Дипломная работа на тему: Взаимодействие микроорганизмов с высшими растениями

Введение

Развитие современной науки привело к тому, что в основе естественнонаучной картины мира лежит живой организм и его взаимодействия. Одним из центральных вопросов современной биологической науки является вопрос о взаимодействии микроорганизмов с высшими растениями, обеспечивающее регуляцию жизненных процессов. Именно взаимодействие микроорганизмов с высшими растениями регулирует слаженность физиологических процессов, упорядоченность развития организмов, способность их к адаптации в меняющихся условиях.

В настоящее время биологические исследования характеризуются особым вниманием к вопросам повышения урожайности растений и уменьшения их заболеваемости при помощи микроскопически малых организмов. Это основано на изучении разнообразных видов взаимодействия микроорганизмов с высшими растениями, основы которых изучаются уже в школьном курсе биологии.

Микробиологи В.П. Израильский и Н.А Красильников изучали важные микробиологические процессы в почве и их возбудителей. М.М. Кононова и Г.Л. Селибер исследовали состав микробного населения различных почв, М.П. Корсакова, Е. Н. Мишустин занимались вопросами динамики развития почвенной микрофлоры и эколого-географической изменчивости почвенных бактерий. К. И. Рудаков выделил закономерности распространения микробов в зависимости от географических и экологических факторов среды. Проблемы взаимоотношения микроорганизмов с высшими растениями раскрыты в трудах Н.И. Вавилова, А.В. Рыбалко, М.В. Фёдорова, Б.П. Токина и других ученых.

Материал о фитопатогенных микроорганизмах использовала в методике преподавания биологии Г.Г. Захарченко. Особое внимание изучению микоризы, ризосферных и эпифитных микроорганизмов на уроках биологии уделила В.М. Пакулова. Важность связи полученных знаний с их практическим применением рассматривал И.Д. Зверев.

Тема взаимодействия микроорганизмов с высшими растениями методике преподавания биологии изучена недостаточно. "Обязательный минимум содержания основного общего образования по биологии" включает изучение бактерий и грибов - возбудителей заболеваний растений (1998).

Взаимодействие микроорганизмов с высшими растениями создает базу для развития отраслей растениеводства, обеспечивая человечество экологически чистыми продуктами питания, поэтому теоретические и практические знания и умения, формируемые при изучении курса биологии, могут применяться в практической деятельности.

В связи с актуальностью проблемы нами определена тема выпускной квалификационной работы: "Взаимодействие микроорганизмов с высшими растениями".

Цель исследования: изучить виды взаимодействия микроорганизмов с высшими растениями и возможность использования этих знаний в школьном курсе биологии.

Объект исследования: влияние микроорганизмов на растения

Предмет исследования: виды взаимодействия микроорганизмов с высшими растениями.

В соответствии с целью, объектом и предметом были определены задачи исследования:

1) Проанализировать имеющуюся по данной теме специальную, биологическую и педагогическую и методическую литературу.

2) Выявить особенности симбиотического взаимодействия микроорганизмов с высшими растениями.

3) Выяснить влияние фитопатогенных микроорганизмов на жизнедеятельность высших растений.

4) Показать возможность использования этих знаний в школьном курсе биологии.

Выпускная квалификационная работа состоит из введения, двух глав, выводов, заключения, библиографического списка, приложения. Объем работы - 55 страниц машинописного текста. Список литературы включает 45 источников.

Глава I. Основы взаимодействия микроорганизмов с высшими растениями

1.1 Понятие и виды взаимодействия микроорганизмов с высшими растениями

Растения вступают в тесные взаимоотношения с содержащейся в почве микрофлорой. Некоторые бактерии и грибы, обитающие в почве и на корнях, постепенно переходят в наземную часть развивающегося растения и расселяются на ней (15, 256). Отсюда неизбежно взаимодействие высших растений и микроорганизмов.

По мнению Н. Ф. Реймерса, микроорганизмы - это организмы, величина которых от 50 до 500 мкм (36, 102).

Учёный В. Б. Богорад относит к микроорганизмам - невидимые простым глазом растительные и животные организмы (3, 124). Иногда употребляется термин "микробы" - это общее название микроскопически малых организмов, к которым относятся бактерии, актиномицеты, дрожжи, некоторые грибы (3, 24).

Мы в своей работе будем придерживаться определения микроорганизмов, данного Н. Ф. Реймерсом.

По определению, данного В. Б. Богорадом, высшие растения - это автотрофные формы, имеющие расчленение на листья, стебли и корни (3, 47).

Высшие растения как все живые существа постоянно взаимодействуют с микроорганизмами, являясь одной из природных сред обитания микробов.

Взаимодействие - это взаимная связь, согласованность действий (24, 48).

Из выше сказанного сформулируем определение "взаимодействия микроорганизмов с высшими растениями" - это взаимная связь организмов величиной от 50 до 500 мкм с автотрофными формами, имеющими расчленение на листья, стебли и корни.

Растения выделяют во внешнюю среду различные органические соединения - сахара, органические кислоты, нуклеотиды, аминокислоты, витамины, стимуляторы роста, представляющие собой легкодоступный и весьма разнообразный субстрат для питания микроорганизмов. Поэтому не случайно, что корневая система и наземные органы растений обильно населены микроорганизмами.

По мнению К.А. Лукумской (1987), влияние микробов на высшие растения может быть полезным или вредным для последних (см. Рис. 1).

Влияние микроорганизмов

Полезное вредное

- минерализации органических веществ, тем самым, переводя их в усвояемую для растений форму;

- микроорганизмы выделяют ряд биотических веществ (витамины, гормоны);

- защищают от некоторых фитопатогенных микроорганизмов;

- микробы вызывать заболевания растений;

- образуют токсические вещества;

- выступают как конкуренты высших растений, поглощая усвояемые питательные вещества

Рис. 1 Влияние микроорганизмов на высшие растения.

Взаимодействие микроорганизмов с высшими растениями носит разносторонний характер. Имеются мирные сожители - эпифиты (обитатели поверхности организмов), ризосферные микроорганизмы и грибы-микоризообразователи, приносящие пользу обоим организмам. Наряду с безвредными микроорганизмами существуют фитопатогенные (болезнетворные) микробы, вызывающие отравления и заболевания растений. Исключительный случай взаимодействия микробов с высшими растениями представляют многочисленные примеры симбиоза. Иногда, даже трудно определить, является высший организм субстратом, и микроорганизмы размножаются на нём, либо наоборот, высшее растение паразитирует на микробах. Например, клубеньковые бактерии образуют на корнях (чаще бобовых) растений наросты, заселённые бактериями. С течением времени бактерии разрушаются в клубеньках, и растение использует вещества, запасённые микробами (паразитизм растения на бактериях) (16, 315).

Из разносторонних влияний микроорганизмов на высшие растения вытекают различные виды взаимодействия (см. Рис 2).

Виды взаимодействия

Симбиотические паразитические (фитопатогенные)

Рис. 2 Виды взаимодействия микроорганизмов с высшими растениями.

Различные виды взаимодействия микроорганизмов с высшими растениями изучались рядом биологов. Академик В.А. Шапиро выяснил, что "в течение вегетативного периода растение выделяет в почву до половины синтезированных веществ. Растение кормит микроорганизмы, а ризосферные бактерии разлагают гумус и обеспечивают растение минеральным питанием. Когда вегетативный период заканчивается, растения выделяют ингибиторы и тормозят развитие микроорганизмов" (42, 27).

Биолог Ф.Ю. Гельцер разработала теорию симбиотрофности растений, утверждающую, что растения питаются только при посредничестве микроорганизмов-симбионтов, на примере микоризы (42, 45).

К.Т. Сухоруков развил представление об активном и пассивном иммунитете. Б.А. Рубин рассматривал иммунитет как весьма сложный процесс взаимодействия патогенного начала и растения, в котором существенная роль принадлежит окислительно-восстановительным явлениям (1, 49).

Оглавление

- Введение

- Основы взаимодействия микроорганизмов с высшими растениями 1.1 Понятие и виды взаимодействия микроорганизмов с высшими растениями

- Симбиотические взаимодействия микроорганизмов с высшими растениями

- Влияние фитопатогенных микроорганизмов на жизнедеятельность высших растений Выводы по главе I

- Место и роль знаний о взаимодействия микроорганизмов с высшими растениями в школьном курсе биологии 2.1 Использование знаний о взаимодействии микроорганизмов с высшими растениями на уроках биологии

- Практическое применение знаний о взаимодействии микроорганизмов с высшими растениями во внеурочной работе Выводы по главе II

- Заключение

- Библиографический список

- Приложение

Заключение

Изучив и проанализировав биологическую, научную и педагогическую литературу, мы пришли к следующим выводам:

1) Взаимодействие микроорганизмов с высшими растениями - это взаимная связь организмов величиной от 50 до 500 мкм с автотрофными формами, имеющими расчленение на листья, стебли и корни.

2) Между высшими растениями и микроорганизмами существуют симбиотические и паразитические взаимодействия полезные или вредные для обоих взаимодействующих организмов или одного из них. К симбионтам высших растений относятся ризосферные и эпифитные микроорганизмы, клубеньковые бактерии, грибы-микоризообразователи.

3) Невосприимчивость растений к заболеваниям называется иммунитетом. Существуют анатомо-морфологические и физиологические особенности растений, способствующие их невосприимчивости к инфекциям.

4) Знания о взаимодействии микроорганизмов с высшими растениями можно использовать на уроках биологии с 6 по 11 класс как дополнительный материал.

5) Дополнительный материал, использованный на уроках, должен применяется во внеурочной работе. Особое внимание уделяется постановке опытов, темы которых актуальны в учебно-воспитательном отношении.

Таким образом, мы решили поставленные перед нашей работой задачи и выяснили, что материал о взаимодействии микроорганизмов с высшими растениями актуален на данном этапе развития биологической науки.

Список литературы

1) Белозерский А.Н., Микулинский С.Р. Успехи советской биологии. - М.: Знание, 1967. - 72с.

2) Биологические основы сельского хозяйства: Учеб. для студ. пед. вузов/ Ващенко И.М., Лошаков В.Г. и др.; Под ред. Ващенко И.М. - М.: Издательский центр "Академия", 2004. - 544с.

3) Богорад В.Б., Нехлюдова А.С. Краткий словарь биологических терминов. /Под ред. Генкеля П.А. - М.: Государственное учебно-педагог. изд-во министерства просвещения РСФСР, 19633. - 236с.

4) Большая Советская Энциклопедия. (В 30-ти томах) т. 1 /Под ред. Прохорова Н.В. - М.: Изд-во " Советская Энциклопедия", 1969. - 640с., ил.

5) Ботаника: Морфология и анатомия растений: Учебн. Пособие для студ. пед. ин-тов /А.Е. Васильев и др. - М.: Просвещение, 1988. - 480с.

6) Верзилин Н.М., Корсунская В.М. Общая методика преподавания биологии. Учебник для студентов биол. фак-ов пед. ин-тов. - М.: "Просвещение", 1972. - 368с.

7) Гарибова Л.В., Сидорова И.И. Грибы. - М.: "Просвещение", 1997. - 352с., цв. ил.

8) Гельцер Ф.Ю. Симбиоз с микроорганизмами - основа жизни растений. - М.: Изд-во МСХА, 1990. - 120 с.

9) Генкель П.А. Микробиология с основами вирусологии. Учеб. Пособие для студ-ов биол. фак-ов пед. ин-тов. - М.: "Просвещение", 1974. - 340с.

10) Генкель П. А. Физиология растений. М.: "Просвещение", 1975. - 335с.

11) Генкель П. А. Физиология растений: Учеб. пособие по факультатив. Курсу для IX кл. - 3-е изд., перераб. - М.: "Просвещение", 1985. - 175с., ил.

12) Горышина Т.К. Экология растений: Учеб. пособие. - М.: Высш. школа, 1979. - 368с., ил.

13) Грин Н, Стаут У и др. Биология: В 3-х томах, т. 1:Пер. с англ. - М.: Мир, 1993. - 368с., ил.

14) Гуленкова М.А., Красникова А.А. Летняя полевая практика по ботанике: Учеб. пособие для студ-ов пед. ин-тов. - 2-у изд., перераб. - М.: "Просвещение", 1986. - 173с.

15) Ежов Г.И. Руководство к практическим занятиям по сельскохозяйственной микробиологии: Учеб. пособие для студ. агрономич. специальностей высших сельскохозяйственных учеб. заведений. - М.: Высшая школа, 1981. - 271с., ил.

16) Жизнь растений. В 6-ти томах. Гл ред. чл-кор. АН СССР, проф. А.А. Фёдоров. Т.1. Введение. Бактерии и актиномицеты. Под ред. Н.А. Красильникова, А.А. Уранова. - М.: "Просвещение", 1974. - 487с., ил.

17) Жизнь растений. В 6-ти томах. Гл ред. чл-кор. АН СССР, проф. А.А. Фёдоров. Т.2. Грибы. Под ред. М.В. Горленко. - М.: "Просвещение", 1976. - 479с., ил.

18) Захаров В.Б., Сонин Н.И. Биология. 7 класс. Многообразие живых организмов: Учеб. для общеобразовательных учреждений /В.Б. Захаров, Н.И. Сонин. - 5-е изд. - М.: Дрофа, 2003. - 176с., ил.

19) Захарченко Г.Г. Планирование по курсам "Растения", "Бактерии. Грибы. Лишайники". //Биология: приложение к газете "Первое сентября". - 2001. - №23. - с. 6.

20) Зверев И.Д. и др. Воспитание учащихся в процессе обучения биологии: Пособие для учителя /И.Д. Зверев, А.Н. Мягкова, Е.П. Бруновт; Под ред. И.Д. Зверева. - М.: "Просвещение", 1984. - 160с.

21) Коротяев А.И., Бабичев С.А. Медицинская микробиология, иммунология, вирусология. Учебник. - СПб: "Спец. Литература", 1998. - 592с., ил.

22) Корчагина В.А. Биология. Растения, бактерии, грибы, лишайники. Учебник для 6-7 кл. - 24-е изд. - М.: Просвещение, 1993. - 256с.

23) Красильников Н.А. Микроорганизмы почвы и высшие растения. - М.: Просвещение, 1958. - 232с.

24) Лопатин В.В., Лопатина Л.Е. Русский толковый словарь: Ок. 35.000слов. - М.: Рус. яз., 1997. - 832 с.

25) Лощина Т.Е., Пономарёва И.Н. и др. Общая биология: Учебник для учащихся 10 кл. общеобразовательных учреж-й /Под ред. проф. И.Н. Понамарёвой. - М.: Вентана-Графф, 2003. - 224с., ил.

26) Лукомская К.А. Микробиология с основами вирусологии: Учеб. пособие для студ. пед. ин-тов по биол. и хим. спец. - М.: Просвещение, 1987. - 288с.

27) Настольная книга учителя биологии /Авт.-сост. Г.С. Калинова, В.С. Кучменко. - М.: ООО "Издательство АСТ", "ООО Издательство Астрель", 2002. - 158 с., ил.

28) Нейман Б.Я. Индустрия микробов. - М.: Знание, 1983. - 208с.

29) Общая биология: Учеб. для 10-11 кл. общеобразоват. учреждений /Д.К. Беляев, П.М. Бородин и др.; Под ред. Д.К. Беляева, Г.М. Дымшица. - 3-е изд. - М.: "Просвещение", 2003. - 303с., ил.

30) Пакулова В.М. Методика обучения биологии. - М.: Гуманит. изд. центр ВЛАДОС, 2001. - 128с.

31) Пасечник В.В. Бактерии, грибы, растения. Биология 6 кл. - М.: Дрофа, 1997. - 272с.

32) Пасечник В.В. Учебно-методический комплект по биологии. //Биология в школе. - 2000. - №7. - с. 62.

33) Пономарёва И.Н. и др. Биология: Учеб. для 6 кл. /Под ред. проф. И.Н. Понамарёвой. - М.: Вентана-Графф, 2003. - 224с., ил.

34) Пономарёва И.Н. и др. Биология: Учеб. для 9 кл. /Под ред. проф. И.Н. Понамарёвой. - М.: Вентана-Графф, 2002. - 240с., ил

35) Пономарёва И.Н. Общая методика обучения биологии: Учеб. пособие для студ. пед. вузов /Под ред. И.Н. Пономарёвой. - М.: "Академия", 2003. - 272с.

36) Реймерс Н.Ф. Азбука природы (микроэнциклопедия биосферы). - М.: Знание, 1980. - 208с.

37) Рубин Б.А. Растение в борьбе с заболеваниями (Фитоиммунитет). - М.: Знание, 1977.- 64с.

38) Сонин Н.И. 6 кл. Живой организм: Учеб. для общеобразоват. Учреждений. - 9-е изд., стереотип. - М.: Дрофа,2003. - 216с.: ил.

39) Сонин Н.И. 8 кл. Человек: Учеб. для общеобразоват. Учреждений. - 5-е изд., стереотип. - М.: Дрофа,2003. - 216с.: ил.

40) Фёдорова В.Н., Беляева П.Л., Корчагина В.А. Методика ботаники: Пособие для учителя /Под ред. Фёдоровой В.Н. - М.: Просвещение, 1964. - 431с., ил.

41) Хрипкова А.Г., Калинова Г.С. Учебно-методический комплект по биологии. //Биология в школе. - 2001. - №4. - с. 20.

42) Шапиро В.А. Русское возрождение. - М.: Агроконсалт, 2001. - 88с.

43) Школьный учебно-опытный участок: агротехнические работы, опытническое дело: методические рекомендации для учителей биологии. - Новгород: ИГПи, 1987. - 78с.

44) Энциклопедический словарь юного земледельца /Сост. А.Д. Джахангиров и др. - М.: Педагогика, 1983. - 368с., ил.

45) Якушкина Н.И. Физиология растений: Учеб. пособие для студ. биол. спец. пед. ин-тов. - М.: Просвещение, 1980. - 304с., ил.