Учение вавилова о центрах многообразия и происхождения культурных растений кратко
Обновлено: 02.07.2024
Выдающийся отечественный ученый-энциклопедист Николай Иванович Вавилов родился в Москве, $25$ ноября $1887$ г. Высшее образование он получил в Московском сельскохозяйственном институте, который закончил в $1911$ году. Еще учась в институте, Николай Иванович изучал вопросы земледелия и селекции. С начала двадцатых годов он возглавлял различные исследовательские учреждения генетического направления. Фактически Вавилов возглавил отечественную генетику.
Благодаря настойчивости и энтузиазму Николая Ивановича с $1920$ по $1940$ годы удалось снарядить для изучения растительных ресурсов характерных для Средней Азии, Средиземноморья и других регионов многочисленные экспедиции.
Коллекция культурных растений, которая была собрана в этих многочисленных экспедициях и сохраняется в ВИРе (Всесоюзный институт растениеводства), состоит более чем из $300$ тыс. образцов.
На основе анализа собранного материала Вавилов выдвинул целый ряд научных теорий в области генетики и селекции, и сделал огромный вклад в существенное развитие биологической науки. Под его именем было опубликовано около $300$ научных работ по селекции, земледелию, географии, организации сельского хозяйства. Значительное внимание Николай Иванович уделял особенностям организации сельского хозяйства и внедрению в него достижений науки.
В $1926$ году Вавилов, за плодотворные научно-исследовательские работы в области селекции, установления центров происхождения культурных растений, а также за открытие закона гомологических рядов был представлен к премии имени В. И. Ленина. В $1940$ году, его наградили золотой медалью имени Н. М. Пржевальского за исследования географии растений в Афганистане и в этом же году - Большой золотой медалью Всесоюзной сельскохозяйственной выставкив за успешные работы в области селекции и семеноводства.
Дальше Вавилов активно продолжил работать на благо науки. С $1929$ г. он был академиком АН СССР и академиком АН УССР, был избран президентом ($1929—1935$ гг.), позже вице-президентом ВАСХНИЛ ($1935—1940$ гг.).
Готовые работы на аналогичную тему
К сожалению, видный ученый был незаслуженно арестован в $1940$ году и погиб в застенках НКВД в $1943$ году. А отечественная генетика не только понесла тяжелую утрату, но и на долгие годы была запрещена.
Центры происхождения культурных растений
За время многочисленных экспедиций в различные уголки земного шара Николай Иванович Вавилову удалось изучить мировые растительные ресурсы и установить, что самое большое разнообразие форм вида сосредоточено в районах непосредственного происхождения данного вида.
Основываясь на изучениях собранных во время экспедиций материалов, используя биогеографический метод, он выделил восемь главных центров происхождения культурных растений и дал описание важнейшим сельскохозяйственным культурам, которые первыми возникли в выделенных районах. Н. И. Вавилову удалось установить не только первичные центры происхождения культурных растений, которые связаны с древними очагами цивилизации и местом первичного возделывания этих растений, но также и выделить вторичные центры, которые связаны непосредственно с последующими периодами культуры земледелия.
Какие же центры выделил Н.И. Вавилов? Он указал ориентировочно территории восьми самых главных центров происхождения растений.
- Китайский центр – родина сои, гречихи, гаоляна, редьки, проса, вишни, сливы.
- Индийский центр – признан родиной риса, сахарного тростника, цитрусовых, баклажана, черного перца, огурца.
- Среднеазиатский центр дал миру сорта мягких пшениц, бобов, гороха, конопли, репы, чеснока, моркови, груши, абрикоса.
- Переднеазиатский центр - стал родиной разных видов пшеницы, ржи, ячменя, инжира, розы.
- Средиземноморский центр - это район происхождения сахарной свеклы, капусты, петрушки, маслин.
- Абиссинский центр в Африке — родина твердых сортов пшеницы, сорго, кофе и бананов.
- Из территорий Северной Мексики и центральных районов Северной Америки пришли к нам виды кукурузы, хлопчатника, табака, тыквы.
- Южноамериканский центр является родиной картофеля и ананаса.
Значение научного наследия Н.И. Вавилова
Из экспедиций Вавилов привозил ценные образцы растений, которые были собраны в центрах их происхождения. Сотни тысяч этих образцов ежегодно размножаются в коллекциях института растениеводства, носящем сегодня имя Н.И.Вавилова. Они активно используются селекционерами в качестве исходного материала для создания новых сортов. Единственный континент (кроме Антарктиды), на котором долгое время не развивалось земледелие это – Австралия. Поэтому ее территория не была детально изучена и не вошла в систему мировых центров происхождения растений. Только в последние годы ученые начинают использовать в своих работах акации и эвкалипты в других регионах мира.
Селекция — это комплексная наука, теоретической основой которой является генетика.
Основоположником теоретической селекции является Н.И. Вавилов, который и определил основные задачи этой науки.
Н.И. Вавилов
с 1924 и по 1939 годы Н.И. Вавилов организовал 180 экспедиций с целью изучения многообразия и географического распространения культурных растений. В ходе экспедиций было собрано более 250 000 образцов растений из различных регионов земного шара, которые до сих пор используются в качестве исходного материала для выведения новых сортов растений. Экспедиции позволили Вавилову выявить мировые очаги (центры происхождения) культурных растений.
Советский ботаник Николай Вавилов на основе теоретической базы генетики обосновал практические основы селекции. Он много путешествовал и собирал семена редких и продуктивных растений в разных уголках земного шара. Результатом стало создание уникальной коллекции семян – база для получения новых сортов культурных растений.
Важным открытием Н.И. Вавилова стали центры происхождения культурных растений. Данные ученый собирал и систематизировал после экспедиций по регионам мира. Идеи о существовании регионов или областей, где выведены культурные растения далекими предками, были выдвинуты Ч. Дарвином. Он утверждал, что остатки окультуренных форм во всем генетическом разнообразии сохранились в диком виде. Николай Вавилов поддержал и доказал верные выводы, сделанные Ч. Дарвином. Проведя практические исследования, он выделил 7 центров происхождения культурных растений.
Центры происхождения
- Южноазиатский (рис, сахарный тростник, баклажан, кокосовое пальмы и др.).
- Восточноазиатский (просо, гречиха, груши, яблони, сливы, ряда цитрусовых).
- Юго-западно-азиатский (мягкая пшеница, карликовая пшеница, горох, чечевица, конские бобы, хлопчатник).
- Средиземноморский (маслины, свекла, капуста и др.).
- Центральноамериканский (кукуруза, американская фасоль, тыква, перец, какао, американский хлопчатник).
- Южно-американский (картофель, табак, ананас, арахис).
- Абиссинский (эфиопский) (твердая пшеница, ячмень, кофейное дерево).
В каждом центре берут происхождение растения, которые выращивались в древних цивилизациях. Ученый доказал, что часть растений в древности окультурена в горных областях тропиков, субтропиков и умеренного пояса. Их семена Николай Вавилов привез в Россию, что стало толчком для дальнейшего развития селекции и создания новых сортов.
В основе закона лежит степень исторического родства, которое пропорционально количеству общих генов. Отсюда вытекает возможность сходных мутаций, что проявляется в фенотипе (внешнем облике) похожими изменениями. Благодаря выявленным, в близкородственных группах, сочетанием признаков, можно предвидеть существование новых, еще неизвестных науке видов.
Закон представляет собой не только теорию, он подтвержден практическими опытами. Например, если известны арбузы круглой и продолговатой формы, то такие же признаки есть и у дыни. Если у пшеницы колос желтый, красный, серый, то и у ржи будут выражены такие же цвета. Позже было доказано, что закон действует и в отношении животного царства.
Закон гомологических рядов в наследственной изменчивости
- Чем ближе генетически в общей системе расположены роды и виды, тем полнее тождество в рядах их изменчивости.
- Целые семейства растений характеризуются определенным циклом изменчивости, проходящей через все роды, составляющие семейство.
Значительный вклад в селекцию растений внес генетик Н. И. Вавилов. Он предположил и доказал, что все ныне выращиваемые в регионах мира культурные растения имеют свои определенные географические центры происхождения.
Не могу утаить от вас, что против блестящего ученого, Николая Ивановича Вавилова, было сфабриковано уголовное дело в 1940 году. Его великие труды были названы "вредительством", дело и любовь всей его жизни - "вражеской работой". Истинный гений умер в 1943 году в саратовской тюрьме, в состоянии дистрофии - жуткого истощения, из-за которого остановилось его сердце.
Вавилов выделил 7 основных географических центров происхождения культурных растений, которые расположены в поясах тропического и субтропического климата, где зарождалось земледелие. Продолжая исследования Вавилова, ученые открыли еще несколько подобных центров.
Итак, приступим к изучению центров происхождения и культурных растений, в них появившихся. Среди центров происхождения выделяют:
Лимонник, апельсин, соя, рис, просо, хурма, чайное дерево, редька, тутовое дерево (шелковица), бамбук, грецкий орех, женьшень.
Помело, бергамот, лайм, сахарная пальма, саговая пальма, мускатный орех, черный перец, гвоздичное дерево. Сахарный тростник - совместно с Индостанским центром.
Огурец, баклажан, фасоль, манго, базилик, мак, гречиха. Совместно с Индо-малайским центром - сахарный тростник, сахарная пальма.
Лук репчатый, дыня, чеснок, рожь, конопля, миндаль.
Рожь, пшеница, лен, горох, фундук, алыча, кизил, каштан, фисташка, виноград, айва, шпинат, эстрагон, финиковая пальма, лук-порей, барбарис.
Виноград, люпин, оливковое дерево, овес, капуста, брокколи, горчица, свекла, петрушка, сельдерей, редька, редис, брюква, спаржа, мята, хрен, укроп, щавель, мелисса.
Арбуз, кофе, сорго, кунжут, клещевина, просо, масличная пальма, кола.
Фасоль, кукуруза, батат, тыква, какао, авокадо, перец овощной, табак, подсолнечник.
Картофель, томат, хинное дерево, арахис, фейхоа, тыква мускатная, ананас, настурция.
Гомологические ряды в наследственной изменчивости
Это понятие введено Вавиловым Н.И. в результате его исследований, посвященных параллелизмам в явлении наследственной изменчивости. Внимательно изучите следующую цитату:
"Генетически близкие виды и роды 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".
Суть явления кроется в сходных аллелях, повторяющихся у близких групп растений (и животных!), которые были обнаружены в ходе изучения наследственной изменчивости. Появилась возможность предсказывать еще не обнаруженные аллели у близкородственных групп растений (по одному "родственнику" судить о "другом"), что дало еще один импульс развитию селекции.
Важно и следующее следствие этого явления: зная совокупность мутаций, которые произошли в пределах одного вида, становится возможно предполагать их появление у другого, близкородственного вида.
Данная статья написана Беллевичем Юрием Сергеевичем и является его интеллектуальной собственностью. Копирование, распространение (в том числе путем копирования на другие сайты и ресурсы в Интернете) или любое иное использование информации и объектов без предварительного согласия правообладателя преследуется по закону. Для получения материалов статьи и разрешения их использования, обратитесь, пожалуйста, к Беллевичу Юрию.
Селекция: её задачи и значение.
Вклад Н.И.Вавилова в развитие селекции
Ключевые слова: селекция (примитивная, комбинационная; доместикация), задачи селекции, Н.И. Вавилов, развитие селекции, центры многообразия и происхождения культурных растений, центры происхождения домашних животных, закон гомологических рядов в наследственной изменчивости.
Раздел ЕГЭ: 3.8. Селекция, ее задачи и практическое значение. Вклад Н.И. Вавилова в развитие селекции: учение о центрах многообразия и происхождения культурных растений, закон гомологических рядов в наследственной изменчивости…
Сорт, порода, штамм — популяция организмов, искусственно созданная человеком и характеризующаяся определенными наследственными особенностями.
Задачи селекции:
- повышение урожайности сортов культурных растений;
- повышение продуктивности штаммов микроорганизмов;
- увеличение продуктивности пород домашних животных.
Для успешной селекционной работы необходимо: исходное сортовое и видовое разнообразие растений и животных; исследование закономерностей наследования при гибридизации; изучение мутаций и их роли в проявлении и развитии исследуемых признаков; применение различных форм искусственного отбора.
Практические значение современной селекции: обеспечивать продовольственную безопасность будущего человечества, численность которого из года в год неуклонно растёт. Например, созданные во второй половине XX в. селекционерами новые сорта зерновых культур совершили так называемую зелёную революцию в земледелии ряда стран: Индии, Мексики, Аргентины и др. Достижения селекционеров заключались в том, что ими были выведены низкорослые, карликовые сорта злаков (риса и пшеницы), у которых все образующиеся в процессе фотосинтеза питательные вещества расходуются в основном на рост колоса, а не на развитие стеблей и листьев. Урожайность таких низкорослых сортов злаков возросла в 7—8 раз, и они оказались более устойчивыми к полеганию, так как стебли-соломины у них стали толще и крепче, чем у высокорослых сортов растений.
Примеры полезных свойств: рост, размер и форма плодов, урожайность, удойность у коров, устойчивость к факторам внешней среды (к засушливому климату, к морозу).
Зарождение селекции
С давних пор человек для своих нужд вёл промысел диких животных и собирал дикорастущие растения. С ростом народонаселения земного шара и расширением его оседлости природа была уже не в состоянии удовлетворить возросшие потребности людей в пище, одежде и других ресурсах. Человек оказался перед необходимостью целенаправленного выращивания и разведения необходимых ему организмов.
Начальным этапом селекции стала доместикация (от лат. domesticus — домашний) — превращение диких организмов в культурные. Одними из первых культурных растений стали зерновые злаки. Так, возделывание пшеницы и ячменя на Ближнем Востоке и в Древнем Египте началось 10 тыс. лет назад. С давних времён в земледельческой культуре известны рис, кукуруза, виноград, маслина и др. К числу сравнительно недавно окультуренных растений принадлежит сахарная свёкла, которую стали выращивать в последние двести лет с целью снижения зависимости зон умеренного климата от тропических областей, где возделывается сахарный тростник. За всю свою историю человечество окультурило свыше 150 видов растений, из которых сейчас наиболее широко выращивается около 20 видов.
Центры многообразия и происхождения
культурных растений и домашних животных
Большой вклад в изучение центров доместикации культурных растений внёс Н. И. Вавилов. В 1920—1940 гг. в результате многочисленных экспедиций он изучил географическое распространение около 1600 сортов культурных растений всего земного шара и установил их центры многообразия и происхождения. Рассмотрим их по порядку.
Центры происхождения культурных растений: 1 — Тропический; 2 — Восточноазиатский; 3 — Юго-Западноазиатский; 4 — Средиземноморский; 5 — Абиссинский; 6 — Центральноамериканский; 7 — Андийский; 8 — Африканский; 9 — Австралийский; 10 — Европейско-Сибирский; 11 — Североамериканский
- Тропический, или Индомалайский, центр охватывает территории Индии, Индокитая и островов Юго-Восточной Азии. Из этого центра происходит около 30 % возделываемых в настоящее время культурных растений, например сахарный тростник, рис, огурец, банан, манго.
- Восточноазиатский центр включает Китай, Корею, Японию и Тайвань. Отсюда произошло более 20 % всей мировой культурной флоры, в том числе соя, просо, яблоня, апельсин, слива, чайный куст.
- Юго-Западноазиатский центр расположен на территории Аравийского полуострова, Малой и Средней Азии, Кавказа. С этим центром связано происхождение около 15 % культурных растений, наиболее важные из которых — зерновые злаки (мягкая пшеница, рожь), а также бобовые культуры (горох и чечевица). Из этого же центра происходят абрикос, груша, виноград.
- Средиземноморский центр охватывает страны Средиземноморья, в том числе юга Европы и севера Африки. Этот центр совпадает с очагами древних цивилизаций. Отсюда произошло около 10 % всей мировой культурной флоры, среди которой овощные растения, например капуста и свёкла, а также масличные культуры, например маслина.
- Абиссинский центр, находящийся в Африке (в Эфиопии), характеризуется рядом уникальных видов и даже родов культурных растений, таких как кофейное дерево, твёрдая пшеница и ячмень.
- Центральноамериканский центр включает территорию юга Мексики и некоторых стран Карибского бассейна. Отсюда ведут начало такие культуры, как кукуруза, тыква, перец, фасоль, хлопчатник, какао.
- Андийский центр расположен в пределах Южной Америки и включает часть районов Андийского горного хребта вдоль её западного побережья. Это родина ананаса, клубненосных культур, в том числе картофеля, и лекарственных растений, например кокаинового куста.
Начатая Н. И. Вавиловым работа была продолжена другими учёными. В 1970 г. отечественный учёный П. М. Жуковский установил ещё четыре центра происхождения культурных растений: Африканский, Австралийский, Европейско-Сибирский и Североамериканский.
В 1926 г. Н. И. Вавиловым была заложена коллекция семян культурных растений, которая постоянно пополняется и используется селекционерами для работ по созданию новых сортов. В настоящее время коллекция, хранящаяся в Санкт-Петербурге, насчитывает свыше 320 тыс. образцов семян культурных растений, происходящих из разных уголков земного шара.
С распространением земледелия важную роль в хозяйственной деятельности человека стали играть домашние животные. Процесс одомашнивания животных был более сложным и длительным, чем окультуривание растений. Человек одомашнил лишь 0,004% фауны планеты: около 60 видов млекопитающих, 12 видов птиц, семь видов рыб и пять видов насекомых. Центры происхождения домашних животных, так же как и центры происхождения культурных растений, совпадают с очагами древнейших цивилизаций. Эти области определены ареалами обитания диких предков домашних животных.
Число культурных растений и домашних животных, возникших вне вышеперечисленных центров доместикации, невелико.
Закон гомологических рядов в наследственной изменчивости
Закон гомологических рядов в наследственной изменчивости был сформулирован выдающимся русским ученым Н.И. Вавиловым в 1920 г.
Сущность закона заключается в следующем: виды и роды, генетически близкие, связанные друг с другом единством происхождения, характеризуются сходными рядами наследственной изменчивости. Зная, какие формы изменчивости встречаются у одного вида, можно предвидеть нахождение аналогичных форм у родственного ему вида. Фактами, подтверждающими этот закон, являются случаи альбинизма у позвоночных, гемофилия у человека и других млекопитающих.
В основе закона гомологических рядов фенотипической изменчивости у родственных видов лежит представление о единстве их происхождения от одного предка в процессе естественного отбора.
У родственных видов, имеющих общее происхождение, возникают и сходные мутации. Это означает, что у представителей разных семейств и классов растений и животных со сходным набором генов можно встретить параллелизм — гомологические ряды мутаций по морфологическим, физиологическим и биохимическим признакам и свойствам. Так, у разных классов позвоночных встречаются сходные мутации: альбинизм и отсутствие перьев у птиц, альбинизм и бесшерстность у млекопитающих, гемофилия у многих млекопитающих и человека. У растений наследственная изменчивость отмечена по таким признакам, как пленчатое или голое зерно, остистый или безостый колос и др.
Знание характера изменчивости нескольких родственных видов дает возможность поиска признака, который отсутствует у одного из них, но характерен для других. Таким путем были собраны и изучены голозерные формы злаков, односемянные сорта сахарной свеклы, не нуждающиеся в прорывке, что особенно важно при механизированной обработке почв.
Читайте также: