Химический состав древесной зелени, шишек и семян хвойных пород в озеленительных насаждениях г. Красноярска

УДК 630.18+574

ХИМИЧЕСКИЙ СОСТАВ ДРЕВЕСНОЙ ЗЕЛЕНИ, ШИШЕК И СЕМЯН ХВОЙНЫХ ПОРОД В ОЗЕЛЕНИТЕЛЬНЫХ НАСАЖДЕНИЯХ

Г. КРАСНОЯРСКА

CHEMICAL COMPOSITION OF WOOD GREEN PLANTS, CONES AND SEEDS

OF CONIFEROUS TREES OF GREEN PLANTATIONS IN KRASNOYARSK

Ковылина О.П., Лис Е.В.

(Сибирский государственный университет науки и технологий им. академика М.Ф. Решетнева, г. Красноярск, РФ) Kovylina O.P., Lis E.V. (SiberianStateUniversityofScienceandTechnologyM.F.

Reshetnev, Krasnoyarsk, Russia)

В статье представлены результаты исследований химического состава древесной зелени, шишек и семян хвойных пород, произрастающих в озеленительных насаждениях г. Красноярска.

The article presents the results of researches of chemical compositions of wood green plants, cones and seeds of coniferous trees that grow in green plantations in Krasnoyarsk.

Ключевые слова: химический состав, хвойные породы, древесная зелень, шишки, семена Key words: chemical composition, coniferous trees, wood green plants, cones, seeds

В данной работе изучено воздействие техногенных выбросов на химический состав древесной зелени, шишек и семян хвойных растений, произрастающих в г. Красноярске. Установлены основные компоненты древесной зелени, шишек и семян.На основе проведенных исследований была определена зависимость изменения химического состава, биометрических размеров хвои и содержания некоторых компонентов древесной зелени лиственницы сибирской и ели сибирской от интенсивности загрязнения воздушной среды г. Красноярска. Установлено, что надежными биоиндикационными показателями состояния растений служат пигменты, летучие терпеноидные соединения хвои и минеральные компоненты.

Цель исследований состояла в определении химического состава древесной зелени, шишек и семян хвойных пород, используемых в озеленении крупных промышленных городов, к которым относится г. Красноярск. Ассортимент пород, используемых в промышленных городах Сибири ограничивается многими факторами, в том числе низкими температурами в зимний период времени, сильными ветрами, наличием промышленных предприятий, увеличением количества автотранспорта на число жителей города.

Вначале был определен химический состав древесной зелени ели сибирской и лиственницы сибирской, которые являются наиболее распространенными хвойными породами, используемыми в озеленении города (таблица 1). Основными компонентами древесной зелени являются вещества образующие лигно- углеводный комплекс растения. Так, содержание легкогидролизуемых полисахаридов в древесной зелени лиственницы сибирской произрастающей в искусственных фи-

тоценозах составляет - 18,3 %. На долю лигноподобных веществ приходится до 36,5 %. Это существенно отличается от содержания в растениях, произрастающих на фоновых участках. О негативном влиянии загрязнений окружающей среды, можно судить проанализировав содержание пигментов, эфирных масел и экстрактивных веществ в древесной зелени. Содержание всех этих групп компонентов у деревьев, произрастающих на территориях, подверженных техногенному влиянию существенно отличается от деревьев, произрастающих в экологически безопасных районах. Так, содержание хлорофиллов, а и б в древесной зелени лиственницы сибирской составляет 610,25 мг%, эфирных масел - 3,28 %. Содержание минеральных компонентов увеличено практически в два раза и составляет 3,50 %

Таблица 1 - Химический состав древесной зелени хвойных пород, используемых в озеленении города_

Показатель Ель сибирская Лиственница сибирская

о. Татышев фоновый участок о. Татышев фоновый участок

Легкогидролизуемые полисахариды, % а.с.с. 12,70±0,04 11,70±0,09 18,25±0,06 16,55±0,08

Трудногидролизуемые полисахариды, % а.с.с. 19,60±1,20 22,60±1,70 22,52±1,00 20,52±1,40

Лигноподобные вещества, % а.с.с. 24,20±2,10 20,20±1,50 36,48±1,50 32,18±1,50

Хлорофилл А и Б, мг% 650,65±37,50 750,65±42,40 610,25±22,20 730,25±25,20

Эфирные масла, % а.с.с. 3,20±0,01 1,20±0,02 3,30±0,01 1,90±0,02

Химический состав шишек хвойных пород представлен в таблице 4.2. Из результатов таблицы видно, что основными компонентами шишек являются лигно-подобные вещества и полисахариды. На долю лигноподобных веществ в шишках ели приходится до 54,2 %, а в шишках лиственницы - 49,5%.

Таблица 2 - Химический состав шишек хвойных пород

Ель сибирская Лиственница сибирская

Показатель

о. Татышев фоновый участок о. Татышев фоновый участок

Легкогидролизуемые по- 11,20±0,04 13,70±0,04 18,25±0,06 16,10±0,08

лисахариды, % а.с.с.

Трудногидролизуемые 19,60±1,20 17,40±1,20 15,52±1,00 11,80±1,30

полисахариды, % а.с.с.

Лигноподобные вещест- 54,20±2,10 50,70±2,10 49,48±1,90 44,20±1,50

ва, % а.с.с.

Хлорофилл А и Б, мг% 18,60±0,90 21,65±0,90 10,25±0,08 15,25±0,04

Эфирные масла, % а.с.с. 0,28±0,01 0,15±0,02 0,28±0,01 0,18±0,01

Такое высокое содержание лигноподобных веществ объясняется тем, что шишка выполняет защитную функцию для семян, препятствуя механическому повреждению семян, а также проникновению влаги. Полисахариды придают шишкам прочность и механическую стойкость [3]. Наибольшее содержание легкогид-ролизуемых полисахаридов отмечается в шишках лиственницы сибирской - 18,25 %, а наименьшее в шишках ели сибирской - 11,20 %.

Содержание водорастворимых веществ в шишках лиственницы сибирской составляет -6,8%. Содержание минеральных компонентов в шишках колеблется от 1,0 % до 2,7 %. Содержание эфирных масел, воскообразных веществ и пигментов невелико.

Особый интерес представляют экстрактивные вещества шишек ели и лиственницы. Для их изучения проводили последовательную экстракцию гексаном, этиловым спиртом и водой. Наибольшее количество веществ, извлекаемых гекса-ном отмечается в шишках лиственницы сибирской - 3,4 %. Однако их количество невелико по сравнению с содержанием веществ, извлекаемых этиловым спиртом и водой. Шишка выполняет защитную функцию, оберегая семена хвойных растений. Так как семена являются неотъемлемой частью шишек, то исследование их химического состава необходимо для определения возможности их дальнейшего использования [3].

Исследуя химический состав семян можно отметить тот факт, что основными компонентами семян является лигно-углеводный комплекс (таблица 3).

Таблица 3 - Химический состав семян хвойных пород

Ель сибирская Лиственница сибирская

Показатель

о. Татышев фоновый участок о. Татышев фоновый участок

Легкогидролизуемые полисахариды, % а.с.с. 5,30±0,20 4,70±0,30 9,50±0,20 8,20±0,30

Трудногидролизуемые полисахариды, % а.с.с. 10,80±0,40 9,20±0,60 18,80±0,40 15,50±0,50

Лигноподобные вещества, % а.с.с. 55,80±2,00 52,30±2,00 52,30±2,00 47,50±2,30

Хлорофилл А и Б, мг% 10,00±0,50 12,00±0,50 9,50±0,50 12,50±0,45

Воскообразные вещества, % а.с.с. 1,50±0,05 1,10±0,05 1,40±0,05 1,25±0,05

Высокое содержание лигноподобных веществ отмечается во всех семенах хвойных растений и достигает 55,8 %. Наибольшее содержание минеральных компонентов отмечено в семенах ели сибирской - 3,3 %. Содержание воскообразных веществ и хлорофиллов А и Б незначительно. Исследование содержания экстрактивных веществ проводилось последовательной экстракцией гексаном, этиловым спиртом и водой. Содержание экстрактивных веществ, извлекаемых гексаном составляет 1,2-2,3 %. Содержание веществ, извлекаемых этиловым спиртом дос-

тигает 10,2 % в шишках ели сибирской. Содержание водорастворимых веществ колеблется в пределах от 8,1 % до 11,1 %.

Изменения под негативным воздействием отражаются на компонентном составе хвои, на первичных и вторичных продуктах метаболизма. Из первичных при проведении исследований взяты пигменты, как непосредственные и наиболее чувствительные компоненты развивающихся процессов. Недостатком их применения для индикационных целей является достаточно быстрая изменчивость содержания этих соединений во времени. В связи с этим при таких исследованиях удобно использовать вторичные продукты метаболизма. В качестве таковых выбраны эфирные масла и минеральные компоненты. Их содержание в ассимиляционном аппарате сравнительно стабильно и значительно, что позволяет объективнее оценивать концентрацию этих веществ без опасения существенных изменений в течение 3-5-суточного промежутка времени. Методы количественного определения эфирного масла и минеральных компонентов в хвое просты и надежны [3].

Динамика содержания хлорофилла, а и б в хвое хвойных пород представлено на рисунке 1. Так наименьшее содержание пигментов отмечено в древесной зелени лиственницы сибирской собранной 15 сентября - 560,70 мг%, что связано по-видимому с окончанием вегетационного периода и частичной потерей зеленой окраски хвои. Максимальное содержание пигментов в древесной зелени ели сибирской отмечено в пробах, собранных 15 июля - 840 мг%.

Лиственница сибирская

Лиственница сибирская

Ель сибирская

Ель сибирская

сентябрь  август июль июнь

Рисунок 1 - Динамика содержания хлорофиллов А и Б в древесной зелени хвойных растений

Достоверная и доступная информация о воздействии загрязнения окружающей среды на развитие растений может быть получена биоиндикационными методами, посредством которых фиксируется влияние всей суммы загрязняющих ве-

ществ. Более надежные данные отмечаются при изучении изменения биометрических размеров и состава ассимиляционного аппарата растения [1]. Для объективного получения результатов целесообразно сочетать данные биоиндикационных и физико-химических анализов. Это относится к продуктам как первичного, так и вторичного метаболизма, которые накапливаются в растениях.

Полученные данные возможно использовать в мониторинге и оценки качества окружающей среды в крупных промышленных городах, где в озеленении используются хвойные породы, такие как ель сибирская и лиственница сибирская.

Список использованных источников

1. Есякова О.А. Оценка загрязнения воздушной среды г. Красноярска по изменчивости параметров и составу хвои ели сибирской. Диссертация на соискание ученой степени кандидата биологических наук. Красноярск: СибГТУ, 2010. 120 с.

2. Зайцев Г.Н. Математический анализ биологических данных. М.: 1991. 340 с.

3. Лис Е.В. Химический состав шишек PinusSibiricaR. Mayr. Диссертация на соискание ученой степени канд. хим. наук. Красноярск: СибГТУ, 2006. 160 с.