Введение к работе
Актуальность исследования. Одним из основных направлений в изучении биологического разнообразия считается исследование отдельных таксонов. В настоящее время является актуальным использование комплексного био-систематического анализа, который позволяет решать спорные вопросы таксономии, морфолого-географической, экологической дифференциации видов (Тахтаджян, 1970; Solbrig, 1970). Флора и растительные сообщества Белгородской области отличаются большим разнообразием. Растения, слагающие растительные сообщества области, принадлежат к различным ресурсным группам, и их дальнейшее детальное изучение позволит комплексно эксплуатировать природные богатства. Одними из таких объектов являются виды рода Geum L., которые могут стать источником сырья для производства пищевых, лекарственных, кормовых, химических и других продуктов. Глубокое познание флоры имеет значение и в теоретическом плане: для построения картины филогенеза, выяснения положения таксонов в ценозах, выявления объектов, нуждающихся в охране. Имеющиеся краткие, порой фрагментарные морфологические описания в большинстве современных определителей, сводках и периодических изданиях по разным регионам России не позволяют делать убедительные выводы таксономического и экологического характера. В связи с этим важной задачей является получение новой информации о структурной организации отдельных таксонов. Она даёт возможность полнее охарактеризовать жизненные формы, оценить адаптивное значение их отдельных признаков. Такой подход представляется перспективным и при изучении гравилатов. На наш взгляд, совершенно недостаточной является изученность гравилата как в систематическом, так и в экологическом отношении. Исследование такого рода позволит в полном объёме использовать гравилат как медоносное, кормовое, декоративное, техническое и, особенно, лекарственное растение.
Хозяйственная деятельность человека привела к отчуждению территорий, занятых естественной растительностью. Участков с природной флорой с каждым годом становится меньше. Происходит необратимое изменение всех компонентов экосистем. Изучение процесса синтропизации флоры является актуальным направлением современной флористики (Хмелев, Березуцкий, 2001). Сорные растения заселяют территории, на которых дикорастущие растения полностью или частично уничтожены в результате хозяйственной деятельности человека. Создаются местообитания, отличные по экологическим особенностям от первоначальных. Фитоценозы из сорных растений чаще бывают «открытыми», растительный покров их изреженный, несомкнутый в надземном и подземном ярусах. Доминантное положение в них занимают малолетние жизненные формы растений. Гравилаты легко адаптируются к новым условиям, связанным с интенсивной хозяйственной деятельностью человека, и представляют собой урбанизированную флору. Изучение сорной рудеральной растительности, представляющей интерес для фармации, становится одним из приоритетных направлений. В связи с приуроченностью произрастания дикорастущих видов рода Geum к сорным местам, территориям, характеризующимся особой антропогенной нагрузкой,
гравилаты способны накапливать в разных органах достаточное количество тяжёлых металлов. Поскольку территория Белгородской области подвергается сильному антропогенному воздействию, возникает необходимость в сведениях о безопасности использования пищевых, лекарственных и медоносных видов рода Geum. Актуальность экологической чистоты лекарственного растительного сырья возросла особенно за последнее десятилетие, что побуждает повысить уровень требований к качеству ЛРС и фитопрепаратов на его основе с учетом содержания тяжелых металлов.
Цель исследования - анализ эколого-биологических особенностей некоторых видов рода Geum L. во флоре Белгородской области.
Для реализации этой цели нами были поставлены следующие задачи.
Провести комплексное сравнительно-морфологическое, анатомическое и палинологическое исследование некоторых видов рода Geum.
Провести сравнительный анализ посевных качеств семян дикорастущих и культурных видов рода Geum.
Выявить особенности химического состава вегетативных и репродуктивных органов у некоторых видов рода Geum.
Определить экологическую приуроченность и сезонную динамику накопления тяжёлых металлов в вегетативных и репродуктивных органах некоторых видов рода Geum.
Научная новизна. Изучены морфология и анатомия листа, корня, пыльцевых зёрен, семян некоторых видов рода Geum, произрастающих на территории Белгородской области. Выявлены новые диагностические, морфолого-анатомические признаки, которые могут быть использованы в систематике исследованных таксонов. Изучена семенная продуктивность. Исследован химический состав вегетативных и репродуктивных органов, в том числе тяжелых металлов, рассмотрена динамика их накопления и экологическая приуроченность, а также средства приспособления растений к повышению зимостойкости.
Теоретическая и практическая значимость работы. Полученные результаты важны для ревизии отдельных таксонов внутри вида, разработки современной системы. Они могут быть использованы при составлении пособий на тему «Региональная биологическая флора» и определителей, а также в учебном процессе при чтении лекционных курсов по ботанике, общей экологии, спецкурсов. Результаты работы могут использоваться в природоохранной деятельности при разработке системы рационального использования природных популяций лекарственных растений. Новый фактический материал по анатомии и химическому составу изученных видов представляет интерес для медицины, так как изученные виды рода Geum являются пищевыми и лекарственными растениями, содержащими ценные биологически активные соединения. Полученные в работе данные по накоплению тяжёлых металлов и их распределению в различных органах растений можно использовать при проведении мониторинга состояния окружающей среды. Сведения по содержанию тяжёлых металлов в лекарственном сырье позволят осуществлять сбор растений с учётом нормативных и экологических требований.
Положения, выдвигаемые на защиту.
Анатомо-морфологические и биологические особенности некоторых видов рода Geum различны и могут служить диагностическими индикаторами их устойчивости к факторам окружающей среды.
Для некоторых видов рода Geum установлены чёткие различия по посевным качествам семян относительно дикорастущих и культурных видов.
Химический состав вегетативных и генеративных органов некоторых видов рода Geum видоспецифичен и связан с местом произрастания.
Накопление тяжёлых металлов в разных органах некоторых видов рода Geum зависит от видовых особенностей растений и содержания этих металлов в почве.
Апробация работы. Основные положения диссертации докладывались и
обсуждались на ежегодных конференциях по итогам научно-исследовательской
работы: II Международной научно-практической конференции «Экология
биосистем: проблемы изучения, индикации и прогнозирования» (Астрахань,
2009); IV Международной научно-практической конференции
«Урбоэкосистемы: проблемы и перспективы развития» (Ишим, 2009); XI
Международной научно-практической конференции «Города России: проблемы
строительства, инженерного обеспечения, благоустройства и экологии» (Пенза,
2009); научной конференции «Флора и растительность Центрального
Черноземья» (Курск, 2009); V Международной научно-практической
конференции. «Урбоэкосистемы: проблемы и перспективы развития»
(Ишим, 2010); IV региональной конференции студентов, аспирантов вузов и
научных организаций Дальнего Востока «Актуальные проблемы экологии,
морской биологии и биотехнологии» (Владивосток, 2010); Международной
научно-практической конференции «Фитодизайн в современных условиях»
(Белгород, 2010); XI Международной научно-практической экологической
конференции «Видовые популяции и сообщества в антропогенно
трансформированных ландшафтах: состояние и методы его диагностики»
(Белгород, 2010); Международной научно-практической конференции
«Ландшафтная архитектура и садово-парковое строительство: современные
тенденции» (Воронеж, 2010); научной конференции «Флора и растительность
Центрального Черноземья» (Курск, 2010); Международной научно-
практической конференции «Проблемы изучения и сохранения культурного и
природного наследия Евразии» (Павлодар, 2010);
VIII Всероссийском молодёжном форуме по проблемам культурного наследия, экологии и безопасности жизнедеятельности «ЮНЭКО - 2010» (Москва, 2010); VI Всеукраинской научной конференции «Сучасні проблеми природничих наук» (Нежин, 2011); III Общероссийском студенческом научном форуме (Москва, 2011); Всероссийской конференции, посвященной 65-летию Центрального ботанического сада и 100-летию со дня рождения профессоров К. А. Соболевской и А. В. Куминовой (Новосибирск, 2011); Международной научно-практической конференции, посвященной 100-летию со дня рождения заслуженного деятеля науки РСФСР, профессора В. И. Будаговского (Мичуринск, 2011).
Публикации. По теме диссертации опубликовано 30 работ, в том числе 10 статей в изданиях, рекомендуемых перечнем ВАК РФ.
Объем и структура диссертации.
Диссертация состоит из введения, 5 глав, выводов, библиографического списка и приложений. Работа изложена на 160 страницах, включает 58 рисунков и 30 таблиц. Библиографический список содержит 345 работ, из них 62 - на иностранных языках.
