Семейство Злаки

Общая характеристика семейства Злаки. Злаки принадлежат к классу однодольных растений. Это одно из самых обширных семейств цветковых растений -оно включает около700 родов и до 8000 видов. Злаки распространены по всему земному шару и господству­ют на лугах, в степях, прериях и саваннах. Преобла­дающая жизненная форма — травы, хотя есть и древо­видные растения (бамбуки) высотой до 30 - 40м.

Почти все злаки имеют мочковатые корневые сис­темы. Стебель (соломина) цилиндрический, со вздуты­ми узлами, внутри в междоузлиях обычно полый, с участками вставочных меристем в основании междо­узлий. Но у некоторых злаков (кукуруза, сахарный тро­стник) тканями заполнены и междоузлия.

Листорасположение очередное, двурядное. Листо­вые пластинки линейные: узкие, длинные, с параллельно расположенными жилками. При основании листовой пластиной имеется длинное листовое влагалище. В месте перехода листовой пластинки во влагалище рас­положен пленчатый язычок. Иногда он состоит из мно­гочисленных волосков. Края влагалища в месте отгиба часто образуют двусторонние линейные ушки, охваты­вающие стебель. Влагалище защищает нежную ткань вставочной меристемы, а язычок и ушки препятствуют проникновению туда бактерий и грибов.

Ветвление побегов происходит или в зоне соцветия, или в нижней их части (непосредственно над или под поверхностью земли). Ветвление в области укорочен­ных междоузлий оснований побегов, происходящее более или менее одновременно или в несколько этапов, называется кущением, а место возникновения боковых побегов — зоной, или узлом кущения. В зоне кущения у хлебных злаков образуется 3-5, реже 10 побегов, у луговых — 30 побегов и более.

Цветки злаков ветроопыляемые, мелкие, невзрач­ные, обоеполые, реже раздельнополые. Они всегда соб­раны в простые соцветия — колоски. Число цветков в колоске различно: 2 - 30 и более. Редко колоски одноцветковые. Колоски, в свою очередь, собраны в слож­ные соцветия: сложный колос, метелку или султан, редко початок. В каждом цветке 3 тычинки и 1 пестик с двумя мохнатыми рыльцами.

У злаков наблюдается как самоопыление (пшеница, ячмень, овес, рис, просо), так и перекрестное опыление (рожь, тимофеевка, костер, лисохвост и др.). Плод — зерновка. Строение семени у злаков примечательно: эндосперм в нем не окружает зародыш, а примыкает к нему сбоку, непосредственно прилегая к единствен­ной семядоле. Напомним, что зерновка - это односе­мянный плод, в котором околоплодник и семенная ко­жура срослись. Зерновки культивируемых злаков обычно называют зернами, а в массе - зерном.

Злаки составляют основу нашего питания (хлеб, крупы, сахар) и кормов для скота. Первые места в ми­ровом земледелии занимают рис, пшеница и кукуруза, за ними следует ячмень. Злаки широко используют как ценные технические культуры - в бумажном и тек­стильном производствах, в строительстве, в хими­ческой промышленности, а также в мелиоративных целях (для закрепления песков). Многие злаки являют­ся вредными сорняками (овсюг, пырей ползучий, кури­ное просо, щетинник, плевел опьяняющий), некоторые используются как лекарственные растения.

Семейство делят на два подсемейства: Мятликовидные и Бамбуковидные.

Подсемейство Мятликовидные включает боль­шую часть видов злаков. У мятликовидных одно-, двух- и многоцветковые колоски собраны в соцветия метелку (у овса, риса и др.), султан (у тимофеевки т др.) или сложный колос (у пшеницы, ржи, ячменя и др.).

Пшеница. Среди злаков одно из первых мест в мире по своему хозяйственному значению и распростране­нию занимает пшеница. Из ее зерен приготовляют не­обходимый для питания населения пшеничный хлеб. При более крупном помоле получаются крупы (манная и др.). Из зерна пшеницы производят спирт.

Рис. 8. Злаки:

А - пшеница мягкая: a - колос; б - колосок: 1 - колоско­вые чешуи; 2 - нижняя цветковая чешуя, 3 - верхняя цветко­вая чешуя; 4 - пыльники; 5 - рыльце, Б - ячмень: a - колос ячменя шестирядного; б - три колоска на одном уступе оси колоса; в - то же, вид снизу; г - колос ячменя четырехрядно­го; д - колоски; е - то же, вид снизу.

Пшеница — одно из самых древних культурных растений. За десять тысячелетий пшеница так сильно изменилась, что теперь трудно установить, от каких именно диких растений она произошла. Предполагает­ся, что предками ее были дикие злаки, растущие в Юго-Западной Азии.

Строение пшеницы. Пшеницы - это двулетние (озимые) и однолетние (яровые) травянистые растения.

Стебель у пшеницы прямой, внутри пустой (соло­мина). На стебле заметны узлы (вздутия). В этих местах внутри соломины имеются плотные перегородки. Узлы придают стеблю устойчивость против 'ветра. Части стебля между узлами называются междоузлиями.

Стебель пшеницы, как и других злаков, растет не только верхушкой, но и основанием каждого междоуз­лия. В этих местах стебель очень нежен и сочен, так как состоит из молодых клеток. Вследствие одновременно­го роста на нескольких участках стебель пшеницы уве­личивается в длину очень быстро.

От узлов отходят плоские длинные листья. Лист со­стоит из двух частей— листовой пластинки и влагали­ща. Влагалище придает стеблю большую прочность и устойчивость и защищает нежную растущую часть междоузлия от сгибания, поломки и других по­вреждений.

У пшеницы корни мочковатые Большая часть кор­ней расположена в верхнем пахотном слое почвы. Для выращивания пшеницы требуется плодородная, хорошо обработанная и удобренная почва с накопленными за­пасами влаги.

Соцветие у пшеницы — сложный колос. Он состоит из многих колосков. В колоске три - семь цветков, но из них лишь два - три нижних дают плод. Каждый ко­лосок прикрыт снаружи двумя колосковыми чешуйка­ми. Колосковые чешуи вздутые, сходные с цветковыми. Внутри колоска находится от двух до семи цветков.

Цветок пшеницы не имеет ни чашечки, ни венчика. Он покрыт двумя нежными и гонкими цветочными чешуями: нижней (или наружной) и верхней (или внут­ренней). У многих сортов пшеницы от нижней цветоч­ной чешуи отходит ость (остистые пшеницы). Между двумя цветочными чешуями находятся главные части цветка: 3 тычинки и 1 пестик с завязью и двумя пе­ристыми рыльцами. Столбика нет, рыльца сидят прямо на завязи.

У пшеницы обычно происходит самоопыление, хотя может происходить и перекрестное опыление. После опыления образуется плод-зерновка. В семени находит­ся зародыш и эндосперм с запасом питательных ве­ществ.

У пшеницы мягкой зерновки рыхлые, в разрезе бе­лые, мучнистые. Они содержат много крахмала и мало белкой. Ее выращивают в обоих полушариях от тропи­ков до 60° с. ш. Соломина у пшеницы мягкой полая (сердцевина междоузлий без паренхимы), колосковые чешуи широкояйцевидные, притупленные с острием, без киля.

У пшеницы твердой зерновки более крупные, плотные, в разрезе стекловидные, прозрачные, имеют высокое содержание белка. Стебель этой пшеницы на­полнен паренхимной тканью. Пшеница твердая дает самое высококачественное зерно, из которого получают высшие сорта муки, манной крупы и макарон. Пшеницу твердую возделывают на всех континентах с мягкой зимой и теплым недождливым летом.

Различают озимые и яровые пшеницы. Озимая пшеница дает более высокий урожай, чем яровая. Озимую пшеницу высевают осенью. Сроки посева ози­мой пшеницы выбирают с таким расчетом, чтобы к на­ступлению зимних холодов молодые растения хорошо окрепли.

Вскоре после посева появляются светло-зеленые всходы. Затем пшеница начинает куститься. Кущение - очень важный период в жизни пшеницы, так как в это время у нее увеличивается число побегов и корней, чем обеспечивается большой урожай. Озимая пшеница в виде зеленых кустиков перезимовывает под снегом.

Весной, после перезимовки, ее кущение продолжа­ется, а затем происходит выход в трубку. Вскоре насту­пает колошение пшеницы, которое продолжается око­ло двух недель. В этот период в связи с усиленным рос­том пшеница требует большего количества влаги и пи­тательных веществ.

При наступлении лета пшеница цветет. В это время рост стебля в высоту прекращается, так как питатель­ные вещества направляются к колосу и идут на образо­вание цветков и плодов.

При полной спелости зерновки становятся твердыми и начинают выпадать из колосьев. Поэтому уборку уро­жая начинают до наступления полной спелости.

Яровая пшеница. Яровую пшеницу выращивают преимущественно в тех районах, где озимая пшеница вымерзает. Яровую пшеницу высевают весной. В тече­ние весны и лета яровая пшеница проходит те же фазы развития, что и озимая. В отличие от озимой яровой пшенице для ее развития достаточно той пониженной температуры, которая бывает ранней весной. Поэтому яровую пшеницу сеют в ранние сроки. Пониженная температура и обилие влаги в почве содействуют ус­коренному развитию пшеницы

Жатву проводят летом в короткие сроки при насту­плении восковой спелости зерна до начала осыпания зерна из колосьев.

Рожь посевная. Для Беларуси с ее умеренным кли­матом особенно большое значение имеет рожь. Из зе­рен ржи получают ржаную муку для выпечки черного хлеба. Он очень питателен, содержит много витаминов и способствует лучшему пищеварению.

Рис. 9. Рожь посевная: a - придаточные корни и основание побега: 1 - узел, 2 -влагалище, 3 - листовая пластинка, 4 - язычок, 5 - междоуз­лие стебля (соломины); б - колосок до цветения; в - цвету­щий колосок; г - колосок во время цветения; д - цветок, 1 -ось колоска (стерженек), 2 - колосковые чешуи, 3 - цветки, 4 - зачаток третьего цветка, 5 - нижняя цветковая чешуя, 6 -верхняя цветковая чешуя, 7 - тычинки, 8 - пестик, 9 - лодикулы; е - зерновка, ж - диаграмма колоска.

Рожь морозоустойчива, поэтому она продвинулась на север дальше, чем пшеница. Обычно она культивируется как озимая культура и редко как яровая.

По внешнему виду рожь похожа на пшеницу. Сход­ны стебли, листья, корни, цветки и соцветия. Различие в более мелких признаках: колосковые чешуи у ржи узкие, почти шиловидные, а у пшеницы широкие. У пшеницы колоски вздутые, с 2 - 5 цветками, в то время как у ржи колоски не вздутые, с 2 цветками. Всходы ржи и пшеницы также имеют отличие. У ржи они ок­рашены в фиолетовый цвет с коричневым оттенком, у пшеницы имеют светло-зеленый цвет, часто с сизым оттенком. Зона кущения у ржи ближе к поверхности почвы, чем у пшеницы. В отличие от пшеницы рожь опыляется перекрестно, посредством ветра.

Вегетационный период у ржи короче, чем у пшени­цы. По содержанию и качеству питательных веществ рожь уступает пшенице.

Ячмень - род, включающий 26 видов. Листья с уш­ками. В отличие от пшеницы и ржи у ячменя на каждом уступе колоса расположено три одноцветковых колоска.

Ячмень — самоопылитель. Это древнее культур­ное растение, разводится до крайних границ земле­делия. Из ячменя получают перловую и ячневую крупу, солод для пивоварения. Возделывают два вида: ячмень двурядный с одним (из трех) плодущим колоском и двурядным колосом и ячмень обыкновен­ный со всеми плодущими колосками.

Рис посевной - один из видов рода, в филогенети­ческом отношении наиболее близкого к бамбуковидным. Распространен в Азии, Африке, Австралии и Юж­ной Америке. Первая зерновая культура мира (в стра­нах Азии — основная). Одно из древнейших культур­ных растений. Из риса получают муку, крупу, крахмал, пудру, бумагу. Из-за низкого содержания клейковины рис не используют для выпечки хлеба. Рисовый крах­мал обладает ценными диетическими свойствами, так как рис имеет самые мелкие крахмальные зерна (эле­ментарные зерна его сложного крахмального зерна). Культивируется в болотистых районах тропиков и суб­тропиков, а при искусственном орошении — в зоне пустынь и полупустынь. Однолетник с ветвистым, вы­полненным стеблем. Колоски одноцветковые, в метель­чатых соцветиях. Колосковых чешуи четыре, тычинок шесть. Самоопылитель.

Кукуруза. Это высокое и стройное растение с боль­шими лентовидными изумрудно-зелеными листьями. На вершине стебля находится соцветие - развесистая ме­телка, а по бокам расположены крупные початки.

Родина кукурузы — тропические страны Централь­ной и Южной Америки. Здесь ее выращивали индейцы с незапамятных времен.

Стебель кукурузы высокий и мощный - до 3-х - 4-х метров. Внутри толстый стебель кукурузы заполнен серд­цевиной. На стебле насчитывается до 20 узлов, от которых отходят длинные и широкие лентовидные листья.

Мочковатые корни кукурузы сильно развиты. Они далеко проникают в почву вширь и вглубь. Близ осно­вания стебля вырастают опорные придаточные корни, которые, 'как подпорки, поддерживают мощный сте­бель в вертикальном положении и предохраняют куку­рузу от полегания при сильном ветре.

Кукуруза — однодомное растение. На одном и том же растении располагаются цветки с тычинками и цветки с пестиками. Тычиночные цветки собраны на вершине стебля в соцветие-метелку. Пестичные цветки собраны в соцветие-початок. Початки расположены по бокам стебля, в пазухах листьев.

В отличие от пшеницы, у кукурузы происходит пе­рекрестное опыление посредством ветра. Если пыльца не попадает на рыльце пестичного цветка, то цветок остается неопыленным и зерно не образуется. Поэтому получаются неполные початки, отчего урожай снижа­ется. Для устранения этого недостатка производят до­бавочное искусственное опыление кукурузы.

Семена кукурузы начинают прорастать при темпе­ратуре почвы 10 - 12° тепла, поэтому их высевают в более поздние сроки, чем семена пшеницы. Через 6—8 дней после посева появляются всходы.

Кукуруза - одна из важнейших пищевых, кормовых и технических культур. Зерно кукурузы перерабатыва­ют на муку (однако из-за отсутствия клейковины она непригодна для хлебопечения), крупу, крахмал, спирт. Из зародышей кукурузы получают ценное кукурузное масло. Кукуруза, скошенная до молочной спелости, используется на силос.

Кроме полевых, хлебных и крупяных культур, к се­мейству злаков принадлежит много растений, обра­зующих основной покров наших лугов и степей. Среди этих злаков встречаются ценные кормовые растения. Хорошей луговой травой считается тимофеевка. Ти­мофеевку высевают на полях вместе с красным клеве­ром на корм для скота.

К злакам принадлежат также некоторые сорняки. Особенно злостный сорняк - пырей. Ползучий пы­рей - многолетнее растение с длинными корневи­щами, расположенными в верхних слоях почвы. При пахоте корневища пырея разрезаются плугом на от­резки. Из каждого отрезка вырастает новое расте­ние. Так постепенно поле завоевывается пыреем. Недаром пырей нередко называют огнем полей. Чтобы уничтожить корневища пырея, требуется большая и настойчивая работа.

К подсемейству Бамбуковидные относится около 500 видов, распространенных преимущественно в тро­пиках и субтропиках (особенно в Азии). Бамбуки - наиболее древняя группа злаков (ископаемые предста­вители известны из третичного периода). Это корне­вищные растения. Соломина бамбуков достигает высо­ты 30 - 40 м, быстро деревенеет и отличается высокой прочностью. Листья черешковые, довольно широкие. Соцветие - метелка из 1 - 4-цветковых колосков. Цвет­ки - самые примитивные среди злаков, обоеполые. Плод - зерновка или ягодовидный. Многие бамбуки цветут лишь один раз в несколько десятков лет. Растут бамбуки чрезвычайно быстро (до 1 м в сутки).

Бамбуки широко культивируются как ценные тех­нические растения (строительный материал, изготов­ление мебели, бумаги). Молодые побеги употребляют в пищу. Невысокие (до 3 м) дикорастущие бамбуки встречаются на Сахалине и Курильских островах.