Экологические особенности и возможности применения лекарственных растений городских зон и естественных природных территорий



Лекарственные растения — это обширная группа растений, органы или части которых используют для получения лекарственных средств, применяемых в медицине и ветеринарии с лечебной или профилактической целью. С древних времён люди изучали мир растений вокруг себя и многие из них использовали для лечения различных недугов и болезней [5]. Первоначально лечение лекарственными травами составляло основу народной медицины. Самым древним упоминанием о лекарственных травах является табличка, написанная в III тысячелетии до нашей эры, в которой на 145 строках на шумерском языке даны прописи 15 рецептов с использованием лекарственных растений. Врачи того времени использовали для лечения горчицу, пихту, сосну, чабрец, иву, плоды сливы, груши и инжира. В манускриптах вавилонских лекарей встречаются упоминания о целебных свойствах солодки, дурмана, белены и льняного семени [6, 10].

Очень широко использовали лекарственные травы в Китае, Индии и Тибете. Китайская медицина применяла более 1500 различных лекарственных растений и основное место среди них занимали астрагал, женьшень, имбирь, кизил, корица, лимонник, лук, мандарин, примула, солодка, спаржа, чеснок, шлемник и многие другие. Древняя индийская медицина, основы которой были изложены в I веке до н. э. в «Аюрведе», описывала применение более 800 растений, которые и в наши дни считают лекарственными. С III века нашей эры в Индии стали не только собирать лекарственные растении, но и специально выращивать их для получения лекарств. В известном трактате по тибетской медицине «Чжудши» раздел, посвящённый лекарственным растениям, насчитывает более 400 видов трав. В труде Авиценны «Канон врачебной науки» приведено описание использования более 900 растений [3]. В XVI-XVII лекарственные растения стали обобщать. За последние двести лет многие растения, которые раньше считали ядовитыми, сейчас используют для получения сильнодействующих лекарств [6].

По данным Международного союза охраны природы (IUCN) на начало 2010 года в мире описано около 320 тысяч различных растений. При этом лишь 21 тысяча видов в настоящее время отнесена к лекарственным и применяется в официальной или народной медицине [10]. В наши дни лекарственные растения принято разделять на 2 группы: 1) официальные лекарственные растения, которые приняты к использованию; 2) лекарственные растения народной медицины, активные компоненты которых мало изучены [6]. Важно помнить, что применение лекарственных растений для лечения болезней недопустимо без участия врачей. В России дикорастущие лекарственные травы отнесены к пищевым лесным ресурсам, но их сбор и широкое применение с встречает сложности экологического плана [2, 4, 7].

Цель работы — изучить спектр лекарственных растений города Челябинска и водоохраной зоны озёра Чебаркуль и оценить их экологическую безопасность по степени загрязнения и показателям радиации.

Материалы и методы исследования. Входе исследования частоты встречаемости и видового состава лекарственных растений улиц и парка г. Челябинска и водоохраной зоны озера Чебаркуль в течение весенне-летних сезонов 2014–2019 годов был проведён поиск, идентификация и фотосъёмка растений. К первой исследуемой зоне (зона города) были отнесены места озеленения дворов и улиц ряда районов г. Челябинска. Второй исследуемой зоной (зона-парк) была выбрана территория городского парка им А. С. Пушкина г. Челябинска. Третьей зоной (зона озеро) была выбрана лесная территория водоохраной зоны (300 м) озёра Чебаркуль. Идентификацию вида лекарственных растений проводили с использованием иллюстрированных энциклопедий [2, 5, 6, 8, 10].

Для оценки возможности заготовки и практического использования лекарственных растений проводили анализ частоты встречаемости растений в природных условиях и оценку степени загрязнённости поверхности растений пылевыми частицами. При определении частоты встречаемости лекарственных деревьев и трав в ходе исследований ежедневно проводили подсчёт количества растений каждого из опознанных видов, произрастающих в пределах двух исследуемых территорий на условно избранной площади 0,1–0,2 км ² . В каждой из выделенных зон было проведено не менее 50–60 измерений частоты встречаемости растений в течение 5 весенне-летних сезонов.

Для оценки степени поверхностного загрязнения растений определяли наличие и выраженность видимого налёта пыли на листьях и изменение окраски поверхности влажного ватного тампона (ватная палочка) после однократного линейного соприкосновения с наружной (верхней) поверхностью листа растения. При подборе растений в группы сравнения придерживались следующих правил:

1) оценивали только растущие травянистые лекарственные растения,

2) видимые признаки пыли оценивали на листьях растений, расположенных выше 10 см и ниже 80 см от уровня земли;

3) наличие сухой поверхности листовой пластинки;

4) пробу с влажным тампоном выполняли путём однократного линейного (4–5 см длиной) касания тампона с верхней стороной листовой пластинки;

5) для оценки использовали растения, растущие на расстоянии 1–1,5 метров от края тротуара или тропинки.

Оценка поверхностного загрязнения растений не проводилась, и они не входили в исследуемые группы в следующих случаях: 1) низкий рост растения и наличие только прикорневой розетки листьев; 2) наличие внешних признаков загрязнения землёй или химическими веществами (грязь, краска, известь, зола, помёт птиц и т. д.), 3) на момент оценки наличие влажной поверхности листа после полива или дождя; 4) наличие паутины на листьях, 5) растения с механическими повреждениями стеблей и листьев.

Для удобства сравнения полученных результатов оценки была разработана шкала визуальной условной оценки запылённости (шкала ВУОЗ), измеряемая в условных единицах (0–10 баллов (см. табл. 1)

Таблица 1

Шкала условной визуальной оценки запылённости растений

Видимая пыль на поверхности листа	Интенсивность следов пыли на влажном тампоне после обработки листовой пластинки (цветовая шкала)
	нет следов пыли на тампоне	едва заметный след	бледно-серый след	светло-серый след	тёмно-серый отчётливый след	интенсивный тёмный след	толстый слой пыли
	цветовая шкала окраски следов пыли на тампоне
пыль не видна	0 баллов	1 балл
пыль едва заметна		2 балла	3 балла
тонкий налёт пыли			4 балла	5 баллов
серый налёт пыли изменяет цвет листа				6 баллов	7 баллов
слой пыли сильно маскирует цвет листа					8 баллов	9 баллов
слой пыли не даёт определить цвет листа							10 баллов

Для оценки радиационной безопасности заготовки и практического применения лекарственных растений производили измерение таких показателей радиации, как мощность эквивалентной (мкЗв/ч) и экспозиционной дозы (мкР/ч) [1, 4, 9]. Для оценки уровня радиации использовали индикатор радиоактивности РАДЭКС РД1503 (рис. 1).

Рис. 1. Внешний вид индикатора радиоактивности РАДЭКС РД1503

При исследовании показателей радиации растительного сырья в г. Челябинске было собрано 42 образца листьев растений в зоне город (n=33) и зоне парк (n=9) и 26 образцов растений в зоне озёр. При этом каждый из образцов включал не менее 5,0 растительного сырья. Измерения каждого из показателей радиации выполняли в течение 4–8 стандартных, 40 секундных, циклов измерения прибора [1]. При оценке уровня полученных показателей учитывали их физическое значение. Показатель мощности экспозиционной дозы отражает ионизационную способность гамма-излучения в воздухе и отражает риск возникновения неблагоприятных последствий ионизирующего излучения на организм человека. В соответствии с современными нормами радиации в естественной среде безопасный уровень экспозиционной дозы составляет 10–11 мкР/ч, а эквивалентной дозы — до 0,15 мкЗв/ч. Опасным для здоровья считают уровни этих доз выше 30 мкР/ч и 0,4–0,6 мкЗв/ч [1, 9].

В ходе работы для фотосъёмки растений использовали фотокамеру CANON IXUS 175. При статистическом анализе полученных данных использовали методы описательной статистики, рассчитывали критерий Стьюдента и хи-квадрат, с уровнем значимости различий показателей менее 5 %.

Результаты исследований. При изучении частоты встречаемости лекарственных растений в трёх исследуемых зонах всего было опознано 133 вида растений. При этом в зоне городских дворов отмечали произрастание 45 видов (34 %), в зоне городского парка — 32 видов (24 %), а в зоне озёр — 126 видов (95 %) из опознанных нами лекарственных растений. Среди растений преобладали лекарственные травы и цветы, которые составили 78 % от всех опознанных растений, а доля кустарников и деревьев, обладающих целебными свойствами, составила 10–12 % (табл. 2).

Таблица 2

Встречаемость, типы и виды лекарственных растений различных территорий Челябинской области

Типы и виды растений	Всего растений (n=133)			Частота встречаемости лекарственных растений от числа всех опознанных
				зона — город (n=45)		зона — парк (n=32)		зона — озёро (n=126)
	абс.		%	абс.	%	абс.	%	абс.		%
Все типы произрастающих растений:
травянистые	104		78 %	32	31 %*	19	18 %*	102		96 %
кустарники	13		10 %	6	46 %*	4	31 %*	12		92 %
деревья	16		12 %	7	44 %*	9	56 %*	12		75 %
1. Декоративные растения:
все растения:	36		27 %	21	58 %*	13	36 %		30	83 %
- травянистые	21		58 %	13	62 %*	-	-		19	90 %
- кустарники	6		17 %	3	50 %	4	67 %*		3	50 %
- деревья	9		25 %	5	56 %*	9	100 %*		8	89 %
2. Дикорастущие растения:
все растения:	97	73 %		24	25 %	19	20 %	96		99 %*
- травянистые	83	86 %		19	23 %	15	18 %	83		100 %*
- кустарники	7	7 %		-	-	1	14 %	6		86 %*
- деревья	7	7 %		5	71 %*	3	43 %*	7		100 %
3. «Сорные» травы	59	44 %		25	42 %	12	20 %	59		100 %

Примечание: *- р<0,05 — достоверное отличие частоты встречаемости растений в исследуемых зонах.

Приведённые данные говорят о достаточном многообразии лекарственных растений приозёрных территорий и указывает на большие возможности заготовки растительного сырья для практического применения.

Среди всех 133 видов лекарственных растений декоративные составили 27 % (n=36), а дикорастущие — 73 % (n=97). Ряд декоративно-хозяйственных растений города включал: дурман индейский, золотарник канадский, клещевина, лабазник вязолистный, ландыш майский, липа, мальва, мускари армянский, настурция и пион (рис. 2).

Рис. 2. Декоративные лекарственные растения города

Наиболее часто встречающимися кустарниками были рябина, сирень и шиповник майский, боярышник кроваво-красный (рис. 3).

Рис. 3. Виды кустарников, обладающих целебными свойствами

Среди декоративных трав и цветов наиболее частыми были: бархатцы, будра плющевидная, вербейник обыкновенный, календула, колокольчик репчатовидный, хмель обыкновенный, чистотел большой (рис. 4).

Рис. 4. Виды декоративных лекарственных трав и цветов

В тоже время в приозёрной зоне встречали естественное произрастание таких декоративных и культивируемых растений, как амарант метельчатый, арония, василёк синий, вереск, жимолость обыкновенная, калина, картофель, малина, облепиха крушиновидная, туя западная, хрен (рис. 5).

Рис. 5. Декоративные лекарственные растения приозёрной зоны

Среди повсеместно распространённых растений чаще были травы и цветы (рис. 6).

Рис. 6. Широко распространённые дикорастущие лекарственные растения

Чаще всего среди таких широко распространённым растениям были: бодяк полевой, борщевик, вьюнок полевой, герань луговая, горец птичий, зверобой продырявленный, земляника лесная, кипрей, клевер луговой и ползучий, крапива жгучая, глухая и двудомная, лапчатка гусиная, лебеда раскидистая, лопух, льнянка, одуванчик, окопник лекарственный, пастушья сумка, подорожник большой и средний, полынь горькая, пырей ползучий, ромашка душистая, синяк обыкновенный, цикорий и щитовник.

Среди кустарников и деревьев, встречающихся и в городе, и естественных природных условиях загородных зон были берёза, ель, ива, кедр, крушина ломкая, сосна и тополь.

Среди 97 дикорастущих видов растений 59 видов лекарственных трав и цветов произрастали только в условиях загородных территорий. В число таких растений входили: аконит, багульник, бедренец камнеломка, болиголов крапчатый, василёк шероховатый, василистник малый, вероника длиннолистная, вех, виснага морковевидная, горец змеиный и перечный, донник белый и жёлтый, дудник лесной, желтушник раскидистый, золотарник обыкновенный, колокольчик скученный, короставник, костяника, кровохлёбка, купена, лютик, мак, мокрица, осот, очиток пурпурный, пастернак, пижма, подмаренник, полынь обыкновенная, пустырник, расторопша пятнистая, репейничек аптечный, сныть, солодка голая, термопсис, тысячелистник, чина луговая, чистец лесной, чистяк весенний и ястребинка волосистая (рис. 7).

Рис. 7. Некоторые загородные дикорастущие лекарственные травы и цветы

Вблизи береговой линии и по заболоченным местам исследуемых приозёрных территорий встречались водные и «болотные» лекарственные растения, такие как горец земноводный, зюзник европейский (болотная крапива), кубышка жёлтая, пикульник, ряска маленькая, хвощ полевой, череда поникшая и чистец болотный (рис. 8).

Рис. 8. Водные и «болотные» лекарственные растения приозёрных зон

При оценке возможности практического использования лекарственных растений важно не только наличие растений на той или иной территории, но и количество растений одного вида, которое позволит выполнить их заготовку. Мы учитывали тот факт, что для практического использования нужно не менее 5–10 растений одного вида. При анализе результатов оказалось, что среди всех 133 видов растений на одной условно избранной площади, равной 0,1–0,2 км ² , в 71 % случаев произрастали более 5 растений, а в 29 % их число было менее 5 растений. Количество растений, встречающихся в приозёрной зоне, позволяет выполнить сбор и использование в лечебных целях 70–83 % видов лекарственных растений, в тоже время в условиях городских дворов такая возможность сохраняется для 62 % декоративных и 29–47 % видов дикорастущих растений (p<0.05).

Полученные данные говорят о том, что технические возможности заготовки лекарственных растений в приозёрной зоне был в 2,4 раза выше, чем в зоне города. Но в тоже время в современном городе практическое использование лекарственных растений встречают ряд препятствий, таких как малое количество экземпляров растений одного вида, наличие в воздухе большого количества вредных для здоровья выбросов химических веществ заводов, тепловых станций и автомобилей с оседанием видимых пылевых частиц и других загрязнений на лиственном покрове растений.

При оценке степени поверхностного загрязнения пылевыми частицами 38 растений дворовых территорий, 28 растений городского парка и 72 растений приозёрной зон, с использованием разработанной нами шкалы визуальной условной оценки загрязнения (ВУОЗ), средний балл по этой шкале в зоне городских дворов и улиц составил 2,80,3 балла, в зоне парка — 1,20,1 а в зоне озёр — 0,40,06 балла (p<0,05) (табл. 3).

Таблица 3

Качественные и количественные показатели загрязнения поверхности листьев лекарственных растений в исследуемых зонах

Показатели		Результаты исследования проб
		зона — город (n=38)		зона — парк (n=28)		зона — озеро (n=72)
		абс.	%	абс.	%	абс.	%
Оценка по шкале ВУОЗ /балл		2,8  0,3		1,2  0,1		0,4  0,06
встречаемость оценки	0 баллов	-	-	7	25 %	49	68 %*
	1 балл	14	36 %	11	39 %	19	26 %*
встречаемость оценки	2 балла	12	32 %	8	29 %	5	7 %*
	3–4 балла	6	16 %	2	7 %*	-	-
	5–6 баллов	2	5 %	-	-	-	-
	7–8 баллов	2	5 %	-	-	-	-
	9–10 баллов	2	5 %	-	-	-	-

Примечание: *- р<0,05 — достоверное отличие показателей в двух группах.

Отсутствие видимых загрязнений у 25 % растений парка и 68 % растений, произрастающих в условиях приозёрных зон, сохраняет наиболее высокую возможность для их заготовки и использования с лечебной целью. Оставшиеся 31 % лекарственных растений городских дворов и 7 % растений парка отличало более значительное загрязнение лиственного покрова, что исключало любую возможность их заготовки и применения с лечебной целью.

При оценке возможности использования растений с учётом показателей радиации минимальный уровень эквивалентной дозы излучения был на территории городского парка (0,13 мкЗв /ч), а в городских дворах (0,15 мкЗв/ч) и приозёрных территориях (0,17 мкЗв/ч), он оказался достоверно выше. При этом уровень экспозиционной дозы на территории трёх зон исследования был сопоставим в области городских дворов (16 мкР/ч) и парка (17 мкР/ч), и находился на более высоком уровне в загородной зоне (21 мкР/ч).

При сравнении показателей уровня радиации в 1 сутки, собранные в городе пробы растений отличались нормальным уровнем показателей эквивалентной (0,1–0,13 мкЗв/ч) и умеренным превышением безопасного уровня экспозиционной (11–15 мкР/ч) доз излучения. Пробы растений из зоны парка отличались умеренным превышением безопасного уровня показателей радиации, составляя 0,13–0,17 мкЗв/ч и 11–15 мкР/ч. А растительные пробы загородных территорий имели более существенное увеличение показателей радиации, равное 0,16–0,19 мкЗв/ч и 17–20 мкР/ч.

При повторном исследовании уровня показателей радиации на 7 сутки высушивания растений уровень эквивалентной дозы излучения образцов не превышал безопасного уровня для растительных проб всех трёх исследуемых зон и составлял от 0,08 мкЗв/ч до 0,15 мкЗв/ч. В отличие от этого уровень экспозиционной дозы в процессе высушивания растений снизился до принятого безопасного уровня в образцах городских кустарников (11 мкР/ч) и трав (9–11 мкР/ч). Уровень экспозиционной дозы излучения для остальных образцов растений города и для всех растительных проб приозёрной области остался повышенным и составил 12–19 мкР/ч (табл. 4).

Таблица 4

Показатели уровня радиации воздуха и растительных проб

Объект измерения показателей	Средний уровень мощности доз за 160 секунд
	эквивалентная (мкЗв/ч)			экспозиционная (мкР/ч)
	город ( n= 32)	парк ( n= 17)	озеро ( n= 26)	город ( n= 32)	парк ( n= 17)	озеро ( n= 26)
На местности	0,15±0,01	0,13±0,01*	0,17  0,02*	16±0,6	17±0,5	21  0,6*
Пробы растений в 1 сутки после сбора:
- деревья	0,130,01	0,160,02*	0,190,02*	150,5	170,2*	200,4*
- кустарники	0,120,01	0,170,03*	0,160,01*	130,4	160,1*	170,3*
- травы и цветы	0,10,01	0,130,01*	0,160,01*	110,4	150,2*	170,3*
Пробы растений на 7 сутки после сбора (высушенные):
- деревья	0,130,01	0,130,01*	0,130,01*	120,2	120,5	150,3*
- кустарники	0,110,02	0,120,01*	0,150,01*	110,1	130,5*	180,4*
- травы и цветы	0,080,01	0,110,01*	0,130,01*	90,2	110,3*	190,3*

Примечание: *- р<0,05 –отличие показателей радиации в трёх зонах, заливкой обозначены клетки таблицы с показателями выше принятой границы безопасного уровня радиации.

В ходе исследований была выявлена особенность динамики экспозиционной дозы излучения растительных проб кустарников и травянистых растений приозёрной зоны, которые в процессе высушивания имели тенденцию к росту уровня показателя, в то время как в остальных пробах наблюдали постепенное снижение уровня этого показателя радиации. Согласно данным литературы более высокий уровень показателей радиации растений и местности может быть обусловлен радоном, источником которого являются открытые водоёмы и подземные грунтовые воды [1, с. 89; 9, с. 256]. Это объясняет более высокий уровень излучения и исследуемых показателей в приозёрной зоне, но не позволяет исключить наличие примесей иных источников радиации в растениях загородной зоны, так как в процессе высушивания и обезвоживания растительного сырья отмечается рост уровня экспозиционной дозы радиоактивного излучения. Эти факты требуют дальнейшего исследования и уточнения, а также при всех иных положительных результатах проведённого исследования ставят под сомнение безопасность применения лекарственных растений приозёрных областей с лечебной целью без предварительного исследования уровня радиации растительного сырья.

Выводы:

1. Среди всего разнообразия растительности зелёных зон г. Челябинска и прибрежных территорий озёра Чебаркуль было опознано 133 вида лекарственных растений, 58 % из которых произрастали в городе и 95 % встречались в условиях приозёрной территории, при этом в городе чаще встречали лекарственные травы (62 %), а в приозёрной зоне росли 94–100 % всех идентифицированных видов лекарственных растений, что говорит о многообразии флоры приозёрных территорий и о большей возможности для заготовки лекарственного сырья.
2. При оценке степени загрязнения лиственного покрова растений более 60 % лекарственных растений, произрастающих в приозёрной зоне, и 25 % растений городских парков не имеют видимых признаков загрязнения и могут быть использованы для заготовки и применения с лечебной целью.
3. При оценке радиационной безопасности применения лекарственных растений наименьшие показатели уровня экспозиционной и эквивалентной доз излучения были получены в образцах лекарственных трав и цветов, собранных в городских дворах и парке, а лиственный покров деревьев и кустарников из парка и приозёрной лесной территории имели показатели радиации, превышающие принятые современные безопасные уровни.
4. В процессе высушивания растительного сырья отмечали существенное снижение исходного уровня показателей эквивалентной дозы излучения в сочетании с высоким уровнем экспозиционной дозы излучения для ряда растений города и приозёрной зоны, что сохраняет опасность применения таких растений с лечебной целью и требует обязательного предварительного контроля уровня радиации свежего и высушенного растительного сырья.

Литература:

1. Бадрутдинов О. Р., Тюменев Р. С. Радиационная безопасность и дозиметрия — Казань: Издательство КГУ, 2009. — 44 с.
2. Березина Н. А. Экология растений: учебное пособие — М.: Издательский центр «Академия», 2009. — 400 с.
3. Ефремов А. П. Лекарственные растения и грибы средней полосы России: полный атлас — определитель — М.: Фитон XXI, 2014. — 504 с.
4. Илонова В. А. Откуда родом пыль? — М.: «Санитарное просвещение», 1996. — 116 с.
5. Ильина Т. А. Большая иллюстрированная энциклопедия лекарственных растений — М.: ЭКСМО, 2009. — 304 с.
6. Лекарственные растения: справочное пособие / под ред. Н. И. Гринкевич, И. А. Баландина, В. А. Ермакова и др. — М: Высшая школа, 1991. — 398 с.
7. Львович Н. К. Жизнь в мегаполисе. — М.: Наука, 2006. — 254 с.
8. Рабинович М. И. Лекарственные растения Южного Урала — Челябинск: Южно-Уральское книжное издательство, 1990. — 304 с.
9. Сапожников Ю. А., Алиев Р. А., Калмыков С. Н. Радиоактивность окружающей среды — М.: Бином, 2006. — 286 с.
10. Цицилин А. Н. Лекарственные растения: атлас-справочник — М.: Издательство «Э», 2015. — 288 с.