Учебный центр «Крисмас+»

ИЗУЧЕНИЕ ВОЗМОЖНОСТЕЙ ДЛЯ ЭФФЕКТИВНОГО СБОРА ЛЕКАРСТВЕННОГО СЫРЬЯ CONVALLARIA MAJALIS L. В РАЗЛИЧНЫХ ТИПАХ ЛЕСА В ПРЕДЕЛАХ ТЕРРИТОРИИ КАРЕЛЬСКОГО ПЕРЕШЕЙКА

Авторы: Андреева Дарья 9 кл., Верболов Евгений, 11 кл.

школа № 427, лицей № 572, лаборатория АИР Эколого-биологический центр «Крестовский остров»

Руководители: Еремеева Е. Ю., к.п.н.; Тимофеева Л. Г.

Ландыш майский – известное оффицинальное растение, широко распространенное в России, входящее в фармакопеи многих стран. Из его сырья получают кардиотонические лекарственные препараты. Эффективность заготовок лекарственного сырья ландыша возможно значительно повысить, если исследовать связь его урожайности с параметрами среды в различных местообитаниях.

Особенности урожайности данного вида изучаются учащимися лаборатории агроэкологии и ресурсоведения Эколого-биологического центра «Крестовский остров» по заданию Научно-образовательного центра Биологического института РАН им. В.Л. Комарова.

Цель данного исследования – изучить возможности для эффективного сбора сырья ландыша майского в различных типах леса на территории Карельского перешейка Ленинградской области.

В задачи входило: изучение литературы об объекте исследования, освоение методики изучения урожайности популяций ландыша майского, выбор площадок в различных типах леса для исследования, сбор и статистическая обработка данных, изучение почвенных параметров, выявление связи урожайности популяций ландыша с почвенными параметрами и формулировка выводов.

Методы исследования. Изучение урожайности проводилось методом учетных площадок (А.Л. Буданцев, Н.П. Харитонова, 2006).  На площадках площадью 1м² собирали всю надземную сырьевую фитомассу, учитывали количество листьев и их размеры. Собранное сырье взвешивали на электронных весах с точностью до 5% , высушивали и повторно взвешивали.

На каждой площадке участке взято по 3 почвенные пробы. Методом шнура определялся гранулометрический состав почвы. Кислотность почвенных проб измерялась электронным pH-метром. В лабораторных условиях проводился анализ на присутствие сульфат анионов, хлоридов, гидрокарбонатов и нитратов.

Место и время проведения исследований.

Материал собран в поселке Юкки 22 июля 2013 года,  на участке заказника «Гряда Вярямянселькя» в окрестностях станции Петяярви с 8 по 20 июля 2013 года. Всего было заложено 40 учетных площадок: 10 - в сосновом лесу, 10 - в смешанном и 10 - в еловом лесу, 10 – в смешанном лесу с преобладанием сосны,

Результаты исследования.

1. Размеры листьев ландыша майского на учетных площадках.

Для получения четкой картины размерной структуры популяций ландыша майского в различных типах леса были вычислены средние значения размеров листовой пластинки для каждой популяции. В среднем размеры первого и второго листа ландыша на всех учетных площадках различаются незначительно. При этом первый лист меньшего размера, чем второй. Наибольший разброс размеров листьев отмечен в популяциях ландыша, произрастающих в еловом и смешанном лесу. Самые короткие в среднем листья отмечены на участке соснового леса. Самыми крупными размерами листовой пластинки обладают экземпляры на площадках  в смешанном лесу.

2. Количество листьев ландыша на учетных площадках.

В смешанном лесу отмечено наибольшее среднее количество листьев на квадратный метр (176), и высокий разброс их числа на площадках (максимум – 251, минимум – 77). В смешанном лесу с преобладанием сосны отмечено в среднем 127,9 листьев на м2 и  максимальный разброс числа листьев на площадках (максимум -  231 лист и минимум – 53). В сосновом лесу в среднем на одном квадратном метре отмечено 63,8 листьев (максимум – 101, минимум – 35), в еловом лесу среднее количество листьев 31,7 и минимальный разброс количества листьев на отдельных площадках (максимум – 50, минимум – 16).

3. Вес сухого и сырого сырья ландыша на учетных площадках.

Наибольший сырой вес отмечен на площадках в смешанном лесу,  здесь же отмечается и наибольший разброс значений сырого веса на площадках (максимум - 554,11 гр., минимум – 181,5 гр.), далее следует смешанный лес преобладанием сосны, затем сосновый лес. Минимальный сырой вес зарегистрирован на площадках елового леса (16, 8 гр.). При сушке вес сырья, собранного на большинстве площадок, уменьшился пропорционально – соотношение его минимальных и максимальных значений сохранилось.

4. Корреляционный анализ показателей урожайности ландыша. Для выявления и подтверждения зависимости между размерами листовой пластики, количеством листьев и весом сухого и сырого сырья ландыша был применен корреляционный анализ. Результаты вычислений приведены в таблице 1. Жирным шрифтом выделены достоверные значения коэффициента корреляции Спирмена (r).

Таблица 1. Значения коэффициента корреляции r  между рядами значений показателей урожайности популяций ландыша на площадках в различных типах леса

Выявилась достоверная сильная положительная связь между длиной и шириной листа на площадках во всех типах леса (за исключением смешанного леса). Это означает, что увеличение размеров листовой пластинки происходит пропорционально – ее площадь увеличивается как за счет ширины, так и за счет длины листовой пластинки.

Как видно из таблицы, выявлено достаточно много сильных корреляционных связей, но не все они могут считаться достоверными, поэтому в некоторых случаях можно говорить только о выявленных тенденциях, а не об устойчивых связях. Так, отмечена слабая зависимость между размерами листа и их количеством на площадках в смешанном, сосновом и смешанном лесу с преобладанием сосны. Это означает, что чем крупнее листовые пластинки в популяции ландыша,  тем меньше их развивается на 1 кв. м. площади. В еловом эта зависимость прямая.

Высокие достоверные значения r указывают на положительную связь между длиной, количеством листьев и сухим весом, а также шириной листьев и сырым весом на площадках в еловом лесу. Наиболее высокие положительные достоверные значения r  получены между рядами значений «количество листьев» и «вес сырого сырья» для площадок в смешанном лесу и сосновом лесу. Таким образом, наиболее четким показателем урожайности является количество листьев, причем в еловом лесу оно напрямую указывает на связь с весом готового к употреблению сырья, а в остальных типах леса - на промежуточный показатель веса.

5. Сопоставление показателей урожайности ландыша майского с почвенными параметрами на  учетных площадках.

Гранулометрический состав почв на всех участках песчаный, преобладающими фракциями являются фракции среднего и крупного песка. Доля глинистых частиц незначительна.  Почва характеризуется кислой реакцией среды, очень незначительным содержанием обменных оснований. Исследованные нами участки почвы не засолены легкорастворимыми солями, содержат низкое количество нитратного азота.

Нами выявлено, что варьирующими почвенными параметрами на исследованных площадках в различных типах леса были: кислотность почвы и наличие сульфатов. Для выявления связи между выявленными варьирующими почвенными параметрами и показателями урожайности ландыша был также применен корреляционный анализ. Данные вычислений приведены в таблице 2.

Таблица 2. Значение коэффициента корреляции r между рядами значений почвенных параметров и показателей урожайности ландыша майского

Следует отметить, что мы брали по три почвенные пробы на каждой площадке, в результате чего выборка проб была мала. Поэтому даже высокие значения коэффициента корреляции не являются статистически достоверными. Однако для рядов значений кислотности почвы вычисленные значения r  высоки, и могут быть использованы для выявления тенденций к зависимости.

Мы видим, что высокие положительные значения r  указывают на связь между размерами и количеством листьев на учетных площадках в еловом лесу. Однако в смешанном и сосновом лесу положительная корреляция кислотности почвы на площадках отмечается только с количеством листьев,  в с размерами листьев она отрицательная. При этом  более сильная связь выявлена на площадках в смешанном лесу. Полученные нами данные о прямой зависимости между количеством листьев и кислотностью почвы на учетных площадках совпадают с данными, полученными для соснового леса в Национальном парке «Валдайский» в 2011 и 2013 годах.

Выводы.

1. Урожайность популяций ландыша зависит от типа леса, в котором они произрастают. Наибольшая урожайность отмечена в смешанных лесах, менее урожайны популяции в сосняках, а наименьшая урожайность выявлена в ельниках.

2. В исследованных популяциях ландыша подтверждены выявленные ранее зависимости: прямые - между шириной и длиной листа, весом сухого и сырого сырья, а также между количеством листьев в популяции  и весом сухого и сырого сырья.

3. Выявленная в на участках соснового леса обратная зависимость между количеством листьев и их размерами подтвердилась для соснового и смешанного леса, в еловом лесу отмечена тенденция к прямой зависимости.

4. Во всех типах леса выявлена тенденция к связи между количеством листьев на площадке и кислотностью почвы. Таким образом, по кислотности почвы на участке можно косвенно судить об урожайности популяции ландыша майского.

На основе выводов мы предлагаем разработать экспресс-методику выявления урожайности популяций ландыша майского, основанную на определении кислотности почвы участка, на котором она произрастает.

Литература:

1. Буданцев А.Л., Харитонова Н.П. Ресурсоведение лекарственных растений. Методическое пособие к производственной практике для студентов фармацевтического факультета / Под ред.  Г.П. Яковлева. - СПб.:  Издательство СПФХА, 2006. – 84 с.

См. также

Учебное оборудование производства ЗАО «Крисмас+» для проведения комплексной оценки состояния окружающей среды

Путеводитель по выбору оборудования для учебно-исследовательских работ

Этот материал опубликован в Сборнике тезисов участников IX Международного конкурса «Инструментальные исследования окружающей среды»