АГРОХИМИЯ, 2012, № 11, с. 74-81
Экотоксикология
УДК 632.122.1:633.88(571.54)
СОДЕРЖАНИЕ ТОКСИЧНЫХ МИКРОЭЛЕМЕНТОВ В ЛЕКАРСТВЕННЫХ РАСТЕНИЯХ ЗАБАЙКАЛЬЯ
© 2012 г. В.К. Кашин
Институт общей и экспериментальной биологии Сибирского отделения РАН 670047 Улан-Удэ, ул. Сахьяновой, 6, Россия E-mail: vladkashin2008@rambler.ru
Поступила в редакцию 17.05.2012 г.
Исследовано содержание токсичных микроэлементов (Be, Al, Sr, Zr, Ba, Pb) в 21 виде лекарственных растений, произрастающих в степных аридных, луговых недостаточного и нормального увлажнения и лугово-болотных эколого-фитоценотических условиях на различных типах почв Западного Забайкалья. Определены видовая и экологическая специфика накопления микроэлементов в растениях. Установлены различные уровни содержания микроэлементов в лекарственных растениях, а также растения-концентраторы этих элементов. Be, Al, Zr по интенсивности поглощения из почвы лекарственными растениями степных и луговых фитоценозов отнесены к элементам очень слабого поглощения, Ba, Pb в этих фитоценозах - слабого, в лугово-болотном фитоценозе - среднего поглощения.
Ключевые слова: токсичные микроэлементы, лекарственные растения, Забайкалье.
ВВЕДЕНИЕ
Микроэлементы являются важной составляющей минерального питания растений, животных и человека. Современная классификация микроэлементов по их значимости для живых организмов представлена в следующем виде: 1) жизненно необходимые - Бе, Мп, I, Си, Zn, Со, Сг, Мо, Бе; 2) условно необходимые - Ы, В, N1, V, Б1, Б, Вг, 11; 3) токсичные - Ве, А1, Сё, РЬ, И§, Ва, Т1, VI и др. [1]. При этом недостаточное знание на данном этапе развития науки биохимических и физиологических функций 2-й и особенно 3-й групп еще не означает их отсутствие. Основатель науки биогеохимии и учения о микроэлементах академик В.И. Вернадский писал: "Живое вещество охватывает и регулирует в области биосферы все или почти все химические элементы. Они все нужны для жизни и попадают в состав организма не случайно. Нет особых, жизни свойственных, элементов. Есть главенствующие" [2]. Оптимальное содержание жизненно и условно необходимых микроэлементов и минимальное, не угрожающее срыву адаптационных механизмов организма, -токсичных микроэлементов является одним из важнейших условий нормального функционирования организмов. К токсичным микроэлементам относят те, биологическое значение которых достоверно не установлено, а повышенные концен-
трации оказывают негативное действие. Лекарственные растения являются одним из источников микроэлементов для человека и могут обеспечивать коррекцию различных микроэлементозов. Выполненные в последние годы эпидемиологические исследования свидетельствуют о широком использовании лекарственных растений в разных странах мира [3]. Поэтому необходим контроль за содержанием как необходимых, так и токсичных микроэлементов в лекарственных растениях.
В условиях Забайкалья исследования по микроэлементному составу лекарственных растений до настоящего времени не проводили. В то же время этот регион представляет собой территорию полиэлементных биогеохимических эндемий, обусловленных нарушением природных биогеохимических циклов целого ряда важных микроэлементов (дефицит, избыток или дисбаланс), негативно отражающемся на устойчивости функционирования и продуктивности экосистем, а также на здоровье человека. В работе [4] были представлены данные о содержании некоторых жизненно важных и условно необходимых микроэлементов в лекарственных растениях. Цель работы - изучение содержания и особенностей накопления токсичных микроэлементов (Ве, А1, Бг, Zг, Ва, РЬ) в надземной массе лекарственных растений в разных эколого-фитоценотических условиях Западного Забайкалья.
МЕТОДИКА ИССЛЕДОВАНИЯ
Исследование проводили в 12 наиболее населенных центральных и южных районах Бурятии (Западное Забайкалье) в разных эколого-фитоце-нотических условиях. Объектами исследования стали лекарственные растения 21 вида, произраставшие в степных, луговых и болотных фитоце-нозах на каштановых, аллювиальных дерновых, аллювиальных луговых и аллювиальных болотных почвах. Латинские названия растений приведены по Черепанову [5], названия типов почв -по [6] (таблица).
Отбор проб надземной массы растений в трехкратной повторности для исследований микроэлементного состава проводили в период наибольшей продуктивности (в фазе цветения, т. к. для большинства растений именно с этой фазой развития связаны максимальная продуктивность и накопление биологически активных соединений) на пробных площадках (ПП) 100 х 100 м в соответствии с методическими рекомендациями [7]. Озоление измельченных растительных проб осуществляли в муфельной печи при температуре 480 °С. Подготовку проб к анализу проводили по [8]. Содержание Ве, А1, Бг, Ва, Zг, РЬ определяли атомно-эмиссионным методом с пламенным источником возбуждения (активированная дуга переменного тока), относительная систематическая погрешность ±10-15%. Одновременно с отбором проб растений на тех же ПП отбирали пробы почв [9, 10]. Содержание микроэлементов в основных типах почв приведено в табл. 1. Коэффициент биологического поглощения (КБП) микроэлементов растениями из почв рассчитывали как отношение содержания элемента в золе растений к валовому содержанию его в почве. Математическую обработку результатов проводили стандартными методами [11].
РЕЗУЛЬТАТЫ И ИХ ОБСУЖДЕНИЕ
Бериллий. Бериллий относится к малоизученным в биологическом отношении микроэлементам. Он является элементом 1-го класса опасности (чрезвычайно опасным), обладающим высокой токсичностью и вызывающим мутагенные и канцерогенные эффекты. Соединения бериллия вызывают заболевания бериллиевым рахитом, бериллиозом и др. Способность иона Ве2+ образовывать более прочные комплексы, по сравнению с ионом Mg2+, с кислородсодержащими лигандами, фторидами и другими соединениями, присутствующими в живых организмах, обусловливает токсическое действие этого элемента. Ион
о
I
о
ш о ч о
«
(Г
о с
X СЗ
с я н
X
3
я «
о я о О
«
о н я
и
и Ч ш о
а «
я
х
3 я
(Г
я
о «
о н
и
я я
СЗ
N а
и
4 о
С
я я
Ч о я Н
N
ю СП
55 СП
1 1 1 СП 1
оо оо
СП СП
о
5 7
о
I
5
5
ю
о о о
о\ оо
^г 1 о 1 О СП 1
о СП о СП о
ю ^ч >/4
^ч
о сч о I сч г-
я
ч
(Я
ч
и Ч и
а я о и
Н
О о о о
о о о о
о ю СП 7
>/4 о г^ о о 5
о\ 1 о оо 1 о СП о\ 1 о 1
о о о о
о о о о
^ч ^ч ^ч ^г
СП ^ч о СП
>/4 ю ю '—1
л «
о я
сЗ Н
■а
сЗ
Ч
я и
и 3 я л 3 « о
(Г я « 2 я
я а
я и
ч ч
Л Я л ч
сЗ
Я «
2 ч ч
А
н о ч о
ю ■
о н о я я
(Я
•е
а £
о о
5
о о
о
5
о о о
5
о о о
оо о 1 о 1 т о 1 сч о СП
сэ СП СП о сэ оо о сэ г^ о сэ о
я
ч
и
а С
о гч
а я
Таблица 2. Содержание токсичных микроэлементов в лекарственных растениях в разных экологических условиях произрастания, мг/кг сухого вещества
Вид растения Место отбора, село Be Al Sr Zr Ва Pb Зола, %
Степные аридные фитоценозы (каштановые типичные почвы)
Володушка козелецелистная (Ви-pleurum scorzonerifolium Willd.) Панцерина шерстистая (Panzerina lapata L.) Полынь холодная (Artemisia frígida Willd.) Тимьян даурский (Thymus dahuri-cus L.) Белоозерск Петропавловка Унэгэтэй Ягодное Белоозерск Петропавловка Усть-Кяхта Удинск Ягодное 0.046 0.058 0.370 0.051 0.056 Не определяли 69 116 86 730 204 168 770 325 196 92 58 86 146 51 45 58 65 98 1.38 1.16 0.57 29.2 2.55 3.36 1.54 1.95 0.98 69 46 23 110 21 17 62 20 29 0.46 0.58 0.55 2.19 0.77 0.56 0.89 0.67 0.95 4.9 5.8 5.7 7.3 5.1 4.8 7.7 6.5 9.8
>
4
К
5
К te
м о
Луговые фитоценозы недостаточного увлажнения (аллювиальные дерновые почвы)
Гвоздика разноцветная (Dianthus versicolor Fisch, et Line.) Горечавник бородатый (Gentianop-sis barbata Froel.) Кровохлебка лекарственная (Sanguisorba officinalis L.)
Подмаренник настоящий (Galium verum L.)
Полынь эстрагон (Artemisia dracun-culus L.)
Тмин обыкновенный (Carum carvi L.)
Щавель пирамидальный (Rumex thyrsiflorus Fingerh.)
Усть-Кяхта
Кижинга
В. Тальцы
Кижинга
Петропавловка
Тугнуй
Усть-Кяхта
М. Куналей
Шаралдай
Тугнуй
Надеено
Усть-Кяхта
Ильинка
Таловка
Надеено
Ягодное Надеено
0.061 610 61 1.83 91 0.63 6.1
0.052 156 42 0.52 42 0.54 5.2
0.060 180 60 0.63 48 0.59 8.1
0.065 130 52 1.30 21 0.65 6.4
65 65 1.95 20 0.61 6.5
Не опреде- 216 72 0.72 72 0.70 7.2
ляли 59 63 0.59 59 0.61 5.9
0.063 272 54 0.70 41 1.30 6.8
0.070 1500 75 2.30 75 1.50 7.5
0.072 380 76 2.28 71 1.14 7.6
0.067 670 101 2.01 98 0.67 6.7
0.056 500 56 1.74 54 0.50 5.6
0.081 243 65 8.10 49 1.62 8.1
0.067 302 67 6.70 40 1.34 6.7
0.069 276 69 0.73 104 2.10 6.9
0.062 372 50 2.48 50 0.62 6.2
0.067 335 67 2.00 54 0.69 6.7
> В
к к
> "I
s
К
s
к te
Таблица 2 (окончание)
Место отбора, Be AI Sr Zr Ba Pb
село
О
В
w
X К м н
о *
о
К Л
к
(г1
я
£
К *
о
М £ м
к н о ю
W
ü М
ч о н ю
М
к к
(г1
я %
н
М
к
К
Вид растения
Зола, %
Луговые фитоценозы нормального увлажнения (аллювиальные луговые почвы)
Девясил британский (Inula britan- Кижинга Не опреде- 228 91 2.28 23 1.10 11.4
nica L.) ляли
Донник ароматный (Melilotus sua- M. Куналей 0.076 42 76 0.76 46 0.68 6.7
veolens Lebed.) В. Тальцы Не опреде- 19 70 1.40 21 0.70 7.0
Унэгэтэй ляли 256 247 1.24 19 0.62 6.2
Клевер луговой (Trifolium pretense Надеено 0.060 642 64 0.69 62 0.65 6.4
L.) Тугнуй 0.107 220 214 3.80 65 1.10 7.7
Красоднев малый (Hemerocallis mi- Тарбагатай 0.044 445 33 0.45 44 0.90 4.4
nor Mill.)
Лапчатка гусиная (Potentilla anser- Унэгэтэй 0.089 798 89 4.45 71 0.76 8.9
ine L.)
Подорожник большой (Plantago Ягодное 0.133 13.6 246 6.65 40 1.33 13.3
major L.) Тугнуй Не оп] эеделяли 8.9
Тысячелистник обыкновенный Ягодное 0.074 370 111 1.48 30 0.74 6.6
(Achillea millefolium L.)
Хвощ полевой (Equisetum arvense Ильинка 0.069 345 55 6.90 21 0.71 6.9
L.) М. Куналей Не опреде- 261 89 2.60 45 0.90 8.7
Тарбагатай ляли 108 86 1.10 22 1.12 10.8
Лугово-болотный фитоценоз (торфянисто-болотная почва)
Вахта трехлистная (Menyanthes tri- Посольск Не опреде- 213 Не опреде
Для дальнейшего прочтения статьи необходимо приобрести полный текст. Статьи высылаются в формате PDF на указанную при оплате почту. Время доставки составляет менее 10 минут. Стоимость одной статьи — 150 рублей.