ВведениеВ настоящее время проблема изучения среды обитания человека в свете биогеохимии макро- и микроэлементов приобретает особую актуальность в северных регионах России. В этой связи содержание их в ягодах, в том числе в ягодах голубики, которые содержат в больших количествах макро- и микроэлементы.Доказано, что соли макро- и микроэлементов в организме человека участвуют во всех обменных процессов в организме. Так, голубика является ценным пищевым и лекарственным сырьем Крайнего Севера, которое имеет очень широкий ареал распространения, который охватывает почти все Северное полушарие. В Якутии встречается во всех районах.В последние годы возросло потребление голубики, что объясняется их признанной пользой для здоровья. Ягоды голубики Якутии кроме макро- и микроэлементов очень богаты антоцианами, которые связаны улучшением зрения, предотвращениям дегенерации желтого пятна, противораковой активностью, снижением риска сердечных заболеваний [1]. Таким образом, голубика обладает диетическими и лечебно-профилактическими свойствами, так как содержит комплекс жизненно необходимых биологически активных веществ. Голубика обыкновенная характеризуется широким диапазоном внутривидовой изменчивости морфологических признаков вегетативных органов и биохимического состава ягод в зависимости от эколого-географических условий [2, 3]. При этом специальных исследований по изучению элементного состава, особенностей накопления химических элементов в ягодах и органах голубики в условиях Якутии ранее не проводилось. Известно, что голубика – влаголюбивое растение, произрастает в сырых хвойных и лиственных лесах, редколесьях, ерниках, подгольцовых кустарниковых зарослях, в горных и равнинных тундрах. Первые зрелые ягоды появляются в середине июля, массовое же созревание ягод происходит в конце июля – начале августа[4].В условиях Якутии рост, развитие растений и накопления питательных веществ в значительной мере зависят от солнечного света, тепла и влаги за вегетационный период. Следовательно, голубика также находится в тесной связи с природными (в том числе климатическими) условиями. Таким образом, изучение влияния метеорологических факторов на накопление витаминов в ягодах голубики является актуальным, особенно в условиях Якутии, так как важное значение для жизни растений имеют условия переходных периодов, которые в Якутии быстротечны.   Цель и методика исследованийЦелью настоящей работы является определение макро- и микроэлементов в ягодах голубики обыкновенной в зависимости от температурно-влажностных условий произрастания в различных климатопах Якутии. Исследования проводились в условиях естественного увлажнения, с учетом выпавших осадков за вегетационный период май – июль. Для изучения динамики метеорологических факторов и их влияния на накопление макро- и микроэлементов в ягодах голубики были использованы метеорологические данные, опубликованные в СМИ, выпускаемых Якутским УГМС.Для исследования динамики накопления макро- и микроэлементов пробы брались в июле и в августе в фазу полного созревания плодов.Объектом исследования были ягоды голубики обыкновенной, произрастающей на территории Центральной и Западной Якутии. С 2016 по 2018 год мы собрали пробы ягод голубики в Мирнинском, Сунтарском, Вилюйском, Намском, Хангаласском районах и пригороде Якутска. Пробы отбирали по ГОСТ 29187-91. Ягоды собирали руками в сухую погоду и только в полном зрелости, так как незрелые или перезревшие хранятся плохо. Укладывали их в корзины, картонные или фанерные ящики слоем не более 25–30 см. Собранные ягоды голубики для сохранения питательных веществ замораживали в морозильных камерах с температурой не выше –28 °С. Элементный состав определяли с помощью метода атомно-эмиссионной спектроскопии и методом ближней инфракрасной спектроскопии. Гидротермический коэффициент увлажненности (ГТК) за май, июнь и июль определяли по формуле Селянинова: ,где R представляет собой сумму осадков в миллиметрах за период с температурами выше +10 °C, Σt определяет сумму температур в градусах Цельсия за то же время. ГТК широко используется в агрономии для общей оценки климата и выделения зон различного уровня влагообеспеченности.Для достижения правдоподобности полученные результаты исследования подвергались математической обработке с использованием компьютерных программ Microsoft Excel и Snedecor по методу Стьюдента. Результаты исследованийНами определены температурно-влажностные условия произрастания голубики обыкновенной в различных климатопах Якутии по гидротермическим коэффициентам увлажненности по формулам, предложенным Селяниновой. Метеорологические данные за период исследования приведены в таблице 1 и 2.Таблица 1Температурно-влажностные условия произрастания голубики в Центральной Якутии за 2016–2018 гг.Table 1Temperature and humidity conditions for the growth of blueberries in Central Yakutia for 2016–2018МесяцыMonthsг. ЯкутскYakutskХангаласский улус (Покровск)Khangalasskiy ulus (Pokrovsk)Намский улус (Нам)Namsky Ulus (Nam)201620172018201620172018201620172018Сумма температур воздуха, °СThe sum of air temperatures, °СV235,6204,6294,5217189,1269,7229,4186275,9VI480564519459510465489549519VII561601,4623,1536,3570,4582,8567,3582,8616,9Суммаt за V–VIIThe sum of t0 for V–VII1276,613701436,61212,31269,513171285,71317,81411,8Осадки за месяц, ммMonthly precipitation, mmV1514219,82733267,515VI332329282023202621VII732227898432491158Сумма осадков за V–VIIThe sum of precipitation for V–VII1215977126,8131889544,594Гидротермический коэффициент Hydrothermal coefficientГТК за V–VIIHydrothermal coefficient for V–VII0,940,430,531,041,030,660,730,330,66 Таблица 2Температурно-влажностные условия произрастания голубики в Западной Якутии за 2016–2018 гг.Table 2Temperature and humidity conditions of growing blueberries in Western Yakutia for 2016–2018МесяцыMonthsВилюйский улус (Вилюйск)Vilyuiy ulus (Vilyuisk)Сунтарский улус (Сунтар)Suntarskiy ulus (Suntar)г. МирныйMirnyy201620172018201620172018201620172018Сумма температур воздуха, °СThe sum of air temperatures, °СV170,5124223,2155161,2241,868,280,6151,9VI471555558456546552423492528VII567,3539,4567,3533,2536,3517,7533,2520,8492,9Сумма t за V–VIIThe sum of t for V–VII1208,81218,41348,51144,21243,51311,51024,41093,41172,8Осадки за месяц, ммMonthly precipitation, mmV224616354738424463VI1616302325179,95,523VII5215129101541081295131Сумма осадков за V–VIIThe sum of precipitation for V–VII907717515912616363,9144,5217Гидротермический коэффициент Hydrothermal coefficientГТК за V–VIIHydrothermal coefficient for V–VII0,740,631,291,381,011,240,621,321,85 Из представленных многолетних данных (таблицы 1 и 2), судя по гидротермическому коэффициенту Селянинова, атмосферные осадки значительно колеблются по годам, Центральная Якутия беднее атмосферными осадками, чем Западная Якутия: в среднем К = 0,70 и 1,12 соответственно. Минимальные месячные суммы осадков наблюдаются в Центральной Якутии в мае, а Западной Якутии – в июне. Наибольшее количество осадков выпадает в июле. В среднем за период исследования максимальная сумма осадков июля равняется 87,66 мм (Сунтар), минимальная – 39,33 мм (Нам), а средняя – около 63 мм. Среднемноголетняя по территории Центральной Якутии сумма осадков с мая по июль колеблются от 85,66 мм (Якутск) до 115,26 мм (Покровск), а по территории Западной Якутии от 114 мм (Вилюйск) до 141,8 мм (Сунтар). Сумма положительных температур воздуха с мая по июль за период исследования на территории Центральной Якутии варьирует в пределах 1266,2–1361 °С, а Западной Якутии 1096,7–1258,5 °С. На изменения климата в Западной Якутии значительное влияние оказало создание Вилюйского водохранилища. За более чем 50 лет его существования произошли большие изменения в погодных условиях Западной Якутии, особенно по территории, прилегающей к долине р. Вилюй. Таким образом, климат Центральной Якутии отличается резкой континентальностью, малым количеством атмосферных осадков и высоким напряжением солнечной радиации.   Таблица 3Годовые изменения накопления макро- и микроэлементов  в ягодах голубики обыкновенной Центральной Якутии в мг / 100 гTable 3Annual changes in the accumulation of macro and microelements in the berries of blueberry ordinary in Central Yakutia in mg / 100gКомпонентComponentг. ЯкутскYakutskХангаласский улус (Покровск)Khangalassky ulus (Pokrovsk)Намский улус (Нам)Namsky Ulus (Nam)201620172018201620172018201620172018ГТКHydrothermal coefficient0,940,430,531,041,030,660,730,330,66K64,33 ± 5,5651,55 ± 1,9750,46 ± 4,9774,65 ± 2,4872,42 ± 3,3681,2 ± 4,6466,35 ± 2,8653,03 ± 4,6562,63 ± 2,33Ca17,94 ± 1,5815,13 ± 0,5614,27 ± 1,4220,89 ± 0,7020,26 ± 0,9517,05 ± 1,3218,52 ± 0,8111,86 ± 1,3217,46 ± 0,66Mg9,56 ± 1,266,41 ± 0,456,62 ± 1,1311,92 ± 0,5711,41 ± 0,768,84 ± 1,0510,02 ± 0,654,69 ± 1,069,17 ± 0,53Na9,17 ± 0,956,81 ± 0,346,96 ± 0,8510,94 ± 0,4210,55 ± 0,579,63 ± 0,799,52 ± 0,495,52 ± 0,798,88 ± 0,39P13,3 ± 1,679,16 ± 0,599,44 ± 1,4816,39 ± 0,7415,72 ± 1,0012,36 ± 1,3913,90 ± 0,866,91 ± 1,3912,79 ± 0,69Fe19,12 ± 2,5412,82 ± 0,9013,24 ± 2,2723,84 ± 1,1322,82 ± 1,5317,69 ± 2,1220,04 ± 1,309,38 ± 2,1218,35 ± 1,06Co0,031 ± 0,0020,026 ± 0,00080,026 ± 0,0020,032 ± 0,0050,034 ± 0,0010,030 ± 0,0010,032 ± 0,0010,023 ± 0,0010,031 ± 0,0009Mn0,272 ± 0,0160,231 ± 0,0050,234 ± 0,0150,303 ± 0,0070,296 ± 0,0090,263 ± 0,0140,278 ± 0,0080,208 ± 0,0140,267 ± 0,006Cu0,340 ± 0,0210,288 ± 0,0070,332 ± 0,0180,210 ± 0,0090,209 ± 0,0120,168 ± 0,0170,187 ± 0,0100,100 ± 0,0170,173 ± 0,008Zn0,717 ± 0,0950,681 ± 0,0340,706 ± 0,0850,694 ± 0,0420,655 ± 0,0570,463 ± 0,0790,552 ± 0,0490,152 ± 0,0790,488 ± 0,039 Таблица 4Годовые изменения накопления макро- и микроэлементов  в ягодах голубики обыкновенной Западной Якутии в мг / 100гTable 4Annual changes in the accumulation of macro and microelements in the berries of blueberry ordinary Western Yakutia in mg / 100gКомпонентComponentВилюйский улус (Вилюйск)Vilyuiy ulus (Vilyuisk)Сунтарский улус (Сунтар)Suntarskiy ulus (Suntar)г. МирныйMirnyy201620172018201620172018201620172018ГТКHydrothermal coefficient0,740,631,291,381,011,240,621,321,85K64,22 ± 0,8659,75 ± 1,1069,39 ± 3,0476,37 ± 3,1171,76 ± 1,8571,99 ± 2,8165,50 ± 2,1376,78 ± 1,0781,86 ± 0,37Ca15,92 ± 0,2414,64 ± 0,3118,82 ± 0,8619,38 ± 0,8818,07 ± 0,5218,14 ± 0,8016,28 ± 0,6019,50 ± 0,3020,95 ± 0,10Mg11,53 ± 0,1910,51 ± 0,2513,86 ± 0,6914,31 ± 0,7113,26 ± 0,4213,31 ± 0,6411,83 ± 0,4814,41 ± 0,2415,56 ± 0,08Na6,15 ± 0,155,38 ± 0,187,89 ± 0,528,23 ± 0,537,44 ± 0,317,46 ± 0,486,37 ± 0,368,3 ± 0,189,17 ± 0,06P17,26 ± 0,2518,92 ± 0,3321,31 ± 0,9021,91 ± 0,9420,53 ± 0,5520,6 ± 0,8420,65 ± 0,6422,53 ± 0,5523,03 ± 0,32Fe21,08 ± 0,3919,03 ± 0,5025,72 ± 1,3926,62 ± 1,4224,52 ± 0,8424,62 ± 1,2821,66 ± 0,9726,81 ± 0,4829,13 ± 0,17Co0,031 ± 0,00030,029 ± 0,00040,048 ± 0,0010,056 ± 0,0010,047 ± 0,00070,054 ± 0,0010,052 ± 0,00080,056 ± 0,00040,078 ± 0,0001Mn0,372 ± 0,0020,359 ± 0,0030,369 ± 0,0200,508 ± 0,0090,494 ± 0,0050,495 ± 0,0080,476 ± 0,0060,510 ± 0,0030,525 ± 0,001Cu0,279 ± 0,0030,262 ± 0,0040,417 ± 0,0110,424 ± 0,0110,407 ± 0,0070,408 ± 0,0100,384 ± 0,0080,426 ± 0,0030,445 ± 0,001Zn0,715 ± 0,0150,638 ± 0,0180,889 ± 0,0521,023 ± 0,0530,964 ± 0,0310,948 ± 0,0480,837 ± 0,0361,030 ± 0,0181,117 ± 0,006 На химический состав голубики обыкновенной в засушливых условиях Якутии из метеорологических факторов существенное влияние оказывает обеспеченность влагой и теплом. С учетом этого проведены исследования по влиянию атмосферных осадков на накопление макро- и микроэлементов в ягодах голубики обыкновенной в различных климатопах Якутии. Из представленных результатов исследований видно (таблицы 3 и 4), что существенное влияние на накопление макро- и микроэлементов в ягодах голубики обыкновенной оказывают сумма осадков за май, июнь и июль в вегетационном периоде. Годовые изменения накопления макро- и микроэлементов в ягодах голубики обыкновенной показывают, что в условиях Хангаласского улуса, имеющего наибольший гидротермический коэффициент 1,04 за 2016 год (таблица 3), ягоды голубики накопили больше элементов, чем в 2018 году, когда гидротермический коэффициент составлял соответственно 0,66. В пригороде Якутска наибольший гидротермический коэффициент 0,94 наблюдался в 2016 году, содержание макро- и микроэлементов было также выше показателей 2017 и 2018 годов. В Намском улусе прослеживается такая же динамика накопления элементов в ягодах. Средний гидротермический коэффициент по Центральной Якутии в районах Якутска, Хангаласского и Намского улусов составляет 0,70. Отсюда следует, что макро- и микроэлементы в ягодах голубики обыкновенной в условиях Центральной Якутии при ГТК = 0,70 в среднем в 100 г воздушно-сухого вещества содержалось калия 67,06 мг, кальция – 15,93 мг, магния – 8,73 мг, натрия – 8,66 мг, фосфора – 12,21 мг, железа – 17,47 мг, кобальта – 0,029 мг, марганца – 0,261 мг, меди – 0,165 мг, цинка – 0,455 мг. В Западной Якутии при среднем ГТК = 1,12 содержание элементов составляет в 100 г воздушно-сухого вещества калия 70,84 мг, кальция – 18,96 мг, магния – 11,17, натрия – 7,37 мг, фосфора – 20,74 мг, железа – 22,35 мг, кобальта – 0,050 мг, марганца – 0,289 мг, меди – 0,205 мг, цинка – 0,94 мг. Таким образом, в условиях при повышенной влагообеспеченности в Западной Якутии содержание макро- и микроэлементов было повышенным.В ягодах голубики, произрастающей в условиях Западной Якутии, накопилось наибольшее количество макро- и микроэлементов. Из таблицы 4 видно, что максимальное содержание макро- и микроэлементов наблюдается в Мирнинском районе в 2018 году, где высокий гидротермический коэффициент составляет 1,85. Западная Якутия богата фосфором – 81,40 мг / 100 г. Положительное действие фосфора заключается в том, что он сокращает вегетационный период и ускоряет созревание растений. Фосфор играет важную роль в преодолении отрицательного влияния низких температур в начале вегетации. Вероятно, это связано с адаптивными механизмами организма растений к стрессовому фактору в результате создания Вилюйского водохранилища более 50 лет назад. Работ, посвященных вопросам влияния Вилюйского водохранилища на биоту, недостаточно. В этом направлении наиболее плодотворным оказались фундаментальные и прикладные исследования Д. Д. Саввинова, А. Ф. Кириллова, Г. Н. Саввинова и М. М. Тяптиргянова [5–9]. Ими установлено влияние загрязнения на накопление тяжелых металлов в воде, почве, растениях, рыбах и в организме человека. Кроме того, А. Ф. Абрамовым [10] установлено, что изменения произошли не только в количестве осадков, но и в динамике температуры. Так, весна стала холоднее за счет позднего вскрытия водохранилища, и стали наблюдаться длительные весенние заморозки. Все это привело к позднему сроку начала вегетации растений.Наибольшая аккумуляция цинка и марганца в ягодах голубики наблюдается при постоянном избыточном увлажнении почвы. Накопление этих элементов в растениях зависит от увлажненности. Так, Западная Якутия находится в условиях избыточного увлажнения и содержит в среднем цинка 0,455 и 0,289 мг / 100 г марганца. Поэтому на Западной Якутии в условиях избыточного увлажнения, где повышен окислительный потенциал, происходит аккумуляция марганца. Сравнение содержания железа в растениях Центральной и Западной Якутии показало, что в первом случае растения накапливают его меньше 17,47 против 22,35 мг / 100 г. Значительная зависимость содержания железа установлена в благоприятные по осадкам годы.Как известно, что микроэлементы играют важную роль при многих физиологических и биохимических процессах, протекающих в организме растений. Установлено, что растения, хорошо обеспеченные элементами минерального питания, обычно бывают богаче витаминным составом. Многие ученые биологи признают, что наиболее интенсивное образование витаминов происходит в процессе фотосинтеза, а для фотосинтеза необходима влага. Для синтеза аскорбиновой кислоты, как и других веществ, существует определенный температурный оптимум. Однако, как правило, аскорбиновой кислоты в естественных условиях произрастания растений накапливается более интенсивно при пониженных температурах. Имеются прямые наблюдения относительного того, что высокая температура воздуха и почвы отрицательно сказывается на образовании аскорбиновой кислоты в растительных тканях. Дальнейшие исследования по изучению антиоксидантов в зависимости от гидротермического коэффициента в различных климатопах Якутии будут отражены в следующих публикациях в научных журналах. В отношении географических аспектов биосинтеза аскорбиновой кислоты существует мнение, согласно которому дикорастущие виды в северных районах и в горах бывают более витаминоносными, чем на юге и в низинах.Выводы. РекомендацииНа основании результатов исследований можно сделать вывод, что уровень содержания макро- и микроэлементов зависит от гидротермического коэффициента: чем выше ГТК в период вегетации голубики обыкновенной, тем выше накопление макро- и микроэлементов. Этот вывод согласуется с ранее установленными закономерностями накопления элементов в растениях: так, по данным профессора А. Д. Егорова, наибольшее накопление макро- и микроэлементов установлено в растениях увлажненных лугах, аласов, поймы рек и прибрежных участков озер, а также в годы благоприятные по осадкам. Таким образом, одним из лимитирующих факторов роста и развития растений, а также динамики накопления в них макро- и являются осадки и температура воздуха.