Мини-курс «Эта умная плесень» [7-8 кл]

Как и почему образуется плесень? Правда ли, что она умеет учиться? И откуда взялась в космосе? И для чего нужна художникам? Участники курса ответят на эти вопросы, а ещё проведут исследование и, возможно, создадут собственное произведение искусства.

Рассматривая плесневые грибы под микроскопом, не можешь не удивиться их разнообразию, красоте, причудливым узорам, цветам и оттенкам. Плесневая колония восхищает «архитектурой», сложными разветвлениями, формами и размерами спор. Только вот почему-то ни дизайнеры, ни архитекторы, ни поэты, работая над своими произведениями, не спешат вдохновляться плесенью. Да и с красотой плесень обычно никто не связывает, чаще – с чем-то отталкивающим, неприятным. А появление плесени в быту – будь то «пятнышки» на вчерашней булке или гигантские «пятна» на подвальной стене ­– вряд ли кого-то обрадует и вызовет желание начать исследование, скорее, заставит немедленно начать борьбу с незваными гостями.

Плесневеющая кукуруза. Автор фото: Хейкки Лейс (Heikki Leis)

С плесенью связано много легенд. Известна история о команде археологов, которые в начале ХХ века в поисках мумии, проникли в гробницу фараона Тутанхамона. Большинство участников экспедиции вскоре скончались от неизвестной болезни. А почти 80 лет спустя немецкий микробиолог Готтард Крамер исследовал более 40 мумифицированных тел и обнаружил на каждом из них слой очень опасной плесени. Её концентрация, вероятно, и привела к смерти вошедших в гробницу.

Другая «страшилка» связана со станцией «Мир». Эта история пересказывается в разных вариациях, до конца неизвестно, какая её часть – вымысел. Существует гипотеза, согласно которой именно плесень и стала косвенным виновником затопления станции. В 80-х гг «Мир» оставили на несколько месяцев, забыв там несколько кусков хлеба. Когда следующий экипаж прибыл на станцию, то обнаружил там размножившуюся плесень, избавиться от которой полностью так и не удалось. На станциях «Салют-7» и «Мир» грибки разъедали внутренние пластиковые поверхности, резину и даже сверхпрочное кварцевое стекло. Затем стало отказывать оборудование. Говорят, что космонавты грустно шутили, что настоящими хозяевами «Мира» стали не люди, а плесень.

Картинки по запросу плесень art

Плесневые грибы. Фото Дарьи Фёдоровой. Источник – Газета.ру

Неудивительно, что плесень многие называют самым загадочным организмом на планете. Она одновременно является и источником жизни, и источником смерти, а её приспособляемость к любой среде обитания не перестаёт будоражить умы учёных. Расхожее мнение о том, что плесень – это всегда плохо, как правило, связано с невысоким уровнем образования. Например, благодаря ей во время Первой мировой войны появилось лекарство, спасшее в дальнейшем миллионы жизней: пенициллин. Пенициллин стал прорывом в медицине и первым шагом к лечению антибиотиками.

А ещё плесени используют в пищевой промышленности. С помощью дрожжей – микроскопических грибов, не имеющих развитых мицелий и растущих в виде отдельных или сцепленных вздутых клеток) производят хлеб и пиво, квасят капусту и солят огурцы. Сыр «с плесенью» и вовсе считается деликатесом.

Самые дорогие сыры в мире 3

Rogue River Blue — сливочный сыр с плесенью, созревающий в пропитанных бренди виноградных листьях. Стоимость — от 88 до 110 долларов за килограмм. (Фото: biritemarket.com)

Как вы поняли, с плесенью мы сталкиваемся чаще, чем многим кажется, но при этом далеко не каждому известно даже то, что плесень – это обобщённое название многих родов грибов, плодовые тела которых могут развиваться практически в любой питательной среде.

Плесневые грибы сочетают в себе признаки растений и животных. Они, как и растения, поглощают питательные вещества всей поверхностью, но при этом не способны впитывать солнечную энергию и углекислоту. Зато, подобно животным, потребляют органические вещества в готовом виде, а некоторые из плесневых грибов способны размножаться половым путём (с помощью слияния клеток).

Заплесневелая свёкла. Автор фото: Хейкки Лейс (Heikki Leis).

Некоторые способности плесневых грибов кажутся невероятными: например, не так давно японские учёные обнаружили у плесени способность к обучению! Слизистый гриб каждый час помещали в холодильник на 10 минут, а потом заметили, что к моменту очередного погружения в холод его метаболизм замирает, вероятно, в ожидании неприятностей.

Плесени отличаются завидным разнообразием. Из описанных учёными на сегодняшний день 100 тысяч грибов две трети являются плесневыми грибами – мицелиальными (состоящим из ветвящихся нитей — гиф) и дрожжевыми (округлым почкующимся клеткам). При этом, по оценкам, на Земле существует более 1,5 миллиона видов грибов. Так что у тех, кто решит заняться исследованием плесневых грибов, будет достаточно работы. Пока же мы предлагаем потренироваться, изучая обычную «хлебную» плесень, которая является непосредственным видовым «родственником» пенициллиновых грибков. Для размножения такой плесени нужны тёплые, влажные среды, богатые углеводами. Поэтому хлеб или фрукты – идеальные продукты для развития плесеней. В зависимости от вида грибков на них образуется зеленоватый, серый, белый, а иногда даже чёрный или розовый налёт.

Картофельная плесень. Автор фото Хейкки Лейс (Heikki Leis).

Что нужно делать?

Каждому участнику предстоит провести собственное исследование по предложенной схеме. Но каждый учёный знает: мало организовать и провести исследование, необходимо ещё и проанализировать, а затем представить его результаты.

В блоке «Задание» вы найдёте несколько вариантов заданий – форматов представления итогов исследования. Мы предлагаем выбрать тот вариант, который приглянётся вам больше других. Скорее всего, среди вас найдутся те, кому захочется выполнить больше, чем одно задание. Мы с радостью примем и оценим все работы, но при этом баллы, полученные за два и более заданий в рамках одной программы, не суммируются (правда, не исключено, что несколько выполненных заданий дадут больше шансов получить высшую оценку).

Что понадобится для эксперимента?

  • 1 кг муки высшего сорта (в течение всего эксперимента нужно использовать муку из одной и той же пачки);
  • Вода фильтрованная – 400 г;
  • Вода водопроводная – 400 г;
  • Соль мелкого помола – 50 г;
  • Сахар – 50 г;
  • Чеснок – 1 головка;
  • 4 пластиковых контейнера с прозрачной крышкой или 7 стеклянных банок с завинчивающейся крышкой;
  • Перманентный маркер;
  • Медицинская маска;
  • Фотоаппарат;
  • Журнал наблюдений.

Алгоритм действий

Изучать процесс появления и развития плесени мы предлагаем на образцах хлеба. Не нужно идти в булочную за каким-то специальным сортом, для чистоты эксперимента мы самостоятельно приготовим пшеничный бездрожжевой (то есть безгрибковый) хлеб с несколькими добавками и на разной воде.

Картинки по запросу хлеб

Для того чтобы исключить влияние различий в качестве муки, воды, а также в технологии выпечки у различных производителей, необходимо обеспечить одинаковость базовых ингредиентов у образцов. Поэтому образцы будут выпекаться из одной и той же муки, но с различными добавками. С их помощью и с использованием холодильника вам предстоит проверить влияние разных условий на возникновение плесневого грибка. На всякий случай напоминаем: в образцах не будут использоваться дрожжи.

Картинки по запросу красивая плесень на хлебе

Белая плесень на хлебе. Источник: fb.ru

Изготовление образцов для исследования

Для проведения исследования вам понадобятся несколько образцов под номерами:

  1. Хлеб из пшеничной муки без добавок (полстакана пшеничной муки высшего сорта и 2 столовые ложки фильтрованной воды);
    2. Хлеб из пшеничной муки с сахаром (полстакана пшеничной муки высшего сорта, 2 столовые ложки фильтрованной воды и пол чайной ложки сахара);
    3. Хлеб из пшеничной муки с солью (полстакана пшеничной муки высшего сорта, 2 столовые ложки фильтрованной воды и пол чайной ложки мелкой соли);
    4. Хлеб из пшеничной муки на обычной воде (полстакана пшеничной муки высшего сорта, 2 столовые ложки водопроводной воды).

Тесто для всех образцов готовится одинаково: мука смешивается с водой и добавками, разминается пальцами, формируется в шарик и с помощью скалки (пустой бутылки) раскатывается в круглую лепешку. Необходимо добиться того, чтобы толщина теста была максимально одинаковой у всех образцов. Это не очень сложно, но нужна некоторая сноровка. Когда лепёшки для всех четырёх образцов сделаны, острым ножом нужно обрезать у кругов края так, чтобы получились четыре одинаковых квадрата со стороной 6-8 см. Важно, чтобы квадраты были одинаковые. Это позволит упростить вычисление площади поверхности, заражѐнной плесенью в результате эксперимента.

Получившиеся четыре квадратных образца теста нужно выпекать в разогретой духовке 20 минут при температуре 200 C.

Картинки по запросу приготовление теста

Проведение исследования

После выпечки образцы следует остужать до комнатной температуры примерно полчаса и поместить в контейнеры для эксперимента. Каждый контейнер подписывается перманентным маркером номерами 1,2,3 и 4 в соответствии с номерами образцов. Подойдут пластиковые пищевые контейнеры с плотными крышками, способные вместить образцы, не деформируя их. Если таких контейнеров нет, можно воспользоваться обычными стеклянными банками с крышками. Проверьте размер ваших хлебных образцов, чтобы они точно поместились в контейнеры после выпечки и были пригодны к измерениям. Перед использованием контейнеры (или заменяющие их банки с крышками) необходимо тщательно вымыть и высушить.

Весь эксперимент будет состоять из четырёх серий (каждая серия длится неделю). Образцы для каждой серии удобно готовить накануне начала очередной недели.

Сам эксперимент заключается в хранении образцов разного состава в одинаковых условиях. В конце недели каждый образец осматривается на предмет возникновения плесени. При очевидности плесневого пятна проводятся его замеры и вычисление площади. Методику замера и вычислений вы можете выбрать самостоятельно (проще всего воспользоваться канцелярской линейкой, но если вы разработаете собственную методологию, не забудьте её описать).

Контейнеры после каждой серии тщательно отмываются горячей водой с мылом и высушиваются.

Условия хранения образцов (понедельный план)

1-я неделя. Все образцы хранятся в закрытых контейнерах (каждый отдельно) при комнатной температуре при максимально возможном дневном свете, например, на подоконнике окна, выходящего на солнечную сторону.

2-я неделя. Все образцы хранятся в закрытых контейнерах (каждый отдельно) при комнатной температуре и при максимально возможном дневном свете. При этом в каждый контейнер помещается очищенная и разрезанная вдоль долька чеснока в качестве природного сильного фитонцида.

3-я неделя. Все образцы хранятся в закрытых контейнерах (каждый отдельно) при комнатной температуре, но без доступа к свету. Для этого все контейнеры можно поместить, например, в двойной тѐмный мусорный мешок. Обеспечить темноту можно и любым другим способом.

4-я неделя. Контейнеры с образцами помещаются в холодильник (не в морозилку).

Методы диагностики

  1. Подсчет количества отдельных колоний, которые выросли на образцах. Колония – это отдельные пятнышки, большие и малые, которые образуются на поверхности хлеба.
    2. Подсчет площади заражения. Оценивается в процентном отношении: четверть верхней поверхности (25% площади – частичное заражение), половина верхней поверхности (до 50% площади – среднее заражение), заражение больше половины верхней поверхности (более 50% –сильное заражение). Если плесень появляется и на нижней поверхности, это наблюдение следует отметить особо, в примечаниях.
  2. Видовое разнообразие колоний. Оценивается визуально по цвету колоний. Обычно на хлебе можно обнаружить 5 штаммов микроорганизмов: дрожжи Endomycopsis fibuliger, Candida variabilis, Candida tropicalis, Sporobolomyces gracilis и картофельную палочку Bacillus mesentericus.

ОЧЕНЬ ВАЖНО во время диагностики надеть медицинскую маску во избежание попадания спор грибов в дыхательные пути и на слизистые.

Фиксировать результаты можно также с помощью фотоаппарата в режиме макросъёмки, но так, чтобы был виден весь образец наблюдения. Для детального рассмотрения образующейся плесени можно пользоваться увеличительным стеклом (лупой).

Данные наблюдений оформляются в виде таблицы (скачать таблицу можно из приложения Таблица для фиксации наблюдений).

Образец таблицы

Неделя 1 Кол-во отдельных колоний («пятнышек») Площадь заражения ( %) Видовое разнообразие (количество)
Образец 1: хлеб из пшеничной муки без добавок
Образец 2: хлеб из пшеничной муки с сахаром
Образец 3: хлеб из пшеничной муки с солью
Образец 4: хлеб из пшеничной муки на обычной воде

Пока вы проводите эксперимент, не забывайте знакомиться с дополнительными источниками, которые позволят узнать о плесневых грибах больше. Вот некоторые из них:

 

Задание

Задание состоит из двух частей.

  1. Первая часть задания – проведение исследования – одинакова для всех участников. Вам необходимо в провести четырёхнедельное исследование по методологии, предложенной выше. Результаты исследования нужно фиксировать в таблице. Также рекомендуется вести фотохронику своего исследования, регулярно фотографируя образцы на разных этапах и в разных условиях. В качестве отчёта о выполнении этой части задания необходимо предоставить:
    1. Таблицу наблюдений с результатами исследования и описанием методологии наблюдения;
    2. Фотоотчёт.
  2. Вторая часть задания – интерпретация результатов исследования. Итак, вы провели интересное исследование: почти месяц наблюдали за образованием плесневых грибов, изучали дополнительную информацию, а в результате получили какие-то данные. Обязательная часть любого исследования, следующая за сбором данных, – интерпретация результатов, систематизация полученной информации, формулирование выводов и подведение итогов. Полученные в результате наблюдения результаты мы предлагаем интерпретировать с помощью одного из нескольких вариантов форматов. Выберете тот, что покажется вам наиболее привлекательным:
    1. Вариант 1. Вы можете выступить в роли популяризатора науки и подготовить анимационный ролик с общей темой «Эта умная плесень». Задача ролика ­– рассказать о вашем исследовании, объяснив, как и почему образуется плесень, чем один вид будет отличаться от другого. Вы можете затронуть в ролике и более узкие темы: например, почему плесень бывает разных цветов. Не забудьте придумать название своего шедевра и указать авторство. Примерная продолжительность ролика – от 3 до 7 минут.

Для создания анимированных роликов вы можете воспользоваться следующими сервисами:

Объясняшки — http://xplainto.me

позволит создать собственный контент. Сначала нужно сделать черновую раскадровку истории, придумать персонажей, начитать текст на диктофон, и, наконец, добавить детали и исправить ошибки. Далее программа превратит контент в анимацию, которую можно загрузить на YouTube или Vimeo.

Образец анимации, созданной в программе Объясняшки:

Sparkol VideoScribe — https://www.sparkol.com

Позволяет создавать видеоролики с эффектом, прорисовывания сюжета от руки.

PowToon — https://www.powtoon.com

Бесплатное онлайн приложение для создания анимированных видео-презентаций с дополнительными платными возможностями. В программе предусмотрено несколько вариантов анимации текста на слайдах: написание текста от руки, последовательное появление букв, а также простые варианты анимации текста, к которым в привыкли в программе PowerPoint. Библиотека анимированных изображений содержит модели разных человечков в векторной графике и множество элементов инфографики. Более сложные изображения можно приобрести по подписке.

GoAnimate — https://goanimate.com

Онлайн-программа по созданию презентаций и анимированных видео-роликов с широкими возможностями. Программа имеет бесплатную версию с ограниченными возможностями и различные варианты ежемесячной подписки.

Список предложенных программ и сервисов не является полным и окончательным, и конкурсанты вправе использовать инструменты на свой выбор. Можно использовать более профессиональные инструменты вроде Adobe Animate. Также вы можете использовать технологии stop-motion или скрайбинга.

Критерии оценки работ:

  • Терминологическая и научная корректность;
  • Простота и доступность: содержание ролика должно быть понятно человеку без профильного образования, но при этом без излишнего упрощения;
  • Грамотность, соблюдение норм литературного языка;
  • Оригинальность;
  • Эстетичность;
  • Образность (большой плюс – наличие ярких научных метафор);
  • Наглядность;
  • Наличие ссылок на дополнительный материал, используемый при подготовке конкурсной работы.

 

  1. Вариант 2. Подготовка учебной презентации «Эта умная плесень». Подготовьте презентацию, отражающую итоги вашего исследования. Предложите собственную версию того, как условия среды влияют на рост плесении.Обязательно объясните, как именно распространяется плесень; чем один вид отличается от другого; чем так уникальны плесневые грибы и т.д. В идеале вашу презентацию смогут использовать на уроках биологии для объяснения темы «Плесневые грибы».

Для создания презентации воспользуйтесь программой PowerPoint или Prezi.

Критерии оценки работ:

  • Терминологическая и научная корректность;
  • Простота и доступность: содержание ролика должно быть понятно человеку без профильного образования, но при этом без излишнего упрощения;
  • Грамотность, соблюдение норм литературного языка;
  • Оригинальность;
  • Эстетичность;
  • Наглядность;
  • Наличие ссылок на дополнительный материал, используемый при подготовке конкурсной работы.
  1. Вариант 3.Подготовка электронной информационной брошюры «Эта умная плесень». Станьте автором собственной книги! В брошюре отразите ключевые результаты исследования и попробуйте сформулировать выводы. Объясните, какую опасность несут некоторые виды плесневых грибов человеку. Разработайте рекомендации бытовых мер предосторожности, позволяющих снизить риск возникновения «опасных» плесневых грибов (вдохновиться вы можете, например, этой статьёй: http://w-o-s.ru/article/14908).

Для создания брошюры воспользуйтесь любой программой для вёрстки и работы с текстом. Итоговый файл не забудьте конвертировать в формат PDF.

Критерии оценки работ:

  • Терминологическая и научная корректность;
  • Простота и доступность: содержание брошюры должно быть понятно человеку без профильного образования, но при этом без излишнего упрощения;
  • Грамотность, соблюдение норм литературного языка;
  • Оригинальность;
  • Эстетичность;
  • Наглядность;
  • Прикладная польза: брошюру можно использовать в практических целях;
  • Наличие ссылок на дополнительный материал, используемый при подготовке конкурсной работы.
  1. Вариант 4. Попробуйте себя в роли художника, работающего в жанре science art! Вы уже знаете, как порой необычен внешний вид плесени. Некоторые художники и фотографы вдохновились видом плесневых грибов и решили использовать их в искусстве. Примеры их работ вы найдёте здесь http://teleobektiv.ru/SSHA/Rozhdestvenskie-kartiny-iz-pleseni.html. Попробуйте создать собственную картину из плесени! А итог работы продемонстрируйте с помощью фото, сопровождающегося описанием. Вы можете попробовать себя и в роли фотохудожника. Для этого потребуется освоить особый жанр фотосъёмки. С примерами подобных работ познакомьтесь здесь: https://www.gazeta.ru/science/photo/krasota_pleseni.shtml.

Критерии оценки работ*:

* Критерии во многом формальны, но в целом работа будет оценена как любое другое произведение искусство.

  • Оригинальность замысла;
  • Качество исполнения;
  • Отсутствие плагиата: мы умеем пользоваться поиском по рисункам:);
  • Качество фотографий: сложно будет оценить красоту работы, если фотография в низком разрешении;
  • Плюсом будет описание работы: как происходила работа над картиной, за какой срок и какими способами;
  • Вы можете художественно обработать фото, однако слишком сильная и глубокая обработка не приветствуется. Интереснее оригинальное изображение, а не его обработанная в фоторедакторе версия.