Главная страница «Первого сентября»Главная страница журнала «Биология»Содержание №42/2000

БОТАНИКА

С.В. МЕЛЬНИКОВА

Злаки

Среди растений нашей планеты злаки занимают особое положение. Они встречаются всюду, где земля не покрыта льдом, – доходят до северного и южного пределов распространения цветковых растений, поднимаются высоко в горы, к самой границе ледников. Если другие группы растений обычно приурочены к каким-то определенным климатическим зонам, то злаки распространены по поверхности суши более-менее равномерно. А есть еще и огромные пространства, занятые степями, саваннами и лугами. Во всех этих растительных сообществах злаки играют главную роль. Ну и, конечно, злаки – основной компонент большинства агроценозов, без них жизнь человека сейчас просто немыслима. Ведь именно злаки являются основными пищевыми растениями для большинства населения Земли. И они же – одни из главных кормовых растений в животноводстве.

Злаки (Poaceae, или Gramineae) – семейство однодольных растений. В него входят, по оценкам разных систематиков, от 650 до 900 родов и от 9 до 11 тыс. отдельных видов.

Узнать растение из семейства злаков несложно. У всех злаков стебли состоят из отдельных полых внутри члеников – междоузлий, разделяемых хорошо выраженными утолщениями – узлами, заполненными плотной сердцевиной. Такой стебель называется соломиной. Плотные узлы придают стеблю прочность, а полые междоузлия обеспечивают соломине исключительную легкость. Стебли большинства злаков неветвистые, хотя среди тропических видов имеются и исключения из этого правила.

Злаки – преимущественно травянистые растения, однако в тропиках и субтропиках встречаются древовидные представители семейства – бамбуки. Большинство злаков имеет небольшие размеры, хотя встречаются и настоящие гиганты. Некоторые древовидные бамбуки могут достигать в высоту 35 м! есть гигантские формы и среди травянистых злаков – некоторые виды тростников образуют стебли высотой до 5 м.

Есть у стеблей злаков еще одно интересное свойство – очень быстрый рост. Они способны достигать своей окончательной высоты всего за несколько дней. Дело в том, что у этих растений стебель растет не только верхушкой, но и обладает так называемым вставочным ростом – увеличением длины междоузлий за счет деления клеток образовательной ткани, расположенной в узлах. Одновременный рост сразу в нескольких междоузлиях и приводит к быстрому удлинению всего стебля.

Листья злаков обычно узкие, линейные, располагаются на стебле поочередно. Помимо свободной части – листовой пластинки – лист имеет хорошо развитое влагалище, охватывающее стебель.

Листья злаков имеют и дополнительные части с забавными названиями язычок и ушки. Если внимательно осмотреть место, где влагалище листа переходит в листовую пластинку, можно увидеть тонкую белую пленочку. Это и есть язычок. Он плотно прилегает к стеблю, защищая листовое влагалище от проникновения воды, вместе с которой могут попасть микробы или споры грибов, способные вызвать гниение стебля. Рядом с язычком по краю листового влагалища находятся ушки. Они как бы обнимают стебель, помогая листу прочнее на нем удерживаться.

Полезны язычок и ушки не только самому растению, но и специалистам, которые хотят установить его видовую принадлежность. Обычно злаки хорошо различаются по строению соцветий. Но как быть, если растение еще не цветет? Тут-то на помощь и приходят ушки и язычки, которые у разных видов сильно отличаются.

Корневая система злаков мочковатая, как у большинства однодольных растений. У некоторых видов образуется большое количество подземных ползучих корневищ, с помощью которых растения быстро размножаются вегетативно.

Цветки злаков мелкие и невзрачные. Растения этого семейства опыляются ветром, и им не нужно привлекать опылителей запахом или яркой окраской венчика. Вместо венчика у цветков злаков есть чешуйки, скрывающие сам цветок, состоящий обычно из трех тычинок и одного пестика. Цветки собраны в соцветия – колоски, в каждом из которых может находиться от одного до 30 цветков. Колоски в свою очередь собраны в более сложные соцветия – колосья, метелки, кисти.

Плод злаков, называемый зерновка, – односемянный, сухой плод, с очень плотно прилегающим к семенной кожуре околоплодником. Большую часть семени занимает крахмалистый эндосперм, который служит основным резервом питательных веществ для прорастания зародыша. Именно ради эндосперма человек и начал использовать и выращивать хлебные злаки. Им в основном и посвящена эта статья.

Какой продукт употребляют в пищу ежедневно многие миллионы людей? Конечно, хлеб. Самым популярным хлебом в настоящее время является белый, пшеничный. Именно пшеница – самый распространенный в культуре хлебный злак, она занимает во всем мире наибольшие посевные площади, и для половины населения земного шара является главной продовольственной культурой.

Человек начал возделывать пшеницу многие тысячи лет назад. В 8–7-м тысячелетиях до н.э. ее выращивали на территории современных Ирака, Ирана, Иордании и Турции, о чем свидетельствуют археологические находки. Первые в истории человечества письменные подтверждения выращивания пшеницы были обнаружены на клинописных табличках шумеров – жителей древнего государства, существовавшего в 4–3-м тысячелетии до н.э. в междуречье Тигра и Ефрата. Шумеры первыми изобрели колесо и плуг-сеялку, они же первыми создали письменность. Благодаря им и сохранились свидетельства того, что в древности уже существовала культура пшеницы. Из Передней Азии пшеница еще в древности расселилась по всей Европе, Азии и попала даже в Африку. Но в Америке и Австралии до открытия их европейцами пшеницы не было.

Считается, что предком культурной пшеницы (род Triticum) был вымерший злак, близкий к видам рода пырей (Agropyron) – того самого надоедливого и трудноискоренимого сорняка. От него произошли несколько видов одно- и двузернянок, которые человек окультурил и потом на протяжение тысячелетий подвергал искусственному отбору. Теперь же на Земле насчитывается более 25 различных видов пшеницы. Самые древние из них – полба (Triticum dicoccum) и однозернянка (T. monococcum). Нам полба знакома, пожалуй, только из сказки Пушкина («Есть же мне давай вареную полбу»), но она в древности была одной из самых распространенных пшениц. Именно полбой были засеяны поля Мессопотамии, Древнего Египта, Древней Греции и Древнего Рима. Полбу сеяли скифские племена. Выращивали полбу в горных районах Кавказа и Карпат, в Югославии, Болгарии, Греции, Турции и Испании. В этих же районах выращивали и однозернянку. Эти два вида пшеницы обладают многими ценными качествами: они засухоустойчивы, скороспелы, слабо подвержены грибковым заболеваниям. Но на зерно их сейчас выращивают редко (посадки полбы сегодня можно встретить в Иране, Афганистане, Эфиопии и некоторых других странах Азии и Африки), а больше используют в селекционных целях, для улучшения современных сортов.

В настоящее время наибольшее распространение получили два вида пшеницы – мягкая (T.aestivum) и твердая (T.durum). Первую из них возделывали еще за 5 тыс. лет до н.э. на территории Ирана. Теперь это самый распространенный вид пшеницы, насчитывающий не менее 250 разновидностей и несколько тысяч сортов. Происхождение твердой пшеницы точно не установлено, предполагается только, что произошла она из Средиземноморья. Возделывают ее в более влажных и жарких местах, чем мягкую.

Зерно твердой и мягкой пшениц различно по качеству. Содержимое зерновок мягкой пшеницы мучнистое, легко растирается в порошок. Оно идет в основном на изготовление муки. Содержимое же зерна твердой пшеницы твердое, стекловидное, размалывается оно с трудом. Зерно твердой пшеницы содержит больше белка, из него делают особо качественную муку – крупчатку, изготавливают манную крупу и макаронные изделия высшего сорта. Но мягкая пшеница обладает своими достоинствами – она более зимостойка и засухоустойчива, ее можно выращивать там, где твердая пшеница вымерзает. Кроме того, мягкая пшеница более урожайна и менее требовательна к составу почвы и отсутствию сорняков.

Интересно, что, окультурив пшеницу, человек далеко не сразу научился приготовлять хлеб. В доисторические времена люди просто употребляли в пищу цельные зерна пшеницы. Потом научились на примитивных каменных зернотерках их растирать и варить некое подобие каши. И довольно много времени прошло до тех пор, пока человек испек на раскаленных углях первую лепешку. А кислый дрожжевой хлеб появился, как считают некоторые ученые, лишь в средние века.

Белый пшеничный хлеб хорош, но в России до революции среди бедного населения был гораздо больше распространен хлеб черный – ржаной. Крестьяне предпочитали черный хлеб потому, что сами его выращивали, а бедные горожане – потому что он был дешевле, чем пшеничный. Только на юге России, где выращивали преимущественно пшеницу, белый хлеб был более доступен беднякам. Чем же отличается один хлеб от другого, кроме цвета? В химическом составе отличий мало. В пшеничном хлебе больше белка, но белки ржаного хлеба полноценнее по составу и содержанию незаменимых аминокислот. Богат ржаной хлеб и витамином Е, которого в белом хлебе нет. Поэтому в рационе людей с недостатком животной пищи ржаной хлеб более ценен. Ржаная солома использовалась для изготовления кровли хозяйственных построек и изб, шла на подстилку скоту. Из нее изготавливали шляпы, корзины, маты. Высевали рожь и для ранневесенней витаминной подкормки скоту, так как в северных районах только рожь рано и дружно всходит при низких весенних температурах. Рожь более зимостойка в сравнении с пшеницей, может расти на более бедных почвах.

Как культурное растение рожь (Secale cereale) гораздо моложе пшеницы. Вначале она была лишь полевым сорняком в посевах этой культуры в Юго-Западной Азии и Закавказье. При раскопках поселений в Ассирии, Вавилоне, Египте, Китае и Индии никаких следов культивирования ржи обнаружено не было. Но когда пшеницу стали расселять в Европу и Сибирь, где она часто вымерзала, ее более зимостойкий спутник-сорняк постепенно превратился в самостоятельную культуру. А дикие виды ржи (всего в этом роде насчитывается 13 видов) и в настоящее время произрастают в Иране, Афганистане и Закавказье как сорняки на полях.

Считается, что в культуру рожь ввели славяне. самые древние свидетельства ее культивирования – в слоях, относившихся к бронзовому веку, – были обнаружены при археологических раскопках в Чехословакии. До новой эры рожь возделывали в бассейнах Днепра и Оки.

В России рожь занимала первое место среди всех возделываемых культур и была основным «хлебом» россиян до конца XIX в. Интересно, что на границе распространения пшеницы крестьяне нередко сеяли суржу – смесь семян этих двух культур, как бы повторяя путь окультуривания ржи. В случае мягкой зимы вырастала преимущественно пшеница, а в случае ее вымерзания земледелец получал урожай ржи. Так, полагают, было и в те далекие времена, когда человек считал рожь сорняком и не стремился засеивать ею свои поля.

Но наиболее широко среди хлебных злаков по Земле распространились не пшеница и не рожь, а ячмень (Hordeum vulgare). Он самый скороспелый, может расти и давать хорошие урожаи даже за Полярным кругом. Да и в горах выше ячменя ни один из хлебных злаков не растет. Его выращивают в высокогорных районах Памира, Тибета и Кавказа – в индийском штате Пенджаб ячменные поля располагаются на высоте 5000 м над уровнем моря. Выращивают ячмень и на юге, в степях и полупустынях Средней Азии, в субтропиках Крыма и Кавказа – он не только устойчив к морозу, но и перегрев переносит лучше пшеницы.

По древности ячмень как культурное растение вполне может соперничать с пшеницей. Происходит он также из Передней Азии – при раскопках древних поселений человека, существовавших в 8–7-м тысячелетиях до н.э., наряду с пшеничными находили и ячменные зерна. А надписи на глиняных дощечках Шумерского царства свидетельствуют о том, что за 4 тыс. лет до н.э. ячмень имел даже большее значение, чем пшеница. Выращивали ячмень в Древнем Египте, Древней Греции и Риме. В Индии эта культура появилась позже, чем на Ближнем Востоке, однако была широко распространена там уже за 2 тыс. лет до н.э.

Тем не менее нам ячмень знаком больше всего в виде малопривлекательной перловой каши. Действительно, в настоящее время ячмень – прежде всего кормовое растение. Его зерно содержит до 68% углеводов и до 18% белка, причем в белке ячменя – весь набор незаменимых аминокислот. Но хлеб из ячменной муки получается не очень качественный, быстро черствеет и крошится. Впрочем, некоторые народы весьма ценят ячменные лепешки.

Кроме того, зерно ячменя – основное средство для приготовления солода, необходимого для пивоварения. Из ячменя готовят также суррогат кофе.

Культурный ячмень имеет множество разновидностей, различающихся по высоте, плотности колосьев, тому, как колоски расположены в колосе, длине остей, наличию пленок на зерне и т.д. Наиболее четко выделяются два подвида. У одного зерна сидят на оси напротив друг друга, образуя плоский колос – такой ячмень называется двурядным. У шестирядного ячменя на каждом членике стержня колоса сидят пучком по 3 колоска, отчего в поперечном разрезе колос имеет шестигранный вид.

В дореволюционной России жизнь крестьянина невозможно было представить без лошади, да и по улицам городов лихо катили повозки и кареты, запряженные лошадьми. А самым хорошим кормом для лошадей всегда считался овес. На Руси овес наряду с рожью был одной из важнейших полевых культур. На севере и в центре России существовала трехпольная система севооборота. При этом один клин земли обычно засевали рожью, другой оставляли под паром, а третий – засевали овсом.

В настоящее время овес сеют как кормовую культуру для всех сельскохозяйственных животных, однако конкурентом овсу становится более урожайный ячмень.

Овсяная солома, однако, ценится выше, чем ячменная или пшеничная, и по качеству приравнивается даже к сену. Кроме того, овес, в отличие от ячменя и пшеницы, менее прихотлив к качеству почвы.

Овес, как и рожь, относительно молодая культура – ему всего около 4 тыс. лет. Это растение было некогда сорным в посевах ячменя и пшеницы. И родина у них общая – Передняя Азия. Как и рожь, овес в посевах хлебных злаков при продвижении на север обособился и стал отдельной культурой. Всего в природе известно около 70 видов овса. В культуру же вошел всего один из них – овес посевной (Avena sativa).

В настоящее время овес используют не только на корм скоту, из овса готовят овсяную крупу и муку, а также множество других продуктов: всем известное овсяное печенье и крупу «Геркулес», каши, блины, кисели. Продукты из овсяного зерна легко усваиваются организмом человека и широко используются в детском и диетическом питании.

Продолжение следует

Рейтинг@Mail.ru
Рейтинг@Mail.ru