^{ростовский ордена трудового красного знамени}

_{государственный университет}

Г. И. Степнин, А. В. Рогинский

БОТАНИЧЕСКОЕ

РЕСУРСОВЕДЕНИЕ

Ответственный редактор

кандидат биологических наук В.В. Федяева

^{Ростов-на-Дону}

Издательство Ростовского университета

₁₉₉₁

С 79

УДК 581.633

Печатается по решению редакционной комиссии по биологичес­ким наукам редакционно-издательского совета РГУ

Рецензенты: кандидат биологических наук В.Г. Сидоренко, кандидат биоло­гических наук Е.А. Шолупов

Редактор О.Е. Шкодкина

Степнин Г.И., Рогинский А.В.

С79 Ботаническое ресурсоведение. Ростов н/Д: Издательство Ростовского университета, 1991. 177 с.

^{ISBN 5-7507-0390-8.}

В учебном пособии обобщены сведения по ботаническому ресурсоведению - молодой отрасли ботаники. Дана характеристи­ка важнейших полезных для человека растений различного назна­чения и способов получения и переработки. Приводятся сведения о биологии, географии и истории использования в хозяйственной деятельности сырьевых и натурных растений.

Рассчитано на студентов-ботаников, учителей и учащихся.

С 1906000000-( 048 ) 34-9I

М 175(03) - 91

Isbn 5-7507-0390-8.

© Степнин Г.И., Рогинский А.В., 1991

^{ВВЕДЕНИЕ}

Растения, благодаря способности к фотосинтезу, играют первостепенную роль в процессах, проходящих в биосфере нашей планеты. На их долю приходится создание основной массы орга­нических (первичных) веществ, определяющих существование жи­вотного мира, в том числе и человека» Более 97% биомассы, об­разующейся ежегодно на нашей планете, растительного происхож­дения. Образование кислорода, использование CO₂ и обеспече­ние их постоянного уровня в атмосфере обязано жизнедеятель­ности растений суши и океанов. Благодаря растениям, главным образом, идет процесс круговорота веществ в природе. С расте­ниями связано также образование почвенного покрова, способно­го обеспечить необходимые условия для жизни растений в усло­виях суши. Образно говоря, растения являются тем зеленым эк­раном, который связывает жизнь нашей планеты с космосом, осу­ществляя поглощение солнечной энергии и обеспечивая жизнь на Земле.

Человеческое общество в своем развитии связано с нарас­тающим использованием как разнообразия продуктов растительно­го происхождения, так и вовлечения в сферу своей деятельнос­ти все большего числа видов растений. Казалось бы, что так оно и должно быть и процесс этот вполне закономерен. Если в начале своей истории люди целиком находились в зависимости от "даров" природы, занимаясь собирательством, и их благополу­чие целиком зависело от случая (урожай или неурожай диких плодов), то в последующем эта зависимость ослабевала.

Позже шло постепенное освоение окружающей человека при­роды, вводились в культуру растения, приручались животные. Уменьшалась зависимость от "случайностей". Однако дикорастущие растения и в этот период интенсивно использовались, так как культурные еще не могли полностью обеспечить потребности людей. По мере совершенствования агротехники, создания новых более высокопродуктивных сортов повышался уровень аграрного хозяйства общества. Параллельно шло более глубокое изучение и освоение дикорастущей флоры.

Современное человечество, имея большое количество высо­копродуктивных культурных растений, далеко не исчерпало имею-

3

щиеся резервы природной флоры. Так, из 300 тыс. видов цветко­вых растений только небольшая часть, несколько более 2500 ви­дов (что менее 1%) народами мира вовлечено в культуру. Из этого количества только 1000 видов занимает 99% площади, на­ходящейся под всеми культурными растениями, а на 8 видов из них приходится почти 50% данной площади. Это: рис, пшеница, рожь, овес, ячмень, кукуруза, просо, сорго.

Таким образом, и в настоящее время природная флора имеет огромные резервы для интродукции и введения в культуру новых видов растений, использования их в естественных фитоценозах. Она обладает также богатейшим генофондом, который может быть использован как современным человечеством, так и будущими по­колениями. Многие страны мира, в том числе и СССР, создали "банки" для сохранения генофонда многих культурных и дико­растущих растений.

Характерной особенностью современного общества является резкое усиление его отрицательного влияния на природу, и в том числе на растительный мир. Высокие темпы развития промышлен­ности, химизация сельского хозяйства вошли в противоречие с природой из-за своего несовершенства. Выбросы в окружающую среду вредных отходов, нерациональное использование ресурсов нарушают сложившийся баланс круговорота веществ. На первый план встала проблема сохранения и рационального использова­ния природных, и в первую очередь растительных, ресурсов в та­ком виде, чтобы они могли обеспечить нормальную жизнедеятель­ность человека на планете.

Некоторые фрагментарные сведения об изучении и использовании отечественных богатств природной флоры

Первые сведения об использовании дикорастущих полезных растений в историческом прошлом нашей страны носят отрывоч­ный характер и касаются главным образом приправных и лекарст­венных растений. Это народные сказания, рецепты- летописи, памятники культуры, захоронения и др. Позже отдельным груп­пам полезных растений придается государственное значение, например лекарственным. Производится их организованный обор и переработка, создаются учреждения, ведающие ими (аптекарский приказ 1620 г.).

₄

Большой интерес к изучению отечественных растительных ресурсов проявляется в России в XVIII веке. Инициативами Петра I учреждаются в наиболее крупных городах так называемые "апте­карские огороды" (Указ Петра I от 11.02.1714 г. об организа­ции в С,-Петербурге Аптекарского огорода, на базе которого впоследствии был создан Ботанический институт); снаряжались крупные и длительные так называемые академические экспедиции в разные регионы страны (П.С. Паллас, И.И. Лепехин, С.П. Краше­нинников, И.Г. и С.И. Гмелины и др.).

С середины XVIII столетия активно действует "Больное эко­номическое общество" по организации экспедиций, учреждению за произведенные исследования и открытия премий, медалей, изданию отчетов и др.

Для XII века характерно более специализированное изуче­ние отдельных групп полезных растений, необходимых развиваю­щейся промышленности, требующей определенных видов сырья: ду­бильного, красильного, лекарственного» бумажного производств и др.

В начале XX столетия усиливается колонизация окраин Рос-сии: Дальнего Востока, Средней Азии. Организуется переселен­ческое управление, в задачу которого входит и организация экспедиций по изучению природных условий и ресурсов в осваи­ваемых районах. В них участвуют такие крупные ботаники этого времени, как В.Л.Комаров, Б.А.Келлер, А.Ф.Флеров, В.П.Коро­вин, Б. А. Федченко, И. В. Ларин, И. В. Новопокровский и др.

В период 1-й мировой войны 1914 г. обстоятельства заста­вили усилить изучение лекарственных ресурсов.

Послеоктябрьский период характеризуется целенаправлен­ным изучением растительных ресурсов и поиском растительного сырья. Впервые в начале 20-х годов под руководством В. И. Лени-на был разработан и утвержден план использования природных ресурсов, в том числе и растительных, в частности лесных. В.И.Ленин поставил задачу развития всех производительных сил Советского государства.

В конце 20-х - начале 30-х годов ресурсоведческие рабо­ты в СССР приобрели большие масштабы. Роль организационного центра по выявлению природных ресурсов флоры СССР принял на себя Ботанический институт АН СССР. Он же занимался выявлени-

5

ем источников сырья в мировой флоре. Всесоюзный институт рас­тениеводства (ВИР) под руководством Н.И.Вавилова вел сбор и испытание мировых коллекций полезных растений.

Были организованы различные специализированные (по груп­пам полезных растений) институты: Всесоюзный институт лекар­ственных растений (ВИЛР), Всесоюзный институт ароматических растений (ВИАР), Институт кормов и др¹.

Большой вклад в развитие отечественного ресурсоведения внесли многие крупные ботаники нашей страны: В.Л. Комаров, Н.В. Павлов, А.А. Гроссгейм, И.В. Ларин, И.В. Мичурин, А.А. Федо­ров, М.М. Ильин и др. Под редакцией М.М. Ильина в 1950, 1957 годах вышел капитальный труд "Растительное сырье СССР" в двух томах. С 1966 года стал издаваться периодический журнал "Рас­тительные ресурсы", а с 1985 г.- многотомное издание "Расти­тельные ресурсы СССР" (7 томов).

В начале XIX века раздел ботаники, касающийся практи­ческого использования растений и продуктов, получаемых из них, стал именоваться в России "хозяйственной ботаникой". В Западной Европе и Америке он получил название "экономической ботаники". Встречаются термины "практическая ботаника", "природно-хозяйственная ботаника" и др.

В СССР в 60-е годы получил распространение и широкое признание термин "ботаническое ресурсоведение", относящийся к разделу ботаники, изучающему дикорастущие полезные расте­ния и растительные ресурсы. Появлению и утверждению этого термина в значительной мере способствовали работы, опублико­ванные (начиная с 1966 г.) известным советским ботаником и ресурсоведом А.А.Федоровым. В статье "Ботаническое ресурсо­ведение как наука и ее положение в системе научных знаний"(1966) им убедительно показано, что "ботаническое ресурсоведе­ние" имеет все признаки, характеризующие его как науку: пред­мет исследования и методы; ему свойственны свои термины и понятия, оно решает стоящие перед ним определенные задачи и имеет соответствующие перспективы.

__________________________

¹Вопрос о том, является ли хозяйственная ботаника наукой,в свое время (1948, 1949 гг.) достаточно четко поставил М.М.Ильин. Он пришел к выводу, что она обладает всеми призна­ками истинной науки и должна рассматриваться как самостоя­тельная область знания в системе наук биологического профиля.

6

Ботаническое ресурсоведение как наука еще молодо и на­ходится в стадии становления. Создание прочной теоретической базы - одна из насущных задач его для осуществления мобили­зации богатств растительного мира на нужды народного хозяй­ства.

Предмет изучения ботанического ресурсоведения имеет свою специфику. С одной стороны, его представляют растения как источник сырья, с другой - растительные ресурсы в целом. Это и послужило поводом М.М.Ильину для выделения в составе этой науки двух разделов: сырьеведения, изучающего раститель­ное сырье, и ресурсоведения, изучающего растительные ресурсы (общие запасы).

Прямыми объектами исследования ботанического ресурсове­дения являются:

1. ^{Виды растений, их разновидности и формы.}

2. Части растений или их органы (кора, древесина, лис­тья и др.).

3. ^{Отдельные вещества или их смеси.}

4. Целые растительные сообщества и их сочетания.

Таким образом, можно сказать, что объектами изучения этой науки являются:

• растительное сырье для различных отраслей народного хо­зяйства;

• растительные продукты и сами растения, непосредственно используемые человеком (в медицине, кормовые, пищевые);

• живые растения, имеющие значение для лесного хозяйства, зеленого строительства, декоративного садоводства;

• целые растительные сообщества (фитоценозы), имеющие во­доохранное, противоэрозионное, санитарно-гигиеническое и др. значения.

Методы исследования. Ботаническое ресурсоведение имеет тесные связи с различными областями научных знаний и широко пользуется их методами в своих исследованиях. Использование их находится в зависимости от характера решаемых этой наукой вопросов, уровней изучения объектов. Так, например, для точ­ного определения объекта исследования необходимо знать его ботаническое наименование, положение в филогенетической сис­теме, данные об изменчивости и т.д., что можно решить мето-

₇

дами морфологии, систематики и др. наук на видовом и популяционном уровнях. Соответственно при изучении объекта на дру­гих уровнях используются и иные методы:

на клеточном и тканевом - методы анатомии, цитологии, эмбриологии;

^{на субклеточном (молекулярном) - химии, биохимии;}

^{на ценотическом - фитоценологии (геоботаники);}

^{на географическом - ботанической географии.}

Выделяются такие методы поискового характера: флористи­ческий, фитоценотический, экологический, ботанико-географический;

экономического порядка: учета запасов, определения про­дуктивности растительного сырья, переработки сырья;

интродукции и др.

Термины и понятия. Как и всякой другой области научных знаний, ботаническому ресурсоведению свойственна своя систе­ма терминов и понятий. Многие из них еще нуждаются в разра­ботке и уточнении. Важнейшими из этих понятий являются: "по­лезные растения", "сырьевые растения", "растительные ресурсы", "растительно-сырьевой фонд".

Термин "полезные растения" понимается в двух аспектах. Если растения относительно их роли в природных процессах рас­сматривать широко, то, оказывается, абсолютно бесполезных рас­тений нет. Зеленые растения осуществляют фотосинтез, бесхлорофилльные участвуют в минерализации органических веществ, а вместе они выполняют важную геохимическую функцию на Зем­ле, обеспечивают круговорот веществ в природе, поддерживают на определенном уровне газовый состав планеты.

Обычно же, говоря о полезности растений, имеют в виду более узкое понимание этого термина, подразумевая под нею узкую хозяйственную ценность в данный момент.

Если полезность растений, в широком смысле этого слова, не меняется во времени, то в узком ее понимании она непосто­янна и определяется, главным образом, уровнем научных знаний. Растения, о полезности которых еще недавно ничего не было известно, вдруг стали полезными (антибиотики, хлорелла), и наоборот, растения, с глубокой древности считавшиеся полез­ными, сейчас перестали быть такими (природные красители и др.).

8

Понятие "растительное сырье" - связано с сырьевыми рас­тениями, независимо от того, на какой территории они произ­растают. Определенный вид сырья могут давать различные виды растений, относящихся к разным систематическим грушам и рас­тущие в различных климатических зонах.

Понятие "растительные ресурсы" (природные). В отличие от предыдущего, предполагает определенную ограниченную тер­риторию со всеми находящимися в ее пределах дикорастущими растениями и запасами растительного сырья.

"Растительно-сырьевой фонд". Подразумевает все сырье растительного происхождения, как дикорастущие, так и культур­ные растения, находящиеся на определенной территории.

Направления использования полезных растений. Полезные растения используются человеком в двух направлениях:

1. ^{Как сырьевые, дающие определенный вид сырья.}

2. Трансплантационные, приносящие пользу своим существо­ванием (водоохранные, декоративные, медоносные и др.),

В зависимости от системы освоения также можно их отнести к двум группам:

а) культивируемые, дающие сельскохозяйственное сырье, и

б) дикорастущие, произрастающие в природных фитоценозах.

Деление это условно, так как нередки случаи возделывания дикорастущих полезных растений, так называемое "одомашнива­ние" (лекарственные, эфирномасличные, декоративные и др.). Границу между ними можно провести таким образом, что настоя­щие культурные растения в естественных фитоценозах отсутст­вуют.

Главнейшие природные соединения, встречающиеся в расте­ниях и определяющие характер растительного сырья.

I. Углеводы. Наиболее обширная группа природных соеди­нений:

а) сахара (наиболее распространенные углеводы в расти­тельных организмах): глюкоза (виноградный сахар - C₆H₁₂O₆), фруктоза (плодовый сахар) и другие гексозы (с б атомами углерода), а также пятиатомные (пентозы), например, арабиноза. Все они - моносахариды.

Тростниковый сахар (сахароза - C₁₂H₂₂O₁₁) - один из наи­более обычных сахаров из группы дисахаридов. Под действием

9

энзима инвертазы он способен расщепляться на фруктозу и глю­козу;

б) полисахариды (иначе - не сахара, (С₆Н₁₀O₅) _п, где п - число гексоз, образующих молекулу данного полисахарида. При гидролизе, под воздействием энзимов или кислот, полиса­хариды распадаются с образованием гексоз. Наиболее распро­страненные в природе полисахариды - крахмал, клетчатка (в том числе пробка и древесина), инулин, лихенин (полисахарид, откладывающийся в большом количестве в теле лишайников и со­ставляющий основной материал их клеточной оболочки. В отли­чие от клетчатки растворяется в горячей воде. Особенно мно­го лихенина в талломах Cetraria islandica);

в) гликоген - животный крахмал (C₆H₁₀O₅)n , основной за­пасной углевод животных и человека, встречается также у не­которых бактерий, дрожжей и грибов. Особенно много его содер­жится в печени (3-5%) и мышцах (0,4-2%);

г) слизи и камеди - выделения при поранениях у некото­рых растений (астрагалы, вишня, слива, миндаль и др.). В от­личие от смол растворяются в воде.

II. Жирные масла - сложные эфиры жирных кислот и глице­рина (триглицериды).

III. Гликозиды - в состав входит глюкоза и остатки так называемого аглюкона. Горькие на вкус; довольно часты в кле­точном соке некоторых семейств (лютиковые, норичниковые и др.).

IV. Алкалоиды. В их молекулу, кроме С, Н, 0, входит N . Имеют сильно выраженные ядовитые свойства (в больших дозах опасны). Встречаются в разных семействах (теин, кофеин, мор­фин, атропин, папаверин и др.).

V. Эфирные масла. Смесь различных веществ: терпенов, спиртов, фенолов, альдегидов, кислот и др. Широко распростра­нены в растительном мире.

VI. Дубильные вещества (таннины). Высокомолекулярные органические соединения. Распространены широко.

VII. Смолы. Сложные органические соединения с большим содержанием углерода (особенно много у хвойных, зонтичных).

VIII. Каучук. Природный полимер, эластомер (содержит до 95% полиизопрена): (С₅Н₈)п.

10

^{IX. Гуттаперча. Близка к каучуку.}

X. Различные органические кислоты (щавелевая, лимонная, яблочная и др.).

Принципы классификации полезных растений. Как у нас в стране, так и за рубежом, исследователями много внимания уде­лялось принципам классификации объектов этой науки. В 1934 г. в СССР Г.Г. Боссе и В.И. Прилуцкой была предложена довольно подробная система видов полезных растений. Позднее авторы от нее отказались, так как за основу ими были взяты растения, а не продукты растительного происхождения. Взамен была предло­жена новая, очень сложная и громоздкая классификация, также не нашедшая широкого признания.

Более простой и удобной для практического пользования оказалась классификация М.М. Ильина (1948, 1951), в которой полезные сырьевые растения разделены на две крупные группы в зависимости от характера сырья и сложности его переработки: технические и натурные. Первые требуют сложной переработки, вторые - очень простой или используются в натуральном виде. Далее, в зависимости от характера сырья и его использования, они подразделяются на более мелкие группы и т.д.

Сходные классификации были предложены и другими автора­ми - В.Н.Ворошиловым и др. (1953), Г.Г.Боссе (1957), Б.М.Ко-зо-Полянским (1953, I960). Однако эти системы значительно уступают классификации М.М.Ильина и не получили большого при­менения.

Задачи, стоящие перед ботаническим ресурсоведением. В решениях правительства, указах Верховного Совета СССР особое внимание обращается на всестороннее и рациональное использо­вание всех природных ресурсов, в том числе и растительных.

Богата и разнообразна флора СССР, насчитывающая более 20 тыс. видов высших растений и 65 тыс. низших (5 тыс. лишай­ников, 25 тыс. водорослей и 35 тыс. грибов). Важнейшая зада­ча - ее дальнейшее изучение для целей народного хозяйства. Растительность болот, прибрежные заросли морей и океанов, тундр и пустынь, более рациональное использование лесных бо­гатств требуют в наше время все более пристального внимания.

^{Очередные задачи ботанического ресурсоведения в совре-}

¹¹

^{менных условиях можно определить следующим образом:}

1. Основная проблема - рациональное использование и вос-производство растительных ресурсов, изучение закономерностей их размещения, формирования, охраны».

2. Одна из главных задач в этом плане - учет раститель­ных ресурсов в географическом аспекте (картирование), что позволит правильно подходить к вопросам районирования расти­тельного сырья и размещения промышленных предприятий.

3. Комплексное и более рациональное использование лес­ных богатств (не только древесины, но и лекарственного, пищевого сырья).

4. Более широкая культура лекарственных растений, поис­ки новых лекарственных видов растений, заменителей импортного сырья, обладающих новыми и более действенными лекарственными свойствами.

5. Поиски новых групп полезных растений, обладающих но­выми полезными качествами.

6. Развитие работ по изучению хозяйственной продуктив­ности полезных растений, как дикорастущих, так и интродуцируемых, что даст возможность определять экономический эффект.

Выяснение процессов синтеза растениями полезных про­дуктов с целью увеличения их продуктивности и разработки хи­мического синтеза ценных природных соединений.

12