Химический состав семян гравилата городского (Geum urbanum L. ) в зависимости от условий произрастания

ляет создавать информационную базу по составлению карт РГМ по материалам лесоустройства, а также в

процессе лесоустройства.

Литературы

1. Баранов Н.М. Пожароопасность лесов в бассейне оз. Байкал. - Красноярск: ИЛиД СО РАН, СССР. -1976. - С.12-28.

2. Волокитина А.В. Принципы разработки определителя типов основных проводников горения (на примере Красноярского Приангарья). - М.:ВИНИТИ. - №5352-В90. - 1990. - 31 с.

3. Волокитина А.В., Софронов М.А. Классификация растительных горючих материалов // Лесоведение.

- 1996. - № 3. - С.38-44.

4. Волокитина А.В., Софронов М.А. Классификация и картографирование растительных горючих материалов. - Новосибирск: Изд-во СО РАН, 2002. - 314 с.

5. Волокитина А.В., Софронов М.А., Софронова Т.М. Прогноз поведения низовых пожаров на основе карт растительных горючих материалов. - Красноярск, 2005. - 92 с.

6. Пожарная безопасность XXI века: каталог 8-й Междунар. спец. выставки. - М., 2009. - С. 65.

7. Мизандронцева К.Н. Биоклиматические особенности юго-восточного побережья оз. Байкал // Климат и растительность Южного Прибайкалья. - Новосибирск: Наука, Сибирское отделение,1989. - С.43-52.

8. Моложников В.Н., Моложникова В.В. Структурные особенности растительного покрова // Климат и растительность Южного Прибайкалья. - Новосибирск: Наука, Сибирское отделение, 1989. - С.53-60.

9. Смагин В.Н.Типы лесов гор Южной Сибири. - Новосибирск: Наука, 1980. - 336 с.

10. Софронова Т.М., Волокитина А.В., Софронов М.А. Совершенствование оценки пожарной опасности по условиям погоды в горных лесах Южного Прибайкалья. - Красноярск, 2007. - 236 с.

--------♦------------

УДК 581.142 (470.325) А.В. Лазарев, Т.В. Бурченко

ХИМИЧЕСКИЙ СОСТАВ СЕМЯН ГРАВИЛАТА ГОРОДСКОГО

В ЗАВИСИМОСТИ ОТ УСЛОВИЙ ПРОИЗРАСТАНИЯ

Экспериментально установлена способность семян гравилата городского усиливать накопление химических веществ в неблагоприятных условиях произрастания. Больше всего доминируют оксиды: MgO - на 8, 55%; К2О - на 6, 40%; SO3 - на 3, 85%.

Ключевые слова: Geum urbanum, семена, химические вещества.

A.V. Lazarev, T.V. Burchenko

AVENS (GEUM URBANUM L.) SEED CHEMICAL COMPOSITION DEPENDING ON GROWTH CONDITIONS

Avens seed ability to intensify chemical substance accumulation in the unfavorable growth conditions is determined in the experiment. Most of all dominate: The most dominant oxides are MgO - on 8, 55 %; К2О - on 6, 40 %; SO3- on 3, 85%.

Key words: Geum urbanum, seeds, chemical substances.

В народной медицине разных стран мира гравилат известен как тонизирующее, вяжущее и кровоостанавливающее средство, применяемое при различных заболеваниях. Эфирное масло отличается большим содержанием эвгенола, гликозида геина, микроэлементов - меди, железа, цинка, титана, ванадия и т.д.

В листьях гравилата городского и речного содержится около 100 мг/% витамина С, 13,7% каротина, 117 мг% аскорбиновой кислоты [1-5]. В качестве лекарственного сырья заготавливают корневище, реже -всю надземную часть.

Каждое растение связано множественными отношениями с окружающей средой. Так, например, соединения азота поступают в растительный организм из окружающей среды в виде ионов NH4+ и NOз-, фосфора - ионов H2PO4-, калия - иона ^, кальция - иона Ca2+ и т.д. [6]. Многие растения являются своеобразными индикаторами изменений, происходящих в окружающем пространстве. По классификации Б. Виногра-

дова, из предложенных индикаторных признаков растений: флористических, физиологических, морфологических и фитоценотических признаков - в нашем исследовании речь пойдет именно о физиологических признаках гравилата городского, заключающихся в особенностях химического состава семян [7]. Ранее авторами была предпринята попытка изучения изменения анатомии и морфологии отдельных органов гравилатов под воздействием загрязнения промышленностью и автотранспортом [8]. В связи с этим целью настоящего исследования было выявление зависимости химического состава семян гравилата городского от экологических условий его произрастания. Семя выбрано в качестве объекта исследования, так как именно оно является органом размножения цветкового растения и от его качественных характеристик зависит жизнеспособность будущего организма. Кроме того, в сравнении с другими органами растения, семя проявляет большую устойчивость к неблагоприятным внешним воздействиям и обеспечивает сохранение растений на занятой ими территории в экстремальных условиях и распространение по земной поверхности [9,10].

Материал и методы

Семена были собраны в сентябре 2009 года в виде двух партий. Первая партия семян собиралась в смешанном лесу, в Сосновке, относительно благополучной в экологическом отношении; вторая - в районе поселка Крейда г. Белгорода, отличающегося большой концентрацией промышленных объектов. Исследовался химический состав семян в зависимости от условий произрастания. Семена хранили в специальных лабораторных условиях, в сухом месте, в бумажных пакетах. Температура воздуха в помещении колебалась от 14 до 20 0С. Исследование проводилось на растровом электронном ионном микроскопе Quanta 2003-D. Осуществлялся анализ энергодисперсионного спектра семян гравилата городского при помощи методики EDAX.

Результаты и их обсуждение

Впервые проведены исследования накопления химических элементов в семенах гравилата городского. Полученные данные показали наибольший процент содержания в составе семян следующих элементов: C, O, Ca, Mg, Al, P, S. Содержание всех химических элементов в процентном соотношении представлено на рисунках и в таблицах.

Приведенные данные позволяют сделать вывод, что окружающая среда, показатели экологической обстановки накладывают свой отпечаток на химический состав семян Geum urbanum L. Особенно это проявляется в процентном соотношении содержания углерода и кислорода, где обнаружились наибольшие расхождения в показателях. Так, разница в процентном соотношении C составила 7,9% - в Сосновке, а O - 8, 08%

- на Крейде. Таким образом, в смешанном лесу, где в доминанте присутствует сосна обыкновенная, наблюдается фактическое отдаление от места расположения промышленных предприятий, отмечается существенная разница в показателях химического состава семян (табл.1, 2; рис.1, 2).

С

0.60 1.20 1.60 2.40 3.00 3.60 4.20 4.80 5.40 кеУ

Рис. 1. Типичный энергодисперсионный спектр семян вида ввит игЬэпит І., собранных в районе п. Крейда

Рис. 2. Типичный энергодисперсионный спектр семян вида ввит игЬапит І., собранных в районе Сосновки

Таблица 1

Сравнительная характеристика химического состава семян гравилата городского в зависимости от экологии мест произрастания

Элемент Крейда Сосновка Разница, % Крейда Сосновка Разница, %

Wt, % Wt, % At, % At, %

C 67, 20 75, 13 7, 93 76, 44 83, 82 7, 3

O 23, 36 15, 28 8, 08 19, 95 12, 80 7, 15

Mg 1, 16 0, 43 0, 73 0, 65 0, 24 0, 41

Al 0, 43 0, 34 0, 09 0,22 0, 17 0, 05

P 0, 12 0, 10 0, 02 0, 05 0, 05 0

S 0, 33 0, 12 0, 21 0, 14 0, 05 0, 07

K 2, 76 1, 91 0, 85 0, 96 0, 66 0, 30

Ca 4, 65 6, 68 2, 03 1, 58 2, 23 0, 65

Примечания: W

i % - содержание в весовых процентах; At, % - содержание в атомных процентах.

В местах произрастания, сопряженных с большой концентрацией промышленного производства, наблюдается превышение содержания К - на 0, 85%, Мд - на 0, 73%, Э - на 0, 21%, АІ - на 0, 09%, Р - на 0, 02%, что говорит об экологическом неблагополучии района Крейда.

Проведен также анализ химического состава семян в пересчете на оксиды. Существенные отличия в содержании химических элементов наблюдаются и в молярных процентах (табл. 2).

Таблица 2

Сравнительная характеристика химического состава семян гравилата городского в пересчете на оксиды в зависимости от экологии мест произрастания

Элемент Крейда Сосновка Разница, % Крейда Сосновка Разница, %

Wt, % Wt, % Mol, % Mol, %

Mg O 15, 14 6, 59 8, 55 23, 18 9, 97 13, 21

Al 2 O3 7, 30 6, 11 1, 19 4, 42 3, 66 0, 76

P2 O5 2, 28 2, 03 0, 25 0, 99 0, 87 0, 12

SO3 6, 27 2, 42 3. 85 4, 84 1, 84 3

K2 O 21, 10 14, 70 6, 40 13, 83 9, 52 4, 31

Ca O 47, 92 68, 15 20, 23 52,75 74, 14 21, 39

Примечания:

Ni, % - содержание в весовых процентах; Mol, % - содержание в молярных процентах.

При проведении сравнительной характеристики в пересчете на оксиды отмечается превышение элементного содержания следующих оксидов в районе смешанного леса: CaO - на 20, 23%. По остальным показателям доминируют оксиды на Крейде: MgO - на 8, 55%, K2O - на 6, 40%, SO3 - на 3, 85%, AI2O3 - на 1, 19%, P2O5 - на 0, 25%. Обратная зависимость выявилась по Ca и CaO, их больше в Сосновке (см. табл. 1,2).

Отмечается различие в показателях содержания химических элементов на оболочке семени и на его срезе зародыша (табл. 3, 4).

Таблица 3

Сравнительная характеристика химического состава семян гравилата городского из района Сосновки в зависимости от содержания на оболочке и срезе зародыша

Элемент На срезе зародыша На оболочке семени Разница, % На срезе На оболочке семени Разница, %

Wt, % Wt, % At, % At, %

C 82,04 75, 13 6, 91 86, 21 83, 82 2, 39

O 16, 98 15, 28 1, 7 13, 39 12, 80 0, 59

Mg 0, 16 0, 43 0, 27 0, 08 0, 24 0, 16

Al 0,14 0, 34 0, 2 0, 07 0, 17 0, 10

P 0, 06 0, 10 0, 04 0, 02 0, 05 0, 03

S 0, 34 0, 12 0, 22 0, 13 0, 05 0, 08

K 0, 13 1, 91 1, 78 0, 04 0, 66 0, 62

Ca 0, 15 6, 68 6, 53 0, 05 2, 23 2, 18

Обозначения см. табл. 1.

Наибольшие разности в процессе сравнения обнаружили следующие элементы: С - на 6, 91%, Са -на 6, 53%. Значительное различие этих элементов наблюдается и при фиксации элементов содержания в атомных процентах: С - на 2,39%, Са - на 2,18%. Причем на срезе зафиксировано больше С, а в оболочке больше - Са. Остальные элементы показывают разницу в незначительном процентном соотношении. Индекс загрязнения атмосферы (ИЗА) изменяется от 5,86 до 6,7 усл. ед. и характеризуется как повышенный. Приземные концентрации загрязняющих веществ в воздухе г. Белгорода не превышают 0,8 ПДК по пыли;

0,12 ПДК - по диоксиду серы; 0,5 ПДК - по оксиду азота; 0,7 ПДК - по оксиду углерода; 0,9 ПДК - по диоксиду азота. Потенциал загрязнения атмосферы (ПЗА) для Белгорода составляет 2,7. Так, важнейшим источником двуокиси серы являются используемые в металлургическом производстве руды черных металлов, содержащих до 30-45% сульфидной (пиритной) серы (11).

Таблица 4

Химический состав семян гравилата городского из района Сосновки в зависимости от содержания

на оболочке и срезе зародыша

Элемент На срезе На оболочке семени Разница, % На срезе На оболочке семени Разница, %

Wt, % Wt, % Mol, % Mol, %

Mg O 13, 96 6, 59 7. 37 25, 08 9, 97 15, 11

Al 2 O3 15, 74 6, 11 9. 63 11, 18 3, 66 7, 52

P2 O5 7, 37 2, 03 5. 34 3, 76 0, 87 2, 89

SO3 44, 11 2, 42 41. 69 39, 91 1, 84 38, 07

K2 O 8, 13 14, 70 6, 57 6, 25 9, 52 3, 27

Ca O 10, 69 68, 15 57, 46 13, 81 74, 14 60, 33

Обозначения см. табл. 2.

При анализе содержания химических элементов в пересчете на оксиды выявлено преобладание на срезе МдО - на 7, 37%, АІ2О3 - на 9, 63%, а ЭОз - на 41, 69%. Вместе с тем, в оболочке наблюдается преобладающее значение К2О - на 6, 57%. Вышеизложенные сравнительные характеристики позволяют сде-

лать вывод о неодинаковом содержании многих химических элементов на семенной оболочке и на срезе зародыша гравилата городского.

Способность накапливать различные химические элементы, на наш взгляд, зависит от выполняемых функций оболочки и других органов семени Geum urbanum L. Эндосперм у большинства цветковых растений, представляющий важнейшую ткань, выполняет функцию запасания и откладывания питательных веществ. У гравилатов семена без эндосперма, поэтому запасные питательные вещества помещаются непосредственно в самом зародыше, в его семядолях. Это дает основание предположить, что именно здесь накапливаются основные химические элементы, зафиксированные на срезе.

Заключение

На основании вышеизложенного можно сделать вывод, что гравилат городской достаточно хорошо адаптировался к антропогенным условиям произрастания. Данные, полученные в результате анализа энергодисперсионного спектра семян, позволяют сделать вывод, что семена Geum urbanum L., произрастающего на территориях с разной экологической ситуацией, отличаются по процентному содержанию всех входящих в них элементов. Особенно отличается концентрация CaO (на 20,23%) и MgO (на 8, 55%). Предположительно аналогичные расхождения в концентрации химических элементов будут присутствовать и в других органах гравилата городского. Зафиксированы существенные различия в содержании химических элементов на оболочке и на срезе зародыша.

Полученные сведения могут быть использованы для сбора лекарственного сырья только в экологически благоприятных местах произрастания.

Благодарим за помощь в проведении анализов сотрудников Центра коллективного пользования научным оборудованием БелГУ «Диагностика структуры и свойств наноматериалов».

Литература

1. Махов А.А. Зеленая аптека. Лекарственные растения Сибири. - Красноярск: Кн. изд- во, 1993. - 528 с.

2. Гончарова Т.А Энциклопедия лекарственных растений (лечение травами). - М.: Изд. дом МСП, 2001.

- Т. 1. - 560 с.

3. Мазнев Н.И. Энциклопедия лекарственных растений. - М.: Мартин, 2004. - 496 с

4. Блинова К.Ф. Гравилаты как таннидные растения // Сб. науч. тр. Ленингр. хим.-фарм. ин-та. - Л., 1957.

- С. 80-90.

5. Анализ дубильных материалов и экстрактов и контроль экстрактивного производства. - М.-Л., 1939. -С.15-17.

6. Биохимия культурных растений. - Л., 1948. - Т.8. - С. 606-648.

7. Растения и состояние окружающей среды. - М.: Знание, 1980. - 96 с.

8. Лазарев А.В., Бурченко Т.В. Особенности морфологии и анатомии листа Geum rivale L и G. urbanum L под воздействием урбанизации // Экология биосистем: проблемы изучения, индикации и прогнозирование: мат-лы Междунар. науч.-практ. конф. - Белгород, 2009. - С. 174-175.

9. Биология: Большой справочник для школьников и поступающих в вузы / А.С. Батуев [и др.]. - М.: Дрофа, 2004. - 848 с.

10. Белова Н.И., Сидельникова Г.Д., Наумова Н.Н. Школьная биология: самое необходимое. - СПб.: Авалон, Азбука-классика, 2004. - 208 с.

11. Природные ресурсы и окружающая среда Белгородской области / П.М. Авраменко [и др.]; под ред. С.В. Лукина. - Белгород, 2007. - 556 с.

--------♦------------