ECOLOGICAL SAFETY IN PLANT INTRODUCTION IN URBAN LANDSCAPE OF THE EUROPEAN NORTH



Cite item

Full Text

Abstract

The problem of ecological safety of exploitation of the territories exposed to anthropogenic influence can be considered within the framework of reclamation of the disturbed vegetative cover, and subsequent use of the greening material for nutrition and pharmacological purposes. To date, for the northern regions that are part of the federal property, in accordance with the federal laws and standards. With further expansion of this assortment, it is necessary to take into account not only the presence of new plant species in local conditions, but also their synthesis of nutrient and pharmacologically valuable compounds. These include, in particular, polyunsaturated fatty acids (PUFA), which are anti-sclerotic and are involved in the mechanism of regulation of cholesterol level in the blood. In this work Euonymus Europaea L. is for the first time considered from this point of view. The results of analysis of the content of high fatty acids in the pericarp of its fruits at different stages of maturation are shown. It is found out that PUFA content of the lipid fraction of the total lipid fraction is significantly higher than that of saturated fatty acids. The distribution of fatty acids by groups is shown depending on the content of double bounds in their molecules. The results obtained are evidence of the expedience of analyzing the lipid acid contents of plant fruits. As an environmentally safe and pharmacologically valuable object from this point of view, European sprouts Euonymus Europaea L. can be recommended for cultivation on anthropogenically contaminated territories of the European North.

Full Text

Nikanov A. N., Zhirov V. K., Kizeev A. N., Frolova N. M., Popova O. N., Sturlis N. V. Ecological Safety in Plant Introduction in Urban Landscape of the European North. Ekologiya cheloveka [Human Ecology]. 2018, 2, pp. 16-20. 16 Экология человека 2018.02 Окружающая среда Условиями обеспечения экологической безопасности северных территорий Российской Федерации в местах проживания населения, осуществляющего добычу и переработку полезных ископаемых, являются: широкое применение экологически безопасных ресурсосберегающих технологий, малоотходных и безотходных производств, повторное использование и переработка отходов в качестве источников сырья в экономике, восстановление антропогенно преобразованных земель городских поселений и прилегающих к градообразующим предприятиям территорий [4, 11, 15, 17]. Искусственное формирование древостоев в селитебной зоне городских поселений имеет длительную историю, разработанную теорию и эффективную технологию. На антропогенно преобразованных землях с нарушенным или уничтоженным почвенным покровом в качестве альтернативы обычно предлагается устройство газонов с высадкой деревьев и кустарников [4]. Но это очень медленный и трудно регулируемый процесс. Использование экологического метода интродукции позволяет сократить сроки исследований и обеспечить качественный подбор растений для создания зеленых насаждений различного целевого назначения независимо от природных условий региона. В Мурманской области имеется значительный потенциал (виды, не введенные в озеленение, но отличающиеся перспективностью для данного региона), реализация которого значительно повысит экологическую эффективность и декоративность насаждений. Вместе с тем необходимо дальнейшее развитие целенаправленных интродукционных исследований, которые позволят обогатить насаждения Европейского Севера теми растительными видами, которые недостаточно введены в озеленение, например красивоцветущими кустарниками (Бересклет европейский) [3, 6, 9]. Бересклет насчитывает более 200 видов, но в климате средней полосы России растут лишь около 10 из них. Бересклет европейский (Euonymus europaea L.) используется как декоративный кустарник в ландшафтном озеленении городов, декоративен окраской листьев и яркими плодами в осенний период. Многие его декоративные разновидности морозостойки, неприхотливы и прекрасно приживаются в садах средней полосы России, в том числе в условиях Европейского Севера. Семейство бересклетовых дымо- и газоустойчиво, поэтому городские условия абсолютно не мешают растениям расти и развиваться. Плод бересклета имеет вид коробочки и содержит белые семена. Отвары и настои из листьев и плодов бересклета издавна применялись в народной медицине для лечения различных заболеваний [9]. В последнее время большое внимание исследователей привлекают препараты растительного происхождения, содержащие полиненасыщенные высшие жирные кислоты (ПНЖК), многие из которых являются незаменимыми (эссенциальными) для человека. К таким кислотам, которые называют еще витамином F, относятся линолевая, линоленовая и арахидоновая кислоты. Ткани человека и животных, в отличие от растительных, обладают ограниченной способностью превращать насыщенные жирные кислоты в ненасыщенные и полиненасыщенные. Однако эти кислоты обязательно должны присутствовать в продуктах питания, так как они являются предшественниками эйкозановых высших жирных кислот, которые образуют в организме ряд биологически активных соединений, оказывающих многообразное влияние на различные стороны метаболизма. Систематическое применение многих экзогенных ПНЖК (эйкозапентаеновая, докозагексаеновая и др.) с пищей (в том числе в составе биологически активных добавок) приводит к снижению заболеваний сердечно-сосудистой системы - атеросклероза, артериальной гипертензии и др. Кроме того, ПНЖК являются антисклеротическим фактором, они способствуют метаболизму холестерина в печени и его элиминированию из организма, а также выступают как ингибиторы фермента (ГМГ-редуктаза), контролирующего биосинтез холестерина [10]. В связи с этим значительный интерес проявляется сегодня к изучению жирнокислотной составляющей плодов многих лекарственных растений, в частности такого ценного из них, как бересклет. Целью данной работы было определение содержания высших жирных кислот в перикарпии плодов Бересклета европейского (Euonymus europaeus L.) в процессе их созревания и обоснование его эффективной интродукции в городской ландшафт Европейского Севера. Методы Образцы растительного материала были отобраны на разных стадиях созревания плодов Бересклета европейского: глобулярного зародыша, зрелого вскрывшегося плода и между этими сроками, когда зародыш был вполне сформирован (стадия зрелого зародыша). Суммарные липиды определяли по стандартным методикам [1, 12]. Растительный материал измельчали, липиды экстрагировали и омыляли с внутренним стандартом (изопропанольный раствор маргариновой кислоты), а выделенные жирные кислоты превращали в их метиловые эфиры (МЭЖК). Жирнокислотный состав устанавливали методом газожидкостной хроматографии МЭЖК с использованием хроматографа Agilent Technologies (США). Результаты анализировали с помощью системы сбора и обработки хроматографических данных GC_MS/ Enhanced (США). В работе рассчитывали индекс двойной связи и коэффициент ненасыщенности жирных кислот. Индекс двойной связи (ИДС) рассчитывали по методу D. Lyons с соавторами [13]: ИДС = М + 2 х Д + 3 х Тр / 100, где М - мононенасыщенные, Д - диненасыщенные, Тр - триненасыщенные жирные кислоты. 17 Окружающая среда Экология человека 2018.02 Коэффициент ненасыщенности (Кн) жирных кислот определяли по формуле [2]: Кн = Sненасыщенных кислот / S насыщенных кислот, где S - сумма кислот. Статистическую обработку полученных данных проводили с помощью пакета программ Microsoft Excel 2002. Статистическую значимость полученных результатов оценивалась по t-критерию при 5 % уровне значимости. При этом обсуждались только значимые различия. Результаты Изучение жирнокислотного состава суммарных липидов в перикарпии плодов Бересклета европейского на разных стадиях созревания показало, что в них содержится более 20 жирных кислот. Были обнаружены насыщенные и ненасыщенные жирные кислоты (таблица). На всех стадиях созревания преобладающими по содержанию являются насыщенные - пальмитиновая (С 16:0) и стеариновая (С 18:0) Жирнокислотный состав суммарных липидов в перикарпии плодов Бересклета европейского, % Жирные кислоты Стадия глобулярного зародыша Стадия зрелого зародыша Стадия зрелого вскрывшегося плода 12:0 0,15 ± 0,01 0,17 ± 0,01 0,27 ± 0,01 14:0 1,42 ± 0,06 1,78 ± 0,09 2,11 ± 0,05 15:0 0,50 ± 0,04 0,83 ± 0,04 0,82 ± 0,01 16:0 19,47 ± 0,33 25,39 ± 0,27 23,45 ± 0,41 7-16:1 0,56 ± 0,03 0,47 ± 0,02 0,29 ± 0,01 9-16:1 1,35 ± 0,01 1,62 ± 0,08 0,85 ± 0,02 11-16:1 0,06 ± 0,01 0,05 ± 0,01 - 17:0 0,04 ± 0,01 0,05 ± 0,01 0,04 ± 0,01 9-17:1 0,16 ± 0,04 - - 18:0 3,45 ± 0,04 4,52 ± 0,23 2,62 ± 0,04 9-18:1 9,80 ± 0,07 7,05 ± 0,35 4,38 ± 0,03 11-18:1 1,47 ± 0,01 1,32 ± 0,07 0,77 ± 0,02 9, 12-18:2 19,35 ± 0,07 18,39 ± 0,92 21,72 ± 0,08 19:0 0,08 ± 0,01 - 0,24 ± 0,13 9, 12, 15-18:3 38,52 ± 0,29 32,83 ± 1,64 34,85 ± 0,11 20:0 0,73 ± 0,06 1,05 ± 0,05 0,97 ± 0,01 11-20:1 0,32 ± 0,04 0,38 ± 0,02 0,11 ± 0,02 11, 14-20:2 0,10 ± 0,01 - - 21:0 0,07 ± 0,01 0,47 ± 0,02 0,16 ± 0,01 11, 14, 17-20:3 0,08 ± 0,01 - - 22:0 0,62 ± 0,01 1,15 ± 0,06 1,74 ± 0,06 23:0 0,15 ± 0,04 0,29 ± 0,01 0,37 ± 0,01 24:0 0,24 ± 0,02 0,72 ± 0,04 0,74 ± 0,03 26:0 0,47 ± 0,12 0,29 ± 0,01 0,98 ± 0,03 28:0 0,85 ± 0,08 1,18 ± 0,06 2,55 ± 0,17 ИДС 1,7 1,4 1,5 Кн 2,5 1,6 1,7 кислоты и ненасыщенные - а-линоленовая (С 9, 12, 15-18:3), линолевая (С 9, 12-18:2), олеиновая (С 9-18:1) жирные кислоты. Содержание жирных кислот в перикарпии плодов Бересклета европейского изменялось на разных стадиях созревания плодов. Содержание преобладающих ненасыщенных кислот - а-линоленовой и линолевой уменьшалось от стадии глобулярного зародыша к стадии зрелого зародыша, после чего возрастало к стадии зрелого вскрывшегося плода изучаемого растения. При этом наблюдалась противоположная динамика преобладающих насыщенных - пальмитиновой и стеариновой кислот, которые в растениях могут участвовать в биосинтезе ненасыщенных высших жирных кислот (см. таблицу). Полученные нами данные согласуются с представлениями об использовании насыщенных жирных кислот в синтезе ПНЖК [10]. На всех стадиях созревания в перикарпии плодов Бересклета уровень ненасыщенных жирных кислот был выше уровня насыщенных (от 62,0 до 72,0 % для ненасыщенных и от 28,0 до 38,0 % для насыщенных). О разном соотношении сумм ненасыщенных и насыщенных жирных кислот в перикарпии плодов бересклета в процессе созревания также свидетельствует Кн жирных кислот (см. таблицу). Все жирные кислоты распределялись по группам в зависимости от степени ненасыщенности: моно-ненасыщенные (в углеродной цепочке имеется одна двойная связь), диненасыщенные (две двойные связи) и триненасыщенные (три двойные связи). Содержание групп жирных кислот с разной степенью ненасыщенности было различно на разных стадиях созревания плодов (рисунок). На всех стадиях созревания преобладали трине-насыщенные (а-линоленовая и 11, 14, 17-эйкоза-триеновая) жирные кислоты. Содержание диненасы-щенных (линолевой и 11, 14, 17-эйкозатриеновой) и мононенасыщенных (7-гексадеценовой, пальми-толеиновой, пальмитовакценовой, 10-гексадеце-новой, олеиновой, цис-вакценовой, гадолеиновой) жирных кислот в суммарных липидах было ниже. Содержание триненасыщенных (а-линоленовая) и диненасыщенных (линолевая) групп жирных кислот было максимально на стадии глобулярного зародыша. В процессе созревания плодов бересклета содержание этих групп кислот уменьшалось к стадии зрелого зародыша, после чего возрастало к стадии зрелого плода изучаемого растения. Содержание мононенасыщенных (олеиновой) жирных кислот также было максимально на стадии глобулярного зародыша. В ходе созревания плодов содержание этой группы кислот снижалось к стадии зрелого вскрывшегося плода. Индекс двойной связи жирнокислотного состава суммарных липидов изменялся за счет триненасыщен-ных жирных кислот, преимущественно а-линоленовой кислоты (см. таблицу). 18 Экология человека 2018.02 Окружающая среда Содержание суммы моно-, ди- и триненасыщенных жирных кислот (ЖК) в перикарпии плодов Бересклета европейского Обсуждение результатов Мурманская область является наиболее индустриально развитым регионом Европейского Севера России. Здесь расположены крупные предприятия горнопромышленного комплекса, металлургические заводы и объекты ядерной энергетики, вследствие чего растительность испытывает на себе огромный пресс антропогенной нагрузки. Загрязнение почв на территории вокруг промышленных предприятий (в том числе и в зоне жилой застройки) имеет характер техногенной геохимической аномалии, способствует деградации растительности, образуя техногенные пустоши [3, 11, 14, 16] и оказывая существенное влияние на здоровье населения [5, 7, 8]. Восстановление растительности на разрушенных землях, в том числе в селитебной зоне городских поселений Европейского Севера, может осуществляться путем интродукции в городские ландшафты красивоцветущих кустарников, которые не только украсят улицы, скверы и парки, но и будут безопасны для населения. Применение в ландшафтном озеленении северных городов декоративного кустарника Бересклет европейский хорошо вписывается в концепцию экологической безопасности. При проведении исследований по эффективной интродукции впервые получена новая ценная информация о липидном обмене перикарпия созревающих плодов Бересклета европейского. Установлено распределение групп моно-, ди- и триненасыщенных жирных кислот в перикарпии созревающих плодов Бересклета. Степень ненасыщенности жирных кислот, входящих в состав липидов, была максимальна на стадиях глобулярного зародыша и зрелого вскрывшегося плода, что свидетельствует о высокой реакционной способности липидных веществ на этих стадиях созревания. На стадии зрелого зародыша, наоборот, преобладают кислоты с низкой степенью ненасыщенности, которые играют в основном роль запасных веществ. Уровень ненасыщенных жирных кислот превышал уровень насыщенных кислот. При изучении жирнокислотного состава суммарных липидов перикарпия плодов бересклета установлено, что в составе жирных кислот преобладали а-линоленовая, линолевая, олеиновая, пальмитиновая и стеариновая кислоты. Показана изменчивость содержания этих кислот на разных стадиях созревания плодов. Полученные результаты показывают возможность и высокую эффективность использования методики изучения липидов у растений в различных экологических условиях (в том числе при антропогенном воздействии) в экосистемах Европейской Севера. Учитывая устойчивость к холоду и атмосферным загрязнениям, можно рекомендовать интродукцию Бересклета обыкновенного в городские ландшафты Европейского Севера. Авторы выражают глубокую признательность сотрудникам Института физиологии растений им. К. А. Тимирязева РАН за помощь в проведении экспериментов. Список литературы
×

About the authors

A N Nikanov

Northwest Public Health Research Center

Email: krl_s-znc@mail.ru

V K Zhirov

Polar-Alpine Botanical Garden and Institute named after N. A. Avrorin, the Kola Science Centre of the Russian Academy of Sciences

A N Kizeev

Polar-Alpine Botanical Garden and Institute named after N. A. Avrorin, the Kola Science Centre of the Russian Academy of Sciences

N M Frolova

Northwest Public Health Research Center

O N Popova

Northern State Medical University

N V Sturlis

Northern (Arctic) Federal University named after M. V. Lomonosov

References

  1. Верещагин А. Г. Липиды в жизни растений / Институт физиологии растений им. К. А. Тимирязева РАН. М.: Наука, 2007. 78 с.
  2. Ветчинникова Л. В., Шуляковская Т. А., Канючкова Г. К. Жирнокислотный состав суммарных липидов различных органов Betula Pendula Roth. и B. Pubescens Ehrh., произрастающих в Карелии // Растительные ресурсы. 2000. Т. 36, вып. 2. С. 85-92.
  3. Кизеев А. Н., Жиров В. К., Никанов А. Н. Влияние промышленных эмиссий предприятий Кольского полуострова на ассимиляционный аппарат сосны // Экология человека. 2009. № 1. С. 9-14.
  4. Кизеев А. Н., Жиров В. К., Ушамова С. Ф., Коклянов Е. Б., Никанов А. Н., Кульнев В. В., Базарский О. В. Экогеосистемы горнодобывающего класса Северо-Запада восточно-европейской платформы (Мурманская область) // Экологическая геология крупных горнодобывающих районов Северной Евразии (теория и практика): коллективная монография. Воронеж, 2015. С. 282-326.
  5. Лыжина А. В., Бузинов Р. В., Унгуряну Т. Н., Гудков А. Б. Химическое загрязнение продуктов питания и его влияние на здоровье населения Архангельской области // Экология человека. 2012. № 12. С. 3-9.
  6. Любимов В. Б. Интродукция растений (теория и практика). Брянск: Курсив, 2009. 364 с.
  7. Никанов А. Н., Кривошеев Ю. К., Гудков А. Б. Влияние морской капусты и напитка «Альгапект» на минеральный состав крови у детей - жителей г. Мончегорска // Экология человека. 2004. № 2. С. 30-32.
  8. Никитин Ю. П., Хаснулин Ю. В., Гудков А. Б. Итоги деятельности академии полярной медицины и экстремальной экологии человека за 1995-2015 года: современные проблемы северной медицины и усилия учёных по их решению // Медицина Кыргызстана. 2015. Т. 1, № 2. С. 8-14.
  9. Шагапов Р. Р., Шагапов Т. Р. Декоративные растения для системы городских ландшафтов // Известия Оренбургского государственного аграрного университета. 2011. Т. 3, № 31-1. С. 14-16.
  10. Ширшова Т. И., Волкова Г. А., Матистов Н. В. Липиды и высшие жирные кислоты в Allium Strictum (Alliaceae) // Растительные ресурсы. 2010. Вып. 2. С. 105-109.
  11. Bykov V., Nikanov A., Talykova L., Mikhaleva V., Varvashtjan N. Environmental pollution from nickel refineries and human health at the north // Environment and human health: The complete Works of International Ecologic Forum. SPb.: SpecLit, 2003. P. 717-719.
  12. Folch J., Lees M., Stanley G. H. A simple method for the isolation and purification of total lipids from animal tissues // J. Biol. Chem. 1957. Vol. 226, N 1. P. 497-509.
  13. Lyons J. M., Wheaton T. A., Pratt H. K. Relationsheep between the physical nature of mitochondrial membranes and chilling sensitivity in plants // Plant. Physiol. 1964. Vol. 39, N 2. P. 262-268.
  14. Nieminen P., Panychev D., Lyalyushkin S., Komarov G., Nikanov A., Borisenko M., Kinnula V. L., Toljamo T. Environmental exposure as an independent risk factor of chronic bronchitis in northwest Russia // International Journal of Circumpolar Health. 2013. Vol. 72 (1). P. 19742.
  15. Talykova L., Nikanov A. To the problem of air SO2 pollutions biological effect in Arctic region // Living and working in the North: proceedings of the International Symposium, Kostomus / PetrSU. Petrozavodsk, 2003. P. 132-134.
  16. Thomassen Y., Nieboer E., Ellingsen D., Hetland S., Norseth T., Odland J. O., Romanova N., Chernova S., Tchachtchine V. P. Characterization of worker's exposure in Russian nickel refinery // Journal of Environmental Monitoring. 1999. Vol. 1 (1). P. 15-25.
  17. Unguryanu T., Novikov S., Buzinov R., Gudkov A., Grjibovski A. Respiratory diseases in a town with heavy pulp and paper industry // Epidemiologia and prevenzione. 2010. Vol. 34, iss. 5-6. P. 138.

Supplementary files

Supplementary Files
Action
1. JATS XML
Download

Copyright (c) 2018 Human Ecology


СМИ зарегистрировано Федеральной службой по надзору в сфере связи, информационных технологий и массовых коммуникаций (Роскомнадзор).
Регистрационный номер и дата принятия решения о регистрации СМИ: серия ПИ № ФС 77 - 78166 от 20.03.2020.


This website uses cookies

You consent to our cookies if you continue to use our website.

About Cookies