«Интродукция новых видов растений как основа устойчивого развития агрофитоценозов»
методическая разработка на тему

Третий международный День растений пройдёт под эгидой Европейской Организации Биологии Растений (EPSO).

Цель этого события – вдохновить как можно больше людей в мире красотой растений, познакомить с важностью биологии растений как для производства пищи, сельского хозяйства, садоводства, лесничества, так и для непищевой промышленности – бумаги, древесины, химикатов, лекарств и энергетики.

Особенное внимание уделено роли растений в охране окружающей среды.

Растения – это замечательные существа.

Они умеют производить сахара из света, углекислоты и воды. Эта способность самим создавать свою пищу позволила растениям успешно покорить сушу, приспособиться и заселить почти каждую нишу на планете: биологи оценивают количество видов растений в 250 тысяч. Уникальные способности сделали растения главными поставщиками биомассы, которые дают животным и человеку пищу, бумагу, лекарства, химикаты, энергию и, конечно, удивительные пейзажи.

Предыдущий «День Растений» прошёл более 580 институтов из 39 стран мира подготовили мероприятия, привлёкшие многие тысячи посетителей. Эти скоординированные события передают вдохновение и восхищение растениями коллективному сознанию Европы и всего Мира и демонстрируют, что биология растений имеет решающее значение для развития социума в гармонии с окружающей средой сегодня и в будущем.

«День Растений» уже поддержан более чем в 44 странах мира, и это число растёт. «День растений» проходит благодаря сети национальных координаторов, которые действуют бескорыстно и распространяют знание о растениях в своих странах. Научные институты, университеты, ботанические сады, музеи вместе с фермерами и частными компаниями организовают мероприятия. и распахивают свои двери снова или в первые, представив калейдоскоп событий, связанных с растениями, для всех интересующихся – от ребятишек до бабушек и дедушек.

«День Растений» охватывает все темы, связанные с растениями, включая фундаментальную биологию растений, сельское хозяйство, садоводство, лесное хозяйство, селекцию и защиту растений, пищевые ресурсы, питание, охрану окружающей среды, последствия изменения климата, биопродукты, биоразнообразие, возобновляемые ресурсы, образование в области биологии растений и искусство.

Использование растительных форм инорайонного происхождения связано с интродукцией растений.

Интродукцией (от латинского introductio — введение) называется перенос в какую-либо страну или область видов и сортов растений, ранее не произраставших в данной местности. Такие культуры, как кукуруза, подсолнечник, картофель, табак, хлопчатник-упланд, появились в странах восточного полушария в результате их интродукции из Америки. Открытие западного полушария составило целую эпоху в интродукции растений.

Значение интродукции для селекции растений исключительно велико. Теоретические основы ее созданы Н. И. Вавиловым, который установил ряд важных закономерностей в наследственной изменчивости и географическом распространении культурных растений. Изучая изменчивость растений, Н. И. Вавилов доказал, что различные виды и роды обладают множеством сходных наследственных признаков. Например, растения родов семейства Мятликовые (Злаковые) имеют и остистые и безостые колосья (метелки), среди них встречаются виды с разнообразной окраской колосковых чешуй и зерна — белой, красной, черной и фиолетовой; округлая форма зерна обнаружена не только у проса и сорго, но и у всех других родов, кроме пырея; антоциановая окраска, присущая всходам ржи, свойственна и некоторым формам всех других родов и т. д.

Сходные параллельные ряды изменчивости установлены не только по морфологическим признакам, но и по хозяйственно-биологическим свойствам, что имеет для практической селекции особенно важное значение.

На третьем съезде селекционеров в Саратове в 1920 г. Н. И. Вавилов сформулировал закон гомологических рядов в наследственной изменчивости, согласно которому близкие виды растений характеризуются сходными рядами наследственной изменчивости с такой правильностью, что, зная ряд форм в пределах одного вида, можно предвидеть нахождение форм с подобными признаками у других видов и родов. Этот закон дает селекционерам возможность наиболее полно выявлять весь генетический потенциал возделываемых видов растений.

Работы Н. И. Вавилова показали, что видовое разнообразие растений распределено по земле неравномерно. В ряде областей земного шара (Юго-Восточный Китай, Индия, Юго-Западная Азия, Эфиопия, Центральная и Южная Америка, страны побережья Средиземного моря, Передней Азии) сконцентрировано наибольшее число видов растений. На территории нашей страны богатством видов и форм особенно отличаются Кавказ и предгорная Средняя Азия. Сибирь, Центральная и Северная Европа, Северная Америка имеют сравнительно бедный видовой состав.

Фиолетовая морковь Окрас моркови обусловлен бета каротином с некоторым добавлением пигмента альфа каротина. Они содержат фиолетовый пигмент антоцианин, который действует как антиоксидант. Не одно поколение людей убеждено в том, что морковь бывает только оранжевого цвета, однако фиолетовый — первоначальный, исконный цвет этого овоща. Ученые считают, что овощ фиолетового цвета обеспечивает организм дополнительной защитой от онкологических и сердечнососудистых заболеваний.

Черные помидоры Новый сорт черных помидоров получил название «кумато». Это родственник дикого растения Lycopersicon cheesmanii. По размеру он такой же, как и обычные помидоры, но слаще, и кожура у него коричнево-черного цвета. Кроме преимуществ, которыми обладают и обычные помидоры — высокий уровень витамина С и антиоксиданты.

Радужная капуста «Радужная» цветная капуста появилась в Англии. Ее соцветия окрашены в яркие оранжевый, зеленый и фиолетовый цвета. По вкусу это точно такая же капуста, зато она добавляет цветности в приготовленные блюда — новый сорт не теряет своей насыщенной окраски даже после готовки. Еще одно преимущество самой цветной капусты в мире - то, что в оранжевом сорте содержится в 25 раз больше бета-каротина, чем в обычных соцветиях, а фиолетовый насыщен антоцианином, который полезен для профилактики заболеваний сердца, поскольку замедляет свертываемость крови.

Лиловый картофель Картофель, получивший название Purple Majesty, на вкус такой же, как и его более привычные нам сородичи, однако насыщен антоцианами — именно они придают чернике, ежевике и баклажанам их отличительные оттенки. Выращивается новый сорт в Шотландии.

Красные огурцы Этот овощ по внешнему виду очень напоминает огурец, хотя цвет он имеет ярко-красный. Но на вкус он просто «никакой». На самом деле, этот плод относится к семейству тыквенных растений и носит название «красный огурец». Это чудо было привезено в Европу из Юго-Восточной Азии, и считается больше декоративным растением, чем съедобным.

Романеску, или романская брокколи, цветная коралловая капуста. Ее экзотические формы похожи на фракталы. Капустные почки нарастают по логарифмической спирали. Первые упоминания о капусте романеску пришли из Италии XVI века. Этот удивительный овощ обладает самым наитончайшим вкусом и буквально напичкан антиоксидантами.

Козья борода Козья борода (он же сальсифи, он же козлобородник, он же овсяной корень, он же зимняя спаржа) – травянистое растение, которое разводят в Средиземноморье ради съедобных толстых белых корней с нежным приятным едва уловимым устричным вкусом. Очень популярен в Европе и на юге США. За островатый вкус, напоминающий устрицы, иногда его называют «устричное растение». Обычно используют в качестве добавки к различным блюдам, начиная с супов и заканчивая тушёным мясом.

Таро растет круглый год и. представляет собой съедобные, растущие в земле клубнелуковицы Каждое растение обладает более чем одним вторичным побегом. Мякоть овоща может быть кремово-белой или пурпурно-белой, в зависимости от сорта. Таро можно есть в вареном виде или приготовить сладости. Съедобными являются не только вторичные побеги и клубнелуковицы, но и молодые листья и веточки. Таро широко выращивают в тайских провинциях.

Корень Лотоса Корневище водяной лилии. Свежие корни лотоса крупные, покрытые красно-коричневой кожурой, которую нужно снимать перед использованием. По текстуре и цвету похож на картофель, но пустоты, проходящие вдоль корня, создают на срезе красивый узор — цветок; поэтому корни лотоса являются популярным украшением блюд.

Пак-чой Капуста пак-чой родом из Юго-Восточной Азии, в настоящее время ее выращивают в Голландии. Ее можно сравнить с пекинской капустой, но пак-чой сочнее и острее по вкусу. Эту капусту используют целиком, она хороша в салатах, но в основном ее применяют в вареном и тушеном виде. Очень вкусна капуста пак-чой в качестве приправы к жаркому.

Артишок Это растение родом из Турции и Персии. Бутоны аришоков бывают размером с кулак и даже крупнее, листочки располагаются как черепица на крыше. У ранних сортов эти листочки фиолетового цвета, у других — зеленого. В пищу используют сочные основания листочков-чешуек, образующих бутоны, а также мясистое цветоложе. Артишоки имеют изысканный, подобный орехам, вкус.

Мангольд  - это листовая свекла, которая похожа своими длинными стеблями и листьями на шпинат. Существуют многочисленные сорта, различающиеся по цвету стеблей, листья могут быть курчеватыми или ровными. В отличие от свеклы съедобны листья и стебли, а не корневище. Распространён в средних и южных широтах Европы.

Бамия — один их самых старых овощей на Земле, растет во всех странах, прилегающих к Средиземному морю, и на всех континентах. Стручки бамии растут на кустиках и выглядят, как стручки зеленого перца длиной с палец. Их собирают недозрелыми. Стручки бамии почти безвкусны, поэтому они хорошо сочетаются с другими овощами. Особенно вкусные блюда получаются при добавлении бамии к сладкому перцу или томатам, а также к мясу и рыбе.

Фенхель происходит из Средиземноморья. Он больше известен как зелень, а как овощ используется лишь в последнее время. Его особый крепкий вкус, похожий на вкус аниса, обусловлен наличием в нем эфирных масел. Используют фенхель в сыром виде, в салате, вареный, тушеный или печеный в качестве гарнира к мясу или рыбе.

Батат. Родина батата (сладкого картофеля) — Центральная и Южная Америка. В настоящее время его выращивают почти во всех тропических и субтропических районах Земли. Батат имеет высокую питательную ценность и богат витаминами и минеральными веществами. Вкус батата мучнисто-сладковатый, и поэтому он хорошо сочетается с кислыми продуктами и острыми приправами. Жареный и печеный батат хорошо использовать в качестве гарнира к мясу.

Папайа. Родиной папайи является юг Мексики, Центральная Америка и север Южной Америки, но выращивается она сейчас во всех тропических странах. Основное применение папайи — использование в пищу. Обычно её едят в сыром виде, без кожицы и семян. Неспелые плоды тушатся, а также используются при приготовлении карри и в салатах. Также плоды запекают на огне, от чего от папайи начинает исходить запах хлеба, отсюда одно из названий — хлебное дерево.

Топинамбур Родиной этого растения, которое еще называют земляной грушей, считается Северная Америка. Топинамбур – отличный источник витаминов и микро-элементов. В нем много витамина С, высокое содержание калия, железа и диетической клетчатки. Топинамбур – это не только вкусный продукт, который можно использовать, как в сыром, так и в обработанном виде, это универсальное лекарство от некоторых  заболеваний желудочно- кишечного тракта. Он также успешно выводит из организма радионуклиды, токсины и соли тяжелых металлов.

Момордика Род растений семейства Тыквенные, включающий в себя 45 видов однолетних или многолетних Поскольку эта экзотическая лиана очень декоративна и в цветущем, и в плодоносящем периоде, многие садоводы успешно выращивают ее на своем участке в качестве украшения беседок, террас и декоративных решеток. лиан, произрастающих в тропических или субтропических областях Азии, Африки и Австралии.

ХИМИЧЕСКИЙ СПОСОБ ПОВЫШЕНИЯ ВСХОЖЕСТИ СЕМЯН ЦИКЛАНТЕРЫ СЪЕДОБНОЙ (CYCLANTHERA PEDATA)

Циклантера или перуанский огурец (Cyclanthera pedata Schrad.) является одновременно овощной и декоративной южно американского происхождения. Данная культура - лиана с крупными  пальчаторассеченными листьями. Плоды имеют длину 6–8 см , по форме напоминают перец, покрыт с небольшими шипами с одной стороны.

Циклантера отличается ценным биохимическим составом, плоды содержат 5,5 % сухих веществ, 15,1 мг% аскорбиновой кислоты, соли калия (до 200 мг%), кальция, фосфора, магния и железа. Содержание пектинов равно 16,1 %, что выше, чем в плодах томата в 7 раз. Свежие плоды похожи по вкусу на перец сладкий, жареные  напоминают спаржевую фасоль.  Для приготовления различных блюд используются молодые побеги растений.

Данная культура, в отличие от большинства растений тропического происхождения, довольна холодостойка и дает стабильный урожай плодов даже в условиях средней полосы России. Для циклантеры характерен активный вегетативный рост, лиана быстро достигает длины 3 метров , в отдельных случаях и 5 метров. Эта особенность циклантеры позволяет использовать данную культуру в озеленении.

Циклантера не прихотлива в выращивании, но семена циклантеры покрыты очень плотной панциреобразной черной оболочкой. Такая семенная оболочка мешает поступлению воды к зародышу, тем самым снижается количество всхожих семян.

Существуют различные способы увеличения всхожести таких семян путем химического воздействия на них специально подобранными веществами.

В составе семенной оболочки циклантеры присутствует вещество – суберин, которое обладает гидрофобными свойствами , за счет наличия в них насыщенных и ненасыщенных жирных кислот и жиров. Суберин способен частично растворяться в ацетоне, увеличивая тем самым, проницаемость твердой семенной оболочки циклантеры для воды.

Для проведения лабораторного опыта были 5 пробы по 15 семян в каждой. Первая проба была обработана 100% ацетоном, вторая проба – ацетоном в концентрации 75%, третья – ацетоном в концентрации 50%, четвертая – ацетоном в концентрации 25%. Пятая проба является контрольной, и ничем дополнительно не обрабатывалась. Обработка ацетоном предполагала замачивание семян на 30 минут в растворе соответствующей концентрации с последующим промыванием. Опыт проводился в трехкратной повторности.

Полученные в ходе исследования результаты представлены в следующей таблице 1.

Таблица 1

Влияние обработки раствором ацетона различной концентрации на всхожесть семян циклантеры съедобной.

Рис.2. Влияние обработки раствором ацетона различной концентрации на всхожесть семян циклантеры съедобной

Из результатов исследования (табл.1, рис.2) можно сделать следующие выводы:

-обработка ацетоном увеличивает всхожесть семян циклантеры съедобной;

- максимальное положительное воздействие на увеличение проницаемости семенной оболочки и всхожести оказывает раствор ацетона с концентрацией 100% (всхожесть выше на 46,7% по отношению к контролю).

Основным источником биологически активных веществ для человека являются овощные растения. Однако не все традиционные для Нечерноземной зоны культуры обладают разнообразным биохимическим составом. В связи с этим все больший интерес привлекают к себе различные малоизученные виды. Такими нетрадиционными и малоизученными культурами являются некоторые виды момордики – момордика харантская, момордика кохинхинская и момордика бальзамическая. По составу и содержанию биологически активных веществ многие образцы являются недостаточно изученными, а сведения по фракционному составу фенольных соединений и их соотношению практически отсутствуют. Аналитический обзор литературы показал, что наиболее изученным и распространенным видом является момордика харантская, в составе которой выделены аскорбиновая кислота, ликопин, катехины, алкалоидов, фенольные соединения, органические кислоты и значительного количества микроэлементов. Исследования индийских ученых подтверждают наличие у момордики харантской выраженного гипогликемического эффекта, за счет содержания в ней харантина, лектина, AMP-активированной протеинкиназы и алкалоидов. Экстракт плодов момордики харантской входит в состав препарата Модулятор глюкозы (производство США) в качестве основного вещества. В масле момордики кохинхинской содержится значительное количество бета-каротина, ликопин, витамин Е в виде α-токоферола, витамин F. В литературе данных по биохимическому составу момордики бальзамической мало. Однако, данный вид момордики является основным компонентом гомеопатического препарата Момордика композитум (производство Германия), назначаемого при заболеваниях поджелудочной железы, диспанктеатизме и панкреатите (острая и хроническая стадии течения).

В настоящее время актуален вопрос введения момордики в культуру, подробное изучение ее биохимического состава как перспективного возобновляемого биологически активного сырья, а также разработка элементов технологии выращивания, позволяющих увеличить продуктивность растения в условиях Нечерноземной зоны.

Фенологические наблюдения проводили в соответствии с методическими указаниями по изучению и поддержанию коллекции огурцов (ВИР, 1977). При фенологических наблюдениях отмечали следующие сроки наступления фаз роста и развития:

- посев

- появление всходов

- ювенальный

- вегетативный

- генеративный

Во время наблюдений проводили следующие учёты и биометрические измерения:

- высота стебля

- числа узлов до образования первого мужского цветка,

- числа узлов до образования первого женского цветка,

- числа узлов до образования первого плода

- соотношение между женскими и мужскими цветками

- количество плодов на одном растении,

- площадь листовой пластинки.

Максимальный прирост главного побега наблюдался в июле, что указывает на непосредственную зависимость интенсивности роста главного побега от погодных условий, в частности от оптимальной температуры.

Согласно результатам представленным в таблице, более скорым переходом к образованию плодов и в целом к цветению, наблюдались у растений выращиваемых на участке 1 (Тула). Наибольшая средняя площадь листовой пластинки была отмечена у растений с участка 2 (Ясная Поляна), там же было зафиксировано оптимальное для данного сорта соотношение мужских и женских цветков 2:1, в на других участках (Тула, Куркино)  данное соотношение было нарушено в пользу мужских цветков.