Оценка возможности практического использования лекарственных растений, произрастающих в современном промышленном городе



С древних времён люди изучали окружающий их мир растений. Растения использовали не только в пищу, но и с лечебной целью. Многие рецепты настоев и отваров сохранились и применяются с глубокой древности, и они составляют основу народной медицины. Современная медицина достаточно широко использует для лечения и профилактики болезней лекарственные растения и вещества, полученные из них.

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 [6]. В настоящее время все лекарственные растения принято разделять на 2 группы — официально признанные лекарственные растения и растения, применяемые в народной медицине. Наиболее изученными и часто применяемыми являются растения, признанные официально, но и средства народной медицины используются людьми достаточно часто для облегчения симптомов и профилактики болезней [3]. Для такого лечения они нередко самостоятельно заготавливают различные части растений, найденные в естественной природной среде или выращенные целенаправленно. Но при заготовке растений в наши дни приходится помнить не только о пользе трав, но и возможном вреде, который можно получить, применяя растения, накопившие в себе опасные для жизни и здоровья вещества [4, 5].

С начала ХХ века в нашей стране стала активно развиваться промышленность, при этом деятельность заводов в течение прошедшего столетия привела к накоплению большого количества вредных химических веществ которые поступают в виде выбросов предприятий в атмосферу, воду и почву. Изменение экологической обстановки особенно сильно ощущается жителями крупных промышленных городов, но и в малых городах России влияние промышленных предприятий на экологию ощущается достаточно серьёзно [2]. В таких не совсем благоприятных условиях окружающей среды люди стали чаще болеть и труднее выздоравливать. Многие пытаются найти выход из ситуации, применяя природные способы лечения с помощью лекарственных растений [1].

В книгах и публикациях о лекарственных растениях высказывается мнение о том, что в условиях городов их можно собирать на территории городских парков, подальше от дорог и промышленных зон, но какие-либо данные, подтверждающие это, отсутствуют [2, 4, 5]. Это вызывает интерес к вопросу о современных возможностях и безопасности использования лекарственных растений, произрастающих в городах.

Цель работы— изучить частоту встречаемости и видовой состав лекарственных растений различных территорий озеленения города и оценить возможность их заготовки и применения с лечебной целью.

Задачи исследования:

1. Изучить видовой состав лекарственных растений, произрастающих в различных зелёных зонах города Челябинска.
2. Оценить технические возможности заготовки лекарственных растений в городе.
3. Проанализировать степень и характер загрязнения пылевыми частицами и бактериями лекарственных растений двух исследуемых зон города.
4. Оценить мнение и знания школьников о лекарственных растениях городов.
5. Оценить роль и возможности практического использования городских лекарственных растений с учётом степени поверхностных загрязнений.

Материалы и методы исследования. В ходе исследования частоты встречаемости и видового состава лекарственных растений города Челябинска был проведён поиск, идентификация и фотосъёмка растений в пределах двух городских зон в течение весенне-летних сезонов 2014–2016 годов. К первой исследуемой зоне (зона-город) были отнесены места озеленения городских дворов и газонов вдоль автодорог центрального, советского и северо-западного районов города. Второй исследуемой зоной (зона-парк) была выбрана территория городского парка им А. С. Пушкина города Челябинска. Идентификацию вида лекарственных растений проводили с использованием современных иллюстрированных энциклопедий лекарственных растений [1, 3, 4, 6].

Для оценки возможности заготовки и практического применения лекарственных растений с лечебной целью проводили двухэтапное исследование степени загрязнения поверхности листьев растений пылевыми частицами и бактериями [2, 4].

На первом этапе оценку запылённости лекарственных растений определяли по наличию и выраженности видимого налёта пыли на листьях растений и по изменению окраски поверхности влажного ватного тампона (ватная палочка) после однократного линейного соприкосновения с наружной (верхней) поверхностью листа. Для оценки степени загрязнения поверхности растений пылевыми частицами нами была разработана шкала визуальной условной оценки запылённости (шкала ВУОЗ) листьев растений, которая позволяла оценить показатель в условных единицах от 0 баллов до 10 баллов (табл.1).

Таблица 1

Шкала визуальной условной оценки запылённости растений

Для выполнения второго этапа микроскопического исследования поверхностных загрязнений листьев в обеих зонах случайным образом были выбраны 25 дикорастущих лекарственных растений: 16 растений произрастали на газонах дворовых территорий, а 9 растений — в городском парке. С каждого растения аккуратно ножницами срезали по одной листовой пластинке, которую сгибали двукратно пополам и помещали в чистый бумажный пакетик-свёрток с последующей его маркировкой и указанием названия растения, места и времени забора материала.

Для изучения наличия и характера имеющихся пылевых частиц использовали микроскопическое исследование поверхности фрагментов листовых пластинок растений и их влажных отпечатков. Для получения влажных отпечатков листьев, на предметное стекло наносили 1 каплю кипячёной воды (T=24–26ºС), объёмом 0,1 мл, в которую на 5 секунд последовательно погружали верхнюю и нижнюю сторону фрагмента листовой пластинки площадью 1 см². Микроскопические исследования и измерения выполняли с использованием микроскопа «Биолам» (ЛОМО), винтового окулярного микрометра МОВ-1–16^х (ЛОМО) при увеличении х160, х600. Для регистрации данных микроскопии использовали цифровую видеокамеру LevenhukC130 NG и персональный компьютер. При цифровой видеомикроскопии использовали увеличение х180 и х720. При исследовании под микроскопом оценивали среднее количество пылевых частиц, растительных клеток и волокон в поле зрения, их цвет, форму и размер. При увеличении х600, х720 дополнительно осуществляли поиск живых бактерий и простейших в поле зрения, а также оценивали их количество, форму, средний размер и подвижность. При микроскопии изучали не менее 5 полей зрения для каждого из трёх этапов исследований: 1) микроскопия листа (х160, х180), 2) микроскопия влажного отпечатка (х160, х180), 3) поиск бактерий (х600, х720).

С целью изучения мнений и знаний школьников о лекарственных растениях и их безопасном применении была разработана анонимная блиц-анкета, которая содержала ряд вопросов, определяющих знание видов, способов заготовки и частоты применения лекарственных растений. Анкетирование проведено среди 93 школьников 6–10 классов МАОУ СОШ № 98 г. Челябинска. При статистическом анализе полученных данных использовали методы описательной статистики, критерий Стьюдента и хи-квадрат, с уровнем значимости различий показателей менее 5 %.

Результаты исследований. При изучении частоты встречаемости лекарственных растений в обеих исследуемых зонах были идентифицированы 52 их вида. При этом в зоне городских дворов и газонов отмечали произрастание 45 видов, а в зоне городского парка — 32 видов лекарственных растений (табл. 2).

Таблица 2

Встречаемость, типы и виды лекарственных растений города Челябинска

Примечание: *- р<0,05; частота встречаемости видов и типов растений (%) приведена из расчёта к общему количеству данного типа или вида растений.

При сравнении типов встречающихся лекарственных растений было 69 % (n=36) травянистых растений, 14 % (n=7) кустарников и 17 % (n=9) деревьев. При этом в зоне городских дворов преобладали лекарственные травы (89 %) и кустарники (86 %), а в зоне городского парка росли 100 % всех идентифицированных нами лекарственных деревьев и лишь 53 % и 57 % видов лекарственных трав и кустарников. Среди 52 видов, опознанных нами лекарственных растений, 21 % видов (n=11) относились к декоративным растениям, используемым при ежегодном озеленении газонов, 25 % видов (n=13) растений являлись лекарственными деревьями и кустарниками, произрастающими самопроизвольно или посаженными с целью озеленения города. При этом 54 % (n=28) идентифицированных лекарственных растений являлись дикими произрастающими травами, которые чаще всего относят к «сорным» растениям.

11 видов травянистых лекарственных растений, имеющих декоративный характер, встречались только в пределах городских дворов и газонов, а в зоне городского парка они отсутствовали. К их числу относились: бархатцы, будра плющевидная, вербенник точечный, календула, колокольчик репчатовидный, лабазник вязолистный, ландыш майский, льнянка обыкновенная, пион, хмель обыкновенный и чистотел большой (рис. 1).

Рис. 1. Ряд видов травянистых декоративных и лекарственных растений г. Челябинска

Из 13 видов деревьев и кустарников, обладающих целебными свойствами, 100 % растений встречались в городском парке, а 77 % видов из них (n=10) произрастали во дворовых территориях и на газонах вдоль автодорог. Среди них берёза, боярышник кроваво-красный, дуб, ель обыкновенная, ива, кедр, липа, сосна и тополь (рис. 2).

Рис. 2. Некоторые виды лекарственных деревьев и кустарников г. Челябинска

Из 28 видов лекарственных растений, относящихся к диким произрастающим сорным травам, в зоне городских дворов и газонов вдоль автодорог произрастали 86 % (n=24) видов растений, а в зоне городского парка — 68 % (n=19) (рис. 3).

Рис. 3. Ряд видов диких произрастающих лекарственных трав в г. Челябинске

Среди этих растений бодяк полевой, вьюнок полевой, герань луговая, горец птичий, зверобой продырявленный, земляника лесная, клевер ползучий и луговой, крапива жгучая, двудомная и глухая, лапчатка гусиная, лебеда, марь, лопух, льнянка обыкновенная, одуванчик, окопник, папоротник мужской, пастушья сумка, подорожник большой и средний, полынь горькая, пырей ползучий, ромашка душистая и аптечная, синяк обыкновенный, тысячелистник и цикорий.

Для практического применения лекарственных растений важно не только их наличие в той или иной зоне, но и количество растений одного вида, что позволит выполнить их заготовку и использовать с лечебной целью. Как показали исследования, из 52 видов лекарственных растений в 58 % случаев их количество превышало 10 растений, в 27 % случаев количество растений в исследуемой зоне не превышало 5–10 штук, в 10 % случаев было 3–5 экземпляров растений, а в 6 % случаев растения были представлены в единичных экземплярах. Согласно современным рекомендациям и правилам, при сборе лекарственных трав рекомендуется оставлять 20–25 % растений в зоне их произрастания для последующего восстановления их численности. Учитывая это правило, для 58 % видов городских растений заготовка была возможна, для 27 % видов растений, встречающихся в 5–10 экземплярах, сбор и использование затруднены и ограничены, а в 16 % случаев, при наличии 1–5 экземпляров растений, их заготовка будет значительно затруднена, а использование с лечебной целью невозможно из-за малого объёма растительного сырья.

Практическое использование городских лекарственных растений встречают ряд сложностей и препятствий. Во-первых, малое количество экземпляров растений одного вида не позволяет выполнить заготовку достаточных объёмов для использования с лечебной целью. Во-вторых, растения большинства дворовых территорий, газонов и парков подвергают периодическому покосу. Это позволяет содержать зелёные зоны дворов и парков в аккуратном виде, но уменьшает возможность заготовки лекарственных травянистых растений и оставляет возможность заготовки только сырья лекарственных кустарников и деревьев. В-третьих, наличие в крупном промышленном городе вредных выбросов заводов, тепловых станций и автомобилей приводит к оседанию видимых пылевых частиц и других загрязнений на лиственном покрове растений, что делает не безопасным их использование с лечебной целью.

В публикациях конца ХХ века учёные считали, что лекарственные травы в городской черте можно собирать вдали от дорог, на территории парков и зелёных зон [4]. Для оценки возможности заготовки лекарственных растений в городе нами были выполнены сравнительные исследования запылённости лиственного покрова растений во дворовых территориях (зона город) и в городском парке (зона парк) в несколько этапов. Первоначально оценивали наличие видимого налёта пыли на лиственном покрове лекарственного растения и проводили пробу с влажным тампоном для качественной оценки степени загрязнения в баллах с использованием разработанной нами шкалы визуальной условной оценки запылённости (ВУОЗ). В последующем выполняли микроскопическое исследование поверхности фрагментов листовых пластинок площадью 1 см² и их влажных отпечатков по описанной выше методике. При микроскопии с увеличением в 150 и 180 раз оценивали количество, размер, внешний вид обнаруженных частиц. При увеличении в 600 и 720 раз осуществляли поиск живых микроорганизмов, которые отличались от других видов частиц и растительных клеток наличием активного изменения положения и поступательным движением в видимом поле зрения (табл. 3).

Таблица 3

Показатели загрязнения листьев растений в исследуемых зонах

Показатели		Результаты исследования проб
		зона— город (n=16)		зона— парк (n=9)
		абс.	%	абс.	%
1. Средний балл визуальной условной оценка загрязнения (ВУОЗ)		3,2±0,3		0,8±0,1*
частота встречаемости балльной оценки	0 баллов	-	-	-	-
	1 балл	4	25 %	3	33 %
	2 балла	5	31 %	6	67 %*
	3–5 баллов	5	31 %	-	-
	6–10 баллов	2	13 %	-	-

Примечание: р*<0,05 — достоверное отличие показателей двух зон

При сравнении полученных результатов визуальная условная оценка загрязнения проб в зоне городских дворов была ВУОЗ=3,2±0,3 балла, а в зоне парка — ВУОЗ=0,8±0,1 балла (p<0,05). При этом едва заметные признаки пыли (ВУОЗ=1 балл) отмечали у 25 % растений во дворах и 33 % растений парка, загрязнение листвы растений с тонким налётом пыли (ВУОЗ=2 балла) было у 31 % растений дворов и 67 %* растений парка, а более значительное загрязнение (ВУОЗ>2) с отчётливым слоем пыли или загрязнением, скрывающим естественный цвет листвы отмечали только у 44 % растений зоны дворов (р*<0,05).

При микроскопии поверхности листовых пластинок растений в пробах из дворовых территорий в поле зрения отмечали 23,4±1,6 пылевых частиц, а в пробах из парка — 17±1,7 частиц (р<0,05). При этом во дворах преобладали частицы неправильной многоугольной формы (75 %), а на листьях растений парка в 100 % случаев определяли пылевые частицы в напоминающие по форме кристаллы (табл. 4).

Таблица 4

Результаты микроскопического исследования поверхности листьев

Показатели		Результаты микроскопии листьев
		зона— город (n=16)		зона— парк (n=9)
		абс.	%	абс.	%
1) количество пылевых частиц		23,4±1,6		17±1,7*
2) форма частиц	- кристаллическая	8	50 %	9	100 %*
	- неправильная	12	75 %	6	67 %
	- шаровидная	1	6 %	-	-
3) цвет вероятный материал):	- белый (стекло)	11	69 %	6	67 %
	- серый (пепел)	5	31 %	3	33 %
	- чёрный (уголь)	10	63 %	6	67 %

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

В обеих исследуемых зонах преобладали частицы пыли белого (67–69 %) и чёрного (63–67 %) цвета, напоминающие по внешнему виду фрагменты стекла или угля (рис. 4).

Рис. 4. Внешний вид пыли на листьях при микроскопии (ув. 180)

При микроскопическом исследовании влажных отпечатков листьев в пробах из дворовых территорий количество пылевых частиц в поле зрения было в 3,7 раз больше и достигало 40,4±2,3 штук, а в пробах из зоны парка — 10,8±2,1 частиц (р<0,05). Размеры частиц пыли в обеих зонах были близкими и составили 4,2±0,8–6,7±1,4 мкм. В пробах из дворовых зон на лиственном покрове в 56 % проб отмечали только прозрачные кристаллические пылевые частицы, пробы с непрозрачными тёмными частицами составили 13 %, а наличие смеси разных частиц отмечено в 31 %. В тоже время на листьях растений городского парка частота встречаемости прозрачных (33 %), непрозрачных (33 %) частиц и их смеси (33 %) оказалась одинаковой (табл. 5).

Таблица 5

Результаты микроскопического исследования влажных отпечатков листьев

Показатели		Результаты микроскопии отпечатков
		зона— город (n=16)		зона— парк (n=9)
		абс.	%	абс.	%
1) количество пылевых частиц		40,4±2,3		10,8±2,1*
2) размер частиц (мкм)		4,2±0,8		6,7±1,4
3) прозрачность частиц в пробах	- только прозрачные	9	56 %	3	33 %*
	- только непрозрачные	2	13 %	3	33 %*
	- смесь частиц	5	31 %	3	33 %
4) эффект растворения частиц в воде и образование кристаллов при высыхании		4	25 %	-	-
5) наличие растительных клеток и волокон		6	38 %	9	100 %

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

Интересно отметить тот факт, что в 25 % проб растений дворовых территорий при микроскопии наблюдали растворение части пылевых частиц с последующим образованием кристаллов меньшего размера при высыхании водной среды (рис. 5).

Рис. 5. Внешний вид пылевых частиц и эффект кристаллизации при микроскопии влажных отпечатков листьев

При микроскопическом исследовании влажных отпечатков листьев с увеличением в 600 раз в поле зрения обнаруживали подвижные частицы округлой или вытянутой формы, которые были идентифицированы как живые бактерии. Количество бактерий в поле зрения составили в пробах зоны дворов и газонов 9,3±1 микроорганизмов, а в пробах растений из городского парка — 5,3±1,3 микроорганизмов (p<0,05) (табл. 6).

Таблица 6

Результаты микроскопического исследования бактерий влажных отпечатков

Показатели		Результаты микроскопии бактерий
		зона— город (n=16)	зона— парк (n=9)
1) количество бактерий в поле зрения		9,3±1	5,3±1,3*
2) размер бактерий (мкм)		0,6±0,1	2,3±0,4*
3) форма бактерий:	- кокки	87 %	67 %*
	- палочки	13 %	33 %*
4) движение бактерий в поле зрения	- едва заметное	37 %	24 %*
	- активное на месте	52 %	68 %*
	- поступательное	11 %	8 %

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

Размер бактерий в пробах зоны дворов (0,6±0,1 мкм) оказался в 3,8 раз меньше, чем в пробах растений из парка (2,3±0,4 мкм) (р<0,05). На листьях растений обеих исследуемых зон отмечали преобладание кокков (67 %-87 %*) над палочками (13–33 %*) с активным изменением положения тела на месте (52–68 %*), а доля микроорганизмов с активным поступательным движением за счёт наличия жгутиков составила 8–11 % (p*<0,05) (рис. 6).

Рис. 6. Разнообразие бактерий в поле зрения при микроскопии

Исследования бактерий в пробах из двух территориальных зон города показали, что на растениях городского парка количество микроорганизмов было в 1,8 раз меньше, они имели больший размер, треть из них составляли палочки и в 76 % случаев они активно двигались. В отличие от этого на поверхности листьев растений дворовых территорий бактерии встречались в большем количестве, имели в 3,8 раз меньший размер, а число активно двигающихся микроорганизмов составило лишь 64 %.

Результаты анкетирования и оценки знаний о лекарственных растениях 93 школьников 6–10 классов показали, что в 75,3 % семей (n=70) школьников лекарственные растения применяют с лечебной целью. Среди перечисленных в анкете 15 лекарственных трав, кустарников и деревьев 27 % растений (n=4) были известны более 50 % школьников растениями, а именно: ромашка (88 %), подорожник (81 %), крапива (67 %) и липа (55 %). Ещё 13,3 % растений были знакомы более 30 % школьников, среди них берёза (43 %) и полынь (37 %) (рис. 7).

Рис. 7. Результаты анкетирования и доля известных школьникам лекарственных деревьев, декоративных цветов и сорных трав

Лекарственные свойства остальных 60 % растений (n=9) были малоизвестны. 70 % школьников (n=65) знакомы 5,1±0,5 лекарственных растений, произрастающие в городских условиях, 30 % школьников (n=28) убеждены в отсутствии городских растений, обладающих целебными свойствами. По мнению 49 % школьников лекарственные растения можно безопасно собирать в парке (43 %), во дворе (3 %) или на газонах улиц вдоль дорог (3 %). При этом 51 % учеников считают заготовку лекарственных растений в условиях города невозможной и опасной для применения, что в полной мере совпадает с полученными нами результатами исследований.

Выводы:

1. В двух районах города Челябинска произрастают 52 вида широко используемых лекарственных растений, среди которых травянистые растения составили 69 %. На газонах дворовых территорий произрастают 87 % из этих видов лекарственных растений, а в городском парке — 62 % видов.
2. В зоне дворов и улиц преобладали лекарственные травы (89 %) и кустарники (86 %), а в зоне городского парка было 100 % видов лекарственных деревьев и лишь 53 % и 57 % видов лекарственных трав и кустарников.
3. Среди 52 видов лекарственных растений городских территорий 46 % видов трав (21 %), деревьев и кустарников (25 %) являлись декоративными растениями, используемыми с целью озеленения города, а 54 % видов лекарственных растений являлись дикими произрастающими травами, которые чаще всего относят к «сорным» растениям и подвергают покосу или искоренению.
4. Потенциальная возможность заготовки лекарственных растений сохраняется для 58 % видов часто встречающихся растений, в 26 % случаев сбор трав затрудняет их малое количество, 16 % видов лекарственных растений встречаются в единичных экземплярах, что исключает возможность их заготовки, а проведение покосов и искоренение сорных трав на газонах дворов и парков дополнительно снижает возможности сбора лекарственного сырья.
5. При оценке степени поверхностных загрязнений лиственного покрова у 67 % лекарственных растений городского парка и 75 % растений городских дворов отмечали умеренное или значительное видимое загрязнение лиственного покрова разнообразными по форме и размерам, нерастворимыми и растворимыми в воде пылевыми частицами. При этом на поверхности листьев растений дворов и улиц отмечали большое количество умеренно подвижных мелких (0,6 мкм) кокков, а на растениях городского парка микроорганизмов было в 1,8 раз меньше, но за счёт присутствия 33 % палочек они обладали большим размером (2,3 мкм) и высокой подвижностью (79 %).
6. В среднем каждому ученику 6–10 класса известны 5,1±0,5 лекарственных растений, среди которых наиболее знакомы целебные свойства ромашки (88 %), подорожника (81 %), крапивы (67 %), липы (55 %), берёзы (43 %) и полыни (37 %), при этом 43 % учеников допускают возможность заготовки лекарственных растений в парках, а 51 % школьников убеждены в невозможности безопасного применения заготовленных в городе лекарственных растений.
7. Наличие умеренной и значительной степени загрязнения лиственного покрова растений современного промышленного города растворимыми и нерастворимыми пылевыми частицами и присутствие большого количества живых бактерий на поверхности растений дворовых территорий и зоны городского парка говорят об опасности использования таких лекарственных растений с лечебной целью.
8. Наличие достаточно широкого разнообразия видов лекарственных растений, растущих в городе, оставляет возможность для их декоративного применения, изучения разновидностей и особенностей биологических свойств в условиях городской среды обитания, а также их можно использовать при обучении в школе на уроках биологии и при освоении практических навыков распознавания полезных и опасных растений.

Литература:

1. Ефремов А. П. Лекарственные растения и грибы средней полосы России: полный атлас — определитель — М.: Фитон XXI, 2014. — 504 с.
2. Илонова В. А. Откуда родом пыль? — М.: «Санитарное просвещение», 1996. — 116 с.
3. Ильина Т. А. Большая иллюстрированная энциклопедия лекарственных растений — М.: ЭКСМО, 2009. — 304 с.
4. Лекарственные растения: справочное пособие / под ред. Н. И. Гринкевич, И.А. Баландина, В. А. Ермакова и др. — М: Высшая школа, 1991. — 398 с.
5. Рабинович М. И. Лекарственные растения Южного Урала — Челябинск: Южно-Уральское книжное издательство, 1990. — 304 с.
6. Цицилин А. Н. Лекарственные растения: атлас-справочник — М.: Издательство «Э», 2015. — 288 с.