Цель проекта: овладение методами научного исследования, расширение кругозора в области естественных наук, совершенствование командной формы работы.
Специфика проекта в формировании потребности к исследовательской работе у детей с самыми разными интересами. При проведении исследования каждый ребенок имеет возможность проявить свои способности: естественнонаучный склад ума, гуманитарный талант, умение работать на компьютере.
Этапы проекта:
- Создание информационного поля, сбор материалов по теме исследования
- Планирование исследования
- Проведение эксперимента
- Обсуждение результатов и формулирование вывода
- Выбор формы и создание презентации результатов исследования
На Ежегодной школьной конференции "Шаг в науку!" участники исследования проводят презентацию своей работы: устный отчет сопровождают компьютерной презентацией в формате PowerPoint. А вот и еще одна интересная форма - научно-популярная статья.
"Волшебная туфелька".
Иногда кажется фантастикой то, что рядом с нами находятся целые миры, населенные микроскопическими одноклеточными существами - простейшими. С тех пор как мы узнали на уроке историю открытия простейших Антонио Левенгуком, мы не раз рассматривали этих удивительных существ в капле воды под микроскопом. Пожалуй, один из самых интересных объектов - инфузория -туфелька (Рис 1).
Рис 1.
Культуру инфузории-туфельки для исследований в лабораторных условиях можно получить различными способами:
1. Взять 0,5 л отстоянной в темноте в течение 2-3 дней водопроводной воды и смешать ее с таким же объемом воды из долго действующего аквариума. Инфузорий будет больше, если взять из аквариума подгнивающие листья или немного детрита.
2. Если в кабинете биологии нет аквариума, можно сделать примерно тоже самое, но воду взять из близлежащего водоема (пруда, озера, канавы, лужи).
3. Самый простой способ - использовать воду из вазы с цветами (лучше, если ее не меняли в течение 5-6 дней). Инфузорий будет великое множество!
Дальнейшее разведение инфузорий сложится удачно, если мы научимся их правильно кормить. Дело в том, что основной пищей инфузорий являются бактерии, которые в свою очередь активно размножаются на гниющих органических остатках.
Для того, что бы получить достаточное количество бактерий можно добавить в отстоявшуюся водопроводную воду:
- порошок сухих банановых, тыквенных, дынных или брюквенных корок
- нарезанную кружочками морковь
- гранулы сухого корма для рыб
- кипяченое молоко (2-3- капли на литр воды)
- сушеные листья салата
- кусочки печени
На 3-4 день любой из перечисленных продуктов начинает разлагаться, создавая благоприятную среду для развития бактерий, что можно увидеть по легкому помутнению воды. Свет должен быть неярким, температура умеренной, иначе может произойти непредвиденная вспышка численности бактерий и между ними и инфузориями начнется борьба за существование. Сильное помутнение воды - признак полной гибели инфузорий. В конечном итоге умение разводить инфузорий сводится к правильному регулированию количества гниющих органических веществ относительно уже имеющегося количества инфузорий. Чем больше инфузорий, тем больше необходимо бактерий для питания, следовательно, необходимо вносить больше "органики".
Кроме описанных выше способов, можно добавить в воду дрожжи или водоросли, которые сами по себе являются отличным кормом для инфузорий.
И наконец, классическим способом получения инфузорий является разведение их на сенном настое. Для приготовления сенного настоя берут 10 г сена и помещают в 1 л воды, кипятят в течение 20 минут, затем фильтруют и разбавляют равным количеством отстоянной воды. За время кипячения погибают все микроорганизмы, но сохраняются споры бактерий. Через 1-3 дня из спор развиваются сенные палочки, служащие пищей для инфузорий. В приготовленную среду вносят культуру инфузории. Через 5-6 дней инфузорий разводятся в большом количестве.
Культуру инфузорий мы получали на сухом корме для рыб и молоке (Рис 2).
Рис 2.
Итак, у нас есть культура инфузорий, и мы научились их кормить. Как же происходит поступление пищевых веществ в организм инфузорий? Мы решили провести наблюдение за процессом питания инфузорий под микроскопом (Рис 3). В качестве корма лучше всего подходят одноклеточные или нитчатые зеленые водоросли, которых в избытке можно найти в ярко освещенном аквариуме (например, соскрести их со стенок и поместить в каплю воды с инфузориями). Под большим увеличением микроскопа можно рассмотреть, как инфузория начинает загонять более толстыми и длинными ресничками возле рта клетки водорослей в клеточную глотку. На дне глотки образуется пищеварительная вакуоль, которая начинает путешествовать в организме инфузории с током эндоплазмы.
Рис 3.
Процесс переваривания пищи достаточно сложен и происходит при участии особых веществ - ферментов. Сначала внутренняя среда в пищеварительной вакуоли кислая, а затем - щелочная. Питательные вещества поступают в цитоплазму, непереваренные остатки - удаляются через порошицу (содержимое дефекационной вакуоли выбрасывается через разрыв мембраны вблизи заднего конца тела). К сожалению, нам не удалось проследить весь путь пищеварительной вакуоли, поэтому мы воспользовались иллюстрацией из научного издания (Рис 4).
Рис 4.
Размножаются инфузории очень быстро, обычно бесполым путем (бинарное деление). В благоприятных условиях за 10 дней одна инфузория может дать 1024 потомка. Делятся инфузории поперек тела, каждая новая инфузория получает часть органоидов. Оба ядра так же делятся на две части, и в каждой новой инфузории, оказывается, по одному большому и одному малому ядру. При длительном бесполом размножении у инфузорий наблюдается снижение обмена веществ и замедление темпа деления (Рис 5).
Рис 5.
Половое размножение у инфузорий получило название конъюгации. Две инфузории прикладываются друг к другу брюшными сторонами и остаются в таком положении в течение 12 ч . В этот момент происходит обновление ядерного аппарата клеток. И, несмотря на то, что размножения в полном смысле этого слова не происходит, увеличивается разнообразие наследственных свойств организма и повышается его жизнеспособность (Рис 6).
Рис 6.
На скорость размножения инфузорий влияет температура окружающей среды. Мы знаем, что любой организм может существовать в определенном температурном интервале. Если температура среды слишком высокая или низкая, он погибает. Там, где температура близка к крайним значениям, представители данного вида встречаются редко, но по мере приближения к среднему значению (оптимальному), число их увеличивается.
Мы разводили инфузорий при комнатной температуре - 20-26С - и получили неплохие результаты. Следовательно, данная температура является оптимальной для инфузорий. Далее мы пробовали понижать температуру: ставили чашку Петри с инфузориями в кристаллизатор со снегом (Рис 7) и даже прикапывали в сугроб во дворе школы. Выяснилось, что при температуре ниже 8С активность инфузорий заметно падала, а при 1-2С они превращались в цисты. Существуют данные о том, что инфузории продолжают размножаться бесполым путем внутри цисты. И действительно, через несколько суток после повышения температуры до оптимальной, мы наблюдали появление большого количества мелких инфузорий.
Рис 7.
Через двое суток после повышения температуры до 40С наблюдалось сильное помутнение воды. Видимо это произошло из-за вспышки численности бактерий. Инфузории погибли.
Данные, полученные в ходе исследования, позволили нам нарисовать кривую толерантности. Положение ее вершины указывает на температуру, оптимальную для размножения инфузорий. Плавные скаты соответствуют широкому диапазону толерантности, т.е. устойчивости к температурному фактору.
Рис 8.
Мы выяснили, что инфузория-туфелька имеет широкие границы устойчивости к температурному фактору - это способствует ее широкому распространению в природе.
В статье использованы рисунки и графики выполненные учащимися в ходе эксперимента, фото автора.