Злаки: что это такое

Злаки - это одно из наиболее распространенных семейств однодольных растений на Земле. Они играют важную роль в природных экосистемах и в жизни человека.

Ботаническое описание

К злакам относятся однолетние и многолетние травы, а также некоторые древесные формы, такие как бамбуки. Основными морфологическими признаками злаков являются:

• Стебли цилиндрические, полые внутри (соломина)
• Листья линейные, очередные, с параллельным жилкованием
• Цветки мелкие, ветроопыляемые, собраны в соцветия - колосья, метелки, початки
• Плод - зерновка
• Мочковатая корневая система

Злаки - это типичные ксерофиты, приспособленные к засушливым условиям. Их корни способны проникать на глубину до 2-3 метров. Мочковатая корневая система помогает растениям лучше усваивать влагу из почвы.

Распространение и экология

Злаки - это самые распространенные цветковые растения на Земле. Они встречаются на всех континентах от тундры до тропиков. Наибольшее видовое разнообразие злаков наблюдается в тропическом поясе.

Злаки являются доминирующей группой растений во многих наземных экосистемах. Они играют ключевую роль в степях, прериях, саваннах, forming up to 90% of vegetative cover. Злаки хорошо переносят выпас скота и регулярное скашивание. Благодаря этому они часто вытесняют другие виды в местах интенсивного антропогенного воздействия.

Злаки занимают около 20% всей суши планеты и обеспечивают питанием большинство наземных травоядных животных

Злаки произрастают в самых разных местообитаниях - от влажных тропических лесов до засушливых пустынь и высокогорий. Многие злаки устойчивы к засолению почв и могут расти на засоленных участках вдоль морских побережий.

Хозяйственное значение

Злаки играют огромную роль в жизни человека. Это главные зерновые и кормовые культуры. К злакам относятся такие важнейшие сельскохозяйственные растения, как:

• Пшеница
• Рожь
• Кукуруза
• Рис
• Ячмень
• Овес
• Просо
• Сорго
• Сахарный тростник

На долю злаков приходится около 50% всех калорий в рационе человека. Помимо продовольственного значения, злаки используются как кормовые культуры, для получения сахара и биотоплива, а также в строительстве и легкой промышленности.

Многие злаки широко используются в озеленении и ландшафтном дизайне. Например, пампасная трава (Cortaderia selloana) – популярное декоративное растение за счет своих крупных метелок.

Злаки играют важную агротехническую роль. Их высаживают для закрепления склонов, предотвращения эрозии почв. Междурядные посадки кукурузы используют для защиты садов и виноградников от ветра.

Агротехника возделывания злаков

Возделывание злаковых культур имеет свои особенности. Большинство злаков - это растения умеренного климата, оптимальная температура для их роста и развития +15..+25 С°. Основные агроприемы для злаков включают:

1. Глубокую вспашку почвы перед посевом
2. Внесение органических и минеральных удобрений
3. Посев сеялками с междурядьями 12-15 см
4. Боронование для заделки семян в почву
5. Подкормки азотными удобрениями в период вегетации
6. Борьба с сорняками, вредителями и болезнями
7. Скашивание в оптимальные фазы развития

Для злаков важно соблюдать севообороты, чтобы не допускать накопления вредителей и болезней. Лучшие предшественники - бобовые культуры и овощные.

Болезни и вредители злаков

Злаковые культуры подвержены многим заболеваниям, среди которых:

• Ржавчина
• Твердая и пыльная головня
• Сажки
• Плесневение семян

Для борьбы применяют фунгициды, устойчивые сорта, севообороты. Среди вредителей злаков наиболее опасны хлебные жуки, тли, цикадки, гессенская и шведская мухи. Для защиты от них используют инсектициды и регуляторы роста насекомых.

Селекция злаков на урожайность

Важнейшим направлением в селекции злаков является повышение их продуктивности или урожайности. Для этого выводят сорта с:

• Укороченным стеблем, устойчивым к полеганию
• Увеличенным размером колоса и зерен
• Пониженной чувствительностью к фотопериоду
• Устойчивостью к болезням и неблагоприятным факторам

Также актуально создание гибридов от скрещивания разных видов злаков, например пшеницы и ржи – тритикале. Такие растения объединяют лучшие хозяйственно-ценные признаки родительских форм.

Злаки как возобновляемые источники сырья

Устойчивый интерес к злакам в последнее время обусловлен поиском альтернатив возобновляемого органического сырья взамен нефти. Их используют для производства этанола и биодизеля. Остатки после переработки злаков идут на корм скоту и как органические удобрения.

Потенциал злаков как источника биомассы огромен благодаря их высоким адаптивным свойствам и способности быстро накапливать органическое вещество в процессе фотосинтеза

Кроме того, ведутся работы по использованию соломы злаков для производства биоразлагаемой посуды, упаковки, как основа биокомпозитных материалов будущего.

Генная инженерия злаков

Современные биотехнологии открывают новые возможности для улучшения хозяйственно ценных признаков злаков путем генной инженерии. Основные направления ⁵:

• Повышение урожайности за счет экспрессии генов биосинтеза ауксинов и цитокининов
• Устойчивость к гербицидам via ген мутантной формы ацетолактатсинтазы
• Устойчивость к вредителям путем трансформации Bt токсинов из Bacillus thuringiensis

Однако генно-модифицированные злаки вызывают опасения общественности по поводу безопасности для здоровья и окружающей среды. Это ограничивает масштабы их коммерческого использования.

Злаки в народной медицине и кулинарии

Различным частям злаковых растений издавна приписывали целебные свойства в народной медицине. Например, отвары из кукурузных рылец и пыльников пшеницы использовали как желчегонное и мочегонное средство.

В кулинарии злаки служат основой для многих блюд в виде муки, круп, хлопьев. Популярные рецепты с злаками:

• Каши из овса, гречихи, риса, пшена
• Хлеб и выпечка из пшеничной, ржаной муки
• Кукурузная полента
• Пиво из ячменного солода

Также солома злаков использовалась в строительстве для изготовления крыш, а сейчас применяется как наполнитель для производства экологичных строительных блоков.

Перспективы дальнейших исследований

Несмотря на глубокую изученность злаков, остается много вопросов. Актуальные направления дальнейших исследований:

• Изучение геномов злаков и возможности целенаправленного редактирования
• Поиск новых диких сородичей культурных злаков как источников полезных генов
• Разработка агротехнических приемов повышения продуктивности злаков в условиях меняющегося климата