Тема 1.2. Культурные растения. Происхождение, расселение, требования к условиям жизни. Условия жизни культурных растений
Тема 1.2. Культурные растения. Происхождение, расселение, требования к условиям жизни
Культурные растения – главный компонент не только экологической, но и социально-экономической системы. Их рост и развитие определяются как природными, так и антропогенными факторами.
На основании обширных данных, установлены центры происхождения по Вавилову (1698), с некоторыми изменениями (Юго-западная Азия; Средиземноморский регион; Абиссинское нагорье; Индия; Юго-восточная Азия; Центрально-Американская горная область; Боливийско-Перуанская область), в которых отдельные виды характеризуются большим богатством форм.
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 (Hordeum distichum), мелкосеменные формы льна (Linum usitatissisum), чечевица (Lens culinaris), бобы (Vicia faba), горох (Pisum sativum), далее люцерна (Medicago sativa), сурепица(Brassca rapa), лук репчатый (Allium сера), а также важнейшие плодовые деревья – яблоня, груша, слива, вишня и черешня.
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 (Lupines) сераделлы (Ornithopus sativus), клевера (Trifolium incarnatum), сахарной и кормовой свеклы,(Beta vulgaris), капусты (Brassica oleracea)и рапса (Brassica napus) – морковь посевная (Daucus sativa) происходит, по-видимому, из Средиземноморья в результате скрещивания дикорастущей в Средней Азии D. carota с морковью гигантской (D. maxima), также, как, вероятно, и редька (Raphanus sativus)произошла от скрещивания атлантическо-средиземноморской R. maritimus с западно-средиземноморско-понтийской R. rostratus.
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 (Nicotiапа 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).
Многие виды превратились в полезные растения из сорняков. Их называют вторичными культурными растениями. К ним относятся рожь и овес, которые снанала засоряли посевы пшеницы и ячменя. Рожь еще и сейчас встречается как сорняк на пшеничных полях в Малой Азии. Точно так же вика (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 (Uriica) 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.
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.
Влаголюбивым, непригодным для степных условий культурным растением является клевер красный (Trifoliurn 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.
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.
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, чем у ячменя и ржи, является пшеница. Она лучше всего растет в умеренно теплых и субтропических зонах.
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.
Несмотря на относительно большое разнообразие культурных растений, наиболее широкое распространение у земледельцев получили следующие:
яровые однолетние растения – возделывают наиболее широко, имеют период вегетации от нескольких недель до нескольких месяцев;
озимые однолетние растения – высевают осенью, урожай собирают в середине лета следующего года;
двулетники – чаще выращивают как однолетние культуры;
многолетние травы;
деревья и кустарники, отдельные их виды (например, хлопчатник) выращивают как однолетники.
Как правило, возделывают высокоурожайные культурные растения. На земном шаре широкое распространение получили рис, пшеница, кукуруза, картофель, ячмень, батат, соя, овес, сорго, просо, сахарный тростник, сахарная свекла, рожь, арахис.
Культурные растения, занимают центральное место в агрофитоценозе, они являются ядром этой биологической системы. Культурные растения оказывают наиболее сильное, нередко господствующее влияние на агрофитоценоз. Растение-доминант не только компонент фитоценоза, но и важный экологический фактор, оказывающий многостороннее влияние на окружающую среду, экологическую обстановку, складывающуюся в агробиогеоценозе. Поэтому доминант получил звание "эдификатор". Однако некоторые авторы возражают против введения этого термина, так как эдификаторное действие культурных растений выражено значительно слабее, чем диких, иногда оно в агрофитоценозах может совсем не проявляться. Возможно, термин "эдификатор" не совсем удачен, но он довольно широко распространен в агробиогеоценологии.
Эдификаторная роль культурных растений разных видов неодинакова. По степени убывания эдификаторного влияния они могут быть расположены в следующем ряду:
многолетние травы,
озимые колосовые культуры,
яровые колосовые,
зернобобовые,
яровые пропашные (подсолнечник, картофель, кукуруза),
бахчевые,
овощные.
По эдификаторности, т.е. по способности влиять на среду, культурные растения подразделены В. В. Туганаевым на три группы.
В первую группу входят силъноэдификаторные растения. К ним относят растения сплошного посева, образующие травостой, проективное покрытие которого составляет около 100%. К этой же группе отнесены растения высокорослые (до 3 м) и среднерослые, но быстро развивающиеся с весны (озимая рожь, рапс, вика, подсолнечник на силос).
Вторую группу составляют среднеэдификаторные растения. К ним относятся растения сплошного и рядкового весеннего посева, достаточно высокорослые, с проективным покрытием 70-80%, большей частью, быстро развивающиеся после появления всходов (яровые зерновые, в том числе рис), пропашные (хлопчатник, кукуруза, гречиха, соя).
Третью группу составляют слабоэдификаторные растения. К ним относятся некоторые растения, медленно развивающиеся после появления всходов и с проективным покрытием не выше 50 %: бахчевые, овощные культуры, горох и др.
Эту классификацию, отражающую степень эдификаторного влияния сельскохозяйственных культур, можно использовать при оценке агробиогеоценозов.
Выполняя роль доминантов-эдификаторов, возделываемые растения определяют структуру и функцию агробиогеоценозов, их компонентный состав.
Факторы жизни культурных растений | Религия, наука, жизнь
В настоящее время, когда наше реконструируемое сельское хозяйство предъявляет к почвоведению в области разрешения проблем, связанных с агрономической характеристикой почв, с их химизацией и пр., исключительные по своему масштабу требования, указанный выше пробел дает себя знать с сугубой остротой.
В соответствии с теми двумя категориями запросов, которые предъявляются земледелием к науке о почве и которые нами только что были формулированы, мы в I части своего курга ознакомились предварительно со всеми теми многосложными свойствами и процессами, которые имеют место в почвенной толще. В настоящей II части мы постараемся все эти свойства и процессы уже осветить непосредственно как факторы жизни культурных растений.
Условность и неопределенность всех этих понятий, однако,» очевидна. Достаточно хотя бы указать на то, что нам известны некоторые почвы, не обладающие в поверхностных своих горизонтах ясно различимым темным цветом, что различные растения распространяют свою корневую систему на весьма различную глубину, что мощность пахотного слоя в зависимости от глубины обработки почвы колеблется в очень широких размерах и т. п. Но, помимо всего сказанного/ необходимо отметить, что все вышеприведенные определения являются неудовлетворительными и по существу, ибо ими в значительной мере обесценивается сельскохозяйственное значение горизонтов земной оболочки, лежащих глубже «пахотного слоя», глубже района распространения главной массы растительных корней и глубже окрашенного органическими веществами в темный цвет почвенного слоя. Правда, некоторые авторы, чтобы оттенить существенное значение для культивируемых растений и более глубоко лежащих горизонтов, вводят дополнительное понятие о «подпахотном» слое, т. е. таком, в который непосредственно переходит вышележащий, подвергающийся механической обработке слой, или устанавливают термин «подпочва» , но введение и этих дополнительных понятий надо признать неуясняющим существа дела, ибо представление о том, какой же слой земной коры играет существенно важную роль в жизни культурного растения и, следовательно, какая же часть этой коры должна представлять собою предмет непосредственного изучения со стороны агрономической, остается и при этих дополнительных терминах неопределенным и неясным.
fideviva.ru
Создание культурных растений человеком, растительные сообщества, ярусность как признак сообщества
В естественных условиях без участия человека живут и размножаются дикие (или дикорастущие) растения, представленные деревьями, кустарниками и травами. Они распространены в различных климатических зонах и образуют растительный покров лесов, лугов, болот. Растут в озерах, реках, заселяют пустыри, дороги, улицы городов, некоторые из них засоряют посевы (сорняки).
Из дикорастущих человек вывел, применяя основные методы селекции — гибридизацию и отбор, — все культурные растения, которые он выращивает на полях, в огородах, садах и парках, на улицах городов, в жилищах.
Среди разнообразия существующих на Земле покрытосеменных эти растения занимают особое место. Их всего несколько тысяч видов, но площадь, занятая их посевами и плантациями, составляет 10% всей суши. Это культуры злаков, зернобобовых, овощных, плодовых, бахчевых, волокнистых, лекарственных, эфиромасличных, кормовых и др. Кроме этого, человек выращивает и специальные виды деревьев, кустарников и трав с декоративной целью.
Селекцией человек занимается с тех давних пор, когда он начал выращивать полезные растения, отбирая для посева семена лучших из них. Позднее отбор производился среди потомков специально подобранных родительских пар уже с определенной целью: получения более высоких урожаев, увеличения размеров семян или плодов и т.д. Так было выведено множество сортов различных видов растений, приспособленных к произрастанию в определенных условиях.
В настоящее время человек выращивает 20 тыс. сортов пшеницы, 10 тыс. — яблонь, груш и роз — по 5 тыс. сортов и т.д.
Растительные сообщества
Растительным сообществом (или фитоценозом) называется совокупность растений на однородном участке территории, характеризующаяся определенным составом и связанная тесными взаимоотношениями с условиями существования.
В процессе взаимодействия растений со средой формируется сочетание видов, соответствующее климатическим условиям, почвам, рельефу местности.
Сложившееся сообщество характеризуется специфическим составом флоры, количеством особей каждого вида, распределением видов. Разные растительные сообщества обычно резко отличаются друг от друга (сосновый лес с вересковым покровом, сосновый лес с белым наземным лишайниковым покровом, еловый лес с черникой, разнотравная степь, ковыльная степь) и характеризуются своими особенностями.
Состав флоры сообществ определяется экологическими потребностями, однако это не значит, что в них подбираются виды одинаковой экологии. Так, в лесах подбираются разные формы: деревья, кустарники, злаковые и широколистные травы, мхи, лишайники и другие растения. Жизненные потребности всех растений различны, поэтому они должны находиться в определенных соотношениях, обеспечивающих их приспособленность друг к другу. Соотношение различных видов сообщества между собой составляет его структуру.
Ярусность — структурный признак сообществ
Одним из структурных признаков сообщества является ярусность: растения различной высоты располагают свои надземные органы на разных уровнях, отчасти перекрывая друг друга. Различные сообщества характеризуются разным числом ярусов. В сосновом лесу может быть от 2 до 5 ярусов.
- Двухъярусный лес: сосна — I ярус, олений лишайник — II ярус;
- трехъярусный: сосна, черника, зеленый мох;
- четырехъярусный: сосна, орешник, черника, зеленый мох;
- пятиярусный: сосна, орешник, черника, кислица, зеленый мох.
Число ярусов может быть и больше. Одноярусных сообществ не бывает.
В приведенных примерах в каждом ярусе указан господствующий (доминирующий) вид. Ярусное сложение в одних, случаях выражено отчетливо (леса, болота), в других— слабее (некоторые степи, луга). Число ярусов увеличивается с увеличением числа видов, улучшением условий существования, возрастом сообщества.
Кроме надземной существует подземная ярусность: расположение корневой системы различных видов на разной глубине. В степи, например, может быть три подземных яруса:
- верхний, неглубокий, в котором размещаются корни однолетних растений, клубни, луковицы;
- средний — занят главным образом корнями злаков;
- глубокий, где находятся стержневые корни двудольных.
На лугах с моховым покровом можно наблюдать 4 яруса корневых систем. Благодаря подземной ярусности на одном и том же месте может расти большое количество видов.
Сформировавшееся растительное сообщество подвержено постоянным изменениям, вызванным разными причинами. Это могут быть сезонные изменения, связанные с фенологическими явлениями у растений на протяжении года.
Ранней весной сообщество характеризуется расцветом одних видов, в то время как другие только пробуждаются к жизни. В конце лета наоборот: у первых видов семена осыпались, листья отмерли; а другие только достигли полного расцвета.
Кроме того, и продолжительность вегетации у одних растений длинная, у других — короткая. Соответственно этому характер сообщества очень изменяется по сезонам года. Это явление можно назвать ярусностью во времени в отличие от ярусного расположения в пространстве подземных и надземных частей растений.
Причинами смены, а иногда и полного исчезновения сообщества могут быть и метеорологические условия, изменения климата, почв, влияние животных, воздействие человека.
Совокупность всех условий, оказывающих влияние на растительные сообщества, называется средой обитания. Среда слагается из факторов абиотических и биотических.
animals-world.ru
