Культурные растения южноазиатского тропического центра. Биология

Успех селекционной работы во многом зависит от качества исходного материала, главным образом от его генетического разнообразия. Чем разнообразнее исходный материал для селекции, тем больше возможностей он предоставляет для гибридизации и отбора. Селекционеры, пользуясь биологическим, генетическим и экологическим разнообразием растительного мира, создали огромное количество различных сортов культурных растений.

Современные культурные растения выращивают одновременно в разных странах, на разных континентах. Однако каждое из этих растений имеет свою историческую родину - центр происхождения . Именно там находились или находятся и поныне дикорастущие предки культурного растения, там сформировались его генотип и фенотип.

Учение о центрах происхождения культурных растений создано выдающимся русским ученым Н. И. Вавиловым .

На основании материалов о мировых растительных ресурсах, собранных большим коллективом ботаников под руководством российского учёного Н. И. Вавилова в многочисленных экспедициях (коллекция составляла около 250 000 образцов) , вначале было выделено 8 центров происхождения культурных растений с рядом подцентров, но в более поздних работах Вавилов укрупнил их в 7 основных первичных центров.

Основные центры происхождения культурных растений

	Культурные растения, возникшие в этом центре от древних культур
1. Южноазиатский тропический (около 33 %)	Сахарный тростник, огурец, баклажан, цитрусовые, шелковица, манго, банан, кокосовая пальма, черный перец
2. Восточноазиатский (Китайский) (20%)	Соя, просо, овес, гречиха, чумиза, редька, персик, чай, актинидия
3. Юго-Западноазиатский (14%)	Пшеница, рожь, горох, чечевица, лен, конопля, дыня, яблоня, груша, слива, абрикос, вишня, виноград, миндаль, гранат, инжир , лук, чеснок, морковь, репа, свекла
4. Средиземноморский (11%)	Пшеница, овес, рожь, капуста, сахарная свекла, укроп, петрушка, маслина, лавр, малина, дуб пробковый, клевер, вика
5. Абиссинский (Эфиопский) (4 %)	Сорго, твердая пшеница, рожь, ячмень, кунжут, хлопчатник, клещевина, кофе, финиковая пальма, масличная пальма
6. Центральноамериканский (10 %)	Кукуруза, фасоль, картофель, тыква, батат, перец, хлопчатник, табак, махорка, сизаль (волокнистая агава), авокадо, какао, орех, пекан
7. Андийский (Южноамериканский) (около 8 %)	Картофель, кукуруза, ячмень, амарант, арахис, томат, тыква, ананас, папайя, маниок, гевея, хинное дерево, фейхоа, кока, бразильский орех (бертоллеция)

Основные географические центры происхождения культурных растений: I — Южноазиатский тропический;
II — Восточноазиатский; III — Юго-Западноазиатский; IV — Средиземноморский; V — Абиссинский;
VI — Центральноамериканский; VII — Андийский (Южноамериканский)

Большинство центров совпадают с древними очагами земледелия, причем это преимущественно горные, а не равнинные районы. Ученый выделил первичные и вторичные центры происхождения культурных растений. Первичные центры - это родина культурных растений и их диких предков. Вторичные центры - это районы возникновения новых форм уже не от диких предков, а от предшествующих культурных форм, сосредоточенных в одном географическом месте, нередко далеком от первичного центра.

Не все культурные растения возделываются в местах своего происхождения. Миграции народов, мореплавание, торговля, экономические и природные факторы во все времена способствовали многочисленному перемещению растений в другие районы Земли.

В иных местообитаниях растения изменялись и давали начало новым формам культурных растений. Их разнообразие объясняется мутациями и рекомбинациями, появляющимися в связи с произрастанием растений в новых условиях.

Исследование происхождения культурных растений привело Н. И. Вавилова к выводу, что центры формообразования важнейших растительных культур в значительной мере связаны с очагами человеческой культуры и с центрами разнообразия домашних животных. Многочисленные зоологические исследования подтвердили этот вывод.

Учение о происхождении и эволюции культурных растений считается одним из существенных разделов селекции. Н. И. Вавилов писал, что вся селекционная работа, начиная с исходного материала, установления основных областей происхождения видов и кончая созданием новых сортов, является, по существу, новым этапом в эволюции растений, а саму селекцию можно рассматривать как эволюцию, направляемую волей человека.

В своих экспедициях Вавилов собрал богатейшую коллекцию культурных растений, нашел родственные связи между ними, предсказал возможные для выведения ранее неизвестные, но заложенные генетически свойства этих культур. Он обнаружил существование районов с максимальной концентрацией видов, разновидностей и сортов определенных культурных растений, а также то, что эти районы связаны с местами древнейших цивилизаций.

В ходе исследований Н.И. Вавилова было выявлено семь основных географических центров происхождения культурных растений.

1. Южноазиатский тропический центр (Рис. 2) включает в себя тропическую Индию, Индокитай, Южный Китай, Юго-Восточную Азию. Культурные растения центра: рис, сахарный тростник, огурец, баклажан, цитрусовые, манго, банан, кокосовая пальма, черный перец - около 33 % всех культурных растений.

Рис. 2. Южноазиатский тропический центр ()

2. Восточноазиатский центр - Центральный и Восточный Китай, Япония, Корея, Тайвань (Рис. 3). Отсюда произошли соя, просо, гречиха, слива, вишня, редька, грецкий орех, мандарин, хурма, бамбук, женьшень - около 20 % культурных растений.

Рис. 3. Восточноазиатский центр ()

3. Юго-западноазиатский центр - Малая Азия, Средняя Азия, Иран, Афганистан, Юго-Западная Индия (Рис. 4). Этот центр является прародителем пшеницы, ячменя, ржи, фундука, бобовых культур, льна, конопли, репы, чеснока, винограда, абрикоса, груши, дыни - порядка 14 % всех культурных растений.

Рис. 4. Юго-западноазиатский центр ()

4. Средиземноморский центр - страны побережья Средиземного моря (Рис. 5). Отсюда вышли капуста, сахарная свекла, маслины, клевер, чечевица, овес, лен, лавр, кабачок, петрушка, сельдерей, виноград, горох, бобы, морковь, мята, тмин, хрен, укроп - около 11 % культурных растений.

Рис. 5. Средиземноморский центр ()

5. Абиссинский, или Африканский центр - Абиссинское нагорье Африки в районе Эфиопии (Рис. 6). Оттуда произошли пшеница, ячмень, сорго, кофе, бананы, кунжут, арбуз - порядка 4 % культурных растений.

Рис. 6. Абиссинский, или Африканский центр ()

6. Центральноамериканский центр - Южная Мексика (Рис.7). Родоначальник фасоли, кукурузы, подсолнечника, хлопчатника, какао, тыквы, табака, топинамбура, папайи - около 10 % культурных растений.

Рис. 7. Центральноамериканский центр ()

7. Южноамериканский, или Андийский центр - западное побережье Южной Америки (Рис. 8). Из этого центра произошли картофель, томат, ананас, сладкий перец, хинное дерево, кокаиновый куст, гевея, арахис - около 8 % культурных растений.

Рис. 8. Южноамериканский, или Андийский центр ()

Мы познакомились с важнейшими центрами происхождения культурных растений, они связаны не только с флористическим богатством, но и с древнейшими цивилизациями.

Список литературы

1. Мамонтов С.Г., Захаров В.Б., Агафонова И.Б., Сонин Н.И. Биология. Общие закономерности. - Дрофа, 2009.
2. Пономарева И.Н., Корнилова О.А., Чернова Н.М. Основы общей биологии. 9 класс: Учебник для учащихся 9 класса общеобразовательных учреждений/Под ред. проф. И.Н. Пономаревой. - 2-е изд., перераб. - М.: Вентана-Граф, 2005.
3. Пасечник В.В., Каменский А.А., Криксунов Е.А. Биология. Введение в общую биологию и экологию: Учебник для 9 класса, 3-е изд., стереотип. - М.: Дрофа, 2002.

1. Dic.academic.ru ().
2. Proznania.ru ().
3. Biofile.ru ().

Домашнее задание

1. Кто сформулировал полную теорию центров происхождения видов культурных растений?
2. Каковы основные географические центры происхождения культурных растений?
3. С чем связаны центры происхождений культурных растений?

Чем разнообразнее исходный материал, используемый для селекции, тем большие возможности дает он для отбора и гибридизации. Н.И. Вавилов указывал, что одним из условий, способствующих созданию нового сорта, служит исходное сортовое и видовое разнообразие. Чем больше это разнообразие, тем эффективнее будут результаты селекции. Но где -в природе искать это многообразие? Н.И. Вавилов с большим коллективом сотрудников в результате многочисленных экспедиций, протекавших на территории почти всего земного шара, изучил многообразие и географическое распространение культурных растений. Исследования были предприняты в 20-х и 30-х годах этого столетия Всесоюзным институтом растениеводства (ВИР), директором которого многие годы был Н. И. Вавилов. В этой огромного масштаба поисковой работе участвовали и некоторые другие крупные научные коллективы. Экспедициями были охвачены вся огромная территория Советского Союза и много зарубежных стран: Иран, Афганистан, страны Средиземноморья, Абиссиния, Центральная Азия, Япония, Северная, Центральная и Южная Америка и некоторые другие. Во время этих экспедиций было изучено около 1600 видов культурных растений. Экспедиции везли в Советский Союз тысячи образцов семян культурных растений. Они высевались в питомниках ВИРа, расположенных в разных географических зонах Советского Союза. Эти ценнейшие и уникальные коллекции служат материалом для селекционной работы.

В результате изучения всего этого колоссального материала Н. И. Вавилов установил ряд важных закономерностей, показав, что не во всех географических зонах культурные растения обладают одинаковым разнообразием. Для разных культур существуют свои центры многообразия, где сосредоточено наибольшее число сортов, разновидностей, разнообразных наследственных уклонений. Эти центры многообразия являются вместе с тем районами происхождения сортов данной культуры. Большинство центров совпадает с древними очагами земледелия. Это в основном не равнинные, а горные районы.

Таких центров многообразия Н.И. Вавилов насчитывал сначала 8. В более поздних работах он различает 7 основных центров. Они изображены на прилагаемой карте.

Перечислим эти центры и основные, происходящие из них культуры:

Южноазиатский тропический центр.

Тропическая Индия, Индокитай, Южный Китай, острова Юго-Восточной Азии. Исключительно богат культурными растениями (около 1/3 известных видов культурных растений). Родина риса, сахарного тростника, множества плодовых и овощных культур.

Восточноазиатский центр.

Центральный и Восточный Китай, Япония, остров Тайвань, Корея. Родина сои, нескольких видов проса, множества плодовых и овощных культур. Этот центр тоже богат видами культурных растений - около 20% мирового многообразия.

Юго-западноазиатский центр.

Малая Азия, Средняя Азия, Иран, Афганистан, Северо-Западная Индия. Родина нескольких форм пшеницы, ржи, многих зерновых, бобовых, винограда, плодовых. В нем возникло 14% мировой культурной флоры.

Средиземноморский центр.

Страны, расположенные по берегам Средиземного моря. Этот центр, где располагались величайшие древние цивилизации, дал около 11% видов культурных растений. В их числе маслины, многие кормовые растения (клевер, одноцветковая чечевица), многие овощные (капуста) и, кормовые культуры.

Абиссинский центр.

Небольшой район Африканского материка с очень своеобразной флорой культурных растений. Очевидно, очень древний очаг самобытной земледельческой культуры. Родина зернового сорго, одного вида бананов, масличного растения нута, ряда особых форм пшеницы и ячменя.

Центральноамериканский центр.

Южная Мексика. Родина кукурузы, длинноволокнистого хлопчатника, какао, ряда тыквенных, фасоли - всего около 90 видов культурных растений.

Андийский (Южноамериканский) центр.

Включает часть районов Андийского горного хребта вдоль западного побережья Южной Америки. Родина многих клубненосных растений, и в том числе картофеля, некоторых лекарственных растений (кокаиновый куст, хинное дерево и др.).

Подавляющее большинство культурных растений связано с одним или несколькими из перечисленных выше географических центров. Но существуют немногие виды, имеющие иное, независимое от этих центров происхождение. Так, например, финиковая пальма была введена в культуру в оазисах Аравии и, может быть, Сахары.

Прочие статьи:

Средства индивидуальной защиты
Средствами индивидуальной защиты в лесу при нападении диких зверей и для обеспечения безопасности во время проведения рейдов является: холодное и огнестрельное оружие. Также при химическом и бактериологическом заражении местности, к сред...

Лук Репчатый - Allium Cepa
Использование. Зеленые листья лука и луковицы сладких сортов употребляют в пищу преимущественно в свежем виде, луковицы острых сортов - как приправу к различным блюдам. Велико экспортное значение лука для ряда субтропических стран, в...

Основные факторы расообразования
Теория происхождения современного человечества от единого корня тесно связана с признанием важной роли географической среды в процессе формирования человеческих рас. Сторонники моногенизма еще в XVIII в. видели в различиях природных усло...

24-08-2011, 23:48

VI. Переднеазиатский центр. Это обширная территория, включающая Малую Азию и Аравийский полуостров, Иран, а в нашей стране - все Закавказье и горную часть Туркменской ССР.
По разнообразию видов и экотипов пшеницы Переднеазиатский центр выделяется среди всех других. Здесь сосредоточено исключительное богатство видов культурной пшеницы. Особенно в этом отношении выделяется Армянская ССР. В Закавказье обнаружено 18 видов пшеницы из 23 имеющихся на земном шаре, в том числе 8 нигде более не встречающихся. Почти весь видовой потенциал рода Triticum L. сосредоточен в этом районе Переднеазиатского центра. (Шведский генетик Д. Мак-Кей предложил новую классификацию пшеницы. В результате генетического анализа он установил, что род пшеницы состоит всего из 5 видов вместо 23, как было принято считать до сих пор. Но и в этом случае четыре вида данного рода происходят из Закавказья.) Здесь и в настоящее время продолжаются формообразовательные процессы и в популяциях возникают новые формы, представляющие интерес для селекции. В местной закавказской популяции Зандури обнаружены три из пяти видов пшеницы по классификации Мак-Кея. Из 650 известных разновидностей пшеницы более 200 открыто в Армении, а также найдено много диких однозернянок и двузернянок. Широко формообразование шло в этом районе у пшеницы твердой и персидской. Здесь П. М. Жуковский обнаружил очень ценный вид - пшеницу Тимофеева (Triticum timopheevii Zhuk.), обладающий комплексной устойчивостью к болезням и вредителям. Устойчивость к ржавчине передана многим мексиканским сортам от этого вида. Исследованиями последних лет установлено, что он является важным источником ЦМС.
Малая Азия и Закавказье - основная родина ржи. Эта культура представлена здесь огромным числом форм, не встречающихся в Европе. Экспедиции ВИР обнаружили черноколосые, красноколосые, безлигульные, исключительно засухоустойчивые, а также самофертильные формы, несколько видов дикой ржи, не встречающихся ни в одном другом районе земного шара. Здесь найдены естественные полиплоидные формы пшеницы и разных видов дикой растительности. Отсюда происходят люцерна синяя, люпин, эспарцет, вика. В этом центре сосредоточено все разнообразие видов дыни. Все европейские виды плодовых культур и винограда происходят из Переднеазиатского центра формообразования.
VII. Средиземноморский центр. Здесь сосредоточены некоторые подвиды пшеницы твердой, полба, овес песчаный, вика, свекла. Данный район является вторичным центром происхождения пшеницы и зерновых бобовых. В этом центре особенно сильно сказались влияние более высокой земледельческой культуры и улучшение растений человеком. Средиземноморские формы ячменя, бобов, нута, гороха, чечевицы имеют значительно более крупное зерно, чем формы указанных культур из Средней Азии, где находится первичный центр их происхождения.
VIII. Африканский центр. Территориально очень крупный. В него в качестве автономного входит Абиссинский генцентр. Здесь сосредоточено много своеобразных ботанических форм пшеницы. Особенным богатством форм отличается пшеница твердая. В этом центре был найден овес абиссинский - эндемичный тетраплоидный вид (2л = 28). Эфиопия (в прошлом Абиссиния) - центр происхождения культурного ячменя, представленного необычно большим разнообразием форм. Здесь обнаружено больше разновидностей ячменя, чем во всех других странах мира, вместе взятых, из них 16 разновидностей раньше не были известны и больше нигде не встречаются, найдены формы ячменя с желтым, зеленым, черным и фиолетовым зерном. Формы ячменя, происходящие из Эфиопии, служат источником устойчивости к опасной вирусной болезни данной культуры - желтой карликовости. Среди форм ячменя этой страны шведские ученые Хагберг и Карлссон в 1968 г. выделили из мировой коллекции ячменя США линию CI 3947 с высоким содержанием белка (до 19 %) и повышенным содержанием в нем лизина (более 4 %), а также других незаменимых аминокислот. Эта линия, получившая название Хайпроли, стала основным источником при создании высоколизиновых сортов ячменя. Многие формы ячменя из Эфиопии характеризуются доминантными признаками, что указывает, по теории Н. И. Вавилова, на первичное происхождение их в указанном генцентре.
В данном районе находится автономный центр происхождения своеобразных форм льна, используемых исключительно на семена, из которых изготовляют муку. В отличие от европейских прядильных и масличных форм лен из Абиссинского генцентра - хлебное растение. Эфиопия - один из центров происхождения многих бобовых культур - гороха, нута, чечевицы, чины, люпина.
Все виды рода сорго ведут свое начало из Африки. Здесь находится первичный генцентр этой культуры. Отсюда происходят несколько видов африканского хлопчатника, африканский рис, арбуз, финиковая пальма. Это первичный генцентр клещевины и южноафриканской ржи и вторичный центр происхождения арахиса.
IX. Европейско-Сибирский центр. Здесь первичный и вторичный центр происхождения сахарной свеклы, первичный ген- центр клевера лугового, некоторых видов и подвидов люцерны, амурского винограда, дикой яблони, дикой груши. В северо-западной части России исторически сложился первичный генцентр льна-долгунца. В СССР на Кубани сформировался вторичный, уникальный по селекционному потенциалу генцентр подсолнечника. Грызовой подсолнечник русской народной селекцией был превращен в масличный, а затем в результате работ ВНИИМК - в высокомасличный, т. е. фактически в новую по производственной ценности культуру.
X. Среднеамериканский центр (Мексика, Гватемала, Коста-Рика, Гондурас, Панама). Это основной центр происхождения кукурузы и ближайших к ней диких видов - теосинте и трипсакум. Отсюда кукуруза распространилась по всему миру. В диком состоянии она существовала здесь более 70 тыс. лет назад. Американские виды фасоли и тыквы, дикие клубненосные виды картофеля (они прошли большой путь развития от диплоидных до гексаплоидных видов) сформировались в этом центре. Здесь родина какао. Происходящий отсюда американский хлопчатник-упланд стал основой мирового хлопководства.
XI. Южноамериканский (Андийский) центр. На формообразовательные процессы культурных растений в этом очаге оказала огромное влияние гигантская горная система Кордильер и Анд, где возникло много эндемичных видов. В данном районе земного шара был введен в культуру картофель. Отсюда произошел хлопчатник египетский (Ооззуршт ЬагЬайепзе Ь.): из южной Америки несколько столетий назад он попал в Египет и стал потом называться египетским, таким образом, это вторая родина и вторичный генцентр происхождения хлопчатника. Подсолнечник имеет два подрода - южноамериканский и североамериканский, каждый из которых представлен большим числом травянистых и кустарниковых видов. В Перу находится первичный генцентр 17 кустарниковых видов южноамериканской группы подсолнечника.
XII. Североамериканский центр. Это первичный генцентр происхождения около 50 травянистых видов подсолнечника, нескольких диких видов картофеля и табака, более 40 видов дикого люпина, одного дикого вида хлопчатника. В Северной Америке находится также первичный генцентр эндемичных видов винограда.

Все культурные растения, которыми сегодня питается человечество, произошли от диких видов растений, которые древний человек использовал в пищу. Потом люди заметили, что эти растения значительно выгоднее выращивать самим. Тогда зародилось земледелие. Момент возникновения земледелия - это коренной перелом в истории человеческого общества. Возделывание земли позволило человеку многократно увеличить количество пищи, ведь теперь он не только охотился и собирал, что мог найти в природе, но начал сам производить еду. Этот момент носит также название Неолитическая революция . Раньше всего она началась на Ближнем Востоке - около 10 тысяч лет назад, позднее всего пришла в Америку. Однако, многие народы Земли, такие как американские индейцы, пигмеи или аборигены Австралии и по сей день не перешли к земледелию, предпочитая оставаться охотниками и собирателями также, как поступали их предки ещё десятки тысяч лет назад.
Современные растения и их плоды, которые мы употребляем в пищу уже совсем не те, какими они были тысячи лет назад, когда их впервые обнаружил человек. Урожай за урожаем он отбирал наиболее совершенные растения, так как заметил, что их свойства передаются растениям, выросшим из отобранных семян. Так сначала неосознанно, а потом и намеренно тысячелетиями проводился искусственный отбор и селекция - выведение новых сортов растений. В последние десятилетия люди научились менять растения на генетическом уровне без отбора, а посредством современных технологий генной инженерии. Растения с измененными генами называются генно-модифицированными. Они имеют значительно лучшие показатели по урожайности и приспособленности к неблагоприятным факторам среды, чем их предшественники, выведенные обычной селекцией. Однако, на сколько безопасны генно-модифицированные растения при употреблении в пищу, ещё только предстоит выяснить.

Разумеется, разные растения произошли в разных регионах планеты. Изучением географии их происхождения учёные начали заниматься после открытия Чарльзом Дарвином законов эволюции и отбора. Дарвин выдвинул идею о том, что все виды имели центры происхождения, где они возникли впервые. В 1883 А. Декандоль опубликовал труд, в котором установил географические области начального происхождения главнейших культурных растений. Однако, наиболее полную и целостную теорию центров происхождения видов культурных растений сформулировал Николай Иванович Вавилов (на фото) в ходе исследований в 20-30-е годы прошлого века. Для этого ему пришлось объехать практически все сельскохозяйственные районы Земли - в Америке, Африке и Евразии . В ходе своих экспедиций Вавилов собрал богатейшую коллекцию культурных растений, нашел родственные связи между ними, предсказал возможные для выведения ранее неизвестные, но заложенные генетически, свойства этих культур. К сожалению, наука генетика, без которой невозможно было бы ни совершить все эти открытия, ни развивать продуктивность сельского хозяйства, в Советском Союзе была признана ложной и идеологически враждебной. Так как она утверждала, что свойства живых существ, а в том числе и человека, определяет наследственность, что противоречило идеям всеобщего равенства, пропагандируемого коммунистическим режимом. Н.И. Вавилов, как многие другие советские ученые тех времен, в 1940-м году был репрессирован и в 1943 году умер в тюрьме.

В ходе исследования Н.И. Вавилова было выявлено 7 основных географических центров происхождения культурных растений.

1. Южноазиатский тропический центр (около 33 % от общего числа видов культурных растений). (огурец, лимон, джут, манго, рис, банан, кокосовая пальма, черный перец)
2. Восточноазиатский центр (20 % культурных растений). (просо, соя, редька, грецкий орех, мандарин, хурма, бамбук, женьшень)
3. Юго-Западноазиатский центр (4 % культурных растений). (пшеница, ячмень, рожь, слива, фундук, финиковая пальма)
4. Средиземноморский центр (примерно 11 % видов культурных растений). (овёс, лён, лавр, виноград, капуста, кабачок, петрушка, сельдерей, горох, бобы, морковь, свёкла, редис, мята, тмин, хрен, укроп)
5. Эфиопский центр (около 4 % культурных растений). (кофе, сорго, хлопчатник, кунжут, арбуз)
6. Центральноамериканский центр (примерно 10 %). (кукуруза, фасоль, тыква, какао, перец, подсолнечник, табак, топинамбур, папайя)
7. Андийский (Южноамериканский) центр (около 8 %) (картофель, помидор, ананас, гевея, арахис)

Более полный список растений.