Distribution of micro- (Fe, Zn, Cu, and Mn) and risk (Al, As, Cr, Ni, Pb, and Cd) elements in the organs of Rumex alpinus L. in the Alps and Krkonoše Mountains ac* Michaela Jungová, a b Michael O. Asare, a Vladimíra Jurasová, a Michal Hejcman

Background and aimsRumex alpinus is a native plant in the mountains of Europe whose distribution has partly been affected by its utilization as a vegetable and medicinal herb. The distribution of micro and risk elements in its organs is not well-known. The study examined the safety of consuming Rumex alpinus from the Krkonoše Mountains, Czech Republic, and the Alps (Austria and Italy).MethodsWe determined the total and plant-available content of Fe, Zn, Cu, Mn, Al, As, Cr, Ni, Pb, and Cd in the soil and total content in organs of Rumex alpinus.ResultsThe uptake and distribution of elements by plants were characterized by bioaccumulation (BF) and translocation (TF) factors. The intensity of elements accumulation by Rumex alpinus is considerably different, depending on locality. Rumex alpinus has considerable tolerance to Zn, Cu, As, Cr, Ni, with an easy accumulation strategy. High Al and Cd content in belowground biomass (rhizome) indicate a defensive mechanism for them. Although the aboveground biomass (emerging, senescent, mature leaves, petiole) has some degree of accumulation of risk elements, the results showed that Rumex alpinus is an excluder.ConclusionRumex alpinus does not accumulate risk elements in organs that are consumed based on the World Health Organization (2001) and can therefore be consumed without concern.

Individual and group parameters of Rumex alpinus L. (Polygonaceae) as an indicator of the degree of disturbance to the Carpathian highmountain meadow ecosystems

Individual (height of flowering shoot, length of rhizome segments and their number on a growth axis) and group parameters (cover, density of immature individuals, flowering and vegetative shoots) of a clonal tall-herb species Rumex alpinus were studied in the populations undergoing different stages of anthropogenic succession in the Carpathians. The species can form dense Rumiceta alpini ruderal communities on the manured soil near the livestock camps. Rumex alpinus has a long life span and thick long-living rhizomes in which the segments’ size reflects the viability of the individual in previous years. The studied parameters characterize the extent of disturbance in grassland ecosystems on different stages of their anthropogenic or restoration succession. A significant number of immature individuals of seed origin proves the young age of a population and indicates the degrading vector of changes in ecosystems. However, the individuals of seed origin (particularly, immature) are almost or completely missing in the established dense Rumiceta alpini because clonal reproduction prevails there. The highest individual and group parameters of R. alpinus have been registered in the sites that are manured. Cessation of anthropogenic impact results in thinning out of populations and their gradual decline. Annual increments of rhizomes demonstrate a successive increase in the invasive populations and decrease in the regressive ones. R. alpinus is also a component of some native undisturbed communities where it shows moderate viability of individuals and low population density. Thus, high values of individual and group parameters of this species indicate significant disturbance of the area and its low conservation value, while its infrequent occurrence only in some solitary small sites can reflect an absence or low level of devastation of a mountain grassland ecosystem. Keywords: anthropogenic impact, succession, rhizome segments, mountain meadows,Rumicetum alpini Вивчено індивідуальні (висоту генеративного пагона, довжину сегментів кореневища та їхню кількість на осі наростання) і групові параметри (проєктивне покриття,щільність імматурних особин, генеративних і вегетативних пагонів) клонального високотравного виду – Rumex alpinus у популяціях, що перебувають на різних стадіях антропогенної сукцесії в Карпатах. Цей вид здатний утворювати зімкнені рудеральні угруповання – щавельники (Rumiceta alpini) на угноєному ґрунті біля стійбищ худоби. Видові властивий тривалий онтогенез і наявність довговічних масивних кореневищ, у яких розмір сегментів відображає життєвість особини у минулі роки. Досліджені показники характеризують ступінь антропогенних змін у лучних екосистемах Карпат на різних етапах їх дигресивно-демутаційних перетворень. Значна кількість імматурних особин насіннєвого походження свідчить про молодий вік популяції і служить індикатором дигресивного спрямування змін в екосистемі. Натомість, у сформованих щільних щавельниках особини насіннєвого походження (зокрема імматурні) майже або цілком відсутні, оскільки у самовідновленні переважає вегетативне розмноження. Найвищі індивідуальні і групові параметри R. alpinus відзначено на площах, що зазнають підживлення гноївкою. Припинення господарського впливу призводить до розрідження популяцій та їх поступового згасання. В інвазійних популяціях відзначено послідовне збільшення річних приростів кореневищ, натомість у регресивних – їхнє скорочення. Rumex alpinus є також компонентом деяких корінних непорушених угруповань, де виявляє невисоку життєвість особин і низьку щільність популяцій. Отже, високі значення індивідуальних і групових показників цього виду є індикатором значного порушення території та її низької цінності з природоохоронної точки зору, натомість його нечасте трапляння лише на окремих невеликих ділянках може свідчити про відсутність або незначний ступінь девастації гірської лучної екосистеми. Ключові слова: антропогенний вплив, сукцесія, сегменти кореневища, гірські луки, Rumicetum alpini

Native seed addition as an effective tool for post-invasion restoration

Invasive plant species reduce biodiversity, alter ecosystem processes, and cause economic losses. Control of invasive plants is therefore highly desired by land managers and policy makers. However, invasive plant control strategies frequently fail, partly because management often concentrates only on the eradication of invasive plants and not on revegetation with native species that use the available resources and prevent reinvasion. In this study, we focused on the intracontinental invader Rumex alpinus L., which was introduced by humans from the Alps to the lower mountains of Central Europe, where it has spread to semi-natural meadows, suppresses local biodiversity, and reduces the quality of hay used as cattle fodder. The species can be effectively removed using herbicide, but this leaves behind a persistent seed bank. Without further treatment, the invader rapidly regenerates and reinvades the area. We supplemented the herbicide treatment by adding the seeds of native grasses. Addition of native-seed effectively suppressed the regeneration of the invader from the seed bank, reduced its biomass, and consequently, prevented massive reinvasion. While the invader removal was successful, the restored community remained species-poor because the dense sward of native grasses blocked the regeneration of native forbs from the seed bank. Nevertheless, the addition of native seed proved to be an effective tool in preventing reinvasion after the eradication of the invasive plant.

Optimization of extraction conditions for secondary biomolecules from various plant species

Extraction of plant secondary metabolites is an essential step in isolation of natural products. Non-optimized extraction conditions can lead to losses, degradation and modification of the biomolecules. In this paper, the influence of different solvent mixtures, solvent amounts, temperature, extraction time, and procedures for defatting on yield and profile of various classes of secondary metabolites was investigated. Rumex alpinus was used for the extraction of anthraquinones, Glycine max for isoflavonoids, Chaerophyllum bulbosum for flavonoids and phenolic acids, Anthriscus sylvestris for lignans and coumarins, alkaloids were extracted from Lupinus albus and sesquiterpene lactones from Artemisia absinthium. Extraction efficiency was evaluated by use of LC-DAD-ESI-MS/MS. The compromise extraction solvent for all of the examined compounds is 80 % methanol, mixed in ratio 13 : 1 with plant material. Maceration should last for six hours, repeated four times with fresh solvent. Defatting of the extracts does not lead to significant losses of the compounds of interest. It is acceptable to use extraction and evaporation temperature of 60?C, while the extracts should be stored in the dark, on -20?C.