника и цитрусовых — в
течение 20—25 суток. Длительное время сохраняются антибиотики и в травянистых
растениях [2].На сегодняшний день существует много новейших, эффективных
препаратов для растений, это препараты, которые борются с патогенными
бактериями и корнеобразователи и стимуляторы роста и развития, поэтому
применение антибиотиков просто не актуально.
В своей исследовательской работе я увидел
благотворное действие антибиотика на дерево груши Чижевского и прорастание
семян огурцов и гороха. Во всех остальных случаях антибиотики действовали на
растения негативно. Из чего можно сделать вывод, что антибиотики могут быть
токсичными для растений.
Данная работа мне была интересна. Я получил множество
приятных впечатлений в ходе своих экспериментов, так как мне нравится изучать
и познавать новое. До проведения своих исследований я полагал, что антибиотики
все-таки оказывают большой положительный эффект на растения, как оказалось, что
эффективнее они для животных и человека. Данная работа , я думаю, будет
интересна учащимся нашей школы и может быть подвигнет их на дальнейшие
исследования мира живых организмов.
Оставьте свой комментарий
Авторизуйтесь, чтобы задавать вопросы.