Vliv různých faktorů na vitální aktivitu paramecia

Všude nás obklopují nejjednodušší organismy. Lze je nalézt v kapkách vody, ve vlhké půdě, na listech rostlin, v orgánech zvířat i lidí. Jeden z nich, paramecium, je předmětem velkého vědeckého zájmu, protože je nejvhodnějším modelem pro studium vitální činnosti živých organismů a také objektem, který reaguje na změny v kvalitě životního prostředí. Rozhodli jsme se studovat způsoby pěstování nálevníků, jejich reakce na různé dráždivé látky a odolnost vůči vnějším faktorům.

Účel: ke studiu životních charakteristik paramecia v různých podmínkách.

Úkoly:

1. Provést analýzu literárních zdrojů o strukturních rysech a životních funkcích paramecia;

2. Seznámit se s různými metodami pěstování paramecia ve školní laboratoři;

3. Plánujte a provádějte experimenty s nálevníky, které odhalí dopad různých faktorů na jejich životně důležitou aktivitu;

4. Spojte získaná výzkumná data a vyvodte závěry;

5. Navrhněte doporučení pro budoucí využití projektu.

Předmět studia: brvitý střevíček.

Materiály a metody výzkumu: Kultura Paramecium caudatum, sbírka luční trávy, sušená banánová slupka, slupka jablek, mléko, granule suchého krmiva pro ryby, podložní a krycí skla, mikroskop, lupa, zkumavky, pipeta, stolní lampa, pokojový teploměr, milimetrový papír, neprůhledný papír, kuchyňská sůl, cukr, citronová šťáva, roztok kyseliny octové, indikátorové proužky, kapka odstředivky na mytí nádobí plastová testovací kapalina, kapka. Metody výzkumu: pozorování, experimentování, analýza získaných dat.

2. Hlavní část

2.1. Literární přehled

Nálevníci jsou jednobuněční živočichové, u kterých buňka funguje jako jediný organismus. Existuje přibližně 8000 druhů nálevníků. Paramecium caudatum žije v mělkých stojatých vodách. Toto jednobuněčné zvíře, dlouhé 0,5 mm, má vřetenovité tělo, nejasně připomínající botu. Nálevníci jsou neustále v pohybu, plavou tupým koncem dopředu. Rychlost pohybu tohoto zvířete dosahuje 2,5 mm za sekundu. Na povrchu těla mají organely pohybu – řasinky. Pantoflíček brvitý se živí bakteriemi a řasami. Buňka má dvě jádra: velké jádro (makronukleus) je zodpovědné za výživu, dýchání, pohyb, metabolismus a malé jádro (mikronukleus) se účastní sexuálního procesu. Na těle je prohlubeň – buněčná ústa, která přechází do buněčného hltanu. Ve spodní části hltanu se potrava dostává do trávicí vakuoly. V trávicí vakuole se potrava tráví hodinu, nejprve v kyselém prostředí a poté v zásaditém prostředí. Trávicí vakuoly se pohybují v těle nálevníku proudem cytoplazmy. Nestrávené zbytky jsou vyhazovány na zadním konci těla přes speciální strukturu – prášek, umístěný za ústním otvorem. Dýchání probíhá skrze tělesné vrstvy. Tělo paramecia obsahuje dvě kontraktilní vakuoly, které jsou umístěny na předním a zadním konci těla. Shromažďuje se v nich voda s rozpuštěnými látkami. U sladkovodních jednobuněčných živočichů je přebytečná voda, která se neustále dostává do jejich těla z prostředí, odstraňována kontraktilními vakuolami. Nálevníci se obvykle rozmnožují nepohlavně, dělením na dvě části. Jádra jsou rozdělena na dvě části a každý nový nálevník obsahuje jedno velké a jedno malé jádro. Každá ze dvou dceřiných buněk přijímá část organel, zatímco ostatní se tvoří nově. Při nedostatku potravy nebo změně teploty přecházejí nálevníci na pohlavní rozmnožování pomocí konjugace a za nepříznivých podmínek se mohou proměnit v cystu. Ve svém přirozeném prostředí, stejně jako všechny organismy, plní paramecium své funkce v obecném cyklu života. Je indikátorem čistoty nádrže, protože dokáže vyčistit prostor kolem sebe ničením mnoha druhů bakterií a mikroskopických řas. Samotný nálevník, střevíčník, je potravou pro malé organismy bezobratlých živočichů.

2.2. Provádění vlastního výzkumu.

1. Získání čisté kultury.

Kulturu paramecia pro laboratorní výzkum lze získat různými způsoby:

1. Vezměte 0,5 litru vody z vodovodu, která byla ponechána stát 2-3 dny ve tmě a smíchejte ji se stejným objemem vody z dlouho běžícího akvária.

2. Naberte vodu z blízké vodní plochy (rybník, jezero, příkop, louže).

3. Použijte vodu z vázy s květinami (je lepší, když nebyla 5-6 dní vyměněna).

Bohužel pomocí těchto metod jsme nebyli schopni detekovat a kultivovat kulturu nálevníků. Proto jsme pro provádění experimentů vzali čistou kulturu od akvaristů, kteří chovají tyto prvoky ke krmení rybího potěru.

2. Chov nálevníků v různých živných médiích.

Abychom identifikovali potravní preference paramecia a porovnali jejich míru rozmnožování, použili jsme různá živná média a metody:

1. Vzali jsme seno „Sbírka lučních trav“, zakoupené ve zverimexu, a dali jsme do něj asi 100 gramů. do hrnce a vařte půl hodiny. Výsledná hnědá tekutina byla nalita do nádoby o objemu 200 ml a zředěna vodou, dokud neměla barvu tekutého čaje. Po 3-4 dnech se na povrchu nálevu vytvořil film senných bakterií, což je nejlepší potrava pro nálevníky. K tomuto roztoku jsme přidali 1 ml. čistá kultura nálevníků.

2. Kousek sušené banánové slupky a 200 ml byly umístěny do nádoby s 1 ml obyčejné vody z vodovodu. kultury nálevníků.

3. Kápněte 200-1 kapky mléka do nádobky s 3 ml běžné kohoutkové vody a přidejte 1 ml. čistá kultura nálevníků.

4. Několik granulí suchého krmiva pro ryby a 200 ml bylo umístěno do nádoby s 1 ml běžné vodovodní vody. kultury nálevníků.

5. Vložte kousek jablečné slupky do nádoby s 200 ml běžné kohoutkové vody a přidejte 1 ml. čistá kultura nálevníků.

6. 200 ml byl umístěn do nádoby s 1 ml běžné vodovodní vody. čistá kultura nálevníků bez přidávání živin.

Pozorování počtu nálevníků v těchto živných médiích byla prováděna po dobu jednoho týdne při optimální teplotě 20-26 °C.

Abychom vizuálně vyhodnotili počet nálevníků, odebrali jsme denně 1 ml vzorku z každého živného roztoku a zaznamenali jsme počet nalezených nálevníků. Po týdnu jsme nejvíce nálevů pozorovali v roztoku sena, ve vodě se suchou banánovou slupkou bylo o něco méně; V nádobě s nálevníky, které byly krmeny mlékem, byl počet prvoků ještě nižší, jako tomu bylo v nádobě s vločkami rybího krmiva. Voda s jablečnou slupkou se rychle zakalila, zřejmě tam bylo příliš mnoho bakterií a nálevníci je nestihli sníst. Silné zakalení vody je známkou úplné smrti nálevníků. Zajímavé je, že ve sklenici vody bez jídla žili nálevníci asi 2 týdny. Jejich počet byl ale omezený. Učinili jsme tedy první závěr: optimální potravou pro nálevníky při chovu v laboratorních podmínkách jsou senné bakterie a bakterie získané vyluhováním vody s banánovou slupkou. Při tomto způsobu ředění je však ve vodě zaznamenán charakteristický nepříjemný zápach. Nejvhodnější je krmit nálevníky mlékem jednou týdně.

3. Vliv různých faktorů na vitální aktivitu nálevníků.

Teplota je jedním z nejdůležitějších faktorů určujících vývoj organismů. V literárních zdrojích jsme se dozvěděli, že nálevníci se nejlépe rozmnožují a žijí při teplotě 20-25C 0 . Co se stane, když snížíte nebo zvýšíte teplotu? Abychom určili rozsah odolnosti nálevníků vůči různým teplotám, provedli jsme následující experimenty:

1. Kulturu nálevníků umístěte do zkumavky v místnosti s teplotou 10-15C 0 . Nálevníci zůstali životaschopní.

2. Snížili teplotu na 5C 0 . Aktivita nálevníků se znatelně snížila.

3. Snížili teplotu na 1-2 C 0 . Většina nálevníků se na dně zkumavky změnila v cysty.

Zjistili jsme tedy, že spodní teplotní práh pro nálevníky je 1-2 C 0 .

Pokud se naopak teplota zvýší, voda se rychle zakalí a nálevníci odumírají. Nádoby s nálevem jsme zahřáli na 30, 35 a 40C 0 . V druhém případě nálevníci zemřeli.

Tyto studie naznačují široký rozsah odolnosti nálevníků vůči teplotním faktorům: od 1 do 40 C 0 , což přispívá k jejich širokému rozšíření v přírodě.

Dále jsme se rozhodli zjistit, jak nálevníci reagují na chemické dráždivé látky (chemotaxe) a na světlo. Pro stanovení účinku studovaných látek jsme na podložní sklíčko pomocí pipety aplikovali kulturu nálevníků. Charakter pohybu nálevníků byl zkoumán pod mikroskopem v přirozeném prostředí. Poté přidali různé látky a pozorovali povahu změn v jednobuněčných organismech. Byla zaznamenávána doba, během níž se pohyb zastavil, a byly zaznamenávány změny, ke kterým došlo v buňce řasinek. Byly provedeny následující experimenty:

1. Kapka kultury paramecia byla umístěna na podložní sklíčko a vedle ní byla přidána kapka čisté vody. Oba kapky byly navzájem spojeny vodním mostem. Poté bylo několik krystalů kuchyňské soli přesunuto směrem ke kapce s nálevem z opačné strany. Sůl, rozpuštěná ve vodě, začala působit na nálevníky, které se řítily po vodním mostě do kapky čisté vody. Po 7 minutách všech 6 nálevníků plavalo z jedné kapky do druhé.

2. Podobný experiment byl proveden s krystaly cukru. Zajímavé je, že cukr měl příznivější účinek než sůl. Nálevníci velmi dlouho neplavali a ne všichni. Během 15 minut zůstaly 3 ze 6 nálevníků plavat v kapce cukru.

3. Ke kapce s nálevem (5 ks) jsme přidali 1 kapku slabého roztoku kyseliny octové (stolní ocet zředěný 2-3x vodou). Nálevníci zemřeli během 1 minuty. Podobná reakce byla pozorována u krystalů kyseliny citrónové.

4. V 0,5 ml. Do roztoku s nálevem jsme přidali 7 kapku prostředku na mytí nádobí Sorti (1 ks). Po 10-20 sekundách všichni nálevníci zemřeli, obsah jejich buněk byl zničen. Tento experiment demonstruje rychlý destruktivní účinek chemických složek detergentů na živé organismy. Pokud přírodní vodní plochy znečistíme chemickými látkami, můžeme přijít o většinu prvoků v nich žijících a narušit procesy samočištění vodních ploch a udržení života v nich.

5. Pro studium reakce prvoků na působení světla jsme paramecium umístili do skleněné zkumavky se zátkou. Polovina zkumavky byla zabalena do neprůhledného papíru a umístěna pod umělý zdroj světla (stolní lampa s 60-100W žárovkou). Po nějaké době se všichni nálevníci přesunuli z osvětlené části zkumavky do zastíněné. Tak jsme zjistili, že nálevníci nemají rádi ostré světlo.

Nejzajímavější materiály jsou uvedeny ve fotoreportáži projektu (příloha č. 1).

Nálevníci jsou velmi zajímavým objektem k pozorování. Po provedení jednoduchých demonstračních experimentů jsme se rozhodli jít dále a zjistit, jak nálevníci reagují na zrychlení. Koneckonců, tyto nejjednodušší organismy mohou být použity jako modely při provádění experimentů ve vesmíru. Pro provedení experimentů jsme se obrátili o pomoc na pracovníky výzkumného ústavu, kteří nám pomohli provést experimenty s nálevníky v odstředivce. Centrifugace je metoda dělení všech druhů heterogenních směsí na jednotlivé složky. Operace se provádí působením na látky odstředivou silou. V tomto případě jsme umístili polypropylenové zkumavky s infusorií do centrifugy. V kontrole jsme opět pozorovali aktivní pohyb nálevníků pomocí mikroskopu. Při zrychlení 100 g se jednotliví nálevníci zastavili. Při zrychlení 300 g nebylo jejich přežití narušeno. Ale při zrychlení 900 g zemřeli téměř všichni nálevníci. Zrychlení o 2300 g mělo za následek úplnou smrt nálevníků. V důsledku toho jsme dospěli k závěru, že nálevníci vydrží zatížení menší než 900 g. Pro názornost jsme natočili videoreportáž s výsledky experimentu.

Na základě experimentů můžeme vyvodit následující závěry:

1. Paramecium je velmi zajímavý objekt k pozorování;

2. Optimální potravou pro nálevníky při chovu v laboratorních podmínkách jsou senné bakterie a bakterie získané vyluhováním vody s banánovou slupkou;

3. Paramecium scaly-limpets mají široký rozsah odolnosti vůči teplotním faktorům: od 1 do 40 C 0 , což přispívá k jejich širokému rozšíření v přírodě;

4. Nálevníci reagují negativně na chemické dráždivé látky, jako je sůl. Jejich reakce na cukr je méně aktivní;

5. Ocet a kyselina citrónová, prostředek na mytí nádobí způsobují okamžitou smrt prvoků;

6. Infusoria nemají rádi jasné světlo, preferují více zastíněná místa;

7. Paramecium vykazuje vysokou odolnost vůči účinkům zrychlení.

Složitější struktura paramecia ve srovnání s jinými prvoky, projevy podrážděnosti při vystavení různým faktorům, rychlá reprodukce a nenáročnost na podmínky údržby činí z paramecia vhodný objekt pro provádění mnoha studií, například jako indikátor toxicity vody, léků a potravin. Poznatky, které jsme získali při provádění experimentů, budou v budoucnu užitečné pro podrobnější studium biologie prvoků.

4. Seznam použité literatury a internetových zdrojů:

1. Yuryeva T., „Svět prvoků“. Rostov na Donu: „Phoenix“, 1999, 167 s.

2. Paramecium caudatum [Elektronický zdroj].-https://ru.wikipedia.org/wiki/

3. Reakce prvoků na působení různých podnětů [Elektronický zdroj] – http://biologylib.ru/books/item/f00/s00/z0000028/st068.shtml.

4. Význam paramecia v přírodě [Elektronický zdroj] – https://kratkoe.com/znachenie-infuzorii-tufelki/.

Příloha č. 1

Fotoreportáž z pokusů