Эколого-ценотические и биохимические особенности видов рода Astragalus L. во флоре Северо-Западного Кавказа и Предкавказья тема диссертации и автореферата по ВАК РФ 03.00.16, кандидат биологических наук Уварова, Галина Владимировна

• Уварова, Галина Владимировна
• кандидат биологических наук
• 2006

Оглавление диссертации кандидат биологических наук Уварова, Галина Владимировна

Введение.

1 Краткая история изучения рода Astragalus L. и некоторых его видов.

2 Физико-географическая характеристика Северо-Западного Кавказа и Предкавказья.

2.1 Рельеф и геологическое строение.

2.2 Климатические условия района исследования.

2.3 Почвенный покров.

2.4 Растительный покров.

3 Материал и методы исследования.

3.1 Материал исследования.

3.2 Методы геоботанических и экологических исследований.

3.3 Методы фитохимического исследования астрагалов.

3.3.1 Методика определения антиоксидантных свойств.

3.3.2 Методика определения астрагалов на наличие и содержание алкалоидов.

3.3.4 Методика определения селена.

4 Эколого-ценотическая и ресурсная характеристика некоторых видов рода Astragalus L. флоры Северо-Западного Кавказа и Предкавказья.

4.1 Экологический анализ видов рода Astragalus L.

4.2 Эколого-фитоценотическая характеристика некоторых видов рода Astragalus L.

4.3 Количественное определение эксплуатационного запаса

A. onobrychis L.

5 Таксономический анализ рода Astragalus L.

6 Фитохимическое исследование некоторых видов рода Astragalus L.

6.1 Результаты изучения антиоксидантных свойств некоторых видов астрагалов.

6.2 Исследования астрагалов на содержание алкалоидов.

6.3 Исследование надземной части A. onobrychis L. и ф A. glycyphyllos L. на содержание селена.

7 Применение некоторых видов астрагалов в народном хозяйстве, медицине и их охрана.

Введение диссертации (часть автореферата) на тему «Эколого-ценотические и биохимические особенности видов рода Astragalus L. во флоре Северо-Западного Кавказа и Предкавказья»

Северо-Западный Кавказ и Предкавказье (СЗК и П) по биоразнообразию флоры в природной экосистеме является уникальным для всего Кавказа. Проблема сохранения его биологического разнообразия - одна из самых актуальных на современном этапе развития общества. Среди дикорастущей травянистой растительности значительный интерес представляют виды рода Astragalus L. Они участвуют, в той или иной степени, в сложении растительного покрова почти всех высотных ступеней, от степного до альпийского пояса.

Выявление видового состава астрагалов, их продуктивности, особенностей формирования экоморф в природных экосистемах изучаемой территории, возможностей использования, является важным и актуальным с точки зрения практической количественной экологии.

Род Astragalus L. ценен тем, что среди его представителей имеется значительное количество лекарственных, кормовых, декоративных, медоносных, фитомелиоративных видов. Однако, многие виды астрагалов, имеющие ряд полезных свойств (наличие алкалоидов, селена, антиоксидантов и т.д.), остаются ещё слабо изученными в этом направлении. До настоящего времени в экотопах природных экосистем СЗК и П комплексные исследования видов астрагалов систематически не проводились.

Цели и задачи исследований. Основной целью нашей работы является комплексный эколого-фитоценотический анализ видов астрагалов, на основании которого проведён критический пересмотр представителей исследуемого рода, встречающихся в различных природных экосистемах. В соответствии с целью были поставлены следующие задачи:

1. Проведение экологического анализа рода, выявление эколого-фитоценотической роли астрагалов в сложении растительного покрова исследуемой территории;

2. Изучение закономерности поясно-зонального распределения видов рода Astragalus L. в различных типах растительности исследуемого района;

3. Определение эксплуатационного запаса надземной части A. onobrychis L.

4. Уточнение видового состава и проведение таксономического анализа рода Astragalus L.;

5. Составление конспекта изучаемого рода и ключа для определения видов;

6. Проведение фитохимического исследования A. onobrychis L. и A. glycyphyllos L. на наличие антиоксидантных свойств, а также на содержание в них селена и алкалоидов;

7.Обобщение сведений о применении и охране некоторых видов астрагалов.

Научная новизна. В результате исследования астрагалов в природе, а также тщательной ревизии гербарных материалов, хранящихся в фондах различных научных учреждений, впервые проведен критический пересмотр видов рода Astragalus L. СЗК и П. Выявлен 31 вид астрагалов, принадлежащих к 4 подродам и 18 секциям, а также составлен конспект рода и ключ для определения северо-кавказских видов астрагалов исследуемой территории.

Впервые для региона изучены эколого-фитоценотические особенности видов астрагалов и закономерности их распределения по экотопам и высотным поясам. Выяснено, что виды рода Astragalus L. могут быть доминантами, содоминантами в степных и лесостепных комплексах, но, в большинстве случаев, они выступают в роли постоянных ассектаторов различных растительных сообществ.

В составе A. onobrychis и A. glycyphyllos впервые обнаружено сравнительно большое содержание селена (0,850 мг/кг- 0,859 мг/кг).

Некоторые виды обладают антиоксидантной активностью, сила которой возрастает у растений аридных местообитаний, а у двух видов - A. onobrychis, A. glycyphyllos - выявлена закономерность накопления алкалоидов в зависимости от высоты над уровнем моря. Определены урожайность и эксплуатационный запас сырья A. onobrychis, собранного в различных районах СЗК и П, дана рекомендация для его заготовки.

Теоретическая и практическая значимость. Результаты исследования являются определённым вкладом в изучение флоры, географии растений, экологии и растительных сообществ СЗК и П.

Данные по экологии и систематики астрагалов используются на ф биологическом факультете КубГУ при чтении спецкурса «Экология растений», «Местная флора», «Ресурсоведение» и ординарного курса «Систематика высших растений». Возможно применение материалов работы при классификации и фитоценотических исследованиях различных типов растительности региона, при составлении региональных «Флор» и t «Определителей», при планировании заготовок лекарственного сырья и природоохранных мероприятий. Результаты фитохимического анализа возможно использовать в фармакологии и для производства биологически активных пищевых добавок (БАДов).

Апробация работы. Результаты исследования обсуждались на ® Международной конференции по экологической морфологии растений, посвященной памяти И.Г. и Т.И. Серебряковых (Москва, 2004), Седьмой научно-практической конференции «Актуальные проблемы экологии в 9 условиях современного мира» (Майкоп, 2005), Международной научнопрактической конференции «Роль особо охраняемых территорий в сохранении биоразнообразия» (Ростов, 2005), Межреспубликанских научно-практических конференциях (Краснодар, 2003, 2004, 2005), Первой региональной конференции молодых учёных (Владикавказ, 2003). • Публикации. По теме диссертации опубликовано 7 работ.

Структура и объём диссертации. Диссертация состоит из введения, (► 7 глав, выводов, списка использованной литературы (315 наименований, из них

Заключение диссертации по теме «Экология», Уварова, Галина Владимировна

1. Экологический анализ показал, что виды рода Astragalus L. Северо Западного Кавказа и Предкавказья по степени увлажнения почвы

подразделяются на следующие экоморфы: ксеропетрофиты каменистых осыпей

(5 видов) - А. fragrans, А. lasioglottis и др.; скальных обнажений

(4) - А. oreades, А. brachytropis и др.; мезофиты луговые (5) - А. freynii,

А. galegiformis L. и др., произрастающие в травянистом ярусе лесов

(2) - А. glycyphyllos, А. glycyphylloides; ксеромезофиты (4) - А. cicer,

А. onobrychis и др., мезоксерофиты (3) - А. danicus, А. demetri, А. alexandri,

ксерофиты сухих лугов (3) - А. austriacus, А. captiosus, А. falcatus, сухих

травянистых склонов (5) - А. calycinus, А. utriger и др. В целом, большинство

видов астрагалов являются характерными видами сухих местообитаний (78 % ) . 2. Количественно астрагалы СЗК и П распределяются по экотопам

следующим образом: наибольшее число видов (22) зарегистрировано на сухих

каменистых склонах (А. amacantha и др.), скалах (А. levieri и др.) и осыпях

(А. fragrans и др.); 17 видов - на степных участках (8 видов астрагалов

встречается на неокультуренных участках степи - А. hamosus и др., 5 — на

сухих лугах - А. austriacus и др., 4 - на переувлажнённых местах вдоль рек -

А. glycyphyllos и др.); 13 видов - в горном лесном поясе (6 - на опушках -

А. cicer и др., 5 - на открытых лесных полянах - А. glycyphylloides и др., 2 — под

пологом леса - А. glycyphyllos и А. glycyphylloides; 13 видов в высокогорном

поясе (5 - на альпийских лугах - А. brachytropis и др., по 4 - на субальтйских

лугах - А. frickii и др. и на высокогорных скалах и осыпях - А. freynii и др.);

2 - на засоленных, песчано-ракушечных местах (А. onobrychis и А. fragrans). 3. В растительном покрове Северо-Западного Кавказа и Предкавказья

астрагалы часто выступают в качестве ассектаторов, создавая, вместе с другими

видами растений, определённые растительные группировки, входящие в состав

различных типов травянистой растительности. Они довольно редко играют

роль эдификаторов, не достигая значительного обилия. Эдификаторная роль принадлежит лишь тем астрагалам, у которых естественной средой обитания

являются степные и лесостепные комплексы (А. onobrychis, А. glycyphyllos и

др.). Некоторые же представители видов астрагалов (А. fragrans, А. subulifomiis

и др.) в более благоприятных условиях иногда выступают в роли сезонных и

факультативных доминантов растительного покрова. 4. Определён эксплуатационный запас сырья надземной части А. onobrychis -

414,0 кг (воздушно-сухого сырья). Установлено, что заготавливать

А. onobrychis целесообразно на массивах Сазальницкой косы, в районе

с. Шабельское, в фазу цветения и начала плодоношения. Район заготовок

находится в благоприятных условиях, т.к. там отсутствуют какие-либо

источники загрязнения, поэтому лекарственное сырьё является экологически

чистым. 5. В результате пересмотра рода Astragalus L. Северо-Западного Кавказа и

Предкавказья для исследуемой территории составлен конспект рода, состоящий

из 31 вида, относящихся к 4 подродам и 18 секциям. Подрод Cercidothrix,

состоит из 19 видов; подрод Tragacantha - 2 видов; подрод Phaca - 9 видов;

подрод Astragalus - 1 вида. 6. Фитохимическая оценка показала, что экстракты корней и надземной части

А. onobrychis L. обладают антиоксидантной активностью, проявляющейся в

довольно низких концентрациях. Экстракты А. onobrychis в изученных

дозировках (0,001%; О, 025%; 0,05%; 0,1%) подавляют генерацию активных

форм килорода и процессы свободнорадикального окисления. Выявлены

отличия в интенсивности антиоксидантного действия А. glycyphyllos,

произрастающего в различных местообитаниях. Наибольшими

антиокислительными свойствами обладает А. glycyphyllos, собранный в

окрестностях г. Краснодара (92,60 ±0,2) % на степных участках. 7. В результате исследования астрагалов на содержание алкалоидов (с учётом

высоты над уровнем моря) выявлено, что она существенно влияет на

алкалоидоносность астрагалов - с её повышением у них происходит

накопление алкалоидов. Максимальное их количество у А. onobrychis

Список литературы диссертационного исследования кандидат биологических наук Уварова, Галина Владимировна, 2006 год

1. A. galegiformis L. Астрагал галеговидныйSectio 2. Orobella Gontsch.

2. A. brachytropis (Stev.) C.A. Mey A. norvegicus Grauer var. brachytropis (Stev.) Hashimov. А. коротколодочныйSectio 3. Glycyphylla (Stev.) Bunge.

3. A. glycyphyllos L. А. сладколистный (солодколистный)

4. A. glycyphylloides DC. A. glycyphyllos L. subsp. glycyphylloides (DC.) Matthews, A. fraxinifolius auct. (A. uliginosus M. Bieb.) -А. ложносладколистный (ложносолодколистный)Sectio 4. Hypoglottis Bunge.5. A. cicer L. А. нутовый6. A. freynii Alb А.Фрейна

5. A. danicus Retz. (A. hypoglottis auct. non L.) -А. датский

6. A. oreades С.А. Mey. А. горный

7. A. raddeanus Regel A. kemulariae Grossh., A. viciifolius DC. subsp. raddeanus (Regel) Sytin. А. РаддеSubgenus 2. Astragalus Caprinus Bunge., Calycophysa Bunge. Sectio 5. Myobroma (Stev.) Bunge.

8. A. utriger Pall. А. пузыристыйSubgenus 3. Tragacantha (Mill.) Bunge Subgen. Tragacantha auct. non Mill., Astracantha Podlech.Sectio 6. Oliganthos Boriss.

9. A. amacantha M. Bieb. Astracantha amacantha (Bieb.) Podlech. -А. колючковый

10. A. pseudotataricus Boriss. A. abruptus Krytzka. (A. subulatus Bieb. var. tataricus DC.) А. ложнотатарский

11. A. subuliformis DC. A. subulatus Pall. 1800, non Desf. 1799. -А. шиловидныйSectio 8. Myobromopsis Boriss.

12. A. frickii Bunge A. salareticus Boriss. А. Фрика Sectio 9. Proselius (Stev.) Bunge

13. A. demetri Charadze А. Дмитрия

14. A. alexandri Charadze-А. Александра Sectio 10. Acmothrix Bunge

15. A. fragrans Willd. A. resupinatus Bieb. (A. uncirostris Bogdari) -А. пахучий (душистый)Sectio 11. Trachycercis Bunge Sect. Borodiniana B. Fedtsch.

16. A. levieri Freyn ex Somm. & Levier А. Левье

17. A. testiculatus Pall. А. яичкоплодный

18. A. dolichophyllus Pall. А. длиннолистый Sectio 12. Erioceras Bunge incl. Tropidolobus Freyn.ф 22. A. reduncus Pall. (A. hamosus Pall, поп L.) А. изогнутыйSectio 13. Laguropsis Bunge Sect. Sphaerocystis M. Pop., Microcystis M. Pop.

19. A. calycinus Bieb. А. чашечный Sectio 14. Euodmus Bunge , 24. A. falcatus Lam. - А. серповидныйSectiol5. Pedina (Stev.) Bunge

20. A. asper Jacq. А. шершавый Sectio 16. Onobrychium Bunge

21. A. onobrychis L. A. borysthenicus Klok., A. troizkii Grossh., ® A. hybridus S.G. Gmel. А. эспарцетовый

22. A. circassicus Grossh. А. черкесский

23. A. captiosus Boriss. A. interpositus Boriss., A. klukhoricus Sosn. -ь А. межлежачий

24. A. lasioglottis Stev.ex M. Bieb. (A. dasyglottis Ledeb.) -А. волосистыйSectio 17. Buceras DC.