Содержание к диссертации
Введение
ГЛАВА 1 Природно-географическая и флористическая характеристика Предбайкалья 13
1.1. Природно-географическая характеристика 13
1.2. Эколого-фитоценотическая и флористическая характеристика Предбайкалья 18
1.2.1. Анализ флоры Предбайкалья 22
ГЛАВА 2 Материалы и методы исследования 29
ГЛАВА 3 Видовой состав, экологическая и поясно зональная приуроченность, биоморфологическая струк тура полезных растений Предбайкалья 55
3.1 Видовой состав полезных растений 55
3.2 Полезные растения Предбайкалья, используемые для приготовления тонизирующих, успокаивающих и поливитаминных чаев 63
3.3 Экологический и поясно-зональный состав, биоморфологическая структура полезных растений Предбайкалья 66
ГЛАВА 4 Эколого-фитоценотическая характеристика полезных растений Предбайкалья 69
4.1 Эколого-фитоценотическая характеристика лекарственных растений 77
4.2 Эколого-фитоценотическая характеристика перспективных для медицины растений 107
4.3 Прогнозирование сырьевой продуктивности полезных растений 126
4.3.1 Прогнозирование сырьевой продуктивности лекарственных растений 127
4.3.2 Прогнозирование сырьевой продуктивности перспективных для медицины растений 137
4.4. Экологическая характеристика полезных растений Предбайка лья 146
ГЛАВА 5 Подход к изучению ресурсов полезных растений Предбайкалья 158
5.1 Онтогенетическая структура полезных растений в ценопопуляциях Предбайкалья 163
5.1.1 Онтогенетическая структура лекарственных растений 163
5.1.2 Онтогенетическая структура перспективных для медицины растений 182
5.2 Динамическая структура ценопопуляций полезных растений 191
ГЛАВА 6 Ресурсы сырья полезных растений предбайкалья 198
6.1 Динамика запасов сырья полезных растений в Предбайка лье 213
ГЛАВА 7 Эколого-биохимические особенности полезных растений в условиях Предбайкалья 220
7.1 Содержание биологически активных веществ в сырье 220
7.1.1 Эколого-биохимические особенности Adonis sibirica Patrin 220
7.1.2 Биохимические особенности Bergenia crassifolia (L.) Fritsch 221
7.1.3 Биохимические особенности Chamaenerion angustifolium (L.) Holub 224
7.1.4 Эколого-биохимические особенности Pulmonaria mollis Wulfen ex Hornem 226
7.1.4.1 Коэффициент выхода активно действующих веществ в полезных растениях 229
7.1.5 Эколого-биохимические особенности Thymus L 231
7.1.5.1 Содержание эфирных масел в сырье Thymus L 232
7.2 Влияние инфракрасно-конвективно-вакуумного способа сушки и обеззарживания сырья на содержание биологически активных веществ 236
7.2.1 Влияние инфракрасно-конвективно-вакуумного способа сушки на содержание биологически активных веществ в сырье 236
7.2.2 Влияние сушки на сохранение биологически активных веществ в сырье Pulmonaria mollis Wulfen ex Hornem 238
7.2.3 Обеззараживание лекарственного сырья методом инфракрасного излучения 242
7.3 Оптические характеристики оздоровительных чаев 251
Выводы 256
Список литературы
- Эколого-фитоценотическая и флористическая характеристика Предбайкалья
- Полезные растения Предбайкалья, используемые для приготовления тонизирующих, успокаивающих и поливитаминных чаев
- Прогнозирование сырьевой продуктивности полезных растений
- Онтогенетическая структура перспективных для медицины растений
Введение к работе
Актуальность темы. Исследование растительных ресурсов Байкальской Сибири с целью их рационального использования и охраны остается одной из основных задач современной биологии и медицины. Развитие ресурсных отраслей в фармацевтической и пищевой промышленности предполагает расширение номенклатуры полезных видов с учетом опыта народной и тибетской медицины. Поиск новых лекарственных и пищевых растений требует всестороннего изучения флоры и растительности, проведения комплексных эколого-биологических исследований на основе обобщения, уточнения и дополнения теоретико-методологических и практических рекомендаций. Одним из приоритетных направлений эколого-биологических исследований можно считать по-пуляционные исследования. Выявление популяционной приуроченности видов к существующим экологическим и ценотическим условиям, определение демографических параметров, изучение динамики развития, способов самоподдержания и стратегии выживания служат основой для рационального использования растительных ресурсов.
На территории Байкальской Сибири произрастают сотни видов ценных полезных растений, многие из которых могут быть использованы в качестве оздоровительных чаев. Для организации промышленного производства лекарственных, профилактических и повседневно-бытовых оздоровительных чаев из дикорастущих полезных растений в Предбайкалье имеются значительные ресурсы. Основная часть территории исследования (82,9%) покрыта лесами (Лесной план..., 2008), в которых призрастает более 600 видов лекарственных и перспективных для медицины растений, применяемых в научной, народной и тибетской медицине (Леса..., 1997). Между тем, научные данные экологической и фитоце-нотической приуроченности, онтогенетической и динамической структуры, биохимических особенностей видов весьма ограничены.
Эколого-биологические исследования, методологические и практические рекомендации, полученные на основе экспериментальных данных, позволят сохранить биоразнообразие растительных ресурсов региона и оптимизировать их использование в промышленном производстве.
Рабочая гипотеза заключается в разработке научно-методологического подхода комплексного изучения полезных растительных ресурсов региона. Изучение растительных ресурсов региона - проблема многоаспектная, включающая флористические, экологические, фитоценотические и популяционные исследования в динамике, что позволит рационально использовать ресурсы полезных растений. С целью повышения качества сырья необходима разработка и апробирование биотехнологических процессов сушки и обеззараживания.
Цель и задачи исследований. Цель исследований - выявление эколого-биологических особенностей развития и определение ресурсного потенциала дикорастущих полезных растений в природных популяциях Предбайкалья.
В процессе исследований решали следующие задачи:
1. Из состава флоры Предбайкалья выявить полезные виды (применяемые в научной, народной и тибетской медицине в качестве лечебных и профилакти-
ческих средств, в том числе для приготовления оздоровительных чаев), с учетом их экологической, поясно-зональной приуроченности и биоморфологической структуры.
-
Изучить эколого-фитоценотические и онтогенетические особенности 36 видов полезных растений в условиях Предбайкалья, определить продуктивность сырья.
-
На основе собранного геоботанического материала уточнить экологические позиции видов по почвенному фактору и освещенности в условиях Предбайкалья и дополнить отсутствующие экологические характеристики при различном обилии в шкалах Д.Н. Цыганова (1983).
-
Дать комплексную оценку ресурсно-сырьевому потенциалу полезных растений в природных популяциях Предбайкалья.
-
Провести исследования по содержанию биологически активных веществ в сырье некоторых видов, в зависимости от фаз развития и экологических регионов произрастания.
-
Исследовать эффективность влияния сушки инфракрасным облучением на содержание биологически активных веществ в сырье и эффективность метода обеззараживания растительного сырья ИК-облучением.
Объект и предмет исследования - полезные растения Предбайкалья, приуроченные к различным экологическим и ценотическим условиям; процессы оптимизации использования ресурсов дикорастущих видов на основе онтогенетических и динамических изменений, протекающих в популяциях и сохранения биологически активных веществ в технологии сушки и обеззараживания.
Научная новизна диссертации заключается в развитии аспектов проблемы научно-методологических принципов комплексных эколого-биологических исследований, позволяющих оценить современное состояние зарослей полезных растений в Предбайкалье, с целью их рационального использования и организации промышленного производства оздоровительного чая.
Научная новизна аспектов проблемы исследований заключается в решении следующих теоретических и экспериментальных вопросов:
-
Впервые проведены комплексные флористические, экологические, фи-тоценотические, популяционные и ресурсоведческие исследования полезных растений Предбайкалья.
-
В процессе маршрутно-рекогносцировочных исследований шести экологических регионов Байкальской Сибири составлен список полезной флоры (видов применяемых в научной, народной и тибетской медицине в качестве лечебных и профилактических средств, в том числе для приготовления оздоровительных чаев) и установлена номенклатура полезных видов, с учетом их экологической, поясно-зональной приуроченности и биоморфологических особенностей.
-
Выявление ценоареала хозяйственно-продуктивных зарослей полезных растений и определение их эколого-ценотического оптимума позволило разработать методику прогнозирования сырьевой продуктивности 36 видов в условиях Предбайкалья, а также уточнить и дополнить потенциальные экологические диапазоны по почвенному фактору и освещенности для 16 видов.
-
На основе эколого-фитоценотических, онтогенетических и динамических исследований, обобщении современных теоретических и практических рекомендаций, уточнены и дополнены методологические основы рациональной эксплуатации ресурсов дикорастущих полезных растений, обоснована необходимость применения методики ценопопуляционного подхода при проведении ресурсных исследований.
-
Систематическая инвентаризация состояния полезных растений в течение 14 лет впервые позволила изучить динамику изменения урожайности, эксплуатационного запаса сырья, объема ежегодных возможных заготовок и онтогенетических особенностей 36 видов, а также выявить негативные антропогенные последствия на состав растительного покрова: пирогенные воздействия, несанкционированные рубки леса, рекреационные нагрузки, нерациональные заготовки сырья.
6. Впервые проведены исследования по сохранению биологически ак
тивных веществ, в биотехнологических процессах сушки и обеззараживания
сырья полезных растений Предбайкалья.
Практическая значимость. Проведенные исследования вносят новый вклад в проблему развития научно-методологических принципов комплексных исследований полезных растительных ресурсов региона. Теоретические и практические данные на высоком уровне достоверности позволяют оценить современное состояние зарослей полезных растений, динамику их развития и деградации, дают возможность рационально использовать растительные ресурсы. Экологические исследования значительно дополняют представление об экологическом разнообразии ценопопуляций полезных видов. Материалы исследований могут служить основой для мониторинга состояния растительных сообществ, определения потенциального видового богатства фитоценозов.
По результатам исследований составлена карта-схема основных районов заготовки полезных растений Предбайкалья. Основные теоретические положения работы, могут быть использованы для создания научно обоснованных рекомендаций и расчетов по возможному ежегодному сбору, заготовке и переработке полезных растений. Ресурсоведческие и популяционные исследования, методика сушки и обеззараживания лекарственного сырья могут быть использованы заготовительными организациями, фармацевтическими предприятиями, биологическими и медицинскими образовательными учреждениями. Основные положения работы могут быть использованы для подготовки специалистов, бакалавров и магистров Иркутского ГАУ по специальности "Агроэкология", по направлениям "Биология", "Лесное дело", "Технология переработки продукции сельскохозяйственного производства".
Выполненные исследования позволили усовершенствовать технологию производства целебного чая. При Иркутском ГАУ был создан минизавод-лаборатория по производству целебного чая. При сотрудничестве с Восточно-Сибирским центром стандартизации и метрологии разработаны и утверждены технические условия на производство чая "Байкальского" (три вида чая - ко-порский, курильский, чагирский, ТУ - 9191-001-0492916-94). По результатам исследований получены три патентных подтверждения (1999, 2003, 2004) и да-
ны высокие оценки на международных выставках-ярмарках "Сибэкспоцентра" (Наука-97, Урожай-97, Сибвесна-98, Урожай-98, Урожай-99, Урожай-2000), продукция минизавода прошла сертификацию в Иркутском областном центре Госсанэпиднадзора.
Основные положения, выносимые на защиту:
-
Предложен комплексный подход к изучению дикорастущих растительных ресурсов, основанный на сочетании флористических, экологических, фи-тоценотических и популяционных исследований, показана наибольшая информативность ценопопуляционного подхода при обосновании высокопродуктивных популяций, перспективных к эксплуатации, что служит основой для рационального использования ресурсов полезных растений.
-
Прогнозирование сырьевой продуктивности полезных растений основано на выявлении эколого-фитоценотического статуса видов в природных популяциях, доказана высокая значимость показателей потенциальной и реализованной экологической валентности и лимитирующее значение факторов увлажнения почв и их солевого режима.
3. Определенные параметры сушки и обеззараживания сырья ИК-
облучением позволяют сохранить оптимальное количество БАВ в растительном
сырье и ее допустимую микробную обсемененность. Особо значимым критери
ем выступает выработка определенных режимов облучения, специфических к
различным видам, экспериментально установленная в пределах 5-7,5 кВт/м .
Апробация работы. Основные положения и результаты исследований сообщены и обсуждены на международных, региональных и вузовских научно-практических конференциях Иркутского ГАУ (Иркутск, 1999, 2000, 2001, 2002, 2007, 2008, 2010, 2011, 2012, 2013, 2014); на международных и региональных научно-практических конференциях: "Флора, растительность и растительные ресурсы Забайкалья" (Новосибирск, 2000), "Интеллектуальные и материальные ресурсы Сибири" (ИГЭА, Иркутск, 2001), "Наука и преподавание естественного цикла в образовательных учреждениях" (Улан-Удэ, 2002), "Структура и функционирование экосистем Байкальской Сибири" (Улан-Удэ, 2003), "Энергетика, экология, электроснабжение, транспорт" (Тобольск, 2004); "Безопасность регионов - основа устойчивого развития" (ИрГУПС, Иркутск, 2007), "Проблемы озеленения городов Сибири и сопредельных территорий" (Чита, 2009), "Рациональное использование почвенных и растительных ресурсов в экстремальных природных условиях" (Улан-Удэ, 2012), "Интеграция науки и практики как механизм эффективного развития современного общества" (Москва, 2014), "Современные концепции научных исследований" (Москва, 2014); на XI съезде Русского ботанического общества "Ботанические исследования в Азиатской России (Барнаул, 2003); в материалах Всероссийских научных конференций: "Проблемы сохранения разнообразия растительного покрова Внутренней Азии" (Улан-Удэ, 2004), "Проблемы и перспективы развития транссибирской магистрали в XXI веке" (Чита, 2006), "Принципы и способы сохранения биоразнообразия" (Йошкар-Ола, 2015); в материалах конференции, посвященной 120-й годовщине со дня рождения академика Николая Ивановича Вавилова "Вавилов-ские чтения" (Саратов, 2007); на международной заочной научно-практической
б
конференции "Научная дискуссия: инновации в современном мире (Москва, 2012); на зарубежных научно-практических конференциях: "Рациональное использование почвенных ресурсов и их экология" (Алматы, 2012), "Молодежь и инновации - 2013" (Беларусь, 2013); "European Science and Technology" (Germany, 2014).
Личный вклад автора. Диссертация является обобщением материалов 19-летних исследований, определены цели и задачи исследований, проанализирован литературный и полевой материал, проведен статистический анализ, сформулированы научные положения и выводы. Работа выполнена в соответствии с планом НИР Иркутского ГАУ «Адаптация и оптимизация условий выращивания интродуцируемых и дикорастущих растений в Прибайкалье» (регистрационный номер 01201175745) и поддержана грантами Иркутского ГАУ (2011 г., 2012 г.).
Публикации. По теме диссертации опубликовано 79 работ, из них 2 монографии, 2 методических пособия, 3 патента на изобретение, 26 работ в ведущих рецензируемых журналах и изданиях, рекомендованных экспертным советом ВАК.
Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, семи глав, выводов, списка литературы и приложений. Объем диссертации - 463 страницы, в том числе 297 страниц основного текста. Список литературы состоит из 400 источников.
Благодарности. Выражаю благодарность научному консультанту д.б.н., профессору И.Э. Илли; д.б.н., профессору Б.Б. Намзалову; к.б.н., доценту И.А. Лукиной за постоянную поддержку, ценные советы и конструктивные замечания в ходе выполнения диссертационных исследований. Глубоко признательна всем сотрудникам кафедры ботаники, плодоводства и ландшафтной архитектуры Иркутского ГАУ за помощь и поддержку.
Эколого-фитоценотическая и флористическая характеристика Предбайкалья
Согласно ботанико-географическому районированию территория Предбайкалья относится к Евразиатской хвойно-лесной области, Евросибирской подобласти и характеризуется равнинным или плоскогорным рельефом, преобладанием сосновых лесов, которые лишь в наиболее возвышенных участках сменяются темнохвойными лесами из ели, пихты, кедра и лиственницы сибирской (Пешкова, 1972). После пожаров на месте темнохвойной тайги обильно разрастается береза и осина, на плакорных местах эти породы занимают большие площади.
Приангарские степи входят в состав Средне-Сибирской таежной провинции в качестве Приангарского округа. Он охватывает степные участки, располагающиеся вдоль притоков р. Ангары. Здесь преобладают луговые степи: тип-чаковые, леймусовые, перистоковыльные, разнотравные. Часто встречаются ковыльные, оттянутомятликовые и холоднополынные степи. На солончакахчиевые, волоснецовые сообщества. Округ разделяется на два района: Унгино-Осинский и Кудинский. В Унгино-Осинском районе преобладают леймусовые и ковыльные формации. Кудинский район охватывает бассейн р. Куды в ее среднем течении, на горных склонах распространены типчаковые и мятликовые степи, по падям и подгорным шлейфам - ковыльные и леймусовые степи, местами - стоповидноосоковые и разнотравные степи (Пешкова, 1972).
Территория Ольхонского района относится к Алтае-Саянской горнотаежной провинции, Южно-Прибайкальскому горнолесостепному округу. Растительный покров Алтае-Саянской горно-таежной провинции характеризуется разнообразием и пестротой. Северные склоны гор отличаются преобладанием темнохвоиных лесов, по южным склонам распространены леса из лиственницы сибирской, кое-где перемеживающиеся с сосняками. Для южной части провинции типичны участки горных степей, площадь которых увеличивается к югу (Пешкова, 1972).
Южно-Прибайкальский округ занимает горносклоновые участки, окружающие оз. Байкал южнее устья р. Баргузина. Округ отличается преобладанием сосновых лесов. В степной флоре заметную долю составляют реликтовые и эндемичные виды. Северную часть округа занимает Ольхонский район, в котором господствуют ленскотипчаковые степи, наряду с ковыльными, мятликовыми, житняковыми, местами леймусовыми и холоднополынными сообществами (Пешкова, 1972).
На территории исследования доминируют светлохвойные сосновые леса (Pinus sylvestris L.). Встречаются лиственничные (Larix sibirica Ledeb.) и смешанные (лиственнично-сосновые), зачастую сочетающиеся с участками темно-хвойной тайги, образованной кедром {Pinus sibirica Du Tour), пихтой {Abies sibirica Ledeb.) и елью {Picea obovata Ledeb.) (Атлас Иркутской..., 1962; Пана-рин, 1972; Байкал Атлас, 1993). Вследствие частых лесных пожаров значительная площадь по гарям, а также по сплошным вырубкам занята мелколиственными лесами - березовыми {Betula pendula Roth, В. platyphylla Sukacz.), осиновыми {Populus tremula L.) и березово-осиновыми лесами. Эти древесные растения формируют в Предбайкалье однотипные редкостойные леса, редколесья, леса, составленные двумя-тремя породами: кедрово-пихтовые, кедрово-еловые, лиственнично-еловые, кедрово-лиственничные, а также сообщества, которые характерны только для Предбайкалья - редкостойные леса из лиственницы сибирской с ярусом кедрового стланика, сосняк с подлеском из кедрового стланика и другие.
Сосновые леса (Pinus sylvestris) преобладают в Предбайкалье, они относятся к теплолюбивым лесам и представлены широким спектром растительных сообществ. В горах они обычно не поднимаются выше 900-1000 м. По плоским водоразделам и пологим склонам встречаются сосновые черничные и багуль-никово-черничные леса с моховым покровом. Южные склоны гор, надпойменные террасы рек, верхние части склонов и вершины невысоких водоразделов занимают сосново-брусничные и разнотравно-брусничные леса (с березой, реже лиственницей), они также широко распространены по горным склонам и вершинам невысоких водоразделов, большей частью по гарям и вырубкам. По крутым щебнистым склонам значительное место занимают сосновые рододендровые {Rhododendron dauricum L.) леса (Атлас Иркутской..., 1962; Молож-ников, 1986).
Лиственничные леса (Larix sibirica) - наиболее морозоустойчивые и ксе-рофильные. Лиственничники кустарничково-зеленомошные, местами со сфагнумом встречаются преимущественно по северным склонам хребтов, а также по невысоким водоразделам и надпойменным террасам речных долин. У подножия горных склонов на кислых почвах распространены лиственничные голу-биково-багульниковые леса. По южным склонам и вершинам невысоких водоразделов - лиственничные леса брусничные и разнотравно-брусничные, нередко с моховым покровом. Вблизи населенных пунктов по склонам иногда встречаются лиственничные бруснично-травяные леса (Моложников, 1986).
Кедровые леса {Pinus sibirica) из лесных формаций занимают наиболее высокие, холодные и влажные поднятия. Самые распространенные из них - ли-ственнично-кедровые зеленомошные и сфагново-зеленомошные леса, которые занимают заболоченные северные склоны с мерзлым грунтом, невысокие горные плато и перевалы от 800 до 1500 - 1800 м (Моложников, 1986).
Пихтовые леса (Abies sibirica) также нуждаются в повышенной влажности воздуха, как и кедровые, но почвенная влага им необходима в меньшей степени. Наиболее распространенные из них кедрово-пихтовые зеленомошные леса, местами с примесью осины, они занимают Прибайкальские террасы и нижние части пологих горных склонов до 800, 1000 м (Епова, 1960; Моложников, 1986).
Еловые леса (Picea obovata) особенно требовательны к почвенной влаге. Несмотря на то, что они повсеместны, крупных массивов в Предбайкалье они не образуют. Ельники распространены преимущественно по днищам горных рек. Еловые леса включают менее разнообразные растительные сообщества. Обычно ель входит в состав кедровых и пихтово-кедровых лесов.
Помимо лесного типа растительности, на крутых каменисто-мелко-земистых южных склонах развиты степи, более или менее распространены луга, болота, кустарники и горные тундры (Лавренко, 1940; Епова, 1957, 1960; Предбайкалье..., 1965; Побединский, 1965; Ламакин, 1967; Тюлина, 1967, 1981; Иванова, 1969; Смирнов, 1969; Федоскин, 1971; Высокогорная флора..., 1972; Лукичева, 1972; Петроченко и др., 1972; Пешкова, 1972, 1985; Моложников, 1975, 1976, 1983, 1986; Власенко, 1979; Ляхова, 1979; Багусловская, 1982; Ду-лепова, Уманская, 1989; Дутина, Яхненко, 1989).
Полезные растения Предбайкалья, используемые для приготовления тонизирующих, успокаивающих и поливитаминных чаев
В качестве модельных экземпляров взяты особи Origanum vulgare высотой 35,47±2,48 - 45,06±3,87 см. Крупных зарослей на исследованной территории не обнаружено. С наибольшим обилием вид встречается на лугах. В лесах и по лесным опушкам произрастает рассеянно, единичными экземплярами. Максимальная продуктивность сырья Origanum vulgare обнаружена на разнотравных пойменных лугах, приуроченных к суглинистым почвам (107,3±10,9 кг/га), в которых зафиксирована максимальная высота особей (45,06±3,87 см), число побегов, максимальная урожайность сырья 1 особи и 1 побега.
Продуктивность сырья Origanum vulgare колеблется от 51,7 до 107,3 кг/га. Средняя продуктивность сырья составляет 73,8±6,9 кг/га (возд.-сух.). Выявленная площадь ценопопуляций Origanum vulgare составляет 49,4 га, из них продуктивных - 44 га.
Oxycoccus microcarpus Turcz.ex Rupr. - ценное лекарственное растение. В медицинской практике плоды применяют в качестве витаминного средства, при простудных заболеваниях. Используют ягоды осеннего и весеннего сбора. Растет на сфагновых болотах, в сырых лиственничных и сосновых сфагновых редколесьях.
Изучено 8 ценопопуляций Oxycoccus microcarpus: багульниково-сфагновое растительное сообщество, ерник голубично-сфагновый, лиственничник кассандрово-багульниково-сфагновый, осоково-разнотравно-сфагновое болото, осоково-сфагновое болото, сосняк багульниково-сфагновый, сосняк кас-сандрово-сфагновый, сосняк пушицево-сфагновый (рисунок 4.6, приложение А,В,С).
В качестве модельных экземпляров взяты особи Oxycoccus microcarpus высотой 10,59±1,08 - 14,94±1,38 см. Процент проективного покрытия видом на 1м2 составляет от 10,01±0,87 до 36,95±3,12%.
Эколого-ценотический оптимум для Oxycoccus microcarpus - редины заболоченных сосняков кассандрово-сфагновых и их опушки, приуроченные к торфянисто-глеевым почвам. В них зафиксирована максимальная высота осо 84 бей (14,94±1,38 см), процент проективного покрытия видом (36,95±3,12%), урожайность сырья (39,16±3,65 г/м2).
В качестве модельных экземпляров взяты особи Oxycoccus palustris высо-той 9,16±0,07 - 14,02±1,38 см. Процент проективного покрытия видом на 1м колеблется от 10,00±0,96 до 50,60±4,66%.
Эколого-ценотический оптимум для Oxycoccus palustris - редины сосняков клюквенно-сфагновых, приуроченные к торфянисто-глеевым почвам. В них зафиксирована максимальные высота особей (14,02±1,38 см), процент проек-тивного покрытия видом (50,60±4,66%), урожайность сырья 1% покрытия и 1м (64,26±5,86 г/м2).
Максимальные площади ценопопуляций Oxycoccus palustris занимают сфагновые болота - 6,6 га, на втором месте сосняки - 4,1 га, за ними следуют лиственничники - 2,3 га.
Продуктивность сырья Oxycoccus palustris составляет 8,0 - 642,6 кг/га. Средняя продуктивность сырья - 172,4±16,9 кг/га. Выявленная площадь зарослей Oxycoccus palustris в Нижнеудинском районе составляет 13 га. Padus avium Mill. - ценное лекарственное растение. Плоды - потогонное и мочегонное средство, применяются в качестве закрепляющего средства при желудочно-кишечных заболеваниях. Сухие плоды и листья в народе использовали вместо чая. Растет по берегам рек, в приречных лесах, среди кустарников, по лесным опушкам.
Изучено 8 ценопопуляций Padus avium: елово-пихтовый лес разнотравный, смешанный ельник разнотравно-хвощевый и разнотравный, кедрово-лиственничник разнотравный, пихтарник чернично-зеленомошный, сосново-осиново-березовый лес разнотравный, сосняк папоротниково-разнотравный, черемушник разнотравный (рисунок 4.8, приложение А, В, С).
В качестве модельных экземпляров взяты особи Padus avium высотой от 350,00±30,50 до 650,00±60,00 см. На 1 м2 насчитывается в среднем - 1,55±0,12 -6,19±0,57 побегов.
Эколого-ценотический оптимум для Padus avium - черемушники разнотравные, приуроченные к пойменным суглинистым и супесчаным почвам, к поймам рек и лесным опушкам прибрежных лесов. В них зафиксирована мак 87 симальная высота особей (650,00±60,00 см), наибольшее число побегов (6,19±0,57 на 1м2), максимальная урожайность сырья (47,61±4,43 г/м2).
Максимальные площади ценопопуляций Padus avium занимают смешанные сосняки - 12,9 га, на втором месте черемушники - 8,6 га, за ними следуют ельники - 7,4 га, пихтарники - 5,8 га, смешанные березняки - 5,2 га и лиственничники - 0,5 га.
Продуктивность сырья Padus avium - 26,1 - 471,6 кг/га. Средняя продуктивность сырья - 229,8±23,4 кг/га. Выявленная площадь ценопопуляций Padus avium - 40,4 га, из них площадь продуктивных зарослей составляет 24,2 га.
Ribes nigrum L. - ценное лекарственное растение, широко распространённое во всех районах Восточной Сибири. В качестве сырья заготавливают плоды, листья и почки смородины. Плоды собирают в период полной зрелости в июле-августе, листья - в фазе цветения и после созревания плодов, почки -осенью, ранней весной, или зимой (Телятьєв, 1985). Ягоды Ribes nigrum - наиболее богатый витаминный продукт, в них содержится витамин С (0,2-0,4%), каротин (0,003%), витамин Вь сахара, органические кислоты и другие вещества. Местообитания Ribes nigrum приурочены к мезопонижениям рельефа, к достаточно влажным суглинистым и глинистым почвам, а также участкам поймы рек к пойменным дерновым почвам. Ценокомплекс Ribes nigrum - ерниковые заросли, березовые редколесья, частично темнохвойные и смешанные леса.
Изучено 9 ценопопуляций Ribes nigrum: березняк кустарниковый, ельник разнотравный, ельник разнотравно-зеленомошный, ельник разнотравно-хвощевый, ерник разнотравный, лиственничник зеленомошный, пихтарник кустарниковый, сосняк папоротниково-разнотравный, сосняк разнотравно-черемшовый (рисунок 4.9, приложение А, В, С).
Прогнозирование сырьевой продуктивности полезных растений
К резервным с доминированием молодых генеративных особей, с достаточным количеством вегетативных и ювенильных растений можно отнести Иркутские ценопопуляции Lonicera pallasii (березняки и ельники зеленомошные; сосняки голубичные и разнотравные; кедровники разнотравные, вейниковые, зеленомошные и черничные; лиственничники и пихтарники зеленомошные; пихтарники бадановые); Аларские ценопопуляции Dasiphora fruticosa (ельники ерниково-сфагновые; кустарниково-разнотравные), Spiraea salicifolia (сосняки дернистосоковые) (рисунок 5.13).
Хамефиты. К продуктивным ценопопуляциям, с преобладанием генеративных особей, относятся Ольхонские ценопопуляции Artemisia frigida (разно-травно-холоднополынные горные степи, холоднополынно -житняково-ковыльные, холоднополынно-ковыльные и холоднополынно-житняковые настоящие степи) (рисунок 5.14). 30
Гемикриптофиты. Результаты исследований гемикриптофитов, применяемых в народной или тибетской медицине (Achillea asiatica, Potentilla bifurca, Chamaenerion angustifolium, Comarum palustre, Fragaria orientalis) показали, что к продуктивным можно отнести: Аларские ценопопуляции Achillea asiatica (березняки разнотравные, злаково-тысячелистниково-разнотравные луга), Ольхон-ские ценопопуляции Potent і Па bifurca (разнотравные и холоднополынные горные степи); Иркутские ценопопуляции Chamaenerion angustifolium (березняки кипрейные, майниковые, вейниковые; сосняки разнотравные; злаково- и разнотравно-кипрейные луга), Сотагит palustre (разнотравно- и сабельниково-дернистоосоковые луга, березняки вахтовые и хвощевые); Аларские и Зимин-ские ценопопуляции Fragaria orientalis (березняки разнотравные, злаково-землянично- и тысячелистниково-разнотравные луга) (рисунок 5.15). 60
К резервным ценопопуляциям можно отнести Зиминские, Иркутские и Нижнеудинские ценопопуляции Achillea asiatica (березняки злаковые и осоковые; смешанные сосняки разнотравные); Аларские, Иркутские и Зиминские ценопопуляции Pulmonaria mollis (чистые и смешанные березняки злаковые и разнотравные); Иркутские ценопопуляции Potentilla anserina (гусинолапчатково-мятликовые и разнотравно-осоковые луга); Fragaria orientalis (березняки осоковые; сосняки разнотравно-кладониевые; бобово-злаковые и разнотравно 191 кипрейные луга); Аларские и Ольхонские ценопопуляции Сотагит palustre (осоково-хвощёвые луга; ельники голубично-сфагновые; ерники разнотравные); Аларские, Иркутские и Ольхонские ценопопуляции Mentha arvensis (березняки вахтовые и хвощевые; ерники пятилистниковые и разнотравные; осоково-дрепанокладовые и осоково-хвощевые луга); Аларские, Зиминские и Иркутские ценопопуляции Geranium pratense (березняки вейниковые и разнотравные; разнотравные луга) (рисунок 5.16). Achillea asiatica (Зиминский район) Achillea asiatica (Иркутский район) Achillea asiatica (Нижнеудинский район) Comarum palustre (Аларский район) Comarum palustre (Ольхонский район) Fragaria orientalis (Иркутский район) \—Geranium pratense (Аларский район) Geranium pratense (Иркутский район) Geranium pratense (Зиминский район) Mentha arvensis (Аларский район) Mentha arvensis (Иркутский район) Mentha arvensis (Ольхонский район) Potentilla anserina (Иркутский район) Pulmonaria mollis (Аларский район) Pulmonaria mollis (Зиминский район)
Согласно теории А.А.Уранова (1975) и Л.А.Жуковой (Динамика ценопопуляции..., 1977, 1985, 1987; Ценопопуляции..., 1988), динамические процессы, протекающие в популяциях, отражают коэффициенты возрастности, индекса восстановления и скорости развития (таблица 5.5).
Результаты анализа динамики ценопопуляции полезных растений за исследованный период с 1999 г. по 2012 г., показали, что ценопопуляция Adonis sibirica на территории исследования - нормальная, долго живущая, но медленно развивающаяся, с тенденцией развития в сторону старения (U = 0,5-1%). Постепенное старение наблюдается также у ценопопуляции Achillea asiatica (U = 1%) и Rubus matsumuranus (U = 0,98%) Аларского района, Filipendula ulmaria Иркутского и Ольхонского районов (U = 0,96-2,24%); Fragaria orientalis Аларского, Зиминского и Иркутского районов (U = 0,1-1,33%); Origanum vulgare Аларского, Иркутского и Нижнеудинского районов (U = 0,79-1,1%); Artemisia frigida (U = 1,28%) Ольхонского района; Comarum palustre (U = 1,33%), Mentha arvensis (U = 2,36%), Oxycoccus (U= 0,37-1,16%), Padus avium (U = 0,87 %), Potentilla bifurca (U = 0,52%), Potentilla anserina (U = 0,17%), Sorbus sibirica (U = 0,35%), Valeriana alternifolia (U = 0,63%) Иркутского района; Pulmonaria mollis (U = 0,50%) и Vaccinium vitis-idaea (U = 0,09%) Зиминского района; Ribes nigrum (U = 0,26-1,39%), Ribes spicatum (U = 0,25-1,05%), Rosa acicularis (U = 0,30-1,29%), Spiraea salicifolia (U = 0,005-0,65%) Аларского и Иркутского районов; Rosa majalis (U = 0,59-1,69%), Sanguisorba officinalis (U = 0,14-1,05%) Аларского, Зиминского, Иркутского и Нижнеудинского районов; Thymus mongolicus (U = 0,91%) Боханского района; Т. baicalensis (U = 0,36%), Vaccinium myrtillus (U = 1,48%) и Vaccinium uliginosum (U = 0,50%) Ольхонского района.
Онтогенетическая структура перспективных для медицины растений
Для раскрытия тонких механизмов взаимодействия оздоровительного чая с организмом человека наиболее важным является изучение особенностей биохимического состава исходного сырья и сырья, получаемого после обработки электромагнитным излучением в различных режимах (УФ-спектры..., 1998).
Несмотря на то, что биохимический подход к решению фундаментальных медико-биологических проблем является достаточно разноплановым, включающим изучение разнообразных сторон метаболизма, тем не менее, в этом подходе можно выделить некоторые интегральные характеристики, отражающие специфику и характер химических превращений в изучаемой системе. По мнению исследователей (Прохорова, 1982; Опритов, 1996) одним из методов интегральной оценки изменения состояния биохимических систем может служить метод абсорбционной спектрофотометрии, отражающий характер структурной перестройки компонентов, входящих в эти системы. В качестве классического примера можно привести изменения поглощения в УФ - области пиридиновых нуклеотидов при их восстановлении, что широко используется для обнаружения и количественного определения субстратов и ферментов метаболических путей.
Метод абсорбционной спектрофотомерии мы использовали для выявления индивидуальных компонентов чаев - танина и кофеина, входящих в их состав. Для сравнения и идентификации активных компонентов исследовали оптические характеристики классических чаев, имеющихся в продаже, а также травяных чаев: курильского (из курильского чая), чагирского (из прошлогодних листьев бадана толстолистного), копорского (из иван-чая), чабреца.
Результаты измерения выражали в виде кривых зависимости величины оптической плотности D - экстинции от длины волны /I (УФ-спектры..., 1998).
При исследовании оптических характеристик курильского чая, исследовали 2 варианта: контрольный вариант, т.е. сырье, высушенное традиционным методом «в тени» и сырье, предварительно обработанное ИК-излучением. Ис 252 следования показали, что для сырья курильского чая, высушенного «в тени» пик
Дальнейшие исследования показали, что обнаруженный пик наблюдается и при исследовании настоев всех других лекарственных растений, таких, как копорского чая (иван-чая), чагирского чая (бадана), чабреца, а также чаев, которые используются как повседневные напитки: цейлонского, индийского, грузинского, китайского (рисунок 7.6).
Для идентификации выявленного пика в оздоровительных и классических чаях были проведены исследования водных растворов танина. В классических чаях был выявлен также один из метилированных ксантинов - кофеин (рисунок 7.7). Выбор указанных соединений был связан с тем, что среди алкалоидов классических чаев основным представлен кофеин, среди дубильных веществ -танин (Мецлер, 1980).
Как видно из рисунка 7.7, максимумы поглощения кофеина и танина очень близки и находятся в области 270-280 нм, т.е. в той области, в которой наблюдается максимум поглощения всех чаев. В связи с полученными резуль 253 татами можно сделать вывод о том, что выявленный пик в указанной области обусловлен наличием в классических чаях кофеина и танина, в оздоровительных - танина.
Необходимо также отметить, что величина снижения этих пиков тесно связана с режимом прерывного ИК-облучения (Худоногов, 1989, 1997). Биохимической основой снижения пика является, вероятно, процесс расщепления танина на более мелкие фрагменты, в частности на М-дигалловую и галловую кислоты. Естественно, что при этом содержание танина будет уменьшаться (снижение величины пика в области 270-280 нм), а содержание низкомолекулярных продуктов - увеличиваться. Повышение концентрации низкомолекулярных продуктов, содержащих активные фенольные гидроксилы, может повышать бактерицидную и иную активность оздоровительных чаев, полученных с помощью прерывного облучения.
При воздействии электромагнитного облучения на кофеин классических чаев, его концентрация, вероятно, не изменится в связи с химическими особенностями строения этого метилированного ксантина.
Высокие целебные качества оздоровительных чаев, получаемых из дикорастущих растений путем прерывного ИК-облучения, связаны также и с очень низким содержанием в сырье тяжелых металлов. Низкое содержание тяжелых металлов способствует сохранению свободных сульфгидрильных групп, которые входят в состав многих ключевых ферментов метаболизма и биологически активных соединений - глутатиона, цистеина, тиоэтаноламина, кофермента А и др. О положительном эффекте влияния ИК-облучения при прерывном методе говорит и обнаруженный факт некоторого повышения величины рН настоев лекарственных растений при указанной обработке. Наблюдаемое повышение рН на 0,65, вероятно связано с гидролизом фенолятов щелочных металлов, которые являются неотъемлемыми компонентами всех живых структур (УФ-спектры..., 1998).
Таким образом, результаты исследования оптических характеристик настоев оздоровительных чаев, которые отражают биохимическую структуру этих растительных объектов, однозначно указывают на их существенные изменения при электромагнитной обработке в выбранном прерывном методе. Эти изменения, в первую очередь, касаются уменьшения величины максимума вследствие возможного расщепления сложных молекул танина при поглощении квантов энергии. Несмотря на то, что используемое излучение характеризуется большой длиной волны, тем не менее, известно, что даже красный свет с его относительно низкой энергией может использоваться растениями при фотосинтезе и несет достаточную энергию на один Эйнштейн, что обеспечивает даже генерацию макроэргических фосфатов. На изменение химического состава исследуемого растительного сырья при ИК-обработке указывает и изменение величины рН, которое может отражать процессы гидролитического расщепления фенолятов щелочных металлов, образующихся из танина этих растений.