Автор:

Бакалинская Мария Леонидовна

г.Челябинск, МАОУ СОШ №154, класс 5

Руководитель:

Ларкина Вера Ивановна,

учитель биологии высшей категории,

МАОУ СОШ №154

 

 

 

 

Оглавление

 Введение________________________________________________________2

Глава 1. Борьба за существование______________________________3

Глава 2. Плесневые грибы_____________________________________4

Глава 3. Многообразие плесневых грибов________________________5

3.1. Фикомицеты (Мукоровые грибы)___________________________5

3.2. Сумчатые плесневые грибы (Аскомицеты)___________________6

3.3 Высшие несовершенные грибы_____________________________7

3.4 Актиномицеты, или лучистые грибы_________________________8

Глава 4. Экспериментальная часть______________________________9

Результаты работы___________________________________________9

Заключение и выводы_____________________________________________10

Список литературы_______________________________________________11

Приложение___________________________________________________12-15

 

Введение

Мы не представляем себе жизни без окружающих нас животных и растений. Они дают нам все продукты питания, из них делают одежду, обувь, жилище, создают обстановку да и всю красоту природы. Но мы не видим огромный мир микроскопических существ, невидимых тружеников природы - бактерий и плесневых грибов. Чаще всего вспоминаем о них тогда, когда появляются инфекционные заболевания или когда выбрасываем заплесневелые, испорченные, с неприятным запахом продукты.[3]

Все живые существа на Земле борятся за существование: растениям и животным приходится добывать пищу и спасться от хищников.

Борьба за существование – это совокупность многообразных и сложных взаимоотношений, существующих между организмами и условиями среды. Дарвин выделил три основные формы борьбы за существование: межвидовую, внутривидовую и борьбу с неблагоприятными условиями среды.

Борьба за существование — важная и неотъемлемая часть жизни на Земле. Наряду с естественным отбором и наследственной изменчивостью она является одним из движущих факторов эволюции.

В этой борьбе участвуют даже самые крохотные создания - грибы. [1].

Актуальность. Трудно поверить, что в природе почти нет процессов, в которых не проявилась бы роль этих вездесущих организмов. Плесневые грибы - могучие созидатели и разрушители. Они приносят огромную пользу человеку, но могут принести и неисчислимый вред.  Невидимые невооруженному глазу человека споры плесени витают везде, в воздухе и даже в наших домах. По оценкам специалистов на Земле существует около 1,5 миллиона видов этих грибов. Нас заинтересовали эти организмы, и мы решили провести серию опытов по изучению борьбы за существование на примере двух видов плесени (мукор и пеницилл). 

В связи с этим возникает проблема исследования - люди хотят больше знать об особенностях биологии плесневых грибов для того, чтобы бороться с ними и использовать в практических целях.

Цель: изучение борьбы за существование на примере различных видов плесени.

Задачи: 1.Познакомиться  из  научно  - популярной  литературы  с  биологией  мукора и пеницилла.2. Овладеть  методикой  выращивания  плесеневых  грибов (мукора и пеницилла)   и  проведения  эксперимента  по  выявлению  межвидовой  борьбы  за  существование.3.Выявить  влияние  разных  сред  на  жизнеспособность  мукора  и  пеницилла.

Объект исследования – плесневые грибы. Предмет исследования – выявление факта биологической борьбы за существование между различными видами плесени. Оборудование и материалы – кусочек хлеба, яблоко, вода, песок, две стеклянные банки объемом 0,5 л с крышками, кусок плотной ткани, ножницы, две пробирки, подставка для пробирок, кастрюля, вата, две ватные палочки. Место проведения исследования:  МАОУ СОШ №154 г.Челябинска Калининского района. Методы: анализ литературы, проведение простейших опытов,  наблюдение, сравнение, анализ полученных результатов.

Гипотеза - различные  виды  плесневых  грибов  могут конкурировать  друг  с  другом  находясь  в  разных  средах (в борьбе за пищевые ресурсы успешно будет расти плесень, для которой пищевая среда и влажность благоприятные)

Новизна исследования: самостоятельное проведение эксперимента и его анализ.

Глава 1. Борьба за существование

Внутривидовая борьба за существование — это борьба между особями одного вида. Эта борьба наиболее ожесточенная и особенно упорная. Она сопровождается угнетением и вытеснением менее приспособленных особей данного вида. В процессе этой борьбы организмы одного вида постоянно конкурируют за жизненное пространство, за пишу, за убежища, сексуального партнера, место для размножения. Внутривидовая борьба за существование усиливается с увеличением численности популяции и усилением специализации вида.

Межвидовая борьба за существование

Каждый вид растений, животных, грибов, бактерий в экосистеме вступает в определенные отношения с другими членами биоценоза. Межвидовая борьба за существование — это борьба между особями различных видов.

Экологи в XX столетии выявили широкий спектр разнообразных отношений между организмами в сообществах: хищничесво, антибиоз, аменсализм, конкуренция, различные формы симбиоза.

Борьба с абиотическими условиями

Организмы для своего существования и размножения имеют определенный диапазон оптимума по всем абиотическим факторам среды — по освещенности, температуре, влажности, химическому составу воздушной, водной и почвенной среды. Выход экологического фактора за пределы зоны оптимума, за пределы зоны комфорта оказывает угнетающее и элиминирующее действие.

Борьба с физическими условиями жизни (конституциональная борьба) приводит к отбору наиболее устойчивых особей к комплексу физических условий, в которых живут организмы. Борьба с физическими условиями обостряет внутривидовую и межвидовую борьбу за существование.

Чарльз Дарвин использовал термин борьба за существование в широком и метафорическом смысле, включая в него зависимость одного существа от другого и от условий внешней среды, понимая под этим не только жизнь особи, но и успех ее в оставлении после себя потомства. Борьба за существование — это сложные и многообразные отношения особей внутри вида, между видами и с факторами неорганической природы. Это совокупность взаимодействий организмов между собой и с факторами внешней среды.

Для Дарвина борьба за существование важна не сама по себе, а по тому результату, к которому она приводит. "Благодаря этой борьбе, изменения, как бы они ни были незначительны и от какой бы причины ни зависели, если они сколько нибудь полезны для особей данного вида в их бесконечно сложных отношениях к другим органическим существам и физическим условиям жизни, будут способствовать сохранению этих особей и унаследуются их потомками. Эти потомки будут, в свою очередь, иметь больше шансов выжить". В результате борьбы за существование выживают и размножаются особи, наиболее приспособленные к условиям данного биогеоценоза. Менее приспособленные гибнут или устраняются от размножения. Так происходит отбор природой особей — природный отбор.[ 2]

Глава 2. Плесневые грибы

Плесневые грибы появились на нашей планете около 200 миллионов лет назад. Плесень способна как лишить жизни, так и спасти от смерти.

Плесневые грибы – это разнообразные грибы, формирующие ветвящиеся мицелии без крупных плодовых тел. Плесень относится к микромицетам. Это грибы и грибообразные, имеющие микроскопические размеры.[4] Плесневые грибы широко распространены в природе, они развиваются практически повсеместно. Они постоянно обитают в воздухе, почве, навозе, на поверхности различных предметов, стен сырых помещений и пр. Большие колонии растут на питательных средах при высокой температуре и повышенной влажности, причем рост плесени не ограничен при условии наличия пищи. Плесневые грибы отличаются неприхотливостью к среде обитания и пище.

От бактерий они отличаются более сложным строением и способом размножения. К плесневым грибам относятся организмы, вегетативное тело которых представляет собой мицелий (грибницу), состоящий из переплетающихся тонких нитей — гиф. Различают низшие и высшие совершенные и несовершенные грибы. Гифы низших грибов не имеют перегородок (несептированные), гифы высших — многоклеточные (септированные). У некоторых плесневых грибов мицелий совсем отсутствует или развит слабо. Плесневые грибы, у которых мицелий не септирован, называются фикомицетами, а те у которых септирован — микомицетами. Независимо от того, септирован или не септирован мицелий, клетка имеет оболочку, протоплазму (с различными включениями: гликоген, волютин и др.) и одно или несколько ядер.

От мицелия отрастают воздушные гифы — спорангиеносцы или конидиеносцы. У низших грибов спорангиеносцы заканчиваются спорангиями с эндогенно-развивающимися в них спорами. У микомицетов и у некоторых фикомицетов от мицелия отходят конидиеносцы с экзогенно-развивающимися на них спорами (конидиями). У грибов со слаборазвитым мицелием конидии образуются в результате перешнуровывания (оидии или артроспоры) и почкования клеток. Плесневые грибы на поверхности субстрата дают ползучие, стелющиеся, бархатистые, пушистые, войлокообразные колонии, которые сливаются в сплошной налет. Плесневые грибы имеют характерный, очень часто неприятный запах.

Наиболее благоприятные условия для их развития — свободный доступ кислорода и кислая реакция среды. Они могут развиваться и при влажности окружающей среды 10—15%, рН 1,5—11, температуре до —1˚С, высоком осмотическом давлении, а отдельные виды плесневых грибов — и при ограниченном доступе кислорода. Плесневые грибы обладают ферментативной активностью (протеолитической, липолитической и др.).[ Плесневые грибы, характеристика и способы размножения]

Размножение плесневых грибов происходит половым путем, может быть бесполым или вегетативным. Размножение плесневых грибов осуществляется с огромной скоростью. При вегетативном размножении происходит отделение от основы мицелия его частей, которые способны самостоятельно существовать. Аналогично осуществляется почкование мицелия либо отдельных клеток у дрожжей. При половом размножении половые клетки соединяются, образуя зиготу. В бесполом размножении основную роль играют споры. Споры содержатся внутри особых споровместилищ либо на краях специальных выростов грибницы – конидиеносцах. Бесполое размножение – главный способ размножения плесневых грибов.

Клетки плесневых грибов не имеют хлорофилла, в связи с чем, этим грибам требуются для питания готовые органические вещества. Плесневые грибы питаются путем всасывания органических веществ. Причем вначале плесень выделяет пищеварительные ферменты для переваривания пищи, а затем поглощает расщепленные до более простых органические соединения. Много видов плесневых грибов обладают патогенными свойствами, то есть могут спровоцировать заболевания человека, животных, растений. Другие виды плесени вредят хозяйству человека, потому что портят пищевые продукты, в том числе овощи и фрукты, при длительном хранении, вызывают повреждение лесоматериалов, тканей.

Глава 3. Многообразие плесневых грибов

3.1. Фикомицеты (Мукоровые грибы)

Класс Phycomicetes, порядок Mucorales, семейство Мисоrасеае. В семействе Мисоrасеае насчитывают более 300 видов грибов. Из этого семейства в мясе чаще развиваются плесени трех родов: Мuсоr, Thamnidium, Rhizopus. На масле и других молочных продуктах эти грибы встречаются реже.

Мицелий состоит из одной разветвленной клетки, от которой отходят воздушные гифы — спорангиеносцы, простые или ветвистые, заканчивающиеся крупными, шаровидными спорангиями, наполненными большим количеством спор. Плесневые грибы рода Thamnidium формируют спорангии двух видов. Кроме крупного спорангия, растущего на верхушке спорангиеносца, на боковых ветвях его располагаются спорангии (спорангиоли) значительно меньшего размера с небольшим количеством спор. Плесени рода Rhizopus посредством столонов (стелющиеся нити) прикрепляются к субстрату толстыми корневидными образованиями — ризоидами, напоминающими корневые волоски. При развитии волосков образуется узел, из которого отходят спорангиеносцы, заканчивающиеся спорангиями, содержащими большое количество спор. Стволы спорангиев, расположенные пучком, расширяются на конце и образуют апофизу (образование апофизы служит характерным признаком для плесневых грибов рода Rhizopus). Плесени семейства Мuсоrасеае растут на субстрате вначале в виде паутинного, а затем пушистого налета серовато-дымчатого цвета, иногда сильно поднимающегося над субстратом. Мucor и Rhizopus прекращают рост при температуре —5-8°С, а Thamnidium при —8°С. [ 5]

3.2. Сумчатые плесневые грибы (Аскомицеты).

К ним относятся род Рenicillium и род Аspergillus. Реnicillium — кистевик, имеет ветвящийся, бесцветный, септированный мицелий. Сначала над субстратом вырастают белые, расходящиеся от центра нити, которые, разрастаясь, образуют отдельные колонии. Реnicillium обычно очень быстро формирует споры, в результате чего поверхность продукта становится порошистой, серовато-голубовато-зеленоватого цвета. При микроскопировании плесени видны воздушные конидиеносцы, имеющие вид мутовки (веточки). На верхушках веточек образуются длинные цепочки конидий (спор), которые в сочетании с веточкой образуют кисточку. Этот плесневый гриб развивается на продуктах, находящихся в сырых, плохо вентилируемых помещениях. Хорошо развивается при температуре, близкой к 0°С.

Рис.1. Аспергилла черная (лат. Aspergillus niger)

1 – гифы; 2 – конидиеносец; 3 – пузырек; 4 – стеригмы первого ряда; 5 – стеригмы второго ряда; 6 – конидии; 7 – опорные клетки

Аspergillus по внешнему виду сходен с Реnicillium. Мицелий септированн в большинстве случаев бесцветный. Цвет плесени, как и у Реnicillium, определяется главным образом цветом конидий. При просмотре под микроскопом или под лупой у Аspergillus видны неветвящиеся конидиеносцы, заканчивающиеся верхушкой, на которой расположены в один или два слоя клетки (стеригмы), от которых отходят длинные цепочки конидий шаровидной формы, в большинстве зеленого или серовато-сине-зеленого реже желто-зеленого или другого цвета. Этот гриб вызывает порчу мясных и молочных продуктов.

Для аспергиллов характерен поверхностный стелющийся рост, однако при достаточной аэрации и строгом соблюдении асептики они могут размножаться и в толще твердой и в глубине жидкой среды. При поверхностном росте возвышаются органы плодоношения — конидиеносцы, которые отходят от особых опорных клеток мицелия. Конидиеносцы представляют собой утолщенные неветвящиеся несептированные, сильно зернистые на вид гифы длиной до 2000 мкм и более. На концах конидиеносцев появляется перетяжка без перегородки, выделяющая «пузырек» будущей головки. Пузырек округляется, увеличивается до 400 мкм, на его поверхности вырастают радиально расположенные продолговатые одно- или двухрядные клетки — стеригмы. На свободных концах стеригм размещаются цепочками более мелкие клетки — конидии. Такое строение головки внешне похоже на наконечник лейки, из отверстий которого льются струйки воды. Отсюда русское название аспергилла — леечный гриб. Однако точный перевод термина аспергилл — «косматая голова».

Конидии — покоящиеся клетки, с минимальным содержанием воды, шаровидной или элипсовидной формы, средним размером в поперечнике 4 мкм. Поверхность конидий — гладкая, бугристая или шиповатая, черная (откуда и название этого гриба niger) или коричневая с различными оттенками. Окраска конидий опреде­ляет цвет всей конидиеносящей поверхности. Число конидий на каждой головке достигает 10 тысяч.
Гифа растет на свободном конце; удлиняясь, дает боковые отростки, которые в свою очередь также удлиняются, ветвятся, переплетаются между собой, образуя колонии, видимые невооруженным глазом. Через 16—20 ч в центральной гифе начинают появляться обособленные клетки, из которых вырастают конидиеносцы. Образование зрелых конидий заканчивается через 3—4 суток. [ 5]

3.3 Высшие несовершенные грибы.

Их классификация основана на строении конидиальных спороношений, а также форме конидий, окраске, числе. Цикл развития этих грибов недостаточно изучен, полового размножения у них не установлено. На этом основании их выделили в группу несовершенных грибов. Мицелий их септирован. К несовершенным плесневым грибам относятся гроздевидная (Сladosporium), молочная (Oidium lactis) плесени, Воtrytis, Аlternaria, Рhoma.

Сladosporium. Мицелий и конидиеносцы имеют коричневый, оливковый или черный цвет. На воздушных нитях мицелия формируются гроздевидные споры. Хорошо растет при низких температурах и обладает высокой протеолитической активностью. Попадая на мясо, эта плесень может проникать в толщу мышечной ткани. Может вызвать порчу сыра, яичных продуктов и др.

Oidium lactis. Мицелий белый септированный. Споры — оидии отделяются непосредственно от конца мицелия в виде прямоугольных или овальных клеток, напоминающих дрожжевые. Растет молочная плесень при доступе кислорода в кислой среде. При низких температурах могут попадать и развиваться на продукте трудно различаемые между собой и сходные с Oidium lactis плесневые грибы Monilia (Candida) и Oospora (leotrichum). У этих грибов или дрожжеподобных организмов мицелий преимущественно белый, войлокообразный, бархатистый. Мицелий и поднимающиеся над ним ветви распадаются на простые или разветвленные цепочки конидий различной формы (шаровидные, яйцевидные, цилиндрические).

Воtrytis. Мицелий, стелющийся по поверхности субстрата, имеет войлокообразный вид. Конидиеносцы, древовидно ветвящиеся, коричневого или оливкового цвета. На конечных веточках конидиеносцев располагаются стеригмы, на которых развивается по одной конидии. Конидии бесцветные или дымчатые, собраны в маленькие пучки — головки. Этот плесневый гриб размножается на продуктах при хранении в холодильнике. Может развиваться при 5°С и ниже.

Аlternaria. От мицелия гриба отходят короткие конидиеносцы, имеющие грушевидную или заостренную форму конидии, с продольными и поперечными, перегородками, окрашенные в оливковый или бурый цвет. Конидиеносцы короткие, простые, реже ветвистые, окрашены в оливковый или черный цвет. Плесени этого вида могут развиваться на охлажденном и замороженном мясе, на масле и других продуктах.

Рhoma. Этот плесневый гриб наружного мицелия не образует. Он в основном развивается внутри гниющего субстрата Органами размножения у него служат пикниды — очень короткие конидиеносцы с конидиями, которые окружены оболочкой, состоящей из переплетенных гиф. [5]

3.4 Актиномицеты (Асtinomycetalis), или лучистые грибы

Актиномицеты — организмы с нитевидным строением, их мицелий не септирован (не разделен перегородками). Споры формируются на ветках воздушного мицелия. Ширина и толщина мицелия, как и у бактерий, не превышает 0,5— 1,2 мкм. Они грамположительны, хорошо окрашиваются анилиновыми красками. Размножаются при посредстве воздушных спор, формирующихся на ветках воздушного мицелия. Размножение также возможно путем распада протоплазмы на отдельные клетки (оидии).

Рис.2. Образование воздушных спор у актиномицетов

Актиномицеты обычно развиваются на плотных питательных средах, образуя небольшие, округлые, плотные, почти роговидные, прочно врастающие в среду колонии. Воздушные споры придают колониям актиномицетов характерный вид (они как бы посыпаны мелом). Определенные виды способны образовывать пигменты (синие, розовые, желтые и др.). Большинство видов хорошо развивается при 25—30°С, для патогенных же видов температурный оптимум составляет 37—40°С. Актиномицеты широко распространены в природе — одни из наиболее многочисленных гнилостных микроорганизмов. Они способны вызывать гниение белковых субстратов, гидролиз жира. Так, причиной неприятного, землистого запаха могут быть развивающиеся на мясе актиномицеты, которые хорошо растут при-2...-3°С. [ 5]

4. Экспериментальная часть [1]

Я взяла две стеклянные банки объемом 0,5 л и в каждую банку насыпала песок и налила немного воды, чтобы увлажнить песок.  Из куска ткани вырезала два кружка такого диаметра, чтобы они плотно входили в крышки. В одну банку положила на песок кусок хлеба, а в другую -  яблоко. Ткань под крышкой я немного смочила и  закрыла банки.  Поставила в теплое место.

Каждый день открывала банки и следила, чтобы песок и ткань под крышками были влажными. Если ткань была сухой, то я ее снова увлажняла.

В одной пробирке, где был хлеб, плесень (мукор) появилась уже на 3 день, а в другой (с яблоком -  пеницилл) только на 5 день. Опыт проводился в одинаковых температурных условиях.

Затем взяла чистые пробирки в одну положила хлеб, а в другую – яблоко. Пробирки подержала 30 мин над кипящей кастрюлей и закрыла. Это сделала для того, чтобы устранить посторонние микроорганизмы. В каждую пробирку поместила два вида плесени: одной ватной палочкой дотронулась до белой плесени, а другой – до сизой. Затем каждой палочкой дотронулась до хлеба и яблока. Итак, у нас в двух пробирках было два вида плесени на разных питательных средах (хлеб и яблоко)

Поставила пробирки в подготовленную подставку и в теплое место.

Через 2 дня я заметила, что в пробирке с хлебом хорошо растет мукор, пеницилла мало. И, наоборот, в пробирке с яблоком пеницилл развивался лучше, чем другой вид плесени.

Результаты работы

         Опыты были поставлены с 17 сентября  по 30 сентября 2014 года. Наблюдения проводились ежедневно. Наблюдая за развитием плесени в пробирках, отмечали, какая плесень, и на какой среде появилась раньше.  Вот что получилось.

20 сентября - появилась белая плесень в банке, в которой содержались в качестве питательной среды кусочки белого хлеба. 

22  сентября - появилась сизая плесень в банке, в которой содержалось в качестве питательной среды яблоко.

24 сентября - в банках с хлебом и яблоком обильно развивается мукор и малое количество плесени пеницилла соответственно.

27 сентября - мукор угнетается в пробирке  с яблоком.  В пробирке для выращивания мукора и пеницилла (питательная среда-яблоко)  преобладает развитие сизой плесени. 
27 сентября – сизая плесень в пробирке с  хлебом угнетена. В пробирке для выращивания мукора и пеницилла (питательная среда - белый хлеб) обильно развивается мукор.

Среда	Плесень	Результаты
Хлеб	Мукор (в банке)	Обильное разрастание
	Мукор+пеницилл  (в пробирке)	Мукор вытесняет пеницилл
Яблоко	Пеницилл (в банке)	Обильное развитие
	Мукор+пеницилл (в пробирке)	Пеницилл вытесняет мукор

Заключение и выводы

В ходе проделанной работы я изучила дополнительную литературу о строении мукора и пеницилла, познакомилась с понятиями «борьба за существование» и ее видами, выявила влияние разных сред на жизнеспособность мукора и пеницилла.

По результатам работы можно сделать следующие выводы:

1. В природе существует межвидовая борьба за существование между грибами мукор и пеницилл.
2. В борьбе за пищевые ресурсы между представителями разных видов и может привести к процветанию и высокой плодовитости одного вида и понижению плодовитости и гибели части особей другого вида. 
3. По принципу конкурентного исключения, лучше будет чувствовать себя тот вид плесневого гриба, для которого пищевая среда благоприятна. Развитие другого вида будет угнетено.
4. Условия существования для пеницилла отличаются от таковых у мукора и по питательной среде и по температурному режиму. Так у нас пеницилл развивался дольше, так как для него оптимальная температура должна быть немного ниже.
5. Наша гипотеза подтвердилась: в борьбе за пищевые ресурсы успешно будет расти плесень, для которой пищевая среда и влажность благоприятные.

 

Список литературы

1. Болушевский С.В. Большая книга научных опытов для школьников. – М.: Эксмо, 2013.- 272 с.
2. Борьба за существование.// Электронный ресурс.http://www.avifarm.ru/page.php?al=structvida
3. Изучение борьбы за существование на примере различных видов плесени.// Электронный ресурс.http://nsportal.ru/ap/library/nauchno-tekhnicheskoe-tvorchestvo/2014/02/26/izuchenie-borby-za-sushchestvovanie-na-primere
4. Плесневые грибы.//Электронный ресурс. http://beaplanet.ru/griby/plesnevye_griby.html
5. Плесневые грибы, характеристика и способы размножения.//Электронный ресурс.http://biofile.ru/bio/19390.html

 

 

Приложение I

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Приложение  II 

 

 

Приложение  III 

 

 

 

 

Приложение  IV 

 

Мукор

 

Пеницилл

 

 

Приложение  V

 

Мукор (фотографии с цифрового микроскопа)

 

 

 

 

Пеницилл (фотографии с цифрового микроскопа)