§ 15. Многообразие и происхождение культурных растений

Растения (от лат. cultus — возделанный, обработанный), искусственно выращиваемые человеком для удовлетворения потребностей в пище, сырье для промышленности, кормах для скота, лекарствах или в декоративных целях.

• 1. Происхождение от диких предков — все без исключения культурные растения произошли от дикорастущих предков в результате многотысячелетнего бессознательного, а затем целенаправленного искусственного отбора.
• 2. Зависимость от агротехники — утратили способность выдерживать жесткую конкуренцию с дикими сорняками в естественной среде, поэтому требуют регулярной обработки почвы, полива, подкормок и защиты от вредителей.
• 3. Вклад Н. И. Вавилова — выдающийся русский академик Николай Иванович Вавилов открыл центры происхождения культурных растений и собрал уникальную мировую коллекцию семян сотен видов растений со всех континентов.

Искусственно выведенная человеком в результате селекции группа растений одного вида, обладающая определенными наследственно закрепленными биологическими свойствами и морфологическими признаками.

• 1. Хозяйственная ценность — сорта различаются по уровню урожайности, вкусовым качествам плодов и семян, содержанию питательных веществ (белков, крахмала, сахаров, масел), срокам созревания и лежкости.
• 2. Адаптивность к условиям — селекционеры создают сорта, приспособленные к конкретным природно-климатическим зонам: засухоустойчивые, холодостойкие, устойчивые к болезням и паразитическим грибам.
• 3. Способы сохранения — признаки сортов сохраняются и размножаются семенным путем (у самоопылителей) либо вегетативным путем — прививкой, клубнями, черенкованием или усами (чтобы исключить расщепление признаков).

Важнейшая отрасль сельского хозяйства и основа материальной культуры человечества, заключающаяся в систематической обработке почвы и выращивании культурных растений для получения растительной продукции.

• 1. Историческое возникновение — зародилось примерно 10–12 тысяч лет назад в эпоху неолита (неолитическая революция), когда первобытные люди перешли от простого собирательства к посеву семян в разрыхленную почву возле стоянок.
• 2. Комплексная агротехника — включает систему научно обоснованных мероприятий: вспашку, боронование, севооборот, внесение органических и минеральных удобрений, мелиорацию (орошение и осушение), прополку и борьбу с вредителями.
• 3. Народнохозяйственное значение — обеспечивает сырьем пищевую, хлебопекарную, комбикормовую, текстильную, фармацевтическую и химическую отрасли промышленности.

Выдающийся русский ботаник, генетик, растениевод и географ, создатель учения о центрах происхождения и многообразия культурных растений. Собрал крупнейшую в мире коллекцию семян культурных растений и заложил научные основы селекции.

• Установил существование географических центров происхождения и первичных очагов формообразования культурных растений, связав их с древнейшими очагами мирового земледелия.
• Организовал десятки масштабных научных экспедиций по всему миру, собрав уникальный мировой генофонд диких предков и культурных сортов для нужд селекции.
• Сформулировал закон гомологических рядов в наследственной изменчивости, что позволило учёным целенаправленно выводить новые высокоурожайные сорта растений.

Культурными растениями называют те растения, которые человек специально выращивает и селекционирует для удовлетворения своих жизненных потребностей:

• Для употребления в пищу (зерновые, овощные, плодово-ягодные, масличные культуры);
• Для кормления сельскохозяйственных животных (кормовые травы, корнеплоды, силос);
• Для получения промышленного и текстильного сырья (хлопчатник, лён, сахарная свёкла, картофель для крахмала и спирта);
• Для изготовления лекарственных препаратов (валериана, мята, наперстянка, женьшень);
• Для озеленения и эстетического украшения садов, парков и жилищ (декоративные цветы, кустарники, комнатные растения).

Все культурные растения произошли от дикорастущих видов в процессе длительного окультуривания и отбора, начавшегося около 10–12 тыс. лет назад.

Сорт — это группа культурных растений одного вида, созданная человеком в результате селекционной работы (искусственного отбора и гибридизации), которая характеризуется следующими особенностями:

• Обладает устойчивым комплексом ценных хозяйственных признаков (высокая урожайность, размер, окраска и сахаристость плодов, питательность);
• Имеет специфические биологические свойства (скороспелость, зимостойкость, засухоустойчивость, иммунитет к инфекциям и вредителям);
• Передает эти отличительные свойства по наследству потомству при соблюдении определенных условий размножения (семенного или вегетативного);
• Не является дикорастущей природной категорией (популяцией или подвидом), а поддерживается исключительно целенаправленной агротехнической деятельностью человека.

Культурные растения требуют постоянного и тщательного ухода со стороны человека по ряду объективных биологических причин:

• Утрата диких защитных механизмов: в процессе многовекового отбора на максимальную урожайность, сочность и отсутствие горечи культурные растения потеряли естественную конкурентоспособность и стойкость к вредителям;
• Конкуренция с сорняками: без прополки быстрорастущие дикорастущие сорные травы (пырей, осот, марь, бодяк) затеняют культурные всходы, перехватывают почвенную влагу и минеральные элементы, что ведет к резкому снижению урожая или гибели культуры;
• Высокая потребность в питании и воде: крупным кочанам капусты, сочным корнеплодам свеклы или наливающимся зернам кукурузы требуется в разы больше воды и минеральных солей (азота, фосфора, калия), чем диким предкам;
• Примеры агротехнического ухода:
• Капуста: требует регулярного и обильного полива, многократного рыхления междурядий для аэрации корней, окучивания для образования придаточных корней, подкормки навозной жижей и минеральными солями, а также химической или биологической защиты от гусениц капустной белянки и крестоцветных блошек;
• Яблоневый сад: требует обрезки ветвей весной для формирования кроны и доступа света, побелки штамбов известью от солнечных ожогов и морозобоин, ежегодной перекопки приствольных кругов с внесением перегноя, защиты штамбов лапником от зимних погрызов зайцами и мышами, а также опрыскивания от яблонного цветоеда и парши;
• Кукуруза: требует глубокой обработки почвы, широких междурядий (из-за светолюбивости) и обязательного полива в период налива початков (не менее 1 литра воды в сутки на одно растение).

Дикорастущие родичи и предки культурной пшеницы представляют колоссальную селекционную ценность для ученых-генетиков благодаря следующим наследственным признакам:

• Высочайшая устойчивость к неблагоприятным абиотическим факторам среды: засухоустойчивость, жаростойкость, солеустойчивость почв и исключительная морозостойкость (способность благополучно зимовать под малым снежным покровом);
• Естественный генетический иммунитет: дикие злаки веками вырабатывали устойчивость к грибковым инфекциям (стеблевой и бурой ржавчине, головне, мучнистой росе), бактериозам и вирусным мозаикам;
• Стойкость к насекомым-вредителям: жесткие опушенные покровные чешуи и плотные ткани делают дикие формы непривлекательными для клопа-черепашки, трипсов и злаковых мух;
• Неприхотливость к бедным почвам: развитая глубокая корневая система позволяет диким предкам эффективно извлекать труднодоступные формы фосфора и калия из каменистых или песчаных грунтов;
• Биохимический состав: высокое процентное содержание белка и незаменимых аминокислот в зерне.

Скрещивая культурную пшеницу с дикорастущими видами, селекционеры передают эти жизненно важные гены выносливости современным высокоурожайным сортам.

Культурные растения сельскохозяйственных угодий подразделяются на группы:

• Овощные культуры:
• Примеры: капуста белокочанная, цветная, брокколи, томат, огурец, морковь, лук репчатый, чеснок, свёкла столовая, перец сладкий, баклажан;
• Ценность: служат незаменимым источником жизненно важных витаминов (C, A, группы B), микроэлементов (калий, железо, магний), органических кислот, фитонцидов, подавляющих бактерии, и растительной клетчатки, необходимой для нормального пищеварения;
• Плодово-ягодные культуры:
• Примеры: яблоня, груша, вишня, слива, абрикос, персик, смородина чёрная и красная, малина, земляника садовая, крыжовник, виноград;
• Ценность: дают богатейшие сахарами (фруктоза, глюкоза), витаминами и пектинами сочные плоды и ягоды, употребляемые в свежем виде, а также перерабатываемые на соки, компоты, варенье, джемы и мармелад; обладают лечебными и общеукрепляющими свойствами;
• Полевые культуры (зерновые, зернобобовые, масличные, технические):
• Примеры: пшеница (озимая и яровая), рожь, ячмень, овёс, кукуруза, рис, горох посевной, соя, фасоль, подсолнечник масличный, сахарная свёкла, картофель, лён-долгунец;
• Ценность: составляют основу продовольственной безопасности человечества (хлеб, макароны, крупы, растительное масло, сахар, крахмал); служат сырьем для комбикормовой промышленности (зерно, силос, жмых, шрот, жом) и технических отраслей (производство волокна, тканей, биотоплива, спирта, мыла, лаков и олифы).