中药资源生态学理论的形成和发展是一个漫长的历史过程。早在公元前1200年,中国的《尔雅》就记载了176种木本植物和50多种草本植物的形态与生态环境。随后在《神农本草经》中提出了道地药材的概念。这一概念的出现是中药资源生态学发展的标志。1866年,德国动物学家E.海克尔在他的《有机体普通形态学》一书中正式提出“生态”一词。在20世纪后期,生态环境不断恶化,中药材质量下降,中药资源濒危情况不断加剧,不少专家学者转向投入中药资源生态学研究,使其得到较大发展。2003年,中药资源生态学这一概念正式被提出。2007年,《中药资源生态学研究》的出版标志着中药资源生态学进入一个全新的发展阶段。
中药资源生态学
以现代生态学的理论方法为基础,融合中医药理论对药用动植物的认识,主要研究药用动植物的生长发育、分布、产量和质量与其周围环境之间相互关系的学科。其目的主要在于运用生态学的思想解决中药资源研究及生产中特有的生态学问题。研究重点是中药资源分布、产量和质量的地域性特点,以及相关的生态学机制。
- 英文名称
- Chinese materia medica resources ecology
- 所属学科
- 现代医学
中药资源生态学的研究对象是中药资源,因此,中药资源的特点决定了中药资源生态学的特色。中药资源是在一定空间范围内可作为传统中药、民族药及民间草药使用的植物、动物及矿物资源蕴藏量的总和。中药资源具有丰富的多样性,主要以植物类药材为主,丰富的种质资源是中药资源可持续利用的物质基础。中药资源质量的考察主要以药效物质为基础,主要考虑药材的形色、气味、大小、质地等。由于外界生态环境的不同,中药资源的分布与质量均具有地域性的特点,中药材的表现性状由自身遗传物质与外界环境共同决定,外界环境的改变,会影响中药材体内次生代谢物质的合成,从而影响其药效。除具有较高药用价值、经济价值外,不少中药资源还具有重要生态学价值。与此同时,中药资源对生境也存在一定的依赖性。一旦适宜中药资源生存的生境消失,或环境的变动幅度超过中药资源的适应范围,就会造成中药资源储存量的急剧下降甚至消亡。
因此,中药资源生态学的特色为以下三点:①产量与质量并重。中药资源生态学并不能等同于农业上的生态学研究,不能仅仅只追求高产,在追求产量的同时还应注重中药材质量。②高度关注次生代谢。决定中药材产量的物质基础是次生代谢产物,因此,在产量与质量并重的特点下,不仅需关注中药材的生长和初生代谢,次生代谢也需高度关注。③以道地药材为核心。道地药材的形成是由微效多基因控制的数量遗传,是种内地理变异的优质产物,其中环境因素对药材道地性的形成起到决定性的作用。道地药材巨大的经济价值、文化价值及其在生态学上的独特地位,使得其在过去和未来都是中药资源生态研究的核心和热点。
中药资源生态学是以现代生态学理论方法为基础的,因此,研究中药资源生态学的方法主要还是借助现代生态学的研究方法。①以3S技术(遥感技术、全球定位系统和地理信息系统)为代表的宏观定量信息获取及处理技术。对于中尺度和大尺度的生态研究,可以利用遥感技术(RS)来提高工作效率和精度,利用全球定位系统(GPS)精确定位,主要测量可用于经度、纬度和海拔高度,而地理信息系统(GIS)则可以作为支持,对获得的数据进行最终处理,再进行生态环境分析、规划与设计服务。②以分子生物学技术为代表的微观定量信息获取及处理技术。利用分子生物学的方法来研究生态学的现象,不仅可以促进进化生态学的发展,还可以提高进化思想在生态学研究中的位置,对于阐明生态学现象的遗传机制具有重要意义。除了以脱氧核糖核酸(DNA)分子为代表的分子遗传学研究,以化学分子为代表的行为生态学也得到了迅猛的发展。一方面生物通过化学信息物质相互传递信息,另一方面,生物体内的化学分子组合也是生物体对外界环境适应的结果,该研究在药物学研究中体现得更为明显。③地下生态系统研究技术。相对于地上生态系统的研究,地下生态系统的研究还处于萌芽状态。土壤环境,以及土壤中微生物与植物的相互作用研究都与生物体的发展息息相关。地下生态系统的研究、地下生物系统与地上生物系统的相关性的研究已是现代生态学发展的趋势之一。④计算机辅助的数据统计分析及信息管理技术。很多大规模的数据运算和系统管理都需要借助电子计算机作为工具,如环境资源的数据库技术、生态过程的模拟模型、生态系统的数据分析等均离不开计算机。地理信息系统就是建立在计算机技术基础上,以地理信息为研究对象发展起来的一门专门学科,它的数据分析仍然要依赖于强大的后台数据库。
中药资源生态学不仅要关注中药资源的生态环境,还需关注中药资源的质量,因此,在研究中药资源质量时需借助以下手段:①经典的物理、化学方法。如测定中药材的杂质含量、水分、灰分、浸出物、重金属含量,利用其所含成分的特殊化学性质进行显微化学反应等。虽然经典方法结果的特异性和可靠性不是很高,但简单快捷,可作为中药质量评价的辅助方法。②光谱分析技术。利用不同中药材的光谱特征不同,可鉴别中药材的真伪。包括紫外光谱、红外光谱、X-射线衍射技术、核磁共振技术等。③色谱技术。包括薄层色谱技术(TLC)、气相色谱法(GC)、高效液相色谱技术(HPLC)、高效毛细管电泳(HPCE)、超临界流体萃取技术(SFC)等。④中药指纹图谱。指纹图谱是一种综合的、可量化的鉴定手段。该技术可以通过对中药整体特性的描述,采取适当模糊的处理方式,消除不同个体或样品间存在的模糊性和不确定性,从而达到控制和评价中药质量的目的。包括化学指纹图谱和DNA指纹图谱。化学指纹图谱又分为光(波)谱指纹图谱和色谱指纹图谱两类。光谱(UV、IR)和波谱(NMR、MS)指纹图谱由于灵敏度和选择性的限制,不能表达中药这样混合体系中各种不同化学成分浓度分布的整体状况。色谱指纹图谱为中药指纹图谱首选方法,如薄层色谱扫描法(TLCS)、GC、HPLC和HPCE等。整体性和模糊性是中药指纹图谱的基本特性。
中药资源生态学从正式提出至2022年,仅有19年历史。中药资源生态学刚刚起步,因此研究手段较为简单,缺乏自己独立的理论。截至2016年,中药资源学的研究内容主要集中在对产地生境的定性或定量的描述上,缺少深入系统的、有针对性的分析和试验研究,尚未真正揭示道地性的形成原因。在其研究中,也主要考察中药材栽培技术、土壤环境等可控因素,缺乏对非可控环境因素对中药材品质影响的研究,但其实有研究表明,非可控环境因素往往比可控环境因素对中药材质量影响更大。在研究指标上,中药资源生态学研究仅仅照搬普通生态学的影响因子,并未考虑中药生态学的特色。由于环境影响会对中药材品质产生巨大影响,细微的环境改变都会改变中药材品质,因此,在研究中药资源时,取样如何具备科学性和代表性是一个亟待解决的问题。
扩展阅读
- 周应群,曹海禄,赵润怀,等.中药资源生态学方法研究进展.中国中药杂志,2011,36(3):247-251.