Культивирование холодоустойчивой водоросли хлореллы в условиях квартиры и варианты ее использования

Размещено на http://www.allbest.ru/

Культивирование холодоустойчивой водоросли хлореллы в условиях квартиры и варианты ее использования

Авторы проекта:

Захватова Елизавета - ученица 11 «А», Гидиатуллина Карина - ученица7 «А»

гимназия №102 г. Казань

Руководитель проекта - учитель

биологии гимназии №102

Орлов Олег Игоревич

Казань 2014г

Вводная часть

холодоустойчивый водоросль хлорелла

Актуальность: Одноклеточная зеленая водоросль хлорелла все больше набирает популярность по всему миру из - за многообразных вариантов ее использования, что обусловливает необходимость разработки методов разведения хлореллы простым и доступным способом в условиях городской квартиры (для обычного обывателя). Немаловажным является факт использования суспензии хлореллы как пробиотика (biovet-servis.ru), который не только успешно борется с бактериями, но с вирусами. Доступность суспензии хлореллы в продаже не просто ограничена, ее просто нет, так как ее производство в средней полосе России весьма энергозатратно и требует специального оборудования и обученного персонала.

Цель работы - «Показать на практике возможность культивирования тене-холодоустойчивой водоросли хлореллы в условиях квартиры и наметить возможные пути ее использования».

Задачи работы:

1) Разработать методику поддержания культуры местной морфы (Татарстан) тене- холодоустойчивой хлореллы.

2) Проверить опытным путем способность суспензии хлореллы подавлять активность бактерий.

3). Показать возможность суспензии хлореллы экстрагировать содержимое клеток лекарственных растений.

4). Заложить «пристрелочный» опыт по влиянию суспензии хлореллы на «лежкость» картофеля.

5). Наметить план мероприятий по реализации проекта «Биодеградация разливов нефтепродуктов в водоемах Татарстана» с использованием листьев растения Рогоз узколистный (предварительно просушенного), пропитанного суспензией хлореллы (февраль - март 2014).

Объект исследования

Объектом наших исследований является суспензия холодоустойчивой хлореллы, а точнее ее свойства расщеплять природные органические вещества. Тене-холодоустойчивая хлорелла (Сhorella sp.- местный штамм) не переносит прямого солнечного освещения, поэтому и появляется в водоемах сразу же после таянья льда, в пасмурную погоду, давая тем самым старт другим гидробионтам. Недостаток в продуктах фотосинтеза хлорелла восполняет внешними органическими веществами, в том числе и телами бактерий, вирусов, различного рода органическими загрязнителями. Миксотрофность хлореллы хорошо известна, отсюда и ее массовое развитие в загрязненных органикой водоемах.

Теоретическое обоснование работы

Варианты применения суспензии хлореллы, выращенной в условиях квартиры, думаем, мало будут отличаться от обычных вариантов применения теплолюбивых видов, что достаточно хорошо известно. А именно: применение хлореллы в сельском хозяйстве для откорма животных и их лечения; применение в растениеводстве; применение в качестве биологически активных добавок - для «улучшения» здоровья человека; для заселения хлореллой рыборазводных водоемов; для осветления загрязненных водоемов и повышения рыбопродуктивности в рыборазводных прудах и пр. Однако использование теплолюбивых видов в Республике Татарстан имеет некоторое ограничение - это, прежде всего температура окружающей среды. Подавляющее большинство Интернет предложений основывается на услугах, предполагающих покупку и наладку имеющегося у фирм оборудования, чаше всего дорого и энергозатратного. Поставляемые при этом штаммы хлореллы показывают наибольшую продуктивность в температурном диапазоне 24-35 градусов Цельсия, что ясно говорит о возможностях их применения. Предлагаемые к продаже «БАДы» являются результатом выпаренной суспензии водоросли и представляют из себя денатурированный набор органических веществ, где предлагаемые полезные свойства сомнительны. Экзоферменты лабораторных культур одноклеточной водоросли Oocistis практически не активны (Приложение Фото №1) - в отличие от холодоустойчивой и теневыносливой хлореллы (Приложение Фото№ 2). Слабый поток продуктов фотосинтеза, делает хлореллу более активной в поглощении органики из - вне, плоть до расщепления тел бактерий и вирусов, целлюлозы, и органических загрязнителей водоемов. На наш взгляд данный штамм хлореллы (тене- холодоустойчивой) имеет некоторые преимущества в «поедании» органики по сравнению со штаммами хлореллы, разводимых в специальных установках, при ярком освещении, при температуре окружающей среды - 24-35 градусов и использовании минеральных подкормок. Хлорелла выращивается нами на подоконнике обычной квартиры, где единственным действием из вне является замена трети объема суспензии колодезной водой раз в неделю. Выращивание хлореллы на подоконнике квартиры является обычным делом для энтузиастов и любителей аквариумов. Чаще всего (судя по Интернет литературе) для этих целей используется Chlorella infusinum, которая нуждается в дополнительной подсветке и разводится в летнее время.

Основная часть

Литературный обзор

Анализируя информацию, собранную на многочисленных Интернет сайтах мы выдели ряд направлений в использовании водоросли хлореллы:

а. Использование в животноводстве в качестве витаминной подкормки и замены антибиотиков.

б. Использование водоросли для очистки водоемов.

в. Заселение хлореллой рыборазводных водоемов.

г. Большой объем информации Интернет изданий посвящен здоровью человека.

Методика работы

Для каждого эксперимента применялись отдельные методики:

1. Для поддержания культуры хлореллы длительное время, до плотности 0.9D эмпирически была выбрана следующая последовательность действий - замена раз в семь дней трети объема суспензии колодезной водой.

2. Для выяснения бактерицидных свойств суспензии хлореллы мы обратились в лабораторию микробиологии ИОФХ им. А.Е. Арбузова, где профессиональные микробиологи, используя стандартные методики, достоверно доказали способность суспензии тене- холодоустойчивой хлореллы на несколько порядков сокращать численность бактерий на питательных средах.

3. Для проверки рабочей гипотезы, согласно которой суспензия хлореллы способна расщеплять целлюлозу (проверено в эксперименте), были поставлены опыты, в которых в суспензию с хлореллой помещались ткани лекарственных растений.

4. Методика предварительного опыта по повышению «лежкости» картофеля не отличается от обычного метода пропитки клубней картофеля «стимуляторами» перед посадкой.

Результаты и их обсуждение

Используемый нами в экспериментах местный штамм тене- холодоустойчивой хлореллы выявлен во льду реки Казанка. Исследуя материалы ранее проведенных практических работ 2007-2008г.г. школьниками гимназии №102 (Приложение Фото № 3), мы пришли к выводу, что в осветлении протоки Булак в 2008г. главную роль сыграла именно хлорелла. После внесения субстрата (взятого с берега реки Казанки), состоящего из рогоза + латентные стадии гидробионтов, прозрачность протоки в первые же дни снизилась (в связи с массовым развитием водорослей). В успехе эксперимента по биодеградации нефти в 2009г. главную роль, на наш взгляд, так же сыграла хлорелла (Приложение Фото № 4), хотя изначально мы эту роль приписывали нефтеразлагающим бактериям. Как показал эксперимент в лаборатории микробиологии ИОФХ им. А.Е. Арбузова местный штамм хлореллы активно - на несколько порядков - снижает численность болезнетворных бактерий. Активность внеклеточного питания водорослей можно установить по фотографиям сделанных со сканера (Приложение №1, № 2), где водоросль Oocistis, являясь типичным автотрофом, не выделяет в среду экзоферменты , а Chlorella sp. выделяет, что видно по экзотермическим реакциям. Проведенный ранее лабораторный эксперимент по биодеградации целлюлозы показал, что хлорелла активно ее расщепляет до растворимых составляющих. Этот факт стал основой многочисленных экспериментов по экстрагированию содержимого клеток лекарственных растений (фото № 6). В связи с тем, что в Татарстане возникла проблема с «лежкостью» картофеля, в том числе и посевного, нами поставлен предварительный опыт по влиянию суспензии хлореллы, в которой замачивались клубни, на последующее хранение и прорастание картофеля. (фото №7-№9). Предварительный (пристрелочный) опыт показал некоторые перспективы в решении данного вопроса, но необходимо отметить, что результаты опыта можно считать предварительными и не несущими достоверной информации. По результатам анализа данных экспериментов, проведенных за период 2007-2014г.г., нами начата подготовка к полевому эксперименту, проведение которого намечено на весну 2014г. В данном эксперименте планируется вносить на «пятна» нефтепродуктов в реках измельченный рогоз, предварительно пропитанный суспензией хлореллы. Лабораторные опыты уже начаты (Фото№ 10).

Заключительная часть

Выводы

· Разработана методика поддержания культуры местной морфы тене-холодоучтойчивой хлореллы ( 2011г.).

· Проверено опытным путем свойство суспензии «снежной» морфы хлореллы подавлять активность бактерий (этап работы 2012г., лаборатория ИОФХ им. А.Е. Арбузова ( этап работы 1012г.).

· Проверена опытным путем способность хлореллы осаждать взвешенные в воде вещества. ( этап работы 2013г.).

· Проверено опытным путем возможность хлореллы экстрагировать вещества из лекарственных растений (этап работы 2013г.).

· Заложен «ориентировочный» опыт по влиянию суспензии хлореллы на «лежкость» картофеля, где первые результаты дали положительный эффект (2014г.).

Практические рекомендации

Как показали многочисленные практические работы школьников гимназии №102 им. М.С. Устиновой за период 2007-2014г.г, суспензию местного штамма тене- холодоустойчивой хлореллы можно и должно использовать в практических целях по ряду направлений:

Это: а) осаждение взвешенных частиц в воде из ливневок, где хлорелла достоверно осаждает взвешенные вещества, частично растворяя их (очистка сточных вод); б) суспензия хлореллы активно подавляет штаммы болезнетворных бактерий (эксперимент в лаборатории микробиологии ИОФХ - суспензия хлореллы как пробиотик); в) опилки осины, пропитанные хлореллой, активно поедаются лабораторными крысами (веточный корм); г) суспензия хлореллы экстрагирует содержимое клеток лекарственных растений (замена спиртовых настоек). Кроме того предварительный эксперимент по влиянию суспензии хлореллы на сохранность картофеля дал первые положительные результаты (в настоящем - актуальная проблема для Республики Татарстан).

Список использованной литературы

1. А.А Парамонов «Кристально чистая идея»//статья в газете «Аргументы и факты» Регион //№51, с.3 (2008).

2. А.К. Золотников Использование биопрепарата Альбит для рекультивации нефтезагрязненных почв /./ А.К. Злотников, Л.К. Садовникова, А.В. Баландина, К.М. Злотников, А.В.Казаков //Вестник РАСХН.- 2007.- с.:№1. -с.:65-67

3. Б.М. Миркин. Л.Г. Наумова. Популярный экологический словарь.-М.,2003 из во Дрофа-383 с.

4. Гаузе (1934).Источник - Популярный экологический словарь (2003)

5. Е.Ф.Мануйлова Ветвистоусые рачки (Cladocera) фауны CCCР. М., 1964.317с

6. Л.Н. Калинин «Биоремидация последствий нефтяных загрязнений»// Доклад на Региональной научно-практической конференции школьников 2009г.

7. М.Т. Борисович 2003в сб. «Экологические проблемы малых рек Республики Татарстан» в .160-167с.

8. Н.Х. Газиев в книге «Экология Татарстана - Пути устойчивого развития» Издательсво « Экоцентр») стр.26-27 (1996)

9. О.И.Орлов А.В. Галкин «Практикум по экологии - Гидробиология».- Казань. Издательство «Карпол» ,1997. 180с.

10. О.И.Орлов., А. Н. Шинкарев «Использование латентных стадий гидробионтов для заселения вновь созданных и рекультивации подвергнутых антропогенному воздействию водоемов // Актуальные экологические проблемы Республики Татарстан / Тез. докл. Республиканской научной конференции Казань: Отечество, 2007.-с 137-138.

11. http://www.innosfera.org/node/381 - Разведение водорослей.

12. (www.bayki.com).сайт о ледяных водорослях Гренландии.

13. http://otvet.mail.ru. Сайт о первой точки Пастера.

14. www.labeco.narod.ru. Наш сайт практических работ по экологии.

Приложение

Суспензия хлореллы + облепиха

Предварительный эксперимент по влиянию суспензии хлореллы на «лежкость» картофеля

А - Вариант опыта , где 2е картофелины 12 часов находились в водопроводной воде, после чего помещены в целлофановые мешки на 10 суток. Б - Вариант опыта , где две картофелины 12 часов находились в суспензии с хлореллой, после извлечения помещались в целлофановые мешки на 10 суток. С - Вариант, когда картофель с «гнилью» был помещен в суспензию с хлореллой на четверо суток - место гниения зарубцевалось

Замачивание листьев рогоза узколистного в суспензии с хлореллой

Размещено на Allbest.ru