Классификация и бинарная номенклатура растений. Понятие о сорте и гибридах культурных растений.

Растительный мир и его значение для человека, биосферы и жизни на Земле.

Зеленые растения имеют громадное значение для жизни на Земле. Только они, используя энергию солнечного света и поглощая из воздуха диоксид углерода (углекислый газ), а из почвы воду и минеральные соединения, создают органические вещества (углеводы, белки, жиры). Эти вещества нужны для получения пищевых продуктов, кормов для животных и птицы, сырья для пищевой, легкой и других отраслей промышленности, лечебных средств, в качестве строительных материалов и для других целей.

Растения содержат также минеральные вещества, витамины и другие соединения, ценные для человека и животных. Только выращиваемые растения, аккумулируя энергию солнечного света, дают ежегодно 5 млрд. т. органического вещества. Зеленые растения обогащают атмосферу кислородом, необходимым для жизни людей и животных, и, поглощая углекислый газ из воздуха, препятствуют чрезмерному его накоплению, опасному для всех живых организмов. Они играют огромную роль в круговороте веществ и энергии на Земле. Благодаря растениям, жившим на Земле многие тысячи и миллионы лет назад, образовались огромные запасы нефти, каменного угля, торфа, сланцев и сформировались плодородные почвы.

Естественные фитоценозы и агрофитоценозы, состоящие из многолетних растений, играют большую природоохранную роль. Например, леса и полезащитные насаждения ослабляют ветровую и водную эрозию почв, способствуют накоплению воды, улучшению микроклимат. Растительный мир очень велик и многообразен. Свыше 350 тыс. различных видов растений произрастает на нашей планете. Из них около 1 500 видов выращивается человеком для пищевых и кормовых целей, в качестве технического и лекарственного сырья. Тысяча главнейших видов занимает не менее 99% всей обрабатываемой земли (более 1,4 млрд. га). В растениеводстве (полеводстве) выращивают свыше 130 видов. Наибольшие площади в мировом растениеводстве отведены под зерновые культуры - более 700 млн. га, или половина всей посевной площади. Урожайность зерновых культур в 1996 г. составила в среднем 2,9 т/га, валовой сбор свыше 2,0 млрд. т. Из незерновых культур большие площади занимает картофель, из масличных- соя, арахис, рапс, подсолнечник, кунжут, лен масличный, из сахароносных - сахарный тростник и сахарная свекла. Среди волокнистых культур наибольшие посевные площади имеет хлопчатник. На сравнительно небольших пространствах выращивают лен-долгунец, коноплю, клещевину, джут и кенаф.

Центры происхождения культурных растений. Роль экпедиций Н.Вавилова в изучении происхождения культурных растений.

Первые обстоятельные исследования, посвященные истории и географии культурных растений, были проведены швейцарским ботаником А. де Кандолем. Их высоко оценил Ч. Дарвин и использовал при обосновании эволюционной теории.

Среди исследований по культурным растениям, появившихся после трудов де Кандоля и Дарвина, особенно большое значение имеют работы советского ученого Н. И. Вавилова. Им создана теория о происхождении культурных растений. Он выделил восемь основных очагов (центров) видового разнообразия и происхождения культурных растений. Из них четыре основных центра сосредоточены в Азии.

Китайский центр - родина мягкой пшеницы, многорядного ячменя, проса, сорго, чумизы, отдельных видов фасоли, сахарного тростника, риса, чая, апельсина и др.

Индомалайский центр, откуда произошли рис, сахарный тростник, нут, кунжут, кенаф, индийская конопля, джут, отдельные виды фасоли, хлопчатника, многие овощные, лекарственные, эфирномасличные и другие растения.

Среднеазиатский центр - родина многих форм пшеницы, важнейших видов зерновых бобовых (горох, чечевица, чина, бобы), горчицы, кориандра, масличного льна, дыни, лука, моркови, чеснока и др.

Переднеазиатский центр - родина ржи. Здесь выявлено большое разнообразие видов пшеницы (18 из 22 видов, имеющихся на земном шаре). Отсюда происходят люцерна посевная, люпин, эспарцет, вика, европейские виды плодовых культур и винограда, а также формы двурядного ячменя.

На Африканском континенте и в Средиземноморье Н.И. Вавилов выделил два центра происхождения культурных растений.

Средиземноморский центр, из которого произошли твердая и ветвистая пшеница, многорядный ячмень, лен, свекла, маслина, вика.

Африканский центр - родина сорго, хлопчатника, клещевины, кофе, арбуза, финиковой и масличной пальмы, вигны, голубиного гороха. Из автономно входящего в него Абиссинского (Эфиопского) центра происходят многие формы пшеницы, ячменя, льна, гороха, нута, чечевицы, чины, люпина, отдельные виды овса и хлебное растение - тефф.

Два центра выделены на Американском континенте.

Центральноамериканский центр, откуда происходят кукуруза, табак, хлопчатник обыкновенный, батат, сизаль, какао, а также фасоль, тыква.

Южноамериканский центр - родина картофеля, арахиса, длинноволокнистого хлопчатника, томата, ананаса, подсолнечника и других растений.

Более 80% культурных растений имеют первичные центры в Восточном полушарии и менее 20% их приходится на страны Америки. Почти половина всех видов культурных растений происходит из Китая, Индии. Довольно большое их число сформировалось также в Средиземноморье и Передней Азии.

Огромную важность в растениеводстве и селекции имеет использование растительных форм инорайонного происхождения, что связано с интродукцией (привлечение видов и сортов растений в новые для них районы обитания).

Успех интродукции зависит от правильного выбора исходного материала и связан с длительным, всесторонним его изучением, отбором лучших по хозяйственным качествам форм и применением оптимальной агротехники.

Способы размножения растений.

Размножение (репродукция) - это свойство воспроизведения живыми организмами себе подобных, обеспечивающее непрерывность и преемственность жизни. Растения размножаются вегетативным способом, бесполым (спорами) и половым.

Вегетативное размножение - способность растения восстанавливать весь организм из какой-либо его части (корня, стебля или листа). Высшие растения могут размножаться с помощью корневищ, усов, луковиц, клубней, черенков, а также путем прививки.

Человек широко использует вегетативное размножение для получения новых растений. При этом способе потомство лучше сохраняет признаки и свойства материнского растения, чем при половом размножении.

Бесполое размножение - новые растения вырастают из спор (мельчайшая клетка, реже группа клеток), отделяющихся во множестве от материнского растения. Этот способ размножения свойствен в основном низшим растениям (водорослям, грибам, лишайникам).

Половое размножение - в результате оплодотворения, то есть слияния и взаимоассимиляции мужской и женской половых клеток (гамет), образуется зигота, воспроизводящая новый организм. Такое размножение обогащает наследственную основу растений и увеличивает их способность к изменчивости.

Вегетативное и бесполое (спорами) размножение обеспечивает в основном количественное распространение растений и сохранение видов; половое - совершенствование растительных видов, увеличение количественного разнообразия и новообразование видов.

Рост и развитие растений

Жизненный цикл растений состоит из двух процессов: роста и развития.

Под ростом растения следует понимать необратимое увеличение линейных размеров, поверхности, объема, массы организма, связанное с новообразованием элементов его структуры.

Рост растения слагается из размножения клеток и увеличения их объема, роста тканей и органов. Рост любого растения вначале происходит медленно, затем ускоряется, достигает максимума, в дальнейшем он замедляется и совсем прекращается.

Многие культурные растения (просо, сорго, морковь и др.) растут в первый период очень медленно. В это время важно проводить прополку, боронование и междурядную обработку для уничтожения сорняков.

Развитие растений - это качественные физиологические, биохимические и морфологические изменения структуры и функций растительного организма и его отдельных частей (органов, тканей и клеток), происходящие в процессе онтогенеза - индивидуального развития с момента зарождения и до конца жизни.

Весь жизненный цикл растений подразделяют на вегетативный и репродуктивный периоды. В первый период растения интенсивно формируют вегетативную массу, образуются и растут корни, стебли и листья, а во второй происходит цветение и плодоношение. Однолетние яровые и озимые растения цветут и плодоносят один раз в жизни, а многолетние (поликарпические) - много раз. Однако среди многолетников встречаются, хотя и редко, монокарпические растения, зацветающие после многих лет жизни и затем отмирающие (агава, бамбук и др.).

Время от начала прорастания семян до полного созревания растений называют вегетационным периодом. В течение вегетации растения проходят определенные фазы развития, которым соответствуют специфические морфологические признаки. К общим фазам развития цветковых растений относят: прорастание семян, формирование вегетативных и генеративных органов, плодоношение. Применительно к отдельным группам или видам растений выделяют более детальные фазы развития.

Большое значение в растениеводстве имеют наблюдения за наступлением сроков и продолжительностью отдельных фаз развития - фенологических фаз - у разных культур и сорняков в конкретных условиях хозяйства. По ним определяют сроки проведения агротехнических работ (обработки почвы, внесения удобрений, посева, ухода за растениями, уборки урожая). Они позволяют учитывать изменяющиеся требования растений к факторам и условиям жизни в течение онтогенеза и с учетом этого правильно строить систему технологии выращивания и уборки урожая. В этой связи очень важно знать критические периоды, когда растения наиболее чувствительны к недостатку того или иного фактора жизни и резко снижают свою продуктивность. Они у различных культур проявляются в разное время вегетации растений. Так, критический период по отношению к влаге у озимой пшеницы наблюдается от выхода в трубку до налива зерна, у хлопчатника - во время цветения - плодообразования, у картофеля - бутонизации - клубнеобразования. Эти особенности нужно учитывать при разработке агротехнических мероприятий.

Классификация и бинарная номенклатура растений. Понятие о сорте и гибридах культурных растений.

Растительный мир подразделяют на низшие (слоевищные) и высшие (листостебельные) растения. К низшим растениям относятся водоросли, бактерии, слизевики, грибы и лишайники. К высшим растениям относятся мохообразные, папоротникообразные, голосеменные и покрытосеменные типы растений. Это в основном хлоро-филлоносные, то есть автотрофные растения, имеют в большей или меньшей степени развитые корни, стебли и листья (кроме мхов). Из них наиболее совершенный и богатый видами тип высших растений - покрытосеменные, или цветковые. Они наиболее полно усваивают солнечную энергию и лучше приспосабливаются к условиям окружающей среды.

При изучении растений необходимо знать, к какому семейству они принадлежат, а также научное название рода и вида растения. В ботанике еще со времен К. Линнея принята бинарная (двойная) номенклатура, при которой сначала называют род растения, затем вид, а иногда и разновидность. В научной литературе после видового названия обычно ставятся еще буквы, обозначающие фамилию ученого, впервые описавшего данный вид. Например, пшеница Triti-cum aestivum L.; пшеница твердая - Triticum durum Desf. и т.д.

Многие из наиболее распространенных видов культурных растений отличаются очень большим внутривидовым разнообразием по морфологическим признакам, биологическим и другим свойствам. Поэтому их делят на разновидности по морфологическим (в основном устойчивым) признакам и на эколого-географические группы по биологическим свойствам и с учетом некоторых морфологических признаков. Каждая из таких групп приурочена к определенным почвенно-климатическим зонам.

Для распознавания культурных растений введено еще понятие "сорт" - низшая систематическая единица внутри вида. Сорт - это созданная и размноженная для выращивания в конкретных природных и производственных условиях качественно определенная форма (группа) морфологически и биологически однотипных в своей массе растений одной культуры, с комплексом хозяйственно-биологических свойств и признаков, передаваемых по наследству. Каждый сорт создается в результате производственной деятельности человека.

От сорта в значительной степени зависит количество и качество урожая. Для выращивания по интенсивной технологии используют интенсивные сорта, обладающие наиболее высоким генетическим потенциалом продуктивности и дающие на высоком агрофоне значительные прибавки урожая.