Современные центры происхождения культурных растений таблица. Центры многообразия и происхождения культурных растений по Н.И.Вавилову. Центры происхождения культурных растений
Цель урока:
познакомить учащихся с понятием «сорт», « селекция»;
познакомить с центрами происхождения культурных растений
Задачи:
- изучить центры происхождения культурных растений открытых Н.И.Вавиловым.
- формировать умения выделять главное, сравнивать, формулировать выводы.
- патриотическое воспитание на примере работ Н.И.Вавилова.
Оборудование и материалы: Портрет Н. И. Вавилова . Карта центров происхождения культурных растений. Картинки для интеллект кары (разновидности капусты, рисунки картофеля, подсолнечника, чая, томата, арбуза, сорта яблок и др.).
План урока:
1. Появление культурных растений.
2. Сорт. Свойства и признаки сорта.
3. Селекция растений.
4. Н.И. Вавилов – советский биолог, академик, открывший центры происхождения культурных растений.
Ход урока:
1. Знакомство учащихся с целью урока.
Рассказ учителя о появлении культурных растений, о возможности получать новые сорта растений.
2. Работа по учебнику с выполнением задания: найти понятие сорта и записать его в тетрадь. Учащиеся записывают определение понятий:
сорт – это однородная группа растений, имеющих определенные признаки и свойства. Признаки: размер кроны, плода, форма плода. Свойства: урожайность, зимостойкость, устойчивость к заболеваниям и вредителям.
Проводится беседа по вопросам:
Чем по внешнему виду отличаются яблоки данных сортов?
Какие сорта яблок вам еще известны?
Форма, цвет, вкус плода – это признаки или свойства сорта?
Также демонстрируются различные сорта тюльпанов, названия которых учащиеся записывают в тетрадь.
Один из учащихся показывает презентацию о биографии Н.И. Вавилова, отмечает его любовь к природе с ранних лет, увлечения растениями. Заслуга Вавилова в мире биологии велика. Именно он в результате путешествий открыл центры происхождения культурных растений. Жизнь Н.И. Вавилова закончилась в застенках сталинской тюрьмы. Но и сейчас память об этом замечательном человеке жива в сердцах людей.
3. Работа с учебником. Заполнение таблицы
Таблица. Центры происхождения культурных растений (по Н.И. Вавилову)
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.
4.Закрепление
Класс делиться на группы. Каждая группа составляет интеллект= карту.
Задание .
1.Подпишите на контурной карте материки и океаны.
2.Покажите границы основных происхождения культурных растений (по Н.И. Вавилову).
3.Подпишите растения, родиной которых являются эти центры. Для наглядности приклейте картинки этих растений.
4.Выберите условные знаки.
Самым древним растением является пшеница.
Введение картофеля в культуру в России сопровождалось «картофельными бунтами», так как крестьяне, употребляя в пищу не клубни, а плоды картофеля, часто умирали, потому что плод картофеля - ягода содержит большое количество ядовитого вещества солонина.
5.Домашнее задание: П.43
ЖЕЛАЮ УДАЧИ!
Образец, к которому вы должны стремиться
Вспомните из учебников «Растения. Бактерии. Грибы и лишайники» и «Животные», с какой целью человек выращивает культурные растения и разводит домашних животных. Что служит основной движущей силой и материалом для создания человеком новых сортов культурных растений и пород домашних животных?
С давних пор человек для своих нужд вел промысел различных животных и собирал растения. С увеличением народонаселения Земли и расширением его оседлости, природа уже была не в состоянии удолетворить потребности людей в пище, одежде и других ресурсах. Человек оказался перед необходимостью целенаправленного выращивания растений и разведения необходимых ему животных. Постепенное накопление сведений об этих древних занятиях человечества привело к оформлению селекции (от лат. селекцио - выбор, отбор) - науки о методах выведения сортов растений и пород животных с нужными человеку признаками.
Происхождение культурных форм организмов. Первым этапом селекции было окультуривание дикорастущих растений и одомашнивание диких животных. Это началось около 30-20 тыс. лет назад со случайного, по всей видимости, выращивания нашими далекими предками диких растений, произраставших по соседству с их жилищами.
Подавляющее большинство возделываемых человеком растений, первоначально было окультурено в районах, отличавшихся богатой флорой и развитым земледелием. Они совпадали с очагами древнейших цивилизаций Китая, Индии, Месопотамии, Ирана, Греции, Рима, Египта и Центральной Америки (рис. 172).
Рис. 172. Центры происхождения некоторых культурных растений н домашних животных
Большой вклад в изучение происхождения культурных растений внес отечественный ученый Николай Иванович Вавилов (рис.171). В результате организованных экспедиций по всему миру, Вавилову с сотрудниками удалось собрать коллекцию семян культурных растений.
Рис. 171. Николай Иванович Вавилов (1887 - 1943)
Рис. 173. Яблоня домашняя
Проанализировав этот материал, он пришел к выводу, что район наибольшего генетического, а следовательно и сортового разнообразия того или иного вида культурного растения является его центром происхождения.
Центры происхождения домашних животных, так же, как и центры происхождения культурных растений, совпадают с очагами древнейших цивилизаций. Эти области в основном определяются ареалами обитания диких предков домашних животных (рис. 172).
Сорт и порода. Ученые-селекционеры работают с сортами растений и породами животных. Сорт - это группа созданных в результате селекции культурных растений одного вида, например, яблоня домашняя (рис. 173), обладающих передающимися по наследству хозяйственно-ценными признаками.
Сорта культурных растений подразделяют на местные и селекционные. Местные сорта получены в результате длительного естественного и искусственного отборов в процессе выращивания той или иной культуры. Селекционные сорта (рис. 174) создаются в научно-исследовательских учреждениях с использованием методов генетики и селекции.
Рис. 174. Сорта яблони
Порода - это группа созданных в результате селекции сельскохозяйственных животных одного вида, например, курица, овца, свинья, обладающих передающимися по наследству хозяйственно-ценными признаками.
Различают примитивные и заводские породы домашних животных. Примитивные породы хорошо приспособлены к местным условиям, выносливы и отличаются невысокими, но стабильными качествами. Заводские породы разводятся в специальных племенных хозяйствах. Они обладают особо ценными качествами, высокой продуктивностью и используются для получения элитных животных (рис. 175).
Рис. 175. Породы лошадей
Итак, сорт и порода представляют собой искусственно созданные человеком внутривидовые группировки - популяции организмов, обладающие хозяйственно-ценными наследуемыми признаками.
Особенности культурных форм организмов. Домашние животные и культурные растения резко отличаются по целому ряду признаков от своих диких предков. Прежде всего, культурные формы организмов обладают значительно большим разнообразием наследственной изменчивости, чем их родоначальные виды. Такое разнообразие - результат творческой роли искусственного отбора, проводимого человеком по сохранению особей с интересующими его признаками (рис. 177).
Рис. 177. Иллюстрация творческой роли искусственного отбора: различные сорта роз отличают окраской, формой и числом лепестков венчика; предок культурных роз - шиповник (в центре) имеет розовую окраску венчика и пять лепестков
Рис. 176. Петух породы Иокогамский феникс
Часто культурные формы организмов обладают признаками, ненужными и даже вредными для них, но полезными для человека. Например, петухи декоративной породы Иокогамский феникс, имеют хвостовые перья, длиной до 11 м. Такой признак, безусловно, мешал бы птице жить в естественных условиях, но как нужный (декоративный) человеку был закреплен искусственным отбором при выведении этой породы (рис. 176).
Другое отличие культурных форм организмов состоит в том, что их продуктивность, как правило, выше, чем у родственных им диких видов организмов. Например, яйценоскость кур породы Белый леггорн достигает 350 яиц в год, а их предки - банкивские куры откладывают всего лишь 18-20 яиц в год (рис. 178). Значит, селекция культурных форм организмов ведет к созданию таких сортов растений и пород животных, которые обладают нужными человеку признаками и наибольшей продуктивностью.
Рис. 178. Куры яйценоской породы Белый леггорн (слева) и их предки - банкивские куры (справа)
Упражнения по пройденному материалу
- Объясните, что такое селекция.
- Каковы предпосылки окультуривания человеком дикорастущих растений и одомашнивания диких животных?
- Расскажите о вкладе Н.И. Вавилова в изучение происхождения культурных растений.
- Почему центры происхождения культурных форм организмов совпадают с очагами древнейших цивилизаций человечества?
- Что такое сорт и порода?
- Чем культурные формы организмов отличаются от их диких предков?
Используя учебники по истории Древнего мира и географическую карту, выясните, с очагами каких древнейших цивилизаций совпадают центры происхождения важнейших культурных растений и домашних животных.
За свою историю человечество одомашнило около 3000 видов дикорастущих растений, превратив их в зерновые, бобовые, плодовые, технические и декоративные культуры. Процесс приручения животных не был таким успешным, человек одомашнил лишь около 60 видов млекопитающих, 12 видов птиц и менее 10 видов рыб и насекомых.
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 |
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
Центры происхождения культурных растений и домашних животных – это те районы Земли, где возникли или были окультурены те или иные виды полезных для человека растений и где сосредоточено их наибольшее генетическое разнообразие. Соответственно это центры, где происходила, как говорят, доместификация животных. Особо важно подчеркнуть, что почти все ныне известные культурные растения и домашние животные появились за сотни и тысячи лет до нашей эры. Пожалуй, лишь сахарная свекла, каучуконосная гевея и хинное дерево стали культурными растениями сравнительно недавно.
Теорию центров происхождения культурных растений разработал выдающийся отечественный ученый академик Н. И. Вавилов на основе своих многочисленных экспедиций, которыми были охвачены вся территория Советского Союза, а также 60 стран Азии, Африки, Северной и Южной Америки. Из этих экспедиций были привезены тысячи образцов семян, которые затем высевали в питомниках Всесоюзного института растениеводства и тщательно исследовали. В этом же институте была собрана крупнейшая в мире коллекция семян зерновых культур, насчитывающая 60 тыс. сортов; эта уникальная коллекция была сохранена в Ленинграде в голодные месяцы блокады во время Великой Отечественной войны. Н. И. Вавилов считал, что общее число видов культурных растений, не считая декоративных, составляет примерно 1500–1600. При этом для разных культур существуют свои центры многообразия, которые обычно и являются центрами их происхождения, совпадая с древними центрами земледелия. Понятие о центре происхождения культурных растений Н. И. Вавилов окончательно сформулировал в 1935 г., когда выделил восемь важнейших таких центров (табл. 123 и рис. 87).
Хотя за прошедшие с тех пор шесть с половиной десятилетий эту теорию на основе многочисленных новых данных подвергли некоторым изменениям и дополнениям (ныне принято выделять 7 главных центров – Тропический, Восточноазиатский, Юго-Западноазиатский, Средиземноморский, Абиссинский, Центральноамериканский и Андийский), все же основные ее принципы не были пересмотрены, причем даже теми учеными, которые предлагают увеличить число таких центров до 12. Очень важно, что никто не подвергает сомнению тот исходный пункт теории, который связывает эти центры не только с природным флористическим разнообразием тех или иных территорий, но и с размещением древнейших цивилизаций.
Таблица 123
Немало работ посвящено и выявлению истории доместификации диких животных (рис. 88). При этом за основу обычно также берут очаги одомашнивания этих животных, предложенные Н. И. Вавиловым, который выделил пять главных таких очагов и еще семь дополнительных.
С историко-географических позиций очень интересен и вопрос о миграциях культурных растений, которые в эпоху Великих географических открытий приобрели характер поистине их великого переселения. При этом одна часть культурных растений мигрировала из Старого в Новый Свет, а другая – в обратном направлении.
К числу культур, «заимствованных» Новым Светом у Старого, можно отнести пшеницу, сахарный тростник и кофе.
Археологические исследования свидетельствуют о том, что пшеница была известна в странах Передней Азии за шесть-пять тысячелетий до нашей эры, в Египте – более чем за четыре, в Китае – за три, на Балканах – за три-два тысячелетия. После Великих географических открытий она попала сначала в Южную Америку (1528 г.), затем в Северную Америку (1602 г.), а в конце XVIII в. и в Австралию (рис. 89). Сахарный тростник, родиной которого считают Бенгалию, после Великих географических открытий также мигрировал в Новый Свет: португальцы начали возделывать его на северо-востоке Бразилии, англичане и французы – в Вест-Индии, позднее он стал фактически монокультурой на Кубе и в Пуэрто-Рико.
Родина кофе – нагорья Эфиопии, где эту культуру начали возделывать примерно тысячу лет назад. Считается, что и свое название она получила от эфиопской провинции Кафа. В XI в. кофе попал в Йемен, откуда его вывозили через порт Моха; вот почему в Европе долгое время кофе называли «мокко». Во времена позднего средневековья его стали употреблять в Италии, во Франции, в Нидерландах, Англии, других европейских странах. Чтобы удовлетворить растущий спрос, кофе начали выращивать на специальных плантациях; первую из них основали в XVII в. голландцы на о. Ява. В начале XVIII в. несколько кофейных зерен по воле случая попали во Французскую Гвиану, а оттуда – в Бразилию, где эта культура поистине обрела свою вторую родину.
Еще большее число сельскохозяйственных культур мигрировало после Великих географических открытий из Нового Света в Старый Свет. Среди них кукуруза, картофель, подсолнечник, табак, гевея, какао.
Родиной кукурузы (маиса) считают Центральную Америку. В Европу ее завез еще Колумб. Затем из Испании она распространилась по другим странам Средиземноморья, а позднее попала в Россию, Африку, Восточную Азию. Картофель, культура Андских стран, также сначала попал оттуда в Испанию, а затем в Нидерланды (которые тогда принадлежали Испании), во Францию, в Германию, другие страны Европы. В России он появился в начале XVIII в., при Петре I. Подсолнечник, который, по мнению Н. И. Вавилова, культивировался в Мексике и вообще на юго-западе Северной Америки, появился в Европе в XVI в. Сначала, как и картофель, его считали декоративным растением, и только позднее начали использовать его семена. В России эту культуру стали возделывать также в эпоху Петра I.
Выдающийся генетик и селекционер акад. Н.И.Вавилов показал, что наиболее многообразные генотипы культурных растений находятся в центрах их происхождения, где в диком состоянии сохранились их предки.
В связи с этим для сбора мировой коллекции культурных растений Н.И.Вавилов и его сотрудники побывали в экспедициях по всей территории бывшего Советского Союза и во многих зарубежных странах: в Иране, Афганистане, Средиземноморье, Эфиопии, Центральной Азии, Японии, Северной, Центральной и Южной Америке.
Центры происхождения
Вавилов вывел семь основных центров происхождения культурных растений.
- Южно-азиатский (родина риса, сахарного тростника, банана, кокосовой пальмы и др.).
- Восточноазиатский (родина проса, гречихи, груши, яблони, сливы, ряда цитрусовых).
- Юго-западно-азиатский (родина мягкой пшеницы, карликовой пшеницы, гороха, чечевицы, конских бобов, хлопчатника).
- Средиземноморский (родина маслины, свеклы, капусты и др.).
- Абиссинский (эфиопский) (родина твердой пшеницы, ячменя, кофейного дерева).
- Центральноамериканский (родина кукурузы, американской фасоли, тыквы, перца, какао, американского хлопчатника).
- Южно-американский (родина картофеля, табака, ананаса, арахиса).
Н.И.Вавиловым собрана самая крупная в мире коллекция культурных растений, которая и в настоящее время используется селекционерами в их практической работе.
Так, известный сорт озимой пшеницы Безостая-1 был получен П.П.Лукьяненко в результате гибридизации использованных из коллекции Вавилова аргентинских пшениц, скрещенных с сортами, выведенными на территории нашей страны.
Основными методами, используемыми селекционерами, являются подбор, гибридизация, отбор и воспитание. Гибридизация опирается на комбинативную изменчивость. Благодаря ей удается в одном гибридном организме сочетать ценные признаки, которые существовали ранее у разных сортов растений и пород животных. Селекционерами проводится подбор родительских пар с последующим отбором в их потомстве.
Таблица центров происхождения культурных растений по Н.И.Вавилову
| Центр происхождения культурных растений | Виды растений |
|---|---|
| Южно-азиатский | Рис, сахарный тростник, банан, кокосовая пальма |
| Восточноазиатский | Просо, гречиха, груша, яблоня, слива, ряд цитрусовых |
| Юго-западно-азиатский | Мягкая пшеница, карликовая пшеница, горох, чечевица, конские бобы, хлопчатник |
| Средиземноморский | Маслины, свекла, капуста |
| Абиссинский или эфиопский | Твердая пшеница, ячмень, кофейное дерево |
| Центральноамериканский | Кукуруза, американская фасоль, тыква, перец, какао, американский хлопчатник |
| Южно-американский | Картофель, табак, ананас, арахис |
-
17 апреля 2015Свято-троицкий чигиринский монастырь -
17 апреля 2015Симеон II. Последний царь Болгарии
