Сем. Fabaceae (Leguminosae, Бобови)

Бобови (Fabaceae) е семейство двусемеделни растения от разред Fabales, голямо и важно за земеделието семейство цъфтящи растения. Fabaceae се класифицира в кралство Plantae, отдел Magnoliophyta, клас Magnoliopsida и разред Fabales. Включва дървета, храсти, лиани, водни и многогодишни или едногодишни тревисти растения, които лесно се разпознават по плодовете им (бобови растения) и сложните им, прилепнали листа. Семейството е широко разпространено и е третото по големина покритосеменни растения по брой видове, след Салепови (Orchidaceae) и Сложноцветни (Asteraceae), с около 765 рода и близо 20 000 известни вида. Сред бобовите са голям брой важни земеделски култури като соя (Glycine max), градински грах (Pisum sativum), фъстъци (Arachis hypogaea) и люцерна (Medicago sativa), фасул, повечето от тях обединени в групата зърнено-бобови култури. Те са били основна храна за човека от хилядолетия и употребата им е тясно свързана с човешката еволюция.

Fabaceae се дели на три морфологично различни подсемейства (Mimosoideae, Caesalpinioideae, Papilionoideae). Петте най-големи рода от семейството са Astragalus (над 3000 вида), Acacia (над 1000 вида), Indigofera (около 700 вида), Crotalaria (около 700 вида) и Mimosa (около 400 вида), които представляват около една четвърт от всички бобови видове. 20 000 известни вида бобови растения представляват около 7% от видовете цъфтящи растения.

Изображение: Kishlay RF, CC BY-SA 3.0, via Wikimedia Commons

Последните молекулярни и морфологични доказателства подкрепят факта, че Fabaceae е едно монофилетично семейство. Това заключение е подкрепено не само от степента на взаимовръзка, показана от различни групи в рамките на семейството в сравнение с тази, открита сред Leguminosae и техните най-близки роднини, но също и от всички скорошни филогенетични изследвания, базирани на ДНК последователности. Тези изследвания потвърждават, че Fabaceae са монофилетична група, тясно свързана със семействата Polygalaceae, Surianaceae и Quillajaceae и че принадлежат към разред Fabales.

Семейството Fabaceae включва редица растения, които са често срещани в селското стопанство, включително Glycine max (соя), Phaseolus (боб), Pisum sativum (грах), Cicer arietinum (нахут), Vicia faba (боб), Medicago sativa (люцерна), Arachis hypogaea (фъстъци), Ceratonia siliqua (рожков), Trigonella foenum-graecum (сминдух) и Glycyrrhiza glabra (женско биле). Редица видове се приемат за плевели в различни части на света, включително Cytisus scoparius (метла), Robinia pseudoacacia (черен скакалец), Ulex europaeus (улекс), Pueraria montana (кудзу) и множество представители Lupinus.

Представители на Бобови в България

Глициния, Вистерия

Златен дъжд, Лабурнум, Лабурнум анагироидес

Фий

Див рожков, дърво на Юда, Церцис

Секирче, Посевно секирче, Тревен грах

Бакла, Черен боб

Соя

Люцерна, Алфалфа

Леблебия, Нахут, Сланутък

Лупина

Зановец, Гроздана

Женско биле, Сладник, Китайски сладник, Сладък корен, Ликорис, Сладко биле

Сминдух, Замбун, Тилчец

Жаблек, Конски ребра, Плюскач, Диво салкъмче, Плюшкар

Жълтуга, Багрилна жълтуга, Бояджийска жълтуга, Цветило, Типец

Жълта комунига, Жълто биле, Трилистник, Церителна детелина, Едър звездел

Гръмотрън, Трънлив троскот, Черен трън, Коловоз, Сахатче

Градинско омайниче, Гребник, Зайча стъпка

Гледичия, Медоносен скакалец, Бодлив скакалец

Бяла акация, Бял салкъм

Устройство на семейство Бобови

Изображение: wlcutler, CC BY-SA 2.0, via Wikimedia Commons

Представителите на семейството са тревисти растения, полухрасти, лиани, храсти и дървета. Тревистите растения могат да бъдат едногодишни, двугодишни или многогодишни, без базални или крайни струпвания на листа. Много бобови растения имат пипала. Те са изправени, епифити или лози. Последните се поддържат с помощта на издънки, които се усукват около опора или чрез стебла или листа. Растенията могат да бъдат хелиофити, мезофити или ксерофити.

Цветовете са зигоморфни. Чашелистчетата са пет, сраснали в чашка. Венчелистчетата също са пет с различна големина. Горното, най-едро се нарича флагче. Двете странични, външни венчелистчета са еднакви по форма и големина и се наричат крилца, те обхващат останалите две, които са сраснали и образуват ладийка. Тичинките са 10. Най-често 9 тичинки са сраснали чрез дръжките си и образуват полутръбица, която се затваря от разширената дръжка на десетата свободна тичинка, по-рядко и десетте тичинки са сраснали в тръбица. Fabaceae обикновено са ентомофилни растения (т.е. те се опрашват от насекоми), а цветята са ефектни, за да привличат опрашители. Плодникът е един с горен завръз.

При Caesalpinioideae цветята често са зигоморфни, както при Cercis, или почти симетрични с пет еднакви венчелистчета, както при Bauhinia. Горното венчелистче е най-вътрешното, за разлика от Faboideae. Някои видове, като някои от рода Senna, имат асиметрични цветя, като едно от долните венчелистчета е по-голямо от противоположното, а стилът е огънат на една страна. Чашката, венчето или тичинките могат да бъдат ефектни в тази група. При Mimosoideae цветовете са актиноморфни и са разположени в кълбовидни съцветия. Венчелистчетата са малки, а тичинките, които могат да бъдат повече от 10, имат дълги цветни нишки, които са най-ярката част от цветето. Всички цветя в едно съцветие се отварят наведнъж.

Изображение: wlcutler, CC BY-SA 2.0, via Wikimedia Commons

При Faboideae цветовете са зигоморфни и имат специфична структура. Горното венчелистче, наречено знаме или стандарт, е голямо и обгръща останалите венчелистчета в пъпка, като често се отразява, когато цветето цъфти. Двете съседни венчелистчета, крилата, обграждат двете долни венчелистчета. Двете долни венчелистчета са слети заедно на върха (остават свободни в основата), образувайки подобна на лодка структура, наречена кил. Тичинките винаги са десет на брой и техните нишки могат да бъдат слети в различни конфигурации, често в група от девет тичинки плюс една отделна тичинка.

Бобовите растение образуват сух плод, който обикновено се отваря по шев от двете страни. Често срещано име за този вид плод е „шушулка“, въпреки че това може да се приложи и за няколко други вида плодове. Няколко вида са развили самара, ломенти, фоликули, ахени, костилкови и плодове от основния плод на бобовите растения.

Листата обикновено са редуващи се и сложни. Най-често те са четно- или нечетно-перести сложни (напр. съответно Caragana и Robinia), често трилистни (напр. Trifolium, Medicago) и рядко длановидно сложни (напр. Lupinus), при Mimosoideae и Caesalpinioideae обикновено двуперести (напр. Acacia, Mimosa). Те винаги имат прилистници, които могат да бъдат листовидни (напр. Pisum), подобни на бодли (напр. Robinia) или да са доста незабележими. Краищата на листата са цели или назъбени. При някои видове листчетата са еволюирали в пипала.

Много видове имат листа със структури, които привличат мравки, които защитават растението от тревопасни насекоми (форма на мутуализъм). Екстрафлоралните нектарници са често срещани сред Mimosoideae и Caesalpinioideae и при в някои Faboideae (напр. Vicia sativa). При някои акации модифицираните кухи прилистници са обитавани от мравки.

Много Fabaceae приемат бактерии в своите корени в структури, наречени коренови нодули. Тези бактерии, известни като ризобии, имат способността да извличат азот от въздуха и да го превръщат във форма на азот, която е използваема за растението гостоприемник. Този процес се нарича азотфиксация. Бобовите растения, действащи като гостоприемник, и ризобията, действащи като доставчик на използваем нитрат, образуват симбиотична връзка. Членовете на рода Phaseoleae Apios образуват грудки, които могат да бъдат годни за консумация.

Разпространение на семейство Бобови

Fabaceae е най-често срещаното се семейство в тропическите гори и сухите гори на Америка и Африка. Имат основно световно разпространение, като се срещат навсякъде с изключение на Антарктика и високите части на Арктика. Дърветата често се срещат в тропическите райони, докато тревните растения и храсти преобладават извън тропиците в региони с умерен климат.

Бобовите са разпространени по целия свят, като виреят в разнообразни условия. В България естествено разпространени са около 275 вида от 38 рода. 43 вида са защитени от Закона за биологичното разнообразие.

Изображение: wlcutler, CC BY-SA 2.0, via Wikimedia Commons

Fabaceae (или Leguminosae) е второто по големина семейство цъфтящи растения. Освен това нито едно семейство, освен може би Poaceae, няма по-широко географско разпространение в по-широк диапазон от местообитания. Бобовите растения са разпространени на всеки континент, с изключение на Антарктида, и в почти всяко местообитание от сладководните езера на Амазония, през тропическите и субтропичните гори на Новия и Стария свят до пустините на Централна Азия и аркто-алпийската растителност на умерения регион. Причината за екологичния успех на семейството се предполага като способността да образуват коренови възли с азотфиксиращи бактерии, въпреки че не всички Fabaceae фиксират азот. Заедно с тяхното екологично разнообразие, Fabaceae имат навици, които варират от едногодишни билки през лиани до храсти и много високи дървета (с приблизително 88 м, най-високото тропическо покритосеменно растение е дървото от Югоизточна Азия Koompassia excelsa). В тропическите и субтропичните райони бобовите растения са предимно дървесни, докато в умерените райони те са тревисти. Това са тревистите бобови растения, които имат най-очевидната икономическа стойност за хората (особено родовете Phaseolus и Glycine). Икономическата стойност на дървесните бобови растения обаче също е огромна, особено в тропиците, и варира от дървен материал, дърва за гориво и производство на фураж до източници на смоли, токсини и багрила.

Използваема част на семейство Бобови

Растителните части, използвани в традиционната медицина, включват кора, влакна от кора, сок от кора, луковици, въглен, влакна, цветя, плодове, листа, шушулки, коренища, корени, кора от корени, сок от корени, сок, семена, грудки и клонки. Най-често се използват корените, следвани от листата, кората, плодовете, семената, клонките и грудките. Събирането на корените на тревисти растения за медицински цели обаче не е устойчиво, тъй като застрашава оцеляването на тези растения, използвани за лечение на болести по хора и животни. Добре признато от природозащитниците е, че лечебните растения, които се ценят предимно заради техните корени и тези, които се берат интензивно заради тяхната кора, често са най-застрашени от свръхексплоатация. застрашени от изчезване главно поради прекомерна експлоатация като източници на дървен материал за строителство или дърворезба.

Химичен състав на семейство Бобови

Fabaceae рядко са цианогенни. Там, където са, цианогенните съединения са извлечени от тирозин, фенилаланин или левцин. Те често съдържат алкалоиди. Проантоцианидините могат да присъстват като цианидин или делфинидин или и двете едновременно. Често присъстват флавоноиди като кемпферол, кверцитин и мирицетин. Елаговата киселина никога не е била открита в нито един от анализираните родове или видове. Захарите се транспортират в растенията под формата на захароза.

Изображение: wlcutler, CC BY-SA 2.0, via Wikimedia Commons

Семейството е развило уникална химия. Много бобови растения съдържат токсични и несмилаеми вещества, антинутриенти, които могат да бъдат отстранени чрез различни методи на обработка. Птерокарпаните са клас молекули (производни на изофлавоноиди), открити само във Fabaceae, както и форизомни протеини.

Видовете Fabaceae съдържат фибри, витамини (A, C, E), органични съставки (протеини, олигозахариди, въглехидрати, мазнини, оксалат и фитинова киселина), минерални вещества (калций, магнезий, калий, желязо, цинк и азот); мастни киселини, аминокиселини, изофлавони, пренилирани флавоноиди, флаванони, флаваноли, сапонини, глюкозиди, ротеноиди, халкони, алкалоиди и инхибитори на трипсин, фенолни киселини, лектини, каротеноиди. Флавоноидите са най-важните съставки на семейство Fabaceae.

Голям брой видове в много родове бобови растения, напрмер Astragalus, Coronilla, Hippocrepis, Indigofera, Lotus, Securigera и Scorpiurus, произвеждат химикали, които произлизат от съединението 3-нитропропанова киселина (3-NPA, бета-нитропропионова киселина). Свободната киселина 3-NPA е необратим инхибитор на митохондриалното дишане и по този начин съединението инхибира цикъла на трикарбоксилната киселина. Това инхибиране, причинено от 3-NPA, е особено токсично за нервните клетки и представлява много общ токсичен механизъм, предполагащ дълбоко екологично значение поради големия брой видове, произвеждащи това съединение и неговите производни. Вторият и тясно свързан клас вторични метаболити, които се срещат в много видове бобови растения, се определя от производните на изоксазолин-5-он. Тези съединения се срещат по-специално заедно с 3-NPA и сродни производни по едно и също време в един и същи вид, както е намерено в Astragalus canadensis и Astragalus collinus.

Вторичните метаболити във Fabaceae като алкалоиди, непротеинови аминокиселини, цианогени, пептиди, феноли, поликетиди и терпеноиди, служат като защитни съединения срещу тревопасни животни и микроби и като сигнални вещества за привличане на опрашващи и разпръскващи плодове животни.

Лечебни свойства и приложение на семейство Бобови

Изображение: gailhampshire from Cradley, Malvern, U.K, CC BY 2.0, via Wikimedia Commons

В света много растения имат голямо икономическо и културно значение, осигурявайки храна, лекарства, гориво, дрехи и подслон за хората. Тези функционални или лечебни храни и фитонутриенти или фитолекарства играят положителна роля за поддържане на благосъстоянието, подобряване на здравето и модулиране на имунната функция за предотвратяване на специфични заболявания. Напоследък диетичните добавки, по-специално извлечени от растения, добиват все по-голяма популярност като алтернативно лечение поради тяхната ниска токсичност и терапевтични ефекти. Бобови растения (Fabaceae), чиито семена традиционно се използват за подправки, изкуствени аромати и производство на хормони, са едно от многото семейства зеленчуци. Повечето от тях са класифицирани като хранителни добавки, а не като лекарства, но много доклади и изследвания са доказали тяхната медицинска употреба. Fabaceae са на второ място след зърнените култури по селскостопанско значение въз основа на ожънатата площ и обща продукция (или добив).

В традиционната медицина няколко части от растения от семейство Fabaceae са отговорни и полезни за лечение на различни заболявания. Лечебният ефект на Fabaceae може да се наблюдава в различни системи на тялото.

Свойства на семейство Бобови

• естрогенно;
• антибактериално;
• антиоксидантно;
• противогъбично;
• антиподхранващо;
• инсектицидно;
• инхибиране на ензима ацетилхолинестераза и противораково;
• антидиабетно;
• антифертилно;
• антихелминтно;
• антиамебно;
• противовъзпалително;
• антимикробно;
• антиоксидантно;
• антипаразитно;
• цитотоксично;
• хепатопротективно;
• хипогликемично;
• имуномодулиращо.

Други лечебни свойства на Fabaceae са: антиостеопоротични, противоракови, антиноцицептивни, антиатерогенни, слабителни, седативни, диуретични, храносмилателни, противоязвени, химиопревантивни и невропротективни.

Състояния и заболявания, при които се прилагат Бобови

• полименорея;
• анемия;
• язви;
• менорагия (по време на бременност);
• помагат при лечението на диария;
• преодоляване на протеиновия дефицит;
• повлияят хипохолестеролемичните състояния и тироксин-индуцираната хипергликемия;
• бронхит; респираторни заболявания и инфекции;
• ревматични болки и възпаление на жлезите;
• предотвратяване на безсъние, стрес и проблеми със сърдечен ритъм, причинени от нервност;
• инхибират меланогенезата;
• регулират разхода на енергия и метаболизма;
• стомашно-чревни заболявания;
• женски репродуктивни заболявания.

Растенията се включват още в лечението на астма, абсцеси, кашлица и настинка, треска, парализа, хемороиди, диария, глисти, сърдечно заболяване, екзема, магарешка кашлица, язви, ухапвания от змии, глисти, болки в гърдите, бронхит, дизентерия, гонорея, проказа, усещане за парене, бъбречно заболяване, малария, сифилис, холера, офталмологични заболявания, псориазис, ишиас и др.

Други употреби на семейство Бобови

По-голямата част от членовете на семейство Fabaceae са културно и икономически важни в целия свят и се използват като източници на традиционни лекарства, храна, дървен материал, градински декоративни растения, багрила, влакна, горива, смоли и инсектициди. Ролята, която играят видовете Fabaceae в предоставянето на екосистемни услуги и стоки, които поддържат благосъстоянието и оцеляването на хората, е подчертана в някои проучвания, проведени в различни страни по света.

Историята на бобовите растения е тясно свързана с тази на човешката цивилизация, появявайки се рано в Азия, Америка и Европа до 6000 г. пр. н. е., където те се превръщат в основна храна, незаменим като източник на протеин.

Изображение: wlcutler, CC BY-SA 2.0, via Wikimedia Commons

Тяхната способност да фиксират атмосферния азот намалява разходите за торове за фермери и градинари, които отглеждат бобови растения, което означава, че тея могат да се използват в сеитбооборот за обогатяване на почвата, която е била изчерпана от към азот. Семената и листата на бобовите растения имат сравнително по-високо съдържание на протеин в сравнение с небобовите; обикновено се използват като естествени торове.

Отглежданите бобови растения могат да принадлежат към многобройни класове, включително фуражни, зърнени, цъфтящи, фармацевтични/промишлени, угар/зелени торове и дървесни видове, като повечето видове, отглеждани за търговска цел, изпълняват две или повече роли едновременно.

Има две групи фуражни бобови растения. Някои, като люцерна, детелина, фий и арахис, се засяват на пасища и се пасат от добитъка. Други, като Leucaena или Albizia са дървесни храсти или дървета, които или се ядат от тревопасните, или редовно се режат от хората, за да осигурят фураж.

Зърнените бобови култури се култивират заради семената им и се наричат още варива. Семената се използват за консумация от хора и животни или за производство на масла за промишлени цели. Зърнените бобови растения включват както тревисти растения като боб, леща, лупина, грах и фъстъци, така и дървета като рожков, мескит и тамаринд.

Lathyrus tuberosus, някога масово култивиран в Европа, образува грудки, използвани за консумация от човека.

Видовете цъфтящи бобови растения включват видове като лупина, които се отглеждат с търговска цел заради техния цъфтеж и по този начин са популярни в градините по целия свят. Много от Бобови имат свойствата на декоративни дървета и храсти.

Индустриално отглежданите бобови растения включват Indigofera, култивирана за производството на индиго, акация за гума арабика и Derris за инсектицидното действие на ротенона, съединение, което съдържа.

Видовете бобови растения за угар или за зелено торене се култивират, за да се обработват обратно в почвата, за да се използват високите им нива на азот. За тази цел се отглеждат много бобови растения, включително Leucaena, Cyamopsis и Sesbania.

Изображение: wlcutler, CC BY-SA 2.0, via Wikimedia Commons

Различни видове бобови растения се отглеждат и за производство на дървен материал в световен мащаб, включително множество видове акация, видове Dalbergia и Castanospermum australe.

В това семейство има и много медоносни представители, които предлагат нектар на пчелите и другите насекоми, за да ги насърчат да пренасят прашец от цветовете на едно растение към други, като по този начин осигуряват опрашване. Много видове Fabaceae са важни източници на прашец и нектар за пчелите, включително за производството на мед в пчеларската индустрия. Люцерната и различни детелини, включително бяла детелина и сладка детелина, са важни източници на нектар и мед за западната медоносна пчела.

Естествените смоли са растителни ексудати, които се отделят в резултат на увреждане на растението, като например това в резултат на нападение от насекомо или естествено или изкуствено рязане. Тези ексудати съдържат хетерогенни полизахариди, образувани от различни захари и обикновено съдържащи уронови киселини. Те образуват вискозни колоидни разтвори. Различни растения произвеждат смоли. Най-важните от тях принадлежат към Fabaceae. Те се използват широко във фармацевтичния, козметичния, хранителния и текстилния сектори. Имат интересни терапевтични свойства; например гума арабика е антитусивна и противовъзпалителна. Най-известните гуми (смоли) са трагакант (Astragalus gummifer), гума арабика (Acacia senegal) и гума гуар (Cyamopsis tetragonoloba) - добити от растения, принадлежащи към семейство Бобови.

Няколко вида Fabaceae се използват за производство на багрила. Сърцевината на дървото Haematoxylon campechianum се използва за производството на червени и лилави багрила. Хистологичното оцветяване, наречено хематоксилин, се произвежда от този вид. Дървесината на бразилското дърво (Caesalpinia echinata) също се използва за производството на червена или лилава боя. Мадраският трън (Pithecellobium dulce) има червеникави плодове, които се използват за производството на жълто багрило. Индиговото багрило се извлича от растението индиго Indigofera tinctoria, което е родом от Азия. В Централна и Южна Америка багрилата се произвеждат от два вида от един и същи род: индиго и майа синьо от Indigofera suffruticosa и Natal indigo от Indigofera arrecta. Жълтите багрила се извличат от Butea monosperma, обикновено наричан пламък на гората и от цветна трева (Genista tinctoria).

Cockspur Coral Tree (Erythrina crista-galli) е едно от многото Fabaceae, използвани като декоративни растения. Освен това е националното цвете на Аржентина и Уругвай.

Бобовите растения се използват като декоративни растения в целия свят в продължение на много векове. Тяхното голямо разнообразие от височини, форми, зеленина и цвят на цветята означава, че това семейство обикновено се използва при проектирането и засаждането на всичко - от малки градини до големи паркове.

Заглавно изображение: fir0002 flagstaffotos [at] gmail.com Canon 20D + Tamron 28-75mm f/2.8, GFDL 1.2, via Wikimedia Commons