Где произошло окультуривание какао помидоры арбузы рис бананы виноград капуста пшеница

Где произошло окультуривание какао помидоры арбузы рис бананы виноград капуста пшеница. Где произошло окультуривание какао помидоры арбузы рис бананы виноград капуста пшеница Чтобы овощи осенью радовали вас своим изобилием, вкусом и качеством, подойдите к выбору семян ответственно.

Очевидно, что культурные растения появились в природе не сами собой, а при участии человека на основе каких-то диких форм. В пользу этого говорит то, что культурные растения нередко имеют свойства, полезные для человека, но совсем не полезные для самих растений в дикой среде. Таким качеством, например, является неспособность к осыпанию семян у многих культурных злаков. Многие качества у культурных растений явно гипертрофированы — к примеру, слишком толстая мякоть плодов у садовых растений — и излишни для существования в дикой среде. В итоге многие (хотя и не все) сельскохозяйственные растения погибают или быстро вытесняются другими видами в естественных местообитаниях.

Кроме того, сельскохозяйственные культуры совсем не обязательно выращиваются в тех же местах, где произошло их изначальное одомашнивание. Согласно современным оценкам примерно 70% культивируемых культур, обеспечивающих продовольствием местное население, выращивается за пределами своей изначальной прародины.

Каким же образом произошло приручение диких прародителей культурных растений? Были ли такие очаги происхождения культурных растений сфокусированы в узких зонах, или же их доместикация происходила на широкой территории? Если зоны происхождения культурных растений были территориально ограничены, то существовало множество узколокальных очагов независимых для каждого отдельного растения или они могли объединять целые комплексы потенциальных доместицируемых видов? Ну и особенно интригующий вопрос состоит в том, могли ли ботанические преимущества отдельных местностей дать какое-то преимущество местным обществам, стимулируя их социальное развитие? Могли ли они, например, внести свою лепту в такие явления как неолитическая революция, описанная Гордоном Чайлдом? Cовершенно не исключено, что этот процесс и аналогичные ему процессы в остальных регионах мира начали свое распространение как раз из мест, которым больше других повезло с потенциальными доместикатами в местной флоре.

Первым исследователем, который попробовал дать ответ на эти вопрос был швейцарский ботаник Альфонс Луи Декандоль. Он установил предполагаемые географические зоны происхождения для отдельных культурных растений от своих диких сородичей. Декандоль выявил множественность таких центров. Эти исследования он объединил в большой работе «Origine des plantes cultivées», [Candolle A. de 1883]. Однако Луи Декандоль считал, что все различия в прародине происхождения отдельных культурных растений можно объяснить только двумя причинами: 1) климатической зональностью 2) различиями в наборе видов в разных флористических областях и провинциях (которое возникает из-за длительной геологической изоляции этих областей друг от друга). В первом случае разные растения происходят из разных адаптационных зон. Во втором случае разные группы растений возникли в ходе долгой изоляции и независимой эволюции отдельных флористических областей в течении многих миллионов лет. Исследования Декандоля отрицали существование каких-то узких локальных очагов доместикации. Он полагал, что зоны окультуривания диких прародителей сельскохозяйственных растений охватывали широкие ареалы.

Карта природных зон Земли

Карта флористических областей Земли

Первым исследователем, который попытался дать ответ на эти вопрос, был швейцарский ботаник Альфонс Луи Декандоль. Он установил предполагаемые географические зоны происхождения для отдельных культурных растений. Декандоль выявил множественность таких центров. Эти исследования он объединил в большой работе «Origine des plantes cultivées» («Истоки культурных растений»). Однако Декандоль считал, что все различия в прародине происхождения отдельных культурных растений можно объяснить только двумя причинами: климатической зональностью и различиями в наборе видов в разных флористических областях и провинциях (которое возникает из-за длительной геологической изоляции этих областей друг от друга). В первом случае разные растения происходят из разных адаптационных зон. Во втором случае разные группы растений возникли в ходе долгой изоляции и независимой эволюции отдельных флористических областей в течении многих миллионов лет. Исследования Декандоля отрицали существование каких-то узких локальных очагов доместикации. Он полагал, что зоны окультуривания диких прародителей сельскохозяйственных растений охватывали широкие ареалы.

Бесспорными заслугами Декандоля является то, что он нашел примерные истоки многих видов (хотя и в пределах широких географических границ), и то, что он постулировал саму идею множественности таких ареалов селекции разных культурных растений. Но подлинную революцию во взглядах на природу происхождения культурных растений совершил наш соотечественник — выдающийся генетик XX века Николай Иванович Вавилов. Совершив около 180 экспедиций в разные части света, Вавилов установил, что климатические причины и флористическое деление — далеко не единственные факторы, определившие историю возникновения культурных растений. В мировой флоре существуют селекционные пучки, которые объединяют целые комплексы видов отзывчивых к селекции. Причем в пределах этих зон концентрируются не 1-2 вида, а целая палитра потенциальных доместикатов и диких сородичей культурных растений, и число этих центров ограничено. При заселении новых мест могли возникать и вторичные очаги со своими уникальными сортами и культурами, но начальный импульс происходил именно со стороны первичных центров. Оттуда же началось само распространение производящего хозяйства и наиболее важных продовольственных культур. И это происходило в силу того, что центры происхождения растений были не просто центрами видообразования и сортообразования, но еще и центрами особо высокого разнообразия предков возделываемых растений (т. е. видов отзывчивых на селекцию человека).

Исходно Николаем Ивановичем Вавиловым было выделено 7 первичных географических центров происхождения культурных растений [Вавилов 1939].

4 центра находятся в Евразии :

• Южноазиатский тропический центр

(рис, сахарный тростник, цитрусовые, огурец, манго, баклажан, черный перец).

• Восточноазиатский центр

(соя, гречиха, просо, чумиза, редька, вишни, сливы)

• Юго-Западноазиатский центр

• Средиземноморский центр

(оливковое дерево, капуста, горчица, морковь)

1 центр находится в Субсахарской Африке :

• Абиссинский центр

2 независимых центра расположены в Новом Свете :

• Центральноамериканский центр

(кукуруза, фасоль, авокадо, какао, табак)

• Андийский (Южноамериканский) центр

В Австралии не возникло ни одного первичного центра происхождения растений.

Центры происхождения культурных растений, исходно выделенные Н. И. Вавиловым

После появления новых данных учениками Вавилова Е. Н. Синской и П. М. Жуковским не только были уточненыистория и география вторичных центров, но и выявлены новые первичные центры, а некоторые старые очаги, которые в более ранних исследованиях представлялись едиными, были разделены. Так, Юго-Западноазиатский центр был разделен на Переднеазиатский и Среднеазиатский, а Южноазиатский тропический центр распался на Индостанский центр, расположенный в Индии и Индо-малайский центр, связанный со странами Индокитая и островами Индонезии. В результате список первичных центров увеличился до 12 у Жуковского и 10 (входящих в 5 крупных общностей) у Синской. Нужно отметить, что Вавилов и сам колебался в отношении необходимости выделения Индокитайского и Среднеазиатского центров как самостоятельных очагов доместикации.

Со временем благодаря работам зарубежных исследователей особые независимые центры доместикации растений, отличные от Эфиопского, были обнаружены в Африке в западной части Черного континента. Также был найден самостоятельный первичный очаг селекции в Северной Америке. Возможно, отдельный центр доместикации, отличный от Андийского, существовал в бассейне Амазонки. Также был обнаружен изолированный от остального мира центр приручения сельскохозяйственных растений в Новой Гвинее, влияние которого осталось ограничено небольшим ареалом этого острова и мало повлияло на другие регионы Мира кроме Меланезии.

Центры происхождения растений в Западной Евразии

Переднеазиатский раннеземледельческий очаг — самый древний из всех очагов мира. Его территория включала Малую Азию, Левант, горы Загроса в ирано-иракском пограничье, Закавказье. Переход к производящему хозяйству происходил здесь в IX–VII тыс. до н. э. Здесь были освоены пшеница, ячмень, рожь, чечевица, инжир, гранат, айва, миндаль.

Зона доместикации охватывает территории с нормой осадков 300–500 мм в год в предгорной зоне локальных возвышенностей и примерно соответствует зоне дубово-фисташковой лесостепи. Однако дикий ячмень и некоторые бобовые встречаются в более засушливой зоне с нормой осадков 200 мм в год, заходя в степные районы равнины. Для диких переднеазиатских предков культурных злаков, кроме общей нормы влаги, очень важна их приуроченность к определенному времени, а именно к зимнему сезону, который должен предшествовать их созреванию весной. После периода дождей дикие злаки дают обильные заросли, где можно собирать руками до 2 кг зерна в час, что должно было давать стимул к собирательству этих злаков. Может быть, именно поэтому остатки бобовых очень редки в ранненеолитических палеоботанических коллекциях.

Единый переднеазиатский центр возник за счет слияния в одно целое 5-6 локальных микроцентров. К ним относятся восточносредиземноморский (Палестина, Юго-Западная Сирия), северосирийский , юго-восточноанатолийский , южноанатолийский , загросский (от Северного Ирака до Юго-Западного Ирана), закакавказский микроочаги.

• В восточносредиземноморском микроочаге был одомашнен эммер и двурядный ячмень, а из бобовых чечевица и горох.

В северосирийском очаге — пшеница-однозернянка, ячмень, а также, как и в первом очаге, чечевица и горох.

В юго-восточноанатолийском очаге — местные разновидности эммера и пшеницы-однозернянки, чечевицы и гороха.

В загросском микроочаге — свои разновидности пшеницы-однозернянки, эммера, двурядный ячмень, но этот центр отличается низкой ролью бобовых.

В южноанатолийском — пшеницу-однозернянку, ячмень и чечевицу, горох, чину, нут. Здесь же доместицировали рожь.

В закавказском — местные разновидности проса и пшениц.

Последние два очага могут быть вторичны, но этот вопрос требует дополнительного исследования. Завершение формирования единого переднеазиатского очага вызвало новый этап селекции, когда в ближневосточном регионе были выведены многорядные ячмени и тетраплоидные и гексаплоидные пшеницы.

Ареалы диких сородичей хлебных злаков в Передней Азии

Влияние переднеазиатского очага не просто оказало огромное влияние на значительную часть Старого Света — оно способствовало зарождению вторичных очагов на основе культур этого центра в Западной и Восточной Европе, Северной Африке, Аравии, на Кавказе, в Иране, Средней Азии и Северной Индии. Именно из этого региона началась неолитическая революция в Западной Евразии. И хотя, конечно, будет неверным сводить все ее причины исключительно к факторам геоботаники, но нет никаких сомнений, что преимущества местной флоры сыграли весомую роль.

Интересны связи Переднеазиатского центра со Средиземноморским центром . Из местных злаков здесь был приручен только овес. Но местная флора предоставила много новых доместикатов, породив огромное богатство овощных культур: редис, капуста, пастернак, горчица, морковь, рожковое и оливковое дерево. Несмотря на это, современные данные свидетельствуют в пользу того, что земледелие зародилось здесь не самостоятельно, а под влиянием ближневосточного импульса. Основой продовольствия здесь стали ближневосточные культуры, и сама селекция местных культур инициировалась и стимулировалась ближневосточным влиянием. Вавилов включал в ареал Средиземноморского очага некоторые западные части Переднеазиатского очага, предполагая, что они могут быть генетически связаны с более западными очагами Европы, в то время как более восточные регионы Переднеазиатского очага, включая Левант, исходно были обособлены от истории средиземноморского земледелия. Одним из ключевых отличий между Средиземноморским и Переднеазиатским центрами он считал разные формы пшеницы: независимая селекция в Средиземноморском очаге привела к появлению крупносемянных тетраплоидных сортов пшеницы, в Переднеазиатском — мелкосемянных гексаплоидных сортов. Однако современные данные генетики свидетельствуют о том, что эти процессы протекали более сложно. Вероятно, Левантийский очаг доместикации нужно рассматривать просто как часть Переднеазиатского центра. А все центры доместикации в Европе и Северной Африке — как его вторичные дочерние центры. Поэтому, хотя это и идет вразрез с исходной схемой Вавилова, Средиземноморский центр необходимо исключить из числа первичных зон происхождения культурных растений.

Среднеазиатский очаг отличается очень высоким разнообразием сортов сельскохозяйственных растений, что делает обоснованным его выделение как самостоятельного центра. Он занимает территорию от Туркмении до бассейна Инда и от Бадахшана до Ирана. Здесь в ходе селекции местными земледельцами были выведены метсные сорта пшениц, груш, абрикосов. Со временем сюда попала и часть восточноазиатских растений, что привело к появлению местных сортов хурмы и сливы. Время возникновения этого центра относится к VI тыс. до н. э. Однако среднеазиатский центр вторичен и является производным от Переднеазиатского, т. к. большая часть местных культурных растений происходит от ближневосточных культур. Вероятно, распространение здесь земледелия началось с юга региона — со стороны Южного Афганистана и Белуджистана. На севере, в современной Туркмении и Средней Азии, производящее хозяйство появляется позже. Также в Среднеазиатский центр несомненно входит и Северо-Западная Индия, где на основе ближневосточных культур была выведена особая разновидность круглозерной пшеницы, ставшей основой культурой в местном поливном земледелии.

Центры происхождения растений в Южной Азии

С этим регионом традиционно связывается происхождение большей части возделываемых культур. Центр доместикации находится на территории гористых районов Индокитайского полуострова, Южного Китая к югу от реки Янцзы и северо-восточной части Индостана. Здесь были введены в культуру рис, сахарный тростник, бананы, цитрусовые, дуриан, таро, баклажан и большая часть растений, являющихся источниками классических пряностей.

На территории Индостана земледелие вторично по отношению к другим регионам. Местная флора предоставила некоторое число культурных растений, но индийские доместикаты играли вспомогательную роль и не стали основной жизнеобеспечения обществ этого региона. К ним относятся маш и огурец. Истоки земледелия и большинства сельскохозяйственных культур в Индии связаны с другими регионами Евразии и даже Субсахарской Африки. В первой половине II тыс. до н. э. в Индию проникли просо, ячмень, пшеница, лен, пришедшие сюда явно из Передней Азии. Из Индо-малайского центра в Индостан проник рис (его находят еще в период Харрапской цивилизации). А из Африки в обход Ближнего Востока (видимо через Южную Аравию) — сорго, дагусса, лобия. Эти культуры стали основой сельского хозяйства на Деканском плоскогорье.

Индо-малайский центр , наоборот, сыграл главную роль в доместикации и селекции предков культурных растений. Исходно этот регион рассматривался как периферия, на территорию которой земледелие и доместикаты распространялись из иных очагов. Вавилов был одним из первых, кто изменил мнение о местной флоре и оценил ее огромной потенциал. Однако он включал его лишь как очень богатый видами локальный очаг в рамках общего Южноазиатского центра, наряду с Индостанским. Более поздние ботанические исследования не только подтвердили, но и упрочили точку зрения о богатстве и разнообразии дикой и культурной флоры Индокитая, южных районов Китай и северо-восточной Индии. Поэтому целесообразно представить Индо-малайский центр как первичный центр доместикации растений в Южной Азии, а Индостанский и локальные очаги доместикации в Индонезии рассматривать как его производные центры.

Основными культурами Индо-малайского центра, которые сыграли особую роль в развитии местного земледелия и земледелия в иных регионах, были рис, таро и южноазиатские формы ямса.

Таро и азиатские формы ямса — крахмалоносные клубни, которые являются аналогами схожих культур в иных частях света: батата, картофеля и маниоки в Новом Свете и африканского ямса на Черном континенте. Преимущества таро — в его большей неприхотливости, недостаток — в меньшей урожайности и требовательности к очень высокой влажности. Его можно культивировать только там, где годовая норма осадков составляет от 1000 до 5000 мм в год. Преимущества ямса — в его большей урожайности, меньшей требовательности к влажности, недостатки — в коротком периоде сбора урожая и большей капризности этой культуры. Вероятно, ямс был введен в культуру уже после таро и теми группами населения, которые уже обладали навыками селекции и агрикультуры.

Доместикация риса происходила на севере Индокитайского полуострова с включением отдельных территорий Северо-Восточной Индии и крайнего юга Китая. Именно здесь обитают дикие сородичи риса (Oryza rufipogon, Oryza nivara). У культурного риса существуют две основные наиболее распространенные разновидности: рис индийский (Oryza sativa indica) с длинными и неклейкими зернами и рис японский (Oryza sativa japonica) с короткими и клейкими зернами. Японский рис отличается большей морозоустойчивостью, что позволило этой разновидности распространиться в горных районах Юго-Восточной Азии и Индии, а также в более позднее время — в умеренном климате Кореи, Японии и Северного Китая

В силу того, что эти разновидности настолько заметно различаются морфологически, что между ними затруднено скрещивание (что у растений бывает редко даже в случае межвидовой гибридизации), даже предполагалось, что они были одомашнены в разных регионах. Но генетики установили, что все культурные формы риса произошли от одного прародители примерно 8200 тыс. лет назад в регионе к югу от реки Янцзы, а разделение японского и индийского риса произошло 3900 лет назад. В долине Ганга и Хуанхэ культура риса вторична и появляется поздно. Стерильность гибридов между этими подвидами связана не с какой-то их систематической удаленностью, а с дисбалансом работы генов, сдерживающих программируемую клеточную гибель — апоптоз в семязачатках, что и вызывает стерильность семян.

Ареал окультуривания риса

Рис — гидрофильное растение, которое требует высокой влажности от 1000 мм в год, поэтому введение в культуру риса могло происходить только во влажной зоне.

У риса известны и суходольные сорта, которые культивируются в высокогорьях вдали от рек и позволяют выращивать его без применения ирригации. Однако данные ботаники свидетельствуют о том, что эти сорта вторичны, имеют более позднее происхождения и не могут быть примитивными формами. При селекции риса, как и при селекции пшеницы и кукурузы, для его превращения из дикой формы культурную было важным, чтобы семена не осыпались самостоятельно, ибо это позволяло сохранить урожай. Любопытно, что изменение по этому признаку было связано с мутацией лишь одного гена sh4, который запускает весь процесс формирования отделительного слоя на плодоножке. Возможно, по этой причине доместикация риса происходила быстрее и была менее растянута во времени, чем у пшеницы.

Общая история формирования Индо-малайского центра доместикации и зарождения производящего хозяйства предполагает несколько сценариев. Некоторые авторы считают, что исходно земледелие возникло на основе культивирования клубней, таких как таро и ямс, и лишь на следующем этапе произошел переход к интенсивному рисоводству. Эта точка зрения кажется более правдоподобной, но нужно принимать во внимание и альтернативные гипотезы, согласно которым, рис мог был введен в культуру раньше клубнеплодов. Особый взгляд на происхождение производящего хозяйства в Юго-Восточной Азии принадлежит Соэру. Согласно его модели доместикации, в данном регионе исходно началось одомашнивание не чисто продовольственных видов, а растений многофункционального использования (таких как панданус, кордилине). Прочие же культуры постепенно входили в хозяйство как сопутствующие и уже на следующем этапе после определенной селекции заняли центральное место в структуре жизнеобеспечения. Сложно сказать, какая из этих гипотез правдоподобнее, но земледелие в Юго-Восточной Азии скорее всего возникло в среде полуоседлых рыболовов, культивировавших рядом со своими поселками влаголюбивые культуры. Учитывая, что сородичи некоторых из растений (саго, таро, банан) должны были быть доместицированы в зоне очень влажных тропиков, а другие (ямс, сахарный тростник) — в зонах муссонного климата, допускающего чередование более сухих и влажных сезонов, очевидно, что здесь, также как в и Передней Азии, центр доместикации сложился за счет слияния нескольких территориально близких микроочагов].

Импульсы из первичного Индомалайского центра привели к возникновению вторичных очагов в Индии, на островах Индонезии и на Тайване. Из этих двух последних очагов выведенные в юго-восточноазиатском центре растения распространялись на остров Мадагаскар, а также в Полинезию и на другие острова Тихого Океана, создав основу земледелия в Океании.

Характерно, что если на юг и юго-восток распространялись тропические клубнеплоды, то на запад и север прежде всего распространялся рис.

Центры происхождения растений в Восточной Азии

Восточноазиатский первичный центр располагался в Северном Китае в среднем течении реки Хуанхэ. Основой его земледелия до проникновения сюда с юга риса была чумиза. Здесь были доместицированы также азиатское просо, редька-дайкон, слива, хурма и ряд других культур. Вавилов предполагал, что ядро этого центра находилось ближе к бассейну Янцзы. Но согласно современным представлениям, бассейн Янцзы входит в ареал Индо-Малайского центра.

Интересно, что местный сельскохозяйственный комплекс активно дополнялся интродуцентами, т. е. новыми культурами из Индо-малайского и Среднеазиатского очага (такими как пшеница и рис) в период, когда в бассейне Хуанхэ не просто закончился переход к производящему хозяйству но и уже возникла развитая государственность (во II тыс. до н. э.). Это существенно отличает данные процессы от тех, которые происходили в Индо-малайском регионе, где, наоборот, государство еще долго не возникало даже после перехода к развитому земледелию.

На основе Восточноазиатского первичного центра сформировался Корейско-Японский вторичный очаг , где, помимо восточноазиатских растений и риса, были одомашнены некоторые новые культуры из местной флоры, например, местные разновидности ямса (Dioscorea japonica).

Центры происхождения растений в Америке

На Североамериканском континенте в горных районах Мексики сложился Центральноамериканский центр . В нем были введены в культуру кукуруза фасоль, амарант, тыква. Вероятно, здесь, как и в Переднеазиатском центре, произошло слияние нескольких локальных микроочагов. Интересной особенностью данного центра был необычайно долгий переход к стабильному земледелию. Если его зачатки возникли лишь чуть позже, чем в самых ранних центрах Старого Света, — в IX тыс. до н. э. — то его окончательное оформление произошло только в III — II тыс. до н. э. Причины, объясняющие такой замедленный переход, требуют объяснения в будущих исследованиях.

Вскоре после этого производящее хозяйство и сопутствующие ему доместикаты начали распространение в низменные районы Мексики и Центральной Америки, а затем охватили и территорию США. Здесь возник очень крупный дочерний Аризонско-Сонорский очаг .

Интересно, что на востоке США во II — I тыс. до н. э. начал оформляться свой независимый центр доместикации, который был основан на культивировании циклахены, канареечника, горца и мари. Однако небольшой исходный набор видов не позволил ему стать крупным центром. И местные растения в I — начале II тыс. н. э. были вытеснены центральноамериканскими доместикатами, сформировав вторичный очаг — Алабамско-Иллинойсский .

Ареал диких сородичей культурных растений в Северной Америке

На южноамериканском континенте, в горной зоне Анд, сформировался Южноамериканский (Андийский) центр . Здесь были доместицированы картофель, ананас, киноа, томаты. Тут существовала очень четкая вертикальная зональность в освоении и селекции предковых видов сельскохозяйственных растений. В высокогорной зоне происходила доместикация картофеля и киноа, в среднегорьях — тыкв и бобовых. Этот центр сложился в III — II тыс. до н. э. Большой стимул для развития местного земледелия оказала интродуцированная из Центральноамериканского центра кукуруза.

На побережье Южной Америке во время перехода к земледелию в горных районах господствовало интенсивное рыболовство, и присваивающее хозяйство не сразу уступило свои позиции производящему. Однако постепенно оно попало в сферу влияния горной зоны, здесь распространились культурные растения из зоны Анд и сформировался свой вторичный очаг.

Несколько менее понятна ситуация с ареалом культивирования маниока, который выращивается многими народами бассейна Амазонки и Ориноко. Распространено мнение, что оно могло возникнуть под влиянием андского земледелия в предгорной зоне, переходной к сельве. Однако это предположение требует доказательств, и не исключена возможность независимого зарождения этого очага в Амазонии.

Ареал диких сородичей культурных растений в Южной Америке

Центры происхождения растений в Африке

В Африке возникло несколько центров первичной доместикации. Вавилов связывал происхождение земледелия и доместикацию африканских культур с Эфиопским нагорьем. Сейчас ясно, что существовали также и другие центры селекции предков культурных растений на западе континента. Но в отношении Эфиопского центра некоторые авторы допускают его исходное становление не с горными областями, а скорее с примыкающими районами Сахары, откуда в зону нагорья данные культуры распространились позже.

• нило-абиссинский , соответствующий Эфиопскому центру Вавилова,
• западноафриканский
• восточноафриканский
• центральноафриканский.

В силу этой проблемы американский ботаник Хэрлан предложил для Африки особую модель доместикации, где узколокальных центров не существует. Согласно его концепции, различные виды растений были окультурены здесь в самых разных местах, нередко довольно удаленных друг от друга, но затем единая коммуникативная сеть обмена культурными растениями объединила удаленные регионы этого континента. Для ее описания им был создан термин «uncenter». Ряд советских исследователей демонстрировали схожие взгляды и рассматривали всю Африку как единый глобальный нелокализованный макроареал приручения растений.

И все же, несмотря на нечеткость границ и широкие ареалы доместикации многих местных видов, в Африке может быть выделено несколько зон, соответствующих культурным центрам в других регионах. Первый очаг связан с культивированием африканских злаков и связан с зоной саванны, которая простирается к югу от Сахары между Сенегалом и долиной Нила. Здесь было доместицировано сорго, жемчужное просо и африканский рис. Второй очаг связан с культивированием африканского ямса в пограничье лесной зоны, также зддсь была доместицирована масличная пальма и орех кола. Не исключено, что второй центр мог возникнуть под влиянием первого, и они вместе образуют единый Западноафриканский очаг. Третий центр занимает горные области Эфиопии и/или близкие к нему равнинные области Сахеля. Здесь были одомашнены тэфф, дагусса, энсетте, арбуз и кофе.

Под влиянием Эфиопского и Западноафриканского макроочагов в Восточной и Центральной Африки появлялись дочерние центры.

В отличие от животноводства, ближневосточные доместикаты ограниченно повлияли на набор культур, выращиваемых в Субсахарской Африке, кроме некоторых областей в Северо-Восточной Африке. Это связано с тем, что предки многих переднеазиатских растений были доместицированы в зоне зимних дождей и не подходят для африканского земледелия, требующего адаптации к периоду летних дождей. Интересно, что в тех районах Евразии, где существует зона летних дождей (как на плоскогорье Декан), наоборот, происходило активное освоение и внедрение африканских культур: дагуссы, лобии, жемчужного просо. Т. к. это распространение шло в обход стран Леванта, Плодородного Полумесяца и Ирана, то посредничество в распространении африканских культур должно быть связано с Южной Аравией.

Ареал диких сородичей культурных растений в Африке

Доместикация в Океании

Значительная часть культурных растений в Океании имеет азиатское происхождение (преимущественно из Индо-Малайского очага). А на острове Пасхи допускается даже американское влияние в силу присутствия американских сортов батата и тыквы-горлянки.

Долгое время считалось, что земледелие на острова Тихого Океана принесено целиком извне и возникло здесь вместе с появлением археологической культуры Лапита, которую связывают с первыми группами протополинезийцев. Предки полинезийцев действительно принесли из Азии в Океанию многие сельскохозяйственные растения. Но в силу того, что эта группа населения первой приступила к освоению окраинных островов Тихого Океана, которая прежде не была заселена человеком, вполне закономерно, что на значительной части архипелагов данного региона преобладают растения из азиатских очагов доместикации. Однако за последнее время накоплено немало свидетельств о том, что некоторые навыки земледелия могли возникнуть в данном регионе и без влияния культурных инноваций, принесенных полинезийскими мигрантами со стороны Азии. Так местные сорта саго, хлебного дерева, ямса, и сахарного тростника были одомашнены на Новой Гвинее независимо. Несколько противоречивы данные о доместикации океанийской разновидности таро, которая могла быть доместицирована как независимо, так и быть привнесена из Индо-Малайского центра. Археологические данные находятся в согласии с этими данными. В горных районах Новой Гвинеи (в Кавиафана) обнаружены следы ирригационных или дренажных каналов, которые датируются IX тыс. до н. э. Согласно палинологическому анализу, достоверные следы культивирования растений относятся к середине II тыс. до н. э. Но так или иначе, на Новой Гвинее действительно возник свой узкий локальный очаг первичный доместикации, появившийся совершенно независимо от других центров.

Новогвинейский центр — единственный в мировой ойкумене очаг первичной доместикации, который не оказал никакого масштабного влияния на другие регионы мира (он ограниченно повлиял только через серию заимствований на некоторые острова Меланезии) и сохранился в пределах узкой зоны своей прародины. Но видимо этот исключительный факт может быть объяснен несколькими простыми причинами. Земледелие возникло здесь в пределах очень большого острова (второго по величине в мире после Гренландии), на котором отмечено высокое разнообразие ландшафтов. Доместикация происходила в пределах крупного горного региона в его центре, который был ограничен от побережья, что задерживало влияния из внутренней части острова во внешний мир и, наоборот, затормаживало влияния из внешнего мира во внутреннюю часть острова. В тот момент, когда земледелие было полностью освоено во внутренних районах Новой Гвинее, оно активно распространялось из Азии в другие регионы Океании. Поэтому как новогвинейское земледелие не могло вытеснить азиатское на других островах, так и азиатское земледелие было не способно вытеснить новогвинейское. Приручение культурных растений в Новогвинейском центре происходило на основе видов таксономически близких к видам Индо-Малайского центра (саго, ямс, хлебное дерево), поэтому ни новогвинейские, ни индомалайские доместикат, не имели преимущества друг перед другом для заимствования (кроме, возможно, таро). В силу этого было целесообразно пользоваться уже готовыми комплексами культурных растений, независимо освоенными в Новой Гвинее и Индо-малайском центре.

Распространение азиатских растений вместе с полинезийскими миграциями

Заключение

Сейчас, примерно век спустя после появления первых результатов в крупнейшем исследовании Вавилова, ясно, что его теория и взгляды на происхождение культурных растений верны, хотя в его исходную схему выделения базовых первичных центров внесены существенные коррективы. Вне всякого сомнения, земледелие зародилос, не в одном, а в нескольких независимых центрах происхождения культурных растений. Потому любые моноцентрические теории несостоятельны. Одомашнивание и селекция диких прародителей происходила в относительно узких зонах, которые объединяли целые комплексы таких видов.

Современные представления о первичных центрах доместикации культурных растений
и их распространении в иные регионы

Самым ранним древнейшим центром происхождения культурных растений, возникшим по времени раньше всех остальных, является Переднеазиатский центр, который образовался в результате объединения нескольких локальных микроочагов.

Существование Средиземноморского центра как самостоятельного центра необходимо пересмотреть. Его восточная сиро-палестинская часть может рассматриваться как один из очагов, влившихся в Переднеазиатский центр, и ее уместно рассматривать как часть Переднеазиатского центра доместикации. Западные регионы, связанные с Балканами и западным Средиземноморьем, — несомненно вторичные центры, которые образовались при распространении земледелия из Переднеазиатского центра в Южную Европу. Однако местная флора также дала замечательный материал для селекции, и под влиянием ближневосточного импульса здесь было доместицировано и введено в культуру немалое число местных растений.

Среднеазиатский центр, также как и Средиземноморский центр, вторичен. Он возник на основе ближневосточных культур, которые распространялись из Переднеазиатского центра в восточном направление. Этот вторичный центр помимо Ирана и южных районов Средней Азии охватывал и западную часть Индостана в долине Инда.

Взгляды на развитие земледелие и доместикацию в Южной Азии также необходимо пересмотреть. Исходные очаги южноазиатского земледелия и доместикации местных растений находится не в Индии, а на территории Индокитая. Индийское же земледелие возникло за счет совместного влияния Переднеазиатского и Индо-малайского центров и африканских очагов земледелия. На самом Индостане было одомашнено не так много видов местной флоры, и индостанский центр необходимо рассматривать как вторичный. Индо-малайский же центр, наоборот, однозначно является первичным центром. В прошлом именно он был главным инкубатором доместикации южноазиатских растений. Особенно интересно, что, несмотря на древность этого центра и исключительное богатство сельскохозяйственных культур, в зоне Индомалайского центра, в отличие от многих других первичных и вторичных центров, очень поздно зародились государственные образования и городская цивилизации, что в чем-то делает эту ситуацию схожей с той, что наблюдается в Америке.

Восточноазиатский центр вместе с Переднеазиатским и Индо-малайским — третий базовый первичный центр Евразии, где, в отличие от Средиземноморья, Индостана и Средней Азии, земледелие зародилось самостоятельно без какого-то влияния извне. Современные данные локализуют географическое положение этого центра в бассейне Хуанхэ, т. е. севернее, чем предполагал Вавилов.

В Африке земледелие складывалось наиболее своеобразно и непохоже в сравнении с другими континентами. Здесь существовало несколько изначально обособленных, но рано объединившихся центров, территориально удаленных друг от друга (что отличает его от ближневосточного очага, где такие протоцентры расположены близко): в Эфиопии, Западной части Сахеля и в тропиках Западной Африки. Возможно, здесь вообще могла возникнуть глобальная субсахарская сеть диффузных взаимосвязанных микроцентров, которые объединились в одну широкую общность, сформировав общеафриканский нелокализованный очаг. Это уникальная особенность данного региона. Но обращает внимание, что в Африке, как и в других регионах, зоны доместикации многих растений тяготеют либо к горным областях (в Эфиопии, Гвинейских гор), либо в пересеченной местности пограничий между разными биотопами: саванны и полупустыни, саванны и тропического леса, которые в Западной Африке находятся близко друг к другу. И здесь все же обозначаются ядра доместикации в Сахеле, на Эфиопском нагорье и Гвинее. Но безусловно, обстоятельное изучение зон доместикации культурных растений в Африке еще ждет своего часа.

В Новом свете возникло три первичных центра. Два из них: Андийский в Южной Америке и Центральноамериканский в Северной Америке — приобрели важное значение, повлияв на соседние регионы Северной, Центральной и Южной Америки. Оба этих центра оказали и ограниченное влияние друг на друга. Третий центр доместикации Нового Света — Восточно-Североамериканский — не был выявлен Вавиловым. Но этот центр, хотя и возник совершенно самостоятельно, был небогат потенциальными доместикатами, и в итоге был поглощен культурами из дочерних вторичных центров, производных от первичного Центральноамериканского центра. В отношении Амазонского центра пока еще не очень ясно, насколько он самостоятелен, возник ли он как первичный центр или как вторичный центр на периферии Андийского. Важная особенность развития Нового Света заключается в том, что здесь, в отличие от Евразии и Африки, развитие земледелия не привело к ярким «неолитическим революцим» и процесс перехода к более сложным обществам здесь, в отличие от Старого Света, был замедлен.

В Океании на Новой Гвинее возник независимый, изолированный от остального мира центр доместикации сельскохозяйственных растений, где земледелие зародилось независимо, но так и осталось запертым в пределах ограниченной территории.

Очень важно, что все первичные центры происхождения культурных растений, выделенных Вавиловым, и большинство новых выявленных центров приурочены к гористым областям субтропического и тропического пояса. Это связано с широким разнообразием в горных ландшафтах, которые создают очень широкий спектр адаптаций к совершенно разным условиям в пределах близкой территории, а также создают структурированные популяции с высоким уровнем дрейфа в субпопуляциях, что также способствует появлению и распространению редких вариантов. В некоторых случаях, как в Западной Африке и в долине реки Хуанхэ, четкая закономерность привязки происхождения культурных растений к горным областям все же нарушается. Однако и здесь доместикация происходила в зоне пограничья очень разных и непохожих экосистем, способствующих популяционному разнообразию. Поэтому здесь на разнообразие доместикатов влияли те же причины, что и в горных областях.

О том, как разнообразие отзывчивых к селекции видов повлияло на социальные и демографические преимущества обитающего в них населения, и что об этом могут поведать данные генетики, будет рассказано в следующей публикации.

Список литературы

Вавилов Н. И. Центры происхождения культурных растений. — Л.: Тип. им. Гутенберга, 1926

Вавилов Н. И. Учение о происхождении культурных растений после Дарвина: (доклад на Дарв. сессии АН СССР. 28 нояб. 1939 г.) // Сов. наука. 1940. № 2. С. 55–75

Декандоль А. Местопроисхождение возделываемых растений. СПб: Изд-во К. Риккера, 1885. 490 с.

Жуковский П. М. Культурные растения и их сородичи. Систематика, география, цитогенетика, экология, происхождение, использование. 3-е изд. Л.: Колос, 1971. 752 с.

Синская Е. Н. Историческая география культурной флоры (На заре земледелия). Л.: Колос, 1969. 480 с

Шнирельман В. В. Возникновение производящего хозяйства. — М.: Наука, 1989. — 448 с.

Ballard, C., Brown, P., Bourke, R. M., Harwood T. The Sweet Potato in Oceania: A Reappraisal // Oceania Monograph 56/Ethnology Monographs 19. 2005. Sydney: University of Sydney.

Bellwood, P. S. 1979. Man’s Conquest of the Pacific: The Prehistory of Southeast Asia and Oceania. New York: Oxford University Press.

Bellwood P. The Prehistory of Oceania // Curr. Anthropol. 1975. Т. 16. № 1. С. 9.

Childe V. G. The Dawn of European Civilization // Am. Hist. Rev. 1926. Т. 31. № 3. С. 499.

Green, R. A range of disciplines support a dual origin for the bottle gourd in the Pacific // J. Polyn. Soc. 2000. Vol. 109. P. 191–198.

Grivet L. и др. A review of recent molecular genetics evidence for sugarcane evolution and domestication // Ethnobot. Res. Appl. 2004. Т. 2. № 0. С. 9–17.

Harlan J. R. Agricultural origin: centres and noncentres // Science. 1971. V. 174. № 4008. P. 468–474

Khoury C. K., Achicanoy H. A. Origins of food crops connect countries worldwide // Proc. R. Soc. B. 2016. Т. 283. С. 468–74.

Kjær A. и др. Investigation of genetic and morphological variation in the sago palm (Metroxylon sagu; Arecaceae) in Papua New Guinea // Ann. Bot. 2004. Т. 94. № 1. С. 109–117.

Li C., Zhou A., Sang T. Rice Domestication by Reducing Shattering // Science (80-. ). 2006. Т. 311. № 5769. С. 1936–1939.

Malapa R. и др. Genetic diversity of the greater yam (Dioscorea alata L.) and relatedness to D. nummularia Lam. and D. transversa Br. as revealed with AFLP markers // Genet. Resour. Crop Evol. 2005. Т. 52. № 7. С. 919–929.

Molina J. и др. Molecular evidence for a single evolutionary origin of domesticated rice. // Proc. Natl. Acad. Sci. U. S. A. 2011. Т. 108. № 20. С. 8351–6.

Porteres R. Primary cradle of agriculture in the African continent, 1970. Pappers in the African prehistory. 1970. Cambridge.

Smith B. D. Eastern North America as an independent center of plant domestication. // Proc. Natl. Acad. Sci. U. S. A. 2006. Т. 103. № 33. С. 12223–12228.

Spriggs, M. 1984. The Lapite cultural complex: origins, distribution, contemporaries, and successors. In Out of Asia: Peopling the Americas and the Pacific. R. Kirk and E. Szathmary, eds., pp. 202-223. Canberra: The Journal of Pacific History.

Shaw, T. C. 1980. Agricultural origins in Africa. In The Cambridge Encyclopedia of Archaeology. A. Sherratt, ed., pp. 179-184. New York: Crown.

Tanno K.-I., Willcox G. How fast was wild wheat domesticated? // Science. 2006. Т. 311. № 5769. С. 1886.

Yang J. и др. A Killer-Protector System Regulates Both Hybrid Sterility and Segregation Distortion in Rice // Science (80-. ). 2012. Т. 337. № 6100. С. 1336–1340.

Zerega N. J. C., Ragone D., Motley T. J. Complex origins of breadfruit (Artocarpus altilis, Moraceae): Implications for human migrations in Oceania // Am. J. Bot. 2004. Т. 91. № 5. С. 760–766.

Происхождение культурных растений

Причины появления одомашненных растений.

Сельскохозяйственные культуры, которые мы привыкли видеть сейчас, образовались не сами собой, а в ходе селекционного отбора. Окружающая природа давала пропитание первобытным людям, но произрастающая флора была недостаточно жизнеспособна, что приводило к ее быстрой гибели или вытеснению другими более устойчивыми к внешним факторам видам. Живя в тесном соседстве с растительным миром, человек вскоре понял, что пропалывая и поливая дикие растения можно получить больше урожая. Случайно просыпанные зерна прорастали на богатой перегноем почве вокруг жилищ, женщины ухаживали за ними, избавляя от сорной травы и рыхля землю. Надобность уходить в леса на поиски еды становилась все меньше, потому как человек стал сам разводить питательные растения, путем отбора самых лучших образцов, ориентируясь на крупность и вкус. Так зародилось земледелие. Самой древней возделываемой культурой являются злаки, они появились более 12 000 лет назад.

Становление цивилизации, развитие сухопутных и морских путей поспособствовали интродукции (переселению) семян и клубней в отдаленные области с другой климатической средой, где приспособившись к условиям, они получили важные качества и расширили ареал произрастания. А теперь уже в современном мире ученые-селекционеры скрупулезно отбирают лучшие экземпляры для создания других жизнестойких и полезных разновидностей. Согласно подсчетам примерно 70% выращиваемых сортов, обеспечивающих население продовольствием, произрастает за пределами изначального возникновения.

Классификация культурных растений.

• Хозяйственное назначение.

Делятся на: пищевое, кормовое, лекарственное, техническое, медоносное, красильное.

• Вещественный состав.

Бывают крахмалоносные, жиромасличные, сахароносные, эфиромасличные, белоксодержащие, алкалоидосодержащие.

• Отраслевое назначение.

Полевые культуры подразделяют на: зерновые- ячмень, овес, рожь, пшеница. Крупяные – гречиха, чечевица, просо. Зернобобовые – фасоль, хикама, вигна. Корнеплоды – морковь, редька, сельдерей, редис, брюква. Клубнеплоды – картофель, батат, топинамбур. Масличные – подсолнечник, масличная пальма, масличный лен, рапс. Прядильные – лен, джут, хлопчатник, конопля. Кормовые – донник, эспарцет, райграс высокий, люпин кормовой. Бахчевые – тыква, арбуз, дыня. Эфиромасличные – эвкалипт, анис, мята, роза. Лекарственные – зверобой, календула, ромашка, подорожник и т. д.

Овощные культуры делятся на: стеблевые – спаржа, сельдерей, ревень. Листовые – капуста, щавель, кресс-салат, рукола, салат. Плодовые – перец, баклажан, томат, бобы, патиссоны. Луковичные – черемша, лук-порей, лук-шалот, чеснок. Пряные – петрушка, укроп, фенхель, хрен, мелисса.

Плодовые: косточковые – тернослива, черешня, абрикос, нектарин, алыча. Семечковые – яблоки, груши, рябина, мушмула. Ягодные – облепиха, смородина, крыжовник. Орехоплодные – фисташка, фундук, грецкий орех, миндаль. Цитрусовые – лимон, апельсин, лайм, грейпфрут. Тропические разноплодные – авокадо, дуриан, банан, ананас, финиковая пальма.

Учение о гомологических рядах и наследственной изменчивости.

Советский ученый-генетик Николай Иванович Вавилов, открыл закономерность, определяющую однообразие в генотипических изменениях у родственных организмов. Это значит, что у долго существующей особи под действием мутации или жесткой смены окружающей среды, появляются новые особенности, передающиеся близкородственным видам и следующим поколениям. Явление параллелизма объясняется нахождением в наборе подавляющего количества идентичных генов, унаследованных от общего предка и не изменившихся в процессе видообразования. На данном принципе основывается селекционное выведение ценных хозяйственных свойств, как у растений, так и у животных.

Основоположники изучения центров возникновения культурных форм, и дифференцированный метод Вавилова.

Основой, для изучения зон возникновения культурных растений, стали идеи Ч. Дарвина и его труд «Происхождение видов». Первым, кто постарался разобраться в происхождении растений, был шведский ботаник и биогеограф Альфонс Декандоль. Работа не нашла широкого признания в научных кругах, так как многие его тезисы, в итоге, оказались ошибочными. А области произрастания дикорастущих родичей, давших видовое разнообразие, охватывали внушительные территории, вплоть до целых континентов. В чем он был прав, так в том, что земледелие взяло начало в предгорьях, а после перешло на равнины. Существенный прорыв в изучении окультуренных растений сделал Н.И. Вавилов.

Он подошел к вопросу более точно и разработал дифференцированный метод обнаружения не только исторической родины культурных растений, но и рассмотрел эволюционные этапы, возникшие при расселении. Суть этого способа заключалась в детальном анализе растительного материала с помощью биохимических, физиологических и других исследований. Исходя из этого, определяется местность сосредоточения предельного многообразия форм, их генетические признаки и иммунитет.

Первичные центры связаны с первородными очагами обработки земли, где растение стало одомашненным. Вторичные центры охватывали следующие стадии геотомии, когда произошло дальнейшее распространение сельскохозяйственных культур. Было обнаружено, что популяции растений имеют наибольшую генетическую изменчивость в центрах происхождения. Вавилов со своими помощниками, совершив многочисленные экспедиции, смог собрать и изучить разнообразие мировой растительной флоры. Благодаря этому Всероссийский институт растениеводства, названный в его честь, обладает обширным семенным генофондом, используемым по сей день.

Мировые центры происхождения культурной флоры.

Академик выделил 7 ведущих географических центров возникновения культурных форм, где находится наиболее богатый растительный мир. Значительное количество растений зародилось в Старом и Новом Свете. Из 640 наиболее важных видов, 500 приходится на долю Старого Света. 400 разновидностей культурных растений образовалось в Южной Азии. Из Африки вышло приблизительно 50 видов. Северная и Южная Америка подарили свыше 100 разновидностей. В Австралии не было ни одного первичного центра и земледелия, в частности, до прихода европейцев.

Центры:

1. Южноазиатский тропический.

К нему относится полуостров Индостан, Бирма и Южный Китай. Здесь произрастают такие культуры как рис, сахарный тростник, цитрон, пшеница, баклажаны, кунжут, гречиха, фасоль, огурец.

1. Восточноазиатский.

Охватывает горные и равнинные области Центрального и Западного Китая , Корею, Японию и остров Тайвань. Это центр выращивания китайского артишока, чумизы, гречихи, камфорного лавра, сливы, бамбука, вишни и грецкого ореха.

1. Юго-Западноазиатский.

Включает внутреннюю территорию Малой и Средней Азии , северную часть Пакистана, Афганистана, Северо-Западную часть Пенджаба и Закавказье. Богат разновидностями мягких сортов пшеницы, ржи, овса, ячменя. Бобовых, бахчевых, фундука, абрикоса, репы.

Подразделы данного центра:

А) Кавказский – пшеница, рожь и плодовые;

Б) Переднеазиатский – овес, инжир, фундук, кизил;

В) Северо-западноиндийский – дикая рожь, сахарный тростник, кенаф.

1. Средиземноморский.

Включает страны Средиземноморья. На территории произрастают твердые сорта пшеницы, капуста, свекла, лен, виноград, морковь, оливковое дерево, бобовые, укроп, тмин.

1. Эфиопский.

Охватывает окрестности Судана, Эфиопии и Эритрея. Здесь растет кофейное и рожковое дерево, арбуз, злак тэфф, масличное растение нуг, энсета (абиссинский банан), сорго, кунжут, вигна.

1. Центральноамериканский.

Занимает территорию Южной Мексики и Северной Америки, включая часть Антильских островов. Здесь возделываются кукуруза, подсолнечник, хлопчатники упланда, какао, разнообразные виды фасоли, тыква обыкновенная, папайя, авокадо и топинамбур. Подразделяется на три субцентра:

А) Южноамериканский горный – теосинте, кукуруза, табак, арахис;

Б) Центральноамериканский – тыква, фасоль, какао, авокадо;

В) Вест-индийский островной – хлопок, арахис.

1. Южноамериканский.

Включает в себя Боливию, Эквадор и Перу. Родина клубеньковых растений – картофеля, уллюко. Томата, сладкого перца, ананаса, якон. Так же здесь растет хинное дерево, гевея, кокаиновый куст и арахис. Имеет два подраздела:

А) Чилоэандский – картофель, чилийская земляника, угни чилийский;

Б) Бразильско-парагвайский – гранадилла, чай Матэ, бразильская слива, кассава.

Заключение

Без культурных растений существование человечества невозможно. Научная селекция в руках людей стала орудием преобразования природы, что позволило повысить количество и качество продовольствия. Намеренно выведенные сорта прочно вошли в рацион, обогащая его полезными микроэлементами и белками. Медицина, строительство и животноводство так же зависят от растений. Современные технологии ускорили и расширили процесс доместикации. Выводятся ранее неизвестные культуры и совершенствуются старые. Конечно, без научных трудов Н. И. Вавилова и его чистого генофонда семян, на который ровняются и зарубежные исследователи, подобное многообразие нынешней культурной флоры было бы сложно представить.

Несмотря на то, что к наследию, оставленному академиком, его современники относились неоднозначно и с критикой, позднее труды этого великого человека оценили и стали развивать. Археологические раскопки 60-70-х годов подтвердили предположения Вавилова о центрах возникновения культурных растений. Последующие исследования ученых внесли коррективы, и Индокитай с тропической Индией стали самостоятельными центрами. Основой восточноазиатского центра считался бассейн реки Янцзы, но теперь ей является река Хуанхэ.

Культурные растения [Агрокультуры]

Это важный термин в ботанике, который означает специальное разведение, т. е. культивирование для дальнейшего применения человеком. Главной целью процесса считается получение пищевой продукции, кормов и решение декоративных задач.

Виды, называемые агрокультурами, восполняют потребности людей в одежде и пропитании, служат основой животноводческих и земледельческих отраслей и возобновляемой сырьевой базой для легкой и деревообрабатывающей промышленности, фармацевтики и косметологии.

Как появились культурные растения

Окультуривание растительности началось за 7-8 тысячелетий до н.э. почти в одно время в Старом и Новом свете. В каждой местности выбирались виды флоры, часто встречающиеся в зоне произрастания. В Австралии развития растениеводства не произошло, т.к. разнообразием ресурсов континент не отличался, а основная часть растительности материка для разведения в целях пропитания непригодна. Но здесь растет орех макадамия, который не так давно начал применяться в косметологии.

Неравномерное расположение растительности повлияло на формирование цивилизационного общества.

В своем произведении «Ружья, микробы и сталь: судьбы человеческих обществ» Джаред Даймонд описывает, как появились культурные растения, с особой точки зрения. Он говорит о том, что при развитии растениеводства человечество способно получить больше пищевых ресурсов с одинаковой площади, чем охотники и собиратели.

При увеличивающейся плотности жителей и накапливании продовольственных ресурсов часть населения от добычи продовольствия переходит к совершенствованию технологических и управленческих сфер, что способствует формированию цивилизации.

После окончания периода ледников на землях Северной Америки почти не было выращиваемой окультуренной флоры, поэтому жители отдали территорию переселенцам из Европы, которые завезли злаковые и овощные виды растений.

Центры происхождения культурных растений

Агрокультуры выведены путем селекции, с помощью скрещивания или генной инженерии. Наука о центрах происхождения появилась в результате поиска диких видов флоры, которые превращались в культурные. Общины людей не отличались обособленностью. Когда возникли торговые отношения, между людьми передавались растительные плоды и семенной материал. Становилось непонятно, из какого региона происходит сорт.

Н. И. Вавилов в 1926-1939 гг. объединил накопленную информацию и описал 7 зон происхождения агрокультур.

Сегодня среди центров выделяются следующие (указан процент от общего числа видов культур):

1. Восточноазиатский — 9%. Сюда относятся отдельные сорта риса, бамбук, персик, фасоль адзуки.
2. Юго-Западноазиатский — 14%. Регион произрастания гороха, ржи, лука-порея и дыни.
3. Средиземноморский — 11%. Некоторые виды бобовых, пшеницы, овса, виноград и олива.
4. Эфиопский — 4%. Отдельные сорта хлопчатника, тыква, гладиолусы и алоэ.
5. Центральноамериканский — 10%. Это Мексика, которая считается родиной кукурузы, острого перца и агавы.
6. Андийский (Южноамериканский) — 9%. Здесь растут киноа и хинное дерево.

Среди зон происхождения отдельно выделена Европейско-Сибирская, в климате которой растет не каждая агрокультура, но удалось одомашнить черешню, клевер и свеклу. Наибольшее количество видов возделываемых культур дали густонаселенная Азия, Дальний и Ближний Восток. Это подтверждает версию и теорию Даймонда.

Как, почему и когда появились культурные растения?

Дикая пшеница — Однозернянка араратская (Triticum araraticum). Фото: MEDIACRAT / Wikimedia Commons

Люди выращивают растения и практикуют сельское хозяйство более 10 000 лет. Некоторые виды постепенно адаптировались к потребностям людей и окультурились.

Культурные растения, как правило, являются потомками дикорастущих, которые были съедобными и представляли ценность для первобытных людей. Зарождение сельского хозяйства произошло, когда охотники и собиратели нашли полезные растение в одном месте и захотели выращивать их в другом, в случае миграции. Они собирали семена или черенки, чтобы попытаться вырастить их самостоятельно.

Первые земледельцы также заметили, что некоторые растения могут вытеснить другие полезные виды, которые они выращивали, поэтому начали их пропалывать. Растения, которые мы сегодня выращиваем, могут быть результатом тысяч лет удачных находок и экспериментов или межкультурного обмена. Многие растения, используемые в сельском хозяйстве, были намеренно изменены человеком (окультурены), чтобы добиться от них лучшей урожайности, вкуса и питательной ценности.

Виды и сорта культурных растений

Растительность отличается сложной системой классификации. Сегодня действует Международный номенклатурный кодекс, в восьмом издании которого признаны 3 категории флоры.

1. Сорта, представляющие собой растительные группы с общими свойствами, которые выведены селекционным путем. К семейству относятся агрокультуры в пределах одного биологического вида.
2. Грекс — скрещивание двух и больше видов. Классификация используется для представителей семейства орхидных.
3. Группы — общность сортов культурной растительности, выведенных с помощью селекционных экспериментов или генной инженерии.

Независимо от изначального происхождения представители флоры поменяли пищевые свойства в течение времени по сравнению с предшествующими видами. Плоды стали более крупными и приобрели улучшенные вкусовые качества, в злаковых увеличилось количество витаминов, а в клубнях содержится больше крахмала и т. д. В то же время агрокультурам требуется надлежащий уход, полив и подкормка.

Культуры часто классифицируют по содержащимся в них питательным составляющим (крахмал, масло, сахар), оказываемому воздействию или назначению (например, стимулирующие, к которым отнесены кофейные деревья и чайные кусты).

Зерновые

Среди полевых культур самая важная роль отводится зерновым и злаковым. Почти 75% пахотных площадей планеты засеяно рожью, овсом, рисом и др. Целью выращивания подобных растительных культур считается зерно. Пшеница распространена везде — это основной хлеб, ежедневно потребляемый человечеством. Зерно используется для производства макаронных и кондитерских изделий. Ценность и важность культуры заключаются в способности формировать клейковину. Часть урожая предназначена для кормления скота и птицы.

Зерновыми называются растения однодольной категории, входящие в семейство Мятликовые. В многочисленную группу вместе с гречихой, просом или киноа входит овес, хотя производят крупу и из пшеницы, и из ячменя. Зерно применяется для изготовления крахмала, спиртов, фармацевтических препаратов. Даже побочная продукция — полова и солома — используется для кормления животных или подстилки. Важным представителем злаковых считается рис, который в странах Азии служит главным продуктом.

Ячмень является старейшей агрокультурой. Существуют данные, что больше 4 тыс. лет назад в Китае выращивали зерно. Фрагменты растения обнаружены в гробницах фараонов Древнего Египта, откуда культура пришла на землю Римской империи и Древней Греции. Ячменное пиво считается древнейшим напитком.

Зерно овса применяли для приготовления каш и выпечки хлеба, а позже стали использовать для кормления домашнего скота и птицы. Примерно 95% культуры сегодня выращивается в качестве кормовой культуры и лишь 5% — для потребления населением планеты. В овсе мало клейковины, выпекать простой хлеб из него нецелесообразно, зато зерно подходит для добавления в кондитерские изделия.

Рожь — одна из необходимых культур, в ней содержатся витамины групп А и В, фолиевая кислота, калий и натрий, фосфор и магний, лизин и другие элементы. В составе чрезвычайно полезного проса находится больше белка, чем в рисе. Продукт богат различными витаминами и минералами. В крупе содержится клетчатка, которая действует в организме как щетка, очищая кишечник.

Гречиха — незаменимая культура для сферы продовольствия. Из зерен растения (ядрицы) производят муку и крупу. Продукт отличается калорийностью, вкусовыми характеристиками и большим содержанием полноценного белка. Отходы обработки зерен используются для кормления скота.

Плодовые

Ягодные и плодовые — большая группа, в состав которой включены многолетние кустарники, полукустарники и травянистые экземпляры, дающие сочные плоды. К ним отнесены разные виды культурных растений, встречающиеся в различных климатических условиях. Ягодой считается нераскрывшийся многосемянный плод с тонкой кожурой и сочной мякотью, характерный для многих семейств: Виноградовые, Пасленовые, Брусничные, Крыжовниковые.

К плодово-ягодным культурам умеренных широт относят вишню, грушу, сливу и яблоню, в южных регионах в список фруктов входят абрикос, айва, гранат и инжир. В субтропиках растут лимоны, мандарины и актинидия китайская (киви). В тропическом климате выращивают ананасы, манго и маракуйю. Представителей плодово-ягодных культур разделяют на травянистые, древесные и кустарниковые формы.

К деревьям относят:

• яблоню;
• грушу;
• сливу;
• вишню;
• черешню;
• абрикос;
• персик.

В естественной среде растения отличаются выраженным центральным стволом — частью между кроной и корнями. К ягодным видам отнесены малина, земляника садовая (растения называют клубникой), смородина, крыжовник и т. д. Культурные кустарники (смородина, крыжовник) не имеют четкого ствола.

В список травянистых культур занесены земляника и клубника. Малину считают полукустарником. Землянику, малину, облепиху и другие растения в быту называют ягодами, хотя с точки зрения ботаники они таковыми не являются.

Бобовые

В составе зерновых выделяются бобовые растения, насчитывающие около 18000 видов, среди которых фасоль, горох, соя, чечевица и др. Корневая система культур — клубни, образующиеся из ткани, которая получается при воздействии азотфиксирующих бактерий. Бобовые употребляют в пищу люди и животные, они различаются по размерам и могут достигать 1,5 м в длину.

Наибольшее распространение в России получили:

• чечевица;
• фасоль;
• горох;
• бобы;
• соя;
• нут.

В качестве кормов выращиваются: бобы, клевер, люцерна и вика. Среди декоративных бобовых растений распространены душистый горошек, белая и желтая акация, глициния. Культуры растут в любых географических полосах: в лесах (вика), на лугах (чина, клевер, донник), в степях и полупустынях.

Овощные

Группа подразделяется на мелкие виды, в составе которых пасленовые, листовые и бутонные овощные культуры, корнеплодные растения, а также тыквенные, дыни и арбузы (иногда выделяются в группу бахчевых).

Овощные культуры, насчитывающие множество экземпляров, распространены среди огородников разных регионов, для каждого из которых характерны собственные виды флоры.

Японцы выращивают больше 90 сортов овощей, китайцы — около 80, а корейцы — 50. В наших широтах культивируется 40 видов, из них больше 20 — отличаются широким распространением.

Каждый представитель семейства овощей характеризуется:

• вкусовыми свойствами;
• временем роста и цветения;
• требованиями к условиям выращивания и уходу.

Представители флоры участвуют в пищевом процессе в разных видах: в сыром, обработанном или смешанном.

Прядильные

Из 600 видов прядильной растительности, существующих в природе, для производства одежды подходят только 20 с наличием вегетативных и генеративных органов, в которых содержатся жир и тонкие волокна.

Прядильные делятся на 3 основные группы растений:

1. Лубоволокнистые. У представителей культуры волокна образуются из сильно вытянутых клеток, собранных пучками и расположенных внутри стебля. В группу включены лен, кенаф и джут.
2. Семяволокнистые. У таких экземпляров волокна состоят из вытянутых на 20-50 мм клеток. Распространенный хлопчатник, из которого вырабатывают ткани, вату, фетр, а из семян делают масло, относится к ним.
3. Листоволокнистые. У представителей группы длинные клетки располагаются в листьях (новозеландский лен, сизаль, текстильный банан).

Волокна — единственная причина объединения прядильных культур в одну группу. В остальном представители флоры непохожи и относятся к разным видам, подвидам и классам.

Прядильные растения считаются ценным сырьем для ткацкого производства. Льняная и хлопчатобумажная одежда является экологически безопасной. Любое хозяйство не обходится без брезента, веревок и мешковины. Отходы используются для кормления животных.

Технические

Громадная часть сельскохозяйственных площадей в мире отводится под разведение культур технического назначения, из которых ежегодно производится все больше товаров. Лекарства, одежда, мыло, сигареты, автопокрышки, строительные материалы и биологическое топливо — это не полный перечень изделий, изготавливаемых из растительного сырья. Техническая растительность занимает важное место в мировом товарообороте.

Для удобства представители флоры классифицированы по способу получения готового сырья:

1. Крахмалосодержащие. Культивируются для извлечения содержащегося в клубнях крахмала. Типичные представители — картофель, ямс или батат.
2. Сахаросодержащие. Растения, которые разводят для получения сахарозы. К представителям группы отнесены сахарные свекла и тростник, реже встречаются цикорий, сахарный клен и рожковое дерево.
3. Масличные. Объемная группа, типичными представителями которой считаются арахис, подсолнечник, соя, клещевина, рапс и кунжут.
4. Эфиромасличные. Растения, служащие сырьем для парфюмерной и косметической отраслей, например лаванда и роза.
5. Волокнистые, или прядильные. Сюда вошли и лубяные, среди которых лен, хлопчатник, конопля, кенаф, сизаль и рами.
6. Каучуконосные. Наиболее распространенные представители группы — гевея и гваюла.
7. Тонизирующие. Культуры, из которых производят чай, кофе, Кока-Колу, какао и табак.
8. Пробконосные. К ним отнесены бархат амурский и пробковый дуб.
9. Другие: красильные растения (индиго, софора, шафран), дубильные (бадан, ель, дуб), гуттаперченосные (бересклет, пайена) и лекарственные культуры.

Некоторые виды культивируют специально из-за ценных эфирных масел (герань, лаванда, иланг-иланг) для использования в парфюмерии. Важная роль отводится водорослям, которые разводят для удовлетворения потребностей в питании и применения в фармацевтике.

В чем отличие культурных растений от дикорастущих?

Как мы уже писали ранее, все растения на Земле условно можно разделить на дикорастущие и культурные. А теперь давайте узнаем, каковы различия между ними и почему растения подразделяют эти две группы.

Дикорастущие растения

Фото лесной поляны — пример дикорастущих растений

К дикорастущим растениям относятся все травы, кустарники и деревья, которые растут без помощи или вмешательства людей. Они не были специально посажены руками человека. Дикорастущие растения используют для роста природные ресурсы своего местообитания, и способны адаптироваться к самым суровым условиям окружающей среды.

Многие из более мелких диких растений часто воспринимаются как сорняки, и кто-то однажды сказал, что сорняки — это цветы, растущие не в том месте! Огородники и садоводы предпочитают, чтобы на их клумбах не было сорняков, подавляющих рост культурных растений. Хотя дикорастущие растения можно найти где угодно, даже в самых ухоженных садах, обычно к ним относится флора более диких мест, таких как степи, леса, водно-болотные угодья, холмы, горные и прибрежные районы.

Дикие растения являются частью биоразнообразия природы. Они дают пищу и убежище, необходимое для поддержания богатого и здорового разнообразия насекомых, птиц и животных. Некоторые животные питаются только определенными растениями, поэтому потеря даже одного вида может привести к исчезновению этих животных!

Культурные растения

Фото злакового поля — пример культурных растений

К культурным растениям относятся все растения, которые выращиваются людьми для получения продуктов питания, сельскохозяйственных кормов, лекарственных препаратов, промышленного и другого сырья, а также иных целей, удовлетворяющих человеческие потребности. Все культурные растения являются потомками дикорастущих видов. В следствии селекции люди смогли повысить их урожайность и приспособить к росту в непривычных для них условиях — на новой территории или другом климате.

Культурные растения подразделяют на следующие группы:

• Декоративные (розы, нарциссы, гладиолусы, кактусы, каланхоэ и т.п.) — используются для облагораживания садовых, приусадебных, парковых и других территорий в населенных пунктах, а также жилых или рабочих помещений;
• Зерновые и хлебные злаки (гречиха, рожь, пшеница, ячмень, овес, рис и т.п.) — наиболее ценная категория культурных растений, которая обеспечивает человечество продуктами питания, а также сырьем для промышленной и кормами для сельскохозяйственной отраслей экономики;
• Бобовые (горох, чечевица, нут, фасоль, соя, арахис, люцерна, вика и т.п.) — все виды бобовых, возделываемые человеком для пищевых, технических и кормовых целей;
• Крахмалоносные (батат, картофель, маниок, ямс и т.п.) — сельскохозяйственные культуры, которые служат сырьем для изготовления крахмала или продуктов питания с высокой концентрацией крахмала;
• Сахароносные (сахарная свёкла, сахарный тростник, сахарная пальма, топинамбур и т.п.) — растения, содержащие в своих в стеблях, клубнях или плодах большое количество сахарозы или глюкозы;
• Масличные (подсолнечник, рапс, олива, кунжут, лен и т.п.) — растения, из семян или плодов которых в процессе прессования получают растительные масла;
• Волокнистые (лен, конопля, хлопок и т.п.) — культурные растения, возделываемые для получения волокон, из которых изготовляют бумагу, ткань, веревку и другие изделия;
• Бахчевые (арбуз, тыква, дыня, кабачок и т.п.) — сельскохозяйственные растения из семейства тыквенные, используемые в пищевых, кормовых, а также медицинских целях.
• Овощные (томаты, огурцы, морковь, капуста, редис, петрушка, укроп, сельдерей и т.п.) — травянистые культуры, которые выращиваются для получения плодов, корнеплодов, луковиц, кочанов и зелени;
• Плодовые (виноград, яблоко, черешня, абрикос, персик, манго, апельсин, папайя и т.п.) — культурные растения, выращиваемые для получения плодов, ягод и орехов;
• Стимулирующие (чай, кофе, какао и т.п.) — растительные культуры, возделываемые для изготовления пищевых продуктов или лекарств, оказывающих стимулирующее (бодрящее) воздействие на нервную систему человека.

В чем различия дикорастущих и культурных растений?

Делая вывод из вышеописанного, становиться понятно, что разница между этими двумя группами заключается в следующем:

• Дикорастущие растения: не посажены людьми;
• растут самостоятельно;
• хорошо приспосабливаются к разным условиям окружающей среды;
• могут приносить вред культурным растениям (сорняки).

посажены людьми;

Культурное растение, пришедшие из дальних стран

Во время путешествий по странам и континентам люди обнаруживали интересные культуры, увозили на родину семена и плоды и пробовали их выращивать.Такие перемещения способствовали широкому распространению некоторых разновидностей злаков, овощей, фруктов, плодовых деревьев и декоративных растений. Раньше в России не выращивали огурцы и помидоры, не сажали картофель, а рис и перец не употребляли в пищу. Эти овощные культуры и некоторые плодовые деревья попали в нашу страну из дальних мест.

В список растений, привезенных из других стран, входят:

1. Кукуруза. Ареалом произрастания овощного растения считается Америка, для местных жителей континента культура служила основным пищевым продуктом. После открытия Америки Колумбом кукуруза завезена в Европу, в которой стала востребованной. В России культуру сначала высаживали в теплых климатических зонах, а в период компании Хрущева выращивали за Уралом и пробовали разводить в Заполярье. Кукурузу употребляют в пищу в разных видах: сыром, вареном или жареном. Из овощной культуры производят муку, крупу, консервы и масло, а дешевые сорта идут на корм скоту.
2. Картофель. Плоды растения — главная пища в большей части регионов России, граждане которых считают картофель русским. Культура привезена из Европы, но зародилась в американских Андах. Считается, что даже древние цивилизации занимались разведением картофеля. В Россию овощ завезен во время правления Петра I, и сначала население страны выступало против новой культуры, но через несколько лет продукт стал распространен среди простого населения страны. Сегодня большая часть овощной культуры выращивается в огородах жителей.
3. Подсолнечник. Любимый в России представитель масленичных культур тоже привезен из Америки. Растение произрастало в Мексике, откуда испанцами завезено в европейские страны. При Петре I подсолнечник появился в России. Здесь сначала считался декоративным видом и высаживался на садовых территориях. В XIX в. из семян растения научились получать масло, а позже началось стремительное развитие промышленного производства продукта, завоевавшего спрос в большинстве стран.
4. Свекла. Культура относится к древним овощам, которые появились в Юго-Западной Азии и на побережье Средиземного моря. Овощ не прижился в Греции, но понравился жителям Древнего Рима. В XV в. культура появилась в других странах, откуда позже была завезена в Россию. Немецкие ученые научились получать сахар из свеклы. После этого в России стали выделять плантации для разведения культуры и строить заводы по переработке продукта. В России особо распространены 3 вида растения: красная, сахарная (белая) и кормовая свекла. Выращивают овощ в местностях с умеренным климатом.
5. Арбуз. Большая ягода появилась в южноафриканских странах. Дикую культуру полюбили местные жители за способность утолять жажду в пустыне. В XI в. воины-крестоносцы, которые совершали походы в южные страны, привезли растение в Европу. В XVII в. культура получила распространение в России, но в то время продукт не употребляли сырым, а предварительно замачивали в сиропе. В свежем виде арбузы употребляют с XIX в. Культуру разводят в южных регионах России, там вызревают крупные и сладкие плоды. Сегодня выведены новые сорта: с желтой мякотью, квадратные и с черной кожурой.

Роль культурных растений в жизни человека

Когда растения стали культурными, они потеряли адаптационные свойства, которые позволяли им приспосабливаться к условиям дикой среды обитания. Вместо этого с помощью людей они развили другие качества. Культурные растения внесли огромный вклад в то, чтобы люди начали жить в постоянных поселениях, обеспечивая едой, одеждой и лекарствами все большую численность населения и развивать искусство, ремесло и технические навыки.

Значение культурных растений в жизни современного общества сложно переоценить. Они играют важную роль в большинстве отраслей экономики, от сельского хозяйства и промышленности до общественного питания, здравоохранения, науки, торговли и т.д. Культурные растения обеспечивают нас продуктами питания, сырьем для изготовления одежды, лекарств, кормов для животных, а также служат для рекреационных или эстетических целей (декоративные растения).

Культурные травы

Их выращивают для создания лекарственных сборов, потребления в пищу человеком и животными и промышленного использования. Практическое применение в быту нашли лопух и одуванчик, крапива и чистотел, клевер и багульник, шалфей, адонис и еще тысячи видов растительности.

С точки зрения науки травяные формы растительности подразделяются:

• на однолетние — культуры, отмирающие после вегетации и плодоношения, возобновление процесса возможно только при использовании семян;
• на двулетние — травянистые виды с жизненным циклом, длящимся до двух лет и включающим 2 периода вегетации;
• на многолетние — культуры, живущие больше двух лет.

По отраслевой принадлежности растения подразделяются:

• на злаковые и кормовые;
• на овощные;
• на цветочные.

По назначению травянистые растения бывают:

1. Пищевыми — укроп, петрушка, тмин, горчица, баклажан и др.
2. Кормовыми — люцерна, эспарцет и тимофеевка луговая.
3. Прядильными — лен и конопля.
4. Медоносными — гречиха, донник и змееголовник.
5. Лекарственными — ромашка, пустырник, валериана, женьшень, мята, аир, зверобой, череда, подорожник и душица. Травы высеваются на полях для получения листьев, цветков и корневищ.
6. Красильными — календула, которая одновременно относится и к лекарственным растениям.
7. Техническими — рапс.

Культурные деревья

Древесные культуры ценятся человеком за вкус и полезность плодов и декоративность кроны. Для окультуривания диких видов растительности ученые используют селекцию, гибридизацию и генную инженерию. Названия деревьев бывают народными, латинскими и общепринятыми. Наибольшее распространение на территории России получили листопадные и хвойные древесные растения.

Деревья листопадного вида применяются в ландшафтном дизайне. Растения отличаются размерами, строением кроны, цветом, формой листьев и цветков. Визитной карточкой вида считается береза. У дерева множество разновидностей, но для украшения парковых и садовых территорий чаще используют березу плакучую, которая растет в высоту до 9 м. Ствол с белоснежной корой, свисающие ветви и желтоватые сережки — отличительные признаки вида.

Широкое применение в декорировании городских улиц, садовых и парковых зон и придомовых территорий получил белый, или серебристый, тополь, который вырастает до 10 м в высоту. Для крупнолистного вида характерны пестрые расцветки, а для пирамидального черного — узкая крона колоновидной формы.

Ряд разновидностей имеет клен. Ясенелистный, с белой окантовкой вырастает до 5 м, а высота остролистного достигает 6 м, при этом листья у дерева пурпурного цвета. Ольха вырастает быстро и применяется для формирования живой изгороди в заболоченном месте. Высота дерева достигает 10-12 м, а крона приобретает коническую форму.

В природе насчитывается 600 разновидностей хвойных деревьев, ценность большинства состоит в декоративных качествах или полезных свойствах плодов некоторых пород — орехов. Вечнозеленые растения давно культивированы и высаживаются на садовых участках и в парковых зонах. Горная сосна достигает в высоту 10 м, а в естественной среде обитания — в 2 раза выше. Культура, которая цветет и плодоносит с 10 лет или раньше, применяется в ландшафтном дизайне. Полезные качества хвойного дерева используются в оздоровительных целях, в сосновых борах часто строят лечебные учреждения.

Сосна кедровая, или сибирский кедр, ценится за декоративность и целебные свойства орехов. Деревья крупных размеров высаживают на территориях большой площади, на которых они растут и плодоносят 30-40 лет. Ценность ели заключается в декоративном внешнем виде и крепкой древесине. Культура насчитывает до 50 разновидностей, но не все из них подходят для озеленения. Особая роль в украшении территории отводится голубой ели, которая относится к редким видам.

Культурные кустарники

На территории России произрастают многочисленные виды кустарников и деревьев, трав и цветов. К культурным относятся растения, которые человек высаживает специально, а затем следит за ними. Кустарникам требуется постоянный уход, но садовый участок без них смотрится скучно и уныло. Большая часть культур неприхотлива и растет в любых климатических условиях.

Растение должно выглядеть привлекательно круглогодично или в течение сезона. Для хорошего развития кустарники высаживаются на достаточном пространстве. Наиболее востребованными среди садоводов считаются растения с пышной кроной, акцентирующей внимание. Для высадки лучше выбирать несколько культур, цветущих в разное время года.

На садовых участках часто разводят декоративные разновидности, среди них:

Селекция и биотехнология

Оборудование: портрет Н.И. Вавилова; таблицы по общей биологии; биологические объекты, иллюстрирующие многообразие сортов культурных растений и пород домашних животных; карта основных географических центров происхождения культурных растений.

I. Изучение нового материала

1. Предмет и задачи селекции

Селекция (от лат. selection – отбор, выбор) – это наука о получении новых форм растений, животных и микроорганизмов с ценными для человека свойствами. Селекция, о которой Н.И. Вавилов говорил, что это «эволюция, направляемая волей человека», является одновременно и искусством, и наукой, и особой отраслью сельского хозяйства.

Итогом селекционных работ являются сорт растений, порода животных, штамм микроорганизмов. Сорт растений или порода животных – это совокупность особей одного вида, созданная в результате селекции и обладающая определенными, передающимися по наследству, морфологическими, биологическими, хозяйственными признаками и свойствами.

Целенаправленной селекционной работе предшествовал период одомашнивания животных и окультуривания растений. Первые попытки одомашнивания были предприняты людьми еще 10–12 тыс. лет назад, а возможно, и ранее, когда древними охотниками были уничтожены крупные млекопитающие (основные объекты промысла), и охота перестала обеспечивать людей продуктами питания в достаточной степени. Домашний кролик, был одомашнен лишь в Средневековье, сахарная свекла в XIX в., мята – в XX в. Как наука селекция окончательно оформилась благодаря трудам Ч.Дарвина. Он проанализировал огромный материал по одомашниванию животных и введению в культуру растений и на этой основе создал учение об искусственном отборе. В настоящее время селекция является важнейшим родом практической деятельности человека, итогом которой стали все имеющиеся сегодня сорта культурных растений, породы домашних животных и штаммы полезных микроорганизмов.

Научной основой современной селекции выступает генетика, в частности такие ее разделы, как теории гена и мутаций, молекулярные основы наследственности, учение о роли среды в фенотипическом проявлении генетической информации, теория отдаленной гибридизации, экологическая генетика и др. Использование генетических подходов позволяет решать следующие задачи современной селекции:

– повышение урожайности и продуктивности уже существующих сортов и пород;
– выведение новых сортов и пород;
– улучшение качества продукции;
– повышение устойчивости сортов и пород к заболеваниям;
– повышение экологической пластичности сортов и пород;
– выведение сортов и пород, пригодных для механизированного или промышленного выращивания и разведения и др.

2. Центры происхождения культурных растений

Один из основоположников научной селекции, академик Николай Иванович Вавилов, считал, что для успешного решения задач селекции, необходимо изучение:

– исходного сортового, видового и родового разнообразия растений и животных;
– влияния среды на развитие интересующих селекционера признаков;
– наследственной изменчивости;
– закономерностей наследования при гибридизации;
– особенностей селекционного процесса для самоопыляющихся или перекрестноопыляемых растений.

Это позволяет построить стратегию и тактику искусственного отбора.

Н.И. Вавилов

Любая селекционная программа начинается с подбора исходного материала. Чем он разнообразнее, тем эффективнее будут результаты. Важнейший раздел селекции – учение об исходном материале – фактически был разработан Н.И. Вавиловым и подробно изложен в его работе «Центры происхождения культурных растений».

Решая проблему исходного материала, Н.И. Вавилов обследовал многие районы земного шара и выявил территории с наибольшим генетическим разнообразием культивируемых растений и их диких сородичей. В 1920–1930 гг. Н.И. Вавилов вместе с сотрудниками осуществил более 60 экспедиций в 54 страны мира по всем обитаемым континентам, кроме Австралии.

Участники этих экспедиций – ботаники, генетики, селекционеры – были настоящими охотниками за растениями. В результате огромной работы они установили важные закономерности, показав, что не во всех географических зонах культурные растения обладают одинаковым разнообразием. Для разных культур существуют свои центры многообразия, где сосредоточено наибольшее число сортов, разновидностей, разнообразных наследственных отклонений. Эти центры многообразия являются и районами возникновения культурных сортов. Так, у картофеля максимум генетического разнообразия отмечен в Южной Америке, у кукурузы – в Мексике, у риса – в Китае и Японии, у пшеницы и ржи – в Средней Азии и Закавказьи, у ячменя – в Африке. Большинство центров совпадает с древними очагами земледелия. Это в основном не равнинные, а горные районы. Таких центров многообразия Н.И. Вавилов насчитал сначала 8, а в более поздних работах сократил их число до 7.

1. Южноазиатский тропический (Индийский, или Индонезийско-Индокитайский).
2. Восточноазиатский (Китайский, или Китайско-Японский).
3. Юго-Западноазиатский (Переднеазиатский и Среднеазиатский).
4. Средиземноморский.Э
5. Абиссинский (Эфиопский).
6. Центральноамериканский (Южномексиканский, или Среднеамериканский).
7. Южноамериканский (Андийский).

Начатая Н.И. Вавиловым работа была продолжена другими ботаниками. В 1970 г. П.М. Жуковский установил еще 4 центра: Австралийский, Африканский, Европейско-Сибирский и Североамериканский. Таким образом, в настоящее время насчитывается 11 первичных центров культурных растений.

Наряду с открытием мировых центров происхождения культурных растений Н.И. Вавилов и его сотрудники собрали самую крупную в мире коллекцию растений, которая была сосредоточена в созданном Всесоюзном институте растениеводства (ВИР, г. Ленинград, ныне СанктПетербург), в настоящее время носящем имя Н.И. Вавилова. Эта коллекция в виде семенных образцов постоянно пополняется, воспроизводится на полях опытных станций института. Она является тем кладезем исходного материала, которым пользуются все генетики и селекционеры страны, работающие с растениями.

Карта центров происхождения культурных растений

Мировая коллекция растений – ныне крупнейшее национальное достояние, сохраненное сотрудниками ВИРа во время блокады Ленинграда в годы Великой Отечественной войны. Она требует к себе бережного отношения и постоянного пополнения. В коллекции ВИРа насчитывается более 180 тыс. образцов, представляющих 1740 видов растений со всех континентов нашей планеты. В их числе более 39 тыс. образцов зерновых, более 19 тыс. – зернобобовых, почти 30 тыс. – кукурузы и крупяных культур, около 4 тыс. – клубнеплодов, почти 17 тыс. – овощных и бахчевых культур, более 11 тыс. – плодовых и ягодных культур, около 2 тыс. образцов винограда, свыше 9 тыс. образцов субтропических и декоративных растений.

Из 250 тыс. видов цветковых растений человек использует для своих целей около 3 тыс. видов и только 150 видов ввел в культуру.

3. Происхождение домашних животных и центры доместикации

На первых этапах селекции животных происходило одомашнивание, приручение животных. Выращивались детеныши диких животных, каким-либо образом попавшие к человеку. Среди них преимущественно выживали те, кто вел себя наименее агрессивно по отношению к человеку, кто легко размножался в неволе. Отбор, который проводил человек, сначала был бессознательным, т.к. не ставилась цель улучшить отдельные показатели продуктивности. Наиболее полный анализ этого этапа селекции дан в классических трудах Ч.Дарвина «Происхождение видов» (1859 г.) и «Изменение животных и растений под влиянием одомашнивания» (1868 г.). Из более 40 тыс. видов позвоночных животных человек одомашнил только 20 видов.

Как свидетельствуют современные данные, центры происхождения животных и районы их одомашнивания, или доместикации (от лат. domesticus – домашний), – это территории древних цивилизаций. В Индонезийско-Индокитайском центре впервые, по-видимому, были одомашнены животные, не образующие крупные стада: собака, свинья, куры, гуси, утки. Причем собака, большинство пород которой происходит от волка, – одно из наиболее древних домашних животных.

В Передней Азии, как полагают, были одомашнены овцы, их предки – дикие бараны муфлоны. В Малой Азии одомашнены козы. Одомашнивание тура, ныне исчезнувшего вида, произошло, вероятно, в нескольких областях Евразии. В результате возникли многочисленные породы крупного рогатого скота. Предки домашней лошади – тарпаны, окончательно истребленные в конце XIX–начале XX вв., были одомашнены в степях Причерноморья. В американских центрах происхождения растений были одомашнены такие животные, как лама, альпака, индейка.

Многочисленные зоологические исследования подтвердили, что для каждого вида домашних животных, несмотря на обилие пород, существует, как правило, один дикий предок.

Таким образом, для большинства видов домашних животных и культурных растений, несмотря на их огромное разнообразие, обычно удается указать исходного дикого предка.

II. Закрепление знаний

Обобщающая беседа по ходу изучения нового материла и заполнение таблицы «Центры происхождения культурных растений»

Таблица 1. Центры происхождения культурных растений (по Н.И. Вавилову)

III. Домашнее задание

Изучить параграф учебника (предмет и задачи селекции, центры происхождения культурных растений и доместикации домашних животных).

Урок 3–4. Искусственный отбор – главная причина многообразия пород и сортов

Оборудование: портрет Н.И. Вавилова; таблицы по общей биологии; биологические объекты, иллюстрирующие многообразие сортов культурных растений, пород домашних животных и формы искусственного отбора; карта основных географических центров происхождения культурных растений; биологические объекты для проведения лабораторной работы.

I. Проверка знаний

А. Устная проверка знаний

1) предмет и задачи селекции;
2) учение Н.И. Вавилова о центрах происхождения культурных растений;
3) центры доместикации животных.

Б. Работа по карточкам

№ 1. Центром происхождения кукурузы является Центральная Америка, где ее культивировали еще до прихода европейцев. Связан ли центр происхождения какого-либо культурного растения с наличием древнейших земледельческих центров? Какая американская земледельческая цивилизация ввела кукурузу в культуру?

Гомологические ряды пшеницы

№ 2. Как можно доказать, что на первых этапах одомашнивания отбор животных по поведению играл центральную роль?

№ 3. У аравийского кофе существуют сорта, отличающиеся по содержанию кофеина, величине и ароматности зерен, устойчивости к вредителям. Согласно закону гомологических рядов, какое растение – кофе либерийский или чай китайский – будет иметь сходные ряды изменчивости и почему?

№ 4. У пшеницы известны сорта, отличающиеся по остистости, количеству зерновок в колосе, компактности колоса, срокам вегетации. Назовите еще две зерновые культуры, которые имеют сходные с пшеницей ряды изменчивости.

№ 5. Родина капусты и лука находится в Средиземноморском регионе. Каким образом ученые смогли установить центр происхождения этих растений?

№ 6. Какая существует связь между охраной диких сородичей культурных растений и домашних животных и задачами выведения новых сортов и пород?

В. Самостоятельна работа

Учащиеся получают список с названиями культурных растений, которые они должны распределить по центрам происхождения в соответствии с заданным вариантом.

II. Изучение нового материала

1. Раскрытие Ч.Дарвином причин многообразия сортов и пород

Людьми давно владела мечта об управлении наследственностью. Они стремились найти средства, изменяющие наследственность. Чаще всего люди изменяли наследственность, даже не подозревая об этом. Чарлз Дарвин показал, что началось это с бессознательного отбора, когда хозяева сохраняли в первую очередь самые ценные экземпляры домашних животных и введенных в культуру растений. О направленном изменении пород и сортов люди не думали, тем не менее, животные и растения изменялись из поколения в поколение. Таким образом, главная причина многообразия пород и сортов – искусственный отбор.

Отбор, производимый человеком на основе наследственной изменчивости с целью создания пород и сортов, называется искусственным.

Посещая сельскохозяйственные выставки, Ч.Дарвин обратил внимание на большое разнообразие пород и сортов и задался целью выяснить причины этого многообразия. К 40-м гг. XIX в. было известно большое число пород крупного рогатого скота (молочных, мясных, мясо-молочных), лошадей (тяжеловозов, скаковых), свиней, собак, а также кур. Число сортов пшеницы превышало 300, винограда – 1 тыс. Породы и сорта, принадлежащие к одним и тем же видам, часто настолько сильно отличались друг от друга, что их можно было принять за разные виды.

Многие сторонники учения о постоянстве и неизменяемости видов считали, что каждая порода, каждый сорт произошли от отдельного дикого предка. Дарвин обстоятельно изучил происхождение разных пород домашних животных и пришел к заключению, что человек сам создал все их многообразие, как и многообразие сортов культурных растений, изменяя в разных направлениях один или несколько родоначальных диких видов. Особенно подробно Дарвин исследовал происхождение пород домашнего голубя.

Несмотря на большие различия, породы домашних голубей имеют очень важные общие признаки. Все домашние голуби – общественные птицы, гнездятся на зданиях, а не на деревьях, как дикие. Голуби разных пород легко скрещиваются и дают плодовитое потомство. При скрещивании особей, принадлежащих к разным породам, Дарвин получил потомство, по окраске удивительно сходное с диким сизым (скалистым) голубем. Ученый сделал вывод, что все породы домашних голубей произошли от одного вида – дикого сизого (скалистого) голубя, обитающего на крутых утесах Средиземноморского побережья и севернее, до Англии и Норвегии. Обыкновенный сизый голубь похож на него окраской оперения.

Точным исследованием анатомических и физиологических признаков Ч.Дарвин установил, что все породы домашних кур произошли от банкивской курицы – дикого вида, обитающего в Индии, на Мадагаскаре и Зондских островах; породы крупного рогатого скота – от дикого тура, истребленного в XVII в.; породы свиней – от дикого кабана. Сорта огородной капусты произошли от дикой капусты, еще и теперь встречающейся по западным берегам Европы.

Достаточно ли только наследственной изменчивости для объяснения поразительного многообразия пород домашних животных и сортов культурных растений и их соответствия той цели, с которой их разводят? Ч.Дарвин в работе «Изменения животных и растений под влиянием одомашнивания» дал научное обоснование процессам формообразования в сельском хозяйстве.

Дарвин обратился к сельскохозяйственной литературе, к отчетам выставок, старым каталогам и прейскурантам, изучил практику коннозаводчиков, голубеводов, садоводов и установил, что постоянно появлялись новые породы и сорта, которые были более совершенными и разнообразными по своим признакам по сравнению с ранее существовавшими. В отдельных случаях новые признаки у домашних животных и культурных растений возникали случайно, внезапно; человек не накапливал их путем направленного отбора. Так появились коротконогая овца, цельнолистная земляника. Они заинтересовали человека своей необычностью, и он закрепил эти признаки в породе, сорте. Но, как правило, человек активно участвовал в длительном процессе создания нужных ему признаков и свойств пород и сортов.

В стаде, стае, в поле, на грядке и т.д. человек замечал отдельное животное или растение с каким-то представляющим для него интерес, хотя бы и мелким, наследственным отличием, отбирал эти особи на племя и скрещивал их. Все другие особи не допускались до размножения. Из поколения в поколение оставлялись в качестве производителей особи, у которых данный наследственный признак был выражен наиболее заметно. Таким образом признак усиливался и накапливался в этой искусственной популяции.

Отбору иногда предшествовало скрещивание для получения в потомстве комбинаций генов, а значит и более разнообразного материала, для искусственного отбора. Например, родоначальник всемирно известной русской породы орловских рысаков был получен так. Сначала скрестили жеребца арабской верховой породы с лошадью датской тяжеловозной, а появившегося от них жеребца – с лошадью голландской рысистой породы. Затем проводился отбор по определенным признакам.

2. Формы искусственного отбора

В зависимости от способа размножения вида, искусственный отбор может быть массовым или индивидуальным. Массовый и индивидуальный отбор – две основные формы искусственного отбора, используемые в селекции.

Массовый отбор проводится по внешним, фенотипическим, признакам в популяциях растений и животных. Например, перед нами поле люцерны, на котором произрастает 1 тыс. растений. Внимательно обследовав каждое растение в процессе его роста, учтя их продуктивность по семенам и зеленой массе при уборке, мы отобрали 50 лучших по всем показателям. Объединив семена этих отобранных 50 растений, на следующий год закладываем новое поле, на котором ожидаем получить улучшенную по продуктивности и другим признакам популяцию люцерны – этого замечательного высокобелкового кормового растения.

Если мы добились улучшения, то можем считать, что массовый отбор по внешним признакам был эффективен. Однако эта форма отбора имеет существенные недостатки, т.к. мы не всегда по внешним признакам можем определить лучший генотип. Массовый отбор – наиболее древняя форма отбора.

Массовый отбор может быть эффективен, когда особи выделяются по качественным, просто наследуемым, признакам (белый или красный цветок, рогатое или безрогое животное и др.). Его обычно применяют для перекрестноопыляемых растений. Так, например, были получены новые сорта ржи, в частности сорт Вятка.

При индивидуальном отборе выбирают отдельную особь с интересующим человека признаком и получают от нее потомство. Введение индивидуального отбора стало понастоящему революционным этапом в развитии селекции. Это произошло в середине XIX в., когда знаменитый французский селекционер Ж.Вильморен изложил основные принципы этой формы отбора, главным из которых была оценка отбираемых растений или животных по потомству. Чаще всего эта форма отбора применяется в отношении самоопыляющихся растений, когда в размножении участвует только одна особь пшеницы, овса, ячменя. Потомство одной самоопыляющейся особи называют чистой линией, которая состоит из гомозиготных форм. Индивидуальный отбор также может быть однократным или повторным. В результате его применения получают сорта, представляющие собой одну или несколько гомозиготных чистых линий. Однако и в чистых линиях происходят мутации и появляются гетерозиготные особи.

Вернемся к тому же примеру с полем люцерны. Отобрав из 1 тыс. 50 лучших по внешним признакам растений, в случае индивидуального отбора мы не станем объединять их семена, а посеем в следующем году семена каждого из 50 растений отдельно и тем самым оценим по всем признакам все потомство каждого из отобранных растений. Таким образом оценивают генотип отобранного растения, а не только его фенотипические показатели. Если каждое отобранное из популяции по выдающимся показателям растение или животное сохраняет свои показатели и в потомстве, индивидуальный отбор продолжается и в последующих поколениях.

Преимущество индивидуального отбора перед массовым заключается в точности оценки генотипа при анализе индивидуальных потомков. При отборе особей по количественным признакам, которые наследуются, как правило, очень сложно (количество зерен в колосе пшеницы, жирность молока коровы и др.), где нужна предельно точная оценка генотипа, наиболее эффективен индивидуальный отбор.

3. Творческая роль искусственного отбора

Отбор ведет к изменению органа или признака, совершенствование которого желательно для человека. Породы и сорта, происходящие от общих диких предков, развивались под влиянием человека в разных направлениях сообразно его хозяйственным целям, вкусам и запросам. Они становились все более и более не похожими друг на друга и на дикий вид, от которого произошли. Роль искусственного отбора в эволюции пород и сортов неправильно было бы сравнить с решетом, через которое просто отсеиваются не годные для человека уклонения. Отбор особей с нужными человеку наследственными изменениями приводит к созданию совершенно новых сортов и пород, т.е. никогда ранее не существовавших органических форм с признаками и свойствами, сформированными самим человеком. В этом заключается творческая роль искусственного отбора.

Искусственный отбор является главной движущей силой в образовании новых пород животных и сортов растений, приспособленных к интересам человека. Учение об искусственном отборе теоретически обобщило тысячелетнюю практику человека по созданию пород домашних животных и сортов культурных растений и стало одной из основ современной селекции.

III. Закрепление знаний

Выполнение лабораторной работы.

Лабораторная работа: «Изучение результатов искусственного отбора»

Оборудование: различные сорта комнатных растений (узамбарских фиалок, бегоний или др.).

1. Сравните растения двух сортов, предложенных вам для работы. Определите, по каким признакам они различаются друг от друга в большей степени.

2. Каково значение многообразия признаков у рассматриваемых вами сортов растений для человека?

3. Выскажите предположение, под влиянием каких факторов произошло изменение органов растений, рассматриваемых вами сортов. Какова роль в этом человека?

4. Объясните, как вы понимаете выражение «творческая роль искусственного отбора».

5. Вывод: об основных причинах многообразия сортов, рассматриваемого вами в ходе лабораторной работы, комнатного растения.

IV. Домашнее задание

Изучить параграф учебника (Ч.Дарвин о причинах многообразия пород домашних животных и сортов культурных растений, искусственный отбор и его формы, творческая роль искусственного отбора).