1.Основы экологического фитодизайна
.docxОсновы экологического фитодизайна
Рост научно-технического прогресса, так или иначе, вызвал уменьшение площади естественной природной среды, которая в течение миллионов лет определяла развитие человечества. Понятие природной среды неотъемлемо связано с многообразием растительного и животного мира. Можно сказать, что человечество без растений не состоялось бы тогда и не может существовать сейчас.
Стоит напомнить, что зеленые растения являются источником кислорода в атмосфере, поставщиком пищи для человека, корма для животных и разнообразного сырья для промышленности. С растениями связано эмоциональное состояние человека, его психологическое здоровье. Они формируют "мир" где человек отдыхает, набирается сил, становится здоровее, работоспособнее, устойчивее к болезням, легче переносит стрессовые состояния и дольше не стареет [23].
В.И. Вернадский писал, что через живое вещество и неорганическую материю проходит три природных потока - вещество, энергия и информация. Как раз растения, прямо или через продукты своей жизнедеятельности, являются одним из источников вещества, энергии и информации, как дня человека, так и для окружающего мира..
Возможно, многим роль зеленых растений: покажется завышенной. Но если поместить человека в условия полной изоляции от них, он ощутит острую потребность в растениях. Об этом факте свидетельствуют показания космонавтов. М.Г. Гречко провел на орбите 90 сух., рассказал, что испытывал великую тоску о зеленых растениях, цветах, и запахах леса.
Эта проблема касается н искусственно созданной среды, где человек находится среди металла, пластмассы, наедине с панелями управления, с механизмами и новейшей техникой.
Совершенно очевидно, что возникает необходимость вводить растения в такую среду, особенно тогда, когда человек находиться в ней длительное время, и отсутствие контакта с растениями может сказаться на его самочувствии и здоровье [21].
История развития фитодизайна
Пытливый ум человека всегда находиться в состояние поиска, стремясь разгадать тайны Природы. Постепенно люди познавали свойства растений, использовали растения не только в пищу, для изготовления орудий труда, строительства жилищ, на топливо и для других практических целей, но также для украшения себя при совершении торжественных ритуалов н церемоний. Примером ритуального использования человеком цветов является открытое захоронение неандертальца в Северном Иране у пещеры Шанидар, получившего имя Шанидар четвертый. Он был похоронен примерно 60 тыс. лет тому назад в выдолбленной в скалистом грунте нише. Как показали результаты пыльцевого анализа комочков глины, она была украшена букетами из василька, крестовника,, гадючьего лука, луковичных, растений, доныне произрастающих в этой местности. Все эти растения являются лекарственными в фитонцидоносными [55].
Египетские папирусы, рукописи, памятники древности, захоронения, мумии, Библия, Коран к другие источники свидетельствуют, что благовония в разные исторические эпохи и во всех странах мирз широко использовались человеком. Ароматы отражали социальный статус жителей Востока. Древней Греции, Рима и др. Ароматические вещества применялись людьми для защиты от чумы и других эпидемий.
На протяжении XIX в. активное использование естественных ароматических веществ в различных целях утратило свою актуальность. Это было вызвано развитием синтетической фармации. А использование ароматических веществ с целью лечения н профилактики заболеваний было практически прекращено. Была сохранена только эстетическая функция растений в различных общественных ритуалах и празднествах, в геральдике в быту. Использование растений: в интерьере свелось к созданию красивых, эффектных композиций, букетов, панно и экибан.
Во второй половине XX в. картина резко изменилась.. Причиной этого явилось ухудшение экологической обстановки вгородах и, как следствие, внутри помещений. Возрос интерес к использованию полезных свойств растений. Последовали многочисленные исследования физиологических свойств комнатных растений,. позволяющих улучшать условия жизнедеятельности человека.
Одним из важнейших достижений в этой области может по праву считаться открытие фитонцидов Б.П. Токиным в 1928 г. Иммунитет растений обусловлен их способностью выделять фитонциды, вещества разнообразной химической природы с выраженными антивирусными, фунгицидными и бактерицидными свойствами. В процессе развития фитодизайна произошла эволюция термина фитонциды. Выделяемые растениями вещества стали называть биологически активными веществами, а позднее, летучимй растительными веществами. На современном этапе развития фитодизайна эти вещества называют «летучие фитоорганические вещества» (ЛФОВ).
Выделение ЛФОВ растениями - физиологическая реакция, рассматриваемая как общее свойство всех живых организмов от бактерий, насекомых до животных. В выделяемом растениями комплексе ЛФОВ содержатся самые разнообразные соединения: терпены, спирты, альдегиды, кетоны, алкалоиды, эфирные масла, флавоны, органические кислоты и т.д. В нем обнаружены и специфические вещества, такие как флоризин, абсинтин, кумарин, агропирен, эскулин, скополетин [92,45, 76]. При этом, компонентный состав ЛФОВ испаряемых в атмосферу отличается: от эндогенного - содержащегося в растениях. Одним из самых изученных компонентов ЛФОВ являются. эфирные масла. Считается, что на долю эфирных масел приходиться 80-90% от всего объема ЛФОВ [55].
На накопление и качественный состав ЛФОВ влияют фаза вегетации, инсоляция, влажность, климатические условия, почва и т.д. [I. 5, 69, 72, 92].
В разные фазы вегетации растения проявляют не одинаковую активность. Максимальная активность наблюдается в период наиболее интенсивного роста растения и в начале бутонизации. У растений выращиваемых в условиях помещений увеличение активности наблюдается весной и уменьшается к концу вегетационного периода. Как правило, для озеленения интерьеров подходят растения тропической и субтропической зоны. Эти растения способны сохранять свою активность в выделении ЛФОВ на протяжении всего года, но количество их также зависит от сезона. Так, например, цитрусовые уменьшают выделение летучие фитоорганические вещества в октябре и увеличивают с новой волной роста в феврале [4, 29]. У разных семейств растений выращиваемых в помещении периоды активности разнятся, что может быть обусловлено их естественной средой обитания. При этом очень важно, что максимум активности выделений летучих фитоорганических веществ совпадает с весенне-зимним периодом увеличения заболеваемости населения ОРЗ и ОРВИ.
Изменения количества выделяемых растениями веществ обусловлено биологическими особенностями вида, сезонной ритмикой и спецификой динамики количественного и качественного состава летучих фитоорганических веществ. В период активной вегетации растения выделят большое количество эфирных масел и терпенов, что обуславливает их максимальную летучесть и проявление биологической активности во внешней среде. К концу вегетационного периода растение начинает накапливать в тканях аскорбиновую кислоту, кислородосодержащие производные к т.д. Эти соединения обладают пониженной летучестью, большой вязкостью и выполняют функции регуляторов внутренних процессов растений [3,12,25,29,51].
Сотрудниками Красноярского института леса и древесины были отслежены суточные колебания количества выделяемых растениями летучих фитоорганических веществ. Выделение летучих фитоорганических соединений начинается после 8 часов утра, увеличивается к 12 часам, достигает максимума к 16 ч, затем начинает снижаться,, резко падая к 20 часам, и прекращается выделение ЛФОВ к 24 часам [9]. Было установлено, что выделение летучих фитоорганических веществ зависит от освещения. В пасмурные дни количество ЛФОВ сокращается и наоборот, в солнечные увеличивается [37].
Выделение летучих фитоорганических веществ является одним из показателей, жизненной активности растений. Ослабление экскреторной функции растения свидетельствует о несоответствии параметров среды оптимальным, благоприятным для роста и развития растений [3].
Свойства растений во многом обусловлены наличием ЛФОВ. Летучие фитоорганические соединения состоят из химических групп и отдельных химических элементов. ЛФОВ расположить в следующем порядке по мере увеличения их бактерицидной активности: фенолы, альдегиды, спирты, эфиры, кислоты [45]. Наибольшей биологической активностью наделены спирты, альдегиды, кетоны, фенолы, наименьшей углеводороды. Для: цветковых растений характерен синтез кислородосодержащих .производных монотерпенов, спиртов, кетонов, сложных эфиров и оксидов, обладающих: высокой биологической активностью.
Такие соединения как кислоты, спирты, альдегиды к др. являются исходными продуктами образования ЛФОВ или: промежуточных продуктов на пути их синтеза.
Считается, что биологическая активность присуща всему растительному миру. Степень выделения летучих веществ и сила их воздействия на микроорганизмы различны, она меняется в зависимости от вида. Микроскопические дозы летучих выделений растений обладают частичным антивирусным, бактерицидным, фунгицидным действием в отношении патогенной и условно-патогенной для человека микрофлоры, влияя на обмен веществ бактерий, вирусов, грибов и простейших. Эффективность летучих фитоорганических веществ фитонцидов различных растений, прежде всего, зависит от их состава, а потом от количества [1, 23, 26, 28].
Антимикробные свойства летучих веществ, выделяемых растениями в процессе их жизнедеятельности изучали Дрябкин Б.С, Думов А..М 1957, Родина В.Я, 1957, .Коверга А.Е, 1964 и др. Исследования фитонцидной активности интактных растений проводятся а лабораторных условиях в экспериментальных боксах на стандартных тест-культурах, например стафилококка, стрептококка, сарцины, кишечном палочки: и др. Для оценки фитонцидной активности растений рассчитывают относительное снижение числа микроорганизмов в опыте по сравнению с контролем. Санирующий эффект летучих выделений определялся непосредственно в помещениях. Для определения бактериальной обсемененяости воздуха помещений и изучения влияния летучих выделений растений на микрофлору воздуха используют седиментационный метод Коха [1, 91].
Значительное число работ по изучению действия летучих веществ интактных растений на микробных тест-объектах выполнено сотрудниками ЦРБС Украины [22, 51,52, 67, 68]. Сотрудники отдела биохимии растений: Никитского ботанического сада ведут работы по изучению антимикробных свойств высших растений. Ю.А. Акимовым (1983) была разработана оригинальная методика по изучению летучих. веществ растений с использованием метода газожидкостной хроматографии.
Санитарно-бактериологическое исследование воздуха вблизи отдельных оранжерейных растений показало общее снижение количества микроорганизмов в воздухе под влиянием Euphorbia candelabrum, Crassula panulacea. Aloe arborescens. Agave americana, Agapan-ttuts umbellatus, Ophiopogon japonicus [1]. Tetrastigma voinierianum проявляет высокую степень активности к патогенному стафилококку, но оказывает стимулирующее действие на сарцину (увеличение числа колоний на 9 %) [67]. Yibiscus rosa-sinensis, Ftcus рumila, Myrlus соmmunis, Rhoicissus rhomboidea. Acalyplia wil-kesiana, Aglaonema commutation губительно действуют на Pseudomonas aenigenosa и. патогенный Staphylococcus [46]. В помещениях, где находились фитокомпозиции, было зарегистрировано снижение активности микроорганизмов. Авторы рекомендуют этот ассортимент растений для внедрения в отделения хирургического профиля.
Антифунгальными свойствами обладают некоторые виды сем. Begoniaceae: фунгистатическое действие (задержка роста, отсутствие образования спор) на колонии Aspergillus niger и футгщидное — на колонии Cladosporium hordei [34]. Eupliorbia: Е. Iophogona и Е. candeiabum обkадают антифунгальным действием. Активность в отношении Aspergillus flavus н A. niger отмечена лишь у Е. lophogona, который рекомендуется авторами для внутреннего озеленения [69].
Тропические и субтропические растения, обладающие наибольшей устойчивостью к окружающей среде в условиях заводских цехов: Aloe arboresсens, Bryopрyllum daigremoiitiatroffl, Sanseweria triiaciata, Alocasia maeretrhiza, Diffenbacliia picta, D. picta var.. bausei Monstera deliciosa, Philodendron bipinnalifidiwi, P. erubescent P. imbe, Scindapsus aureus. Euphorbia ttracalli, Fatshedera lizei, Hedera lielix. Pelargonium odoratissimum [17].
Большое внимание проблеме изучения антивирусных и бактерицидных свойств летучих выделений высших растений было уделено Центральным сибирским ботаническим садом СО РАН совместно с Институтом общей патологии и экологии человека СО РАМН и Новосибирским медицинским институтом). Ими были изучены фитонцидные свойства видов сем. Миртовых и показаны перспективность их использования в лечебных целях и для санации помещений [87, 88. S9.90, 91. 92].
Степень санирующего действия мирта обыкновенного определяется оптимальным количеством растений для оказания выраженного антимикробного эффекта с учетом площади листьев растений и объема помещений и достигает 50% [89].
Результаты широкого круга исследований в этой области приведены в таблице 1.1
В настоящий момент возросла роль химического загрязнения внутренней среды помещений. Источником данного вида загрязнения являются неотъемлемые предметы обихода и быта, а именно мебель приборы, ковры, моющие средства и т.д.
Растения обладают способностью нейтрализовывать токсичные газы. Это свойство может быть связано с тем, что ЛФОВ обладают различной химической природой и могут реагировать с молекулами и частицами загрязнений, способствуя .их осаждению и выпадению из зоны реакции. Летучие выделения растений способны изменять и улучшать воздух уже в концентрация 5 (мг/м3) [8]. Автотрофные растения обладают способностью обезвреживать канцерогены и другие токсичные газообразные вещества, которые в качестве дополнительного питания поглощают из воздуха [88]. Сведения о таких растениях я авторах их изучавших собраны в таблице 1.2.
Воздухоочистительная способность растений связана в большинстве случаев с большим количеством устьиц на листьях и интенсивным; нарастанием биомассы. Однако, растений, обладающих подобными свойствами;, изучено мало. Санирующую активность проявляют хлорофитум хохолковый, некоторые эпифитные орхидеи н циссус арктический. Одно растение среднего размера Хлорофитума хохолкового может полностью нейтрализовать первичную концентрацию ксенобиотиков: толуола и бензола (437—442 мг/м3) —через 96 ч, н-гексана (331 мг/м3) — через 216 часов экспозиции [8]. Это растение поглощяет вредные газы с высокой скоростью. Одного растения достаточно для ослабления воздействия окислов азота в помещении, где происходит горение газа. Для поглощения формальдегида, выделяемого теплоизоляцией; из некоторых синтетических материалов в квартире средней величины, по расчетам американских ученых, потребуется примерно 10 экземпляров хлорофитума [83, 85].
Помимо химического загрязнения, резкие изменения физических свойств внутренней среды помещений, также представляют опасность для здоровья человека. Использование в интерьере тропических и субтропических растений способствует увеличению относительной влажности от 10 до 20 % [40].
Наряду с бактериальной, антивирусной, антифунгальной активностью, фитонциды, благодаря разнообразной химической природе и биологической активности могут оказывать разностороннее действие на организм человека. Поэтому еще одним направлением изучения летучих веществ живых растений наряду с исследованием антимикробных свойств является выяснение их влияния на организм человека.
Роль летучих фитоорганических веществ для здоровья человека может быть положительной, отрицательной, индифферентной, в том числе не выявленной [2].
Исследования в области медицинских свойств комнатных растений показали, что вдыхание фитонцидов некоторых растений благотворно действует на психику, нормализует сердечный ритм, улучшает обменные процессы (табл. 1.1). Летучие выделения ЛФОВ (например, выделения цветков черемухи, лимона, пеларгонии) обладают способностью воздействовать на функциональные свойства нервных центров и периферических стволов. У людей, пребывающих в атмосфере летучих выделений некоторых растений, увеличиваются защитные силы организма, нормализуются процессы возбуждения и торможения в коре больших полушарий, повышаются работоспособность и выносливость к физическим нагрузкам (табл. 1.1) [12. 13, 42, 44, 52]. Отмечают так же снижение утомляемости, повышение работоспособности, улучшение функции переключения внимания у пилотов после искусственного обогащения воздуха закрытых помещений фитонцидами [42].
Таблица 1.1
Полезные свойства растений используются в медицине — фитонцидотерапия. Использование фитонцидных растений в нативном виде имеет ряд преимуществ и отличается от химиотерапии возможностью длительного применения, мягкостью терапевтического воздействия на организм. Малые дозы летучих фитоорганических веществ оказывают стимулирующее действие на жизненно важные процессы в организме, большие отрицательно влияют на самочувствие и состояние человека [13]. Учитывая высокое физиологически благоприятное действие растительных веществ на дыхание человека, летучие фитоорганические вещества назвали «атмовитаминами», так как они нужны в очень малых количествах, а действуют подобно витаминам. Разработаны правила аромапрофилактики и ароматерапии с использованием интактных растеннй. Оптимальное время сеанса, при котором достигается лечебный эффект, составляет 8—12 мин. В весенне-летнее время года требуется 14—25 сеансов, а зимой 25—35 [91].
Таблица 1.2
Растения - биологические фильтры, поглощающие вредные газы из воздуха
