CC BY
22
-\-
УДК 574(0750.8)
М. Е. Котенко, Б.М. Гусейнова, Т.И. Даудова
ВЛИЯНИЕ ЛУГОВО-ЛЕСНЫХ ПОЧВ ТЕРСКО-СУЛАКСКОЙ НИЗМЕННОСТИ И ГОРНОГО ДАГЕСТАНА НА БИОХИМИЧЕСКИЙ СОСТАВ ШИПОВНИКА ROSA
CANINA
Даны характеристики лугово-лесных типичных почв, расположенных на территории Терско-Сулакской низменности и горного Хунзахского района Дагестана. Приведены результаты исследования содержания витамина С (аскорбиновой кислоты), Р-активных соединений и микроэлементов йода, марганца, меди и цинка в плодах шиповника, произрастающего на вышеуказанных почвах. Полученные сведения свидетельствуют о том, что лугово-лесная почва Терско-Сулакской низменности способствует накоплению йода в шиповнике, а аналогичная горная почва в большей мере влияет на синтез витаминов и содержание в плодах шиповника минеральных веществ. Показано значение для организма человека, исследованных биохимических соединений и дана сравнительная оценка их состава в шиповнике, произрастающем на лугово-лесных почвах, находящихся на различных высотах над уровнем моря.
Республика Дагестан расположена на северо-восточных склонах Главного Кавказского хребта и северо-западной части Прикаспийской низменности. Многообразие почвенно-климатических условий резко отличает её от других краев и областей северного Кавказа. Физико-географические и другие экологические факторы, обусловленные высотной поясностью и сложным строением рельефа, послужили основой для подразделения территории республики на равнинную, предгорную и горную зоны.
Для равнинной зоны, в которую входит Терско-Сулакская низменность, характерны солончаки, пески, светло-каштановые почвы, есть и лугово-лесные, для предгорий - бурые лесные и каштановые, а для горной зоны горно-луговые черноземовидные, горные бурые лесные и лугово-лесные почвы.
Целью наших исследований являлось изучение влияния лугово-лесных типичных почв на синтез витамина С, Р-активных соединений и накопление микроэлементов йода, марганца, меди, и цинка в плодах шиповника Rosa canina, произрастающего в Дагестане.
Ранее дагестанскими ученными изучались почвы полупустынь (солончак луговой, луговая солончаковая, луговая), площади которых занимают значительную долю территории Терско-Сулакской низменности. Но, как известно, ареалы почвенного покрова представляют собой сложную систему природной среды, элементы которой, определенным образом взаимопроникая, функционируют в пространстве. На пойменных террасах Терско-Сулакской низменности, 36 м над уровнем моря, располагаются участки лугово-лесных почв под лесной и кустарниковой растительностью, которая выполняет важную роль в охране биосферных условий, в частности, выполняет водо- и ветрозащитную функцию [1,2].
По степени выраженности слоистости и дифференциации гумусовых горизонтов здесь выделяются такие подтипы почв, как аллювиальные лугово-лесные (тугайские) и лугово-лесные типичные. Последний подтип приурочен к повышенным участкам краевой полосы пойменных террас и отличается небольшим влиянием гидроморфного режима, а также слабой выраженностью почвообразующего материала. Глубина залегания грунтового увлажнения в нем 3-4,5 м. Кустарниковая растительность на лугово-лесной типичной почве Терско-Сулакской низменности представлена лохом узколистым, тамариском, мушмулой, часто встречается шиповник [3].
Лугово-лесные почвы горного Дагестана расположены на высоте 1200 - 1800 метров над уровнем моря. В профиле этих почв выделяется гумусово-аккумулятивный
-\-
горизонта А, имеющий переходы окраски от коричнево-серой до серо-коричневой.
Горизонт А0 (0-2 см) состоит из лиственного опада с примесью мелкозема. Гумусовый горизонт А, В темно-серый с коричневым оттенком, влажный среднесуглинистый. Горизонт В плотный с комковатой структурой; А+В=40-50 см, по всему профилю не вскипает. В горных лугово-лесных почвах гумуса содержится от 10 до 16 %. Реакция среды кислая (рН=4,5-5,5). Запасы гумуса доходят 250-270 т/га. Основным представителем растительности горных лугово-лесных типичных почв является рододендрон. Мушмула, облепиха и шиповник здесь также встречаются повсеместно [3]. Это экологически приспособленные растения. Шиповник Rosa canina, произрастающий на лугово-лесных типичных почвах Терско-Сулакской низменности и горного Хунзахского района Дагестана, представляет собой колючие кустарники из семейства розоцветных, достигающие порой высоты 1,7 м. Листья у него сложные, с 5-7 яйцевидными или овальными листочками. Цветки одиночные или по 2-3 на концах ветвей, красные, розовые или белые. Плоды оранжево-красные, развивающиеся из мясистого цветоложа, Стенки плодов съедобны, имеют кисловатый вкус.
Для исследования витаминно-минерального комплекса шиповника использовали плоды, достигшие физиологической зрелости. Известными в биохимии йодометрическим и атомно-абсорбционным методами в них определяли качественный состав и количественное содержание витамина С (аскорбиновой кислоты), Р-активных соединений, а также микроэлементов йода, меди, марганца и цинка [4]. Пищевая и фармакологическая ценность дикорастущих плодов и ягод во многом определяется наличием витаминов и минеральных веществ.
Витамин С, точнее его восстановленная форма - L-аскорбиновая кислота, имеется во многих плодах и ягодах дикорастущих растений в таком количестве, которое при регулярном использовании их в рационе, может восполнить суточную потребность взрослого человека (50-100 мг в сутки). Между тем С-витаминную недостаточность ощущает 50% населения России. Витамин С активный участник многих окислительно-восстановительных процессов, протекающих как в плодах и ягодах, так и в человеческом организме. Он повышает устойчивость к инфекционным заболеваниям, неблагоприятным внешним воздействиям (перегреву, охлаждению, кислородной недостаточности), увеличивает работоспособность. Витамин С оказывает влияние на кроветворение, обмен углеводов и содержание холестерина. Наиболее полно биологическая роль витамина С проявляется в присутствии Р-активных соединений. Накопление витамина С в растениях обусловливается не только видовыми признаками, но и тесно связано с почвенно-климатическими факторами места произрастания, а также стадией зрелости содержащих его плодов и ягод.
Наши исследования показали, что в плодах шиповника, произрастающего на лугово-лесных почвах Терско-Сулакской низменности в среднем содержится 1978 мг/100 г витамина С, а в плодах с горной лугово-лесной почвы Хунзахского района его концентрация достигала 2213 мг/ 100г (рис.).
Кроме витамина С мы определяли содержание в шиповнике Р-активных соединений, в группу которых входят антоцианы, катехины лейкоантоцианы и флавонолы, отличающиеся по химическому составу, но оказывающие сходное действие на организм человека. Они обладают гипотензивным (противогипертоническим) и капилляроукрепляющим противосклеротическим) действием. Р-активные вещества способствуют эффективному усвоению витамина С.
В исследованных образцах шиповника с горной лугово-лесной почвы больше катехинов, лейкоантоцианов, антоцианов и флавоноидов, чем в плодах шиповника, произрастающего на аналогичной в почве Терско-Сулакской низменности (рис.).
Помимо Р-активных веществ и витамина С в плодах шиповника мы определяли наличие микроэлементов йода, марганца, меди и цинка. Известно, что эти минеральные вещества играют важную роль в обменных процессах, происходящих как в растении, так и
-\-
в человеческом организме. Их концентрация в дикорастущих плодах объясняется не
только биологическими особенностями растений, но и в значительной степени зависит от обеспеченности почв, на которых они произрастают, доступными формами этих минеральных веществ.
Витамин С Антоцианы Катехины Лейкоантоцианы Флавонолы
Рис. Содержание витамина С и Р-активных соединений в шиповнике с лугово-лесных почв Терско-Сулакской низменности и горного Хунзахского района Дагестана. А - шиповник с Терско-Сулакской низменности; В- шиповник из горного Хунзахского района.
Изучение содержания йода в почвах имеет не только теоретической, познавательный интерес, но и практическое значение так, как позволяет выявить пути обогащения им, растительности. Первоисточником йода на Земле являются основные кристаллические породы. Они обеспечивают им воды и почвы. Определенные концентрации йода, как известно, предотвращают появление у людей заболеваний, связанных с его дефицитом.
Лугово-лесные почвы, расположенные на Терско-Сулакской низменности отдельными массивами, характеризуются довольно высоким содержанием валового йода. В гумусовом горизонте (А+В) его среднее количество составляет 3,39 мг/кг. По почвенному профилю элемент располагается неравномерно. Водорастворимого, самого доступного йода для растений, в горных почвах Дагестана содержится 0,03- 0,25 мг/кг, а в лугово-лесных почвах Терско-Сулакской низменности 0,097-0,15 мг/кг [5]. Это объясняется удерживанием элемента органическими веществами и глинистыми частицами. Увеличению поглощения йода почвами способствуют соли кальция и его окись.
По данным некоторых исследователей в растениях, выросших в горной местности, йода содержится в три раза меньше, чем в растениях с низменности. В нашем случае мы не обнаружили йод в шиповнике из Хунзахского района, а в плодах собранных на низменности его количество равнялось 0,0011 мг/100г (табл.).
Микроэлементы марганец, медь и цинк являются металлами жизни. Полагают, что они входили в число минеральных веществ, которые использовала природа при создании первых живых организмов.
-\-
Таблица
Содержание микроэлементов в шиповнике, произрастающем на лугово-лесных
почвах
Плоды с Терско-Сулакской Плоды из горного
Показатели низменности Хунзахского района
Массовая концентрация, мг/100г
Иод 0,0011 -
Марганец 0,037 0,059
Медь 27,101 67,700
Цинк 0,092 0,114
На подвижность марганца в почвах влияет ряд факторов: содержание гумуса, механический состав почвы, рН-среды, ОВ-потенциал, химический состав, микроэлементы, климатические условия, степень засоленности, окультуривание и т.д. Марганец один из важнейших элементов необходимый для успешного функционирования биоты. Большое влияние на его миграцию в почве играют растения, корневая система которых выделяет оксикислоты, переводящие труднорастворимые соединения марганца в легкоусвояемые. В подвижной форме марганец находится в виде Мп02, который при рН близкой к 8, выпадает в осадок. Поэтому для интенсивного усвоения марганца растению нужны кислые почвы. В лугово-лесных почвах содержится 72-209 мг/кг подвижных форм марганца. Основная его концентрация отмечена в горизонте С. Коэффициент концентрации колеблется от 0,72 до 0,98. Почвы под травянистой растительностью содержат 100-152 мг/кг этого микроэлемента [6].
В плодах шиповника с горной лугово-лесной типичной почвы марганца накопилось на 0,022 мг/кг больше, чем в плодах, созревших на кустах, произрастающих на такой же почве Терско-Сулакской низменности (табл.). Это говорит о том, что горные плоды более полезны, ведь марганец активизирует многие ферменты, участвует в формировании костей, влияет на метаболизм инсулина и стимулирует рост. Суточная потребность человека в марганце 5 мг. Усвояемость его составляет в среднем 50%.
Как указывалось выше, медь относится к жизненно важным элементам. Ковалевский В.В. и др. (1970) указывают, что в почвах она обычно находится в форме двухвалентных ионов, которые и участвуют в обменных реакциях. Наиболее доступна растениям медь при низких значениях рН среды. Обычно к подвижной форме меди относят фракцию, переходящую из почв в раствор разбавленных кислот (для кислых почв) и буферных растворов (для карбонатных почв). Содержание подвижной меди обусловлено механическим составом почв, количеством в них гумуса, обогащенностью этим элементом почвообразующих пород и другими факторами.
Биологическая роль меди объясняется её включением в структуры ряда ферментов и белков: к настоящему времени их известно более 20. Физиологическая роль меди обусловлена её участием в регуляции процессов биологического окисления и генерации АТФ, в синтезе важнейших белков коллагена и эластина, метаболизме железа, защите клетки от токсичных действий активных форм кислорода и др.
Анализы показали, что в плодах шиповника из Хунзахского района меди накопилось 67,700 мг/кг, а собранных с участков Терско-Сулакской низменности 27,101мг/кг.
На распределение цинка в профиле почвы большое влияние оказывают органические вещества, поэтому много цинка в гумусовом горизонте. Снижение концентрации его подвижных форм в почвенных разностях наблюдается вниз по профилю. Содержание подвижного цинка в лугово-лесной почве Терско-Сулакской низменности в среднем составляет 2,4 мг/кг [7] . Биологическая роль цинка состоит в том, что он необходим для поддержания репродукционной функции и адекватного действия
-\-
иммунной системы, обеспечения нормального роста, кроветворения, вкуса и обоняния,
процессов заживления, репарации ран. Выявлена роль цинка в процессах биосинтеза белка и нуклеиновых кислот. Цинк относится к минеральным антиоксидантам, участвующим вместе с витамином В6 в образовании ненасыщенных жирных кислот. С пищей взрослый человек должен получать цинка 15 мг/сут.
В шиповнике с горных лугово-лесных почв цинка содержалось 0,114 мг/кг, а в произрастающем на низменности 0,092 мг/кг (табл.).
Таким образом, проведенные нами исследования биохимического состава плодов шиповника, произрастающего на лугово-лесных типичных почвах Терско-Сулакской низменности и горного Хунзахского района Дагестана, показали, что формирование более богатого витаминно-минерального комплекса происходит в шиповнике, произрастающем в горной местности. Большую роль в этом процессе играет почва, содержащая подвижные формы минеральных веществ, успешно усваиваемых растением и способствующих нормальному течению процессов синтеза витаминов. Употребление настоев из плодов шиповника, собранных как на низменности, так и в горах, способно предотвратить дефицит витамина С и Р-активных соединений в организме, а содержащие более высокие концентрации микроэлементов (марганца, меди и цинка) плоды с горных лугово-лесных почв, позволят эффективнее укрепить иммунитет.
Библиографический список:
1. Баламирзоев М. А., Мирзоев Э. М. -Р., Аджиев А. М. Почвы Дагестана. Экологические аспекты их рационального использования. - Махачкала: ГУ «Дагестанское книжное издательство», 2008. - 336с.
2. Керимханов С. У., Баламирзоев М. А. Почвы предгорной и горной зон Дагестана. Классификация и диагностика почв Дагестана. Даг. ФАН СССР, ДагНИИСХ. Махачкала, 1982. С.60-82.
3. Залибеков З. Г. Опыт экологического анализа почвенного покрова Дагестана. Махачкала, 1995. С.139.
4. Методы биохимического исследования растений. Под ред. А. И. Ермакова. «Агропромиздат». 1987. С.429.
5. Магомедова Л. А., Тагирбекова Н. С. Йод в почвообразующих породах и почвах Терско-сулакской низменности Дагестана. Сб. н. тр. Микроэлементы в почвах Терско-сулакской низменности. Махачкала, 1981. 71-82с.
6. Салманов А. Б., Рябицева А. А., Османова Р. Р. Марганец и кобальт в почвах Терско-сулакской низменности Дагестана. Сб. н. тр. Микроэлементы в почвах Терско-сулакской низменности. Махачкала, 1981. 22-71с.
7. Хизроева П. Р. Цинк в почвообразующих породах и почвах Терско-сулакской низменности Дагестана. Сб. н. тр. Микроэлементы в почвах Терско-сулакской низменности. Махачкала, 1981. 125-139с.
Вестник ДГТУ. Технические науки. № 15, 2009. M. E. Kotenko, B. M. Guseinova, T. I. Daudova.
THE INFLUENCE OF MEADOW-WOOD SOILS TERSKO-SULAKSKAJA LOWLAND AND MOUNTAIN DAGESTAN ON BIOCHEMICAL CONTAIN OF DOGROSE ROSA CANINA
The characteristics of meadow-wood typical soils located on territory of Tersko-Sulakskaja lowland and mountainous Hunzah area of Dagestan are given. Results of research of the contents of vitamin C (an ascorbic acid), P-active connections and mineral substances of iodine, manganese, copper and zinc in the hips of dogrose, growing on above-stated soils are given. The received data testify that the meadow-wood soils of Tersko-Sulakskaja lowland promotes accumulation of iodine in a dogrose, and the similar mountain soil in a greater measure influences for synthesis of vitamins and for the contents of mineral substances in hips of dogrose. The value of the researched biochemical connections for the human organism is shown and the comparative estimation of their structure in a dogrose growing on meadow-wood soils, being on various heights above sea level is given.
Котенко Марина Евгеньевна (р. 1966) Доцент кафедры ««Защиты в чрезвычайных ситуациях и экологии» Дагестанского государственного технического университета. Кандидат биологических наук (1993). Окончила Дагестанский государственный университет (1988)
Основные направления деятельности: педагогика, экология, почвоведение Автор более 60 научных работ
Гусейнова Батуч Мухтаровна (р. 1975) Старший преподаватель кафедры «Защиты в чрезвычайных ситуациях и экологии» Дагестанского государственного технического университета. Кандидат сельскохозяйственных наук (2005). Окончила Дагестанский государственный университет (1997)
Основные направления деятельности: педагогика, экология, биохимия Автор более 20 научных работ
Даудова Татьяна Идрисовна (р. 1949) Старший научный сотрудник лаборатории ЭБОРИБР Прикаспийского института биологических ресурсов ДНЦ РАН. Окончила Дагестанский государственный университет (1973)
Основные направления деятельности: биотехнология, биохимия, экология Автор более 60 научных работ
