Биологическая энциклопедия - значение злаков в жизни человека

Значение злаков в жизни человека настолько велико и разнообразно, что заслуживает специального рассмотрения. На первое место следует поставить хлебные и крупяные культуры, из которых пшеница, рис и кукуруза справедливо считаются основными пищевыми растениями человечества. По площади, занятой их посевами, -по данным 1980 г., около 225 млн.

га -пшеница занимает первое место среди всех культивируемых растений. Хотя это в основном внетропическая культура, выведение целого ряда новых сортов (особенно мексиканских) значительно расширило площади, занимаемые этой культурой, и в пределах тропиков. , Число видов пшеницы (рис. 215) в их наиболее узком объеме достигает 20-27, значительное большинство которых известно только в культуре.

Наиболее древними и, по-видимому, предковыми для всех остальных видов пшениц являются дикие диплоидные (с 2п = 14) пшеницы-однозернянки: беотийская (Triticum boeoticum) и Урарту (T. urartu), распространенные в Юго-Западной Азии (в том числе в Южном Закавказье), в Крыму и на Балканском полуострове и имеющие легко распадающиеся на одноколосковые членики колосья.

Кроме того, зерновки этих пшениц плотно заключены в цветковые чешуи и вымолачиваются из них с большим трудом. В процессе окультуривания пшеницы беотийской сформировалась пшеница-однозернянка (T. monococcum), отличающаяся от нее нераспадающимися колосьями, но еще сохранившая плохо обмолачивающиеся, так называемые пленчатые зерновки при небольшом их числе в колоске (1, редко 2).

Именно зерновки этой пшеницы с небольшой примесью зерновок ее предка -пшеницы беотийской -были найдены при археологических раскопках в Иране и Турции, относящихся к 65-54 в. до н. э. Предполагают, что значительно более урожайные тетраплоидные (с 2п = 28) и гексаплоидные (с 2п = 42) пшеницы: возникли, не только в результате продолжавшегося окультуривания пшениц-однозернянок древними земледельцами, но и в результате гибридизации их с диплоидными видами близкородственного рода эгилопс (рис.

215, 10). При этом сначала сформировались тетраплоидные пшеницы, которые делятся на группу двузернянок, или полб, и группу твердых пшениц, получивших свое название из-за стекловидной консистенции богатого белками эндосперма зерновок. Среди полб еще имеются дикорастущие виды с распадающимися колосьями: пшеница двузернянковидная (T.

dicoccoides) и пшеница араратская (T. araraticum). Когда-то широко культивировавшаяся полба пшеница-двузернянка (T. dicoccon) в настоящее время лишь изредка высевается как крупяная культура и на опытных участках. К твердым пшеницам принадлежат только культивируемые виды пшеница твердая (T. durum), из зерновок которой получают богатую белками муку, идущую на приготовление высококачественных макаронных изделий, пшеница тучная (T.

turgidum), некоторые разновидности которой имеют ветвистые колосья (так называемая ветвистая пшеница), и другие, значительно реже культивируемые виды. Если полбы еще имеют пленчатые зерновки, то твердые пшеницы уже принадлежат к числу голозерных пшениц с легко обмолачивающимися зерновками.Наиболее «молодые», гексаплоидные пшеницы представлены исключительно культивируемыми видами, из которых пшеница спельта (T.

spelta) и пшеница маха (T. macha) -древнейшие и еще сохранившие пленчатые зерновки. Подобно полбе, в настоящее время они культивируются главным образом на опытных участках. Наконец, голозерная гексаплоидная пшеница мягкая, или летняя (T. aestivum), являющаяся своего рода вершиной эволюции пшениц, наиболее урожайна и культивируется почти по всему земному шару.

Она представлена в настоящее время более чем 400 культивируемыми разновидностями, число которых увеличивается в связи с продолжающейся почти во всех странах селекцией этой замечательной культуры. Нельзя не отметить, что на опытных участках Всесоюзного института растениеводства (Ленинград) имеется богатейшая живая коллекция видов и разновидностей пшеницы, начатая по инициативе и при участии выдающегося советского биолога Н.

И. Вавилова.Подобно пшенице из стран Средиземноморья происходят и такие важнейшие хлебные и крупяные культуры, как рожь, ячмень и овес, сохранившие, однако, более тесные связи со своими дикорастущими родственниками, чем культивируемые пшеницы. Рожь посевная (Secale cereale, рис. 213) известна в культуре с конца бронзового века, а в настоящее время занимает относительно большие площади в Евразии, Северной и Южной Африке, Северной Америке, на юге Южной Америки и в Австралии.

Предполагают, что рожь была введена в культуру человеком благодаря своеобразному естественному отбору. При продвижении культуры пшеницы к северу и в более высокогорные районы, она нередко погибала и замещалась более холодостойкой рожью сорно-полевой (S. segetale), бывшей до этого сорняком в посевах пшеницы. Земледельцы вынуждены были в таких случаях собирать зерновки ломкоколосой ржи сорно-полевой, из которой в дальнейшем путем бессознательного отбора сформировалась рожь посевная с нераспадающимися колосьями.

Кроме двух упомянутых видов ржи, несколько близкородственных многолетних видов, нередко объединяемых под названием рожь горная (S. montanum), встречаются в горных районах Средиземноморья и Западной Азии, в том числе на Кавказе. Стоит отметить, что в последнее время получены устойчивые гибриды между рожью и пшеницей -тритикале (Triticale), которые открывают новые возможности для селекции этих культур.

Культивируемые ячмень обыкновенный (Hordeum vulgare, рис. 213, 6-11) и ячмень двурядный (H. distichon) -не только пищевые (дающие перловую и ячневую крупу, муку, а также сырье для пивоваренной промышленности), но и важнейшие кормовые растения. Ближайший родоначальник и вероятный предок обоих культивируемых ячменей -ячмень дикий (H. spontaneum) с распадающимися при плодах на членики колосьями распространен на каменистых и мелкоземистых склонах стран Восточного Средиземноморья и Западной Азии, нередко встречается там и в качестве сорняка в посевах культивируемых ячменей.

В археологических находках ячменей древнейшего возраста (около 7000 лет до н. э.) на территориях Иордании и Ирана встречаются только зерновки дикого ячменя. Позднее начинают встречаться формы с частично распадающимися колосьями, а затем уже зерновки возникшего в культуре ячменя двурядного. Ячмень обыкновенный, или многорядный (у него все 3 колоска в группах из 3 колосков сидячие и вполне развитые), являющийся в хозяйственном отношении наиболее ценным, по-видимому, произошел из двурядного ячменя путем мутации в условиях относительно более влажного климата.

В настоящее время известно свыше 200 разновидностей культивируемых ячменей, основные площади под посевами которых находятся в Евразии, Северной Африке, Северной Америке и Аргентине, причем в Тибете ячмени культивируются до высот в 4600 м.Хозяйственное использование культивируемых видов овса, из которых важнейшим является овес посевной (Avena sativa), во многом сходно с ячменем.

Кроме таких ценных диетических продуктов, как овсяная крупа, овсяные хлопья и толокно, овес дает лучший концентрированный корм для домашних животных. Кроме того, как и ячмень, он часто высевается в смеси с бобовыми или без них для получения очень ценной в кормовом отношении зеленой массы. Примерно из 25 дикорастущих видов овса наиболее близок к овсу посевному и, по-видимому, является его предком овсюг (A.

fatua) -обычный сорняк в посевах овса посевного. Он отличается легко распадающейся по сочленениям на членики осью колосков и значительно более развитыми, коленчато согнутыми остями (рис. 212, 1-4). Вполне вероятно, что, подобно ржи, овес вошел в культуру, будучи сначала сорняком в посевах древнейших культивируемых видов пшеницы. В настоящее время овес широко культивируется в Евразии (на севере до 69,5В° с.

ш.) и Северной Америке. , Рис посевной (Oryza sativa, рис. 196, 1-5) -важнейшее пищевое растение в тропических и субтропических странах. Насколько велико его значение, можно судить уже потому, что он служит основной пищей около 60% всего населения Земли. Особенно велики занятые этой культурой площади в Восточной, Юго-Восточной и Южной Азии, вероятно являющейся родиной риса посевного, так как он известен здесь с каменного века.

В древнейших письменных источниках Китая упоминается, что уже в 2800 г. до н. э. рис широко культивировался и значился в числе 5 священных растений, куда входили также просо, пшеница, ячмень и соя. Предками риса посевного, вероятно, были виды этого рода с опадающими при плодах по сочленениям колосками, например рис дикий (O. rufipogon) -злостный сорняк посевов культивируемого риса.

Рис дает крупу и муку, а также сырье для производства крахмала, пива, рисового масла и других продуктов. Рисовая солома используется на различные поделки и для производства бумаги. Благодаря выведению новых, скороспелых сортов стало возможным расширение культуры риса на территории СССР. Он стал культивироваться в бассейне Кубани, в Крыму, в дельте Волги, на юге Дальнего Востока.

Рис -влаголюбивое растение, вследствие чего его поля должны периодически затапливаться водой. Правда, имеются и так называемые суходольные сорта, но они значительно менее урожайны. , Другой важнейшей пищевой и кормовой культурой человечества является кукуруза, или маис (Zea mays, рис. 209). Посевы кукурузы имеются дочти во всех тропических, субтропических и умеренно теплых областях обоих полушарий, но основными районами ее культуры являются Центральная и Южная Америка, США, Южная и Юго-Восточная Европа, Китай, Индия и Южная Африка.

В противоположность всем другим культивируемым злакам кукуруза имеет американское происхождение. На юго-западе США, в Мексике, Центральной Америке, Перу и Чили она известна с древнейших времен, являясь одним из предметов культа (рис. 216). Остатки початков из пещер Мексики и прилежащих к ней стран имеют возраст в 3400-5000 лет, определенный с помощью радиоуглеродного метода.

Початки того времени были небольшими (часто длиной 5-7 см), зерновки в них также были мелкими и одетыми хорошо развитыми цветковыми чешуями (т. е. пленчатыми). Очевидно, кукуруза прошла с тех пор длительный путь эволюции в направлении увеличения урожайности путем бессознательного, а затем и сознательного отбора. В отношении происхождения кукурузы еще не все ясно, однако очень вероятно, что ее непосредственным предком или одним из предков является распространенное в Мексике сорное растение (нередко сорняк посевов кукурузы) теосинте мексиканская (Euchlaena mexicana, рис.

209, 4-5) внешне похожая на кукурузу, но имеющая в пазухах верхних стеблевых листьев не початки, а двурядные колосья с распадающейся на членики осью. Род теосинте, включающий 4 вида, из которых 2 -многолетники, несомненно, самый ближайший родственник кукурузы и нередко даже присоединяется к этому последнему роду. Кроме того, кукуруза и теосинте мексиканская имеют одинаковое количество хромосом (2n = 20) и легко скрещиваются друг с другом.

Предполагают, что эволюции кукурузы могла постоянно способствовать интрогрессивная гибридизация ее первичных форм с видами теосинте, а возможно, и с видами другого близкородственного рода трипсакум (Tripsacum, рис. 209, 7).Стоит отметить, что лишь в самое последнее время в отдаленном горном районе Мексики американо-мексиканской экспедицией был открыт второй многолетний вид теосинте, получивший название «диплоидная многолетняя кукуруза» (Zea diploperennis; его автор -X.

Илтис -объединяет род теосинте с кукурузой). Этот вид, в отличие от ранее известной многолетней теосинте -Euchlaena (или Zea) perennis -с 2п = 40, подобно культивируемой кукурузе, имеет диплоидное число хромосом -2п = 20. Таким образом, эта находка открывает возможности успешного скрещивания кукурузы с ее многолетним родичем с целью создания многолетней культивируемой кукурузы, а также для придания кукурузе других полезных свойств, в частности большей холодоустойчивости, так как диплоидная многолетняя кукуруза может расти на высотах до 3000 м.

Хозяйственное использование кукурузы очень разнообразно. Из ее зерновок получают муку и крупу, а не вполне зрелые зерновки и целые початки идут в пищу и непосредственно, и в отваренном виде или в виде консервов. Кроме того, из зерновок получают кукурузный крахмал -ценное сырье для производства спирта, глюкозы и других продуктов, а также кукурузное масло.

Початки и зеленая масса кукурузы как в свежем, так и в засилосованном виде являются лучшим кормом для домашних животных. По строению и консистенции зерновок многочисленные сорта и разновидности кукурузы делятся на ряд групп, имеющих различное применение: кремнистая, зубовидная, крахмалистая, сахарная, восковидная и др.

Мелкоплодная группа сортов, так называемая «лопающаяся» кукуруза, используется для получения особого лакомства, называемого «снежными хлопьями». Особенно высокие урожаи кукурузы получают при посевах семенами межсортовых и межлинейных гибридов.К злакам принадлежит еще целый ряд культур, имеющих большое пищевое и кормовое значение.

В СССР из них наиболее известно просо посевное (Panicum miliaceum), по-видимому, происходящее из внутриконтинентальных районов Азии, где преимущественно распространен и сорный подвид этого вида с опадающими при плодах по сочленению колосками -вероятно, непосредственный предок культивируемого проса. В пищу просо используется главным образом в виде крупы (пшена), которая является также отличным концентрированным кормом.

В Южной Азии для тех же целей используется, еще один вид -просо суматринское (P. sumatrense). Пригодную для питания человека крупу и ценный концентрированный корм дают также многие виды сорго (Sorghum), культура которых особенно распространена в Африке, Южной и Восточной Азии, могар, или чумиза (Setaria italica), африканское просо (Pennisetum americanum), каракан, или дагусса (Eleusine caracana), теф (Eragrostis tef), некоторые виды ежовника (Echinochloa), росички (Digitaria) и гречки .

(Paspalum), уже упоминавшиеся выше при кратком обзоре триб. По-видимому, в пищу пригодны и зерновки многих других злаков, из которых путем селекции можно получить новые ценные в хозяйственном отношении культуры. , Из злаков, у которых в пищу употребляются не зерновки, а другие части растения, первое место, несомненно, занимает сахарный тростник (Saccharum officinarum, рис.

210, 1, 2, табл. 45, 1), дающий более половины мирового производства сахара. Родина культивируемого сахарного тростника точно не установлена, но наиболее вероятно, что он был впервые введен в культуру в Индии, В Европе узнали о сахарном тростнике только после похода Александра Македонского в Индию. В Азии (в том числе и в Средней Азии) наиболее распространен и дикорастущий родственник сахарного тростника -сахарный тростник дикий, или калам (S.

spontaneum), вероятно являющийся его предком. В Восточной, Юго-Восточной и Южной Азии существенное пищевое значение имеют молодые побеги многих видов бамбуков. Так, одна из факторий на острове Тайвань ежедневно получает около 150 т побегов. В качестве овоща используются также молодые побеги, зизании, тростника и некоторых других злаков.

На втором месте по значению можно поставить использование злаков в качестве кормовых растений для домашних животных. Уже отмечалось, что отличный концентрированный корм и зеленую массу высокого качества дают многие пищевые злаки, особенно кукуруза, овес и ячмень. Кроме того, злаки являются основными компонентами естественных сенокосов и пастбищ, особенно лугов и степей различных типов.

Лучшие по своим кормовым качествам дикорастущие виды не только введены в культуру, но и представлены целым рядом сортов-культиваров. Особенно широко культивируются тимофеевка луговая, ежа сборная, овсяницы луговая и тростниковая, кострец безостый, плевелы многолетний и многоцветковый, лисохвост луговой, полевица гигантская, мятлик луговой, райграс высокий, а в лесостепных и степных районах -житняки гребенчатый, пустынный и ломкий.

Среди кормовых злаков, введенных в культуру в тропических и субтропических странах, естественно, преобладают виды из триб просовых, сорговых и свинороевых.Многие из перечисленных выше кормовых злаков используются и в декоративном садоводстве в качестве газонных растений. В СССР особенно распространены газоны из видов плевела, овсяницы, полевицы, житняка, райграса, мятлика.

В парках субтропиков очень хороши для устройства газонов такие образующие густые коврики виды,, как узкобороздник однобокий (Stenotaphrum secundatum) с тупыми или даже выемчатыми на верхушке листьями и зойсия тонколистная (Zoysia tenuifolia) с очень узкими щетиновидными листьями. Крупные густодерновинные виды -пампасская трава, мискантус китайский, чий блестящий, перистоостые ковыли и др.

высаживают в одиночных посадках в парках, скверах, садах, у дорог. Крупные влаголюбивые злаки -тростник, манники, зизании и др.пригодны для посадки по берегам водоемов. Многие из декоративных злаков имеют пестролистные разновидности (обычно листья с белыми продольными полосками), из которых в СССР особенно часто культивируется разновидность лугового злака двукисточника тростникового (Phalaroides arundinacea), побеги которого добавляют в букеты.

Специально для составления сухих букетов культивируют ячмень гривастый (Hordeum jubatum) с поникающими длинноостистыми колосьями, зайцехвостник яйцевидный (Lagurus ovatus) с мохнатоволосистыми эллипсоидальными или яйцевидными колосовидными метелками, ламаркию золотистую (Lamarckia aurea) с односторонними золотистыми метелками, трясунку большую (Briza maxima) с крупными, немного вздутыми колосками в метелке и некоторые другие виды.

Пригодны для букетов и некоторые дикорастущие злаки с красивыми метелками, например виды трясунки и зубровки, лерхенфельдия извилистая (Lerchenfeldia flexuosa) и др. Для изготовления бус и других украшений в Южной и Юго-Восточной Азии широко культивируется бусенник обыкновенный (Coix lacryma-jobi, рис. 210, 7-9). Сделанные из его ложных плодов бусины встречаются при раскопках в Средней Азии.

В садах и парках тропических и субтропических областей, а также в оранжереях очень распространена культура бамбуков. В СССР на Черноморском побережье Кавказа и Крыма особенно часто культивируются виды, филлостахиса, псевдосаза японская, бамбук сизоватый, виды многоветочника.Злаки используют также для закрепления подвижных песков, различного рода насыпей, отвалов шахт.

На приморских дюнах Северной Европы для этих целей обычно сажают длинно-корневищные виды -песколюбку песчаную (Ammophila arenaria) и колосняк песчаный (Leymus arenarius), а в песчаных пустынях Средней Азии -колосняк кистистый (L. racemosus) и виды селина. Для закрепления насыпей и отвалов шахт пригодны наиболее «активные» и неприхотливые злаки с длинными корневищами, особенно пырей ползучий, кострец безостый, вейник наземный, а в субтропических областях -свинорой пальчатый.

Лишь немногие виды злаков содержат ароматические вещества, используемые в парфюмерии, пищевой промышленности и медицине. В СССР наиболее известны содержащие кумарин виды зубровки (Hierochloe) и душистого колоска (Anthoxanthum), используемые для придания аромата различным напиткам. Употребляющиеся в парфюмерии и медицине (как антисептическое средство) эфирные масла получают из широко культивируемых в тропиках видов ветиверии зизаниевидной (Vetiveria zizanioides), челнобородника лимонного (Cymbopogon citratus) и челнобородника белоусового (C.

nardus). Если у ветиверии эфирное масло -ветивероль -содержится главным образом в корнях, то у видов челнобородника эфирное масло с сильным запахом цитрусовых содержится главным образом в листьях и чешуях колосков. Все 3 вида первоначально введены в культуру в Южной и Юго-Восточной Азии (Индия, Бирма, Шри-Ланка, Малайзия), причем челнобородник лимонный в диком состоянии не известен.

В качестве лекарственных средств применяются также рыльцевые ветви кукурузы, корневища пырея ползучего и некоторых других злаков.Техническое применение злаков очень разнообразно. В качестве строительного материала и для различных поделок в тропических и субтропических странах широко используют прочные и легкие стебли бамбуковых.

Нередко их используют даже в качестве водопроводных и других труб. В СССР в Западном Закавказье также имеются небольшие плантации листоколосника, стебли которого идут главным образом на изготовление лыжных палок и удилищ. Во внетропических странах в качестве строительного материала для небольших построек используют стебли тростников как непосредственно, так и в виде спрессованной массы, называемой «камышитом».

Стебли тростника пригодны также для различных поделок, в частности как материал для плетения. Кроме того, быстро растущие стебли бамбуковых, тростников и некоторых других крупных злаков, растущих большими зарослями, являются отличным сырьем для производства бумаги, заменяющим более ценную древесину медленно растущих деревьев.

Бумага особенно высокого качества производится из стеблей западносредиземноморского ковыля эспарто (Stipa tenacissima), волокна которых используют также для изготовления канатов, веревок и грубых тканей, а в последнее время также искусственного шелка. Подобное же применение могут найти другие крупные злаки с очень жесткими стеблями и листьями, например чий блестящий, шерстоцвет Равенны (Erianthus ravennae), императа цилиндрическая и др.

Некоторые разновидности сахарного сорго (Sorghum saccharatum) с веерообразными метелками, иногда выделяемые в особый вид техническое сорго (S. technicum), широко культивируются во многих странах, в том числе и в СССР для производства веников. Очень прочные корни некоторых злаков, особенно центральноамериканского эпикампеса длиннохвостого (Epicampes macroura) и средиземноморского золотобородиика цикадового (Chrysopogon gryllus), идут на изготовление щеток.

Злаки имеют и некоторое отрицательное значение в жизни человека, хотя, конечно, оно совершенно несоизмеримо с приносимой ими пользой. Среди злаков имеется много сорняков посевов и плантаций различных культур, наносящих им существенный ущерб. Во внетропических странах к наиболее распространенным сорнякам полей принадлежат пырей ползучий, костер ржаной, овес овсюг, метлица полевая (Apera spica-venti), виды щетинника, ежовник «куриное просо» (Echinochloa crus-galli), мятлик однолетний.

Посевам риса нередко очень вредят такие специализированные сорняки, как ежовник рисовидный (Echinochloa oryzoides) и шерстняк мохнатый (Eriochloa villosa). На полях и плантациях тропических и субтропических областей число злаков-сорняков значительно возрастает. К наиболее известным из них принадлежат сорго алеппское, или гумай, императа аланг-аланг, свинорой пальчатый, гречка двуколосая, элевсина индийская (Eleusine indica), многие виды щетинника, ежовника и проса.

Некоторый вред лесному хозяйству причиняют разрастающиеся на лесных порубках вейник наземный и вейник тростниковый. «Сорняками» наших северных лугов считаются малоценные в кормовом отношении виды щучка дернистая (Deschampsia caespitosa) и белоус торчащий. .