Чем разнообразнее исходный материал, используемый для селекции, тем большие возможности дает он для успешного создания сортов и тем эффективнее будут результаты селекции. Но где в природе искать это многообразие.

Н.И. Вавилов с сотрудниками в результате многочисленных экспедиций изучил многообразие и географическое распространение культурных растений. Экспедициями были охвачены вся территория бывшего Советского Союза и много зарубежных стран: Иран, Афганистан, страны Средиземноморья, Эфиопия, Центральная Азия, Япония, Северная, Центральная и Южная Америка и др.

Во время этих поездок было изучено около 1600 видов культурных растений. Из экспедиций были привезены тысячи образцов семян, которые высевали в питомниках Всесоюзного института растениеводства, расположенных в разных географических зонах бывшего СССР. Работа по изучению мирового многообразия культурных растений продолжается и в настоящее время. Эти ценнейшие, все время пополняемые уникальные коллекции служат материалом для селекционной работы.

В результате изучения всего этого колоссального материала Н.И. Вавилов установил 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 уклонений. Эти центры многообразия являются и районами происхождения сортов данной культуры. Большинство центров совпадает с древними очагами земледелия. Это в основном не равнинные, а горные районы.

Таких центров многообразия Н.И. Вавилов насчитал сначала 8. В более поздних работах он различает 7 основных центров.

Южноазиатский тропический центр. Тропическая Индия, Индокитай, Южный Китай, острова Юго-Восточной Азии. Исключительно богат культурными растениями (около половины известных видов культурных растений). Родина риса, сахарного тростника, множество плодовых и овощных растений.

Восточноазиатский центр. Центральный и Восточный Китай, Япония, остров Тайвань, Корея. Родина сои, нескольких видов проса, множества плодовых и овощных культур. Этот центр тоже богат видами культурных растений - около 20% мирового многообразия.

Юго-Западноазиатский центр. Малая Азия, Средняя Азия, Иран, Афганистан, Северо-Западная Индия. Родина нескольких форм пшеницы, ржи, многих зерновых, бобовых, винограда, плодовых. В нем возникло 14 % мировой культурной флоры.

Средиземноморский центр. Сраны, расположенные по берегам Средиземного моря. Этот центр, где располагались величайшие древние цивилизации, дал около 11% видов культурных растений. В их числе маслины, многие кормовые растения (клевер, чечевица), многие овощные (капуста) и кормовые культуры.

Абиссинский центр. Небольшой район Африканского материка (территория Эфиопии) с очень своеобразной флорой культурных растений. Очевидно, очень древний очаг самобытной земледельческой культуры. Родина зернового сорго, одного вида бананов, масличного растения нута, ряда особых форм пшеницы и ячменя.

Центральноамериканский центр. Южная Мексика. Родина кукурузы, хлопчатника, какао, ряда тыквенных, фасоли.

Андийский (Южноамериканский) центр. Включает часть района Андийского горного хребта вдоль западного побережья Южной Америки. Родина многих клубненосных растений, в том числе картофеля, некоторых лекарственных растений (кокаиновый куст, хинное дерево и др.).

Подавляющее большинство культурных растений связано в своем происхождении с одним или несколькими из перечисленных выше географических центров.

В предложенной практической работе 4 типа задания. в первом задании сопоставить растения с их центрами, второе задание-работа с контурной картой. третье задание-сопоставить ценры культурных растений с описанием географического положения. Четвертое задание- ответить полным ответом на поставленные вопросы.

Просмотр содержимого документа
«Практическая работа по теме: " Центры происхождения культурных растений» 11 класс»

Практическая работа по теме:

«Центры происхождения культурных растений» 11 класс

Задание 1. Распределите растения по центрам (каждый вариант распределяет все 48 наименований растений по своим центрам).

1-й вариант Южноазиатский тропический; Абиссинский; Южноамериканский.	2-й вариант Восточноазиатский; Средиземноморский; Центральноамериканский.	3-й вариант Юго-Западноазиатский; Южноамериканский; Абиссинский.
Названия растений:
1) подсолнечник; 2) капуста; 3) ананас; 4) рожь; 5) просо; 6) чай; 7) твердая пшеница; 8) арахис; 9) арбуз; 10) лимон; 11) сорго; 12) гаолян; 13) какао; 14) дыня; 15) апельсин; 16) баклажан;	17) конопля; 18) батат; 19) клещевина; 20) фасоль; 21) ячмень; 22) манго; 23) овес; 24) хурма; 25) черешня; 26) кофе; 27) томат; 28) виноград; 29) соя; 30) маслина; 31) картофель; 32) лук;	44) тыква; 45) лен; 46) морковь; 47) джут; 48) мягкая пшеница.

Задание 2. Работа с картой. На контурной карте отметьте все центры происхождения культурных растений, укажите географическое положение центров.

Задание 3 .Заполните таблицу. Сопоставьте центры с географическим положением и окультуренными растениями.

Центры растений	Географическое положение	Окультуренные растения
Абиссинский
Южноазиатский тропический
Восточноазиатский
Юго-Западноазиатский
Средиземноморский
Центральноамериканский
Южноамериканский

Эфиопское нагорье Африки

Южная Мексика

Задание 4. Ответьте на вопросы полным и развернутым ответом.

1. Почему большинство культурных растений размножают вегетативно?

2. Почему селекционеры пытаются создать растения-полипоиды?

3. В чем суть закона гомологических рядов в наследственной теории Н.И.Вавилова?

4. Чем отличаются одомашненные растения от окультуренных?

5. С какой целью в селекции применяют мутагены?

ОТВЕТЫ НА ПРАКТИЧЕСКУЮ РАБОТУ.

Таблица 1. Центры происхождения культурных растений (по Н.И. Вавилову)

Название центра	Географическое положение	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.
1-й вариант Южноазиатский тропический; Абиссинский; Южноамериканский.	2-й вариант Восточноазиатский; Средиземноморский; Центральноамериканский.	3-й вариант Юго-Западноазиатский; Южноамериканский; Абиссинский
Названия растений:
1) подсолнечник; 2) капуста; 3) ананас; 4) рожь; 5) просо; 6) чай; 7) твердая пшеница; 8) арахис; 9) арбуз; 10) лимон; 11) сорго; 12) гаолян; 13) какао; 14) дыня; 15) апельсин; 16) баклажан;	17) конопля; 18) батат; 19) клещевина; 20) фасоль; 21) ячмень; 22) манго; 23) овес; 24) хурма; 25) черешня; 26) кофе; 27) томат; 28) виноград; 29) соя; 30) маслина; 31) картофель; 32) лук;	33) горох; 34) рис; 35) огурец; 36) редька; 37) хлопчатник; 38) кукуруза; 39) китайские яблоки; 40) сахарный тростник; 41) банан; 42) табак; 43) сахарная свекла; 44) тыква; 45) лен; 46) морковь; 47) джут; 48) мягкая пшеница.
Ответы:
1-й вариант Южноазиатский тропический: 6; 10; 15; 16; 22; 34; 35; 40; 41; 47. Средиземноморский: 2; 30; 32; 43. Южноамериканский: 3; 8; 27; 31.	2-й вариант Восточноазиатский: 5; 12; 17; 24; 29; 36; 39. Абиссинский: 7; 9; 11; 19; 26. Центральноамериканский: 1; 13; 18; 20; 37; 38; 42.	3-й вариант Юго-Западноазиатский: 4; 14; 21; 23; 25; 28; 33; 45; 46; 48. Южноамериканский: 3; 8; 27; 31. Абиссинский: 7; 9; 11; 19; 26.
Название центра	Географическое положение	Окультуренные растения
Южноазиатский тропический	Тропическая Индия, Индокитай, Южный Китай, острова Юго-Восточной Азии
Восточноазиатский	Центральный и Восточный Китай, Япония, Корея, Тайвань
Юго-Западноазиатский	Малая Азия, Средняя Азия, Иран, Афганистан, Юго-Западная Индия
Средиземноморский	Страны по берегам Средиземного моря
Абиссинский	Эфиопское нагорье Африки
Центральноамериканский	Южная Мексика
Южноамериканский	Южная Америка вдоль западного побережья

Успех селекционной работы во многом зависит от качества исходного материала, главным образом от его генетического разнообразия. Чем разнообразнее исходный материал для селекции, тем больше возможностей он предоставляет для гибридизации и отбора. Селекционеры, пользуясь биологическим, генетическим и экологическим разнообразием растительного мира, создали огромное количество различных сортов культурных растений.

Современные культурные растения выращивают одновременно в разных странах, на разных континентах. Однако каждое из этих растений имеет свою историческую родину - центр происхождения . Именно там находились или находятся и поныне дикорастущие предки культурного растения, там сформировались его генотип и фенотип .

Учение о центрах происхождения культурных растений создано выдающимся русским ученым Н.И. Вавиловым .

Н.И. Вавилов вначале выделил 8 центров происхождения культурных растений с рядом подцентров, но в более поздних работах укрупнил их в 7 основных первичных центров (см. табл. 4 и рис. 42).

Название центра и количество возникших здесь культурных видов (% от 1000 - общего числа изученных)	Культурные растения, возникшие в этом центре от древних культур
1. Южноазиатский тропический (около 50%)	Сахарный тростник, огурец, баклажан, цитрусовые, шелковица, манго, банан, кокосовая пальма, черный перец
2. Восточноазиатский (20%)	Соя, просо, овес, гречиха, чумиза, редька, персик, чай, актинидия
3. Юго-Западноазиатский (14%)	Пшеница, рожь, горох, чечевица, лен, конопля, дыня, яблоня, груша, слива, абрикос, вишня, виноград, миндаль, гранат, инжир, лук, чеснок, морковь, репа, свекла
4. Средиземноморский (11%)	Пшеница, овес, рожь, капуста, сахарная свекла, укроп, петрушка, маслина, лавр, малина, дуб, пробковый, клевер, вика
5. Абиссинский	Сорго, твердая пшеница, рожь, ячмень, кунжут, хлопчатник, клещевина, кофе, финиковая пальма, масличная пальма
6. Центральноамериканский	Кукуруза, фасоль, картофель, тыква, батат, перец, хлопчатник, табак, махорка, сизаль (волокнистая агава), авокадо, какао, орех, пекан
7. Андийский (Южноамериканский)	Картофель, кукуруза, ячмень, амарант, арахис, томат, тыква, ананас, папайя, маниок, гевея, хинное дерево, фейхоа, кока, бразильский орех (бертоллеция)

Рис. 42. Основные географические центры происхождения культурных растений: I — Южноазиатский тропический; II — Восточноазиатский; III — Юго-Западноазиатский; IV — Средиземноморский; V — Абиссинский; VI — Центральноамериканский; VII — Андийский (Южноамериканский)

Большинство центров совпадают с древними очагами земледелия, причем это преимущественно горные, а не равнинные районы. Ученый выделил первичные и вторичные центры происхождения культурных растений. Первичные центры - это родина культурных растений и их диких предков. Вторичные центры - это районы возникновения новых форм уже не от диких предков, а от предшествующих культурных форм, сосредоточенных в одном географическом месте, нередко далеком от первичного центра.

Не все культурные растения возделываются в местах своего происхождения. Миграции народов, мореплавание, торговля, экономические и природные факторы во все времена способствовали многочисленному перемещению растений в другие районы Земли.

В иных местообитаниях растения изменялись и давали начало новым формам культурных растений. Их разнообразие объясняется мутациями и рекомбинациями, появляющимися в связи с произрастанием растений в новых условиях.

Исследование происхождения культурных растений привело Н.И. Вавилова к выводу, что центры формообразования важнейших растительных культур в значительной мере связаны с очагами человеческой культуры и с центрами разнообразия домашних животных. Многочисленные зоологические исследования подтвердили этот вывод.

Учение о происхождении и эволюции культурных растений считается одним из существенных разделов селекции. Н.И. Вавилов писал, что вся селекционная работа, начиная с исходного материала, установления основных областей происхождения видов и кончая созданием новых сортов, является, по существу, новым этапом в эволюции растений, а саму селекцию можно рассматривать как эволюцию, направляемую волей человека.

Успех селекционной работы зависит главным образом от генетического разнообразия исходной группы растений или животных. Между тем генофонд существующих пород животных или сортов растений, естественно, менее разнообразен по срав­нению с генофондом исходного дикого вида.

Поэтому при выведении новых сортов растений и пород животных очень важны поиски и выявление полезных признаков у диких предков. С целью изучения многообразия и географического распространения культурных растений Н.И. Вавилов организовал многочисленные экспедиции как в пределах территории нашей страны, так и во многие зарубежные страны. Во время этих экспедиций был собран огромный семенной материал, который в дальнейшем использовали для селекционной работы. Н.И. Вавилов выделил 7 центров происхождения культурных растений (табл. 4). Им были сделаны важные обобщения, послужившие крупным вкладом в теорию селекции.

Изучение наследственной изменчивости у культурных растении и их предков позволило Н.И. Вавилову сформулировать закон гомологических рядов наследственной изменчивости: «Виды и роды, генетически близкие, характеризуются сходными рядами наследственной изменчивости с такой правильностью, что, зная ряд форм в пределах одного вида, можно предвидеть нахождение параллельных форм у других видов и родов. Чем ближе генетически расположены в общей системе роды и виды, тем полнее сходство в рядах их изменчивости. Целые семейства растений в общем характеризуются определенным циклом изменчивости, проходящей, через все роды и виды, составляющие семейство».

Таблица 4. Центры происхождения культурных растений (по Н.И. Вавилову) Название центра Географическое положение Родина культурных растений Южноазиатский Тропическая Ин- Рис. сахарный тростник, цитрусо- тропический дия. Индокитай, Юж­ный Китай, о-ва Юго-Восточной Азии вые. огурец, баклажан, черный перец и др. (50 % культурных растений) Восточноазиатский Центральный и Во­сточный Китай, Япония. Корея. Тай- Соя. просо, гречиха, плодовые и овощные культуры - слива, вишня, редыса и др. (20 % культурных рас­тений) Юго-Западно- ази- Малая Азия. Сред- Пшеница, рожь, бобовые культуры. атский Средиземноморский няя Азия, Иран, Афганистан, Юго-За­падная Индия Страны по берегам Средиземного моря лен, конопля, репа, морковь, чеснок, виноград, абрикос, груша и др. (14 % культурных растений) Капуста, сахарная свекла, маслины, клевер, чечевица, кормовые травы (11 % культурных растений) Абиссинский Абиссинское на­горье Африки Твердая пшеница, ячмень, кофейное дерево, сорго, бананы Централлюам ри- каиский Южная Мексика Кукуруза, длинноволокнистый хлоп­чатник. какао, тыква, табак Южноамериканский Южная Америка вдоль западного побе- Картофель, ананас, хинное дерево

На примере семейства злаковых Н.И.

Вавилов показал, что сходные мутации обнаруживаются у целого ряда видов этого семейства. Так, черная окраска семян встречается у ржи, пшеницы, ячменя, кукурузы и ряда других растений, за исключением овса, проса и пырея, удлиненная форма зерна - у всех изученных видов. У животных также наблюдаются сходные мутации: альбинизм и отсутствие шерсти у млекопитающих,

альбинизм и отсутствие перьев у птиц, короткопал ость у крупного рогатого скота, овец, собак, птиц. Некоторые наследственные заболевания и уродства, встречающиеся у человека, отмечены и у некоторых животных. Животных с такими болезнями исполь­зуют в качестве модели для изучения аналогичных дефектов у человека. Например, катаракта глаза бывает у мышей, крыс, собак, лошадей; гемофилия - у мыши и кошки; диабет - у крысы; врожденная глухота - у морской свинки, мыши, собаки и т.д. Тот факт, что сходные, наследственно обусловленные нарушения жизнедеятельности встречаются у представителей разных видов одного и того же класса - класса млекопита­ющих,- убедительно подтверждает закон гомологических рядов наследственной изменчивости Н.И. Вавилова. Появление сход­ных мутаций объясняется общностью происхождения генотипов. В процессе возникновения новых видов от одного общего предка различия между ними устанавливаются только по части генов, обусловливающих успешное существование в данных конкрет­ных условиях. Многие гены у видов, имеющих общее происхож­дение, остаются неизменными и при мутации дают сходные приэнаки.

Таким образом, обнаружение спонтанных или индуцированных мутаций у одного вида дает основания для поисков сходных мутаций у родственных видов растений или животных.

Закон гомологических рядов наследственной изменчивости успешно используется в се лекционной практике. Работа по созданию семенных коллекций сортов культурных растений и их дикорастущих предков, начало которой положил Н.И. Вавилов, в настоящее время продолжается. В нашей стране коллекция включает более 320 тыс. образцов, относящихся к 1041 виду растений. Сюда входят дикие виды, сородичи культурных растений, старые местные сорта, все лучшее и новое, что создано за последнее время усилиями селекционеров всех стран мира. Из мирового генофонда ученые выделяют генетические источники хозяйственно ценных признаков: уро­жайности, скороспелости, устойчивости к болезням и вредите­лям, засухоустойчивости, устойчивости к полеганию и др. Современные генетические методы дают возможность добиваться в селекции растений очень крупных успехов. Так, использо­вание ценных генов дикого эфиопского ячменя позволило создать выдающийся по продуктивности сорт ярового ячменя Одесский 100.

Вопросы для повторения н задания

Чем отличаются одомапш иные животные и культурные растения от диких?

Что служит предметом селекции?

Какое значение для селекции имеет знание центров проиосожд ним культурных растений!!

Какие центры происхождения культурных растений вы знаете?

Почему у близкородственных видов обнаруживаются сходные мутации?

Изложите сущность закона гомологических рядов наследственной изменчивости Н.И. Вавилова.

В своих экспедициях Вавилов собрал богатейшую коллекцию культурных растений, нашел родственные связи между ними, предсказал возможные для выведения ранее неизвестные, но заложенные генетически свойства этих культур. Он обнаружил существование районов с максимальной концентрацией видов, разновидностей и сортов определенных культурных растений, а также то, что эти районы связаны с местами древнейших цивилизаций.

В ходе исследований Н.И. Вавилова было выявлено семь основных географических центров происхождения культурных растений.

1. Южноазиатский тропический центр (Рис. 2) включает в себя тропическую Индию, Индокитай, Южный Китай, Юго-Восточную Азию. Культурные растения центра: рис, сахарный тростник, огурец, баклажан, цитрусовые, манго, банан, кокосовая пальма, черный перец - около 33 % всех культурных растений.

Рис. 2. Южноазиатский тропический центр ()

2. Восточноазиатский центр - Центральный и Восточный Китай, Япония, Корея, Тайвань (Рис. 3). Отсюда произошли соя, просо, гречиха, слива, вишня, редька, грецкий орех, мандарин, хурма, бамбук, женьшень - около 20 % культурных растений.

Рис. 3. Восточноазиатский центр ()

3. Юго-западноазиатский центр - Малая Азия, Средняя Азия, Иран, Афганистан, Юго-Западная Индия (Рис. 4). Этот центр является прародителем пшеницы, ячменя, ржи, фундука, бобовых культур, льна, конопли, репы, чеснока, винограда, абрикоса, груши, дыни - порядка 14 % всех культурных растений.

Рис. 4. Юго-западноазиатский центр ()

4. Средиземноморский центр - страны побережья Средиземного моря (Рис. 5). Отсюда вышли капуста, сахарная свекла, маслины, клевер, чечевица, овес, лен, лавр, кабачок, петрушка, сельдерей, виноград, горох, бобы, морковь, мята, тмин, хрен, укроп - около 11 % культурных растений.

Рис. 5. Средиземноморский центр ()

5. Абиссинский, или Африканский центр - Абиссинское нагорье Африки в районе Эфиопии (Рис. 6). Оттуда произошли пшеница, ячмень, сорго, кофе, бананы, кунжут, арбуз - порядка 4 % культурных растений.

Рис. 6. Абиссинский, или Африканский центр ()

6. Центральноамериканский центр - Южная Мексика (Рис.7). Родоначальник фасоли, кукурузы, подсолнечника, хлопчатника, какао, тыквы, табака, топинамбура, папайи - около 10 % культурных растений.

Рис. 7. Центральноамериканский центр ()

7. Южноамериканский, или Андийский центр - западное побережье Южной Америки (Рис. 8). Из этого центра произошли картофель, томат, ананас, сладкий перец, хинное дерево, кокаиновый куст, гевея, арахис - около 8 % культурных растений.

Рис. 8. Южноамериканский, или Андийский центр ()

Мы познакомились с важнейшими центрами происхождения культурных растений, они связаны не только с флористическим богатством, но и с древнейшими цивилизациями.

Список литературы

1. Мамонтов С.Г., Захаров В.Б., Агафонова И.Б., Сонин Н.И. Биология. Общие закономерности. - Дрофа, 2009.
2. Пономарева И.Н., Корнилова О.А., Чернова Н.М. Основы общей биологии. 9 класс: Учебник для учащихся 9 класса общеобразовательных учреждений/Под ред. проф. И.Н. Пономаревой. - 2-е изд., перераб. - М.: Вентана-Граф, 2005.
3. Пасечник В.В., Каменский А.А., Криксунов Е.А. Биология. Введение в общую биологию и экологию: Учебник для 9 класса, 3-е изд., стереотип. - М.: Дрофа, 2002.

1. Dic.academic.ru ().
2. Proznania.ru ().
3. Biofile.ru ().

Домашнее задание

1. Кто сформулировал полную теорию центров происхождения видов культурных растений?
2. Каковы основные географические центры происхождения культурных растений?
3. С чем связаны центры происхождений культурных растений?