Новости
17.07.2018


17.07.2018


17.07.2018


14.07.2018


14.07.2018


14.07.2018


14.07.2018


10.07.2018


10.07.2018


10.07.2018


09.07.2018


06.07.2018


06.07.2018


05.07.2018


05.07.2018


03.07.2018


03.07.2018


02.07.2018


02.07.2018


02.07.2018


02.07.2018


29.06.2018


28.06.2018


18.12.2015

Тот факт, что именно высокое разнообразие культивируемых видов и сортов растений в агроэкосистемах и агроландшафтах позволяет обеспечить их высокую продуктивность и экологическую устойчивость при минимальных затратах антропогенной энергии, свидетельствует о необходимости использования эволюционно-аналогового подхода в растениеводстве в целом. Однако поскольку основная часть территории России приходится на равнины и низкогорья, ее биологическое разнообразие ниже по сравнению с любой аналогичной по площади территорией в других частях света. И все же, благодаря огромным пространственным различиям, животный и растительный мир России весьма разнообразен и по этому показателю превосходит, например, Европу.
Основные центры разнообразия (и обычно происхождения) флоры лежат за пределами России, представляя обедненные дериваты южных флор и фаун, что хорошо видно на картах разнообразия определенных групп видов растений. При этом практически по любому показателю разнообразия выделяются Кавказ, горы юга Сибири, Приморье и некоторые западные районы России, тогда как европейская территория и Сибирь отличаются относительной бедностью своих флор.
Считается, что биологическое разнообразие может характеризоваться тремя уровнями:
1. Генетическое разнообразие обусловлено различными генами и генетической изменчивостью в основном в пределах одного вида. Примером может служить изменчивость генотипов, наблюдаемая у разных сортов пшеницы.
2. Видовое разнообразие определяется многообразием и совокупностью видов в регионе.
3. Разнообразием экосистем и многообразием ареалов лугов или заболоченных территорий, попадающих в один регион.
Генетическое разнообразие сельскохозяйственных культур обычно сохраняется в их природном сообществе (т.е. in situ) или оказывается собранным и сохраненным за пределами их естественной среды обитания (т.е. exsitu). В структуре генотипического разнообразия сельскохозяйственных культур обычно выделяют пять основных разновидностей генетических ресурсов:
1. Дикие или сорные родственники - растения, которые имеют общих с культурными видами предков, но не были одомашнены.
2. Местные сорта - разновидности культурных растений, улучшенные в течение многих поколений путем народной селекции, т.е. без использования современных методов отбора.
3. Улучшенная зародышевая плазма - растительный материал, содержащий один или несколько ценных признаков, которые могут комбинироваться в процессе научной селекции в результате целенаправленных скрещиваний.
4. Продвинутая (или элитная) зародышевая плазма - включает культивируемые сорта, пригодные для практического использования фермерами, или же ценные для получения новых сортов и линий.
5. Генетические коллекции - мутанты, рекомбинанты и другие зародышевые плазмы, которые могут быть использованы для сложных скрещиваний и базовых исследований.
Окончательная польза непосредственного использования генетических ресурсов сельскохозяйственных культур определяется ростом величины и качества урожая, лучшей устойчивостью к биотическим и абиотическим стрессорам и другими характеристиками, которые позволяют увеличить потенциальную продуктивность и экологическую устойчивость агроэкосистем за счет новых сортов и гибридов растений. Генетические ресурсы могут иметь экономическую ценность и в тех случаях, когда они не используются в настоящее время; но, возможно, окажутся важными для сельского хозяйства, фармацевтики, экологии или промышленности в будущем. И даже если они никогда не будут востребованы, разнообразие генетических ресурсов может иметь ценность просто как наследство, оставленное нетронутым нынешними поколениями будущим.
При оценке состояния биоразнообразия культурных видов и сортов растений необходимо учитывать как их потенциальную продуктивность, так и экологическую устойчивость. Под потенциальной продуктивностью растений обычно понимают их способность с наибольшей эффективностью использовать благоприятные факторы внешней среды, обусловленные естественными условиями или применением техногенных средств (орошения, удобрений и т.д.). Сорт считается тем более продуктивным, чем в большей мере он способен отвечать увеличением величины и качества урожая на последовательное улучшение окружающей среды. Экологическая устойчивость характеризует способность растений противостоять неблагоприятным и экстремальным факторам среды, т.е. не снижать урожайности при избытке и/или недостатке температуры, влажности, освещения и т.д. В растениеводстве устойчивость видов и сортов оценивается не только с точки зрения биологической возможности, но и экономической, а также экологической оправданности их возделывания. Если в благоприятных условиях (достаточные водообеспеченность и сумма температур, богатые почвы и пр.) преимущество получают виды и сорта с высокой потенциальной продуктивностью, то в неблагоприятных - с достаточной устойчивостью к действию абиотических и биотических стрессоров. Чем хуже почвенно-климатические и погодные условия, чем в меньшей степени их удается оптимизировать, тем выше роль экологической устойчивости культивируемых видов и сортов растений в реализации потенциальной продуктивности агрофитоценозов.
Между тем устойчивость к действию абиотических и биотических стрессоров, а также средоулучшающие функции - наиболее дефицитная категория в генотипическом разнообразии культивируемых видов и сортов растений. Обусловлено это как «эрозией» соответствующей генотипической вариабельности в создаваемых человеком «экологических убежищах», так и наличием отрицательных корреляций между потенциальной урожайностью и экологической устойчивостью растений в силу ограниченности их биоэнергетического ресурса.
В неблагоприятных, а тем более экстремальных почвенно-климатических и погодных условиях, экологическая устойчивость культурного вида, в наибольшей степени отражающая его эволюционную историю и зафиксированная в соответствующих коадаптированных блоках генов (эволюционная «память»), оказывается решающим фактором в обеспечении устойчивого роста величины и качества урожая. При этом потенциал онтогенетической адаптации культурных растений рассматривается как функция взаимосвязи их генетических детерминантов потенциальной продуктивности и экологической устойчивости. Если потенциальная продуктивность характеризуется способностью сорта или гибрида (мера их эффективности) использовать условия окружающей среды (регулируемые и не регулируемые), не выходящие за пределы биологического оптимума, специфичного для каждого вида (сорта), то экологическая устойчивость позволяет растениям обеспечить нормальное прохождение метаболических процессов, а также сохранить урожай и его качество в условиях действия абиотических и биотических стрессоров.
Известно, что древние земледельцы отличались поразительной интуицией в выборе видов растений для окультуривания. Наиболее ярким примером этого стали кукуруза и пшеница. Так, 5 тыс. лет до н.э. длина початка кукурузы составляла всего лишь около 2 см (а число зерен до 55). Аллополиплоидный гибрид, каковым является культурная пшеница, оказался одним из самых продуктивных видов, дающих рекордные урожаи зерна. Семена лимской фасоли, обнаруженные в местах древней цивилизации в Перу, были в 100 раз крупнее семян исходных форм. О выдающихся успехах селекции прошлого свидетельствуют сохранившиеся формы кукурузы, возделывавшиеся инками более 1000 лет назад, плоды абрикоса, содержащие 70% сахара, лучшие сорта хлопчатника, происхождение которых связано с культурой майя, гигантские формы редьки в Японии и др.
Виды растений, урожай которых человек использовал до введения их в культуру, называют первичными культурными растениями. В их числе - пшеница, ячмень, просо, рис, кукуруза и др. Ко вторичным культурным растениям Н.И. Вавилов относил те, естественные популяции которых подверглись действию искусственного отбора (рожь, овес, вика, чечевица, лен, конопля и др.). Сорные виды пшеницы, ячменя, риса, сорго, подсолнечника, конопли, моркови, редиса, салата, томата, перца, арбуза, картофеля и других растений рассматриваются в качестве «парных форм», происшедших от диких видов и сыгравших важную роль в эволюции культурных растений. Причем указанные виды приспособились к условиям, которые едва ли могли существовать до тех пор, пока человек не изменил ландшафт за счет земледелия. Сама же сорная флора явилась как бы спутником (попутным элементом) в процессе окультуривания растений, формирование которой происходило под действием прямого естественного и косвенного искусственного отбора, При этом приспособление одних видов сорной растительности (пырей, марь, осот и др.) было результатом дивергенции, т.е. завоевания тех экологических ниш (в пространстве и во времени), которые не смогли занять культурные виды, а также максимального приближения ритма развития, созревания и даже внешнего вида самих растений и семян к культурным видам (куколь, василек, рыжики, куриное просо и др.).
Основные вехи в развитии интродукции сельскохозяйственных культур уходят своими корнями к географическим открытиям, колониальным завоеваниям, миграции населения и пр. Обычно различают следующие типы интродукции: новые культуры, новые сорта существующих культур, экотипы и гендоноры. Так, введение в культуру тимофеевки (Phleum pratense) последовало за ее интродукцией в Северную Америку из Европы. В то же время подсолнечник (Helianthus annuus), появившийся в качестве культивируемого вида в Северной Америке, но не получивший там широкого распространения из-за поражения многими вредителями, особенно подсолнечниковой молью (Homoeosoma electellum), стал с успехом возделываться в России, Аргентине и некоторых других странах.
К старым культивируемым видам растений относятся мягкая пшеница, кукуруза, соя, рис, ячмень, просо, виноград, маслина, лен, к молодым - картофель, сахарная свекла, некоторые виды деревьев (тополь), ягодники, вика мохнатая, безалкалоидный люпин, кок-сагыз, культурная черника. Из сравнительно недавно введенных в культуру важнейших видов растений следует особо отметить сахарную свеклу, которая еще 150 лет назад представляла собой едва утолщенный корень с содержанием сахара не более 8-10%. Исторически в условиях жаркого климата наибольшее распространение получили рис, сорго, просо и суданка, в умеренной зоне - ячмень, пшеница и кукуруза, а в более северных районах - рожь, ячмень и овес. Причем если тыква бутылочная, фасоль обыкновенная, стручковый перец и, возможно, кукуруза появились 9-6 тыс. лет назад, то хлопчатник и подсолнечник - 3,8-3,4 тыс. лет назад, а тыква бородавчатая, фасоль лимская и табак были введены в культуру в начале первого тысячелетия нашей эры.
Расширение масштабов использования некоторых новых видов растений продолжается и в настоящее время. Так, например, в Бразилии в бассейне Амазонки расширяются площади под культурой маниока и сахарного тростника для производства спирта, используемого взамен импортируемой нефти. С этой же целью начата эксплуатация естественных зарослей черного лозняка, занимающего в северо-восточных районах этой страны около 6 млн га. В перуанских Андах обнаружена разновидность люпина («тарви»), употреблявшегося в пищу предками современных индейцев кечуа, которая по содержанию белка превосходит даже сою. Кроме того, «тарви» устойчив к пониженным температурам, нетребователен к плодородию почвы. Селекционерам удалось получить формы «тарви», содержащие менее 0,025% алкалоидов против 3,3% в исходном материале. К числу видов, представляющих экономическую ценность, относится австралийская трава (Echinochloa turnerana), которая может оказаться отличной, не уступающей просу зерновой культурой для очень засушливых зон. Среди перспективных культур заслуживает внимания и вид Bauhinia esculenta, который, как и Psophocarpus tetragonolobus, образует клубни, а его семена содержат более 30% белка и жира. В очень засушливых условиях может быть использован вид Voandzeia subterranea, который не только богат белком, но и более засухоустойчив по сравнению с арахисом, а также лучше противостоит болезням и вредителям. Для засушливых и неплодородных земель из масличных культур перспективным считается вид Cucurbita foetidissima из семейства Cucurbitaceae, а для засоленных пастбищных земель - некоторые виды лебеды рода Atriplex семейства Chenopodiaceae, которые «выделяют» избыточную соль через листья.
Разнообразие природных условий в России обусловило востребованность многих новых культур с других континентов мира и, прежде всего, из Америки (картофель, кукуруза, подсолнечник, табак, тыква и др.). Так, пришедший в Россию в конце XVIII - начале XIX в. подсолнечник уже к середине прошлого столетия превратился, по выражению Н.И. Вавилова (1957), в исконную русскую культуру, без которой трудно представить себе Саратовскую и Воронежскую губернии, а также Северный Кавказ. Практическая потребность отечественного сельского хозяйства в широком использовании собственных и мировых растительных богатств явилась главной причиной создания в России в конце прошлого века сети опытных станций, а также Бюро по прикладной ботанике, в котором впервые в мире была собрана огромная коллекция сортов возделываемых растений из разных губерний Европейской и Азиатской частей России и других стран. Н.И. Вавилов в учении об исходном материале разработал новые принципы интродукции мирового разнообразия культурных растений и диких сородичей. За период 1916-1940 гг. им было организовано 29 экспедиций по сбору генетических ресурсов, в 12 из которых он участвовал сам. Если созданная Н.И. Вавиловым генетическая коллекция растений в 1940 г. насчитывала 168 тыс. образцов, то к 2000 г. она включала свыше 414 тыс. образцов, представляющих 2539 видов, обитающих в умеренной климатической зоне.
Значение культурных видов и сортов растений, хорошо приспособленных к местным почвенно-климатическим и погодным условиям, в России особенно велико, поскольку их биологические свойства позволяют с наибольшей эффективностью использовать короткий вегетационный период, успешно противостоять засухам и суховеям, морозам и заморозкам, кислым и засоленным почвам и другим стрессорам. Адаптивным свойствам культивируемых видов и сортов принадлежит также решающая роль в снижении риска и смягчении последствий чрезвычайных погодных ситуаций для экономики сельскохозяйственных товаропроизводителей. Всемерная мобилизация растительных ресурсов в условиях России лежит в основе «осеверения» земледелия, т.е. продвижения в более северные широты не только биологически возможного, но и экономически оправданного возделывания новых видов сельскохозяйственных растений. За счет «осеверения» были значительно расширены ареалы эффективного возделывания подсолнечника, кукурузы, озимой пшеницы, гороха, рапса, некоторых видов плодовых и ягодных культур, бобовых и злаковых трав. Разумеется, по мере достижения биологических границ степень риска экономически оправданного выращивания того или иного вида существенно возрастает. Однако именно высокая конститутивная устойчивость того или иного вида растений к действию абиотических и биотических стрессоров оказывается главным гарантом рентабельного возделывания культуры.