Эколого-биологические особенности горца растопыренного (Aconogonon divaricatum)

Министерство образования и науки Республики Бурятия

Комитет по образованию Администрации г. Улан-Удэ

Муниципальное автономное общеобразовательное учреждение

«Физико – математическая школа №56»

ХХХI городская научно-практическая конференция

«Шаг в будущее» для учащихся 5-11 классов

Секция «Биология»

Тема:

«Эколого-биологические особенности Горца растопыренного

(Aconogonon divaricatum)»

Выполнила: Жанаева Номина

ученица 10 «г» класса

Руководитель: Крупенникова Зинаида Николаевна, учитель биологии и химии МАОУ ФМШ №56

Улан-Удэ

2025

ОГЛАВЛЕНИЕ

ВВЕДЕНИЕ……………………………………………………………………………...4

ОСНОВНАЯ ЧАСТЬ…………………………………………………………………...6

1.Систематическое положение и ареал………………………………………………..6

2.Морфология и экология Горца растопыренного…………………………………..6

3.Компонентный химический состав Aconogonon divaricatum………………………8

ЗАКЛЮЧЕНИЕ………………………………………………………………………..12

ЛИТЕРАТУРА…………………………………………………………………………14

Актуальность. На сегодняшний день рациональное использование природных ресурсов – одна из важнейших задач биологии, в том числе ботаники.

Сегодня почти 40 % всех лекарственных средств в нашей стране изготавливаются на основе растительного сырья, такие препараты обладают высокой биологической активностью и меньшей токсичностью по сравнению с синтетическими аналогами. Государственный реестр лекарственных средств и изделий медицинского назначения Российской Федерации включает примерно 300 видов растений, однако до сих пор существует большое количество видов растений с недостаточно изученными лекарственными свойствами. При этом потребность медицинской промышленности в растительном сырье постоянно растет. Увеличение ассортимента растительного лекарственного сырья, а также расширение регионов культивирования лекарственных растений в России сегодня является актуальной проблемой.

Особый интерес представляют виды, которые могут использоваться комплексно: не только в качестве лекарственных, но и медоносных, кормовых культур и в качестве средства повышения плодородия почвы. Таким видом является Aconogonon divaricatum (L.) Nakai ex Mori, перспективное лекарственное растение, содержащее в составе надземных органов, корневой системе дубильные вещества.

Лекарственные свойства вида недостаточно изучены, существует необходимость более подробного исследования химического состава надземной и подземной частей растения для дальнейшего изучения его оздоравливающих свойств.

В связи с вышеупомянутой проблемой, цель данной работы – изучить эколого-биологические свойства и химический состав надземной и подземной частей Aconogonon divaricatum в пределах Тарбагатайского и Иволгинского районов.

Были поставлены такие задачи, как:

1. Изучит ареал;

2. Подробно исследовать морфологию и экологию Aconogonon divaricatum

3. Провести химический анализ;

Материалы и методика: Полевые исследования проводились в 2024г. Были использованы материалы, собранные в ходе данных полевых исследований (45 гербарных листов), а также гербарные образцы Института общей и экспериментальной биологии СО РАН.

Практическая ценность. Результаты исследования могут быть использованы для дальнейшего изучения данного вида в пределах этих район и за их границами. Полученные результаты по биохимическому анализу сырья разных фаз вегетации могут служить ориентиром при выборе оптимального срока сбора его сырья для увеличения концентрации дубильных веществ.

Горец растопыренный (лат. Aconogonon divaricatum) — многолетнее растение, вид рода Горец (Polygonum) семейства Гречишные (Polygonaceae).

Таран растопыренный встречается в степях, зарослях кустарников, на остепненных лугах и как сорное в посевах и на залежах. Отнесен к маньчжуро-даурским лесостепным видам, который распространен на Саянах байкальских, Нагорье байкальском, Нагорье витимском, в Бурятии южной (степная и лесостепная часть республики).

Естественный ареал вида охватывает северную часть Восточной Азии, Северную Монголию, южные районы Восточной Сибири. Как заносное растение встречается в Восточной Европе, а на Дальнем Востоке заносится на север до широты Магадана.

Произрастает преимущественно в умеренном климате, натурализован на территориях Алтая, Амура, Бурятии, Центрально-Европейская России, Северо-Центрального Китая, Читы, Внутренней Монголии, Иркутска, Хабаровска, Кореи, Маньчжурии, Монголии, Северо-Западной Европейской России, Приморья, Западной Сибири и Якутии, и интродуцирован в Дании, Финляндии, Норвегии, Швеции, а также в Магадане, на Камчатке и Сахалине.

Корневая система Тарана растопыренного развивается с учетом площади питания, на которую высаживается растение. Уже в первый год жизни корневая система достигает глубины 50 см.

Растение крепкое, стебли иногда немного древеснеющие в основании корневой шейки. Полноценно развивается и создает условия для задержания снега, сохранения влаги в весеннее время. Не испытывает конкуренции к кормовым травам.

В первый год жизни горец является «одноосным» растением. Его надземная часть включает в себя только один побег, заканчивающийся терминальным соцветием. В первый год жизни формируется мощная корневая система с достаточным запасом пластических веществ. Успешной перезимовке вид также обязан относительно глубокому расположению в почве почек возобновления и корневищ. На второй, третий и в последующие

годы жизни горец может формировать дополнительный стеблестой.

Вид светолюбив, плохо переносит затенение другими растениями, особенно в первый год жизни, и в затемненных местах совсем не цветет или цветет очень слабо и почти не плодоносит. По фотопериодической реакции относится к растениям длинного светового дня и очень требователен к интенсивному освещению. Считается типичным мезофитом, предъявляющим высокие требования к наличию влаги в почве и воздухе.

В естественных условиях горец произрастает на различных почвенных типах и разностях. Лучшими для него являются хорошо окультуренные, аэрируемые, по механическому составу супесчаные и суглинистые почвы, малотребователен к плодородию почвы.

Выживаемость растений первого года жизни составляет примерно 85- 90 %.

Вид имеет высокое семенное самовозобновление. Семена созревают в конце августа - сентябре.

Со второго года жизни начинается обильное образование плодов. 50-80

% от общего количества плодов приходится на раннецветущие соцветия, при этом большая часть плодов завязывается на верхних соцветиях (35-45 %), и ниже по ярусам их количество убывает (до 10-15 %). Если лето очень влажное и одновременно холодное, то фаза цветения затягивается и большая часть семян не успевать завязаться и дозреть.

По способу опыления растения делятся на две основные группы: ветроопыляемые и насекомоопыляемые. Для A. divaricatum характерны оба способа опыления в той или иной степени. Растение имеет обоеполые мелкие, но достаточно ароматные цветки, соцветия которых в общей массе образуют большие метелки, медовый запах привлекает различных насекомых. Для цветков характерна дихогамия – пыльники тычинок созревают раньше рыльцев пестика (один из способов избегания самоопыления). Формула цветка выглядит следующим образом:

♀ ♂*Ca₅Co₅A₈G₁

Виды рода Таран произрастают, в основном, на скалах, каменистых склонах и россыпях высокогорного пояса с различной степенью увлажнения, в сухих степях и на прибрежных песках и галечниках .

Растение произрастает в областях с континентальным климатом, отличающихся сухим и жарким летом и морозной зимой практически без снега, относится к ксеромезофитам. Поликарпик.

а - внешнее строение; б – стебель; в – лист; г – корень горца растопыренного (Aconogonon divaricatum ). Фото автора, 2024 г.

Согласно данным Г. И. Высочиной (2003) основная группа веществ из комплекса фенольных соединений видов рода Aconogonon - флавоноловые гликозиды. Они специфичны для каждого вида и отражают их дифференциацию в различных экологических условиях.

Таран растопыренный содержит дубильные вещества, большую часть. Накопление и состав дубильных веществ зависят от возраста растения, фазы развития и климата, а также почвенных условий, освещения, влажности и других факторов, влияющих на растение и подвластных изменениям.

В медицинской практике долгое время считалось, что основным фармакологическим эффектом всех дубильных веществ является проявление вяжущих свойств, однако было доказано также наличие антиоксидантных, ангиопротекторных, противоопухолевых свойств дубильных веществ, что обусловлено структурными особенностями молекул таннидов. По этой причине поиск новых представителей флоры, в составе которых доминируют дубильные вещества является весьма актуальной задачей. Характерной реакцией на дубильные вещества является почернение их при обработке слабым раствором хлорного железа.

Что касается минерального состава, анализ был проведен в 2018 году Е. А. Лукша и др. Макро- и микроэлементы, содержащиеся в сырье A. divaricatum представлены в таблице 3.

Таблица 1

Макро- и микроэлементы в составе сырья A. divaricatum

Также в растении обнаружены валин, изолейцин, лизин, метионин, треонин, которые относятся к незаменимым аминокислотам, а также витамин С и витамины группы P (Ахметова, 2013).

Объектом исследования являются надземная (листья со стеблями, соцветия, плоды) и подземная части Тарана растопыренного, собранные в различные фазы вегетации (бутонизации, цветения, плодоношения и увядания надземной части) в Иволгинском районе.

Количественное содержание дубильных веществ в надземной и подземной части Aconogonon divaricatum определялось в образцах растения, выращенного в культуре в Омской области (Иванова, Лукша, 2015). Суммарное содержание дубильных веществ составляло от 2,42 ± 0,10 % в стеблях до 18,62 ± 0,31 % в корнях. В тех же образцах, собранных в фазу вегетации, определяли содержание катехинов и антоцианов (Иванова и др., 2017). В Aconogonon divaricatum из Бурятии обнаружено 17 соединений фенольной природы (Николаева и др., 2012).

Для фитохимического анализа собранные образцы растения высушивались до воздушно-сухого состояния и измельчались до размера частиц 0,5 мм (Правила, 1989). Наличие БАВ определяли по общепринятым методикам (Методы, 1987; Георгиевский и др., 1990). Определение количественного содержания дубильных веществ проводили методом перманганатометрического титрования, содержание суммы дубильных веществ в % рассчитывали по отношению к массе абсолютно сухого сырья (Фармакопея РФ, 2015).

В результате в надземных органах во все фазы вегетации обнаружены дубильные вещества, флавоноиды, сапонины, в фазу бутонизации в листьях и стеблях присутствовали также кумарины. В корнях растения содержатся дубильные вещества, сапонины, следы алкалоидов и в фазу бутонизации – антоцианы. Флавоноиды в корнях не были обнаружены.

Содержание дубильных веществ варьировало от 9,59 ± 0,37 % в стеблях до 29,63 ± 0,58 % в корнях. В листьях содержание дубильных веществ находилось в пределах от 12,11 ± 0,29 % в фазу плодоношения до 18,22 ± 0,31 % в фазу цветения. В стеблях – от 9,59 ± 0,37 % в фазу плодоношения до 12,93 ± 0,42 % при цветении. В соцветиях содержание дубильных веществ составило 16,40 ± 0,50 %, в плодах – 13,83 ± 0,37 %. В корневой системе минимальное содержание дубильных веществ отмечено в период цветения (14,21 ± 0,49 %), максимальное – в фазу бутонизации (29,63 ± 0,49 %) (табл. 4).

Таблица 2

Максимальная и минимальная концентрации дубильных веществ в разных органах A. divaricatum на разных фазах вегетации

Таким образом по сравнению с литературными данными (Иванова, Лукша, 2015), Aconogonon divaricatum из Бурятии отличается большим содержанием дубильных веществ во все периоды вегетации, в связи с чем может быть рекомендован для более углубленного изучения с целью

использования в медицинской практике. При этом наибольшая концентрация дубильных веществ наблюдается в корневой системе в период бутонизации, в то время как в остальных органах растения она возрастает с понижением в корнях в фазу цветения.

Во Флоре Байкальской Сибири (2359 видов и подвидов) семейство Polygonaceae представлено 44 видами (1, 87%), а род Polygonum по количеству видов относится к преобладающим (28 видов), причем вместе с другими 9 родами составляет 20,4% видового и подвидового разнообразия флоры Байкальской Сибири в целом, что определяет актуальность его изучения.

По комплексу экологических условий территория Селенгинского среднегорья относится к недостаточно увлажненным и острозасушливым регионам. Одной из особенностей климатических условий является короткое лето и суровая продолжительная зима. В то же время A. divaricatum относится к видам, предъявляющим высокие требования к наличию влаги в почве и воздухе, но, благодаря мощной корневой системе до 2 метров в длину, способен добывать влагу из глубоких почвенных горизонтов, что позволяет ему расселятся по сухим участкам и переносить длительные засухи.

Вид очень требователен к интенсивному освещению, в затемненных местах совсем не цветет или цветет очень слабо и почти не плодоносит,

поэтому открытые степные и лесостепные участки на территории Селенгинского среднегорья, где количество солнечных дней в году составляет более половины, для него оптимальны.

Для вида характерна сезонная динамика изменения химического состава (концентрации дубильных веществ), а также его изменение по локализации в органах растения. Наибольшая их часть локализована в корневой системе и максимально возрастает к фазе бутонизации. В то же время в надземной части наибольшая концентрация дубильных веществ приходится на фазу цветения, когда в корневой системе она минимальная. По сравнению с литературными данными (Иванова, Лукша, 2015), A. divaricatum из Бурятии отличается большим содержанием дубильных веществ во все

периоды вегетации, в связи с чем может быть рекомендован для более углубленного изучения с целью использования в медицинской практике.

Таким образом, изучение эколого-биологических особенностей Aconogonon divaricatum позволяет получить ценную информацию о данном виде. Анализ компонентного химического состава надземных и подземных частей этого вида позволяет получить данные о его биологической активности и потенциальном использовании в медицине и других областях. Однако, для получения более детальной информации требуются дополнительные исследования, включая биохимические, фармакологические и токсикологические анализы. В целом, результаты данного исследования могут быть полезными для разработки новых лекарственных препаратов и для улучшения комплексов охраняемых природных территорий, где встречается данный вид.

1. Афанасьева Е. А. Интродукционная оценка высокорослых декоративных травянистых многолетников в центральной Якутии / Е. А. Aфанасьева // Вестник государственного аграрного университета. – 2017. – № 7. – С. 100- 104.

2. Ахметова О. В. Морфолого-анатомическое изучение Тарана растопыренного

/ О. В. Ахметова, Е. А. Лукша, Г. И. Калинкина, А. Ф. Степанов // Фармация. – 2014. – № 5. – С. 20-23.

1. Ахметова О.В. Состав первичных метаболитов надземной части Aconogonon divaricatum L. Культивируемого / Ахметова О.В., Лукша Е.А. // Новое слово

2. Барицкая В. А. Дополнения к Флоре Сосудистых Растений района Пю-6 регионального деления территории Иркутской области / В. А. Барицкая, В. В. Чепинога // Известия Иркутского государственного университета. Серия: биология, экология. – 2016. – Т. 15. – С. 3-10.

3. Басхаева Т. Г. Aconogonon divaricatum (L.) Nakai ex Mori как перспективное лекарственное растение на территории Республики Бурятия / Т. Г. Басхаева, Б. С. Киселева // Естественные науки: актуальные вопросы и социальные вызовы. – 2021. – С. 15-17.

4. Басхаева Т. Г. Некоторые данные по фитоценотической приуроченности Aconogonon divaricatum (L.) Nakai ex Mori на территории Республики Бурятия / Т. Г. Басхаева, Б. С. Киселева //Биоразнообразие, состояние и динамика природных и антропогенных экосистем России. – 2021. – С. 6-11.

5. Воронин А. А. Горец забайкальский (Polygonum divaricatum L.) в условиях ботанического сада Воронежского госуниверситета / А. А. Воронин, О. Н. Сафонова, В.С. Воронина // Плодоводство и ягодоводство России. – 2014. – Т. 40. № 1. – С. 90-92.

6. Высочина Г. И. Фенольные соединения в систематике и филогении семейства Гречишных (Polygonaceae Juss.). Сообщ. I. Род Таран - Aconogonon (Meissn.) Reichenb. / Г. И. Высочина // Turczaninowia. - 2003. – Т. 6. - № 1. – С. 73-87.

7. Георгиевский В. П. Биологически активные вещества лекарственных растений / В. П. Георгиевский, Н. Ф. Комиссаренко, С. Е. Дмитрук. – Новосибирск: Наука, 1990. – 333 с.

8. Государственная Фармакопея РФ

9. Гудкова А. А. Фармакогностическое изучение представителей рода горец (Persicaria Mill.) как перспективного источника получения лекарственных препаратов: диссертация на соискание ученой степени доктора фармацевтических наук : спец. 14.04.02 / Гудкова Алевтина Алексеева ; ВГУ.

- М., 2020. - 450 с.

1. Жуков Ю. П. продуктивность Горца забайкальского в зависимости от норм удобрений, кратности скашивания и норм высева семян / Ю. П. Жуков, Р. А. Доценко // Известия ТСХА. – 1988. – С. 32-39

2. Иванова Е. В. Содержание дубильных веществ в надземной и подземной частях Aconogonon divaricatum / Иванова Е.В., Лукша Е.А. // Современные проблемы науки и образования. – 2015. – №5. – С. 86.

3. Иванова Е. В. Определение катехинов и лейкоантоцианов в надземной и подземной частях Aconogonon divaricatum / Е. В. Иванова, Е. А. Лукша, Г. И. Калинкина и другие // Вестник волгоградского государственного медицинского университета. – 2016. – №4 (60). –с. 118-120.

4. Иванова Е. В. Современное состояние исследований компонентного состава и биологической активности Aconogonon divaricatum (Polygonaceae) / Е. В. Иванова, Е. А. Лукша, Е. С. Погодин // Медицина и образование в Сибири. – 2015. – №1. – С. 45.

5. Кузнецов В. М. Горец забайкальский и перспективы введения его в культуру

/ В. М. Кузнецов ; [отв. ред. М. В. Культиасов] ; Акад. наук СССР, Главный бот. сад. - Москва : Издательство Академии наук СССР, 1957. – 90 с.

1. Кузнецова Е. Н. Эколого-биологические основы интродукции горца Забайкальского (растопыренного) Polygonum divaricatum L. в Иркутской области: диссертация на соискание ученой степени кандидата педагогических наук: спец. 03.00.16 / Кузнецова Елена Николаевна; ИрГСХА. – Иркутск, 1999. – 237 с.

2. Лазарев А. В. Обзор рода Polygonum L., 1753 / А. В. Лазарев, С. В. Недопекина // Научные ведомости Белгородского государственного университета. серия: естественные науки. - 2009. - № 11-2 (66). – С. 18-24.

3. Лукша Е. А. Минеральный состав некоторых видов семейства Polygonaceae флоры Сибири / Е. А. Лукша, И. Н. Корнеева, И. А. Савченко и другие //

4. Малицкая Н. В. Влияние фотосинтетической активности Горца забайкальского на урожайность / Н. В. Малицкая // Сибирский вестник сельскохозяйственной науки. – 2008. – № 11. – С. 132-136.

5. Малицкая Н. В. Кулисы из Горца забайкальского (Polygonum divaricatum L.) для защиты луга в межлесных насаждениях / Н. В. Малицкая, Ш. Ш. Шаканова, О. Д. Шойкин, М. В. Белова // Инновации в сохранении и устойчивом развитии лесных экосистем. – 2020. – С. 133-136.

6. Малицкая Н. В. Основные приемы возделывания горца забайкальского на корм в засушливых условиях / Н. В. Малицкая // Известия Иркутской государственной экономической академии (Байкальский государственный университет экономики и права). – 2011. – С. 55-60

7. Николаева Г. Г. Изучение фенольного состава растений : горца растопыренного, г. узколистного, г. земноводного, г. птичьего методом ВЭЖХ/ Г. Г. Николаева, М. В. Бальхаева, И. В. Николаева [и др.] // Вестн. Бурятского государственного университета. — 2012. — Спецвыпуск. — С. 127–131.

8. Определитель растений Бурятии / О. А. Анехонов, Т. Д. Пыхалова, К. И. Осипов, Б. Б. Намзалов [и др.]. – Улан-Удэ : Издательство Республиканская типография, 2001. – 672 с.

9. Правила сбора лекарственных растений. – М.: Медицина, 1989. – 406 с.

10. Работнов Т. А. Кормовые растения сенокосов и пастбищ СССР : в 3 т. / под ред. И. В. Ларина. — М. ; Л. : Сельхозгиз, 1951. — Т. 2 : Двудольные (Хлорантовые — Бобовые). — С. 105—106. — 948 с.

11. Растительные ресурсы СССР: цветковые растения, их химический состав и использование. Семейства Magnoliaceae – Limoniaceae: справочник / Отв. ред. Ал. А. Федоров. – Ленинград: Наука. Лен. отделение, 1984. – С. 460.

12. Флора Центральной Сибири. Onocleaceae - Saxifragaceae: определитель / Под ред. Л. И. Малышева, Г. А. Пешковой. – Т.1. – Новосибирск : Наука. Сиб. отделение, 1979. – 534 с.

13. Хуснидинов Ш. К. Рекомендации по возделыванию горца Забайкальского в Иркутской области - Иркутск, 1993. - 14 с.

14. Чубарова Г. В. Сравнительная оценка многолетних силосных растений в Центральных районах Нечерноземной полосы / Г. В. Чубарова, Л. А. Алехина

// Шеестой симпозиум по новым кормовым растениям: Тез. докл. - Саранск. – 1973. - С. 60.

1. Чудновская Г. В. Биоэкология и ресурсы лекарственных растений Восточного Забайкалья: диссертация на соискание ученой степени доктора биологических наук: 03.02.08 / Г. В. Чудновская. – Иркутск, 2014. – 411