ДЕПАРТАМЕНТ ОБРАЗОВАНИЯ ГОРОДА МОСКВЫ

ГОСУДАРСТВЕННОЕ БЮДЖЕТНОЕ ОБЩЕОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ

ГОРОДА МОСКВЫ «ШКОЛА № 1795»

Исследовательский проект

«Мини-ферма для микроорганизмов»

Автор и участник проекта:

обучающийся 8 Б класса

ГБОУ Школа № 1795 г. Москва

Попов Илья

Педагоги-кураторы:

Моргунова Наталья Анатольевна,

учитель биологии

Саркисян Гаинэ Борисовна,

учитель химии

г. Москва

2019 г.

2

Содержание

1. Аннотация…………………………………………………….

2. Введение. Концепция проекта…………………………………

3

4-7

3. Основная часть………………………………………………… 8-15

4. Заключение……………………………………………………. 16

5. Список литературы……………………………………………. 17

3

1. Аннотация

В проекте была поставлена цель: вырастить колонию инфузорий в домаш-

них условиях.

В ходе работы применялись следующие методы: теоретическое исследова-

ние (поиск информации, ее анализ); постановка эксперимента; обобщение полу-

ченных результатов.

Для успешной реализации проекта были рассмотрены теоретические вопро-

сы, а именно особенности строения и жизнедеятельности Инфузории-туфельки,

значение инфузорий в природе и для человека. В соответствии с технологической

схемой культивирования инфузории-туфельки проведен эксперимент по выделе-

нию чистой культуры и ее культивирования.

Проект успешно реализован, выращена колония инфузорий.

4

2. Введение. Концепция проекта

2.1. Проблема, предлагаемая для решения в проекте, ее актуальность

Живые организмы, населяющие планету Земля, чрезвычайно разнообразны.

Чтобы убедиться в этом, не надо совершать далѐкие путешествия в тропические

леса Африки или Южной Америки, достаточно выглянуть в окно или пойти в

парк, и перед нами откроется удивительный мир живых существ. Конечно, преж-

де всего, это различные растения, насекомые, птицы, млекопитающие. Но еще бо-

лее интересен тот мир, который невидим человеческому глазу и для многих лю-

дей он так и остается загадкой.

Нас окружает огромное количество одноклеточных организмов. Они

настолько малы, что в одной луже их может быть больше, чем людей на нашей

планете. Все они очень разные по размерам, окраске, поведению и многим другим

признакам. В этом микроскопическом мире живут свои травоядные и хищники.

Но каждый, даже самый маленький организм на планете, играет огромную роль.

Объектом для своего исследования я выбрал одну из самых активных однокле-

точных хищников – инфузорию-туфельку.

На уроках биологии я узнал, что инфузорию можно вырастить в домашних

условиях. Но зачем это делать? Оказывается, что люди, которые заводят дома ак-

вариумных рыбок, а также занимаются рыбоводством в качестве стартового кор-

ма используют этот вид одноклеточных животных. По мнению большинства ак-

вариумистов России, он является наилучшим кормом для мальков рыб. Но, к со-

жалению, в зоомагазинах инфузорий не выращивают. Развитие рыбоводства тре-

бует разработки эффективных методов выращивания «стартового» живого корма,

поэтому проблема поиска и совершенствования технологической схемы культи-

вирования одноклеточных беспозвоночных как «стартового» корма для рыб, не

теряет своей актуальности.

Проблемный вопрос: Как в домашних условиях вырастить инфузорию ту-

фельку?

5

Актуальность темы для меня заключается в понимании технологической

схемы культивирования одноклеточных животных как «стартового» корма для

рыб и в желании своими глазами увидеть, как появляются колонии простейших.

Объект исследования: инфузория-туфелька.

Предмет исследования: технологическая схема культивирования инфузо-

рии – туфельки.

Цель: вырастить колонию инфузорий в домашних условиях.

Задачи:

изучить группу простейших организмов (Protozoa);

изучить условия жизни и значение в природе и для человека инфузо-

рии-туфельки;

выяснить технологическую схему культивирования инфузории-

туфельки;

вырастить культуру в домашних условиях.

Срок реализации: 06.09-15.11.2018 г.

Практическая значимость моего проекта заключается в том, что, выра-

щенных инфузорий можно использовать для корма малькам, в качестве объекта

изучения на уроках и внеурочной деятельности.

Методы:

1. Теоретическое исследование

2. Эксперимент

3. Анализ

2.2. Обзор литературы:

Материалы, которые использовались при написании работы, были взяты из

нескольких источников:

1) Учебники, в которых собрана информация, обладающая достоверностью:

Биология. В 3 т. Тейлор Д., Грин Н., Стаут У, Биология 8 класс под ред.

И.Н. Пономаревой.

2) Энциклопедический материал и статьи, размещенные в Интернете.

6

2.3. Материально-техническое обеспечение и бюджет проекта.

Для реализации проекта «Мини-ферма для микроорганизмов» требуются

материальные, кадровые, технические ресурсы.

Ресурсы Наименование Затраты

Материальные Ингридиенты для питания колонии

(молоко)

150 рублей

Технические ПК с доступом в интернет для по-

иска и обработки информации; ла-

бораторное оборудование (микро-

скоп, предметные стекла, сосуд для

разведения инфузорий, плитка,

колбы, фильтр, весы, пипетка), ма-

териал (сено).

-

Кадровые Педагоги-кураторы, участник про-

екта

-

2.4. План реализации проекта

№

п/п

Этапы работы Содержание работы Результат Сроки

I. Организационно-подготовительный этап

1. Выбор темы

проекта.

Обсуждение тем с курато-

рами проекта. Выбор темы в

соответствии с моими инте-

ресами.

Выбрана тема про-

екта «Мини-ферма

для микроорганиз-

мов».

06.09

2. Обсуждение

цели, задач

проекта.

Определение цели проект-

ной работы, оценка реали-

стичности ее достижения.

Составление задач под

сформулированную цель.

Соизмерение задач с до-

ступными ресурсами.

Определена цель и

задачи проекта. Со-

здан план работы,

определены сроки

реализации проект-

ных задач.

13.09

3. Подбор и осво- Изучение методов сбора и Подобраны методы, 20.09

7

ение методов

исследования

обработки информации, ме-

тодов исследования.

подходящие для до-

стижения цели ра-

боты: теоретиче-

ское исследование

проблемы проекта;

практическая рабо-

та и анализ резуль-

татов.

4. Ознакомление

с литературой

и формирова-

ние общей ча-

сти литератур-

ного обзора

Подбор источников инфор-

мации для решения постав-

ленной задачи.

Работа с источниками ин-

формации (Интернет-

ресурсы) по теме проекта.

Сформирован спи-

сок источников.

Изучен и система-

тизирован материал

по теме проекта.

13-20.10

II. Деятельностный этап

5. Выполнение

практической

части.

1. Планирование экспери-

мента и его выполнение.

Выделение чистой куль-

туры Инфузории-туфельки

Культивирование сенной

палочка для корма инфузо-

риям

Уход и кормление инфу-

зорий

2. Анализ и обсуждение

результатов эксперимен-

тальной работы.

Получен продукт

проекта – выращена

колония инфузорий.

20.09-

25.10

III. Организационно-обобщающий

6. Мониторинг и

оценка резуль-

татов.

Написание отчѐтной работы

в соответствии с требовани-

ями конкурса. Оформление

презентации.

Подготовлена от-

четная работа и

презентация.

01-15.11

2.5. Критерием результативности проекта является создание продукта, выра-

щена колония инфузорий, т.е. создана мини-ферма для микроорганизмов.

8

3. Основная часть

3.1. Общая характеристика простейших.

Простейшие – это организмы, состоящие из одной клетки, которой свой-

ственны все функции живого: питание, дыхание, обмен веществ, размножение и

др. К простейшим относится около 15 тыс. видов, среди которых морские и прес-

новодные животные, почвенные и паразитические формы. У самых мелких кле-

точных паразитов размеры клеток достигают 5 мкм. Самые крупные, свободно-

живущие, имеют размеры до 699 мкм. Увидеть простейших можно в микроскоп,

где при большом увеличении хорошо заметны клеточные органеллы. Для многих

простейших характерна стадия цисты. Клетка покрывается специальной защитной

оболочкой, что позволяет ей переживать неблагоприятные условия. Для простей-

ших характерно бесполое размножение путем деления. Процесс протекает доста-

точно быстро, за сутки одна клетка простейших может дать несколько поколений.

Именно эта особенность даст нам возможность за короткое время получить коло-

нию одноклеточных животных. Простейших делят на несколько типов, наиболее

широко распространенные и значимые из них Саркодовые, Жгутиковые, Споро-

вики и Инфузории1.

3.2. Особенности строения и жизнедеятельности Инфузории-туфельки

Царство Животные

Подцарство Одноклеточные

Тип Инфузории

Инфузории по сравнению с другими простейшими имеют наиболее сложное

строение. Инфузория-туфелька обитает в пресных водоемах. Их можно обнару-

жить в аквариумной воде. Среди простейших инфузории-туфельки – довольно

крупные организмы до 0,3 мм. Свое название инфузория-туфелька получила из-за

формы тела, напоминающего дамскую туфельку. Инфузории все время находятся

в движении, плавая тупым концом вперѐд. Скорость передвижения этого живот-

1Царство Животные. Простейшие. http://www.injgeogis.ru/osnovi-ekologii/tsarstvo-zhivotn-2.html

Строение Инфузории-туфельки

9

ного достигает 2,5 мм в секунду. На поверхности тела у них имеются органоиды

движения – реснички.

Организм инфузории устроен

сложно. Тонкая эластичная оболочка,

покрывающая инфузорию снаружи, со-

храняет постоянную форму еѐ тела.

Этому же способствуют хорошо разви-

тые опорные волоконца, которые нахо-

дятся в прилегающем к оболочке слое

цитоплазме. На поверхности тела инфу-

зории расположено около 15 000 колеблющихся ресничек. У основания каждой

реснички лежит базальное тельце. Движение каждой реснички состоит из резкого

взмаха в одном направлении и более медленного, плавного возвращения к исход-

ному положению. Реснички колеблются примерно 30 раз в секунду и, словно вѐс-

ла, толкают инфузорию вперѐд. Волнообразное движение ресничек при этом со-

гласованно. Когда инфузория-туфелька плывѐт, она медленно вращается вокруг

продольной оси тела. В клетке два ядра: большое ядро отвечает за питание, дыха-

ние, движение, обмен веществ; малое ядро участвует в половом процессе.2

Туфелька питается бактериями и водорослями. На ее теле имеется углубле-

ние – клеточный рот, который переходит в клеточную глотку. На дне глотки пища

попадает в пищеварительную вакуоль. В пищеварительной вакуоле пища перева-

ривается в течение часа, вначале при кислой, а затем при щелочной реакции. Пи-

щеварительные вакуоли перемещаются в теле инфузории током цитоплазмы. Не

переваренные остатки выбрасываются наружу в заднем конце тела через особую

структуру – порошицу, расположенную позади ротового отверстия.

Дыхание происходит через покровы тела. Кислород поступает в цитоплазму

через всю поверхность тела и окисляет сложные органические вещества, в резуль-

2 Биология. В 3 т. Тейлор Д., Грин Н., Стаут У.

10

тате чего они превращаются в воду, углекислый газ и некоторые другие соедине-

ния. При этом освобождается энергия, которая необходима для жизни животного.

Углекислый газ в процессе дыхания удаляется через всю поверхность тела.

В организме инфузории-туфельки находятся две сократительные вакуоли,

которые располагаются у переднего и заднего концов тела. В них собирается вода

с растворѐнными веществами, образующимися при окислении сложных органиче-

ских веществ. Достигнув предельной величины, со-

кратительные вакуоли подходят к поверхности тела,

и их содержимое изливается наружу. Инфузории-

туфельки собираются к скоплениям бактерий в ответ

на действие выделяемых ими веществ, но уплывают

от такого раздражителя, как поваренная соль.

Инфузория обычно размножается бесполым путѐм – делением надвое. Ядра

делятся на две части, и в каждой новой инфузории оказывается по одному боль-

шому и по одному малому ядру. Каждая из двух дочерних получает часть органо-

идов, а другие образуются заново. При недостатке пищи или изменении темпера-

туры инфузории переходят к половому размножению, а затем могут превратиться

в цисту. При половом процессе увеличения числа особей не происходит. Две ин-

фузории временно соединяются друг с дру-

гом. На месте соприкосновения оболочка рас-

творяется, и между животными образуется

соединительный мостик. Большое ядро каж-

дой инфузории исчезает. Малое ядро дважды

делится. В каждой инфузории образуются че-

тыре дочерних ядра. Три из них разрушаются,

а четвѐртое снова делится. В результате в

каждой остаѐтся по два ядра. По цитоплазма-

тическому мостику происходит обмен ядрами, и там сливается с оставшимся яд-

ром. Вновь образовавшиеся ядра формируют большое и малое ядра, и инфузории

11

расходятся. Такой половой процесс называется конъюгацией. Он длится около 12

часов. Половой процесс ведѐт к обновлению, обмену между особями и перерас-

пределению наследственного (генетического) материала, что увеличивает жизне-

стойкость организмов.3

3.3. Значение Инфузорий в природе и жизни человека

Несмотря на маленькие размеры, простейшие составляют значительную до-

лю общей биомассы нашей планеты и оказывают заметное влияние на окружаю-

щую среду. У одноклеточных относительно быстро протекают метаболические

процессы, поэтому они вносят большой вклад в круговорот веществ в биогеоце-

нозе, особенно в круговорот углерода. Инфузории, заглатывая и переваривая бак-

терии, ускоряют процесс обновления состава бактериального населения. Расти-

тельноядные и хищные одноклеточные выполняют важную функцию в экосисте-

ме, непосредственно участвуя в расщеплении растительного и животного матери-

ала. Многочисленные виды инфузорий являются основными компонентами прес-

новодного планктона, служат пищей кишечнополостным, некоторым червям,

мелким рачкам, малькам рыб. Для многих небольших животных и их личиночных

стадий простейшие часто являются единственным видом пищи.

В последнее время простейшие широко используются в биотехнологии.

Разводят инфузорий для кормления мальков ценных пород рыб. Некоторые инфу-

зории обитают в сложном желудке коров, помогая им переваривать целлюлозу,

содержащуюся в растениях.4

3 Инфузория-туфелька. http://biouroki.ru/material/animals/infuzoria.html 4 Значение одноклеточных организмов. http://doklad-referat.ru/

12

3.4. Технологическая схема культивирования инфузории-туфельки

1) Выделение чистой культуры инфузории.

Для разведения Инфузории-туфельки надо иметь чистую линию. Получить

ее можно, отделив от массы других микроорганизмов. Мы взяли предметное

стекло и поместили на него 2 капли воды, причем одна взята из открытого водое-

ма, а вторая из водопроводного крана, и отстоявшаяся некоторое время. В каплю

из водоема мы добавили несколько крупинок соли. Затем построили тонкую «до-

рожку» из воды между каплями с помощью стеклянной палочки. Все пресные

микроорганизмы начнут двигаться к чистой, несоленой воде. Туфелька, за счет

своих ресничек, гораздо быстрее передвигается. Именно поэтому в водном мости-

ке первой окажется инфузория. При помощи пипетки отправляем ее в резервуар с

чистой водой, для дальнейшего разведения.

Получение чистой культуры инфузо-

рии Рассматривание инфузории под

микроскопом Помещение культуры инфузории в

банку с чистой водой

2) Особенности культивирования инфузории–туфельки.

Культивирование – разведение, выращивание, микроорганизмов в искус-

ственных условиях. Культивирование инфузории – туфельки может происходить

почти во всех водоѐмах, и даже в домашних условиях. Основными факторами,

влияющими на рост и развитие инфузорий, являются: количество и качество пи-

13

щи, накапливающей в среде продукты метаболизма, рН среда, температура, со-

держание кислорода и т.д.

При культивировании простейших применяют различные бактериальные,

водорослевые и дрожжевые питательные среды. Наиболее часто используется

сенной настой, на котором обильно развивается сенная палочка (Bacillus subtilis) и

другие бактерии, служащие пищей для простейших.

Для создания большой колонии туфелек мы обзавелись одной. При благо-

приятных условиях инфузория быстро размножится. Особь инфузории я поместил

в стеклянную 3-х литровую банку, отстоявшейся пресной воды. Стекло пропуска-

ет свет, что улучшает рост колонии. Комнатная температура отлично подходит

для того, чтобы начать разведение микроорганизмов. Банку оставил открытой т.к.

инфузориям необходим кислород. В еде туфельки неприхотливы. Прокормить их

можно в домашних условиях. Для питания им нужны субстраты для развития бак-

терий. Едят любую растительную пищу, рыбий корм, молоко и печень. Для удоб-

ства продукты высушивают, а затем в марле опускают в резервуар с инфузория-

ми. Так же для кормежки можно использовать сенной настой, в котором развива-

ется Сенная палочка (Bacillus subtilis). Я приготовил сенной раствор в условиях

школьной лаборатории. Для этого мне понадобилось следующее оборудование:

колба коническая, штатив, плитка, весы, колба термостойкая, круглодонная, во-

ронка, фильтр.

Взял 25 г сена, мелко нарезал, поместил в колбу и залил 200 мл водопро-

водной воды. Для нейтрализации в колбу добавил щепотку мела и кипятил в те-

чение 30 мин. При кипячении в раствор перешли питательные вещества и погибли

различные микроорганизмы. Споры же сенной палочки не погибают. Они выдер-

живают кипячение в течение 2 ч.

14

Получение культуры сенной палочки

Полученный отвар сена, цвета чая, средней густоты

поставил в теплое место. Через 2–3 суток жидкость сна-

чала помутнела, а затем покрылась беловатой пленкой,

состоящей из сенных бактерий (споры превращаются в

бактерии). Ими я кормил инфузорий.

Самый легкий способ

прокормить инфузорию – мо-

локо и молочные продукты.

Лучше всего подойдет обезжиренное молоко или про-

стая сгущенка. В раствор я вносил по 2 капли в неделю.

Инфузории питаются не самим молоком, а кисломолоч-

ными бактериями.

При подкармливании культуры нужно помнить,

что при перенасыщении раствора бактериями инфузо-

рии начнут погибать от недостаточного количества воз-

духа. Для избегания такой ситуации нужно тщательно

15

следить за порциями бактерий, попадающими в резервуар к туфелькам. Через три

недели я изготовил микропрепарат из раствора. Увидел активно передвигающих-

ся одноклеточных животных.

3.5. Оценка полученного результата.

В условиях школьного кабинета был успешно реализован проект по созда-

нию мини-фермы для микроорганизмов. Данный проект отвечает заявленному

критерию результативности, а именно выращена колония инфузорий. Такую ми-

ни-ферму по разведению инфузорий может сделать каждый в домашних услови-

ях.

16

4. Заключение

Изучив различные источники информации, я пришел к выводу, что наибо-

лее эффективным кормом для мальков является "живая пыль", но в зоомагазинах

ее не продают. Поэтому заводчики рыб сами разводят некоторые виды живых

кормов. Чаще всего – это инфузории-туфельки. На первом этапе своей работы над

проектом, я изучил строение и процессы жизнедеятельности Инфузории-

туфельки, а также рассмотрел технологическую схему ее культивирования.

В результате анализа эксперимента, я пришел к выводу, что, в домашних

условиях можно вырастить культуру инфузорий. Благоприятными условиями для

выращивания Инфузории-туфельки являются комнатная температура воздуха, до-

ступ кислорода, наличие питательной среды (молоко, сенной раствор, банановые

шкурки).

Поставленная цель была достигнута. Инфузорию-туфельку вырастили в

школьной лаборатории. Для обнаружения культуры в растворе постоянно велось

наблюдение. Так как инфузории очень маленького размера, применялся микро-

скоп.

Выращенную культуру инфузорий учащиеся 5-х классов рассматривали на

уроках биологии при изучении темы «Одноклеточные и многоклеточные орга-

низмы под микроскопом».

Основная часть мира, в котором мы живѐм на земле, невидима невооружѐн-

ным глазом и скрыта от нас, как подводная часть айсберга. Однако, несмотря на

то, что размеры простейших одноклеточных организмов очень малы, они играют

важную роль в поддержании жизни на нашей планете. Будем же относиться с

уважением к микромиру.

17

5. Список используемых источников информации

1. Биология. В 3 т. Тейлор Д., Грин Н., Стаут У.

2. Большая советская энциклопедия. Инфузории. [Электронный ресурс]

(https://dic.academic.ru/dic.nsf/bse/90933/Инфузории)

3. Микулина А. Е. Разведение инфузории-туфельки. [Электронный ресурс]

https://www.aqua-set.ru/forum.php?t=129

4. Биоуроки. Инфузория-туфелька. [Электронный ресурс]

http://biouroki.ru/material/animals/infuzoria.html

5. Значение одноклеточных организмов. [Электронный ресурс] http://doklad-

referat.ru/