Ресурсные виды флоры лекарственных растений и их экологическое качество в Брянском Полесье Текст научной статьи по специальности «Биологические науки»

УДК 574 (574.2+574.3+ 574.4)

РЕСУРСНЫЕ ВИДЫ ФЛОРЫ ЛЕКАРСТВЕННЫХ РАСТЕНИЙ И ИХ ЭКОЛОГИЧЕСКОЕ КАЧЕСТВО В БРЯНСКОМ ПОЛЕСЬЕ

В.Н. Мокрогузова

Проанализирована аккумулятивная особенность лекарственных растений по отношению к тяжелым металлам. Выявлены ценопопуляционные и хозяйственные признаки лекарственных растений, которые позволили разделить 52 вида по трем группам ресурсного статуса. В зависимости от принадлежности к ресурсной группе представляется возможным планировать заготовки видов и вести неистощительное природопользование в Брянской области.

Ключевые слова: лекарственные растения, ресурсный статус, ресурсные виды лекарственной флоры, экологическое качество, лекарственное растительное сырье, Брянской Полесье

В биотопах Брянского Полесья официального зарегистрировано 250 видов лекарственных растений, промышленный сбор которых налажен еще с 60-х годов ХХ века. В настоящее время лекарственное растительное сырье заготавливается исключительно местным населением, с превышением допустимых объемов заготовок. Поэтому потребительское качество лекарственных растений - важное составляющее здорового образа жизни и экологической безопасности человека в современном мире. В условиях староосвоенного региона Нечерноземья России экологические требования к качеству растительного лекарственного сырья повышаются, т.к. пути поступления в эти биосистемы антропогенных загрязнителей, в том числе и элементов группы тяжелых металлов (ТМ) разнообразны. Вместе с тем организация неистощительного ресурсного использования видов лекарственных растений возможна только при условии оценки их распространения в условиях ценозов, фактического состояния ценопопуляций, объема возможного изъятия и прогноз допустимого ежегодного сбора. Распределение лекарственных растений по группам ресурсного значения - основной путь к оптимизации сбора видов, уточнения их ресурсного статуса.

Цель работы - оценить накопительные возможности различных частей лекарственных растений по отношению к ТМ в различных экотопах Брянского Полесья (Брянская область) и представить данные о ресурсном статусе видов лекарственной флоры.

Лекарственные растения (ЛР) изучались в ходе детально-маршрутных исследований местообитаний области. Для взятия проб и определения количества надземной биомассы растений в биотопов сообществ закладывались 4 регулярно распределенные укосные площадки по 0,25 м2 каждая, на которых срезались все растения, а также изымались подземные части. Взвешивание свежесобранной биомассы каждого укоса проводили с точностью до 10 г. Отобранные укосы оставляли в качестве проб для их дальнейшего лабораторного исследования. Почвенные образцы отбирали в момент сбора растительного материала на глубине 0 - 20 см из зоны расположения корневой системы по диагонали пробных площадок в 5 точках с последующим объединением в смешанный образец в соответствии с требованиями, изложенными в ГОСТ 28168-89.

Подготовку проб к анализу валового содержания ТМ осуществляли в соответствии с ОСТ 10259-2000, высушивание проб до сухого состояния проводили при температуре 105°С, измельчали лабораторным дисковым истирателем ЛДИ-60М до максимального размера частиц менее 1мм. Определение валового содержания ТМ в почвенных и растительных образцах выполняли по «Методике выполнения измерения массовой доли металлов и оксидов металлов в порошкообразных пробах почв методом рентгенофлуоресцентного анализа. М049-П/04», с использованием прибора «Спектроскан Макс» [2]. В качестве ориентировочно допустимых концентраций (ОДК) веществ использовали значения, приведенные в ГН 2.1.7.2041-06 и ГН 2.1.2042-06 [3].

При оценке нормативных ресурсных показателей для видов лекарственной флоры учитывалось степень их распространения в экотопах Полесья, скорость восстановления ценопопуляций, продуктивность видов в фитоценозах, соотношение заготовок и запасов на территории области по рекомендациям, представленным учеными Республики Башкортостан [1, 4]. Названия видов указывали по С.К. Черепанову (1995) [5].

Сбор образцов ЛР проводился в течение полевых сезонов 2010-2012 гг. в административных районах Брянской области: Навлинский (ст. Синезёрки, д. Зубовка, ст. Кокоревка - заказник Княжка, урочище Рыжуха, памятник природы Озеро Солька), Выгоничский (ст. Полужье, п. Усовье, д. Новый Хутор, д. Локня), Клинцовский (п. Первомайское, п. Туросна), Гордеевский (д. Петраковка, д. Удел, д. Дмитриевка - оз. Колковского, д. Старая Полона, с. Кузнецы, д. Поповка, болото Горелое, д. Глинное, д. Стругова Буда, д. Алисовка, д. Струговка), Мглинский (п. Степной, с. Дивовка, с.

Шеверды, с. Высокое, г. Мглин, с.Деремна, д.Вельжичи, д. Велюханы, д.Симонтовка), Суражский (п. Октябрьский, г.Сураж), Почепский (п Роща, д.Селище, нп. Житня, нп. Ново-Николаевский, д. Сергеевка), Жирятинский (с. Страшевичи), Карачевский (болото Тёплое), Новозыбковский (г. Новозыбков), Брянский (п. Шибенец, п. Кокино, с. Хотылёво), Жуковский (п. Леденёво), Стародубский (с. Попуровка).

Анализ 74 образцов ЛР позволил определить валовые значения содержания ТМ в растениях существующей биогеохимической провинции Нечерноземья, оценить уровень отклонения содержания элементов в отдельных видах ЛР от средних значений.

Валовое содержание железа в проанализированных образцах различных видов варьировало от

1571.8 мг/кг (крапива двудомная, д. Велюханы) до 33206,9 мг/кг (багульник болотный, д. Софиевка), т.е. изменялось практически в 20 раз и в среднем составило 4910,0 мг/кг. Это в 15 раз выше среднего показателя, определенного ранее для Нечерноземья (319,2 мг/кг). У всех образцов растений Брянской области содержание ТМ выше среднего показателя. Максимальные показатели содержания железа в биомассе горца змеиного (корневища), с. Хотылево 27808,0 мг/кг, листьев брусники, п. Мирный 23833,2 мг/кг, листьев хмеля вьющегося (листья), с. Смяльч 14287,2 мг/кг, ландыша майского (корневища), п. Усовье 16454,2 мг/кг.

Валовая концентрация марганца в растениях изменялось от 69,5 мг/кг (крапива двудомная, д. Велюханы) до 2671 мг/кг (багульник болотный, д. Софиевка), в среднем составило 287,6 мг/кг, что в

2.8 раз выше аналогичного показателя растительной фитомассы для Нечерноземья (101,5 мг/кг). У 76 % исследуемых образцов содержание ТЭ выше среднего показателя. Наибольшая концентрация марганца отмечена в биомассе горца змеиного (корневища), с. Хотылево 2013,7 мг/кг, брусники, п. Мирный 1635,4 мг/кг, хмеля вьющегося (листья), с. Смяльч 1204 мг/кг, ландыша майского (корневища), п. Усовье 1182,25 мг/кг.

Содержание Fe и Mg в подземных органах ЛР выше, чем в надземных. Наибольшее накопление этих ТМ отмечено для образцов ЛР в Гордеевском районе Брянской области. Между содержанием железа и марганца в биомассе растений можно заметить прямую зависимость, чем больше одного элемента в растении, тем выше содержание и другого элемента, и наоборот.

Валовое содержание цинка изменялось от 30,8 мг/кг (хвощ полевой, вдоль автодороги с. Дивовка) до 247 мг/кг (подорожник обыкновенный, ельник, с. Дивовка). В среднем валовая концентрация цинка составила 97,7 мг/кг, что выше в 2,6 раз среднего содержания элемента в Нечерноземье (36,8 мг/кг). 98% проанализированных видов способны аккумулировать цинк в повышенных количествах в основном в надземной биомассе. Средняя валовая концентрация превышает ориентировочно допустимую концентрацию (ОДК) для 2п (55,0 мг/кг). Максимальные концентрации отмечены в биомассе тысячелистника обыкновенного (надземная биомасса), около ж/д ст. Полужье - 238,55 мг/кг, горце змеином (надземная биомасса), с. Хотылево, 208,85 мг/кг, пижме обыкновенной, берёзово-еловая роща с. Дивовка 199,75 мг/кг, череде трёхраздельной, вдоль перекрёстка автодорог с. Дивовка и череде трёхраздельной, вдоль грунтовой дороги д. Велюханы 176,6-177 мг/кг.

Содержание меди изменялось от 23,7 (цикорий обыкновенный (корневища), д. Вельжичи; цикорий обыкновенный (корневища), д. Струговобудская) до 50,4 мг/кг (пижма обыкновенная, д. Шеверды), в среднем составив 38,6 мг/кг, что в 3 раза выше средних значений концентрации (12,2 мг/кг) в растениях Нечерноземья. У всех исследуемых видов содержание Си выше среднего показателя. Средняя валовая концентрация незначительно превышает ОДК по Си (33,0 мг/кг). Значительное валовое содержание меди обнаружены в надземной биомассе донника желтого, с. Деремна 46,7 мг/кг, тысячелистника обыкновенного, п. Мирный 46 мг/кг, тысячелистника обыкновенного, около перекрёстка автодороги с. Дивовка 48,5 мг/кг, горца змеиного (трава), с. Хотылево 46,95 мг/кг.

Самая высокая концентрация стронция отмечена 267,8 мг/кг (крапива двудомная, вдоль грунтовой дороги д. Велюханы), малая - 63,6 мг/кг (полынь горькая, вдоль грунтовой дороги д. Велюханы). Для этих растений его среднее содержание составило 108 мг/кг, что выше в 3 раза аналогичного показателя (35,5 мг/кг) в растениях Нечерноземья. У всех проанализированных ЛР содержание этого ТМ значительно превышает средний уровень. Наибольшее содержание стронция в биомассе крапивы двудомной, в берёзовой роще с. Дивовка 188,95 мг/кг, донника желтого, около ж/д с. Хотылево 236,35 мг/кг, хмеля ползучего (листья), с. Смяльч 254,75 мг/кг.

Содержание никеля изменялось от 14,2 мг/кг (ландыш майский, с. Хотылево; цикорий обыкновенный, д. Струговобудская; крапива двудомная, д. Велюханы) до 40,6 мг/кг (горец змеиный (корневища), с. Хотылево). Средняя валовая концентрация - 19,2 мг/кг заметно превышает среднее

содержание элемента (1,06 мг/кг) Нечерноземья. У всех проанализированных проб видов ЛР концентрация этого ТМ превышал среднее значение для Нечерноземья, но средняя валовая концентрация не превышает ОДК по № (20 мг/кг). Накопителями никеля являются тысячелистник обыкновенный, п. Мирный 37,25 мг/кг, цмин песчаный, д. Веприно 35,1 мг/кг, тысячелистник обыкновенный, около перекрёстка с. Дивовка 30,6 мг/кг.

Содержание кобальта в проанализированных образцах ЛР минимально (кипрей узколистный, д. Шеверды; щавель конский д. Велюханы), или составляет 5,65 мг/кг (цикорий обыкновенный, ельник, с. Дивовка). Из исследованных видов лР 88 % содержат элемент в количествах выше средней концентрации. Высокие уровни кобальта зафиксированы в биомассе цикория обыкновенного, суходольный луг около перекрёстка автодороги с. Дивовка (5,1 мг/кг), подорожника обыкновенного, пойменный луг д. Велюханы (5,3 мг/кг).

Содержание хрома изменялось от 35,4 мг/кг (тысячелистник обыкновенный, около ж/д Полужье; чемерица Лобеля, Хотылево) до 67 мг/кг (ромашка лекарственная, около грунтовой дороги д. Велюханы). В среднем концентрация составила 50 мг/кг, что значительно выше показателя в растениях Нечерноземья (0,26 мг/кг). У всех собранных видов количество хрома выше среднего показателя. Аккумуляторами элемента являются подорожник обыкновенный, ельник, с. Дивовка 61 мг/кг, подорожник обыкновенный, вдоль грунтовой дороги д. Велюханы 57,55 мг/кг, цикорий обыкновенный, вдоль автодороги д. Велюханы 55,95 мг/кг.

Содержание мышьяка в проанализированных образцах видов варьировало от 6,65 (ромашка лекарственная, вдоль грунтовой дороги д. Велюханы) до 16,25-16,65 мг/кг (кипрей узколистный, пшеничное поле д. Велюханы; хвощ полевой, вдоль автодороги с. Дивовка). Концентрация изменялась в 2,5 раза и в среднем составила 8,5 мг/кг. Валовая концентрация превышает в 4 раза ОДК As (2,0 мг/кг). В 1,5 раз выше ОДК в почве под ЛР (5,6 мг/кг).

Содержание V в проанализированных видах варьировало от 0 до 26,65 мг/кг (цикорий обыкновенный (корни), д. Вельжичи), т.е. изменялось практически в 27 раз и в среднем составило 1,9 мг/кг. Валовая концентрация не превышает ОДК V (150 мг/кг), и находится в пределах предельно допустимой концентрации (ПДК) сосудистых растений (1,6 мг/кг). Максимальное содержание в биомассе подорожника обыкновенного, берёзово-еловая роща с. Дивовка 12,8 мг/кг, цикория обыкновенного (корни), д. Струговобудская 13,45 мг/кг, ландыша майского (корневища), п. Усовье 25,4 мг/кг, ландыша майского (корневища), с. Хотылево 19,8 мг/кг.

Содержание Ті в проанализированных видах варьировало от 0 до 1367,0 мг/кг (цикорий обыкновенный (корни), д. Вельжичи), т.е. изменялось в 1367 раз и в среднем составило 110 мг/кг. Выше ПДК сосудистых растений (1 мг/кг). Максимальное содержание в биомассе подорожника обыкновенного, берёзово-еловая роща с. Дивовка 941,85 мг/кг, цикория обыкновенного (корни), д. Струговобудская 976,85 мг/кг, ландыша майского (корневища), п. Усовье 1231,95 мг/кг.

V, Ті не накапливаются наземными частями исследуемых видов ЛР. Содержание V и Ті в подземных органах значительно выше, чем в надземных, и часто превышает ПДК (для ванадия). Между содержанием этих ТЭ в биомассе растений выявлена прямая зависимость, чем больше одного элемента в растении, тем выше содержание и другого элемента, и наоборот.

Содержание свинца колебалось от 0 до 48,05 мг/кг (ромашка лекарственная, заболоченная территория около автодороги с. Дивовка). В среднем концентрация свинца составила 18,5 мг/кг, что значительно выше среднего содержания в ЛР Нечерноземья (0,99 мг/кг). 98% ЛР накапливали элемент в количествах в два и более раз превышающих средний уровень. Валовая концентрация ниже ОДК РЬ (32 мг/кг). Максимальное содержание свинца в биомассе зверобоя продырявленного, суходольный луг п. Степной 29,55 мг/кг, ландыша майского (корневища), п. Усовье 42,6 мг/кг, ландыша майского (корневища), Хотылево 38,7 мг/кг, горца змеиного (корневища), с. Хотылево, 35,65 мг/кг. Свинец чаще всего накапливался в подземных органах исследуемых лекарственных растений.

Итак, среди проанализированных ЛР можно выделить группу видов, накапливающих один или несколько ТМ в количествах в 2 и более раз превышающих средние величины содержания элементов, характерные для Нечерноземья РФ и ОДК.

На основе валового содержания 12 ТМ выделено 3 группы растений: 1 - виды-аккумуляторы очень высоких концентраций того или иного элемента, 2 - виды, содержащие элемент в количествах несколько выше среднего уровня, 3 - виды, содержащие элемент ниже среднего уровня.

Лидерами по накоплению нескольких ТИ являются подорожник обыкновенный в ельнике, с. Дивовка (2п, Сг, V, Ті); ландыш майский (корневища)в п. Усовье ^е, Мп, РЬ); хмель вьющийся (листья) в с. Смяльч ^г, Fе, Мп); багульник болотный в д. Софиевка ^е, Мп); брусника в п. Мирный

(Fe, Мп); ромашка лекарственная около автодороги в с. Дивовка (РЬ, Мп), горец змеиный в с. Хотылево (Zn, Cu), горец змеиный (корневища) в с. Хотылево (Pb, Ni, Fe, Mn, V).

В целом ресурсный статус ЛР на территории Брянского Полесья представлен тремя основными группами к которым отнесены 52 изученных вида.

К первой группе отнесли виды лекарственных растений, которые широко распространены и даже их массовый сбор не ведет к сокращению численности ценопопуляций в различных по происхождению местообитаниях. Численность ценопопуляций таких видов быстро восстанавливается благодаря неограниченному вегетативному и генеративному способу размножения, запаса семян в почве. Виды первой группы весьма разнородны по биологическим особенностям, а также экотопической приуроченности. В эту группу могут быть отнесены виды рудеральных и сегетальных местообитаний, сбор которых не оказывает влияния на состояние их ценопопуляций в природных условиях: Arctium lappa, Artemisia absinthium, Cichorium intybus, Leonurus quinquelobatus, Urtica dioica, Chamaenerion angustifolium и др. Для этой подгруппы видов максимальная продуктивность надземной части (побегов) составляет 550-680 кг/га, подземной - 1923 кг/га. Современный объем заготовок из всех местообитаний изменяется от 2000 до 3500 кг/в год.

Также в состав этой группы относят виды лекарственной флоры сильно нарушенных антропогенным вмешательством местообитаний: Bidens tripartita, Capsella bursa-pastoris, Melilotus officinalis, Persicaria hydropiper, Rumex confertus и др. В этой подгруппе видов максимальная продуктивность надземной части (побегов) составляет от 400 до 550 кг/га. Современный объем заготовок из всех местообитаний изменяется от 15000 до 2500 кг/в год.

Некоторые виды древесных и кустарниковых форм, у которых собирают отдельные части побегов, что не оказывает влияния на их состояние в природе: Betula pendula, Tilia cordata, Rubus idaeus, Filipendula ulmaria, Tanacetum vulgare, Pteridium aquilinum, Humulus lupulus, Agrimonia eupatoria, Amelanchier spicata, Rosa canina, Aegopodium podagraria и др. У видов, отнесенных к этой подгруппе, максимальная продуктивность надземных побегов зарегистрирована до 450 кг/га. Современный объем заготовок из всех местообитаний до 2000 кг/в год.

Вторая группа лекарственных видов растений включает те, которые заготавливаются населением в незначительных количествах, обитают в нешироком спектре местообитаний, со средней скоростью восстановления их ценопопуляций: Convallaria majalis, Orthilia secunda, Polemonium caeruleum, Veratrum lobelianum, Asarum europaeum, Comarum palustre, Potentilla erecta, Menyanthes trifoliata, Symphytum officinale и др. Для этой группы видов максимальная продуктивность надземной части (побегов) составляет до 250 кг/га, подземной - 11-14 кг/га. Современный объем заготовок из всех местообитаний изменяется от 800 до 100 кг/в год.

К третьей группе отнесли виды лекарственной флоры, преимущественно распространенных в малонарушенных сообществах, при оптимуме произрастания в ценозах со специфическим экологическим режимом. Скорость восстановления их ценопопуляций средняя и малая, численность - неустойчива: Angelica archangelica, Thymus serpyllum, Vaccinium vitis-idaea, Origanum vulgare, Juniperus communis, Allium ursinum, Potentilla alba, Chimaphila umbellata, Ledum palustre, Primula veris, Centaurium erythraea и др. Для таких видов эксплуатационный запас лекарственного сырья численно меньше, чем масса заготавливаемого сырья, поэтому необходимо введение обязательного нормирования сбора и заготовок, картирование местообитаний и дальнейшее изучение динамики их численности. Максимальная продуктивность надземной части (побегов) растений группы составляет 150-200 кг/га, подземной - до 10 кг/га. Современный объем заготовок из всех местообитаний изменяется от 500 до 700 кг/в год.

Виды, ресурсное использование которых возможно только при введении в плантационную культуру (редкие и охраняемые) нами не исследовались.

Оценка ресурсного статуса спектра лекарственных растений местообитаний Брянской области позволит представить данные для возобновления промышленного сбора, рекомендации по нормированию заготовок, оптимизировать подходы к неистощительному природопользованию. Также необходим мониторинг состояния ценопопуляций лекарственного растительного сырья и уточнение ресурсного статуса всех видов, заготовка которых осуществляется на территории Брянского Полесья.

Studying of species of medicinal vegetative flora of Bryansk Polesye within Bryansk area has allowed to analyse accumulative feature of plants in relation to heavy metals. Are revealed of cenopopulatoins and economic signs of herbs which have allowed to divide 52 species on three groups of the resource status. Depending on an accessory to resource group it is obviously possible to plan preparations of kinds and to conduct wildlife management in Bryansk area.

The key words: herbs, the resource status, resource species of medicinal flora, ecological quality, medicinal vegetative raw materials, Bryansk Polesye

Список литературы

1. Крылова И.Л. Методика определения запасов лекарственных растений. М., 1986. 52 с.

2. Методика выполнения измерений массовой доли металлов и оксидов металлов в порошкообразных пробах почв методом рентгенофлуоресцентного анализа. М 049-П/04. - С-Пб.: ООО НПО «Спектрон», 2004. 20с

3.ПДК и ОДК химических веществ в почве (ГН 2.1.7.2041-06, ГН 2.1.2042-06).

4.Федоров Н.И., Жигунова С.Н., Михайленко О.И. О методических подходах к контролю

динамики важнейших ресурсных видов лекарственной флоры республики Башкортостан //

Известия Самарского научного центра Российской академии наук. 2011. Т. 13, № 5(3) С. 113115.

5. Черепанов С. К. Сосудистые растения России и сопредельных государств. СПб, 1995. 992 с.

Об авторах

Мокрогузова В.М. - аспирант кафедры экологии и рационального природопользования, Брянский государственный университет, eco_egf@,mail. ru

РЕСУРСНЫЕ ВИДЫ ФЛОРЫ ЛЕКАРСТВЕННЫХ РАСТЕНИЙ И ИХ ЭКОЛОГИЧЕСКОЕ КАЧЕСТВО В БРЯНСКОМ ПОЛЕСЬЕ

RESOURCE SPECIES OF FLORA OF HERBS AND THEIR ECOLOGICAL QUALITY IN BRYANSK POLESYE

V.N.Mokroguzova