geolike.ru

Происхождение культурных растений в сельском хозяйстве

Центры происхождения.

Большинство культурных растений происходит из горных местностей теплых зон земного шара. На основании обширных данных, собранных экспедициями, установлены центры происхождения, в которых отдельные виды характеризуются большим богатством форм (рис. 1). По мере удаления от этих центров число и многообразие устойчивых форм этих растений убывает. У границ их ареала характерно все большее единообразие форм. Там, где культурные растения из своих первичных центров происхождения попали в области, где действуют естественные факторы, также способствующие увеличению многообразия форм, для ряда видов могут создаваться новые, «вторичные» центры происхождения.

Особо важная область включает юго-западную Азию от Кавказа и востока Малой Азии до Памира. Отсюда происходит в настоящее время наиболее широко возделываемая из всех видов пшеницы пшеница обыкновенная (Triticum vulgare aestivum), рожь (Secale cereale), овес (Avena sativa), двухрядный ячмень (Ног-deum distichum),мелкосемянные формы льна (Linum usitatissi-mum), чечевица (Lens culinaris), бобы (Vicia faba),горох (Pi-sum sativum), далее люцерна (Medicago sativa),сурепица (Brassi-ca rapa), лук репчатый (Allium сера),а также важнейшие плодовые деревья – яблоня, груша, слива, вишня и черешня.

Рис. 1. Центры происхождения культурных растений (по Вавилову, с некоторыми изменениями).

1 – Юго-западная Азия; 2 – Средиземноморский регион: 3 – Абнссииское нагорье; 4 –Индия; 5 –Юго-восточная Азия; 6 –Центрально-Американская горная область; 7 – Боливийско-Перуанская горная область.

Второй крупный центр образуют горные ландшафты и побережье средиземноморских стран. Наряду с некоторыми сейчас менее распространенными видами пшеницы и овса там была родина прежде всего люпина (Lupinus),сераделлы (Ornithopus sativus),клевера цикарнатного (Trifolium incarnatum),сахарной и кормовой свеклы (Beta vulgaris),капусты (Brassica oleracea)и рапса (Brassica па-pus). Морковь посевная (Daucus sativa)происходит, по-видимому, из Средиземноморья в результате скрещивания дикорастущей в Средней Азии D. carota сморковью гигантской (D. maxima),так же, как, вероятно, и редька (Raphanus sativus)произошла от скрещивания атлантическо-средиземноморской R. maritimusс западно-средиземноморско-понтийской R. rostratu s. Для гороха, чечевицы, бобов и льна, встречающихся здесь в крупносемянных формах, эта область является вторичным центром происхождения. Наконец, оттуда же происходят петрушка (Petroselinum sativum),сладкий корень, или козелец (Scorzonera hispanica),спаржа (Asparagus officinalis)и сельдерей (Apium graveolens).

Абиссинское нагорье представляет собой вторичный центр происхождения некоторых видов пшеницы и ячменя, а также определенных сортов гороха и чечевицы. Кроме того, это родина кофе. Из юго-восточной Азии происходит многорядный ячмень (Hordeum vulgare polystichum).Из этого же района Дальнего Востока происходят персик, абрикос, апельсин, лимон, чай и соя. Индия – родина риса и сахарного тростника, бананов и кокосовой пальмы.

Из центров происхождения многочисленных форм в Новом Свете горная область от Мексики до Гватемалы была родиной различных видов фасоли (Phaseolus),тыкв (Cucurbita),махорки (Nico-tiana rustica),хлопчатника (Gossypium hirsutum)и какао; кроме того, эта область является первичным центром происхождения кукурузы. Анды от Колумбии до севера Чили являются родиной картофеля и томатов, а также вторичным центром происхождения кукурузы, табака виргинского (турецкого) (Nicotiana tabacum)и другого вида хлопчатника (Gossypium barbadense).

Большое многообразие свойств почвы, температур и количества осадков в горных странах усиливает действие факторов изоляции. Поэтому нам теперь понятно, почему большинство культурных растений развивалось на высоте от 500 до 2500 м. Здесь же, по-видимому, находились и первые очаги земледелия, которое затем распространилось и на низменности, где для него наиболее благоприятные условия имелись прежде всего в долинах рек. Возникновение больших культур в долинах, ставшее возможным благодаря искусственному орошению или осушению земель в бассейнах Инда, Евфрата, Тигра или Нила, требовало создания общественных формаций, которые смогли сложиться лишь значительно позже.

Вторичные культурные растения. Многие виды превратились в полезные растения из сорняков. Их называют вторичными культурными растениями. К ним относятся рожь и овес, которые сначала засоряли посевы пшеницы и ячменя. Рожь еще и сейчас встречается как сорняк на пшеничных полях в Малой Азии. Точно так же (Vicia),чечевица, лен и, по-видимому, также и горох первоначально были сорняками. Другие растения были сначала спутниками поселений человека. Они встречались в местах свалки, на кучах мусора или навоза, откуда они были перенесены в огороды, чтобы служить растительной приправой к пище. Здесь следует упомянуть маревые и крестоцветные, способные накапливать много нитратов, такие, как свекла (Beta)и шпинат (Spinacia), брюква (Brassica)и горчица (Sinapis alba).Кроме них, также сельдерей и морковь, томаты и картофель, мак (Papaver),конопля (Cannabis) и крапива жгучая (Urtica)имели подходящие для роста условия в местах, богатых питательными веществами, вблизи жилья. Возврат многих таких полезных растений на поля в качестве товарных или овощных культур происходил только в относительно недавнее время. Наряду с ячменем и пшеницей, к числу самых древних полезных растений относятся также лен и горох. Они были известны в Вавилоне и Египте по меньшей мере за 4000 лет до н.э. Самые древние обнаруженные семена ржи и овса имеют возраст свыше 3000 лет.

Экологические требования.

Требования к условиям жизни, которые тот или иной вид предъявляет в соответствии с его конституцией у себя на родине, также и в новых ареалах не должны выходить за известные границы, даже если с течением времени эти границы часто расширяются в результате скрещивания и селекции.

Местом происхождения многих полезных растений были биотопы литорального типа. Часто употребляемый термин «культурный ландшафт с полями» биологически ни в коей мере не везде обоснован, как это кажется на первый взгляд. Как дикая капуста (Brassica oleracea),так и Beta maritima, исходная форма сахарной и кормовой свеклы, растут на побережьях Средиземного моря и Атлантического океана. Рапс (В. napus B. campestris B. oleracea) и сурепица масличная (В. гара),а также выведенные из них брюква и турнепс происходят в конечном счете от В. campestris, встречающейся на территории от Средиземноморья до Сибири. В. campestris относится также к нитрофильным растительным сообществам, компоненты которых ранее росли на прибрежной полосе морей, озер или рек, а теперь обитают преимущественно на рудеральных местах и на пахотных землях. То же относится к горчице (Sinapis alba).Если известны предпочитаемые биотопы, то будет понятно, что рапс, листовую капусту и сахарную свеклу вследствие их солевыносливости можно успешно выращивать на недавно отвоеванных у моря участках берега в Шлезвиг-Гольштейне, чтобы ускорить возможность пахотного использования этих площадей. Влаголюбивым, непригодным для степных условий культурным растением является клевер красный (Trifolium pratense),который, хотя и был местным растением для больших территорий Евразии, но как культура был интродуцирован в Германию только в XIV в. через Северную Италию и Швейцарию, а в XVI в. – через Испанию и Фландрию.

Во всяком случае в Германии он начал широко возделываться только в XVIII в. и во Франции – в XIX в. Клевер ползучий (Т – repens),начало культуры которого в Центральной Европе относится примерно к тому же времени, издавна рос на естественных лугах Евразии. Культурный овес из группы Avena sativa, близкородственный овсюгу (A. fatua),появился в Центральной и Западной Европе в качестве сорняка в зерновых культурах, продвигаясь вдоль пойм рек Западной Азии и Восточной Европы. Он растет на всех почвах, обладающих достаточной водоудерживающей способностью и если в период вегетации выпадает нужное количества осадков. Овес нуждается в довольно больших количествах марганца, который в изобилии имелся для него в наносах крупных рек – первичных местообитаниях овса. Сахарная свекла, как растение морского побережья, напротив, требует много бора. Часто возникающие в результате недостатка этих микроэлементов нарушения развития у названных растений нетрудно понять, если помнить об этом.

Не только у берегов моря или рек или на затопляемых площадях, но и в горах климат может быть влажным, благоприятным наилучшему росту влаголюбивых растений. Здесь следует назвать горох и бобы, табак и картофель, которые по их чувствительности к засухе нужно отнести к гигрофильным растениям. Дикий картофель растет на почвах, образованных из продуктов выветривания в умеренно-прохладном влажном климате высокогорных долин Анд. Его родина – область летних дождей с частыми туманами и относительно выровненной сменой температур, обусловленной близостью моря. Соответственно этому картофель отличается низкой сосущей силой: и большой ассимиляционной поверхностью. Он хорошо растет на кислых почвах, так как продукты выветривания почв в местах его происхождения сначала имели кислую реакцию. Его высокая потребность в калии соответствует такой же потребности других растений на песчаной подпочве, таких, как люпин или гречиха, и поэтому слишком сильное известкование почвы действует на картофель отрицательно. Чем дальше продвигается культурный картофель в засушливые области, тем менее благоприятными становятся для него внешние условия. Возможно, что культурный картофель происходит от диплоидного дикорастущего вида Solatium vernei в результате более поздней естественной полиплоидизации.

Во многих отношениях требования люцерны к жизненным условиям противоположны требованиям картофеля. Так же как пшеница, ячмень, рожь и кукуруза, она относится к степным растениям, предпочитающим аридные области; однако по их засухоустойчивости они еще являются мезофитами. Сходные требования к климату предъявляют также фасоль, вика и эспарцет. Иранско-туранская родина люцерны расположена в настоящем континентальном ландшафте со значительной амплитудой крайних и средних температур. Люцерна обладает значительной по массе корневой системой ^и большой сосущей силой. Ее надземные органы не слишком велики, и незначительная по сравнению с картофелем листовая поверхность предохраняет ее от сильного испарения (рис. 2).

Рис. 2. Форма роста люцерны (степное растение) и картофеля (растение влажно-прохладных высокогорных долин)

Люцерна хорошо развивается на почве, содержащей щелочные соли. Ее высокую солевыносливость, свойственную также некоторым растениям морского побережья, например сахарной свекле, следует рассматривать как следствие происхождения из аридной зоны. В условиях влажного прохладного климата жизнеспособность этого степного растения снижается. На бедных известью или на кислых почвах она также плохо растет и становится восприимчивой к болезням. Из зерновых культур наиболее требователен ячмень. Он очень чувствителен не только к сырости и холоду, прежде всего в период до начала лета, но и к кислотности почвы. Благодаря невысокому коэффициенту испарения его еще можно возделывать как яровую культуру в тех областях, где выпадает только 450–500 мм осадков. Рожь также переносит сильную засуху. Это первое растение на целинных землях, которое очень нетребовательно к содержанию питательных веществ в почве и поэтому может расти даже на легких почвах при относительно небольшом количестве осадков. Степным растением с более высоким расходом воды, чем у ячменя и ржи, является пшеница. Как растение богатой гумусом и солями лессовой почвы, пшеница требует ко времени сильного роста обилия воды, а в период созревания – тепла и сухости. Поэтому она лучше всего растет в умеренно теплых и субтропических зонах. Здесь же выращивается и основная масса кукурузы, и большую часть мирового производства кукурузы обеспечивают США, Бразилия и СССР.

Рис. 3. Основные ареалы и пути переселения картофеля (К)(сплошные линии и пятна) и люцерны (Л)(пунктир и штриховка)

Если даже некоторые жизненные требования культурных растений можно еще установить, исходя из условий отбора на их родине, то, с другой стороны, большинство рас в настоящее время физиологически и экологически довольно далеки от своих исходных форм. Правда, и сейчас резко выделяются основные районы производства, например, люцерны и картофеля (рис. 3), но эти растения встречаются также вместе с капустой и сахарной свеклой в том же климате Средней Европы, где человек акклиматизировал растения литоральных сообществ и растения аридных равнинных и высокогорных степей.