Учение Н. И. Вавилова о центрах происхождения культурных растений

 

Среди флоры земного шара выделяется значительная по числу (более 2500) видов группа растений, возде­лываемых человеком и получивших название культурных. Культурные растения и образованные ими агрофитоценозы пришли на смену луговым и лесным сообществам. Они — результат земледельческой деятельности человека, которая у отдельных народов началась 7—10 тысяче­летий назад.

В переходящих в культуру диких растениях неиз­бежно отражается новый этап их жизни. Отрасль биогео­графии, изучающая распространение культурных расте­ний, их приспособление к почвенно-климатическим усло­виям в различных областях земного шара и включающая элементы экономики сельского хозяйства, называется географией культурных растений.

По своему происхождению культурные растения делятся на три группы: наиболее молодая группа, сорно-полевые виды и наиболее древняя группа.

Наиболее молодая группа культурных растений происходит от видов, до настоящего времени живущих в диком состоянии. Для растений этой группы установить центр начала их возделывания не составляет особого труда. К ним относятся плодовые (яблоня, груша, слива, вишня, крыжовник, смородина, малина, земляника), все бахчевые, свекла, брюква, редис, репа и др.

Сорно-полевые виды растений стали объектами куль­туры там, где основная культура из-за неблагоприятных природных условий давала низкие урожаи. Так, при продвижении земледелия на север озимая рожь вытес­нила пшеницу; широко распространенная в Западной Сибири масличная культура рыжик, используемая для получения растительного масла, является сорняком в по­севах льна.

Для наиболее древних культурных растений невоз­можно установить время начала их культивирования, поскольку их дикорастущие предки не сохранились. К ним относятся сорго, просо, горох, бобы, фасоль, чече­вица и т.д.

Потребность в исходном материале для селекции и улучшения сортов культурных растений обусловила создание учения о центрах их происхождения. В основу учения легла идея Ч. Дарвина о существовании геогра­фических центров происхождения биологических видов. Впервые географические области происхождения важ­нейших культурных растений были описаны в 1880 г. швейцарским ботаником А. Декандолем. Согласно его представлениям, они охватывали довольно обширные территории, в том числе целые континенты. Важнейшие исследования в этом направлении спустя полвека были выполнены замечательным русским генетиком и ботанико-географом Н. И. Вавиловым (1887—1943), который осуществил изучение центров происхождения культурных растений на научной основе.

Н. И. Вавилов предложил новый, названный им диф­ференцированным, метод установления исходного центра происхождения культурных растений, заключающийся в следующем. Собранная из всех мест возделывания коллекция интересующего растения исследуется с помощью морфологических, физиологических и генетиче­ских методов. Таким образом определяется область сосредоточения максимального разнообразия фирм, признаков и разновидностей данного вида. В конечном итоге можно установить очаги введения в культуру того или иного вида, которые могут не совпадать с территорией его ши­рокого возделывания, а находится от нее на значительных (несколько тысяч километров) расстояниях. Причем центры возникновения культурных растений, возделывае­мых в настоящее время на равнинах умеренных широт, оказываются в горных районах.

Стремясь поставить генетику и селекцию на службу народного хозяйства страны, Н. И. Вавилов и его сорат­ники во время многочисленных экспедиций в 1926— 1939 гг. собрали коллекцию, насчитывающую около 250 тыс. образцов культурных растений. Как подчеркивал ученый, его интересовали преимущественно растения умеренных зон, поскольку огромные растительные богат­ства Южной Азии, Тропической Африки, Центральной Америки и Бразилии, к сожалению, лишь в ограничен­ном масштабе могут быть использованы в нашей стране.

Важным теоретическим обобщением исследований Н. И. Вавилова является разработанное им учение о го­мологических рядах (от греч. homologos — соответствен­ный). Согласно сформулированному им закону гомоло­гических рядов наследственной изменчивости, не только близкие в генетическом отношении виды, но и роды рас­тений образуют гомологические ряды форм, т. е. в гене­тической изменчивости видов и родов существует опре­деленный параллелизм. Близкие виды благодаря боль­шому сходству их генотипов (почти одинаковому набору генов) обладают сходной наследственной изменчивостью. Если все известные вариации признаков у хорошо изу­ченного вида расположить в определенном порядке, то и у других родственных видов можно обнаружить почти все те же вариации изменчивости признаков. Например, приблизительно одинакова изменчивость остистости коло­са у мягкой, твердой пшеницы и ячменя (рис. 9).

Закон гомологических рядов наследственной измен­чивости позволяет находить нужные признаки и варианты в почти бесконечном многообразии форм различных видов как культурных растений и домашних животных, так и их диких родичей. Он дает возможность успешно осу­ществлять поиск новых сортов культурных растений и пород домашних животных с теми или иными требуе­мыми признаками. В этом заключается огромное практи­ческое значение закона для растениеводства, животно­водства и селекции. Его роль в географии культурных растений сопоставима с ролью Периодической системы элементов Д. И. Менделеева в химии. Применяя закон гомо­логических рядов, можно установить центр происхож­дения растений по родствен­ным видам со сходными при­знаками и формами, которые развиваются, вероятно, в одной и той же географи­ческой и экологической об­становке.

Для возникновения круп­ного очага происхождения культурных растений Н. И. Вавилов считал необходи­мым условием, кроме богат­ства дикорастущей флоры видами, пригодными для воз­делывания, наличие древней земледельческой цивилиза­ции.

Ученый пришел к выводу, что подавляющее большин­ство культурных растений связано с семью основными географическими центрами их происхождения: Южно- Азиатским тропическим, Восточно-Азиатским, Юго-Западноазиатским, Средиземноморским, Эфиопским, Цент­ральноамериканским и Андийским (рис. 10).

Рис. 9. Параллельная изменчи­вость остистости колоса у мягкой пшеницы (а), твердой пшеницы (б) и ячменя (в)

 

За преде­лами этих центров оказалась значительная территория, которая требовала дальнейшего изучения с целью выяв­ления новых очагов окультуривания наиболее ценных представителей дикой флоры. Последователи Н. И. Вавилова — А. И. Купцов и А. М. Жуковский продолжили исследования по изучению центров культурных растений. В конечном итоге число центров и охватываемая ими территория значительно пополнились (рис. 11). Приве­дем краткие характеристики каждого из центров.

 

Рис. 10. Основные центры происхождения культурных растений (по Н. И. Вавилову):

1 — Южно-Азиатский тропический; 2 — Восточно-Азиатский; 3 — Юго-Западноазиатский; 4 — Средиземноморский; 5 — Эфиопский; 6 — Центральноамериканский; 7 — Андийский

 

Китайско-Японский. Мировое растениеводство обязано Восточной Азии происхождением многих культурных ви­дов. Среди них — рис, многорядные и голозерные ячмени, просо, чумиза, голозерные овсы, фасоль, соя, редька, многие виды яблонь, груш и луков, абрикосы, очень ценные виды сливы, восточная хурма, возможно, апель­син, тутовое дерево, сахарный тростник китайский, чай­ное дерево, коротковолокнистый хлопчатник.

Индонезийско-Индокитайский. Это центр многих куль­турных растений — некоторых сортов риса, бананов, хлебного дерева, кокосовой и сахарной пальм, сахар­ного тростника, ямса, манильской пеньки, наиболее круп­ных и высокорослых видов бамбука и др.

Австралийский. Флора Австралии дала миру самые быстрорастущие древесные растения — эвкалипты и ака­ции. Здесь выявлены также 9 дикорастущих видов хлоп­чатника, 21 вид дикорастущего табака и несколько видов риса. В целом флора этого континента бедна дикими съедобными растениями, особенно с сочными плодами. В настоящее время в растениеводстве Австралии почти полностью используются чужеземные по происхождению культурные растения.

 

 

Рис. 11. Происхождение культурных растений (по Жуковскому, 1974):

первичные центры: / — Китайско-Японский; 2 —Индонезийско-Индокитайский; 3 — Австралийский; 4 — Индостанский; 5 — Среднеазиатский; 6 — Переднеазиатский; 7—Средиземноморский; 8 — Африканский (а — Эфиопский); 9 — Европейско-Сибирский; 10— Центральноамериканский; // — Южно-Американский; 12 — Северо-Американский

Индостанский. Полуостров Индостан имел огромное значение в развитии растениеводства древних Египта, Шумера и Ассирии. Это родина шарозерной пшеницы, индийского подвида риса, некоторых сортов фасоли, бак­лажана, огурца, джута, сахарного тростника, конопли индийской и т. д. В горных лесах Гималаев обычны дикие виды яблони, чайного дерева и банана. Индо-Гангская равнина представляет собой огромную плантацию куль­турных растений мирового значения — риса, сахарного тростника, джута, арахиса, табака, чая, кофе, банана, ананаса, кокосовой пальмы, масличного льна и др. Де­канское плоскогорье известно культурой апельсина и ли­мона.

Среднеазиатский. На территории центра — от Пер­сидского залива, полуострова Индостан и Гималаев на юге до Каспийского и Аральского морей, о.ч. Балхаш на севере, включая Туранскую низменность, особое зна­чение имеют плодовые деревья. С древних времен здесь возделывали абрикос, грецкий орех, фисташку, лох, миндаль, гранат, инжир, персик, виноград, дикие виды яб­лонь. Здесь же возникли некоторые сорта пшеницы, лука репчатого, первичные типы моркови и мелкосеменные формы бобовых (горох, чечевица, конские бобы). Древние жители Согдианы (современный Таджикистан) вывели высокосахаристые сорта абрикосов и винограда. Дикий абрикос и сейчас в изобилии растет в горах Средней Азии. Сорта дынь, выведенные в Средней Азии,— лучшие в мире, особенно чарджоуские дыни, сохраняющиеся в подвешенном состоянии в течение года.

Псреднеазиатский. В состав центра входят Закав­казье, Малая Азия (кроме побережья), историческая об­ласть Западной Азии Палестина и Аравийский полуостров. Отсюда происходят пшеницы, двурядный ячмень, овес, первичная культура гороха, культурные формы льна и лука-порея, некоторые виды люцерны и дынь. Это первичный центр финиковой пальмы, родина айвы, алычи, сливы, черешни и кизила. Нигде в мире нет такого обилия видов диких пшениц. В Закавказье завершился процесс происхождения культурной ржи из сорно-полевой, засо­ряющей и сейчас посевы пшеницы. По мере продвижения пшеницы на север озимая рожь, как более зимостойкое и неприхотливое растение, стала чистой культурой.

Средиземноморский. Этот центр включает территорию Испании, Италии, Югославии, Греции и все северное побережье Африки. Западное и Восточное Средиземно­морье — родина дикого винограда и первичный центр его культуры. Здесь эволюционировали пшеницы, бобовые, лен, овсы (в диком состоянии в Испании на песчаных почвах сохранился овес Avena strigosa со стойким имму­нитетом к грибковым заболеваниям). В Средиземноморье началось окультуривание люпина, льна, клевера. Типич­ным элементом флоры стало оливковое дерево, ставшее культурой в древних Палестине и Египте.

Африканский. Для него характерно разнообразие природных условий от влажных вечнозеленых лесов до саванн и пустынь. В растениеводстве сначала исполь­зовались только местные виды, а затем уже занесенные из Америки и Азии. Африка — родина всех видов арбуза, центр возделывания риса и проса, ямса, некоторых видов кофе, масличной и финиковой пальм, хлопчатника и других культурных растений. Вызывает вопрос происхождение посудной тыквы кулебасы, возделываемой в Африке повсеместно, но неизвестной в диком состоянии. Особая роль в эволюции пщениц, ячменей и других хлебных растений принадлежит Эфиопии, на территории которой не было их диких предков. Все они были заимствованы земледельцами уже окультуренными из других центров.

Европейско-Сибирский. Он охватывает территорию всей Европы, кроме Пиренейского полуострова, Британ­ских островов и зоны тундры, в Азии доходит до оз. Бай­кал. С ним связано возникновение культур сахарной свеклы, клеверов красного и белого, люцерн северной, желтой и синей. Главное значение центра заключается в том, что здесь были окультурены европейская и сибирская яблони, груша, черешня, лесной виноград, ежевика, зем­ляника, смородина и крыжовник, дикие сородичи которых и сейчас обычны в местных лесах.

Центральноамериканский. Он занимает территорию Северной Америки, ограниченную северными границами Мексики, Калифорнией и Панамским перешейком. В древ­ней Мексике развивалось интенсивное растениеводство с основной пищевой культурой кукурузой и некоторыми видами фасоли. Здесь же были окультурены тыква, батат, какао, перец, подсолнечник, топинамбур, махорка и агава. В наши дни в центре встречаются дикие виды картофеля.

Южно-Американский. Его основная территория сосре­доточена в горной системе Анд с богатыми вулкани­ческими почвами. Анды — родина древнеиндийских видов картофеля и различных видов томатов, культур арахиса, дынного дерева, хинного дерева, ананаса, каучуконоса гевеи, земляники чилийской и т. д. В древней Араукании был окультурен картофель (Solarium tuberosum), кото­рый, вероятно, происходит с острова Чилоэ. Ни перуан­ский, ни чилийский картофель неизвестны в диком состоя­нии и неизвестно их происхождение. В Южной Америке возникла культура длинноволокнистого хлопчатника. Здесь много диких видов табака.

Северо-Американский. Его территория совпадает с тер­риторией США. Он особенно интересен прежде всего как центр большого числа видов дикого винограда, среди кото­рых многие устойчивы к филлоксере и грибковым забо­леваниям. В центре обитают свыше 50 дикорастущих травянистых видов подсолнечника и столько же видов люпина, около 15 видов сливы, были окультурены клюква крупноплодная и голубика высокорослая, первые план­тации которых совсем недавно появились и Беларуси.

Проблема происхождения культурных paстений довольно сложная, так как иногда невозможно установить их родину и дикорастущих предков. Нередко культурное растение занимает большие площади и имеет огромное значение в растениеводстве не в очаге окультуривания, а далеко за его пределами. В таком случае говорят о вторичных центрах культурных растений. Для ржи из Закавказья и чилийского картофеля это умеренный пояс Евразии. Арахис из Северной Аргентины сейчас разводится в Тропической Африке. Маньчжурская по происхождению соя в США занимает площадь около 20 млн. га. Перуанский длинноволокнистый хлопчатник занял ведущее место в растениеводстве Египта.

Как отмечал А. И. Купцов (1975), культурные растения являются молодой группой видов, которые значительно потеснили на Земле дикорастущую флору. Среди них — три «основных хлеба человечества» (рис, пшеница и ку­куруза) и второстепенные хлебные растения (ячмень, овес, рожь, просо, сорго). Большие площади занимают крахмалоносные растения (картофель в странах с уме­ренным климатом, батат, ямс, таро и др. в более южных областях).

Широко распространены зернобобовые (фасоль, горох, чечевица и др.) и сахароносные (сахарная свекла и са­харный тростник) культуры. Волокнистые растения (хлоп­чатник, лен, конопля, джут, кенаф и др.) обеспечивают человека одеждой и техническими тканями. Современный пищевой рацион человека немыслим без блюд, приготов­ленных из плодовых, ягодных пряно-ароматических и тонизирующих растений, имеющих также широкое распространение. Велика роль в быту и промышленности растений—источников каучука, лекарственных препара­тов, дубильных веществ, пробки и т. д. Современное жи­вотноводство базируется на возделывании кормовых рас­тений.

Культурные растения развиваются под контролем человека, селекционная работа которого приводит к появ­лению новых сортов.

Исследования Н. И. Вавилова о центрах происхож­дения культурных растений имели большое значение для установления мест одомашнивания первых животных. Как утверждает С. Н. Боголюбский (1959), приручение домашних животных происходило, вероятно, разными пу­тями: естественным сближением человека с животными, насильственным приручением молодых, а затем взрослых особей.

О времени и месте одомашнивания первых животных судят в основном по раскопкам поселений первобытного человека. В эпоху мезолита была одомашнена собака, неолита — свинья, овца, коза и крупный рогатый скот, позднее — лошадь. Предположительные очаги происхож­дения домашних животных определяются ареалами их вероятных диких сородичей. Однако в вопросе о диких предках домашних животных нет полной ясности. Пред­полагают, что дикими предками крупного рогатого скота были туры, овец — дикие овцы, распространенные на островах Корсика и Сардиния, в Передней, Средней и Центральной Азии, коз — винторогие и безоаровые козы, лошадей — лошадь Пржевальского и тарпан, домашнего верблюда (бактриан) —дикий верблюд (хаптагай), ламы и альпаки — гуанако, гуся домашнего — гусь серый и т. д.

Легко устанавливают места происхождения и одомаш­нивания тех животных, ареалы предков которых были небольшими, например яка. В отношении таких животных, как собаки, свиньи и крупный рогатый скот, дикие предки которых имели широкое распространение в Евразии и Африке, предположительные очаги происхождения установить трудно. Вероятно, первыми очагами проис­хождения домашних животных были Ближний и Передний Восток, а затем районы древних культур в бассейнах р. Нил, Тигр, Евфрат, Ганг, Инд, Амударья, Хуанхэ, в верховьях Енисея, где раньше всего возникло земле­делие.

Процесс одомашнивания диких животных еще не закончился. В настоящее время в переходной стадии от диких к домашним животным находятся пятнистые олени, Песцы, соболи, лисицы, нутрии, олени-маралы, лось и др. В данном случае установить центры их одомашнивания не представляет особых затруднений: приручение этих животных осуществляется, как правило, в ареалах их современного распространения.