Как человек использует семена растений: Напишите, как человек использует плоды и семена названных растений. Пшеница — …; рис — …;…

Жить на Марсе и не гореть: на что способны самые живучие растения Земли

18 мая 2019

Подпишитесь на нашу рассылку ”Контекст”: она поможет вам разобраться в событиях.

Автор фото, Getty Images

Подпись к фото,

Некоторые типы растений могут выживать вопреки самым суровым препятствиям

Некоторые растения настолько устойчивы и сильны, что могут спокойно выживать при экстремальных температурах и при минимальном количестве кислорода.

Эти удивительные показатели стойкости привлекли внимание ученых, исследующих выращивание овощей и фруктов в условиях изменения климата и адаптацию растительных культур к этим изменениям.

• Доклад ООН: миллион видов животных и растений на грани исчезновения
• Как повернуть глобальное потепление вспять? Вопросом занялись ученые в Кембридже

Но что же именно делает одно растение более живучим, чем другое?

Ботаник и ведущий Би-би-си Джеймс Вонг решил изучить этот вопрос и в процессе изучения выявил удивительные факты о самых выносливых растениях нашей планеты.

1. Древние растения могли бы выжить на Марсе

Автор фото, Getty Images

Подпись к фото,

Сможет ли этот лишайник так же свободно расти на марсианской поверхности?

Ученые из Германии полагают, что они выявили два типа растений, которые настолько живучи, что могут запросто произрастать даже на Марсе.

Неудивительно, что самые выносливые образцы — лишайники и цианобактерии из Швейцарии и Антарктиды — считаются одними из первых видов растений, появившихся на Земле.

Ученые имитировали марсианские условия (в том числе солнечную радиацию, резкие колебания температуры, экстремальную сухость и низкое атмосферное давление), чтобы проверить, смогут ли эти древние и стойкие культуры адаптироваться к ним.

Каков же был результат?

Эти растения не только выжили, но и развивались: в них продолжались фотосинтез и другие растительные процессы.

2. Клонирование — ключ к долголетию

Автор фото, Getty Images

Подпись к фото,

Чтобы достичь еще большего долголетия, некоторые деревья используют хитрый трюк: клонирование

Самым старым в мире деревом считается колючая сосна в восточной Калифорнии: в 2012 году ее возраст оценивался в 5062 года.

Чтобы достичь еще большего долголетия, некоторые деревья используют хитрый трюк: клонирование.

Да-да, они клонируют сами себя и живут в так называемых клональных колониях — это генетически идентичные деревья, связанные такой же корневой системой.

Клональные колонии могут существовать несколько тысяч лет. Например, возраст колонии Пандо в американском штате Юта оценивается в 80 тысяч лет, а колония дубов в долине Джурупа в Калифорнии еще старше — ей почти 13 тысяч лет.

3. «Живые камни» и богатый урожай

Автор фото, Getty Images

Подпись к фото,

Что это: насекомое, растение или минерал? Ответ: это литопсы!

Литопсы иногда называют «живыми камнями». Достаточно взглянуть на них, чтобы понять смысл этого прозвища: они больше похожи на гальку, чем на живую материю.

Однако эти удивительные организмы родом из южной Африки — на самом деле маскирующиеся растения, которые представляют собой ключ к получению обильных урожаев.

Эти растения способны выживать в экстремальных условиях пустыни и в скалах, используя своеобразный камуфляж, чтобы не быть съеденными.

Хотя основная часть этих растений находится под землей, литопсы имеют полупрозрачный верхний слой, который поглощает солнечный свет и превращает его в энергию.

Ученые надеются, что изучение способности литопсов использовать яркий надземный и тусклый подземный свет может помочь людям повысить эффективность урожаев в будущем.

4. Изменения климата и какао вместо кофе

Автор фото, Getty Images

Подпись к фото,

Кофе постепенно уходит в прошлое, уступая место какао

Повышение температуры воздуха может привести к исчезновению наиболее популярных видов кофейных зерен, однако им на смену может прийти более живучая культура — какао.

Ученые установили, что кофейные деревья арабика страдают от слишком жаркой погоды и сильнее подвержены листовой ржавчине — болезни, истребляющей кофейные плантации Центральной Америки в последние годы.

По мере повышения температур плантациям в низинах становится все сложнее производить качественный кофе, что может лишить средств к существованию тысяч людей.

Поэтому фермеры в Никарагуа, Гондурасе и Сальвадоре постепенно переключаются на выращивание какао — более устойчивых деревьев, адаптирующихся к жаркому климату.

Так что не удивляйтесь, если через несколько лет в один прекрасный день вместо традиционного утреннего эспрессо вам принесут чашку горячего шоколада.

5. Некоторые деревья не горят в огне

Автор фото, Getty Images

Подпись к фото,

Пирофитные растения вроде эвкалипта не боятся лесных пожаров

Эвкалиптовые деревья не только очень живучи — они еще и опасны.

Они принадлежат к так называемым пирофитам (от древнегреческого «огненное растение): им не страшен огонь, а иногда он им даже необходим для размножения и выживания.

Эти деревья часто сами провоцируют пожары, так как содержат горючие масла и смолы, а также сбрасывают сухие листья и кору, которая может запросто загореться и привести к разрушительным пожарам.

• Эмоциональная связь с кустом? Я зову его Джон
• Услышат ли вас растения, если вы станете им петь?

Однако когда лес объят пламенем, деревья вроде эвкалипта и некоторые виды сосен выживают.

Жар от огня активирует их семенные стручки, и пока другие растения с трудом восстанавливаются, их молодые побеги благополучно произрастают на выжженной земле.

Кроме того, исчезновение большинства крупных деревьев дает этим молодым деревцам возможность заполучить больше солнечного света.

6. Растения адаптируются к радиации

Автор фото, Getty Images

Подпись к фото,

Многие растения выживают после крупных ядерных катастроф, однако их плоды и корни непригодны для еды

Радиация разрушает живые клетки и повреждает ДНК, поэтому вы можете подумать, что растения просто не могут выжить после ядерной катастрофы.

Однако ученые, изучавшие последствия аварии на Чернобыльской АЭС в 1986 году, выяснили, что это не всегда так.

На опытах со льном и соевыми бобами они установили, что растения могут биологически адаптироваться к жизни в загрязненной среде.

Ученые полагают, что эта способность пережить ядерные инциденты могла сформироваться миллионы лет назад, когда на планете был более высокий уровень радиации.

7. Семена могут жить 32 тысячи лет

Автор фото, Getty Images

Подпись к фото,

В хранилище Королевских ботанических садов Кью хранятся образцы около 10% мировых диких растений

Российским ученым удалось вырастить давно исчезнувший вид растения, используя семена, закопанные белкой 32 тысячи лет назад.

Следы смолёвки узколистой (травянистого растения из северных широт) времен ледникового периода были найдены на берегу замерзшей реки в Сибири.

Исследователи взяли ткань с семян и использовали ее, чтобы вырастить новые растения, которые затем начали распространяться самостоятельно.

Эксперты надеются, что это лишь первый опыт восстановления исчезнувших видов растений, семена которых хранятся в условиях арктической вечной мерзлоты.

Семенная инфекция зерновых культур | Syngenta

Более 60% видов фитопатогенов передаются через семена. Посев зараженными семенами приводит к передаче болезней на вегетирующие растения и тем самым создает и поддерживает очаги инфекции в поле.

Заражение семенного материала микрофлорой происходит в различное время:
— в период вегетации;
— при уборке урожая, особенно в условиях повышенной влажности, во время обмолота или послеуборочной подработке зерна;
— в период хранения вследствие нарушения его режима, а также при закладке на хранение семян с повышенной влажностью.

На семенах обнаружено около 55 видов микроорганизмов, однако одновременно число видов на них не столь значительно. Микрофлора, встречающаяся на семенах, может быть сапротрофной (пенициллы, аспергиллы, мукор, альтернария и др.) и патогенной (головня, гельминтоспориоз, фузариоз, септориоз и др.). Некоторые сапротрофы в определенных условиях способны переходить к паразитированию и частично или полностью разрушать зерно, изменяя физические свойства и химический состав. При этом значительный ущерб они причиняют в период хранения семян, снижая их качество и вызывая даже гибель.

Почему важно проводить фитоэкспертизу семян?

«Фитоэкспертиза позволяет узнать качество посевного материала, с которым работает агроном. Даже норму высева семян невозможно установить, если неизвестна их лабораторная всхожесть, неясно, сколько проростков погибнет в результате инфекции. Фитоэкспертиза помогает принимать нужное решение. Если есть головневые заболевания – это одно решение, если присутствуют в основном корневые гнили – может быть и другое. Ну и вопрос экономики, конечно же, много значит. В хозяйстве он зачастую бывает ведущим. Ежегодно я встречаюсь с производственниками, специалистами станций защиты растений и вижу, что все больше появляется людей думающих, взвешивающих все «за» и «против», задающих вопросы. Их убеждает не слово, а результат», к.б.н., Павлова В.В.

Головневые болезни

Основной аспект биологии возбудителей головневых грибов, знание которого во многом обеспечивает оптимальную организацию защитных мероприятий — это путь заражения. Проростковая инфекция: гифы гриба инфицируют колеоптиль, при этом nuda. Генеративно-проростковая инфекция — промежуточный тип между двумя первыми. Летом заражается поверхность зерновки, а весной — проросток и все растение. Типичный представитель — пыльная головня овса (U.avenae). Головневые болезни вызывают потери урожая явные — в виде разрушения колоса, и скрытые — в виде понижения всхожести семян, снижения зимостойкости, угнетения роста растений и др. Необходимо помнить, что содержание головни на семенах жестко регулируется стандартом. 

Метод идентификации: заражение зерна твердой головней определяется путем смыва спор с поверхности зерна и последующем микроскопировании жидкости. Существуют специальные формулы для пересчета количества спор обнаруженных в смыве на процент заражения зерна патогеном. Анализ зерна на пыльную головню очень сложен и трудоемок — требует специальных реактивов и подготовленного специалиста. В этом случае более прост грунт-контроль — посев семян в грунт, например, летом. Результаты не менее точны, чем при анализе в лаборатории.

Виртуальные симптомы проявления головни на растениях.

Возбудители корневых гнилей — фузариозы и гельминтоспориозы

Грибы мало требовательны к условиям окружающей среды, чрезвычайно пластичны. Обладая большим набором ферментов, могут существовать на самых разнообразных субстратах, а потому широко распространены в природе и причиняют значительный вред сельскохозяйственным культурам.
Фузариоз может проявляться в трех формах – поражение колоса и зерна, фузариоз всходов, фузариозная корневая гниль. Во всех случаях заметную роль играет семенная инфекция. Под влиянием поражения колоса фузариозом уменьшается число зерен в нем, масса 1000 зерен, снижается всхожесть семян, и происходит частичная гибель всходов. Гельминтоспориоз – Bipolaris sorokiniana – наиболее распространен и вредоносен для яровых культур, особенно на яровом ячмене. Патоген вызывает гибель проростков и всходов, низкорослость растений, снижение общей и продуктивно кустистости, корневую гниль.
Грибы вызывают комплексное заболевание растений — поражая корни, стебель, листовой аппарат, колос. Потери урожая могут быть от 10% и более. Следует знать, что грибы продуцируют микотоксины, которые опасны как для человека, так и для животных.
Метод идентификации: зараженность зерна патогенами определяется в лаборатории рулонным методом. Идентификация видового состава возбудителей проводится путем посева зерна на питательную среду.

Гельминтоспориозы — возбудители листовых пятнистостей злаков

На пшенице, ржи и ячмене развиваются два вида – Drechsleragraminea – полосатая пятнистость, D.teres – сетчатая пятнистость, и на овсе — D.avenae. Все три вида развиваются на семенах и резко снижают их качества. Гельминтоспориозы наряду с головней считают самыми распространенными и вредоносными болезнями злаков. При высоком уровне инфицировании семян (более 25-30%) данными патогенами наблюдаются гибель и отставание в росте растений на начальных этапах жизни, развивается низкорослость, снижается общая и продуктивная кустистость, формируются ранние очаги инфекции, которые затем приводят к эпифитотии листовых пятнистостей на культурах.

Метод идентификации: для определения инфекции на семенах используют специальный метод — проращивание семян в растильнях с комбинацией условий прорастания: свет, температура, доступ воздуха. Проведение анализа требует определенного технического оснащения лаборатории.

Плесневение семян

Помимо фитопатогенных грибов, огромный ущерб семенному материалу могут причинять сапротрофные плесневые грибы, среди которых наиболее распространены виды родов Penicillium, Aspergillus, Mucor, Rhizopus, Cladosporium, Epicoccum и другие. В поле эти грибы развиваются редко и лишь при высокой влажности воздуха в период созревания и уборки урожая на ослабленных или полегших растениях вызывают поражение колосьев. При сплошном заселении колоса сапротрофами потери урожая могут составлять 80%, при частичном заселении колоса — до 32% (количество щуплых семян в колосе достигает до 50 и более %). Кроме того, при сильном развитии грибов зерно может приобрести токсические свойства. Пораженные сапротрофными грибами семена при хранении способны перезаражаться. Это отражается на посевных качествах — снижается всхожесть. В практике нередки случаи, когда семена с высокой жизнеспособностью (94–96%) имели низкую всхожесть — 76–78%. При биологическом анализе выявлялось, что эти семена в значительной степени были заражены Penicillium.

Метод идентификации: для определения инфекции на семенах используют рулонный метод анализа.

Альтернариозы

Грибы рода заселяют семена во время развития растения в поле до уборки. Заражение происходит в период цветения, молочной и молочно-восковой спелости хлебных злаков, гриб является одной из причин развития черного зародыша. Зерновые культуры поражаются альтернариозом повсеместно.
Вредоносность альтернариоза напрямую зависит от климатических условий, при которых происходило созревание зерна и условий его хранения. При нарушении нормальных условий хранения семян альтернариоз может вызвать плесневение и снижение их посевных качеств. Также следует учитывать, что многие виды альтернарии способны образовывать токсины, которые могут быть опасными не только для человека и животных, но и оказывать негативное влияние на семена и проростки, и тем самым влияют на рост, развитие и продуктивность растений. Многие аспекты альтернариоза носят противоречивый характер, что свидетельствует о том, что грибы этого рода требуют дальнейшего и всестороннего изучения.

Метод идентификации: для определения альтернариоза на семенах используют рулонный метод анализа.

Как защитить семена?

В древности люди пытались защищать посевной материал от вредных микроорганизмов используя золу, мышьяк, ртуть, медные соединения и т.д. Уже в начале 20 века многие хозяйства в обязательном порядке использовали средства для защиты посевного материала. Правильно подобранный препарат с оптимальной дозировкой и при качественном нанесении дает хороший старт культуре. Однако следует понимать, что ни один препарат не сможет «вылечить» партию с большим количеством зараженных, поврежденных и мертвых семян.
Необходимо знать: если есть угроза проявления в посевах зерновых культур пыльной головни, то следует использовать для обработки семян фунгициды с системным действием.

Фунгициды, используемые для обработки семян (Шпаар Д., 2010):

— Фунгициды с системным действием: бензимидазолы, морфолины, карбоксанилиды, имидазолы, триазолы, пиримидины, фениламиды, и др.
— Фунгициды с несистемным действием: тиокарбаматы и тиурамы, дикарбоксимиды, бензотриазины, фенилпироллы и др.

Роль семенных растений – биология

Семенные растения

OpenStaxCollege

[латексная страница]

Цели обучения

К концу этого раздела вы сможете:

• Объяснять, как разнообразие покрытосеменных отчасти обусловлено многократным взаимодействием с животными
• Опишите способы опыления
• Обсудите роль растений в экосистемах и то, как вырубка лесов угрожает биоразнообразию растений

Без семенных растений жизнь, какой мы ее знаем, была бы невозможна. Растения играют ключевую роль в поддержании наземных экосистем за счет стабилизации почв, круговорота углерода и смягчения климата. Большие тропические леса выделяют кислород и действуют как поглотители углекислого газа. Семенные растения служат убежищем для многих форм жизни, а также пищей для травоядных, тем самым косвенно питая плотоядных. Вторичные метаболиты растений используются в лечебных целях и в промышленном производстве.

Совместная эволюция цветковых растений и насекомых — гипотеза, получившая большое внимание и поддержку, особенно потому, что и покрытосеменные растения, и насекомые диверсифицировались примерно в одно и то же время в среднем мезозое. Многие авторы объясняют разнообразие растений и насекомых опылением и травоядностью или поеданием растений насекомыми и другими животными. Считается, что это было такой же движущей силой, как и опыление. В природе наблюдается коэволюция травоядных и защитных сил растений. В отличие от животных, большинство растений не могут убежать от хищников или использовать мимикрию, чтобы спрятаться от голодных животных. Между растениями и травоядными существует своего рода гонка вооружений. Для «борьбы» с травоядными семена некоторых растений, таких как желудь и незрелая хурма, содержат большое количество алкалоидов и поэтому неприятны для некоторых животных. Другие растения защищены корой, хотя некоторые животные разработали специальные приспособления для рта, чтобы рвать и жевать растительный материал. Шипы и шипы ([ссылка]) отпугивают большинство животных, за исключением млекопитающих с густым мехом, а у некоторых птиц есть специальные клювы, чтобы обойти такую ​​защиту.

(a) Колючки и (b) шипы являются примерами защиты растений. (кредит a: модификация работы Джона Салливана; кредит b: модификация работы И. Сачека-старшего)

Травоядные использовались семенными растениями для их собственной выгоды в демонстрации мутуалистических отношений. Наиболее ярким примером является распространение плодов животными. Растение предлагает травоядным питательный источник пищи в обмен на распространение генетического материала растения на более широкую территорию.

Крайним примером сотрудничества между животным и растением являются деревья акации и муравьи. Деревья обеспечивают насекомых убежищем и пищей. В свою очередь, муравьи отпугивают травоядных, как беспозвоночных, так и позвоночных, жаля и нападая на листогрызущих насекомых.

Травы — это успешная группа цветковых растений, опыляемых ветром. Они производят большое количество порошкообразной пыльцы, переносимой ветром на большие расстояния. Цветки маленькие и похожи на струйки. Большие деревья, такие как дубы, клены и березы, также опыляются ветром.

Ссылка на обучение

Посетите этот веб-сайт для получения дополнительной информации об опылителях.

Более 80% покрытосеменных опыляются животными: перенос пыльцы с пыльника на рыльце пестика. Следовательно, растения выработали множество приспособлений для привлечения опылителей. Специфичность специализированных растительных структур, нацеленных на животных, может быть очень неожиданной. Например, можно определить тип опылителя, предпочитаемого растением, только по характеристикам цветка. Многие цветы, опыляемые птицами или насекомыми, выделяют нектар, который представляет собой сладкую жидкость. Они также производят как плодородную пыльцу для размножения, так и стерильную пыльцу, богатую питательными веществами для птиц и насекомых. Бабочки и пчелы могут обнаруживать ультрафиолетовый свет. Цветы, которые привлекают этих опылителей, обычно имеют рисунок с низким коэффициентом отражения ультрафиолета, который помогает им быстро найти центр цветка и собрать нектар, будучи посыпанным пыльцой ([ссылка]). Крупные красные цветы со слабым запахом и длинной воронкообразной формой предпочитают колибри, которые имеют хорошее цветовосприятие, плохое обоняние и нуждаются в сильном насесте. Белые цветки, раскрывающиеся ночью, привлекают мотыльков. Другие животные, такие как летучие мыши, лемуры и ящерицы, также могут выступать в качестве агентов опыления. Любое нарушение этих взаимодействий, например, исчезновение пчел в результате нарушения распада колонии, может привести к катастрофе для сельскохозяйственных отраслей, сильно зависящих от опыляемых культур.

Когда пчела собирает нектар с цветка, он посыпается пыльцой, которую затем рассеивает на другие цветы. (кредит: Джон Севернс)

Scientific Method Connection

Тестирование привлечения мух запахом гниющей плотиВопрос: будут ли цветы, которые служат сигналом для пчел, привлекать мух-падальщиков, если опрыскивать их соединениями, пахнущими гнилой плотью?

Предыстория: Посещение цветов мухами-опылителями в основном является функцией обоняния. Мух привлекает гниющая плоть и падаль. Гнилостный запах, по-видимому, является главным аттрактантом. Полиамины путресцин и кадаверин, которые являются продуктами распада белков после смерти животных, являются источником резкого запаха разлагающегося мяса. Некоторые растения стратегически привлекают мух, синтезируя полиамины, подобные тем, которые вырабатываются разлагающейся плотью, и тем самым привлекают мух-падальщиков.

Мухи ищут мертвых животных, потому что они обычно откладывают на них яйца, а их личинки питаются разлагающейся плотью. Интересно, что время смерти может определить судебный энтомолог на основе стадии и типа личинок, извлеченных из трупов.

Гипотеза: Поскольку мухи привлекаются к другим организмам на основе запаха, а не зрения, цветок, который обычно привлекателен для пчел из-за своей окраски, будет привлекать мух, если его опрыскать полиаминами, подобными тем, которые вырабатываются разлагающейся плотью.

Проверьте гипотезу:

1. Выберите цветы, обычно опыляемые пчелами. Белая петуния может быть хорошим выбором.
2. Разделите цветы на две группы и, надев защитные очки и перчатки, опрыскайте одну группу раствором путресцина или кадаверина. (Дигидрохлорид путресцина обычно доступен в концентрации 98 процентов; для этого эксперимента его можно разбавить примерно до 50 процентов.)
3. Поместите цветы в место, где обитают мухи, разделив обработанные и неопрысканные цветы.
4. Наблюдайте за движением мух в течение часа. Запишите количество посещений цветов с помощью таблицы, аналогичной [ссылка]. Учитывая быстрое движение мух, может быть полезно использовать видеокамеру для записи взаимодействия мухи и цветка. Воспроизведите видео в замедленном темпе, чтобы получить точную информацию о количестве посещений цветов мухами.
5. Повторите эксперимент еще четыре раза с одним и тем же видом цветка, но с другими образцами.
6. Повторите весь эксперимент с другим типом цветка, который обычно опыляется пчелами.

Проанализируйте свои данные: просмотрите записанные вами данные. Усредните количество посещений мухами опрысканных цветов в течение пяти испытаний (на первом типе цветов) и сравните и сопоставьте их со средним количеством посещений мухами неопрысканных/контрольных цветов. Можете ли вы сделать какие-либо выводы о привлечении мух к опрыскиваемым цветам?

Для второго используемого типа цветка усредните количество посещений мухами опрысканных цветов в ходе пяти испытаний и сравните и сопоставьте их со средним количеством посещений мухами неопрысканных/контрольных цветов. Можете ли вы сделать какие-либо выводы о привлечении мух к опрыскиваемым цветам?

Сравните среднее количество посещений мухами двух типов цветов. Можете ли вы сделать какие-либо выводы о том, повлиял ли внешний вид цветка на привлечение мух? Перевешивал ли запах какие-либо внешние различия, или мух привлекал один тип цветка больше, чем другой?

Сделайте вывод: подтверждают ли результаты гипотезу? Если нет, то как это можно объяснить?

Семена растений составляют основу рациона человека во всем мире ([ссылка]). Многие общества питаются почти исключительно вегетарианской пищей и зависят исключительно от семян растений для удовлетворения своих потребностей в питании. Некоторые культуры (рис, пшеница и картофель) доминируют в сельскохозяйственном ландшафте. Многие культуры были выведены во время сельскохозяйственной революции, когда человеческое общество совершило переход от кочевых охотников-собирателей к садоводству и сельскому хозяйству. Зерновые, богатые углеводами, являются основным продуктом питания многих людей. Фасоль и орехи поставляют белки. Жиры получают из измельченных семян, как в случае арахисового и рапсового (рапсового) масел или фруктов, таких как оливки. Животноводство также потребляет большое количество урожая.

Основные культуры — не единственная пища, полученная из семян растений. Фрукты и овощи обеспечивают организм питательными веществами, витаминами и клетчаткой. Сахар для подслащивания блюд производится из однодольного сахарного тростника и эвдикотовой сахарной свеклы. Напитки готовят из настоев листьев чая, цветков ромашки, измельченных кофейных зерен или порошкообразных какао-бобов. Специи происходят из разных частей растений: шафран и гвоздика — это тычинки и бутоны, черный перец и ваниль — это семена, кора куста в Laurales 9Семья 0142 поставляет корицу, а травы, придающие вкус многим блюдам, получают из сушеных листьев и фруктов, таких как острый красный перец чили. Эфирные масла цветов и коры создают аромат духов. Кроме того, обсуждение вклада семян растений в рацион человека было бы неполным без упоминания алкоголя. Ферментация сахаров и крахмалов растительного происхождения используется для производства алкогольных напитков во всех обществах. В некоторых случаях напитки получают в результате ферментации сахаров из фруктов, как в случае с вином, а в других случаях — в результате ферментации углеводов, полученных из семян, как в случае с пивом.

У семенных растений есть множество других применений, включая получение древесины в качестве источника древесины для строительства, топлива и материала для изготовления мебели. Большинство бумаги получают из целлюлозы хвойных деревьев. Волокна семенных растений, таких как хлопок, лен и конопля, вплетаются в ткань. Текстильные красители, такие как индиго, были в основном растительного происхождения до появления синтетических химических красителей.

Наконец, труднее дать количественную оценку преимуществ декоративных семенных растений. Они украшают частные и общественные пространства, привнося красоту и спокойствие в человеческую жизнь и вдохновляя художников и поэтов.

Люди полагаются на растения по разным причинам. (а) Какао-бобы были завезены в Европу из Нового Света, где они использовались мезоамериканскими цивилизациями. В сочетании с сахаром, еще одним растительным продуктом, шоколад является популярной едой. б) Такие цветы, как тюльпан, выращивают из-за их красоты. (c) Хинин, извлеченный из хинного дерева, используется для лечения малярии, снижения температуры и облегчения боли. г) Эта скрипка сделана из дерева. (кредит a: модификация работы «Everjean»/Flickr; кредит b: модификация работы Розендаля; кредит c: модификация работы Франца Ойгена Кёлера)

Лечебные свойства растений известны людям с древних времен. Упоминания об использовании целебных свойств растений встречаются в египетских, вавилонских и китайских писаниях 5000-летней давности. Многие современные синтетические терапевтические препараты получают или синтезируют de novo из вторичных метаболитов растений. Важно отметить, что один и тот же растительный экстракт может быть терапевтическим средством при низких концентрациях, вызывать привыкание при более высоких дозах и потенциально может убить при высоких концентрациях. [ссылка] представляет несколько лекарств, их растения происхождения и их лекарственное применение.

Растительное происхождение лекарственных соединений и применение в медицине
Завод	Соединение	Заявка
Паслен смертоносный ( Atropa belladonna )	Атропин	Расширение зрачков для проверки зрения
Наперстянка ( Наперстянка пурпурная )	Наперстянка	Болезнь сердца, стимулирует сердцебиение
Ямс ( Dioscorea spp. )	Стероиды	Стероидные гормоны: противозачаточные таблетки и кортизон
Эфедра ( Эфедра виды)	Эфедрин	Деконгестант и расширитель бронхов
Тис тихоокеанский ( Taxus brevifolia )	Таксол	Химиотерапия рака; ингибирует митоз
Мак опийный ( Papaver somniferum )	Опиоиды	Болеутоляющее (уменьшает боль без потери сознания) и наркотическое (уменьшает боль с сонливостью и потерей сознания) в более высоких дозах
Хининовое дерево ( Cinchona spp.)	Хинин	Жаропонижающее (понижает температуру тела) и противомалярийное средство
Ива ( Salix spp.)	Салициловая кислота (аспирин)	Анальгетик и жаропонижающее

Career Connection

ЭтноботаникОтносительно новая область этноботаники изучает взаимодействие между определенной культурой и растениями, произрастающими в данном регионе. Семена растений оказывают большое влияние на повседневную жизнь человека. Растения не только являются основным источником пищи и лекарств, они также влияют на многие другие аспекты жизни общества, от одежды до промышленности. Лечебные свойства растений были обнаружены еще в культуре человечества. С середины 1900-х годов синтетические химические вещества начали вытеснять растительные средства.

Фармакогнозия — это раздел фармакологии, в котором основное внимание уделяется лекарственным средствам, полученным из природных источников. В условиях массовой глобализации и индустриализации существует опасение, что большая часть человеческих знаний о растениях и их лечебных целях исчезнет вместе с культурами, которые их взрастили. Вот тут-то и появляются этноботаники. Чтобы узнать и понять использование растений в конкретной культуре, этноботаник должен привнести знания о жизни растений, а также понимание и оценку различных культур и традиций. Амазонский лес является домом для невероятного разнообразия растительности и считается неиспользованным ресурсом лекарственных растений; тем не менее, как экосистема, так и ее коренные культуры находятся под угрозой исчезновения.

Чтобы стать этноботаником, человек должен получить обширные знания в области биологии растений, экологии и социологии. Изучаются и собираются не только образцы растений, но и связанные с ними истории, рецепты и традиции. Для этноботаников растения рассматриваются не только как биологические организмы, подлежащие изучению в лаборатории, но и как неотъемлемая часть человеческой культуры. Конвергенция молекулярной биологии, антропологии и экологии делает область этноботаники поистине междисциплинарной наукой.

Биоразнообразие обеспечивает ресурсы для новых продовольственных культур и лекарств. Растительная жизнь уравновешивает экосистемы, защищает водоразделы, смягчает эрозию, смягчает климат и обеспечивает убежище для многих видов животных. Однако угрозы разнообразию растений исходят со многих сторон. Взрывной рост населения, особенно в тропических странах, где рождаемость самая высокая и экономическое развитие идет полным ходом, ведет к вторжению человека в лесные массивы. Чтобы прокормить большую часть населения, людям необходимо получить пахотные земли, поэтому проводится массовая вырубка деревьев. Потребность в большем количестве энергии для питания крупных городов и экономического роста в них приводит к строительству плотин, последующему затоплению экосистем и увеличению выбросов загрязняющих веществ. Другая угроза тропическим лесам исходит от браконьеров, которые рубят деревья для получения драгоценной древесины. Черное дерево и бразильский палисандр, находящиеся в списке исчезающих видов, являются примерами видов деревьев, почти полностью исчезнувших из-за беспорядочной вырубки.

Количество исчезающих видов растений растет с угрожающей скоростью. Поскольку экосистемы находятся в хрупком равновесии, а семенные растения поддерживают тесные симбиотические отношения с животными — хищниками или опылителями, — исчезновение одного растения может привести к исчезновению связанных видов животных. Реальная и насущная проблема заключается в том, что многие виды растений еще не каталогизированы, и поэтому их место в экосистеме неизвестно. Этим неизвестным видам угрожают вырубка леса, разрушение среды обитания и потеря опылителей. Они могут вымереть до того, как у нас появится возможность начать понимать возможные последствия их исчезновения. Усилия по сохранению биоразнообразия осуществляются по нескольким направлениям: от сохранения семян семейной реликвии до штрихового кодирования видов. Семена семейной реликвии происходят из растений, которые традиционно выращивались людьми, в отличие от семян, используемых для крупномасштабного сельскохозяйственного производства. Штриховое кодирование — это метод, при котором одна или несколько коротких последовательностей генов, взятых из хорошо охарактеризованной части генома, используются для идентификации вида с помощью анализа ДНК.

Разнообразие покрытосеменных отчасти обусловлено многочисленными взаимодействиями с животными. Травоядные способствовали развитию защитных механизмов у растений и избеганию этих защитных механизмов у животных. Опыление (перенос пыльцы на плодолистик) в основном осуществляется ветром и животными, а покрытосеменные развили многочисленные приспособления для захвата ветра или привлечения определенных классов животных.

Растения играют ключевую роль в экосистемах. Они являются источником пищевых и лекарственных соединений, а также сырьем для многих отраслей промышленности. Однако быстрое обезлесение и индустриализация угрожают биоразнообразию растений. В свою очередь, это угрожает экосистеме.

Какая из следующих растительных структур не является защитой от травоядных?

1. шипы
2. шипов
3. нектар
4. алкалоиды

C

Белые и благоухающие цветы с обильным нектаром, вероятно, опыляются

1. пчелами и бабочками
2. летает
3. птиц
4. ветер

A

Обильная порошкообразная пыльца, образуемая маленькими нечеткими цветками, вероятно, переносится:

1. пчелы и бабочки
2. летает
3. птиц
4. ветер

D

Растения являются источником ________.

1. продукты питания
2. топливо
3. лекарство
4. все вышеперечисленное

Д

Биосинтез нектара и богатой питательными веществами пыльцы энергетически очень затратен для растения. Тем не менее, растения направляют большое количество энергии на опыление животных. Какие эволюционные преимущества компенсируют затраты на привлечение животных-опылителей?

Использование животных-опылителей способствует перекрестному опылению и увеличивает генетическое разнообразие. Вероятность того, что пыльца достигнет другого цветка, значительно возрастает по сравнению со случайностью опыления ветром.

Что такое биоразнообразие и почему оно важно для экосистемы?

Биоразнообразие – это разнообразие всех форм жизни. Это может относиться к изменчивости внутри вида, в пределах экосистемы или на всей планете. Это важно, потому что обеспечивает ресурс для новых продовольственных культур и лекарств. Растительная жизнь уравновешивает экосистемы, защищает водоразделы, смягчает эрозию, смягчает климат и обеспечивает убежище для многих видов животных.

штрих-код

метод молекулярной биологии, при котором для идентификации вида используется одна или несколько коротких последовательностей генов, взятых из хорошо охарактеризованной части генома

урожай

культурное растение

семена семейной реликвии

семена растения, которое исторически выращивалось, но не использовалось в современном сельском хозяйстве в больших масштабах

травоядные

потребление растений насекомыми и другими животными

нектар

жидкость, богатая сахарами, вырабатываемая цветами для привлечения животных-опылителей

опыление

перенос пыльцы с пыльника на рыльце пестика

Как маленькие семена повлияли на историю человечества по-крупному

Разнообразие семян и коробочек тропических лесов может быть ошеломляющим. «Для растений эволюционным императивом является не только производить семена, но и защищать и распространять их», — говорит автор.

Фотография Тима Ламана, National Geographic

Пожалуйста, соблюдайте авторские права. Несанкционированное использование запрещено.

Тор Хэнсон, автор книги Триумф семян проводил полевые исследования в Центральной Америке, когда его заинтересовали семена гигантского тропического дерева, известного как альмендро. Твердые, как скала, непроницаемые для ударов молота или долота, они заставили его задуматься о том, как рассеиваются семена и как они сформировали человеческую историю.

Говоря из своего дома в штате Вашингтон, где он работает биологом по охране природы, он объясняет, как зерно и революция часто идут рука об руку; почему угандийцы бросают просо на молодоженов; почему семена — лучшие друзья фракторов; и почему будущее семян является таким острым вопросом.

Пожалуйста, соблюдайте авторские права. Несанкционированное использование запрещено.

Книга начинается с того, что вы пытаетесь разбить семя молотком.

У тебя был нервный срыв или что?

[Смеется] Я решил изучить это очаровательное дерево тропических лесов в Центральной Америке, альмендро, которое является там краеугольным камнем. Он производит плоды, похожие на стручок с одним семенем. Внутри это невероятно прочное семя. Плоды разносят летучие мыши, которые срывают их и относят к кормушке, отъедают этот тонкий кусочек плоти, а затем сбрасывают семена. Грызуны и другие существа, такие как агути, затем прячут семена, как белки.

Я собрал кучу семян и принес их в свой офис в университете, но понял, что не могу открыть эти чертовы штуки. Сначала пробовал зубилом и молотком. В конце концов я пытался сбросить тяжелые предметы на семя. Но это была просто непробиваемая твердая оболочка, на которой не было бы ни царапины, даже если бы ее ударили.

Почему семя так трудно открыть? Для растений эволюционным императивом является не только производить семена, но и защищать и распространять их. Итак, в случае с альмендро семя развило эту ужасно прочную семенную оболочку, которую грызуны практически не могут прогрызть. Защита семян демонстрирует удивительный диапазон приспособлений, от чего-то столь же интуитивного, как твердая оболочка, до ряда химических веществ, которые семена используют для самозащиты.

Что вдохновило вас на написание этой книги? У тебя был маленький помощник, не так ли?

Желуди висят на белом дубе в Севани, штат Теннесси. Семена прорастают медленно после оседания в землю.

Фотография Стивена Альвареса, National Geographic

Пожалуйста, соблюдайте авторские права. Несанкционированное использование запрещено.

Меня давно интересуют семена. У меня есть степень магистра ботаники, и моя докторская работа частично была посвящена изучению семян этого тропического дерева. Стратегии, которые растения используют для размножения и распространения, очень интересны мне с интеллектуальной точки зрения. Но у меня был помощник, вдохновивший меня на написание книги.

Когда я решал, стоит ли писать, наш маленький сын был еще совсем маленьким, и у него была и остается одержимость семенами, или «внимательностью», как он их называл в то время. Он не мог произнести букву «с», поэтому решил заменить звуки «с» на слова, которые он мог бы произнести, например, твердую «х». Пауки становятся прячущимися, сотовые телефоны превращаются в адские телефоны, а семена превращаются в слухи. День за днем ​​он открывал кусочки фруктов, вынимал косточки и кричал: «Внимание!» В конце концов, это нарушило баланс. Я прислушался к семенам [смеется] и решил, что эти вещи действительно достойны книги.

Джордж Бернард Шоу, британский драматург, говорил о «жестокой энергии желудя». Что он имел в виду?

Думаю, его вдохновило обещание семян. В идее о том, что что-то маленькое может превратиться в нечто огромное, есть глубокая метафора. Его знаменитая цитата состоит в том, что вы сажаете желудь, и он взрывается, превращаясь в гигантский дуб, но если вы сажаете овцу, ничего не происходит, кроме разложения. И я думаю, что метафора семени глубоко укоренилась в нашей культуре. Вот почему семена используются в свадебных церемониях, например, бросают рис на жениха и невесту. Римляне бросали пшеницу, угандийцы бросали просо. В других частях мира это миндаль или даже хлопок. Это идея плодородия и возрождения, а также практический аспект обмена сельскохозяйственными знаниями.

Семена лежат в основе споров, бушующих вокруг генетической модификации или ГМО.

В более позднем возрасте Дарвин увлекся распространением семян. Как это связано с теорией эволюции?

Дарвин был очарован тем, как растения и животные были распространены по всему миру. Этот вопрос был естественным для него во время путешествия на «Бигле», где они пересекают столько разных жизненных зон в Южной Америке, затем через Тихий океан и спускаются в Австралию. Увидев узоры растений и животных, он, конечно, спросил себя: почему эти вещи там, где они? Как они туда попали? Это был один из его первых вопросов на Галапагосах.

Больше всего его интересовали животные и геология. Он собирал растения в основном в качестве услуги своему наставнику в Англии по имени Хенслоу, который был его профессором ботаники. Что касается птиц Галапагосских островов, он признал связь с Южной Америкой и начал задаваться вопросом, как эти растения были рассеяны и как они могли пересекать сотни миль от материковой части Южной Америки.

Вернувшись в Англию, он начал серию экспериментов по изучению того, как семена выживают в соленой воде и что происходит, когда семя попадает в почву. Это действительно открыло ему глаза на ботанику, и позже он написал несколько книг, посвященных ботаническим темам.

Большинство из нас используют семена травы для подкормки газона в это время года. Но вы говорите, что это «изменило ход человеческой истории». Как?

Семена трав обеспечивают нас огромным компонентом калорий в нашем рационе. Можно возразить, что нет ничего более важного для человеческой деятельности, чем выращивание травы. Основные сельскохозяйственные культуры во всем мире, такие как рис, овес, ячмень, просо или сорго, по большей части относятся к семейству злаковых. Они производят семена, которые дают нам каши, муку и хлеб, которые мы едим. Они буквально являются посохом жизни.

До недавнего времени отдельные сорта сельскохозяйственных культур выращивались на уровне деревни или семьи. Когда люди женились, они объединялись в семьи. Но они также объединяли земледельческие традиции. Эта идея укоренилась в нашей культуре. Укоренившийся буквально означает «в семенах». Слово «культура» происходит от латинского «cultura», что означает заботу о растениях.

Зерно также имеет давнюю связь с революцией. Если просмотреть историю революций — от падения Римской империи до Французской революции, — очень часто этим временам предшествовали засухи или периоды хлебного голода.

Ветер является одним из средств распространения семян. Это семенные головки пушицы.

Фотография Майкла С. Куинтона, National Geogaphic

Пожалуйста, соблюдайте авторские права. Несанкционированное использование запрещено.

В наше время после сильных засух в России и Европе вспыхнула Арабская весна. Пшеницы не хватало в Египте, одном из крупнейших импортеров пшеницы в мире. Цены взлетели до небес, и там, и в Тунисе начались голодные бунты. Показательно, что в Алжире не было такой революции. Что они делали в том году? Они вложили миллиарды долларов в импорт пшеницы, чтобы люди были сыты.

Фрекинг — новая технология, которая привлекла внимание всего мира. Я был удивлен, обнаружив, что это было бы невозможно без семян.

Масляная промышленность никогда не ассоциируется у людей с семенами. Но ключевым компонентом жидкости для гидравлического разрыва пласта, жидкости, которая закачивается в скважины, где проводится гидроразрыв, является измельченный боб из северной Индии, называемый гуаром. Гуаровые бобы невероятно хорошо удерживают воду, потому что этот вид эволюционировал в очень сухом пустынном климате. В результате он работает как прекрасный загуститель и является ключевым загустителем жидкости для гидроразрыва пласта. Цены на гуаровые бобы выросли на 1000–1500 процентов за пару лет после начала бума фрекинга. Фермеры в северной Индии, которые кормили этим кормом свой скот, внезапно начали продавать его по высокой цене и увидели огромный рост своего уровня жизни.

Грегор Мендель, отец современной генетики, много лет занимался скрещиванием гороха. Вы пытались повторить его подвиг, не так ли?

Меня очень заинтересовало, что отец современной генетики совершил прорыв в изучении семян. Он мог бы изучать все что угодно, но что действительно стало прорывом, так это его изучение гороха. Я думаю, это еще раз говорит о том, насколько тесно мы связаны с семенами в культурном отношении. Эксперименты Менделя продолжались восемь лет, поэтому я решил попробовать воспроизвести небольшую их часть.

Я получил несколько старых сортов морщинистого и гладкого гороха и скрещивал их так, как это делал Мендель в течение нескольких поколений, пока не смог увидеть, как доминантные и рецессивные признаки проявляются так, как это делал он. Благодаря своим исследованиям гороха Мендель смог определить, что признаки передаются как отдельные единицы, как гены, хотя у него еще не было слова «ген».

Организация Seed Savers предлагает людям возможность вспомнить прошлое своей семьи. Как это работает?

Seed Savers — замечательная группа, основанная в 1970-х годов супружеской парой, которая начала с небольшой рекламы, пытаясь собрать различные сорта семян овощей и заставить людей делиться ими. Разновидности овощей, выращиваемых в течение первых десяти тысяч лет существования нашей сельскохозяйственной системы, сильно сократились за последние сто лет. Мы становимся все более и более зависимыми от нескольких коммерческих сортов сельскохозяйственных культур. В результате произошла большая потеря разнообразия во всем, от помидоров до капусты и кукурузы. Seed Savers работают, чтобы сохранить эти сорта живыми в садах людей.

Семена также можно использовать в качестве оружия. Расскажите нам о том, что вы называете «самым известным убийством холодной войны».

Это невероятная история. В 1978 году на мосту Ватерлоо в Лондоне произошло убийство. Болгарский диссидент Георгий Марков был ранен кончиком зонта в ногу сзади. Сначала люди не могли понять, как он умер. Казалось, что его могли отравить, но никто не мог найти и следа отравления, пока другой диссидент не подвергся подобному нападению в Париже. Этот человек выжил, и они смогли извлечь из его спины крошечный шарик.

Они быстро сузили поле деятельности до яда семян, особенно рицина, который извлекается из семян клещевины. Он убивает людей так быстро, что организм редко успевает даже вырабатывать антитела для борьбы с ядом. В результате рицин по-прежнему используется в террористических атаках.

Соевые бобы, хранящиеся в руках фермера из Небраски, представляют собой съедобную бобовую культуру, имеющую множество применений.

Фотография Джоэла Сарторе, National Geographic

Пожалуйста, соблюдайте авторские права. Несанкционированное использование запрещено.

Ваши книги заканчиваются тем, что вы называете «бушующими спорами о будущем семян». Что происходит?

Семена лежат в основе дебатов, бушующих вокруг генетической модификации или ГМО. Когда я читаю эти истории, я должен спросить себя: почему семена? Генетические лаборатории производят все, от бесперых цыплят до коз с паучьим шелком. Так что удивительно, что семена — это то, что люди чувствуют, что они должны сплотиться и защищаться. Я думаю, это говорит о нашей глубокой культурной связи с семенами.

Есть озабоченность по поводу изменения геномов семян и патентования семян, чтобы фермеры больше не могли сохранять свои собственные семена или заниматься собственной селекцией растений, а были привязаны к нескольким запатентованным разновидностям искусственных семян. Но генетическая модификация просто присоединилась к длинному списку изобретенных нами технологий, с которыми мы изо всех сил пытаемся примириться, от ядерной энергии до дронов. Мы изобретаем эти удивительные вещи, а затем должны решить, как мы будем их использовать.

Это интервью было отредактировано и сжато.

Саймон Уорролл курирует Book Talk. Подпишитесь на него в Twitter или на сайте simonworrallauthor. com.

Читать дальше

Почему этот человек создает доспехи для кошек и мышей?

• История и культура

Почему этот человек создает доспехи для кошек и мышей?

Художник Джефф де Бур десятилетиями проектировал и изготавливал крошечные доспехи музейного качества. Как он нашел свое призвание? «Все началось с мыши, — говорит он.

Чтобы увидеть неуловимую дикую природу Малайзии, прогуляйтесь среди деревьев

• Путешествия

Чтобы увидеть неуловимую дикую природу Малайзии, прогуляйтесь среди деревьев

Стальные конструкции и качающиеся мосты, построенные высоко над подстилкой тропического леса, дают туристам ненавязчивый способ увидеть местных тапиров, тигров и знаменитых застенчивые приматы.

Полярный вихрь, объяснение

• Окружающая среда

Полярный вихрь, объяснение

Завихряющаяся масса холодного воздуха, парящая над Северным полюсом, иногда является причиной эпизодов экстремально холодной погоды в Северной Америке.