Центры происхождения культурных растений - * цэнтры паходжання культурных раслін * centres of cultivated plant origin районы земного шара, в которых возникли определенные виды культурных растений и где наблюдается их наибольшее генетическое разнообразие. Теория Ц. п. к. р. разработана Н.… … Генетика. Энциклопедический словарь
центры происхождения культурных растений - центры происхождения культурных растений, районы земного шара, в которых были введены в культуру определенные виды растений и где сосредоточено наибольшее их генетическое разнообразие. Теория Ц. п. к. р. разработана Н. И. Вавиловым… … Сельское хозяйство. Большой энциклопедический словарь
ЦЕНТРЫ ПРОИСХОЖДЕНИЯ КУЛЬТУРНЫХ РАСТЕНИЙ - районы земного шара, в к рых были введены в культуру определ. виды р ний и где сосредоточено наиб. их генетич. разнообразие. Теория Ц. п. к. р. разработана Н.И. Вавиловым (1926 39), к рый на основании материалов о мировых растит. ресурсах выделял … Сельско-хозяйственный энциклопедический словарь
Географические центры генетического разнообразия культурных растений. Учение о Ц. п. к. р. возникло в связи с потребностью в исходном материале для селекции и улучшения сортов культурных растений. В основу его легла идея Ч. Дарвина… …
Культурных растений, территории (географические области), в пределах которых формировался вид или другая систематическая категория сельскохозяйственных культур и откуда они распространились. Н. И. Вавилов открыл 8 основных центров происхождения… … Экологический словарь
Центры происхождения растений (по Вавилову) - территория (и), в пределах которой формировался вид или другая систематическая категория перед их более широким распространением. Выделяют 12 таких центров происхождения культурных растений, которые являются макроареалами, внутри их выделяют… … Начала современного естествознания
Введение (привлечение) видов или сортов растений в места, области, где они раньше не встречались. Термин применяется со 2 й половины 19 в. Теория И. р. впервые была обоснована в 1855 А. Декандолем (См. Декандоль), а затем развита и… … Большая советская энциклопедия
центр происхождения - Географические центры генетического разнообразия культурных растений, расположенные преимущественно в горных районах тропиков, субтропиков и отчасти умеренного пояса (русский ученый Н.И. Вавилов открыл восемь таких центров) … Словарь по географии
В Википедии есть статьи о других людях с такой фамилией, см. Вавилов. Вавилов Николай Иванович … Википедия
Возделываемые растения на земном шаре это преимущественно покрытосеменные (цветковые) растения. Они претерпели разностороннюю генетическую, физиологическую и биохимическую эволюцию. Многие органические соединения свойственны… … Биологическая энциклопедия
Книги
- География и экология растений. Учебное пособие , Родман Лара Самуиловна. Изложены сведения о флористической географии: понятие о флоре, ареалах, флористических царствах. Рассмотрены особенности культурной флоры, центры происхождения культурных растений. Даны…
- География и экология растений: учебное пособие , Родман Л.. Изложены сведения о флористической географии: понятие о флоре, ареалах, флористических царствах. Рассмотрены особенности культурной флоры, центры происхождения культурных растений. Даны…
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.
Растениеводство возникло одновременно в Старом и Новом Свете за 7 -- 8 тысяч лет до нашей эры. Процесс одомашнивания первоначально происходил независимо в географически обособленных областях земного шара на всех пяти континентах и, конечно, на видах окружающей флоры. Флористический состав одомашниваемых видов был эндемичным для больших географических территорий, иными словами, использовалась отечественная флора.
В истории человеческих цивилизаций наступил период сухопутных (часто караванных) и морских сообщений и материальных связей между разными географическими цивилизациями. Это сопровождалось распространением семян и плодов эндемичных одомашненных растений, так что порою было трудно определить родину культурного вида. В процессе становления и расширения ареалов высших растений определились ботанико-географические и генетические центры происхождения культурных растений. Одомашнивание растений в различных географических условиях сопровождалось такими естественными закономерностями эволюции, как мутации различного типа, полиплоидия и интрогрессия при естественной гибридизации.
Учение о центрах происхождения культурных растений сформировалось на основе идей Ч. Дарвина («Происхождение видов», гл. 12, 1859) о существовании географических центров происхождения биологических видов. В 1883 А. Декандоль опубликовал труд, в котором установил географические области начального происхождения главнейших культурных растений. Однако эти области были приурочены к целым континентам или к др. также достаточно обширным территориям. В течение полувека после выхода книги Декандоля познания в области происхождения культурных растений значительно расширились; вышли монографии, посвященные культурным растениям различных стран, а также отдельным растениям. Наиболее планомерно эту проблему разрабатывал в 1926--1939 Н. И. Вавилов. На основании материалов о мировых растительных ресурсах он выделял 7 основных географических центров происхождения культурных растений.
Южноазиатский тропический центр (около 33 % от общего числа видов культурных растений).
Восточноазиатский центр (20 % культурных растений).
Юго-Западноазиатский центр (14 % культурных растений).
Средиземноморский центр (примерно 11 % видов культурных растений).
Эфиопский центр (около 4 % культурных растений).
Центральноамериканский центр (примерно 10 %)
Андийский (Южноамериканский) центр (около 8 %)
- 1. Южноазиатский тропический центр , в который входят три очага: Индийский (с наиболее богатой культурной флорой), Индокитайский (с Южным Китаем) и Островной (Зондские острова, Ява, Суматра, Борнео, Филиппины и др.).
- 2. Восточноазиатский центр , включающий умеренные и субтропические зоны Центрального и Восточного Китая, большую часть о. Тайвань, п-ов Корею и Японию; в данном генцентре Вавилов различал два очага: первичный - Китайский и вторичный - преимущественно Японский.
- 3. Юго-Западноазиатский центр - в него вошли территории внутренней нагорной Малой Азии (Анатолия), Ирана, Афганистана, Средней Азии и Северо-Западной Индии; сюда же Вавилов относил Кавказский, Переднеазиатский, Северо-Западноиндийский очаги; по его мнению, Юго-Западноазиатский центр является важнейшей областью происхождения видов европейских культур - хлебных злаков, зерновых бобовых и плодовых; данный центр дал много своих аборигенных культур.
Вавилов подчеркивал, что для многих важнейших культурных растений центра можно проследить непрерывный переход от культурных до диких форм и установить существующие между ними связи. Он писал: «В исключительном видовом разнообразии здесь сосредоточены дикие родичи пшеницы, ржи и различных плодовых»
- 4. Средиземноморский центр , расположенный по берегам теплого Средиземного моря, характеризуется не только наличием на его территории в прошлом величайших цивилизаций, но и активным процессом видообразования.
- 5. Абиссинский центр (с примыкающим к нему Горноаравийским очагом) - родина сорго, используемого на зерно.
- 6. Центральноамериканский центр , включающий Мексику; в нем Вавилов выделял три очага: Горный южноамериканский, Центральноамериканский и Вест-индский островной; по его мнению, из данного центра ведут начало 90 (из тысячи) видов пищевых, технических, лекарственных растений и, конечно, такие как кукуруза, батат, длинноволокнистые хлопчатники, ряд тыквенных, какао и многие другие.
- 7. Андийский центр в Южной Америке, в пределах горной системы Анд; в нем Вавилов различал три очага: собственно Андийский - районы Перу, Боливии и Эквадора, где находится родина картофеля и других клубненосных растений; Чилоанский, расположенный в южной части территории Чили и на входящем в это государство примыкающем к нему о. Чилоэ,- этот очаг дал начало культурному картофелю; Боготанский (Боготский) очаг, расположенный в восточной части Колумбии (предложен С. М. Букасовым и С. В. Юзепчуком).
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.
Понятия генцентров получили дальнейшее развитие в трудах Е. Н. Синской. Она продолжила начатые Н. И. Вавиловым исследования по географии культурных растений, придерживаясь его ботанико-географического дифференциального метода, но дополнила и конкретизировала этот метод. При решении проблемы происхождения культурных растений Синская учитывала наличие в генцентрах не только их сородичей, но и близких к ним видов. Синская стремилась выявить более широкие географические связи, взаимовлияние и взаимопроникновение культурных флор основных очагов. Она ввела, в результате тщательного анализа состава культурных флор разных областей, новое, более широкое, понятие историко-географической (или географической) области.
Е. Н. Синская различала пять основных географических областей, а внутри почти каждой из них - свои подобласти. Первая географическая область - Древнесредиземноморская с тремя подобластями: Передней Азией, Средне-Юго-Западной Азией и собственно Средиземноморьем.
Синская считает, что в древности сюда было занесено сравнительно мало культурных растений, но зато весьма большое их число распространилось из этой области по всему миру. Здесь также сосредоточено много диких сородичей культурных растений.
Во вторую из подобластей Древнесредиземноморской географической области (в Средне-Юго-Западную Азию) Синская включает горные и предгорные районы Узбекистана, Таджикистана, Афганистана, Северо-Западной Индии и Западного Китая. Зонами влияния названной подобласти были Киргизия, Казахстан и Юго-Западная Сибирь. Эту подобласть Синская делит на две основные части: территорию более древнего и примитивного горного земледелия и территорию менее древнего поливного земледелия равнин.
Ко второй географической области - Восточноазиатской - Е. Н. Синская относит две подобласти: Северо-Восточноазиатскую и Юго-Восточно-Центральнокитайскую.
Третья область - Южноазиатская - объединяет также две подобласти: в одну из них входят южные районы Китая, Индия, Бангладеш, о. Цейлон (Шри Ланка), Индокитай, в другую - Малайзия и п-ов Малакка.
Четвертая географическая область - Африканская, пятая - Новосветская с двумя подобластями: Центральномексиканской и Южноамериканской.
Н. И. Вавилов, которому не удалось подробно изучить Африку, выделил в ней лишь Абиссинский очаг; не смог посетить он и Австралию. Е. Н. Синская также не рассматривает Австралию как самостоятельную область, поскольку оттуда вышло мало культурных растений, то же следует сказать и о Полинезии. Впервые Синская выделяет Африканскую область развития культурной флоры. Как выяснилось позднее, именно здесь началось возделывание многих полезных растений.
Выделенные в 1935 г. Н. И. Вавиловым Южномексиканский и Южноамериканский очаги происхождения культурных растений, а также Центральноамериканский и Андийский Е. Н. Синская объединила в одну область - Новосветскую.
Таким образом, очертив области развития культурной флоры, Синская показала, какие растительные ресурсы дала человечеству каждая из областей происхождения культурных растений и как происходило их дальнейшее расселение.
Вслед за Н. И. Вавиловым и Е. Н. Синской развитие учения о центрах происхождения культурных растений продолжил П. М. Жуковский. В период с 1968 по 1971 г. П. М. Жуковский увеличил число генцентров до двенадцати. В публикации, относящейся к 1971 г., им были названы следующие генцентры: Китайско-Японский, Индонезийско-Индокитайский, Австралийский, Индостанский, Среднеазиатский, Переднеазиатский, Средиземноморский, Африканский, Европейско-Сибирский, Центральноамериканский, Южноамериканский и Североамериканский. Для каждого генцентра он привел перечень важнейших первичных и вторичных растений и генетически связанных с ними их дикорастущих сородичей.
А. И. Купцов, на основе установленного учеными полиморфизма многих культурных растений, сопоставив эти данные с историческими и археологическими, очертил десять очагов древнейшего автохтонного земледелия, где в глубокой древности возникли первые культурные растения: Переднеазиатский, Средиземноморский, Среднеазиатский, Эфиопский, Китайский, Индийский, Индонезийский, Мексиканский, Перуанский и Западносуданский. Купцов считает их первичными очагами возникновения культурных растений; впоследствии, в результате контактов народностей и государств, возникали вторичные очаги культурной флоры мира.
Поскольку исходной базой для создания культурных растений являлись и дикорастущие виды, то необходимо уделять некоторое внимание анализу последних при характеристике генцентров. В течение многих миллионов лет эти виды формировались в том или ином регионе земного шара, и появившийся рядом с ними человек черпал из их массы различные растительные формы, необходимые для поддержания своего существования, а позже - исходный материал для одомашнивания и, наконец, для введения в культуру, приспосабливая его к своим нуждам.
Аналитически сравнивая флористические области Земли в разработке их А. Л. Тахтаджяном и генцентры происхождения культурных растений, выявленные Н. И. Вавиловым, дополненные Е. Н. Синской, П. М. Жуковским и А. И. Купцовым, мы убеждаемся в том, что территориально они в какой-то мере совпадают.
Большинство земледельческих очагов древних цивилизованных roсударств возникло совершенно автохтонно, именно поэтому они и самобытны. Здесь переходящие к земледелию племена начинали одомашнивать растения из окружающей их дикой флоры, из них и создавались первые культурные растения.
Как и для флористических областей земного шара, так и для генцентров происхождения культурных растений весьма важен семейственный, родовой, а в какой-то степени и видовой эндемизм.
Проанализировав с этой точки зрения вопрос о генцентрах происхождения культурных растений, можно несколько расширить это понятие, включив в него взгляды ряда исследователей. Однако в его основе остаются те генцентры (мегацентры) происхождения культурных растений, которые были намечены Н. И. Вавиловым и очерчены П. М. Жуковским.
Урок 1–2. Предмет и задачи селекции. Центры происхождения культурных растений и одомашнивания животных
Оборудование : портрет Н.И. Вавилова; таблицы по общей биологии; биологические объекты, иллюстрирующие многообразие сортов культурных растений и пород домашних животных; карта основных географических центров происхождения культурных растений.
ХОД УРОКА
I. Изучение нового материала
1. Предмет и задачи селекции
Селекция (от лат. selection – отбор, выбор) – это наука о получении новых форм растений, животных и микроорганизмов с ценными для человека свойствами. Селекция, о которой Н.И. Вавилов говорил, что это «эволюция, направляемая волей человека», является одновременно и искусством, и наукой, и особой отраслью сельского хозяйства.
Итогом селекционных работ являются сорт растений, порода животных, штамм микроорганизмов. Сорт растений или порода животных – это совокупность особей одного вида, созданная в результате селекции и обладающая определенными, передающимися по наследству, морфологическими, биологическими, хозяйственными признаками и свойствами.
Целенаправленной селекционной работе предшествовал период одомашнивания животных и окультуривания растений. Первые попытки одомашнивания были предприняты людьми еще 10–12 тыс. лет назад, а возможно, и ранее, когда древними охотниками были уничтожены крупные млекопитающие (основные объекты промысла), и охота перестала обеспечивать людей продуктами питания в достаточной степени. Домашний кролик, был одомашнен лишь в Средневековье, сахарная свекла в XIX в., мята – в XX в. Как наука селекция окончательно оформилась благодаря трудам Ч.Дарвина. Он проанализировал огромный материал по одомашниванию животных и введению в культуру растений и на этой основе создал учение об искусственном отборе. В настоящее время селекция является важнейшим родом практической деятельности человека, итогом которой стали все имеющиеся сегодня сорта культурных растений, породы домашних животных и штаммы полезных микроорганизмов.
Научной основой современной селекции выступает генетика , в частности такие ее разделы, как теории гена и мутаций, молекулярные основы наследственности, учение о роли среды в фенотипическом проявлении генетической информации, теория отдаленной гибридизации, экологическая генетика и др. Использование генетических подходов позволяет решать следующие задачи современной селекции :
– повышение урожайности и
продуктивности уже существующих сортов и пород;
– выведение новых сортов и пород;
– улучшение качества продукции;
– повышение устойчивости сортов и пород к
заболеваниям;
– повышение экологической пластичности
сортов и пород;
– выведение сортов и пород, пригодных для
механизированного или промышленного
выращивания и разведения и др.
2. Центры происхождения культурных растений
Один из основоположников научной селекции, академик Николай Иванович Вавилов, считал, что для успешного решения задач селекции, необходимо изучение:
– исходного сортового, видового и
родового разнообразия растений и животных;
– влияния среды на развитие интересующих
селекционера признаков;
– наследственной изменчивости;
– закономерностей наследования при
гибридизации;
– особенностей селекционного процесса для
самоопыляющихся или перекрестноопыляемых
растений.
Это позволяет построить стратегию и тактику искусственного отбора.
Любая селекционная программа начинается с подбора исходного материала. Чем он разнообразнее, тем эффективнее будут результаты. Важнейший раздел селекции – учение об исходном материале – фактически был разработан Н.И. Вавиловым и подробно изложен в его работе «Центры происхождения культурных растений».
Решая проблему исходного материала, Н.И. Вавилов обследовал многие районы земного шара и выявил территории с наибольшим генетическим разнообразием культивируемых растений и их диких сородичей. В 1920–1930 гг. Н.И. Вавилов вместе с сотрудниками осуществил более 60 экспедиций в 54 страны мира по всем обитаемым континентам, кроме Австралии.
Участники этих экспедиций – ботаники, генетики, селекционеры – были настоящими охотниками за растениями. В результате огромной работы они установили важные закономерности, 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 отклонений. Эти центры многообразия являются и районами возникновения культурных сортов. Так, у картофеля максимум генетического разнообразия отмечен в Южной Америке, у кукурузы – в Мексике, у риса – в Китае и Японии, у пшеницы и ржи – в Средней Азии и Закавказьи, у ячменя – в Африке. Большинство центров совпадает с древними очагами земледелия. Это в основном не равнинные, а горные районы. Таких центров многообразия Н.И. Вавилов насчитал сначала 8, а в более поздних работах сократил их число до 7.
1. Южноазиатский тропический
(Индийский, или Индонезийско-Индокитайский).
2. Восточноазиатский (Китайский, или
Китайско-Японский).
3. Юго-Западноазиатский (Переднеазиатский и
Среднеазиатский).
4. Средиземноморский.Э
5. Абиссинский (Эфиопский).
6. Центральноамериканский (Южномексиканский, или
Среднеамериканский).
7. Южноамериканский (Андийский).
Начатая Н.И. Вавиловым работа была продолжена другими ботаниками. В 1970 г. П.М. Жуковский установил еще 4 центра: Австралийский, Африканский, Европейско-Сибирский и Североамериканский. Таким образом, в настоящее время насчитывается 11 первичных центров культурных растений.
Наряду с открытием мировых центров происхождения культурных растений Н.И. Вавилов и его сотрудники собрали самую крупную в мире коллекцию растений, которая была сосредоточена в созданном Всесоюзном институте растениеводства (ВИР, г. Ленинград, ныне СанктПетербург), в настоящее время носящем имя Н.И. Вавилова. Эта коллекция в виде семенных образцов постоянно пополняется, воспроизводится на полях опытных станций института. Она является тем кладезем исходного материала, которым пользуются все генетики и селекционеры страны, работающие с растениями.
Карта центров происхождения культурных растений
Мировая коллекция растений – ныне крупнейшее национальное достояние, сохраненное сотрудниками ВИРа во время блокады Ленинграда в годы Великой Отечественной войны. Она требует к себе бережного отношения и постоянного пополнения. В коллекции ВИРа насчитывается более 180 тыс. образцов, представляющих 1740 видов растений со всех континентов нашей планеты. В их числе более 39 тыс. образцов зерновых, более 19 тыс. – зернобобовых, почти 30 тыс. – кукурузы и крупяных культур, около 4 тыс. – клубнеплодов, почти 17 тыс. – овощных и бахчевых культур, более 11 тыс. – плодовых и ягодных культур, около 2 тыс. образцов винограда, свыше 9 тыс. образцов субтропических и декоративных растений.
Из 250 тыс. видов цветковых растений человек использует для своих целей около 3 тыс. видов и только 150 видов ввел в культуру.
3. Происхождение домашних животных и центры доместикации
На первых этапах селекции животных происходило одомашнивание, приручение животных. Выращивались детеныши диких животных, каким-либо образом попавшие к человеку. Среди них преимущественно выживали те, кто вел себя наименее агрессивно по отношению к человеку, кто легко размножался в неволе. Отбор, который проводил человек, сначала был бессознательным, т.к. не ставилась цель улучшить отдельные показатели продуктивности. Наиболее полный анализ этого этапа селекции дан в классических трудах Ч.Дарвина «Происхождение видов» (1859 г.) и «Изменение животных и растений под влиянием одомашнивания» (1868 г.). Из более 40 тыс. видов позвоночных животных человек одомашнил только 20 видов.
Как свидетельствуют современные данные, центры происхождения животных и районы их одомашнивания, или доместикации (от лат. domesticus – домашний), – это территории древних цивилизаций. В Индонезийско-Индокитайском центре впервые, по-видимому, были одомашнены животные, не образующие крупные стада: собака, свинья, куры, гуси, утки. Причем собака, большинство пород которой происходит от волка, – одно из наиболее древних домашних животных.
В Передней Азии, как полагают, были одомашнены овцы, их предки – дикие бараны муфлоны. В Малой Азии одомашнены козы. Одомашнивание тура, ныне исчезнувшего вида, произошло, вероятно, в нескольких областях Евразии. В результате возникли многочисленные породы крупного рогатого скота. Предки домашней лошади – тарпаны, окончательно истребленные в конце XIX–начале XX вв., были одомашнены в степях Причерноморья. В американских центрах происхождения растений были одомашнены такие животные, как лама, альпака, индейка.
Многочисленные зоологические исследования подтвердили, что для каждого вида домашних животных, несмотря на обилие пород, существует, как правило, один дикий предок.
Таким образом, для большинства видов домашних животных и культурных растений, несмотря на их огромное разнообразие, обычно удается указать исходного дикого предка.
II. Закрепление знаний
Обобщающая беседа по ходу изучения нового материла и заполнение таблицы «Центры происхождения культурных растений»
Таблица 1. Центры происхождения культурных растений (по Н.И. Вавилову)
Название центра |
Географическое положение |
Окультуренные растения |
Южноазиатский тропический |
Тропическая Индия, Индокитай, Южный Китай, острова Юго-Восточной Азии |
Рис, сахарный тростник, огурец, баклажан, черный перец, банан, сахарная пальма, саговая пальма, хлебное дерево, чай, лимон, апельсин, манго, джут и др. (50% культурных растений) |
Восточноазиатский |
Центральный и Восточный Китай, Япония, Корея, Тайвань |
Соя, просо, гречиха, слива, вишня, редька, шелковица, гаолян, конопля, хурма, китайские яблоки, опийный мак, ревень, корица, олива и др. (20% культурных растений) |
Юго-Западноазиатский |
Малая Азия, Средняя Азия, Иран, Афганистан, Юго-Западная Индия |
Мягкая пшеница, рожь, лен, конопля, репа, морковь, чеснок, виноград, абрикос, груша, горох, бобы, дыня, ячмень, овес, черешня, шпинат, базилик, грецкий орех и др. (14% культурных растений) |
Средиземноморский |
Страны по берегам Средиземного моря |
Капуста, сахарная свекла, маслина (олива), клевер, одноцветковая чечевица, люпин, лук, горчица, брюква, спаржа, сельдерей, укроп, щавель, тмин и др. (11% культурных растений) |
Абиссинский |
Эфиопское нагорье Африки |
Твердая пшеница, ячмень, кофейное дерево, зерновое сорго, бананы, нут, арбуз, клещевина и др. |
Центральноамериканский |
Южная Мексика |
Кукуруза, длинноволокнистый хлопчатник, какао, тыква, табак, фасоль, красный перец, подсолнечник, батат и др. |
Южноамериканский |
Южная Америка вдоль западного побережья |
Картофель, ананас, хинное дерево, маниок, томаты, арахис, кокаиновый куст, садовая земляника и др. |
III. Домашнее задание
Изучить параграф учебника (предмет и задачи селекции, центры происхождения культурных растений и доместикации домашних животных).
Урок 3–4. Искусственный отбор – главная причина многообразия пород и сортов
Оборудование: портрет Н.И. Вавилова; таблицы по общей биологии; биологические объекты, иллюстрирующие многообразие сортов культурных растений, пород домашних животных и формы искусственного отбора; карта основных географических центров происхождения культурных растений; биологические объекты для проведения лабораторной работы.
ХОД УРОКА
I. Проверка знаний
А. Устная проверка знаний
1) предмет и задачи селекции;
2) учение Н.И. Вавилова о центрах происхождения
культурных растений;
3) центры доместикации животных.
Б. Работа по карточкам
№ 1. Центром происхождения кукурузы является Центральная Америка, где ее культивировали еще до прихода европейцев. Связан ли центр происхождения какого-либо культурного растения с наличием древнейших земледельческих центров? Какая американская земледельческая цивилизация ввела кукурузу в культуру?
№ 2. Как можно доказать, что на первых этапах одомашнивания отбор животных по поведению играл центральную роль?
№ 3. У аравийского кофе существуют сорта, отличающиеся по содержанию кофеина, величине и ароматности зерен, устойчивости к вредителям. Согласно закону гомологических рядов, какое растение – кофе либерийский или чай китайский – будет иметь сходные ряды изменчивости и почему?
№ 4. У пшеницы известны сорта, отличающиеся по остистости, количеству зерновок в колосе, компактности колоса, срокам вегетации. Назовите еще две зерновые культуры, которые имеют сходные с пшеницей ряды изменчивости.
№ 5. Родина капусты и лука находится в Средиземноморском регионе. Каким образом ученые смогли установить центр происхождения этих растений?
№ 6. Какая существует связь между охраной диких сородичей культурных растений и домашних животных и задачами выведения новых сортов и пород?
В. Самостоятельна работа
Учащиеся получают список с названиями культурных растений, которые они должны распределить по центрам происхождения в соответствии с заданным вариантом.
1-й вариант Южноазиатский тропический; |
2-й вариант Восточноазиатский; |
3-й вариант Юго-Западноазиатский; |
Названия растений: |
||
1) подсолнечник; |
17) конопля; |
33) горох; |
Ответы: |
||
1-й вариант Южноазиатский тропический: |
2-й вариант Восточноазиатский: |
3-й вариант Юго-Западноазиатский: |
II. Изучение нового материала
1. Раскрытие Ч.Дарвином причин многообразия сортов и пород
Людьми давно владела мечта об управлении наследственностью. Они стремились найти средства, изменяющие наследственность. Чаще всего люди изменяли наследственность, даже не подозревая об этом. Чарлз Дарвин показал, что началось это с бессознательного отбора, когда хозяева сохраняли в первую очередь самые ценные экземпляры домашних животных и введенных в культуру растений. О направленном изменении пород и сортов люди не думали, тем не менее, животные и растения изменялись из поколения в поколение. Таким образом, главная причина многообразия пород и сортов – искусственный отбор.
Отбор, производимый человеком на основе наследственной изменчивости с целью создания пород и сортов, называется искусственным .
Посещая сельскохозяйственные выставки, Ч.Дарвин обратил внимание на большое разнообразие пород и сортов и задался целью выяснить причины этого многообразия. К 40-м гг. XIX в. было известно большое число пород крупного рогатого скота (молочных, мясных, мясо-молочных), лошадей (тяжеловозов, скаковых), свиней, собак, а также кур. Число сортов пшеницы превышало 300, винограда – 1 тыс. Породы и сорта, принадлежащие к одним и тем же видам, часто настолько сильно отличались друг от друга, что их можно было принять за разные виды.
Многие сторонники учения о постоянстве и неизменяемости видов считали, что каждая порода, каждый сорт произошли от отдельного дикого предка. Дарвин обстоятельно изучил происхождение разных пород домашних животных и пришел к заключению, что человек сам создал все их многообразие, как и многообразие сортов культурных растений, изменяя в разных направлениях один или несколько родоначальных диких видов. Особенно подробно Дарвин исследовал происхождение пород домашнего голубя.
Несмотря на большие различия, породы домашних голубей имеют очень важные общие признаки. Все домашние голуби – общественные птицы, гнездятся на зданиях, а не на деревьях, как дикие. Голуби разных пород легко скрещиваются и дают плодовитое потомство. При скрещивании особей, принадлежащих к разным породам, Дарвин получил потомство, по окраске удивительно сходное с диким сизым (скалистым) голубем. Ученый сделал вывод, что все породы домашних голубей произошли от одного вида – дикого сизого (скалистого) голубя, обитающего на крутых утесах Средиземноморского побережья и севернее, до Англии и Норвегии. Обыкновенный сизый голубь похож на него окраской оперения.
Точным исследованием анатомических и физиологических признаков Ч.Дарвин установил, что все породы домашних кур произошли от банкивской курицы – дикого вида, обитающего в Индии, на Мадагаскаре и Зондских островах; породы крупного рогатого скота – от дикого тура, истребленного в XVII в.; породы свиней – от дикого кабана. Сорта огородной капусты произошли от дикой капусты, еще и теперь встречающейся по западным берегам Европы.
Достаточно ли только наследственной изменчивости для объяснения поразительного многообразия пород домашних животных и сортов культурных растений и их соответствия той цели, с которой их разводят? Ч.Дарвин в работе «Изменения животных и растений под влиянием одомашнивания» дал научное обоснование процессам формообразования в сельском хозяйстве.
Дарвин обратился к сельскохозяйственной литературе, к отчетам выставок, старым каталогам и прейскурантам, изучил практику коннозаводчиков, голубеводов, садоводов и установил, что постоянно появлялись новые породы и сорта, которые были более совершенными и разнообразными по своим признакам по сравнению с ранее существовавшими. В отдельных случаях новые признаки у домашних животных и культурных растений возникали случайно, внезапно; человек не накапливал их путем направленного отбора. Так появились коротконогая овца, цельнолистная земляника. Они заинтересовали человека своей необычностью, и он закрепил эти признаки в породе, сорте. Но, как правило, человек активно участвовал в длительном процессе создания нужных ему признаков и свойств пород и сортов.
В стаде, стае, в поле, на грядке и т.д. человек замечал отдельное животное или растение с каким-то представляющим для него интерес, хотя бы и мелким, наследственным отличием, отбирал эти особи на племя и скрещивал их. Все другие особи не допускались до размножения. Из поколения в поколение оставлялись в качестве производителей особи, у которых данный наследственный признак был выражен наиболее заметно. Таким образом признак усиливался и накапливался в этой искусственной популяции.
Отбору иногда предшествовало скрещивание для получения в потомстве комбинаций генов, а значит и более разнообразного материала, для искусственного отбора. Например, родоначальник всемирно известной русской породы орловских рысаков был получен так. Сначала скрестили жеребца арабской верховой породы с лошадью датской тяжеловозной, а появившегося от них жеребца – с лошадью голландской рысистой породы. Затем проводился отбор по определенным признакам.
2. Формы искусственного отбора
В зависимости от способа размножения вида, искусственный отбор может быть массовым или индивидуальным. Массовый и индивидуальный отбор – две основные формы искусственного отбора, используемые в селекции.
Массовый отбор проводится по внешним, фенотипическим, признакам в популяциях растений и животных. Например, перед нами поле люцерны, на котором произрастает 1 тыс. растений. Внимательно обследовав каждое растение в процессе его роста, учтя их продуктивность по семенам и зеленой массе при уборке, мы отобрали 50 лучших по всем показателям. Объединив семена этих отобранных 50 растений, на следующий год закладываем новое поле, на котором ожидаем получить улучшенную по продуктивности и другим признакам популяцию люцерны – этого замечательного высокобелкового кормового растения.
Если мы добились улучшения, то можем считать, что массовый отбор по внешним признакам был эффективен. Однако эта форма отбора имеет существенные недостатки, т.к. мы не всегда по внешним признакам можем определить лучший генотип. Массовый отбор – наиболее древняя форма отбора.
Массовый отбор может быть эффективен, когда особи выделяются по качественным, просто наследуемым, признакам (белый или красный цветок, рогатое или безрогое животное и др.). Его обычно применяют для перекрестноопыляемых растений. Так, например, были получены новые сорта ржи, в частности сорт Вятка.
При индивидуальном отборе выбирают отдельную особь с интересующим человека признаком и получают от нее потомство. Введение индивидуального отбора стало понастоящему революционным этапом в развитии селекции. Это произошло в середине XIX в., когда знаменитый французский селекционер Ж.Вильморен изложил основные принципы этой формы отбора, главным из которых была оценка отбираемых растений или животных по потомству. Чаще всего эта форма отбора применяется в отношении самоопыляющихся растений, когда в размножении участвует только одна особь пшеницы, овса, ячменя. Потомство одной самоопыляющейся особи называют чистой линией , которая состоит из гомозиготных форм. Индивидуальный отбор также может быть однократным или повторным. В результате его применения получают сорта, представляющие собой одну или несколько гомозиготных чистых линий. Однако и в чистых линиях происходят мутации и появляются гетерозиготные особи.
Вернемся к тому же примеру с полем люцерны. Отобрав из 1 тыс. 50 лучших по внешним признакам растений, в случае индивидуального отбора мы не станем объединять их семена, а посеем в следующем году семена каждого из 50 растений отдельно и тем самым оценим по всем признакам все потомство каждого из отобранных растений. Таким образом оценивают генотип отобранного растения, а не только его фенотипические показатели. Если каждое отобранное из популяции по выдающимся показателям растение или животное сохраняет свои показатели и в потомстве, индивидуальный отбор продолжается и в последующих поколениях.
Преимущество индивидуального отбора перед массовым заключается в точности оценки генотипа при анализе индивидуальных потомков. При отборе особей по количественным признакам, которые наследуются, как правило, очень сложно (количество зерен в колосе пшеницы, жирность молока коровы и др.), где нужна предельно точная оценка генотипа, наиболее эффективен индивидуальный отбор.
3. Творческая роль искусственного отбора
Отбор ведет к изменению органа или признака, совершенствование которого желательно для человека. Породы и сорта, происходящие от общих диких предков, развивались под влиянием человека в разных направлениях сообразно его хозяйственным целям, вкусам и запросам. Они становились все более и более не похожими друг на друга и на дикий вид, от которого произошли. Роль искусственного отбора в эволюции пород и сортов неправильно было бы сравнить с решетом, через которое просто отсеиваются не годные для человека уклонения. Отбор особей с нужными человеку наследственными изменениями приводит к созданию совершенно новых сортов и пород, т.е. никогда ранее не существовавших органических форм с признаками и свойствами, сформированными самим человеком. В этом заключается творческая роль искусственного отбора.
Искусственный отбор является главной движущей силой в образовании новых пород животных и сортов растений, приспособленных к интересам человека. Учение об искусственном отборе теоретически обобщило тысячелетнюю практику человека по созданию пород домашних животных и сортов культурных растений и стало одной из основ современной селекции.
III. Закрепление знаний
Выполнение лабораторной работы.
Лабораторная работа: «Изучение результатов искусственного отбора»
Оборудование: различные сорта комнатных растений (узамбарских фиалок, бегоний или др.).
Ход работы
1. Сравните растения двух сортов, предложенных вам для работы. Определите, по каким признакам они различаются друг от друга в большей степени.
2. Каково значение многообразия признаков у рассматриваемых вами сортов растений для человека?
3. Выскажите предположение, под влиянием каких факторов произошло изменение органов растений, рассматриваемых вами сортов. Какова роль в этом человека?
4. Объясните, как вы понимаете выражение «творческая роль искусственного отбора».
5. Вывод: об основных причинах многообразия сортов, рассматриваемого вами в ходе лабораторной работы, комнатного растения.
IV. Домашнее задание
Изучить параграф учебника (Ч.Дарвин о причинах многообразия пород домашних животных и сортов культурных растений, искусственный отбор и его формы, творческая роль искусственного отбора).
Заполнить таблицу «Сравнение искусственного и естественного отбора».
Продолжение следует
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.
- Южноазиатский тропический центр (около 33 % от общего числа видов культурных растений). (огурец, лимон, джут, манго, рис, банан, кокосовая пальма, черный перец)
- Восточноазиатский центр (20 % культурных растений). (просо, соя, редька, грецкий орех, мандарин, хурма, бамбук, женьшень)
- Юго-Западноазиатский центр (4 % культурных растений). (пшеница, ячмень, рожь, слива, фундук, финиковая пальма)
- Средиземноморский центр (примерно 11 % видов культурных растений). (овёс, лён, лавр, виноград, капуста, кабачок, петрушка, сельдерей, горох, бобы, морковь, свёкла, редис, мята, тмин, хрен, укроп)
- Эфиопский центр (около 4 % культурных растений). (кофе, сорго, хлопчатник, кунжут, арбуз)
- Центральноамериканский центр (примерно 10 %). (кукуруза, фасоль, тыква, какао, перец, подсолнечник, табак, топинамбур, папайя)
- Андийский (Южноамериканский) центр (около 8 %) (картофель, помидор, ананас, гевея, арахис)
Более полный список растений.
