Эколого-ценотическая и фитохимическая характеристика какалии копьевидной Западного Забайкалья

Cacalia hastata L., семейство Asteraceae, известна как эффективное ранозаживляющее и кровоостанавливающее средство [1].

В тибетской медицине какалию копьевидную называют «Королем, лечащим травмы и раны» и используют надземную часть растения при лечении воспалений дыхательных путей и горла, легких, гнойных ран, язвенных воспалений и для остановки кровотечения [1].

В монгольской медицине листья и соцветия используют как желчегонное, жаропонижающее и ранозаживляющее средство [2].

В народной медицине свежие и высушенные листья используются в качестве ранозаживляющего средства при лечении гнойных ран и долго незаживающих язв и нарывов [3; 4].

Cacalia hastata в течение многих лет является объектом фармакологического исследования бурятских и монгольских ученых [5; 6; 7].

В то же время неизученными остаются эколого-фитоценотические особенности данного вида и особенности накопления в нем основных биологически активных веществ (БАВ). В связи с этим целью данной работы является углубленное изучение экологических и биохимических особенностей ка-калии копьевидной.

Сбор растительного сырья проводили в течение сезонов вегетации 2010–2011 гг. в трех районах Бурятии. В Прибайкальском районе сырье собирали в прирусловом черемушнике разнотравном, в Баргузинском — в березняке осиново-лиственничном разнотравном, в Иволгинском — в сосняке разнотравно-вейниковом.

Ценопопуляция 1. Станция Лесовозная, пойма р. Пьяная. Черемушник разнотравный. Древостой разреженный, сомкнутость крон 0,5. В подлеске Ribes spicatum, Swida alba, Spiraea salicifolia. Общее проективное покрытие травяного покрова 75 %. Проективное покрытие С . hastatа 15 % . Доминирующие виды — Equisetum pratense, Maianthemum bifolium , Pulmonaria mollis . Видовая насыщенность — 18. Моховой и лишайниковый покровы слабо выражены. Высота генеративных особей С . hastatа 150,04±2,75 см, урожайность сырья 22,62±1,79 г/м², эксплуатационный запас 95,20 кг.

Ценопопуляция 2. Окрестности с. Максимиха, вдоль побережья озера Байкал. Березняк осиново-лиственнично-разнотравный. В древостое Larix sibirica, Betula pendula, Populus tremula, единично встречается Pinus sibirica . Сомкнутость крон 0,3. В подлеске Ribes nigrum, Spiraea salicifolia, Rosa acicularis. В травяном покрове С . hastatа, Thalictrum baicalense, Crepis sibirica , Equisetum prаtense, Galium boreale , Geranium pratense . Общее проективное покрытие травостоя 100 %, проективное покрытие С . hastatа 15 %. Видовая насыщенность — 22. Мохово-лишайниковый покров куртинами. Высота генеративных особей С . hastatа 148,08±2,13 см, урожайность сырья 21,53±1,74 г/м², эксплуатационный запас 18,05 кг.

Ценопопуляция 3. Окрестности с. Ошурково, пойма р. Сотниково. Сосняк разнотравновейниковый. Древостой разреженный и состоит из Pinussyl vestris, единично Picea obovata, Betula pendula. Сомкнутость крон 0,3. Подлесок выражен, достигает высоты 1 м, сомкнутость 0,3 и состоит из Ribes nigrum, Rosa acicularis, Spiraea salicifolia, Swida alba, Duschekia fruticosa. В травяном покрове С. hastatа, Calamagrostis langsdorfii, C. obtusata, Heracleum dissectum, Thalictrum simplex. Общее проективное покрытие травостоя 85–90 %. Проективное покрытие С. hastatа 10 %. Видовая насыщенность на площадь описания составляет 16 видов. Мохово-лишайниковый покров фрагментарный до 20 %. Высота генеративных особей С. hastatа 143,88±2,17 см, урожайность сырья 14,59±1,33 г/м2, эксплуатационный запас 59,65 кг.

Установлено, что Cacalia hastata на исследуемой территории не образует больших зарослей и приурочена к сообществам с хорошими условиями увлажнения почвы, в которых выражен подлесок из постоянно присутствующих видов: Rosa acicularis, Ribes nigrum, R. spicatum, Swida alba, Spirae asalicifolia. Постоянные спутники С . hastatа в первом травяном ярусе — Heracleum dissectum, Equisetum prаtense, Thalictrum baicalense, Calamagrostis langsdorfii.

Определение запасов лекарственного сырья Cacalia hastata показало, что урожайность воздушносухого сырья этого вида варьирует от 14,59 до 22,62 г/м². Максимальное значение этого параметра отмечается для черемушника разнотравного (22,62 г/м²), минимальное — сосняка разнотравновейникового (14,59 г/м²).

Эксплуатационный запас воздушно-сухого сырья Cacalia hastatа низкий (18,05–95,20 кг) и недостаточен для осуществления промышленной заготовки на исследуемой территории. В тоже время широкое распространение какалии копьевидной на территории Забайкалья и указанные запасы сырья вполне могут удовлетворить запросы местного населения.

В приведенных фитоценозах были заложены пробные площадки, в которых был произведен сбор сырья для определения его химического состава.

Наличие БАВ определяли по общепринятым методикам [8, 9]. Количественный анализ проводили с применением следующих методов: флавоноиды (в пересчете на кверцетин) — спектрофотометрия, аскорбиновая кислота — фотоколориметрия, алкалоиды — гравиметрия, дубильные вещества – перманганатометрия, микроэлементы — атомно-абсобционный анализ [8, 9].

Полученные данные свидетельствуют о заметном колебании суммы алкалоидов в зависимости от места произрастания (таблица 1).

Влияние условий местообитания на содержание суммы алкалоидов в генеративных растениях Cacalia hastata

Таблица 1

№	Ценопопуляция	Сумма алкалоидов, %
		Листья	Стебли	Цветки	Корни и корневище
1	Черемушник разнотравный	0,19 ± 0,034	0,12 ± 0,032	0,34 ± 0,045	0,26 ± 0,013
2	Березняк осиново- лиственнично-разнотравный	0,16 ± 0,024	0,09 ± 0,028	0,28 ± 0,037	0,22 ± 0,022
3	Сосняк разнотравновейниковый	0,17 ± 0,024	0,08 ± 0,018	0,30 ± 0,029	0,23 ± 0,022

Исходя из данных, приведенных в таблице 1, следует, что Cacalia hastata , произрастающая в разных растительных сообществах, накапливает алкалоиды неодинаково. Так, в подземных органах Cacalia hastata , собранных в разных фитоценозах, количество алкалоидов варьирует от 0,22 до 0,26 %.

В цветках наибольшее содержание алкалоидов наблюдается в образцах, собранных в черемушнике разнотравном, — 0,34 % , наименьшее — в березняке осиново-лиственнично-разнотравном — 0,28 %. Такая же закономерность наблюдается и для содержания суммы алкалоидов в листьях, стеблях и подземных органах какалии копьевидной данных растительных сообществ.

Таким образом, Cacalia hastata , произрастающая в березняке осиново-лиственничноразнотравном, содержит меньше алкалоидов, чем в других фитоценозах. Максимальное количество алкалоидов в фазу цветения накапливают растения Cacalia hastata , произрастающие в черемушнике разнотравном.

Нами изучено содержание биологически активных веществ по органам какалии копьевидной. Полученные данные представлены в таблице 2.

Как следует из таблицы, наибольшее содержание суммы флавоноидов (в пересчете на кверцетин) отмечено в листьях растения — 0,21 %, наименьшее — в подземных органах — 0,03 %. Дубильные вещества в большей мере концентрируются в подземных органах, здесь их содержание составляет 7,87 %. Довольно высокое содержание дубильных веществ отмечается в цветках — 7,18 % и листьях — 6,44 %, незначительное количество — в стеблях — 1,08 %. Алкалоиды в фазу цветения в большей мере накапливаются в цветках — 0,34 %, минимальное их содержание отмечается в стеблях — 0,12 %. Аскорбиновая кислота концентрируется в листьях — 1,44 мг%.

Содержание биологически активных веществ в Cacalia hastata, % от массы абсолютно сухого сырья (фаза цветения)

Таблица 2

Исследуемая часть растения	Флавоноиды, в пересчете на кверцетин	Дубильные вещества, в пересчете на танин	Аскорбиновая кислота, мг%	Сумма алкалоидов
Листья	0,21±0,009	6,44±0,08	1,44±0,01	0,19 ± 0,034
Стебель	0,09±0,004	1,08±0,12	0,28±0,01	0,12 ± 0,032
Цветки	0,15±0,018	7,18±0,10	0,76±0,02	0,34 ± 0,045
Корневище с корнями	0,03±0,002	7,87±0,12	0,69±0,02	0,26 ± 0,013

Общеизвестно, что содержание биологически активных веществ в растениях зависит от фазы вегетации. Нами проведено определение аскорбиновой кислоты и суммы алкалоидов по фазам вегетации в надземных и подземных органах Cacalia hastata . Наибольшее содержание аскорбиновой кислоты в молодых растениях (3–4 листа) наблюдается в подземных органах и составляет 1,07 мг%, в листьях — 0,81 мг% и в стеблях — 0,29 мг%. В фазу цветения аскорбиновая кислота концентрируется в листьях — 1,44 мг%, в цветках, стеблях и подземных органах содержание аскорбиновой кислоты соответственно равно 0,76 мг%, 0,28 мг% и 0,69 мг%. В фазу плодоношения содержание аскорбиновой кислоты остается высоким в листьях — 1,20 мг%, в подземных органах и семенах ее количество примерно одинаково — 0,77 мг% и 0,75 мг% соответственно, в стеблях — 0,34 мг%.

В зависимости от фазы вегетации в подземных органах Cacalia hastata прослеживается два максимума накопления алкалоидов, приходящиеся на фазу начала вегетации, — 0,36 %, когда у растения формируется 3–4 листа, и фазу плодоношения — 0,32 %.

В период интенсивного роста растения количество алкалоидов в подземных органах уменьшается, вероятно, резервный азот, идущий на синтез белков, необходим именно в это время для построения надземного растительного материала. В фазу бутонизации количество алкалоидов в корневище с корнями возрастает, и в дальнейшем наблюдается повышение их содержания, до появления второго максимума в период плодоношения.

В листьях максимальное содержание алкалоидов (0,35 %) отмечается в начале вегетативного развития (ювенильные растения с 3–4 листьями). В стеблях также отмечается лишь один максимум накопления алкалоидов, приходящийся на вегетативную фазу — 0,15 %. В результате дальнейшего развития растения в листьях и стеблях наблюдается уменьшение содержания суммы алкалоидов, до минимального их количества в период плодоношения в листьях — 0,13 %, стеблях — 0,08 %.

В генеративных органах также наблюдается один максимум накопления алкалоидов — 0,37 %, приходящийся на фазу бутонизации, в дальнейшем происходит их медленное уменьшение. Но в целом содержание алкалоидов в генеративных органах остается довольно высоким.

Таким образом, наблюдаемая динамика накопления суммы алкалоидов и аскорбиновой кислоты в разных органах Cacalia hastata в зависимости от фазы вегетации подтверждает имеющиеся в литературе данные о непостоянстве содержания БАВ.

Установлено, что в надземной части растения в фазы бутонизации и цветения содержание суммы алкалоидов, флавоноидов, аскорбиновой кислоты, дубильных веществ в целом больше, чем в подземных органах. Поэтому в целях сохранения зарослей данного вида на рассматриваемой территории можно рекомендовать сбор только надземной части растения.

Растения служат лучшими источниками макро- и микроэлементов и оказывают несомненный терапевтический эффект в лечении человека и животных, так как минеральные вещества находятся в них в наиболее доступной и усвояемой форме и в наборе, свойственном живой природе в целом.

Изучено содержание микроэлементов Co, Mn, Zn, Cu, Cr и Ni в золе надземных и подземных органов растения. Независимо от места произрастания, Cacalia hastata является умеренным концентратором меди, больше всего ее накапливается в цветках. Какалия копьевидная является сверхконцентратором хрома. В большей мере он концентрируется в корнях и корневищах, но также наблюдается повышенное содержание хрома в листьях растения. Марганец накапливается в корневищах и корнях, но особенно много его содержится в листьях растений. По содержанию марганца в листьях Cacalia hastata является умеренным накопителем данного элемента. Растение характеризуется низким содержанием никеля. В листьях, цветках и в меньшей мере в корнях Cacalia hastata концентрируется кобальт. Cacalia hastata является умеренным накопителем этого элемента. Таким образом, анализ полученных данных свидетельствует, что Cacalia hastata является умеренным накопителем меди, кобальта, марганца и сверхконцентратором хрома.

Алкалоидоносные растения, как правило, являются концентраторами таких биологически важных элементов, как кобальт, цинк, марганец и хром, нарушение равновесия которых вызывает наиболее тяжелые и достаточно широко распространенные заболевания человека. К заболеваниям такого рода относятся сердечно-сосудистые нарушения, обусловленные дефицитом хрома и марганца; нервные заболевания — дефицитом марганца. Терапевтические дозы могут быть обеспечены лекарственными растениями, концентрирующими эти микроэлементы.

Растения — концентраторы хрома обладают высокой и самой разнообразной фармакологической активностью и применяются в качестве спазмолитических, сосудорасширяющих и антигипертензивных либо в качестве противосклеротических средства [10]. Поскольку Cacalia hastata является концентратором хрома, то наряду с кровоостанавливающим и ранозаживляющим действием данный вид также является перспективным для фармакологического исследования его применения в лечении сердечно-сосудистых заболеваний.

Таким образом, в результате проведенной работы выявлены растительные сообщества с участием какалии копьевидной. Определена сырьевая продуктивность надземной биомассы Cacalia hastata.

Установлено, что содержание БАВ в органах Cacalia hastata не является постоянным, а изменяется в процессе индивидуального развития растения. Изучение влияния сезонного ритма и местообитания на содержание БАВ (в том числе и микроэлементов) позволяет определить сроки и места сбора растительного сырья, характеризующегося оптимальным накоплением БАВ.