CC BY
29
БИОЛОГИЧЕСКИЕ НАУКИ BIOLOGICAL SCIENCES
УДК 582.998.2:581.1:58.006 (470.621) ББК 28.592 (2Рос.Ады) л645 П 16
Панеш Ольга Аскарбиевна
Доцент, кандидат биологических наук, доцент кафедры ботаники Адыгейского государственного университета, Майкоп, тел. (8772) 593941, e-mail: Panesh-2020@mail.ru Читао Светлана Ильясовна
Доцент, кандидат биологических наук, доцент кафедры ботаники Адыгейского государственного университета, Майкоп, тел. (8772) 593941, e-mail: sve-chitao@yandex.ru Чернявская Ирина Владимировна
Доцент, кандидат биологических наук, заведующий кафедрой ботаники Адыгейского государственного университета, Майкоп, тел. (8772) 593941, e-mail: chernyav.iv@mail.ru
Физиобиологические особенности местного и интродуцированного видов тысячелистника в Ботаническом саду Адыгейского государственного университета
(Рецензирована)
Аннотация. Результаты определения основных показателей обмена веществ - интенсивности фотосинтеза и дыхания - показали, что наиболее активно эти процессы осуществляются у интродуцированных растений тысячелистника таволгового. Растения местного вида тысячелистника обыкновенного заметно уступали по скорости ростовых процессов интродуценту. Высокая урожайность всегда коррелирует с наиболее интенсивно протекающими процессами обмена веществ, что подтверждают высокие показатели интенсивности дыхания и фотосинтеза у тысячелистника таволгового. Изучение водного обмена показало, что меньшая напряженность водного режима отмечена у тысячелистника таволгового. Изученные виды определены как засухоустойчивые, интересны в плане урожайности и перспективны как лекарственные растения.
Ключевые слова: тысячелистник, лекарственное растение, эфирные масла, ахиллеин, интродуцент, физиологические показатели, засухоустойчивые.
Panesh Olga Askarbievna
Associate Professor, Candidate of Biology, Associate Professor of Botany Department, Adyghe State University, Maikop, ph. (8772) 593941, e-mail: Panesh-2020@mail.ru Chitao Svetlana Ilyasovna
Associate Professor, Candidate of Biology, Associate Professor of Botany Department, Adyghe State University, Maikop, ph. (8772) 593941, e-mail: sve-chitao@yandex.ru Chernyavskaya Irina Vladimirovna
Associate Professor, Candidate of Biology, Head of Botany Department, Adyghe State University, Maikop, ph. (8772) 593941, e-mail: chernyav.iv@mail.ru
Physiobiological features of local and introduced species of milfoil in the Botanical garden of Adyghe State University
Abstract. The results of determining the main indicators of metabolism: the intensity of photosynthesis and respiration, .showed that these processes were most actively carried out in introduced plants of fern-leaf yarrow. Plants of the local yarrow species were noticeably inferior in growth rate to the introducent. High yield is always correlated with the most intensive processes of metabolism, which is confirmed by high rates of respiration and photosynthesis in the fern-leaf yarrow. The study of water exchange showed that the lower intensity of the water regime was observed in the fern-leaf yarrow. The studied species are identified as drought-resistant, interesting in terms of yield and promising as medicinal plants.
Keyword: yarrow, medicinal herb, essential oils, Achillein, an introduced species, the physiological indicators, drought-resistant.
Комплексное изучение биологических особенностей, экологической приуроченности, физиологических свойств двух видов рода Achillea - местного тысячелистника обыкновенного Achillea millefolium L. и интродуцированного тысячелистника таволгового Achillea
filipendulina Lam. - проводилось в 2018-2019 гг. в Ботаническом саду Адыгейского государственного университета (АГУ).
Вышеназванные виды были выбраны для исследования в связи с их значительными лекарственными и эфиромасличными свойствами. Сегодня интродукция и возделывание таких растений остаются актуальными, особенно в Адыгее, так как в предгорьях республики работают хозяйства, где выращивают лекарственные растения.
Литературные данные [1] свидетельствуют о достаточно хорошей изученности рода Achillea, но о морфо-физиологических, экологических и других особенностях A. millefolium L. и A. filipendulina Lam. в условиях Адыгеи находим литературные сведения в разрозненных работах [2, 3]. В данной работе сделан акцент на изучение этих особенностей.
Территория Ботанического сада Адыгейского государственного университета расположена на левом берегу р. Курджипс, на правой надпойменной террасе, на высоте 238 м над у.м., в 18 км к юго-западу от г. Майкопа. С трех сторон защищена лесонасаждениями, что благоприятно для задерживания сильных порывов ветра, пыльцы и суховеев.
Климат умерено-континентальный с короткой, умеренно-мягкой и малоснежной зимой; теплой, умеренно влажной весной; продолжительно жарким и недостаточно влажным летом, сухой осенью.
Самым теплым месяцем является июль, самым холодным - январь. Среднегодовая температура воздуха 10,5°С, января - минус 3,6°С, июля - плюс 22-24°С. Абсолютный минимум - минус 34°С отмечен в январе, абсолютный максимум - плюс 41°С в августе. Первый месяц весны неустойчив и капризен. Иногда в феврале в течение 15-20 дней устанавливается
настолько теплая погода (днем до +20о), что начинается ранняя вегетация растений, зацветают сады. Хотя средняя температура апреля +9, +11°, возвратные заморозки наблюдаются и в конце апреля и в начале мая. Дата самого позднего заморозка весной - 25.04, а самого раннего осенью - 25.09. Средняя продолжительность безморозного периода - 196 суток, минимальная - 165 суток. Переход температуры воздуха через +5°С весной отмечается во второй половине марта - начале апреля.
Продолжительность солнечного сияния 2200-2400 часов в год. Большое количество суммарной радиации определяет длительный вегетационный период - около 240 дней.
Годовая сумма осадков составляет 650-700 мм, в том числе 400 мм выпадает в вегетационный период. Осадки кратковременные, преимущественно ливневые.
Климатическим факторами, отрицательно влияющими на рост и развитие растений, являются низкие температуры ранней весной, сухие и сильные ветры в весенний период. В марте, апреле при сильных северо-восточных ветрах наблюдается засушливая погода, когда днем относительная влажность не превышает 30%. Общее число дней с суховеями 60-75.
Почва опытного участка на территории Ботанического сада представлена серыми лесными почвами. Из всех горных почв серые лесные почвы обладают наиболее благоприятными водно-физическими свойствами. Серые лесные почвы характеризуются гумусовым горизонтом незначительной мощности. Содержание гумуса на данном участке составляет 2,47%. В связи с тем, что все подтипы и виды серых лесных почв сформировались на делювиальных, частично третичных глинах, наибольшую площадь среди них занимает тяжелый суглинок (классификация по Н.А. Качинскому). Отрицательная особенность тяжелого суглинка заключается в склонности к переувлажнению во влажные периоды года, сильному уплотнению и растрескиванию при высыхании.
Таким образом, интродукционный пункт в Ботаническом саду АГУ характеризуется пригодными условиями для произрастания интродуцированных видов тысячелистника.
Род Achillea - тысячелистник из семейства астровые (Asteraceae) включает около 150200 видов [4]. Тысячелистник обыкновенный - широко распространенный в Европе и Азии, занесен также и на другие континенты. В России встречается практически во всех регионах: в европейской части России и многих районах Западной и Восточной Сибири, Дальнего Востока, Кавказа и Средней Азии. В Адыгее растет в степной, лесостепной (по обочинам полей, дорог, в оврагах), лесной зонах, по лугам, пастбищам, среди кустарников, на зале-
жах, пустырях, свалках, по берегам водоемов и др. Его можно считать аборигенным видом местной флоры.
Тысячелистник обыкновенный (Achillea millefolium L.) (рис. 1) - травянистое корневищное многолетнее растение с прямостоячим, до 50 см высотой, облиствененным, нераз-ветвленным от основания с розеткой листьев у основания (полурозеточным) стеблем. Листья очередные, ланцетные, дважды-трижды перисторассеченные; листочки линейные, заостренные. На верхушке стебля в соцветие (сложный щиток) собраны корзинки, свойственные всем видам семейства сложноцветные. Каждая корзинка состоит из 5 краевых, белых, язычковых и из 3-30 трубчатых желтоватых обоеполых цветков.
Плод - продолговатая, сплюснутая с двух сторон семянка 1,5-2 мм серебристо-серого цвета. Одно растение может давать тысячи семян, распространяемых ветром, которые сохраняют жизнеспособность до 9 лет [5]. Однако главный способ распространения тысячелистника обыкновенного - корневищами. Эта особенность применяется человеком в борьбе с почвенной эрозией. Фрагменты корневищ могут заглубляться в почву до 30 см, поэтому он устойчив к регулярному выкашиванию [6].
Рис. 1. Achillea millefolium L.
Цветки и листья тысячелистника обыкновенного содержат 0,18-0,50% эфирного масла, в составе которого есть: горькое вещество ахиллеин (гликоалколоид), около 2,8% танинов, аспарагин, 1,8% жирного масла, а также (8-10%) цинола, эвгенол, туйон, - в целом 18 различных химических веществ, особенно большой интерес представляют барнеол и камфора [7]. Благодаря эфирному маслу, сложным эфирам цветки и листья имеют специфический горьковатый вкус и терпкий запах. Растение - хороший медонос, а также одно из самых распространенных, самых первых, используемых человеком в качестве лекарственного в народной и классической медицине.
Дубильные вещества танниды, эфирные масла и хамазулен обуславливают антимикробное, противовоспалительное, бактерицидное, антиаллергическое, спазмолитическое, послабляющее и ранозаживляющее действие растения. Ахиллеин повышает свертываемость крови примерно на 60% сильнее, чем кальция хлорид.
Витамин К, содержащийся в тысячелистнике, способствует повышению прочности капилляров, останавливает кровоизлияния и кровотечения, а также заживляет раны и язвы. Каротин способствует устранению ломкости волос и ногтей, шелушения и сухости кожи, предотвращает появление угрей и морщин.
Содержащиеся в тысячелистнике обыкновенном эфирные масла, алкалоиды, фитонциды, флавоноиды, гликозиды, горечь, витамин С, сложные эфиры, холин, уксусная, изовале-риановая и муравьиная кислоты способствует стимулированию аппетита и работы печени,
усилению желчеотделения, ускорению всасываемости веществ, а также улучшению пищеварения, используют при диарее, дизентерии, варикозном расширении вен, геморрое, тромбозах и любых кровотечениях в качестве кровоостанавливающего средства, а при гастрите и энтерите - как противовоспалительное [8]. Препараты, изготовленные на основе тысячелистника, используют в качестве потогонного средства при простудном заболевании и лихорадке. Такое растение способно помочь при различных болезнях, например: оно лечит туберкулез легких, катар и язву желудка, почечнокаменную болезнь, малярию, женские заболевания, энурез, малокровие, головные боли, гипертонию. Есть сведения о противоопухолевом эффекте тысячелистника [9].
Тысячелистник добавляют в сырную закваску. Высушенные цветки и листья используют для приготовления желе и муссов. Отвары добавляют в компоты и тесто. Однако, применяя этот вид в кулинарии, следует знать дозировку, так как при передозировке может быть отравление и другие нежелательные явления.
Тысячелистник обыкновенный широко используется как садовое растение. Сегодня выведено множество сортов, отличающихся высотой стебля и палитрой расцветок соцветий. Как декоративное растение тысячелистник обыкновенный ценится за неприхотливость и обильное цветение. Обычно выращивается в миксбордерах, служит для обрамления бордюров; компактные низкорослые сорта иногда используют как заменитель газонных злаков. Выращивается также на срезку; в засушенном виде пригоден для составления зимних букетов.
Тысячелистник таволговый (Achillea filipendulina Lam.) произрастает на Кавказе и в Средней Азии, в естественной среде в Адыгее не встречается (рис. 2).
Рис. 2. Achillea filipendulina Lam.
В Ботаническом саду АГУ А. ЕШрвпёпИпа произрастает с 1996 г. Этот интродуцент высажен на делянках отдела лекарственных и эфиромасличных растений из семян, полученных по обмену с ботаническими садами.
Проведенные фенологические наблюдения в 2018, 2019 гг. показали, что тысячелистник таволговый успешно рос и развивался в течение вегетационного сезона и даже несколько опережал в скорости развития и наступления фенофаз местный вид (табл. 1). Отметим, что при этом тысячелистник таволговый отличался высокими показателями жизненности. Средние показатели высоты побегов и числа листьев на них, количество корзинок в соцветии, число цветков в корзинке и др. (табл. 2, диаграмма 1) больше, чем у местного вида. Это свидетельствует об успешном росте и развитии тысячелистника таволгового в условиях предгорной зоны Адыгеи.
Однако в задачи исследований входило определение урожайности и эфироносных качеств интродуцента в сравнении с тысячелистником обыкновенным.
Таблица 1
Сравнительная характеристика скорости развития растений рода тысячелистник
Вид Весеннее отрастание Среднее число дней от начала отрастания до
цветения плодоношения
начало конец начало полное начало полное
Тысячелистник обыкновенный 08.02 10.03 106 115 126 138
Тысячелистник таволговый 14.02 05.03 89 98 113 129
Таблица 2
Интенсивность ростовых процессов местного и интродуцированного
видов рода тысячелистник
Вид Высота (см) Число листьев на главном стебле Число корзинок в соцветии Число побегов Число цветков в кор -зинке Диаметр щитка (см) Вес щитка
первого порядка второго порядка
Тысячелистник обыкновенный 56 16 7 5 1 16 4,1 5,2
Тысячелистник таволговый 118 19 11 8 3 32 6,3 15,7
35 30 25 20 15 10 5 0
32
побегов
листьев на гл.побеге
корзинок в соцветии
цветков в корзинке
□ Тысячелистник обыкновенный
□ Тысячелистник таволговый
Диаграмма 1. Сравнительная характеристика видов тысячелистника по количеству вегетативных и генеративных органов
Известно, что высокие показатели урожайности коррелируют с высокими показателями некоторых физиологических процессов растений, например, дыхания, фотосинтеза, водного обмена, что в свою очередь, определяет их высокую эфироносность.
Нами изучена урожайность зеленой массы тысячелистника обыкновенного и таволго-вого (табл. 3, диаграмма 2).
Таблица 3
Сравнение урожая зеленой массы местного и интродуцированного видов рода тысячелистник (ср. данные 2018, 2019 гг.)
Вид Урожай с 1 м2 учетной делянки (г
соцветий листьев стеблей общий
Тысячелистник обыкновенный 389 312 494 1195
Тысячелистник таволговый 1980 1256 2326 5562
6000 5000 4000 3000 2000 1000 0
389 312П.........П
□ соцветий □листьев
□ стеблей
□ общий
Тысячелистник обыкновенный
Тысячелистник таволговый
Диаграмма 2. Сравнение урожая зеленой массы тысячелистника обыкновенного и тысячелистника таволгового (г с 1 м2)
Анализируя данные таблицы и диаграммы, видим, что тысячелистник таволговый дает больший урожай (практически ценное сырье) по сравнению с тысячелистником обыкновенным, причем у обоих видов на второй год жизни урожай зеленой массы был выше, чем в первый год. В то же время у тысячелистника таволгового он был в 3,5 раза больше, чем у обыкновенного (табл. 4, диаграмма 3).
Таблица 4
Влияние возраста растений местного и интродуцированного видов рода тысячелистник на урожай (2018, 2019 гг.)
Вид Урожай зеленой массы с 1 м2 (г)
первый год вегетации второй год вегетации
Тысячелистник обыкновенный 795 2253
Тысячелистник таволговый 1690 8065
9000 8000 7000 6000 5000 4000 3000 2000 1000 0
Тысячелистник обыкновенный
Тысячелистник таволговый
первый год жизни
второй год жизни
Диаграмма 3. Урожай зеленой массы тысячелистника обыкновенного и тысячелистника таволгового с 1 м2 (г)
Нами проведены исследования интенсивности транспирации, дыхания и фотосинтеза у Achillea millefolium L. и Achillea filipendulina Lam. (табл. 5, 6).
Таблица 5
Особенности водного обмена у местного и интродуцированного видов рода тысячелистник
Вид Водный дефицит (% от полного насыщения) Водоудерживающая способность (% потерянной воды при 2-х часовом завядании) Интенсивно сть транспирации (г воды за 1 час на 100 г массы листьев)
Тысячелистник обыкновенный 12,4 31,6 54,2
Тысячелистник таволговый 15,6 38,7 76,6
Результаты изучения показателей водного режима у интродуцента - тысячелистника таволговгового - выявили водоудерживающую способность, близкую к местному виду, и больше потери воды в процессе транспирации. У местного вида водоудерживающая способность и потери воды ниже, что свидетельствует о меньшей напряженности водного режима и большей приспособленности к местным условиям растений тысячелистника обыкновенного в сравнении с интродуцированным видом.
Таблица 6
Сравнение интенсивности фотосинтеза и дыхания местного и интродуцированного видов рода тысячелистник
Вид Интенсивность фотосинтеза (мг сухого вещества за 1 час на 100 г листьев) Интенсивность дыхания (мг CO2 за 1 час на 100 г листьев)
Тысячелистник обыкновенный 8,95 52,62
Тысячелистник таволговый 13,46 74,43
Результаты проведенных опытов показали, что интенсивность фотосинтеза и дыхания несколько выше у интродуцента. Следовательно, у тысячелистника таволгового процессы метаболизма в условиях ботанического сада (предгорной зоны Адыгеи) протекают наиболее активно, что свидетельствует о его хорошей акклиматизации.
Примечания:
1. Шишкин Б.К, Боборов Е.Г. Флора СССР. Т. 26. Москва; Ленинград: Изд-во АН СССР, 1961. 940 с.
2. Середин Р.М., Крутенко Е.Г. Эфиромасличные растения. Ч. 2. Ростов-на-Дону, 1984. С. 238-244.
3. Косенко И.С. Определитель высших растений Северо-Западного Кавказа и Предкавказья. Москва: Колос, 1970. 535 с.
4. Киселева К.В., Майоров С.Р., Новиков В.С.Флора средней полосы России: атлас-определитель. Москва: Фитон+, 2010. 544 с.
5. Сорные, лекарственные и ядовитые растения (альбом антропофитов) / В.И. Трухачев [и др.]; под ред. В.М. Пенчукова, А.И. Войскового. Москва; Ставрополь: МААО: АГРУС, 2006. 264 с.
6. Фисюнов А.В. Сорные растения. Москва: Колос, 1984. 320 с.
7. An introduction to botanical medicines: history, science, uses, and dangers. London, 2008.
8. Гончарова Т.А. Энциклопедия лекарственных растений. Лечение травами: в 2 т. Москва: МСП, 2001. Т. 1. - 559 с.; Т. 2 - 528 с.
9. Тысячелистник, Yarrow. URL: https://www.medicword.com/herbs/compositae/achille a.html
References:
1. Shishkin B.K, Boborov E.G. Flora of the USSR. Vol. 26. Moscow; Leningrad: Publishing House of The Academy of Sciences of the USSR, 1961. 940 p.
2. Seredin R.M., Krutenko E.G. Essential oil plants. Pt. 2. Rostov-on-Don, 1984. P. 238-244.
3. Kosenko I.S. Determinant of higher plants of the North-West Caucasus and Ciscaucasia. Moscow: Ko-los, 1970. 535 p.
4. Kiseleva K.V., Mayorov S.R, Novikov V.S. Flora of Central Russia: a reference book. Moscow: Fiton+, 2010. 544 p.
5. Weed, medicinal and poisonous plants (album of an-thropophytes) / V.I. Trukhachev [at al]; ed. by V.M. PencWkov, A.I. Voyskovoy. Moscow; Stavropol: MAAO: AGRUS, 2006. 264 p.
6. Fisyunov A.V. Weed plants. Moscow: Kolos, 1984. 320 p.
7. An introduction to botanical medicines: history, science, uses, and dangers. London, 2008.
8. Goncharova T.A. Encyclopedia of medicinal plants. Herbal treatment: in 2 vol. Moscow: MSP, 2001. Vol. 1. - 559 p.; Vol. 2. - 528 p.
9. Yarrow. URL: https://www.medicword.com/herbs/compositae/achille a.html
