Учение Н.И. Вавилова о центрах происхождения культурных растений. Вавилов центр происхождения культурных растений
Биология для студентов - 10. Работы Н.И. Вавилова и его учение о центрах происхождения культурных растений
Потребность в исходном материале для селекции и улучшения сортов культурных растений обусловила создание учения о центрах их происхождения. В основу учения легла идея Ч. Дарвина о существовании географических центров происхождения биологических видов.
Впервые географические области происхождения важнейших культурных растений были описаны в 1880 г. швейцарским ботаником А. Декандолем. Согласно его представлениям, они охватывали довольно обширные территории, в том числе целые континенты. Важнейшие исследования в этом направлении спустя полвека были выполнены замечательным русским генетиком и ботанико-географом Н.И. Вавиловым (1887-1943), который осуществил изучение центров происхождения культурных растений на научной основе.
Н.И. Вавилов предложил новый, названный им дифференцированным, метод установления исходного центра происхождения культурных растений, заключающийся в следующем. Собранная из всех мест возделывания коллекция интересующего растения исследуется с помощью:
- морфологических,
- физиологических,
- генетических методов.
Таким образом, определяется область сосредоточения максимального разнообразия форм, признаков и разновидностей данного вида. В конечном итоге можно установить очаги введения в культуру того или иного вида, которые могут не совпадать с территорией его широкого возделывания, а находиться от нее на значительных (несколько тысяч километров) расстояниях. Причем центры возникновения культурных растений, возделываемых в настоящее время на равнинах умеренных широт, оказываются в горных районах.
Стремясь поставить генетику и селекцию на службу народного хозяйства страны, Н.И. Вавилов и его соратники во время многочисленных экспедиций в 1926-1939 г.г. собрали коллекцию, насчитывающую около 250 тыс. образцов культурных растений. Как подчеркивал ученый, его интересовали преимущественно растения умеренных зон, поскольку огромные растительные богатства Южной Азии, Тропической Африки, Центральной Америки и Бразилии, к сожалению, лишь в ограниченном масштабе могут быть использованы в нашей стране.
Важным теоретическим обобщением исследований Н.И. Вавилова является разработанное им учение о гомологических рядах (от греч. homologos – соответственный). Согласно сформулированному им закону гомологических радов наследственной изменчивости, не только близкие в генетическом отношении виды, но и роды растений образуют гомологические ряды форм, т.е. в генетической изменчивости видов и родов существует определенный параллелизм. Близкие виды, благодаря большому сходству их генотипов (почти одинаковому набору генов) обладают сходной наследственной изменчивостью. Если все известные вариации признаков у хорошо изученного вида расположить в определенном порядке, то и у других родственных видов можно обнаружить почти все те же вариации изменчивости признаков. Например, приблизительно одинакова изменчивость остистости колоса у мягкой, твердой пшеницы и ячменя.
Закон гомологических рядов наследственной изменчивости позволяет находить нужные признаки и варианты в почти бесконечном многообразии форм различных видов как культурных растений и домашних животных, так и их диких родичей. Он дает возможность успешно осуществлять поиск новых сортов культурных растений и пород домашних животных с теми или иными требуемыми признаками. В этом заключается огромное практическое значение закона для растениеводства, животноводства и селекции.
Его роль в географии культурных растений сопоставима с ролью Периодической системы элементов Д.И. Менделеева в химии. Применяя закон гомологических рядов, можно установить центр происхождения растений по родственным видам со сходными признаками и формами, которые развиваются, вероятно, в одной и той же географической и экологической обстановке.
Для возникновения крупного очага происхождения культурных растений Н.И. Вавилов считал необходимым условием, кроме богатства дикорастущей флоры видами, пригодными для возделывания, наличие древней земледельческой цивилизации. Ученый Н.И. Вавилов пришел к выводу, что подавляющее большинство культурных растений связано с семью основными географическими центрами их происхождения:
- Южно-Азиатским тропическим,
- Восточно-Азиатским,
- Юго-Западноазиатским,
- Средиземно-морским,
- Эфиопским,
- Центральноамериканским,
- Андийским
За пределами этих центров оказалась значительная территория, которая требовала дальнейшего изучения с целью выявления новых очагов окультуривания наиболее ценных представителей дикой флоры. Последователи Н.И. Вавилова – А.И. Купцов и А.М. Жуковский продолжили исследования по изучению центров культурных растений В конечном итоге число центров и охватываемая ими территория значительно пополнились.
vseobiology.ru
Учение Н.И. Вавилова о центрах происхождения культурных растений
Краткая биографическая справка
Выдающийся отечественный ученый-энциклопедист Николай Иванович Вавилов родился в Москве, $25$ ноября $1887$ г. Высшее образование он получил в Московском сельскохозяйственном институте, который закончил в $1911$ году. Еще учась в институте, Николай Иванович изучал вопросы земледелия и селекции. С начала двадцатых годов он возглавлял различные исследовательские учреждения генетического направления. Фактически Вавилов возглавил отечественную генетику.
Благодаря настойчивости и энтузиазму Николая Ивановича с $1920$ по $1940$ годы удалось снарядить для изучения растительных ресурсов характерных для Средней Азии, Средиземноморья и других регионов многочисленные экспедиции.
Коллекция культурных растений, которая была собрана в этих многочисленных экспедициях и сохраняется в ВИРе (Всесоюзный институт растениеводства), состоит более чем из $300$ тыс. образцов.
На основе анализа собранного материала Вавилов выдвинул целый ряд научных теорий в области генетики и селекции, и сделал огромный вклад в существенное развитие биологической науки. Под его именем было опубликовано около $300$ научных работ по селекции, земледелию, географии, организации сельского хозяйства. Значительное внимание Николай Иванович уделял особенностям организации сельского хозяйства и внедрению в него достижений науки.
В $1926$ году Вавилов, за плодотворные научно-исследовательские работы в области селекции, установления центров происхождения культурных растений, а также за открытие закона гомологических рядов был представлен к премии имени В. И. Ленина. В $1940$ году, его наградили золотой медалью имени Н. М. Пржевальского за исследования географии растений в Афганистане и в этом же году - Большой золотой медалью Всесоюзной сельскохозяйственной выставкив за успешные работы в области селекции и семеноводства.
Дальше Вавилов активно продолжил работать на благо науки. С $1929$ г. он был академиком АН СССР и академиком АН УССР, был избран президентом ($1929—1935$ гг.), позже вице-президентом ВАСХНИЛ ($1935—1940$ гг.).
К сожалению, видный ученый был незаслуженно арестован в $1940$ году и погиб в застенках НКВД в $1943$ году. А отечественная генетика не только понесла тяжелую утрату, но и на долгие годы была запрещена.
Центры происхождения культурных растений
За время многочисленных экспедиций в различные уголки земного шара Николай Иванович Вавилову удалось изучить мировые растительные ресурсы и установить, что самое большое разнообразие форм вида сосредоточено в районах непосредственного происхождения данного вида.
Замечание 1
Основываясь на изучениях собранных во время экспедиций материалов, используя биогеографический метод, он выделил восемь главных центров происхождения культурных растений и дал описание важнейшим сельскохозяйственным культурам, которые первыми возникли в выделенных районах. Н. И. Вавилову удалось установить не только первичные центры происхождения культурных растений, которые связаны с древними очагами цивилизации и местом первичного возделывания этих растений, но также и выделить вторичные центры, которые связаны непосредственно с последующими периодами культуры земледелия.
Какие же центры выделил Н.И. Вавилов? Он указал ориентировочно территории восьми самых главных центров происхождения растений.
- Китайский центр – родина сои, гречихи, гаоляна, редьки, проса, вишни, сливы.
- Индийский центр – признан родиной риса, сахарного тростника, цитрусовых, баклажана, черного перца, огурца.
- Среднеазиатский центр дал миру сорта мягких пшениц, бобов, гороха, конопли, репы, чеснока, моркови, груши, абрикоса.
- Переднеазиатский центр - стал родиной разных видов пшеницы, ржи, ячменя, инжира, розы.
- Средиземноморский центр - это район происхождения сахарной свеклы, капусты, петрушки, маслин.
- Абиссинский центр в Африке — родина твердых сортов пшеницы, сорго, кофе и бананов.
- Из территорий Северной Мексики и центральных районов Северной Америки пришли к нам виды кукурузы, хлопчатника, табака, тыквы.
- Южноамериканский центр является родиной картофеля и ананаса.
Значение научного наследия Н.И. Вавилова
Из экспедиций Вавилов привозил ценные образцы растений, которые были собраны в центрах их происхождения. Сотни тысяч этих образцов ежегодно размножаются в коллекциях института растениеводства, носящем сегодня имя Н.И.Вавилова. Они активно используются селекционерами в качестве исходного материала для создания новых сортов. Единственный континент (кроме Антарктиды), на котором долгое время не развивалось земледелие это – Австралия. Поэтому ее территория не была детально изучена и не вошла в систему мировых центров происхождения растений. Только в последние годы ученые начинают использовать в своих работах акации и эвкалипты в других регионах мира.
spravochnick.ru
Географические центры происхождения культурных растений. Вавилов. Альфонс Декандоль
Сто великих научных открытий
Тайны живого
Географические центры происхождения культурных растений
Учение о центрах происхождения культурных растений разработано советскими учеными, при первостепенной роли Николая Ивановича Вавилова (1887-1946).
Исследуя изменчивость и эволюцию культурных растений, великий Чарлз Дарвин опирался, прежде всего, на труд Альфонса Декандоля (1806—1893) «Рациональная ботаническая география». Правда, Дарвин обращал внимание на эволюцию видов, на наследственные изменения, которым подвергся вид. Декандоля же в первую очередь интересовало установление родины культурного растения.
Уже после смерти Дарвина вышла книга Декандоля «Происхождение культурных растений», ставшая основным трудом в этой области. Однако Декандоль лишь в общих чертах намечал родину культурных растений в пределах континентов. К тому же многие положения его труда оказались в корне неправильными. Остальные зарубежные ученые, занимавшиеся этой проблемой, в своих географических исследованиях мировой флоры совершенно не затрагивали культурные растения.
Классический труд Декандоля, при всей его насыщенности фактами, представлялся русскому ученому Николаю Ивановичу Вавилову односторонним, освещающим лишь вопрос о начальной родине культурных растений и связи их с дикими исходными или родственными видами.
Вавилов, в отличие от Декандоля, уделил первостепенное внимание, как основным областям возникновения видов, так и эволюционным этапам, пройденным видами при их расселении под действием культуры, условий среды и под влиянием естественного и искусственного отбора.
«Первое исследование Н И. Вавилова, относящееся к проблеме происхождения культурных растений, — пишет А.Ф. Бахтеев, — было опубликовано в 1917 году в работе «О происхождении культурной ржи», второе — «О восточных центрах происхождения культурных растений» — увидело свет в 1924 году. Ав 1926 году во втором томе 16-го выпуска «Трудов по прикладной ботанике и селекции» Н.И. Вавилов представил научной общественности фундаментальную работу «Центры происхождения культурных растений», посвященную Альфонсу Декандолю — результат настойчивого и последовательного изучения трудов своих предшественников, многолетних экспедиционных исследований, анализа собранных и апробационных посевов.
Подытоживая в названной работе результаты теоретических положений, Николай Иванович подчеркивает очевидность параллелизма и цикличности в формообразовании самых различных родов и семейств, что позволяет предвидеть наличие тех или иных форм, упрощая решение проблемы их происхождения. В данной публикации, впервые подводя итог своим теоретическим разработкам, Н.И. Вавилов выделил пять основных очагов главнейших полевых, огородных и садовых растений...»
«Выяснение центров формообразования и происхождения культурных растений, — пишет далее Вавилов, — позволяет подойти объективно и к установлению основных очаг.ов земледельческой культуры Споры о том, автономна ли египетская культура, не заимствовала ли она элементы культуры от Месопотамии или наоборот, вопросы об автономии китайской и индийской культур решаются объективно исследованием сортов культурных растений. Растения, их разновидности не так легко переносимы из одной области в другую; несмотря на многие тысячелетия странствований народов и племен, как мы видим, нет никаких затруднений в установлении основных очагов формообразования большинства культурных растений. Наличие в Северной Африке и Юго-Западной Азии больших эндемичных групп, видов и разновидностей культурных растений, на которых создавались самостоятельно земледельческие культуры, решает вопрос об автономии этих культур и в общем культурно-историческом смысле...
. .Конечная цель изложенных исследований, помимо их непосредственного утилитарного значения в смысле овладения источниками сортовых богатств, — попытаться подойти вплотную к общебиологическим проблемам видообразования. Эволюция шла в пространстве и во времени, только подойдя вплотную к географическим центрам формообразования, установив все звенья, связующие виды, можно, как нам кажется, — писал в заключение Вавилов, — искать путей овладения синтезом линнеевских видов, понимая последние как системы форм...
Самое решение проблем видообразования, как естественно вытекает из всего здесь изложенного, лежит только в синтезе углубленного исследования отдельных групп растений методами дифференциальной систематики ботанической географии, в смысле установления центров формообразования, методами генетики и цитологии...»
Николай Иванович Вавилов, несмотря на уже достигнутое, рассматривал первое издание «Центров происхождения...» как начальный этап дальнейших исследований. На протяжении более двух десятилетий он продолжал работать над этой проблемой. Каждая новая работа в той или иной степени обогащала и развивала идею «Центров происхождения культурных растений».
В дальнейшем, как отмечает А.Ф. Бахтин: «Для каждого из центров или очагов происхождения Н.И. Вавиловым указан основной перечень видов возделываемых растений, характерных для данного географического района включающий: хлебные злаки и другие зерновые культуры; зерновые бобовые; бамбуки, корнеплоды, клубнеплоды, луковичные и водяные пищевые растения; овощные, бахчевые; плодовые; кормовые; сахароносы; масличные и эфирно-масличные, смолоносы и дубильные растения; пряные растения; технические и лекарственные растения; прядильные; красильные; растения различного назначения, вплоть до растительных эндемов».
В одной из своих последних работ «Учение о происхождении культурных растений после Дарвина» Вавилов обобщает весь огромный исследованный материал: «Общая возделываемая территория земного шара в настоящее время определяется приблизительно в 850 миллионов га, что составляет около 7 процентов от всей суши. Из общего числа 1500 видов пищевых, технических и лекарственных культурных растений мы остановимся условно на 1000 главнейших видов, которые фактически занимают не менее 99 процентов всей возделываемой территории. Остальные 500—600 видов при всем их разнообразии занимают менее 1 процента всей возделываемой территории.
Континентом, давшим наибольшее число культурных растений, является Азия, на долю которой приходится из рассматриваемых 1000 видов около 700, т. е. около 70 процентов всей культурной флоры. На Новый Свет приходится приблизительно 17 процентов. Австралия до прихода европейцев не знала культурных растений, и только в последнее столетие ее эвкалипты и акации начинают широко использоваться в культуре тропических и субтропических районов мира.
В пределах континентов выделяются следующие семь основных географических центров происхождения культурных растений.
1. Южно-азиатский тропический центр, включая сюда территорию тропической Индии, Индокитая, Южного тропического Китая и острова Юго-Восточной Азии...
2. Восточно-азиатский центр включает умеренные и субтропические части Центрального и Восточного Китая, большую часть Тайваня, Корею и Японию...
3. Западноазиатский центр. Сюда входят территории нагорной Малой Азии (Анатолии), Иран, Афганистан, Средняя Азия и Северо-Западная Индия...
4. Средиземноморский центр включает страны, расположенные по берегам Средиземного моря...
5. В пределах Африканского материка выделяется маленькая Абиссиния как самостоятельный географический центр.. Сюда же примыкает несколько своеобразный Горно-Аравийский (Йеменский) очаг...
6. На обширной территории Северной Америки выделяется, прежде всего, Центральноамериканский географический центр, включая южную Мексику...
7. Андийский центр в пределах Южной Америки, приуроченный к части Андийского хребта...
...Как видно, основные географические центры начального введения в культуру большинства возделываемых растений связаны не только с флористическими областями, отличающимися богатой флорой, но и с древнейшими цивилизациями. В самом деле, выделенные семь крупных центров соответствуют локализации древнейших земледельческих культур. Южно-азиатский тропический центр связан с высокой древнеиндийской и индокитайской культурой. Новейшие раскопки показали глубокую древность этой культуры, синхроничную переднеазиатской. Восточно-азиатский центр связан с древней китайской культурой.
Юго-Западноазиатский с древней культурой Ирана, Малой Азии, Сирии и Палестины. Средиземноморье уже за несколько тысячелетий до нашей эры сосредоточило этрусскую, эллинскую и египетскую культуры, насчитывающие около 6 тысяч лет своего существования. Сравнительно примитивная абиссинская культура имеет глубокие корни, вероятно, синхроничные древней египетской культуре, а может быть, и предшествующие ей. В пределах Нового Света Центральноамериканский центр связан с великой культурой майя, достигшей до Колумба огромных успехов в науке и искусстве. Андийский центр связан с замечательной доинкской и инкской цивилизациями».
В одной из своих лекций Николай Иванович обратил внимание на отличие отечественного метода: «Специфической особенностью наших исследований является введение так называемого дифференциального ботанико-географического метода, поскольку в отношении культурных растений нас интересуют не только ареалы видов и родов, но, прежде всего, составляющие виды, разновидности и расы. В этом направлении советские исследователи пошли самостоятельно Крупные открытия, выпавшие на долю советской науки, обуславливаются именно нетронутостью этой области».
Оценивая учение о «Центрах происхождения культурных растений», Вавилов не без гордости говорил, что им была взята трудная задача мобилизации растительных ресурсов всего земного шара.
libanomaly.ru
