Тема: "Экологическая роль бактерий в жизнедеятельности человека" Учебный проект экологического объединения "РОСТОК"

МУНИЦИПАЛЬНОЕ ОБЩЕОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ
НАЧАЛЬНАЯ ОБЩЕОБРАЗОВАТЕЛЬНАЯ ШКОЛА №30
Учебный проект
экологического объединения "РОСТОК"
Тема: "Экологическая роль бактерий в
жизнедеятельности человека"
Аннотация
Трудность знакомства с бактериями заключается в том, что их невозможно увидеть,
и поэтому ребята знакомятся не с самими бактериями, а с результатами их деятельности с
помощью программно-аппаратного комплекса AFS, который
представляет собой
цифровую естественнонаучную лабораторию. Изучая цепочку превращений, которая
начинается и заканчивается одним и тем же веществом, члены экологического объединения
"Росток" находят ответы на вопрос: чем полезны и чем опасны бактерии? Результаты
экспериментов о биологическом воздействии на сложные органические вещества
представлены на основе цифровых средств обработки данных.
Авторы проекта:
Векшина Софья Юрьевна
Мавлютов Рустам Рамисович
ученики 3 класса
Руководитель:
Садикова Гульнара Хамбаловна
учитель начальных классов
г.Сургут, 2013
1
Содержание
Введение...................................................................................................3
Глава I. Теоретическая часть .................................................................5
Глава II. Практическая часть .................................................................7
2.1. Качественные изменения сложных биологических веществ.......7
2.2. Обработка результатов....................................................................9
Глава III.Заключение ............................................................................10
Литература .............................................................................................12
Приложение 1
Приложение 2
Приложение 3
Приложение 4
Приложение 5
2
Введение.
Люди живут в мире, плотно заселённым бактериями. Живут бактерии и
внутри нашего организма [4]. Чем полезны и чем опасны бактерии? Мнение
наших одноклассников разделилось. Большинство ребят затрудняются
ответить, 36% опрошенных считают, что бактерии не приносят никакой
пользы. Опасность видят в том, что от бактерий можно заболеть, они
разрушают организм. Другие утверждают, что бактерии защищают организм,
укрепляют иммунитет, 16% считают, что бактерии нужны для приготовления
пищи (см.Приложение 1, диаграммы 1,2). Проанализировав медицинские
справки с медицинским работником школы, мы убедились, что иммунитет у
ребят нашего класса слабый. С сентября по декабрь прошлого учебного года
ОРВИ переболели 12,5% учеников, а во II полугодии, во время карантина,
численность болеющих детей увеличилась до 25% (см.Приложение 1,
диаграмма 3).
Бактерии можно использовать даже в приготовлении продуктов
питания, например кефира. Мы, современные школьники, знаем, что бактерии
такие маленькие, что от них трудно совсем избавиться. Да и не всегда нужно,
ведь они могут перерабатывать самый несъедобный «мусор» и превращают
его в необходимые для роста растений вещества. Круговорот веществ
проходит и через жилище человека. Семья в доме может жить долго и
счастливо, если в окружающей их природе душный воздух, выходящий из
квартиры, превращается в свежий, грязная вода—в чистую, а отходы—в
продукты питания (Приложение 1, рисунок 1). Тогда можно ли объяснить, как
продукты жизнедеятельности человеческой семьи, живущей в обычной
квартире, перерабатываются в необходимые для жизни людей вещества?
Трудность знакомства с бактериями заключается в том, что мы не можем их
увидеть, и поэтому будем знакомиться не с самими бактериями, а с
результатами их деятельности.
Исходя из этого, следует, что тема "Экологическая роль бактерий в
жизнедеятельности человека" является актуальной. Нами определена цель
3
нашего исследования: выяснить, какую экологическую роль выполняют
бактерии в жизнедеятельности человека.
Гипотеза: если знать экологическую функцию бактерий, то бактерии будут
приносить пользу и жизнедеятельность человека будет лучше, организм будет
здоров.
Задачи исследования:
1. Выяснить информированность учащихся по теме исследования.
2. Изучить научно-теоретический материал об экологической роли бактерий.
3. Провести эксперимент "Воздействие бактерий на органические вещества"
4. Предложить способы решения проблемы.
Объект исследования: жизнедеятельность человека
Предмет исследования: экологическая роль бактерий.
Тип проекта: информационно-исследовательский.
Продолжительность работы над проектом: 2 месяца.
Методы: опрос; изучение и анализ информационных ресурсов; опытноэкспериментальная работа; анализ полученных результатов.
Практическая значимость исследования:
 соблюдение школьниками правил личной гигиены;
 соблюдение рекомендаций по укреплению иммунитета.
План работы над проектом:
I этап- 2 недели
1. Определение проблемного поля для исследования.
2. Сбор информации по теме исследования.
II этап- 4 недели
1. Проведение практической части.
2. Обработка полученных результатов.
III этап- 2 недели
1. Обобщение полученных знаний.
2. Презентация проекта.
4
Глава I. Теоретическая часть.
Бактерии– это группа микроскопических, в основном, одноклеточных
организмов. [5] Слово "бактерия" происходит от греческого слова "Bacterion"
- палочка. Бактерии ведут активный образ жизни. За сутки они могут
потреблять пищи в 30 раз больше собственной массы. Для этого бактерии
могут разлагать сложные органические вещества на более простые и
получают энергию для своей жизнедеятельности.
Некоторые бактерии могут, как и растения, сами создавать для себя
необходимые питательные вещества.[2] Для этого бактерии, изобретательные
химики, могут разрушить что угодно разными способами: с помощью
кислорода и без него. Они участвуют в различных реакциях, совсем как в
настоящей лаборатории. Учёные называют бактерии "юными химиками", так
как в доисторические времена на Земле не было других живых существ, кроме
бактерий. Без них был бы невозможен ни один круговорот веществ в
биосфере. В разное время, такие учёные как Аристотель, Луи Пастер[9], Илья
Мечников, Роберт Кох, Александр Флеминг, Николай Пирогов и многие
другие[4],
изучали
проблему:"Экологическая
роль
бактерий
в
жизнедеятельности человека".
Все предметы, которые человек использует в своём хозяйстве делятся
на: портящиеся и непортящиеся. Исходя из своего жизненного опыта, мы
знаем, что портятся продукты, металлические и деревянные предметы,
а
полиэтилен, моющие и ядовитые вещества не разлагаются, а накапливаются в
природе, нанося вред окружающей среде. Порча предметов может быть
химическая
и
биологическая.
Например,
в
результате
химического
воздействия металлические предметы ржавеют, то есть окисляются.
Биологическому воздействию подвержены органические вещества,
например,
продукты
питания.
Это
подтверждают
данные
опроса
одноклассников. Во-первых, 32% опрошенных считают, что продукты
портятся из-за неправильного хранения; 8% - связывают это явление с
появлением организмов- "разрушителей"; 16% - объясняют тем, что продукты
не потребляются; 44% опрошенных затрудняются ответить (см.Приложение 2,
5
диаграмма 4). Во-вторых, чтобы сохранить продукты, 12% опрошенных,
предлагают соблюдать правила хранения продуктов, указанные на упаковке;
88%-предлагают
использовать
разные
упаковки;
24%
опрошенных
предлагают не хранить продукты (см.Приложение 2, диаграмма5).
Биотехнологии активно входят в нашу жизнь. Бактерии состоят на
службе у человека. Можно изготовить кефир, йогурт, квашеную капусту и
многое
другое.[2]
В
полости
рта
человека
обитает
несколько
сот
разновидностей бактерий. Но, оказывается, эти бактерии не только не вредны
человеку, а, наоборот, весьма ему полезны. Они помогают человеку
переваривать пищу.[5] Кисломолочные продукты, в которых содержатся
бифидо- и лактобактерии, борются с вредными микроорганизмами за место в
нашем кишечнике и создают основной защитный барьер от болезнетворной
заразы. В ходе опроса учеников выяснилось: 80% опрошенных считают, что
кефир полезен, но не могут объяснить почему. И только 16% объясняют, что
"помогает животу", "для укрепления иммунитета", "содержит кальций,
витамины"(см.Приложение 2, диаграмма 6).Чтобы бороться с опасными
бактериями, необходимо обратиться к врачу и лечиться таблетками по
мнению 33% опрошенных; 12% -утверждают, что необходимо заниматься
спортом; 12%- считают необходимым употреблять полезные продукты; 20%уверены, что необходимо уничтожить бактерии или соблюдать правила
гигиены. (см.Приложение 2, диаграмма 7). Илья Мечников, предложил ряд
профилактических и гигиенических средств борьбы с самоотравлением
организма. Например, употреблять кисломолочные продукты, заквашенные с
использованием болгарской палочки, что оказывает благотворное действие на
пищеварительную систему человека.
Иммунитет зависит от работы кишечника: 80% "клеток" иммунной
системы находится именно в нём. А это значит: всё, что мы едим или
ослабляет, или усиливает наших невидимых защитников [12]. Древние
римляне и греки считали, что человек с хорошим иммунитетом "свободен" от
болезни. Ежегодно, с 2002 года, по инициативе Всемирной организации
здравоохранения, 1 марта отмечается Всемирный день иммунитета.
6
Глава II. Практическая часть.
2.1. Качественные изменения сложных биологических веществ.
Изучив различную литературу по теме, было проведено практическое
исследование.
Эксперимент 1. "Приготовление кефира"
Гипотеза: если добавить в молоко кефирный гриб, через 8-11 часов получится
кефир.
Материалы и оборудование: предметы бытового обихода (чистая стеклянная
банка, пластиковая ложка, пластиковое сито); продукты (молоко); кефирный
гриб.
Ход эксперимента:
1. В чистую стеклянную банку налить молоко. В молоко добавить кефирный
гриб. Накрыть верх банки чистой сухой тканью.
2. Необходимо оставить банку с содержимым в прохладном, защищённом от
света месте, на 8-11 часов.
3. Затем снять ткань. Пластиковой ложкой вынуть кефирный гриб из банки и
промыть
проточной водой комнатной температуры из крана для
следующего использования (см.Приложение 3, рисунок 2).
4. Оставшуюся массу из банки процедить в чистый стакан через пластиковое
сито. Кефир готов к употреблению (см.Приложение 3, фото 1).
Результаты эксперимента: мы доказали, что в домашних условиях можно
изготовить кефир, который способствует повышению иммунитета человека.
Эксперимент 2: "Изменение цвета и запаха продуктов".
Задачи эксперимента: изучить, какое воздействие оказывают бактерии на
пищу; установить, изменяется ли при этом цвет и запах продуктов.
Гипотеза: если бактерии воздействуют на пищевые продукты, то меняется
цвет, запах и вкус.
Материалы и оборудование: компьютер с установленным программным
обеспечением; микроскоп PRO Scope AFS; кефир в стеклянной банке.
Ход эксперимента: стакан с кефиром оставили в помещении при комнатной
температуре. Через день
в кефире наблюдается процесс брожения,
7
поверхность загустела, цвет - белый.
Через три дня
отделилась белая
хлопьевидная масса от вязкой, немного мутной, жидкости. Ещё через три дня
белая хлопьевидная масса загустела, на поверхности появился желтоватый
оттенок и неприятный запах. Ещё через неделю объём органической массы
уменьшился, на поверхности появилась сухая корочка, а в углублениях жидкость, желтоватого оттенка (см.Приложение 4, таблица 1).
Результаты эксперимента:
Данный эксперимент позволил убедиться, в том, что если пищевые
продукты изменили вкус, запах или цвет, то они портятся под воздействием
бактерий. Пищевые продукты являются источником энергии не только для
человека, но и для других живых организмов, например, плесени
(см.Приложение 4, рисунок3). Всё, что не съели другие живые организмы,
бактерии постепенно превращают в углекислый газ, воду и минеральные
вещества. Такие продукты употреблять в пищу нельзя. Поэтому надо
соблюдать правила хранения продуктов, иначе можно получить пищевое
отравление.
Эксперимент 3: "Воздействие молочнокислых бактерий".
Цель исследования:
выявить, выделяется ли углекислый газ при
воздействии молочнокислых бактерий .
Задачи: изучить, какое воздействие оказывают молочнокислые бактерии на
органическое вещество; установить, происходит ли при этом выделение
углекислого газа; сравнить данные содержания углекислого газа и кислорода
в банке с кефиром и пустой банке.
Гипотеза: если на сложное органическое вещество воздействуют бактерии, то
происходит разложение веществ на более простые вещества.
Материалы и оборудование: компьютер с установленным программным
обеспечением; интерактивный микроскоп AFS; датчик AFS содержания CO2;
датчик AFS содержания O2; кефир.
Продолжительность эксперимента: 10 минут
Ход эксперимента: в банку поместить органическое вещество; вставить в
банку датчик CO2 и измерить содержание углекислого газа в банке; затем
8
вставить в банку датчик содержания O2 и измерить содержания кислорода в
банке с кефиром и пустой банке.
Результаты
эксперимента:
до
начала
опыта№1
содержание
углекислого газа в банке с кефиром составило 2552ppm. После того как мы
плотно закрыли банку, содержание углекислого газа стало повышаться. Через
1 минуту содержание углекислого газа составило 2949ppm (см.Приложение 5,
таблица 2). Таким образом, за время эксперимента содержание углекислого
газа увеличилось на 1485ppm (см.Приложение 5, график 1).
До начала опыта №2 содержание газообразного кислорода в пустой
банке составило 21,25%, а в банке с кефиром 21,13%. Через 10 минут
содержание газообразного кислорода составило в пустой банке 21,28%, а в
банке с кефиром 20,8%. (см.Приложение 5, таблица 3). Таким образом, за
время эксперимента содержание газообразного кислорода в пустой банке
осталось неизменным, а в банке с кефиром – уменьшилось на 0,45%
(см.Приложение 5, график 2). В результате при воздействии молочнокислых
бактерий на органическое вещество газообразный кислород не выделяется, а
поглощается. Предположение, что при воздействии молочнокислых бактерий
на органическое вещество выделяется углекислый газ подтвердилось.
2.2. Обработка результатов.
Исследование
проводилось
в
кабинете
начальных
классов
оборудованном компьютером с установленным программным обеспечением .
Продукты и предметы быта были взяты из магазина.
Таблица 5. Изменения сложных органических и
более простые.
Сложные
Кисломолочный продукт (кефир)
вещества
Воздействие Биологическое (бактерии)
Изменения Выделяется углекислый газ, вода.
Изменяется цвет, вкус, запах.
Процесс
Брожение
неорганических веществ на
Тонкая стальная проволока
Химическое (кислота)
Выделяется энергия (тепло)
Окисление
В результате, знание об экологической функции бактерий способствует
улучшению жизнедеятельности человека.
9
Глава III. Заключение.
В ходе проведённого исследования мы узнали:

об экологической роли бактерий;

о полезном и опасном влиянии бактерий.
Главным результатом работы является:
 мы доказали, что при разложении органических веществ выделяется
углекислый газ, вода и минеральные вещества;
 приготовили
кефир
из
молочнокислых
бактерий,
который
можно
использовать для укрепления иммунитета человека;
 изготовили памятки, буклеты с правилами личной гигиены.
Практическая значимость проекта:
 отразилась в ежедневном соблюдении школьниками правил личной
гигиены;
 профилактика
инфекционных
заболеваний
предотвратит
развитие
эпидемии в школе;
 соблюдение
рекомендаций
способствует
повышению
иммунитета
человеческого организма.
Рекомендации ученикам
Наше здоровье зависит от хрупкого равновесия между клетками иммунной
системы и бактериями, живущими в нашем организме. [12]
 Кисломолочные
продукты,
в
которых
содержатся
бифидо-
и
лактобактерии, борются с вредными микроорганизмами за место в нашем
кишечнике и создают основной защитный барьер от болезнетворной
заразы.
 Овощи и фрукты – растительная пища – должны составлять 50% рациона.
 Самый легкий и приятный способ укрепить иммунитет – улыбка. Она
стимулирует выработку гормона радости – серотонина, который помогает
защитить организм от болезней.
10
 Стресс - это один из главных врагов иммунитета. Умеренные физические
нагрузки подтянут мышцы, помогут «сбросить» часть стресса, сделают сон
крепче.
Рекомендации учителям
 допускать обучающиеся к занятиям в общеобразовательном учреждении
после перенесённого заболевания только при наличии справки врачапедиатра. (Пункт 11.3.);
 выполнять требования к воздушно тепловому режиму. (Пункт 6.6.);
 проводить утренний фильтр детей.
Таблица 6.Длительность сквозного проветривания учебных помещений.
Наружная
температура,°С
От +1 до +6
От +5 до 0
От 0 до -5
От -5 до -10
Ниже -10
Длительность проветривания помещения, мин.
в малые перемены
в большие перемены и между
сменами
4-10
25-35
3-7
20-30
2-5
15-25
1-3
10-15
1-1,5
5-10
Рекомендации родителям
С наступлением холодов увеличивается вероятность заболевания ОРВИ,
в том числе и гриппом. [12]

Сделать прививку в поликлиниках по месту жительства – это самое
эффективное средство против гриппа.

Регулярно проветривать помещения.

Воздерживаться от посещения мест скопления людей в период эпидемии.

Если у вас есть очиститель и увлажнитель воздуха, необходимо
периодически включать их.

В квартире и в автомобиле не забывайте менять фильтры кондиционера.

В период вспышки гриппа рекомендуется носить медицинские маски,
которые необходимо менять каждые четыре часа.

Заболевшие дети должны оставаться дома (не посещать дошкольные и
образовательные учреждения).
11
Литература:
1. Большая энциклопедия школьника / Под ред. А.А.Спектор.—Минск:
Харвест, 2010.
2. Вахрушев А.А. Окружающий мир. 3 класс. ("Обитатели Земли"). Учебник
в 2 частях [Текст] : учебное пособие / А.А.Вахрушев, Д.Д. Данилов, С.В.
Тырин, О.В.Бурский, А.С.Раутиан, Е.В.Сизова. - М.: "Баласс"; Школьный
дом, 2012.
3. Зайцев Г.К. Зайцев А.Г. Твоё здоровье: укрепление организма. СпПб.:Детство-Пресс,1996.
4. Сергеев Б.Ф. "Я познаю мир: Детская энциклопедия: Тайны человека. М.:
ООО "Издательство Астрель"; ООО"Издательство АСТ", 2000с.
5. Сонин Н.И.Биология. Введение в биологию. 5 кл. [Текст] : учеб. для
общеобраз. учреждений / Н.И.Сонин, А.А.Плешаков. - М.: Дрофа, 2012.
6. Шлегель Г. Г. История микробиологии. — М : изд-во УРСС, 2002.
7. Экология для младших школьников: Рабочая тетрадь для учащихся 1
класса / Под ред. Г.Н.Гребенюк. -Ханты-Мансийск: Полиграфист, 2005.
8. Остер Г. Петька-микроб.—М.: Астрель., 2012.
Интернет-ресурсы:
9. Свободная энциклопедия wikipedia.ru [Электронный ресурс] : Луи Пастер.
Режим доступа: http://ru.wikipedia.org>wiki/Пастер Луи
10. Сайт Российской газеты [Электронный ресурc] : Постановление Главного
государственного
санитарного
врача
РФ.
Режим
доступа:
Микробы
в
организме
человека
rg.ru>2012/07/31/budget-dok.html
11. Развитие
микроорганизмов.
[Электронный
ресурс].
Режим
доступа
:
http://mikroby-
cheloveka.ru/razvitie-mikroorganizmov.html
12. Центр
профилактики:
инфекционных
[Электронный
заболеваний.
ресурс]
:
Режим
профилактика
доступа:
http://www.cmpsurgut.ru/profilaktika/
13.Технология
производства
кефира:
[Электронный
ресурс]
:
http://sfera.fm/articles/tekhnologiya-proizvodstva-kefira
12
Приложение 1.
Рисунок 1. Круговорот веществ в жизнедеятельности человека.
Диаграмма 1.
Численность (чел.)
Количественный анализ результатов опроса о пользе бактерий
9
10
8
6
4
2
0
6
3
никакую
защита от болезней
Какую пользу приносят бактерии человеку?
помогают получить тесто,
кефир
Численность (чел.)
Диаграмма 2.
20
15
10
5
0
Количественный анализ результатов опроса о вреде бактерий
15
7
3
можно заболеть, заразиться
разрушают организм
Какой вред приносят бактерии человеку?
не знают
Диаграмма 3.
Количественный анализ заболевания ОРВИ обучающимися
2
1.5
1
3 класс
0.5
0
сентябрь октябрь
ноябрь
декабрь
январь
февраль
март
апрель
13
Приложение 2.
Численность (чел.)
Диаграмма 4.
Количественный анализ опроса учеников
о причинах порчи продуктов.
7
8
5
6
3
4
1
2
1
1
1
0
закончился
срок
годности
хранят в
открытом
виде
хранят в
тепле
появился
грибок
появились
вредные
бактерии
Почему портятся продукты?
никто не
покупает
никто не ест
Диаграмма 5.
Численность (чел.)
Количественный анализ опроса учеников о сохранности продуктов
18
20
15
10
5
0
3
6
3
1
соблюдать
в холодильнике в закрытой посуде
правила хранения
в вакуумной
упаковке
не хранить
(приготовить еду,
съесть)
Как уберечь продукты от порчи?
Диаграмма 6.
численность (чел.)
Количественный анализ опроса учеников о пользе кефира
20
15 14
15
10
7
7
5
1
1
1
2
2
0
2-3 раза в неделю 1 раз в неделю
очень редко
не пью
как часто вы пьёте кефир?
полезно пить кефир
вредно пить кефир
Диаграмма 7
Численность (чел.)
Количественный анализ опроса по борьбе с вредными бактериями
7
6
5
4
3
2
1
0
6
4
3
2
2
1
обратиться к принимать
врачу
таблетки
заниматься
спортом
есть
витамины
1
есть
полезные
продукты
сжечь,
мыть руки
заморозить
Как бороться с бактериями?
14
Приложение 3.
Рисунок 2.Эксперимент 1 "Приготовление кефира"
Фото 1.Кефирный гриб в банке
15
Приложение 4.
Рисунок 3.Биологическое воздействие на органические вещества.
Эксперимент 2.
Общий вид
через 1 день
через 3 дня
Вид под
микроскопом
PRO Scope AFS
через 1 день
через 6 дней
через 1 месяц
через 3 дня
через 1 месяц
1 день
Белая
однородная
масса, без
посторонних
включений
2 день
Нет изменений
3 день
Нет
изменен
ий
4 день
Появляют
ся
маленькие
творожны
е участки
Белая
однородная
масса без
посторонних
включений
Вверху
кефирная масса
створожилась,
появились
маленькие
пупырышки.
Внизу
образовалась
жидкость.
В кефирной
массе есть
изменения, в
молочной- нет
Кефирна
я масса
ещё
сильнее
створож
илась и
уменьш
илась в
объёме.
В
кефирно
й массе
есть
изменен
ия, в
молочно
й- нет
Масса
Объём
Жёлтая масса
пожелтела уменьшил
и ещё
ся.
сильнее
уменьшил
ась в
объёме
Жёлтая
масса
Имеются
изменения
в обоих
массах
Молоко и
кефир
прокисли.
Кефир
Молоко
Таблица 1. Изменение молока и кефира за период времени
Вывод
Нет
изменений
5 день
Появилис
ь жёлтые
пятна
Молочная
масса
приобрета
ет вид
кефира, а
кефирная
массавид
творога
6 день
Начала
появляться
плесень
Молоко
прокисло,
начинает
появляться
плесень,
кефирная
масса
приобретает
вид творога
7 день
Появилис
ь цветки
плесени и
плёнка
16
Приложение 5.
Таблица 2.Содержание углекислого газа в банке с кефиром за период времени.
Углекислый газ в банке с кефиром, ppm
начало
через 60
через 120
через 300
эксперимента секунд (1
секунд (2
секунд (5
минута)
минуты)
минут)
2552
2949
3175
3601
через 600
секунд (10
минут)
4037
График 1. Изменение содержания углекислого газа за период времени
Таблица 3.
Содержание газообразного кислорода в банке с кефиром и в
пустой банке за период времени.
Газообразный кислород в банке с кефиром, %
начало
через 60
через 120
через 300
через 600
эксперимента секунд (1мин) секунд (2мин) секунд (5мин) секунд (10мин)
21,13
20,92
20,87
20,74
20, 68
Газообразный кислород в пустой банке, %
начало
через 60
через 120
через 300
через 600
эксперимента секунд (1мин) секунд (2мин) секунд (5мин) секунд (10мин)
21,25
21,26
21,26
21,26
21, 28
График 2. Изменение содержания газообразного кислорода в банке с кефиром
и пустой банке за период времени.
17