Антимикробные и ионизирующие свойства древесной растительностипод влиянием абиотических факторов

Слепых, Виктор Васильевич

Бесплатный автореферат и диссертация по сельскому хозяйству на тему
Антимикробные и ионизирующие свойства древесной растительностипод влиянием абиотических факторов
ВАК РФ 06.03.02, Лесоустройство и лесная таксация

Автореферат диссертации по теме "Антимикробные и ионизирующие свойства древесной растительностипод влиянием абиотических факторов"

004613851 На правах рукописи

СЛЕПЫХ Виктор Васильевич

АНТИМИКРОБНЫЕ И ИОНИЗИРУЮЩИЕ СВОЙСТВА ДРЕВЕСНОЙ РАСТИТЕЛЬНОСТИ ПОД ВЛИЯНИЕМ АБИОТИЧЕСКИХ ФАКТОРОВ

06.03.02 - Лесоведение и лесоводство; лесоустройство и лесная таксация

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание ученой степени доктора биологических наук

2 3 ДЕК 20)0

004618851

На правах рукописи

СЛЕПЫХ Виктор Васильевич

АНТИМИКРОБНЫЕ И ИОНИЗИРУЮЩИЕ СВОЙСТВА ДРЕВЕСНОЙ РАСТИТЕЛЬНОСТИ ПОД ВЛИЯНИЕМ АБИОТИЧЕСКИХ ФАКТОРОВ

.03.02 - Лесоведение и лесоводство; лесоустройство и лесная таксация

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание ученой степени доктора биологических наук

Работа выполнена в Кисловодской горно-лесной лаборатории ФГУ «Научно-исследовательский институт горного лесоводства и экологии леса» МНР РФ

Официальные оппоненты: доктор биологических наук, профессор

Соловьёв Виктор Александрович

доктор сельскохозяйственных наук, старший научный сотрудник Фролов Юрий Александрович

доктор биологических наук, профессор Ярмишко Василий Трофимович

Ведущая организация: ГОУ ВПО «Воронежская государственная

лесотехническая академия»

Защита состоится «22» декабря 2010 года в и часов на заседании диссертационного совета Д 212.220.02 при ГОУ ВПО «Санкт-Петербургская государственная лесотехническая академия им. С.М.Кирова» по адресу: 194021, г. Санкт-Петербург, Институтский переулок, дом 5, зал заседаний Учёного Совета.

С диссертацией можно ознакомиться в фундаментальной библиотеке ГОУ ВПО «Санкт-Петербургская государственная лесотехническая академия им. С.М.Кирова»

Автореферат разослан «/9» ноября 2010 г.

Ученый секретарь диссертационного совета, доктор сельскохозяйственных наук, профессор

Е.С.Мельников

1У

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Необходимость решения проблемы оптимизации окружающей человека среды зляется общегосударственной задачей. Она нашла своё отражение в Конституции оссийской Федерации. Решающее влияние на окружающую среду оказывает лес. Его шитарно-гигиенические функции в большой мере определены антимикробными и энизирующими свойствами, образующих его деревьев и кустарников. В свою оче-;дь антимикробные свойства древесной растительности обусловлены способностью леших растений выделять биологически активные вещества (фитонциды), с чем свя-н процесс ионизации приземного слоя воздуха.

Актуальность работы обусловлена: перспективой расширения ресурсного потенциала рекреационных лесов и курортных 1рков путем использования их фитонцидных и ионизирующих свойств; слабой изученностью вопросов, связанных с влиянием факторов окружающей среды антропогенного воздействия на фитонцидную активность древесных пород и иони-рующую способность насаждений;

ростом лесной рекреации, развитием климатолечения и естественной аэрофитотера-ш и связанной с этим необходимостью прогнозирования фитонцидной активности и визирующих свойств насаждений;

недостаточной изученностью антимикробных свойств и качественного состава лету-[X фитонцидов древесных растений.

Цели и задачи исследований. В настоящей работе ставились следующие цели: определить фитонцидную активность хвойных и лиственных древесно-старниковых пород;

предложить метод прогнозирования фитонцидной активности древесных растений в зисимости от состояния факторов окружающей среды;

определить качественный химический состав летучих метаболитов хвойных и лист-нных древесных пород;

- определить ионизирующую способность лесных насаждений и предложить метод прогнозирования в зависимости от факторов окружающей среды.

В связи с этим решались следующие задачи: изучить фитонцидные свойс хвойных и лиственных деревьев и кустарников; осуществить моделирование динам) фитонцидной активности древесных пород под влиянием природных и антропогеш факторов; установить качественный состав летучих метаболитов под пологом хвош и лиственных насаждений, представленных лесообразующими древесными порода изучить ионизацию воздуха под пологом хвойных и лиственных насаждений, по чить модели динамики ионизации воздуха под влиянием факторов окружающей с ды.

Научная новизна работы заключается в следующем:

- впервые получены модели парной и множественной регрессии фитонцидной акт ности древесных пород в зависимости от скорости ветра, атмосферного давления, солютной влажности и ионизации воздуха;

- установлен высокий эффект и широкий спектр антимикробного действия лету фитонцидов ряда хвойных и лиственных деревьев и кустарников;

- выполнено моделирование ионизации приземного слоя воздуха под пологом и опушках хвойных и лиственных насаждений под влиянием факторов окружаюх среды;

- установлен качественный состав летучих метаболитов хвойных и лиственных наса дений.

Практическая значимость и реализации работы. Разработаны шкалы фит цидной активности древесных и 'кустарниковых пород для использования в практ лесного хозяйства и "зеленого строительства Южного и Северо-Кавказского федер; ных округов.

Полученные модели динамики фитонцидной активности древесных пород и низации воздуха в лесных насаждениях позволяют прогнозировать состояние этих казателей в зависимости от метеорологических условий и других факторов окруж

щей среды. Метод прогнозирования фитонцидной активности древесных пород и ионизации воздуха в насаждениях позволяет рационально использовать насаждения в рекреационных и курортологических целях.

Результаты исследований использованы в изданном в 2002 году Пособии для врачей «Биоклиматические особенности и фитонцидные свойства растительных ассоциаций Кисловодского курортного парка», утвержденным Ученым Советом Минздрава России, а также в медицинской технологии «Природная аэроионофитотерапия больных ишемической болезнью сердца на низкогорных курортах» (регистрационное удостоверение № ФС-2006/330-y от 14 ноября 2006 г.).

Положения, выносимые на защиту.

1. Фитонцидная активность 61 вида и форм хвойных и лиственных деревьев и кустарников существенно различается и обусловлена их систематическим положением.

2. Летучие фитонциды сумаха пушистого и сосны крымской оказывают выра-сенное антимикробное воздействие на культуры болезнетворных микроорганизмов

Staphylococcus aureus 209 р, Escherichia coli М-17, Salmonella typhimurium LT-7, Pseu-omonas aeruginosa 871(3), Proteus vulgaris, Candida guilliermondii.

3. У большинства изученных лиственных пород существует второй после июля-вгуста пик фитонцидной активности, приходящийся на период пожелтения листвы.

4. Фитонцидная активность дуба черешчатого, ясеня обыкновенного, клена ост-олистного, бархата японского, сосны крымской снижается с увеличением высоты роизрастания этих пород над уровнем моря.

5. Фитонцидная активность дуба красного в результате изреживания древостоя ри рубке ухода не изменяется, но зависит от общего состояния метеорологических словий.

6. Фитонцидная активность тиса ягодного имеет параболическую зависимость г освещенности, интенсивности суммарной солнечной радиации (ИССР) и влажности эздуха.

7. Динамйка фитонцидной активности сосны Коха зависит от скорости ветра, атмосферного давления, влажности и ионизации воздуха.

8. Компонентный состав метаболитов сосны Коха аналогичен составу сосны обыкновенной. В летучих метаболитах явора и ясеня обыкновенного присутствует большое количество бициклических и моноциклических терпенов, характерных для хвойных растений.

9. Динамика ионизации воздуха в насаждении явора зависит от скорости ветра, влажности воздуха, освещенности, ИССР и фитонцидной активности древостоя.

Обоснованность и достоверность результатов исследования обеспечена разрешающей способностью общепринятых методов вариационной статистики. Модели регрессии фитонцидной активности древесных пород и ионизации воздуха лесных насаждений получены с использованием компьютерной программы STATISTIKA 6.0 (Stat Soft).

сохранения природно-ресурсного потенциала» (Ессентуки, 2005), на международной конференции «Фитопатогенные бактерии. Фитонцидология. Аллелопатия» (Киев, 2005), на Международной научной конференции «Классическое лингвинистическое образование в современном мультикультурном пространстве -2» (Пятигорск, 2006), на конференции «170 лет со дня рождения основателя сочинского «Дендрария» - Сергея Николаевича Худекова»(Сочи, 2007), расширенном заседании Отдела горного лесоводства и экологии леса Федерального государственного учреждения «Научно-исследовательский институт горного лесоводства и экологии леса»(ФГУ НИИгорлесэ-кол) Министерства природных ресурсов России (Сочи, 2007), Научно- методической комиссии ФГУ НИИгорлесэкол (Сочи, 2007), Ученом совете ФГУ НИИгорлесэкол (Сочи, 2009), а также на производственных семинарах и учебных форумах работников урортов региона КМВ.

Личное участие автора заключалось в постановке проблемы, поиске и разра-отке методик, проведении экспериментальных и теоретических исследований, их ап-обации и внедрении. Работа выполнена в Кисловодской горно-лесной лаборатории >едерального государственного учреждения «Научно-исследовательский институт эрного лесоводства и экологии леса» по личной инициативе автора.

Публикации. По материалам диссертационной работы опубликованы 54 науч-ые работы, в том числе три зарубежные, методическое пособие, монография. Основ-ые положения диссертации опубликованы в восьми ведущих рецензируемых издани-I, рекомендованных ВАК РФ для соискателей ученой степени доктора наук.

Объём и структура работы. Диссертационная работа содержит введение, шесть 1ав, выводы и предложения, список использованной литературы (294 источника, в )М числе 21 иностранный) и приложения. Работа изложена на 271 странице мапшно-ясного текста, иллюстрирована 38 таблицами и 25 рисунками.

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

1. РАЗВИТИЕ НАУЧНЫХ НАПРАВЛЕНИЙ В ИЗУЧЕНИИ ПРОБЛЕМЫ ФИТОНЦИДОВ, ПРОДУЦИРУЕМЫХ ВЫСШИМИ РАСТЕНИЯМИ

' Под "фитонцидами" понимаются "продуцируемые растениями бактерицидны фунгицидные и протистоцидные вещества, являющиеся одним из факторов их имм; нитета и, вследствие этого, играющие роль во взаимоотношениях организмов в би геоценозах". "Термин этот - не конкретно химическое, а биологическое поняти (Б.П.Токин, 1980; 19806; 1985;).

Санитарно-гигиеническая и лечебная роль фитонцидов высших растени Роль леса в оптимизации окружающей среды общеизвестна. Санитарно-гигиеническ; ценность леса определяется прежде всего фитонцидными свойствами образующих е: пород (Е.С.Лахно,1972; В.Н.Власюк, 1975; В.В.Протопопов, 1985).

Одним из основных санитарно-гигиенических свойств фитонцидов является I способность убивать болезнетворные микроорганизмы (В.Н.Власюк, 1970; 197 Г.В.Делова, Т.Т.Кузнецова, 1975; В.М.Острикова, 1982; К.М.Сафонова, 198 А.С.Буренок, З.М.Величаева, 1986; Р.УоБЫтига, 1982;).

В условиях курортных регионов и рекреационных зон летучую органику древе ной растительности можно рассматривать в качестве самодостаточного курортного р сурса, используемого в медицинских целях (Л.З.Гейхман, 1986; Н.М.Макарч} Я.С.Лещинская, Ю.А.Акимов и др., 1990; Биоклиматические особенности и фито цидные свойства растительных ассоциаций Кисловодского курортного парка, 20С Н.П.Поволоцкая, И.Г.Гранберг, Н.В.Ефименко и др., 2008).

Установлено, что различные типы леса вызывают в организме здорового чело! ка ряд изменений в деятельности жизненно важных органов (А.К.Артюховский, 19 б; А.В.Царалунга, Е.А.Ермаков, 1985). В.Г.Латышем (2000) предложены лесохозяйс

-нпые рекомендации по выращиванию насаждений различных видов и экотипов ли-гвенницы с учетом использования их эфиромасличных (фитонцидных) свойств.

Напротив, летучие фитонциды тополя пирамидального (в мае), цветов липы, сигни, сосны (летом) плохо переносятся больными с астматическим бронхитом, пнев-осклерозом. (Л.З.Гейхман, 1981).

Химический состав летучих веществ, выделяемых высшими растениями, сновными компонентами летучих соединений хвойных растений являются терпено->ie производные (В.Д.Стаканов, Р.А.Степень, С.П.Чуркин, 1977; Р.А.Степень и •П.Чуркин (1981); А.А.Хасанов, В.А.Исидоров, И.Г.Зенкевич, Б.В.Иоффе (1982); [.Т.Дмитриев, В.А.Мищихин, Э.В.Степанов (1983); С. Bernard-Dagan, J. Р. Carde, M. leizes (1979); T.Yamaguchi, T.Fukuzumi (1982).

Летучие органические соединения, выделяемые в окружающую среду листвен-э1ми растениями, состоят из компонентов, относящихся к различным классам, и име-т более сложный химический состав, чем хвойные. Вместе с тем летучие выделения юйных и лиственных растений могут иметь общие компоненты, например, изопрен, jeTOH, что допускает возможность аналогии спектров их действия на биологические 5ъекты.

Влияние природных и антропогенных факторов на продуцирование фи-шцидов высшими растениями. Главными факторами климата, определяющими [ецифику органического вещества, выделяемого растением, наряду со светом, явля-ся тепло и влага (С.Л. Иванов, 1961; Э.В.Степанов, 1972; С.В.Горленко,1981; А.Степень, С.П.Чуркин, 1982).

Динамика и количество выделяемых летучих органических веществ растениями висит от условий их местопроизрастания (А.Н.Пряжников,1969; .Г.Макаренко,1977; П.Тулъчинская, Н.Г.Юргелайтис,1981; В.М.Острикова, 1982; Н.А.Хижняк, .МРева, '85; Р.Т.Гут, 1987; J.MBrophy, E.V.Lassak,1983; Zeng Zhong-da, Liang Yi-zeng, Li Bo-in, Hu Yun, 2003).

Между тем, по утверждению некоторых авторов условия местопроизрастания не оказывают значительного влияния на содержание в растениях большинства монотерпенов и кислородосодержащих монотерпеноидов (Р.Д.Колесникова, Н.Вериссимо, И.Ю.Ульянова,1983; С.Е.Маслаков, М.В.Андреева, 2001).

Санитарно-гигиеническая и лечебная роль ионизации воздуха, факторы ионизации. Под ионизацией воздуха понимается распад газовых молекул и атомов под влиянием ионизаторов, которыми могут быть, космические лучи, ультрафиолетовое излучение солнца, радиоактивное излучение веществ, электрические явления в атмосфере, выделение растительностью в атмосферу летучих физиологически активных веществ (фитонцидов), метеорологические условия, испарение и распыление в воздухе частиц воды (М.Т.Дмитриев, М.П. Захарченко, Э.В.Степанов и др., 1984; А.Х.Хргиан, 1986; С.О.Григорьева, C.B. Молчанов, Е.Ю.Иванова, 1989; Гигиена, 2000; В.Поляков, 2002).

Ионизационный режим воздушной среды определяется в основном отношением количества положительных к числу отрицательных ионов - коэффициентом унипо-лярности (КУИ): п7п. Чем более загрязнен воздух, тем выше этот коэффициент (Гигиена, 2000).

В настоящее время искусственная отрицательная ионизация воздуха используется для лечения гипертонической болезни, бронхиальной астмы, аллергических реакций (Гигиена, 2000).

2. ПРОГРАММА, МЕТОДИКА И ОБЪЕКТЫ ИССЛЕДОВАНИЯ

Программа исследований. Программа настоящих исследований предусматривала рассмотрение следующих вопросов:

1. Изучение фитонцидной активности хвойных и лиственных древесно-кустарниковых пород, предусматривающее разработку шкал фитонцидной активности древесной растительности региона Кавминвод (КМВ).

2. Изучение влияния различных природных и антропогенных факторов на фитонцидную активность деревьев и кустарников.

3. Определение качественного химического состава летучих метаболитов лесных фи-тоценозов.

4. Изучение ионизации воздуха лесных фитоценозов с определением факторов на неё влияющих.

Методика исследований. Закладка пробных площадей и проведение на них ле-сотаксационных работ осуществлялись в соответствии с положениями Отрослевого стандарта (Пробные площади лесоустроительные. Метод закладки, 1983). Па выделенном в натуре опытном участке производился подеревный перечет древостоя с проведением геофитоценоютеских описаний по методике изучения типов леса (В.Н.Сукачев, С.В.Зон, 1961). Таксационные показатели древостоев определялись с помощью справочной литературы: Отчет по лесоустройству Бештаугорского курорт-но-защитного лесопарка в 1939 - 1940 гг., 1941; Н.В.Третьяков, П.В.Горский, Г.Г.Самойлович, 1952; Б.И.Грошев, С.Г.Синицьш, П.И.Мороз, ИЛ.Сеперович, 1980; Справочник лесотаксационных нормативов для Северного Кавказа, 1995; Таблицы для учета лесосечного фонда основных лесообразующих пород Северного Кавказа, 2000.

С целью изучения фитонцидной активности отдельных древесных пород за основу был взят метод Б.П.Токина (1974). В качестве тест-культуры использовались микроорганизмы; Staphylococcus aureus 209р, Escherichia coli М -17, Pseudomonas aeruginosa 871(3), Salmonella typhimurium LT-7, Proteus vulgaris, Candida guilliermondii. Целесообразность выбора данных микроорганизмов в качестве тест-кулыуры обусловлена их патогенностъю, широким распространением, устойчивостью к факторам окружающей среды и антибиотикам (Е.А.Мороз, 1971; Г.А.Сгуруа, 1974;

A.М.Смирнова, А.А.Трояшкин, Е.М.Падерина,1977; Р.Н.РеброваД979; К.Д.Пяткин, Ю.С.Кривошеин,1980; М.Н.Синюшина, М.Н.Самсонова,1981; Е.П.Шувалова,1982; О.К.Хмельницкий, Р.А.Аравийский, О.Н.Экземпляров,1984; И.В.Голубева,

B.А.Килессо, Б.С.Киселева и др., 1985; А.П.Казанцев, В.С.Матковский,1985). Основная

часть работы была выполнена с использованием Staphylococcus aureus 209р. Остальные культуры применялись в опытах с сумахом пушистым и сосной крымской. Выбо Staphylococcus aureus 209р в качестве основной тест-культуры обусловлен тем, что он, являясь патогенным для человека, служит в санитарной практике микроорганизмом-индикатором при санитаряо-микробиологической оценке объектов окружающей сред (Санитарная микробиология, 1969).

На поверхность питательной среды в чашке Петри высевалось заданное колич( ство микробных клеток (Д.Мейнелл, Э.Мейнелл, 1967; М.Н.Пименова, Н.Н. Гречуп кина, Е.И.Козлов и др., 1976). Растительную навеску отбирали в полдень в разных ча< тях кроны у нескольких экземпляров изучаемой древесной породы, и, не повреждая,; исключением опытов с сумахом и сосной, в количестве 4 г помещали в чашку Петри таким расчетом, чтобы контакт навески с поверхностью питательной среды был и< ключей. Во время отбора образцов листвы (хвои) производились метеорологические другие измерения. Контрольные посевы и посевы с растительными навесками инкуб] ровали с учетом индивидуальных особенностей микробных культур. Фитонцидну активность по отношению к тест-культуре определяли по степени её угнетения (%) г сравнению с контролем.

В целях определения качественного химического состава летучих метаболите лесных фитоценозов отбор проб производили с 12 до 15 часов в местах произрастаю исследуемых пород путем прокачивания воздуха аспиратором модели 822 через сте: лянные трубки с сорбентом тенакс. Экспозиция составляла от 20 до 40 мин. Скорое прокачивания - 0,1 л/мин.

Синхронно с отбором проб воздуха для исследования производились метеорол гические измерения.

Анализ проб осуществлен в лаборатории химического факультета Санк Петербургского государственного университета на хроматомасс-спектрометре LK1 2091 шведского производства с использованием стальной капиллярной колонки (45м 0,02 мм) с неподвижной фазой динонилфталат в режиме программирования темпер

туры от комнатной до 130° С со скоростью 3°/мин. Пробы десорбировались в токе гелия (0,8 мл/мин). При термодесорбции контейнер с пробой нагревался от комнатной температуры до 300° в течение 20 мин. Масс-спектры разделенных на капиллярной колонке компонентов записывали при энергии ионизирующих электронов - 70 эв. Идентификацию соединений производили сопоставлением полученных спектров с опубликованными (Каталог сокращенных масс-спектров, 1991).

Метеорологические параметры измерялись в центральной части каждого опытного участка и опушки или поляны, прилегающей к исследуемому участку. В программу метеорологических измерений были включены определения скорости и направления ветра, влажности и температуры воздуха, интенсивности суммарной солнечной радиации, освещенности, атмосферного давления.

Скорость ветра (V, м/с) определялась с помощью ручного анемометра МС-13, закреплённого на штативе на высоте 1,5 м от поверхности земли. Отсчёты показаний всех стрелок анемометра проводились через 60 секунд. В каждом месте исследований было сделано по 5 отсчётов (не считая начального) и по разности показаний с помощью поверочного свидетельства найдены 5 значений средних скоростей ветра за 60 секунд каждая. Затем определялась средняя скорость ветра за 5 минут.

Направление ветра определялось визуально.

Температура О:,0 С), относительная влажность воздуха (£ %) и абсолютная влажность воздуха (упругость водяного пара (е), гПа) определялись с помощью аспираци-онного психрометра с использованием Психрометрических таблиц (Психрометрические таблицы, 1981).

Интенсивность суммарной солнечной радиации (0, кВт/м2) в период проведения исследований измерялась на актинометрической станции Пятигорского НИИ курортологии, расположенной на территории Кисловодского курортного парка с помощью универсального пиранометра М-80 с гальванометром ГСА-1 через каждые 10 минут. Значения суммарной солнечной радиации брались по данным ближайшего её измерения ко времени каждого замера в парке.

Освещённость (kJIk) определялась люксметром Ю-116 непосредственно под пологом и у стены древостоя в десятикратной повторности с интервалом в 1 минуту на расстоянии 5 м от предыдущей точки измерения.

Атмосферное давление (р, мб) измерялось с помощью барометра.

Концентрацию легких аэроионов определяли под пологом и у опушек насаждений с помощью портативного аэроионометра АИ-1М. В каждом месте исследований проводилась серия (5 отсчетов) измерений концентрации положительных (N+) и отрицательных (N-) лёгких ионов. Затем находились средние величины концентраций, определялась их сумма (N+-) и вычислялся коэффициент униполярности легких ионо (КУИ), представляющий собой отношение концентрации положительных легких ис нов к концентрации отрицательных легких ионов (N+ / N-).

Для оценки существенности (достоверности) различия между двумя рядами экс периментальных данных применяли критерий существенности различия, определж дшй общепринятым способом (Г.Ф.Лакин, 1968).

Для изучения динамики фитонцидной активности древесных пород и ионизаци воздуха лесных фитоценозов под влиянием факторов окружающей среды применялис методы _ парной и множественной прямолинейной и криволинейной регресск (Б.А.Доспехов, 1979).

Модели парной и множественной регрессии получены с помощью компъюте] ной программы STATISTIKA 6.0 (Stat Soft) (В.Боровиков, 2001).

Объектами исследования являлись средневозрастные экземпляры хвойных лиственных деревьев и кустарников, прошедшие длительную акклиматизацию в мес ных условиях, в большинстве своём плодоносящие.

Изучались древесные и кустарниковые породы, произрастающие в Перкальскс арборетуме на северном склоне г. Машук, Бештаугорском лесхозе, зелёной зоне г. П тигорска, Кисловодском курортном парке, а также Ботаническом саду Кубанско: университета (г. Краснодар). Фитонцидные, ионизирующие свойства и качественнь

состав летучих метаболитов насаждений определяли на 24 пробных площадях, заложенных на территории Бештаугорского лесхоза и в Кисловодском курортном парке.

3. ФИТОНЦИДНАЯ АКТИВНОСТЬ ДРЕВЕСНО-КУСТАРНИКОВЫХ

ПОРОД

Фитонцидная активность по отношению к Staphylococcus aureus 209р определена у 61 вида и форм деревьев и кустарников. Полученные результаты представляют собой большое разнообразие в проявлении фитонцидных свойств изученными породами (В.В. Слепых, 1984; 19856; 2001; В.В. Слепых, В.А.Фёдоров, 2005).

Степень фитонцидной активности пород Перкальского арборетума колеблется от 8% у эвкомии вязолистной до 100% у сумаха пушистого. Причём, опыты с этими породами ставили в течение одного временного периода, в одном и том же месте, при аналогичных метеоусловиях.

По данным Е.С.Лахно (В.Н.Власюк, 1970) древесная порода считается активной с точки зрения антимикробных свойств, если под действием её фитонцидов рост колоний снижается более, чем на 10%. Из пород, произрастающих в Перкальском арборе-туме и в районе г. Пятигорска, стопроцентную фитонцидную активность по отношению к Staphylococcus aureus 209 р проявили породы: бундук двудомный, орех грецкий, орех сердцевидный, орех скальный, сумах пушистый, тополь белый, тюльпанное дерево. В связи с высокой антимикробной активностью летучих фитонцидов листвы по от1 ношению к Staphylococcus aureus 209 р, а также ввиду слабой изученности сумах пушистый выбран объектом более детального исследования. Параллельно проводилось исследование сосны крымской. Работа осуществлялась в Отделе биологически активных веществ Ростовского государственного университета (г. Краснодар). Объектами исследования служили экземпляры данных пород, произрастающие в Ботаническом саду Кубанского государственного университета (В.В.Слепых, А.Я.Шурыгин, Л.И. лищева, Э.И. Злищева, 1985). В зависимости от цели опыта использовали измельчён-[ую (таблица 1) и неповреждённую растительную навеску.

Таблица 1 - Действие на микроорганизмы летучих фитонцидов измельчённой листвы

сумаха пушистого и хвои сосны крымской

Пе- Культуры Фитон- Средние значе- Фитон- Средние значе-

ри- микроорганизмов цидная ния метеопоказа- цидная ния метеопока-

од актив- телей в момент актив- зателей в мо-

иссле ность отбора листвы ность мент отбора

до- листвы хвои со- хвои

сумаха темпе- относи- сны тем- относи-

ва- пуши- ратура тельная крым- пера- тельная

ния стого, % возду- влаж- ской, тура влаж-

ха, °С ность % воз- ность

воздуха, % духа, воздуха, %

Июль 1. Staphylococcus 100 26,0 54 79 25,9 52

■ав- aureus 209 р

густ 2. Escherichia coli М- 42 24,0 55 2 24,0 55

1983 17

года 3. Salmonella typhi- 64 24,6 46 32 24,6 46

murium LT-7

4. Pseudomonas 98 24,7 57 90 ' 24,7 57

aeruginosa 871(3)

5. Proteus vulgaris 100 22,3 62 100 22,3 62

6. Candida 27 22,9 52 20 22,9 52

guilliermondii

Очевидно, что наибольшим фитонцидным эффектом обладают листья сумаха. В опытах с культурами Staphylococcus aureus 209 р, Pseudomonas aeruginosa 871(3), Proteus vulgaris наблюдается практически полное подавление роста колоний (100, 98 и 100% соответственно). Угнетение колоний Candida guilliermondii проявлялось значительно слабее - 27%. Степень угнетения культуры Escherichia coli М-17 в опытах с листьями сумаха равнялась 42%, Salmonella typhimurium LT-7 -64%.

Исследования по определению фитонцидной активности хвойных и лиственны пород Кисловодского курортного парка проводились в период июня 1998 и июля - августа 1999 гг.(В.В.Слепых, 2001; В.В.Слепых, Л.А.Слепых, Н.И.Терре и др., 2000; В.В.Слепых, В.А.Фёдоров, 2005; В.В.Слепых, 2010). В качестве тест - культуры npi

менялся Staphylococcus aureus 209 p. В ходе проведенных исследований была получена шкала фитонцидной активности пород Кисловодского курортного парка (Таблица 2).

Таблица 2 - Шкала фитонцидной активности древесно-кустарниковых пород Кисло-

водского курортного парка

№ п/п Древесно-кустарниковые породы Фитонцидная активность, %

1 группа - высокая фитонцидная активность

1 Осина 100

2 группа - средняя фитонцидная активность

2 Береза повислая 55

3 Ива вавилонская 49

4 Дуб черешчатый 48

5 Сосна крымская 41

6 Тис ягодный 40

7 Явор 39

8 Кипарисовик горохоплодный 38

9 Пихта бальзамическая 38

10 Каштан конский 37

И Можжевельник обыкновенный 34

12 Кипарисовик Лавсона 33

13 Явор (форма багрянистая) 33

14 Сосна Коха, 30 лет 27

15 Сосна Коха, 100 лет 26

3 группа - ниже средней фитонцидная активность

16 Ель обыкновенная 24

17 Можжевельник виргинский 20

18 Ясень обыкновенный 20

19 Сосна веймутова 17

20 Туя западная 17

21 Липа кавказская 16

22 Пихта кавказская 13

23 Клен остролистный 11

4 группа - низкая фитонцидная активность

24 Бархат японский 3

В процессе изучения одних и тех же пород, произрастающих в Перкальском ар-боретуме (г. Пятигорск) и Кисловодском курортном парке было обращено внимание на значительное расхождение в уровнях их фитонцидной активности. В связи с этим был осуществлен сравнительный анализ фитонцидной активности дуба черешчатого, ясеня обыкновенного, клена остролистного и бархата японского, произрастающих в Перкальском арборетуме и Кисловодском курортном парке.

Период исследования тех и других растений - июль - август. Условия окружающей среды аналогичны. Вместе с тем уровень фитонцидной активности пород, произрастающих в Кисловодском курортном парке, по сравнению с Перкальским ар-боретумом оказался существенно ниже (Таблица 3). Это объясняется, по-видимому, высотой произрастания пород над уровнем моря, которая практически вдвое в Кисловодске выше, чем в Пятигорске, что согласуется с выводами ряда авторов, проводившими исследования в разных регионах страны: В.В.Протопопов (1967), А. Н. Пряжни-ков, Н.Г .Макаренко, 1977; Ю.А.Акимов, В.А.Стародубцева (1989).

Предыдущими исследованиями установлено, что сезонная динамика выделения фитонцидов лиственными породами в целом согласуется с ходом метеорологических условий в течение вегетационного периода (В.В.Слепых, 1989; 1991). Пик фитонцидной активности приходится на самый жарким летний месяц с довольно низкой влажностью воздуха - июль или август. В дальнейшем установлено, что фитонцидная активность лиственных пород в октябре по сравнению с сентябрём существенно возрастает (таблица 4). Статистически достоверное понижение фитонцидности в октябре по сравнению с сентябрём (Р=10%) отмечалось у маклюры плодоносной (12%). В момент отбора образцов листва маклюры была зелёной. Пик фитонцидной активности лиственных пород, приходящийся на осенний период, связан, по-видимому, с накоплением в желтеющей листве антимикробных веществ, в частности антоцианов (М.Е.Ткаченко, 1952; Б.А.Рубин, Е.В.Арциховская, 1968).

Таблица-3 Фитонцидная активность древесных пород, произрастающих в Кисловодском курортном парке и

Перкальском арборетуме (г. Пятигорск)

Кисловодск Пятигорск Существен-

Древесная фи- высо- темпе- отно- воз- фитон- высота темпе- отно- воз- ность разли-

порода тон- та над ратура ситель раст цидная над ратура ситель раст чия фитон-

цид- уров- воздуха, пая де- актив- уров- воздуха, ная Де- цидной ак-

ная нем °С влаж- ревь- ность, нем °С влаж- ревь- тивности по-

актив- моря, ность ев, % моря, ность ев, род, произра-

ность, % м воздуха, % лет м воздуха, % лет стающих в Кисловодске и Пятигорске

Дуб черешча-тый 48 970 26,7 33 48 85 550 23,7 52 150 1 = 3,42 >10.0, = 3,17

Ясень обык- 1 = 2,86 > 1 о,01

новенный 20 900 28,6 28 43 59 550 23,9 53 40 = 2,31

Клен остролистный 11 910 24,3 50 43 44 500 24,5 54 40 1 = 5,37 > 1 о,о) = 4,78

Бархат япон- 3 957 22,5 39 40 33 550 20,9 51 40 1 = 5,03 > 1 о,01

ский = 4,60

Таблица 4 - Результаты исследования фитонцидной активности древесных пород

Перкальского арборетума в осенний период.

№ п/п Порода Фитонцидная активность, % . Достоверность различия

сентябрь октябрь разность

1. Бархат японский 25 60 +35 1 = 8,33> 1 о.о1 = 3,25

2. Бундук двудомный 58 95 +37 1 = 9,71>( ода = 3,355

3. Каркас западный 46 63 +17 1 = 4,16>10.01 = 3,355

4. Каркас кавказский 72 69 -5 1 = 0,47<а о.1 = 1,83

5. Катальпа красивая 32 55 +23 1 = 2,00> 1 о,1 = 1,86

6. Кладрастис желтый 18 60 +42 4 = 7,6Ы о.о1 = 3,355

7. Лиственница сибирская 46 46 0 -

8. Маклюра плодоносная 35 23. -12 1 = 2,16>1 о,1 = 1,86

9. Мыльное дерево 62 74 +12 1= 1,5< 1 о.1 = 1,83

10. Платан западный 28 94 +66 1 = 19,76> 1 о,01= 3,355

11.. Птелея трехлистная 38 73 +35 1 = 4,34> 10.01= 3,355

12. Софора японская 42 66 +24 1= 11,6>г о.о1= 3,25

13. Сумах пушистый 66 96 +30 1= 13,89>1 о,01= 3,25

14. Тюльпанное дерево 51 90 +39 1 = 3,5 Ы о,о1= 3,355

4. ВЛИЯНИЕ РАЗЛИЧНЫХ ФАКТОРОВ НА ФИТОНЦИДНУЮ АКТИВНОСТЬ ДРЕВЕСНЫХ ПОРОД

Изучалась фитонцидная активность деревьев в древостое дуба черешчатого и сосны крымской в зависимости от их индивидуального развития (класс Крафта). Определялось влияние рубки ухода и.основных метеорологических условий (температуры, влажности воздуха, освещенности и атмосферного давления) на фитонцидную активность дуба красного (В.В.Слепых, 2004).

Средние значения фитонцидной активности групп деревьев дуба черешчатого, относящихся к I, П1 и У классам Крафта варьируют в пределах 29 - 47%, сосны крымской - 20 - 35%. Вместе с тем различие в уровне фитонцидной активности групп де-

евьев, дифференцированных по классам Крафта статистически несущественно при % уровне значимости.

В насаждении дуба красного после проведения низовым способом рубки ухода нтенсивностью 23% по запасу древесины образовалось три секции, являющихся ва-иантами последующих опытов: контроль, после рубки и группа отдельно стоящих гревьев в условиях полной освещенности. На этих секциях были поставлены опыты э определению фитонцидной активности с синхронным измерением метеорологиче-сих условий (Таблица 5). Интенсивность рубки (23%) низовым способом в насажде-ш дуба красного с данными таксационными показателями обеспечивает увеличение :всщенности полога на 6,4 кЛк или на 9,5% относительно открытого пространства, днако, как показывают результаты опыта, существенное отличие в освещенности :кций контрольной, после рубки и, в особенности, одиночно стоящих деревьев (от-эытое пространство), не повлияло на уровень фитонцидной активности древостоя их секций: 28,2, 25,7 и 29,2 % угнетения тест-культуры соответственно.

Таблица 5 - Фитонцидная активность насаждения дуба красного в результате рубки

ухода

ариант опыта Фитонцидная активность, % Освещенность, кЛк Температура воздуха, °С Относительная влажность воздуха, % Атмосферное давление, гПа

энтроль 28,2 2,5 19,7 62,6 939,5

гкция после 'бки 25,7 8,9 19,6 63,9 939,5

циночно оящие дсре-я 29,2 67,1 20,3 61,9 939,1

Для использования лесов в рекреационных целях представляет значительный инте-■С изучение влияния природных факторов на динамику фитонцидной активности на-ждений (В.В.Слепых, 1986, 1988; 2004). Регрессия фитонцидной активности дуба

красного от температуры, влажности и освещенности отвечает свойствам квадратиче-ской параболы (В.В.Слепых,2004). Физиологический смысл параболической зависимости фитонцидной активности от влияния метеорологических факторов достаточно очевиден, согласуясь с ходом фотосинтеза растений (В.В.Полевой, 1989). Лимитирующими процесс выделения летучих фитонцидов древесными растениями факторами являются минимальные и максимальные значения температуры, влажности воздуха и освещенности. Учитывая взаимосвязь метеорологических факторов и их комплексное воздействие на физиологические процессы в растениях важно установить зависимость фитонцидной активности древесной породы от совместного влияния температуры, влажности воздуха и освещенности (Рисунок 1, таблица 6;).

а 20 Ш ю

Рисунок - 1. Фитонцидная активность дуба красного в зависимости от совместного влияния температуры и влажности воздуха

Таблица - 6. Уравнения множественной регрессии фитонцидной активности дуба красного от совместного влияния

метеорологических факторов

Поряд ковый номер модели Комплекс метеорологических факторов Уравнения множественной регрессии фитонцидной активности (у) от температуры воздуха (х) влажности воздуха (г) и освещенности (р) Коэффициент множественной корреляции, К Коэффициент множественной детерминации, Я2 Критерий Фишера, Б

1 Температура (С) и влажность воздуха(%) у = -712,7465+46,1320х-1,1642х2 + 8,4391?. - 0,060087г2 0,71 0,50 Р = 6,10> Ро.о! = 2,66

2 Влажность воздуха (%) и освещенность (кЛк ) у = -205,1604 + 5,0676 г - 0,0329 г2 + 1,5565 р-0,0109 р2 0,57 0,33 Б = 3,01 > Ро,о1 = 2,62

3 Температура воздуха ( С) и освещенность (кЛк) у = -478,1849+45,0886 х-1,0659 х2 + 1,5262 р-0,01298686 р2 0,80 0,64 Б = 11,77 > Рода =236

4 Температура ( С), влажность воздуха (%) и освещенность (кЛк) у = -515,7600+ 43,2822 х-0,9992 х2 + 3,3393 г - 0,0274 г2 -0,0758 р - 0,0025 р2 0,79 0,63 Б = 6,23 > Рода =2,75

Проведены исследования фитонцидной активности хвои тиса ягодного, произрастающего в регионе (В.В.Слепых, Т.Шидер, И.И.Котляров, М.В.Придня, 2004в; У.У.81еруЬ, 1Ъ.Н.8сЬеейег, П.Койуагоу, М.У.Рпёпуа, 2005). Установлена достоверная при 0,1-1% уровне значимости, связь фитонцидной активности хвои тиса с интенсивностью суммарной солнечной радиации (ИССР), кВт/м2, освещенностью (кЛк) и влажностью воздуха, %. Полученные модели парной и трехмерной регрессии фитонцидной активности хвои тиса ягодного позволяют прогнозировать её динамику в зависимости от состояния погодных условий. Эти сведения могут найти применение в садово-парковом строительстве и использовании зеленых насаждений в курортологических целях.

Сосна Коха является лесообразующей древесной породой региона Кавказские Минеральные Воды. Фитонцидная активность сосны Коха двадцати и столетнего возраста имеет практически одинаковые значения: 27 и 26% угнетения тест-культуры соответственно (1 = 0,35 < Цо5 = 2,01).

В результате исследований впервые установлена зависимость фитонцидной активности сосны Коха от ряда природных факторов: скорости ветра (V, м/с), абсолютной влажности воздуха (е, гПа), атмосферного давления (р, мб), ионизации воздуха (КУИ). Получена эмпирическая модель множественной регрессии фитонцидной активности соспы Коха в зависимости от состояния указанных выше природных факторов:

У = 1258389,04 -14,801617У +10Д440080У2 +1,98029709Е - 0Д2674768Е2

+93,4281393Х- 3 2,27883 8Х2-2756,9102Р+1,50993147Р2 (5)

И = 0,67 ; р = 0,02322;

где, II - коэффициент множественной корреляции; р - значимость; У -фитонцидная активность сосны Коха, %; V - скорость ветра, м/с; Е - влажность воздуха, гПа; X - ионизация воздуха (КУИ); Р - давление воздуха, мб.

5. КАЧЕСТВЕННЫЙ ХИМИЧЕСКИЙ СОСТАВ ЛЕТУЧИХ МЕТАБОЛИТОВ ДРЕВЕСНЫХ ПОРОД КИСЛОВОДСКОГО КУРОРТНОГО ПАРКА.

В условиях курортных регионов и рекреационных зон летучую органику древесной растительности можно рассматривать в качестве самодостаточного курортного ресурса, используемого в медицинских целях (Л.З.Гейхман, 1986; Н.М.Макарчук, Я.С.Лещинская, Ю.А.Акимов и др., 1990; Биоклиматические особенности и фитонцидные свойства растительных ассоциаций Кисловодского курортного парка, 2002). В то же время, не смотря на значительный прогресс в развитии аналитической техники последних десятилетий, качественный и количественный химический состав летучих фитонцидов древесных растений в настоящее время мало изучен.

Исследования проводились в курортном парке города Кисловодска Ставропольского края (В.В.Слепых, 2003; В.В.Слепых, Н.П.Поволоцкая, В.А.Исидоров, 2003; В.В.Слепых, 2004). Кисловодский курортный парк, общая площадь которого 1380 га, составляют в основном чистые насаждения площадью около 1 га и более, то обеспечивает специфику органического фона под пологом этих насаждений аже в ветреную погоду. Отбор образцов для исследования осуществлялся на трех пытных участках, заложенных в искусственных насаждениях сосны Коха (Pinus ochiana Klotzsch ex C.Koch), явора (Acer pseudoplatanus L.) и яссня обыкновенного Fraxinus excelsior L.). Высота произрастания исследованных насаждений: 879-949 t над уровнем моря.

В результате анализа летучих метаболитов сосны Коха идентифицировано -1, явора - 27 и ясеня обыкновенного -14 соединений. Химический состав метабо-итов сосны Коха аналогичен составу сосны обыкновенной. Однако ацетальдегид арактерен для сосны Коха, в выделениях которой обнаружены, также, хлорсодер-;ащие элементы. В летучих метаболитах явора и ясеня обыкновенного присутст-ует большое количество бициклических и моноциклических терпенов, харакгер-ых для хвойных растений.

Химический состав летучих метаболитов хвои сосны Коха по основным ком-онентам аналогичен составу сосны обыкновенной (Pinus silvestris L.)

(Р.А.Степень, С.ПЛуркин, 1982). Однако ацетальдегид, являющийся основным компонентом сосны Коха, в выделениях сосны обыкновенной не отмечен. Известно, что эти сосны морфологически трудно различимы. Следовательно, различие в химическом составе летучих метаболитов хвои данных пород может служить признаком при уточнении их видовой принадлежности.

Наличие в составе летучих выделений сосны Коха таких соединений, как а-пинен, Р-пинен, 3-карен, лимонен, относящихся к терпенам свидетельствует о перспективности их использования в целях аэрофитотерапии, поскольку эти соединения являются основными компонентами летучих метаболитов сосен итальянской (P.pinea L.), аллепской (P.halepensis Mill.), крымской (P.pallasiana Lamb.), обыкновенной (P.silvestris L.), обеспечивающих высокий уровень положительных реакций у больных сердечно-сосудистой системы и хроническими неспецифическими заболеваниями легких (Л.З.Гейхман, 1986; Ю.А.Акимов, И.Ф.Остапчук, Г.С.Захарен-ко, 1987).

Состав летучих метаболитов явора разнообразнее сосны, что характерно для' лиственных пород в целом, выделения которых относятся к большему числу соединений, чем у хвойных. Обращает внимание наличие в составе метаболитов явора и ясеня большого количества бициклических (а-пинен, Р-пинен) и моноциклических (лимонен, p-феллавдрен и др.) терпенов, которые типичны для выделений хвойных пород. Состав летучих метаболитов листвы ясеня обыкновенного менее сложен, чем явора. Присутствие в летучих метаболитах явора и ясеня значительного количества терпенов определяет возможность аналогичного сосне использования этих пород в целях естественной аэрофитотерапии.

6. ИОНИЗАЦИЯ ВОЗДУХА ЛЕСНЫХ ФИТОЦЕНОЗОВ В ЗАВИСИМОСТИ ОТ ФАКТОРОВ ОКРУЖАЮЩЕЙ СРЕДЫ

Объектами исследования являлись искусственные насаждения Кисловодско-го курортного парка, произрастающие по маршруту терренкура 2Б. Самое низкое значение КУИ (1,05), характеризующее наибольшее насыщение приземного воз-

духа лёгкими отрицательными ионами, установлено под пологом насаждения явора.

Это связано, по-ввдимому, со способностью явора накапливать своей массивной листовой пластинкой большое количество радиоизотопов (П.Н.Яговой, 1967). По данным В.П.Краснова, С.П.Ирклиенко, А.А.Орлова, Г.К.Приступы (1996) концентрация радионуклидов (цезий-137) в тканях и органах дерева определяется комплексом факторов, на первом месте из которых стоит - биологические свойства вида накапливать радионуклиды. На превалирующую роль эколого-физиологических свойств древесных пород в отношении накопления ими радионуклидов указывал А.Н.Белов (2001).

В результате анализа экспериментального материала установлена прямолинейная обратно пропорциональная зависимость динамики КУИ насаждения явора от скорости ветра.

Зависимость достоверна при 5 % уровне значимости. Коэффициент корреляции г = 0,60 при ошибке ¡^ = 0,27. Уравнение имеет вид:

у = 1,47996997 -0,2811439х. (6)

где, у - коэффициент униполярности легких ионов (КУИ), х - скорость ветра, м/с. Модель демонстрирует уменьшение значений КУИ с 1,39 до 0,9 при усилении скорости ветра с 0,6 до 2,1 м/с. Следовательно, с усилением скорости ветра стимулируется процесс ионизации воздуха за счет увеличения числа легких отрицательных ионов.

Полученные модели трёхмерной регрессии ионизации воздуха (КУИ) на опушке насаждения явора в зависимости от ряда факторов окружающей среды представлены в таблице 7.

Показатели частной корреляции КУИ от значений интенсивности суммарной солнечной радиации (Л2 = 0,97; г = 2,71; р = 0,042) и влажности воздуха (Я2 = 0,99; I = 2,69; р = 0,043) практически одинаковы и свидетельствуют о высокой степени связи с обоими метеорологическими факторами.

Таблица - 7. Трёхмерные модели ионизации воздуха (КУИ, у) в насаждении явора (опушка) в зависимости от метеорологических условий

Порядковый номер модели Метеорологические факторы Уравнения регрессии фитонцидной активности явора (%) под влиянием метеоусловий Коэффициент множественной детерминации (Я2) Критерий Фишера (Р) Значимое © Интервал фиксированных значений метеоусловий

7 Влажность воздуха, гПа (X]) и интенсивность суммарной солнечной радиации, кВт/м2 (Х2) У = 0,178995302-1,5896556Х2 + 1,07212560Х22+0,189467496Х1-0,00567926X12; 0,89 9,89 0,014 9,7-21.4 гПа; 0,15—1,0 кВт/м2

8 Влажность воздуха, гПа (ХО и освещенность, кЛк (Х3) У=- 3,2361261+0*464763399X1 -0,00981722X12 + 0,149834Е^ Х3+ 0,60342Е'10Х3 2-0Д5689Е5Х1-Х3; 0,96 24,87 0,0015 9,7-21.4 гПа; 25,9 -99,4 кЛк

ВЫВОДЫ И ПРЕДЛОЖЕНИЯ

В результате настоящих исследований установлена фитонцидная активность 61 вида и форм хвойных и лиственных деревьев и кустарников Северного Кавказа. Получены шкалы фитонцидной активности древесных пород района г. Пятигорска (37 пород) и г. Кисловодска (24 породы).

Стопроцентную фитонцидную активность по отношению к тест-культуре Staphylococcus aureus 209 р проявили породы, произрастающие в районе г. Пятигорска (бундук двудомный, орех грецкий, орех сердцевидный, орех скальный, сумах пушистый, тополь белый, тюльпанное дерево) и Кисловодска (осина).

По фитонцидному действию измельченная листва сумаха пушистого в основном превосходит измельченную листву сосны крымской. Угнетение тест-культур проявляется соответственно: Staphylococcus aureus 209 р - 100 и 79 %, Pseudomonas aeruginosa 871(3) - 98 и 90 %, Salmonella typhimurium LT-7 - 64 и 32 %, Escherichia coli М-17 - 42 и 2 %, Candida guilliermondii - 27 и 20 % . Культура Proteus vulgaris фитонцидами измельченной листвы сумаха и хвои сосны угнетается на 100 %.

Летучие фитонциды, выделяемые измельчёнными и неповреждёнными листьями сумаха пушистого, оказывают на культуры Staphylococcus aureus 209 р, Pseudomonas aeruginosa 871(3), Proteus vulgaris одинаковое действие, подавляя рост микроорганизмов на 100, 98 и 100% соответственно. Угнетение летучими фитонцидами измельчённой и неповрежденной хвоей сосны культуры Staphylococcus aureus 209 р составляет 79%.

Фитонцидами измельчённой хвои сосны культура Proteus vulgaris подавляется полностью (100%), неповреждённой хвои - на 45%.

Не обнаружено угнетение Pseudomonas aeruginosa 871(3) неповреждённой хвоей сосны по сравнению с повреждённой (0 и 90%).

Высокая степень угнетения Proteus vulgaris отмечена в опытах с корой сумаха и сосны - 81%. Рост колоний Pseudomonas aeruginosa 871(3) подавляется фитонцидами семян и шишек на 70 и 96%. В опыте с культурой Pseudomonas aeruginosa 871(3) по действию на неё фитонцидов коры обоих растений угнетения роста ко-

лоний не обнаружено. Не отмечено угнетение роста Pseudomonas aeruginosa 871(3) и в опыте с корнями сосны крымской.

Летучие фитонциды коры, семян (шишек) и корней исследованных растений угнетают Staphylococcus aureus 209 р в пределах 20-45%.

У большинства исследованных лиственных пород установлен второй после июля-августа максимум фитонцидной активности - период листопада.

Фитонцидная активность сосны Коха 30 и 100 летнего возраста является практически одинаковой (27 и 26%) , что свидетельствует о зависимости фитонцидного потенциала растения от его видовой принадлежности и отсутствии такой зависимости с возрастом растений в данный возрастной период.

Фитонцидная активность дуба черешчатого (48 %), ясеня обыкновенного (20 %), клена остролистного (11 %), бархата японского (3 %), произрастающих в Кисловодском курортном парке существенно ниже уровня представителей этих же видов г. Пятигорска (85, 59, 44, 33 % соответственно). Учитывая одинаковые метеоусловия в период проведения опытов в г.г. Кисловодске и Пятигорске предполагается зависимость процесса выделения фитонцидов древесными растениями от высоты произрастания их над уровнем моря.

В результате рубки ухода в насаждении дуба красного не выявлено влияния изреживания древостоя на его фитонцидную активность. Вместе с тем, установлена достоверная связь фитонцидной активности дуба красного с состоянием естественных метеорологических условий: температурой, влажностью воздуха и освещенностью. Полученные уравнения парной и множественной регрессии позволяют прогнозировать фитонцидную активность насаждения в зависимости от состояния погоды, что обеспечивает возможность рационального использования рекреационных лесов, парков и зеленых насаждений в курортологических целях.

Полученные модели парной и трехмерной регрессии фитонцидной активности хвои тиса ягодного позволяют прогнозировать её динамику в зависимости от состояния погодных условий. Эти сведения могут найти применение в садово-парковом строительстве и использовании зеленых насаждений в целях рекреации.

Впервые получены модели парной и множественной регрессии фитонцидной активности сосны Коха в зависимости от скорости ветра под пологом насаждения, величины атмосферного давления, значений абсолютной влажности и ионизации приземного воздуха.

На примере сосны Коха установлена параболическая зависимость фитонцидной активности древесной породы от ионизации воздуха под пологом насаждения. На динамику фитонцидной активности, по-видимому, влияет загрязнение воздушной среды, индикатором которого является ионизация воздуха.

В результате анализа летучих метаболитов сосны Коха идентифицировано -21, явора - 27 и ясеня обыкновенного -14 соединений.

Химический состав метаболитов сосны Коха аналогичен составу сосны быкновенной. Однако ацетальдегид характерен для сосны Коха, в выделениях ко-орой обнаружены, также, хлорсодержащие элементы.

В летучих метаболитах явора и ясеня обыкновенного присутствует большое оличество бициклических и моноциклических терпенов, характерных для хвой-ых растений.

Несмотря на различный химический состав летучих метаболитов изученные астения проявили одинаковую антимикробную активность, угнетая taphylococcus aureus 209р в пределах 20 -29%. Это обусловлено, по-видимому, рисутствием в летучих метаболитах сосны Коха, явора и ясеня обыкновенного Зщих для этих растений биологически активных компонентов, в частности, а и |3-инена.

Максимальная концентрация легких отрицательных ионов отмечена под поэтом насаждения явора (КУИ = 1.05), что обусловлено, по-видимому, величиной "о листовой пластинки.

Насыщение воздуха легкими отрицательными ионами находится в прямо ропорциональной прямолинейной зависимости от скорости ветра.

Динамика концентрации легких отрицательных ионов в приземном воздуш-эм пространстве насаждения в зависимости от влажности воздуха отвечает свой-гвам квадратической параболы.

Концентрация легких отрицательных ионов в приземном воздухе насаждения имеет пропорциональную криволинейную связь с показателями освещенности и интенсивности суммарной солнечной радиации.

Динамика насыщения приземного воздуха легкими отрицательными ионами находится в параболической зависимости от фитонцидной активности насаждения.

Полученные модели позволяют прогнозировать процесс ионизации воздуха в приземном воздушном пространстве насаждения в зависимости от состояния факторов окружающей среды.

Совпадение параметров ионизации воздуха в насаждениях сосны Коха и явора в зависимости от влажности воздуха свидетельствует об универсальности этого явления для хвойных и лиственных насаждений.

СПИСОК ОПУБЛИКОВАННЫХ НАУЧНЫХ РАБОТ ПО ТЕМЕ ДИССЕРТАЦИИ

Статьи в изданиях, рекомендованных ВАК РФ:

1. Слепых В.В., Шурыгин А.Я., Злищева Л.И., Злищева Э.И. Фитонцидность Rhus typhina L. и Pinus Pallasiana Lamb. // Раст. ресурсы. 1985. Т. 21 .Вып. 1. С. 79-82.

2. Слепых В.В. Влияние метеорологических условий на фитонцидность деревьев и кустарников //Лесное хоз-во. 1986. № 9. С. 29-31.

3. Слепых В.В. Фитонцидность лесных фитоценозов и погодные условия // Экология. 1988. №4. С.10-14.

4. Слепых В.В. Природные и антропогенные факторы и фитонцидная активность древесных пород К Лесное хоз-во. 2004. № 6. С. 17 - 19.

5. Слепых В.В., Поволоцкая Н.П., Кортунова З.В., Терре Н.И., Федоров В.А. Ионизационный фон насаждений Кисловодского курортного парка // Вопросы курортологии, физиотерапии и лечебной физической культуры. 2006. № 3. С. 37-39.

6. Слепых В.В. Ионизация воздуха лесных насаждений и метеоусловия // Лесное хоз-во. 2006. № 6. С.30 - 32.

7. Слепых В.В. Фитонцидная активность сосны и ионизация воздуха // Лесное хоз-во. 2008. №6. С. 20-21.

8. Слепых B.B. Антимикробная активность и компонентный состав летучих метаболитов древесных растений региона Кавказские Минеральные Воды // Растительные ресурсы. 2010. Т. 45. Вып. 4. С. 91-105.

Монографии и методические пособия:

9. Слепых В.В. Фитонцидные и ионизирующие свойства древесной растительности. Кисловодск, 2009. 180 с. - ISBN 5-89421-005-4.

10. Слепых В.В., Терре Н.И. Состав, антимикробные свойства и механизм действия летучих фитоорганических веществ растений / Биоклиматические особенности и фитонцидные свойства растительных ассоциаций Кисловодского курортного парка. Пособие для врачей, Пятигорск: ГНИИ курортологии МЗ РФ, 2002. С.16-21.

Научные статьи и материалы конференций:

11. Слепых В.В. Фнтонцидность отдельных древесных пород Северного Кавказа. М.: 1985. Деп. в ЦБНТИлссхоз 1985. № 4. 5 с.

12. Слепых В.В. Фитонцидность древесных растений в период листопада / XXI сессия совета ботанических садов Закавказья по лесному хозяйству, озеленению, интродукции, акклиматизации и защите растений: Тез. докл. Тбилиси, 1985. С. 9091.

13. Слепых В.В. Фитонцидность некоторых древесных и кустарниковых экзотов / Лесная рекреация и интродукция на Северном Кавказе. М., 1985. Вып. 18. С. 103106.

14. Слепых В.В. Фитонцидность естественных и искусственных насаждений района Кавказских Минеральных Вод. М., 1986. 5 с. Деп. в ЦБНТИлесхоз 04.10.86. № 470-ж.

15. Слепых В. В. Фитонцидность и породный состав лесных насаждений / Интенсификация лесохозяйственного производства Северного Кавказа: Тез.докл. науч,-практ. конф., 13-15 апреля 1988 г., Сочи. - Краснодар, 1988. С. 64-65.

16. Слепых В.В. Фитонцидность лиственных пород и погодные условия М.,1988. 5. с. Деп. в ЦБНТИлесхоз 30.06.88. №5 (199).

17. Слепых В.В. Фитонцидные деревья и кустарники Кавказских Минеральных Вод//Лесохозяйств. информ.: Науч.-техн. информ. сб. М., 1989. № 3. С. 21-22.

18. Слепых В.В. Сезонная динамика фитонцидной активности лесов Кавказских Минеральных Вод / Состояние и охрана воздушного бассейна курортных районов: Тез. докл. всесоюз. совещ., 10-13 апреля 1989 г. Кисловодск, 1989. С.76.

19. Поволоцкая Н.П., Мальчуковский Л.Б., Слепых В.В. Организация оздоровительных мероприятий в учреждениях рекреации / Торизм и здоровье населения: Тез. докл. всесоюз. науч. конф., 30-31 октября 1989. М.,1989. С. 88.

20. Мальчуковский Л.Б., Поволоцкая Н.П., Слепых В.В. Роль растительности в состоянии воздушной среды КМВ / Состояние и охрана воздушного бассейна курортных районов: Сб. докл. всесоюз. совещ., 10-13 апреля 1989. Кисловодск, 1990. С. 168-171.

21. Слепых В.В. Фитонцидная активность древесных пород района Кавказских Минеральных Вод / Автореф. дис....канд. с.-х. наук. М.: 1991. 17 с.

22. Казанкин А.П., Слепых В.В., Терре Н.И. Экологическая, психологическая и рекреационная емкость лесов в районе Кавказских Минеральных Вод / Сб. науч. тр. НИИгорлесэкол: Экологические основы ведения хоз-ва в горных лесах. 1994. С.86-95.

23. Слепых В.В. Моделирование фитонцидной активности фитоценоза / Стратегия рационального природопользования в лечебных местностях и курортах в новых социально-экономических условиях: Тез. докл. межд. науч.-прак. конф. 16 - 20 июня 1997 г. Ессентуки, 1997. С. 20.

24. Поволоцкая Н.П., Лысенко И.И., Скляр А.П., Слепых В.В., Кортунова З.В., Мальчуковский Л.Б. Роль курортного парка в оптимизации климатолечения на кардиологическом курорте / Актуальные вопросы курортной науки в России: Мат. юбилейной науч.-прак. конф. Пятигорск, 2000. Ч. 1. С. 210-214.

25. Слепых В.В., Слепых Л.А., Терре Н.И., Кортунова З.В., Поволоцкая Н.П. Фитонцидная активность лиственных пород Кисловодского курортного парка / Состояние и охрана воздушного бассейна и водно-минеральных ресурсов курортно-рекреационных регионов: Тез. докл. Второй межд. конф., 8-14 октября 2000. М.: МАКС пресс, 2000. С. 174-175.

.. Щебетова Л.А., Хинчагов Б.П., Слепых В.В. Аэрофитотерапия и ее эффектив-зсть на базе санатория «Виктория» курорта Ессентуки / Состояние и охрана воз-гагаого бассейна и водно-минеральных ресурсов. Тез. докл. Второй межд. конф.., 14 октября 2000. М.: МАКС пресс, 2000.С. 184-185.

1. Слепых В.В., Поволоцкая Н.П., Скляр А.П., Кортунова З.В., Терре Н.И., Маль-'ковский Л.Б., Адамян Г. А. Роль курортного парка в оптимизации курортного ле-:ния на кардиологическом курорте / Состояние и охрана воздушного бассейна и |Дно-минеральных ресурсов. Сб. докл. Второй межд. конф.. 8-14 октября 2000. ясловодск, 2000. С. 269- 274.

!. Слепых В.В. Ветер и фитонцидная активность / Тез. докл. участн. IV межд >нф. «Устойчивое развитие горных территорий: проблемы регионального сотруд-1чества и региональной политики горных районов», 23-26 сент. 2001. М.: «Арт-пнес-Центр», 2001.С. 180.

>. Слепых В.В. Фитонцидная активность лиственных пород Кисловодского ку-)ртного парка / Сб. науч.тр. БИИгорлесэкол. Вып. 23: Лесное хозяйство Северно-■ Кавказа, Сочи. 2001. С. 248-259.

>. Поволоцкая Н.П., Ляшенко С.И., Данилов С.Р., Лобженидзе Т.Б., Слепых В.В., <ляр А.П., Кортунова З.В., Мальчуковский Л.Б., Щелкунов A.B., Денисенко З.П. зврсменное состояние и рациональное использование природных лечебных ре-рсов Северного Кавказа / Актуальные проблемы восстановительной медицины, ■рортологии и физиотерапии: Мат. межд. конгресса «Здравница-2002» 8-10 ок-бря 2002. М.:МЗРФ: РНЦВМиК, 2002. С. 163-164.

. Поволоцкая Н.П., Ефименко Н.В., Слепых В.В., Кортунова З.В., Верес A.A., шяр А.П. Биоклиматические особенности Кисловодского курортного парка / Со-ояние и охрана воздушного бассейна и водно-минеральных ресурсов. Тез. докл. эетьей межд. конф., 21-24 апреля 2003 г. Кисловодск, 2003. С.87-88.

Поволоцкая Н.П., Слепых В.В., Тырнов П.И., Лобжанидзе Т.Б., Кортунова З.В. ;сурсы естественной аэрофитотерапии в Кисловодском парке / Мат. юбилейной 1уч.-прак. конф. «Современные подходы к санаторно-курортной реабилитации

больных с распространенными хроническими заболеваниями. Ессентуки: ФНПР: ПГНИИК: СКРЦ, 2003. С. 215-218.

33. Скляр А.П., Поволоцкая Н.П., Кортунова З.В., Слепых В.В. Фитоклиматиче-ские ресурсы Кисловодского курортного парка / Актуальные проблемы восстановительной медицины, курортологии и физиотерапии: Всероссийский форум-2003. М., 2003. С.179-180.

34. Слепых В.В., Зараменская В.В. Влияние освещенности на лесовозобновитель-ный процесс сосновых и пихтовых насаждений Кисловодского курортного парка / Состояние и охрана воздушного бассейна и водно-минеральных ресурсов: Тез. докл. Третьей межд. конф.., 21-24 апреля 2003 г., Кисловодск, 2003. С. 88.

35. Слепых В.В., Исидоров В.А. Летучие метаболиты насаждений Кисловодского курортного парка / Состояние и охрана воздушного бассейна и водно-минеральных ресурсов: Тез. докл. Третьей межд. конф.., 21-24 апреля 2003 г., Кисловодск, 2003. С.88-89.

36. Слепых В.В., Хинчагов Б.П. Фитонцидная активность древесных пород ессен-тукского санатория «Виктория» / Природные лечебные ресурсы, курортология на рубеже веков: Тез. докл. межд. науч.-прак. конф., 20-24 октября 2003 г., Ессентуки,

2003. С.. 62-63.

37. Слепых В.В., Исидоров В.А., Поволоцкая Н.П. Аэрофиторесурсы Кисловодского курортного парка / Современные методы эколого-геохимической оценки состояния и изменений окружающей среды: Тез. межд. школы 15-20 сентября 2003 г. Новороссийск, 2003. С. 130.

38. Хинчагов Б.П., Слепых В.В., Константиновская Г.И., Харсева Е.Н., Земцова И.Б. Фитотерапия в условиях фитозоны / Мат. юбил. науч.-прак. конф. «Современные подходы к санаторно-курортной реабилитации больных с распространенными хроническими заболеваниями. Ессентуки: ФНПР: ПГНИИК: СКРЦ, 2003. С. 220221.

39. Слепых В.В., Шидер Т., Котляров И.И., Придня М.В. Тис ягодный в центральной части Северного Кавказа // Электронный журнал «Исследовано в России».

2004. № Ц7. с. 1250-1260. http://zhurnal.ape.relarn.rU/articles/2004/l 17.pdf

40. Слепых B.B. Летучие метаболиты древесных растений //Лесохозяйственная информация. 2004. № 10. С. 29 - 35.

41. Слепых В.В., Поволоцкая Н.П., Кортунова З.В., Терре Н.И. Ионизация воздуха насаждений и метеоусловия / Проблемы экологической безопасности и сохранения природно-ресурсного потенциала: Мат. Второй межд. науч.-прак. конф. Ессентуки, 30 сентября -1 октября 2005 . Ставрополь, 2005. С. 167 - 170.

42. Слепых В.В., Федоров В.А. Фитонцидная активность хвойных пород Кисло-водского курортного парка / Материалы «X неделя науки МГТУ». Майкоп: из-во ООО «Качество», 2005. С. 376 -377.

43. Слепых В.В., Федоров В.А. Экокультурный мониторинг фитонцидной активности хвойных пород Кисловодского курортного парка / Актуальные проблемы коммуникации и культуры - 2: Сб. науч. трудов российских и зарубежных ученых. Москва - Пятигорск. 2005. С. 477 - 479.

44. Слепых В.В. Фитонцидная активность Pinus kochiana и метеоусловия / М1жнародна конференщя «Фкопатогенш бактерИ. Фионцидологк. Алелопа'пя»: Тези допов^дей. 4-6 жовтня 2005 р. Кшв. С. 86.

45. Слепых В.В. Фитонцидная активность Pinus kochiana и метеоусловия / М1жнародна конференц1я «Ф1топатогенш бактерИ. Фионцидолопя. Алелопаия»: 36ipHHK статей учасниюв Miжнapoднoi науково1 конференцй 4-6 жовтня 2005 р. м. Кшв. Житомир. 2005. С. 240 - 245.

46. Слепых В.В. Фитонцидная активность Pinus kochiana и факторы окружающей среды // Биологический вестник Северного Кавказа. Том 1. № 2. Краснодар. 2005. С. 95-103.

47. Slepyh V.V., Scheeder Th.H., Kotlyarov I.I., Pridnya M.V. Common Yew (Taxus baccata L.) in Central Part of North Caucasus // Der Eibenfreund. № 12. 2005. P. 99-110.

48. Слепых В.В. Экорекреационность как самодостаточный ресурс региона Кавказских Минеральных Вод (на материале фитонцидной активности сосны Коха) // Классическое лингвинистическое образование в современном мулкгакультурном пространстве - 2: Мат. межд. науч. конф. 7-10 апреля 2006 года. Часть 2. Москва-Пятигорск. 2006. С. 58-59.

49. Слепых B.B. Ионизация воздуха под пологом насаждения и его фитонцидная активность / 170 лет со дня рождения основателя сочинского «Дендрария» - Сергея Николаевича Худекова: Мат. конф. (27-29 ноября 2007 г.). Сочи. 2007. С.145-147.

50. Слепых В.В. Ионизационный фон насаждений и влажность воздуха / Сб. науч. тр. НИИгорлесэкол. Вып. 25: Лесное хозяйство Северного Кавказа, Сочи. 2007. С. 319-326.

51. Поволоцкая Н.П., Гранберг И.Г., Ефименко Н.В., Жерлицина Л.И., Истошин Н.Г., Кириленко A.A., Кортунова З.В., Сенник И.А., Слепых В.В. Биоклиматические ресурсы среднегорья Кавказских Минеральных Вод и перспективы их использования в курортной реабилитации больных ишемической болезнью сердца / Мат. науч.-прак. конгр. IY всероссийского форума «Здоровье нации - основа процветания России». Т. 3. «Задачи санаторно-курортного лечения в решении проблем оздоровления населения России». М., 2008. С. 199-201.

52. Слепых В.В., Поволоцкая Н.П. Влажность и ионизация воздуха лесопарковых фитоценозов / Проблемы экологической безопасности и сохранение природно-ресурсного потенциала: Мат. межд. науч.-прак. конф. Ставрополь, 2009. С.124-126.

53. Слепых В.В. К вопросу оптимизации курортных аэрофиторесурсов / Мат. Южно-российского курортного форума «Кавказская здравница-2010». Медицинский конгресс «Здравоохранение Северного Кавказа» (25-27 февраля 2010 г.). Кисловодск, 2010. С. 152-153.

54. Слепых В.В., Ковалева Л.А. Сосна крымская на Кавказе / Изучение флоры Кавказа: Тез. докл. межд. науч. конф., 27 сентября -1 октября 2010 г., Пятигорск, 2010.

. С. 98-99.

СЛЕПЫХ ВИКТОР ВАСИЛЬЕВИЧ

АВТОРЕФЕРАТ

Подписано в печать с оригинал-макета 16.11.10. Формат 60x84/16. Бумага офсетная. Печать трафаретная. Уч.-изд. л. 2,0. Печ. л. 2,5. Тираж 100 экз. Заказ № 265. С 15 а.

Санкт-Петербургская государственная лесотехническая академия Издательско-полиграфический отдел СПбГЛТА 194021, Санкт-Петербург, Институтский пер., 5.

Текст научной работыДиссертация по сельскому хозяйству, доктора биологических наук, Слепых, Виктор Васильевич, Санкт-Петербург

ФЕДЕРАЛЬНОЕ ГОСУДАРСТВЕННОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ «НАУЧНО-ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКИЙ ИНСТИТУТ ГОРНОГО ЛЕСОВОДСТВА И ЭКОЛОГИИ ЛЕСА» КИСЛОВОДСКА« ГОРНО-ЛЕСНАЯ ЛАБОРАТОРИЯ

На правах рукописи

052011001*0

СЛЕПЫХ Виктор Васильевич

АНТИМИКРОБНЫЕ И ИОНИЗИРУЮЩИЕ СВОЙСТВА ДРЕВЕСНОЙ РАСТИТЕЛЬНОСТИ ПОД ВЛИЯНИЕМ АБИОТИЧЕСКИХ ФАКТОРОВ

06.03.02 - Лесоведение^ лесоводство; лесоустройство и лесная таксация

Диссертация на соискание ученой степени доктора биологических наук

Кисловодск - 2010

СОДЕРЖАНИЕ

СТР

ВВЕДЕНИЕ 5

Общая характеристика работы 6 1. РАЗВИТИЕ НАУЧНЫХ НАПРАВЛЕНИЙ В ИЗУЧЕНИИ ПРОБЛЕМЫ

ФИТОНЦИДОВ, ПРОДУЦИРУЕМЫХ ВЫСШИМИ РАСТЕНИЯМИ 12 1.1. Санитарно-гигиеническая и лечебная роль

фитонцидов высших растений 12

1. 2. Химический состав летучих веществ, выделяемых высшими растениями 31

1.3. Влияние природных и антропогенных факторов на продуцирование фитонцидов высшими растениями 36

1.4. Санитарно-гигиеническая и лечебная роль ионизации воздуха, факторы ионизации 46

2. ПРОГРАММА, МЕТОДИКА И ОБЪЕКТЫ ИССЛЕДОВАНИЙ 53

2.1. Программа исследований 53

2.2. Методика исследований 53 2.2.1. Закладка пробных площадей в насаждениях 53

2.2.2 Изучение фитонцидной активности древесных и кустарниковых пород 54

2.2.3 Определение качественного химического состава летучих метаболитов лесных фитоценозов 63

2.2.4 Определение метеорологических и других показателей окружающей

среды 64

2.2.5 Статистические методы обработки экспериментального материала 65 2.3 Объекты исследования 65

2.3.1 Рельеф 65

2.3.2 Климат 66 2.3.3. Древесные породы Перкальского арборетума и зеленой зоны г. Пятигорска 74

2.3.4. Лесные насаждения Бештаугорского лесхоза 83

2.3.5. Лесные фитоценозы Кисловодского курортного парка 83

2.3.6. Деревья и кустарники Кисловодского курортного парка 107

3. ФИТОНЦИДНАЯ АКТИВНОСТЬ ДРЕВЕСНО-КУСТАРНИКОВЫХ

ПОРОД 111

3.1. Фитонцидная активность деревьев и кустарников Перкальского арборе-тума, Бештаугорского лесхоза (г. Пятигорск) и Ботанического сада Кубанского госуниверситета (г. Краснодар) 111 3.1.1. Фитонцидная активность сумаха пушистого и сосны крымской 126

3.2. Фитонцидная активность деревьев и кустарников Кисловодского курортного парка 130

4. ВЛИЯНИЕ РАЗЛИЧНЫХ ФАКТОРОВ НА ФИТОНЦИДНУЮ^ АКТИВНОСТЬ ДРЕВЕСНЫХ ПОРОД 145

4.1 Влияние антропогенных и природных факторов на фитонцидную активность дуба черешчатого, дуба красного и сосны крымской. 145

4.2 Динамика фитонцидной активности тиса ягодного под влиянием метеофакторов 157

4.3 Динамика фитонцидной активности сосны Коха под влиянием ряда факторов 163

4.4 Динамика фитонцидной активности явора под влиянием внешних факторов 174

5. КАЧЕСТВЕННЫЙ ХИМИЧЕСКИЙ СОСТАВ ЛЕТУЧИХ МЕТАБОЛИТОВ ДРЕВЕСНЫХ ПОРОД КИСЛОВОДСКОГО КУРОРТНОГО ПАРКА 180'

6. ИОНИЗАЦИЯ ВОЗДУХА ЛЕСНЫХ ФИТОЦЕНОЗОВ В ЗАВИСИМОСТИ

ОТ ФАКТОРОВ ОКРУЖАЮЩЕЙ СРЕДЫ 197

6.1 Ионизационный фон насаждений Кисловодского курортного парка 197

6.2 Влияние факторов внешней среды на ионизационный фон насаждения явора 203

6.3 Влияние факторов внешней среды на ионизацию воздуха насаждения сосны Коха 212

ВЫВОДЫ И ПРЕДЛОЖЕНИЯ 214

СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ 218

Приложение А 245

Приложение Б 251

Приложение В 259

Приложение Г 261

Приложение Д 262

Приложение Е 266

Приложение Ж 268

Приложение 3 270

Приложение И 271

ВВЕДЕНИЕ

Необходимость решения проблемы улучшения окружающей человека среды является общегосударственной задачей. Она нашла своё отражение в Конституции Российской Федерации. Решающее влияние на окружающую среду оказывает лес. Его санитарно-гигиенические функции в большой мере определены антимикробными и ионизирующими свойствами, образующих его деревьев и кустарников. В свою очередь антимикробные свойства древесной растительности обусловлены способностью высших растений выделять биологически активные вещества (фитонциды), с чем связан процесс ионизации приземного слоя воздуха.

Объектами исследования являлись отдельные виды деревьев и кустарников Ботанического сада Кубанского университета в городе Краснодаре и древесно-кустарниковая растительность региона Кавказские Минеральные Воды Ставропольского края.

Кавказские Минеральные Воды (КМВ) - всероссийскаяая здравница, где ежегодно проходит курс лечения и отдыхает более полумиллиона человек. Район Кав-минвод играет не только ведущую бальнеологическую роль в системе здравоохранения страны, но и является на Северном Кавказе второй по величине; после Черноморского побережья Кавказа, рекреационной агломерацией, где широко применяется климатолечение, внедряются различные приёмы физио-и-фитотерапии. В связи с этим, Министерство здравоохранения Российской Федерации приказом от 22 декабря 1999 года № 99/228 включило Кавказские Минеральные Воды в перечень уникальных курортных регионов России.

Указом Президента Российской Федерации № 309 от 27 марта 1992 года и Постановлением Правительства Российской Федерации от 7 июля 1992 года № 462 региону КМВ был придан статус Особо охраняемого эколого-курортного региона

Российской Федерации. В связи с этим задача оздоровления окружающей среды КМВ приобрела общегосударственное значение.

Диссертация посвящена расширению ассортимента древесно-кустарниковых пород с выраженными фитонцидными свойствами, оценке ионизирующего потенциала курортных лесов региона КМВ, исследованию комплекса факторов, определяющих фитонцидную динамику древесных растений и ионизационного фона рекреационных насаждений, определению качественного химического состава летучих фитонцидов.

Начальный этап исследований был осуществлен в Отделе билогически активных веществ Ростовского государственного университета (г. Краснодар). Значительная часть экспериментальной работы была выполнена в Лаборатории физико-химии и микробиологии минеральных вод и лечебных грязей Пятигорского научно-исследовательского института курортологии и физиотерапии Минздрава России.

Автор глубоко признателен за содействие в выполнении настоящей работы доктору биологических наук А.Я.Шурыгину, кандидату биологических наук Р.Е.Муравлевой, кандидату географических наук Н.П.Поволоцкой, доктору биологических наук А.Д.Михееву.

Общая характеристика работы

Актуальность работы обусловлена:

- перспективой расширения ресурсного потенциала рекреационных лесов и курортных парков путем использования их фитонцидных и ионизирующих свойств;

- слабой изученностью вопросов, связанных с влиянием факторов окружающей среды и антропогенного воздействия на фитонцидную активность древесных пород и ионизирующую способность насаждений;

- ростом лесной рекреации, развитием климатолечения и естественной аэрофитотерапии и связанной с этим необходимостью прогнозирования фитонцидной активности и ионизирующих свойств насаждений;

- недостаточной изученностью антимикробных свойств и качественного состава летучих фитонцидов древесных растений.

Цели и задачи исследований. В настоящей работе ставились следующие цели:

- определить фитонцидную активность хвойных и лиственных древесно-кустарниковых пород;

- предложить методы прогнозирования фитонцидной активности древесных пород в зависимости от состояния факторов окружающей среды;

- определить качественный химический состав летучих метаболитов хвойных и лиственных древесных пород;

- определить ионизирующую способность лесных насаждений и предложить методы её прогнозирования в зависимости от факторов окружающей среды.

В связи с этим решались следующие задачи: изучить фитонцидные свойства хвойных и лиственных деревьев и кустарников; осуществить моделирование динамики фитонцидной активности древесных пород под влиянием природных и антропогенных факторов; установить качественный состав летучих метаболитов под пологом хвойных и лиственных насаждений, представленных лесообразующими древесными породами; изучить ионизацию воздуха под пологом хвойных и лиственных насаждений, получить модели динамики ионизации воздуха под влиянием факторов окружающей среды.

Научная новизна работы заключается в следующем:

- впервые получены модели парной и множественной регрессии фитонцидной активности древесных пород в зависимости от скорости ветра, атмосферного давления, ионизации воздуха;

- установлен высокий эффект и широкий спектр антимикробного действия летучих фитонцидов ряда хвойных и лиственных деревьев и кустарников;

- выполнено моделирование ионизации приземного слоя воздуха под пологом и на опушках хвойных и лиственных насаждений под влиянием факторов окружающей среды;

- установлен качественный состав летучих метаболитов хвойных и лиственных насаждений.

Практическая значимость и реализация работы. Разработаны шкалы фитонцидной активности древесных и кустарниковых пород для использования в практике зеленого хозяйства и зеленого строительства региона Кавказские Минеральные Воды (КМВ). Установлены высокие антимикробные свойства летучих фитонцидов деревьев и кустарников, которые могут быть использованы для разработки методов естественной аэрофитотерапии.

Полученные модели динамики фитонцидной активности древесных породни ионизации воздуха в лесных насаждениях позволяют прогнозировать состояние этих показателей в зависимости от метеорологических условий и других факторов окружающей среды. Метод прогнозирования фитонцидной активности древесных пород и ионизации воздуха в насаждениях позволяет рационально использовать насаждения в рекреационных и курортологических целях.

Результаты исследований получили практическое применение в изданном в 2002 году Пособии для врачей «Биоклиматические особенности и фитонцидные свойства растительных ассоциаций Кисловодского курортного парка», утвержденным Председателем секции по восстановительной медицине, курортологии и физиотерапии Ученого Совета Минздрава России, членом- корреспондентом РАМН, доктором медицинских наук, профессором А.Н.Разумовым.

Положения, выносимые на защиту.

2. Летучие фитонциды сумаха пушистого и сосны крымской оказывают выраженное антимикробное воздействие на культуры- болезнетворных микроорганизмов Staphylococcus aureus. 209 р, Escherichia coli М-17, Salmonella typhimurium LT-7, Pseudomonas aeruginosa 871(3), Proteus vulgaris, Candida guilliermondii.

3. У большинства изученных лиственных пород существует второй после июля-августа пик фитонцидной'активности, приходящийся на период пожелтения листвы.

4. Фитонцидная активность дуба черешчатого, ясеня обыкновенного, клена остролистного, бархата японского, сосны крымской снижается с увеличением высоты произрастания этих пород над уровнем моря.

5. Фитонцидная активность дуба красного в результате изреживания древостоя при рубке ухода не изменяется;. но зависит от общего состояния метеорологических условий'; -

6; Фитонцидная?активность тисаягодного имеет параболическую зависимость.: от освещенности, интенсивности суммарной солнечной радиации (ИССР) и влажности воздуха.

7. Динамика фитонцидной активности: сосны Коха зависит от скорости^ ветра, атмосферного давления, влажности и ионизации воздуха.

8..Компонентный составi метаболитов сосны Коха: аналогичен составу сосны обыкновенной' В >летучих метаболитах явора и ясеня обыкновенного• присутствует большое количество бициклических и> моноциклических терпенов; характерных для хвойных-растений.

9. Динамика ионизации воздуха в насаждении явора зависит от скорости ветра, влажности воздуха, освещенности, ИССР и фитонцидной активности древостоя. ,

Обоснованность и достоверность результатов исследования обеспечена разрешающей способностью общепринятых методов вариационной статистики. Модели регрессии; фитонцидной активности5 древесных пород и ионизации воздуха лесных насаждений получены' с: использованием компьютерной программы-STATiSTIKAi 6:0 (Stat Soft):

Апробация. Результаты диссертационной работы доложены на Международной научно-практической конференции «Стратегия рационального природопользования в лечебных местностях и курортах в новых социально-экономических условиях (Ессентуки, 1997), на совещании работников курортов при Администрации региона КМВ (Ессентуки, 1999), на Юбилейной научно-практической конференции «Актуальные вопросы курортной науки в России» (Пятигорск, 2000), на Второй международной конференции, «Состояние и охрана воздушного бассейна и водно-минеральных ресурсов курортно-рекреационных регионов» (Кисловодск, 2000), на IV международной конференции «Устойчивое развитие горных территорий: проблемы регионального сотрудничества и региональной политики горных районов» (Владикавказ, 2001), на Третьей международной конференции: «Состояние и охрана воздушного бассейна и водно-минеральных ресурсов» (Кисловодск, 2003), на форуме Международной Школы «Современные методы эколого-геохими-ческой оценки состояния и изменений окружающей среды» (Новрроссийск, 2003), на Второй международной. научно-практической конференции; «Проблемы экологической? безопасности и сохранения природно-ресурсного потенциала» (Ессентуки, 2005), на международной конференции; «Фитопатогенные бактерии. Фитонцидология. Аллелопатия (Киев, 2005), на Международной научной конференции «Классическое лингвини-стическое образование в современном мультикультурном пространстве -2» (Пятигорск, 2006), на конференции «170 лет со дня рождения основателя1 сочинского «Дендрария» - Сергея Николаевича Худекова» (Сочи, 2007), расширенном заседании Отдела горного лесоводства и экологии леса Федерального1 государственного учреждения: «Научно-исследовательский институт горного лесоводства; и. экологии леса»(ФГУ НИИгорлесэкол) Министерства, природных ресурсов России (Сочи, 2007), Научно- методической комиссии ФГУ НИИгорлесэкол (Сочи, 2007), Ученом совете ФГУ НИИгорлесэкол (Сочи, 2009),а также на производственных семинарах и учебных форумах работников курортов региона КМВ.

Личное участие автора заключалось в постановке проблемы, поиске и разработке методик, проведении. экспериментальных и теоретических исследований, их апробации и внедрении. Работа выполнена в Кисловодской горно-лесной; лаборато-

рии Федерального государственного учреждения «Научно-исследовательский институт горного лесоводства и экологии леса» по личной инициативе автора.

Публикации. По материалам диссертационной работы опубликовано 54 научные работы, в том числе три зарубежные, методическое пособие, монография. Основные положения диссертации опубликованы в восьми ведущих рецензируемых изданиях, рекомендованных ВАК РФ для соискателей ученой степени доктора наук.

Объём и структура работы. Диссертационная работа содержит введение, шесть глав, выводы и предложения, список использованной литературы (294 источника, в том числе 21 иностранный) и приложения. Работа изложена на 271 странице машинописного текста, иллюстрирована 38 таблицами и 25 рисунками.

1. РАЗВИТИЕ НАУЧНЫХ НАПРАВЛЕНИЕМ ИЗУЧЕНИИ ПРОБЛЕМЫ ФИТОНЦИДОВ, ПРОДУЦИРУЕМЫХ ВЫСШИМИ РАСТЕНИЯМИ

Приоритет в открытии и формированиипроблемы фитонцидов принадлежит российской науке. Первый кирпич в строительство этого научного знания в 19281930гг. заложил профессор Б.П.Токин. Под "фитонцидами" автор понимал "продуцируемые растениями бактерицидные, фунгицидные и протистоцидные вещества, являющиеся одним из факторов их иммунитета и, вследствие этого, играющие роль во взаимоотношениях организмов в биогеоценозах". "Термин этот - не конкретно химическое, а биологическое понятие" (Б.П.Токин, 1980; 19806; 1985;).

С момента открытия феномена фитонцидов по настоящее время в нашей стране и за рубежом проведено большое количество исследований учёными .различных

специальностей. Это объясняется универсальностью явления в природе. "Явление

фитонцидов двойственно-всему растительному миру. Фитонцидными свойствами обладают абсолютно все растения...", но "это не означает, что любое растение энер-

гично продуцирует летучие фракции..." (Б.П.Токин, 19806). Нас в данной работе интересуют в первуюsочередь "летучие фракции" фитонцидов, выделяемые древесной растительностью и оказывающие оздоравливающее влияние1 на состояние окружающей среды.

1.1 Санитарно-гигиеническая н<лечебная роль фитонцидов высших* растений

Роль леса в оптимизации окружающей среды общеизвестна. Санитарно-

гигиеническая ценность леса определяется прежде всего фитонцидными свойствами»

образующих его пород (В:Н.Власюк, 1975);

Для выяснения оздоровительной роли лесов, связанной с выделением фитонцидов, Е.С.Лахно (1972) был проведён статистический анализ заболеваемости детей школьного возраста, проживающих в городе и в пригородах с высоким процентом лесистости. Оказалось, что у детей, проживающих в городах, по сравнению с постоя

Информация о работе

Слепых, Виктор Васильевич
доктора биологических наук
Санкт-Петербург, 2010
ВАК 06.03.02

Диссертация

Антимикробные и ионизирующие свойства древесной растительностипод влиянием абиотических факторов - тема диссертации по сельскому хозяйству, скачайте бесплатно

Автореферат

Похожие работы