Овощеводство — отрасль растениеводства, занимающаяся производством овощей.
Овощеводство — высокоспециализированная отрасль, в которой выделяют:
- овощеводство открытого грунта (производство овощей в поле);
- овощеводство защищенного грунта (выращивание рассады и овощей в теплицах и других культивационных сооружениях);
- бахчеводство — выращивание арбуза, дыни и тыквы в поле;
- овощное семеноводство — производство посевного материала.
Овощные культуры
Овощи — сочные органы (плоды, корневые образования, клубни, луковицы, листья, стебли, соцветия) однолетних, дву- и многолетних травянистых растений, употребляемых в пищу в сыром и переработанном виде, а также съедобные грибы (шампиньон, вешенка, кольцевик, сиитаке и др.).
В полеводстве горох, фасоль, бобы, кукурузу, используют для получения сухих семян, тогда как в овощеводстве из них получают недозрелые семена. Также в полеводстве тыкву, морковь, брюкву, капусту используют в качестве кормовых культур. Землянику относят к ягодным культурам, хотя еще в XIX и начале XX в. ее считали огородной. В овощных севооборотах часто возделывают ранний картофель, который во многих странах относят к овощным культурам. Петрушку, капусту, морковь, тыкву, лук и другие овощные растения возделывают также и для получения лекарственных препаратов и эфирных масел.
Овощные культуры представлены широким разнообразием видов, форм, сортов и продуктовых органов, употребляемых в пищу в сыром или переработанном виде.
С многообразием овощных культур и их свойствами связаны определенные проблемы в создании унифицированных технологий и механизации возделывания.
Овощные культуры считаются наиболее трудоемкими в сельском хозяйстве. Затраты труда на их возделывание в расчете на 1 га в 45 раз больше, чем на выращивание зерновых культур, и в 15 раз больше, чем на возделывание картофеля.
Все овощные культуры относят к пропашным.
Защищенный грунт (теплицы, парники, шампиньонницы, укрытия)
позволяет создать оптимальные условия для роста и развития растений и
получать рассаду и овощи в течение всего года, когда климатические условия не позволяют это сделать в поле.
Классификация
Систематический метод группировки различных растений необходим для идентификации и каталогизации объемной информации, собранной о многих известных растениях. При правильной классификации можно добиться упорядоченного и эффективного использования этой информации.
В качестве овощей используется относительно небольшое количество растений; из сотен тысяч известных растений только несколько сотен используются в качестве овощей. Однако для того, чтобы управлять информацией об этих растениях, необходима какая-то система классификации, желательно универсальная. Можно разработать множество методов классификации, но ценность любой системы зависит от ее полезности. Система должна быть простой в использовании, доступной для всех и стабильной.
Климатическая классификация
Климатическая классификация, возможно, была одной из самых ранних попыток логически сгруппировать растения. Благодаря опыту, была осознана реакция растений на температуру выращивания, после чего различные растения можно было сгруппировать по оптимальной температуре выращивания и отнести к категории прохладного или теплого сезона. Овощи прохладного сезона в течение большей части своего роста предпочитают среднюю температуру выращивания от 10°C до 18°C. Некоторые из них устойчивы к заморозкам и заморозкам. Некоторые из них устойчивы к заморозкам и даже к заморозкам, а у большинства съедобными продуктами являются ткани листьев, стеблей или корней. Известными примерами являются капуста, салат-латук, шпинат, картофель и морковь. Культуры теплого сезона — это те, которые предпочитают средние температуры в диапазоне 18-30°C в течение большей части своего роста и развития. Овощи теплого сезона нетерпимы к заморозкам, и с ботанической точки зрения съедобные части обычно представляют собой плоды или фруктовые продукты. Примерами являются томаты, дыни и фасоль.
Классификация по температуре выращивания или сезонным периодам имеет некоторые полезные общие черты, но есть и совпадения, и некоторые исключения. Классификация по температуре более полезна в условиях умеренного пояса, поскольку в тропиках различие между овощами теплого и холодного сезонов менее четко.
Другие классификации
Овощные культуры также могут быть условно сгруппированы в соответствии с их послеуборочными характеристиками и температурой хранения. Другие наблюдения позволяют разделить их на классы, которые подчеркивают различные реакции на кислотность почвы (pH), засоленность, требования к питанию и дренажу. Реакция растений на любые из этих условий демонстрирует диапазон изменчивости. Глубина укоренения растений, всхожесть семян и чувствительность к длине дня — другие характеристики, которые используются для разделения растений, но такие классификации имеют ограниченную полезность.
Дополнительные классификации, определяющие различия в съедобных частях растений (ботанических органах), также ограничены. Аналогичным образом, классификации по использованию культур также неоднозначны из-за двойственности способов приготовления и использования овощей. Классификация по продолжительности жизни растений, например, однолетние, двухлетние или многолетние растения, или по предпочитаемой среде обитания, будь то водная, ксерофитная или мезофитная, недостаточна для точной идентификации различных растений.
Ботаническая классификация
Становится очевидным, что все эти упомянутые классификации приводят к огромному дублированию, и хотя они могут иметь некоторую общую полезность, они не подходят для точной идентификации. Наиболее точной и полезной является система ботанической классификации.
Ботаническая классификация в значительной степени основана на изменчивости растений по типу цветка, морфологии и половой совместимости. Наиболее полезными являются такие основные группы, как семейство, род, вид и культивары. Эта система классификации, наиболее известная как латинская биномиальная, была опубликована Линнеем в 1753 году под названием «Species Plantarum» и, как правило, является наиболее точной, и она наиболее широко принята во всем мире.
Латинская биномиальная ботаническая классификация начинается с растительного царства, к которому принадлежат все растения. Ниже приведенная классификация была актуальна на 1994 г. и применяется к классификации овощных культур.
Отдел:
- Слоевищные растения (Thallophyta)
- Мхи (Bryophyta)
- Папоротники (Pteridophyta)
- Семенные растения (Spermatophyta):
Классы семенных растений:
-
- Голосеменные (Gymnosperm);
- Цветковые, или покрытосеменные (Angiosperm):
Подкласс цветковых растений:
-
-
-
- Однодольные;
- Двудольные.
-
-
Порядок
Семейство
Род
Вид
Разновидность или группа (ботаническая)
Культивар, или сорт
Штамм
Примером приведенной выше классификации в применении к сорту капусты Golden Acre YR (YR = устойчивый к желтизне) может служить следующее:
- Отдел: Семенные растения (Spermatophyta)
- Класс: Покрытосеменные (Angiospermae)
- Подкласс: Двудольные (Dicotyledonae)
- Порядок: Капустоцветные (Brassicales, ранее Rhoeodales)
- Семейство: Капустные (Brassicaceae, Cruciferae)
- Род: Капуста (Brassica)
- Вид: Капуста огородная (B. oleracea L.)
- Разновидность или Группа (ботан.): Капуста кочанная (var. capitata)
- Культивар (или сорт): Golden Acre
- Штамм: Golden Acre YR
- Культивар (или сорт): Golden Acre
- Разновидность или Группа (ботан.): Капуста кочанная (var. capitata)
- Вид: Капуста огородная (B. oleracea L.)
- Род: Капуста (Brassica)
- Семейство: Капустные (Brassicaceae, Cruciferae)
- Порядок: Капустоцветные (Brassicales, ранее Rhoeodales)
- Подкласс: Двудольные (Dicotyledonae)
- Класс: Покрытосеменные (Angiospermae)
В некоторых ботанических классификация Группа также может подразделяться на Формы (f.), тогда как по другим классификациям эти подгруппы выделяются в отдельные группы например:
- капуста белокочанная — Brassica oleracea var. capitata f. alba = B. oleracea var. oleracea;
- капуста савойская — Brassica oleracea var. capitata f. sabauda = Brassica oleracea var. sabauda L. или Brassica oleracea савойская группа;
- капуста краснокочанная — Brassica oleracea var. capitata f. rubra = Brassica oleracea var. capitata;
- капуста коническая — Brassica oleracea var. capitata f. acuta.
Полное латинское биномиальное название фактически содержит третий элемент — имя, часто сокращенное, человека, который впервые описал вид. Буква «L.» после названия вида указывает на то, что первым описал вид К. Линней (считается отцом латинской биномиальной системы классификации).
Латынь была выбрана в качестве подходящего языка, поскольку она широко используется в научных кругах. Кроме того, латынь — это язык, который вряд ли изменится, и поэтому идентификация и классификация различных растений будет стабильной. Международный кодекс ботанической номенклатуры помогает обеспечить стабильность и разрешить разногласия в отношении классификации растений.
Семейство — это совокупность родов, которые тесно или единообразно похожи друг на друга по общему виду и техническим признакам.
Род — это более или менее тесно связанная и определяемая группа растений, которая может включать один или несколько видов. Виды в роде обычно структурно или филогенетически родственны.
Вид — группа сходных организмов, способных к скрещиванию и более или менее отчетливо отличающихся по морфологическим или другим признакам, обычно репродуктивным частям, от других видов того же рода.
Разновидность — это подразделение вида, состоящее из популяции с морфологическими характеристиками, отличными от других видовых форм, и получившее латинское название в соответствии с правилами Международного кодекса ботанической номенклатуры. Термин разновидность был и продолжает ошибочно использоваться, когда правильным термином должен быть культивар. Форма — это подразделение вида, стоящее после разновидности. Это самый низкий ранг, который обычно обозначает тривиальную вариацию.
Группа — это категория культурных растений на уровне подвида, которые имеют один и тот же ботанический бином, но обладают одной или несколькими характеристиками, достаточно отличающимися, чтобы заслужить название, отличающее их от другой категории. Этот термин используется для удобства в садоводстве и не имеет ботанического признания. Таким образом, видно, что ботаническая разновидность и группа похожи и поэтому часто взаимозаменяемы.
Культивар, иногда называемый «сорт» или «садоводческий сорт», — это термин, обозначающий определенные культурные растения, которые похожи по большинству важных аспектов роста, но четко отличаются от других по одной или нескольким определенным характеристикам. При размножении они сохраняют свои отличительные характеристики.
Культиген относится к растению или группе растений, известных только в культивировании, без определенного места происхождения, предположительно возникших в известной в настоящее время форме в условиях одомашнивания. Культиген не является синонимом культивара.
Далее приведены другие термины, имеющие сходное с культиваром значение. Клон обозначает материал, полученный от одной особи и поддерживаемый путем вегетативного размножения. Все члены популяции генетически идентичны и могут поддерживаться в основном однородными при относительно небольшом отборе. Линия относится к однородной популяции, воспроизводимой половым путем, обычно самоопыляемой, которая размножается семенами и поддерживается на желаемом уровне однородности путем отбора. Штамм — это термин, используемый для идентификации растений данного сорта, которые обладают схожими характеристиками, но отличаются какими-то незначительными особенностями или качествами.
Технологические приемы
В овощеводстве могут применяться такие технологические приемы, как доращивание и выгонка. Доращивание — это технологический прием, в результате которого формирование продуктового органа, например, головки цветной капусты, кочанчиков брюссельской, идет за счет оттока пластических веществ в этот орган. Поздней осенью растения, начавшие формировать продуктовые органы в поле, выкапываются и переносятся в теплицы или парники и прикапывают. Выгонке — технологические прием, при котором продуктовый орган образуется за счет оттока запасных веществ, накопленных в запасающем органе, например, в луковице, корневище, корнеплоде. Эти органы затем используются в качестве посадочного материала, плотно высаживая в теплицах, других сооружениях или в открытом грунте. Выгонка позволяет в короткий срок обеспечить высокий выход продукции.
Для лука-порея, петрушки и сельдерея может применяться метод консервации (приостановки), когда поздней осенью выкопанные в поле растения переносят в теплицы, где поддерживают низкую положительную температуру.
В овощеводстве защищенного грунта и, часто открытого грунта, практикуются повторные посевы, когда в течение года площадь используют для выращивания нескольких культур. Кроме того, применяют уплотненные посевы, при которых на одной площади выращиваются две культуры, различающиеся по использованию объема почвы и воздушного пространства.
Плоды томата и дыни часто собирают в недозрелом состоянии. Для обеспечения их созревания (дозревания) в помещениях, где они хранятся, поддерживают соответствующий температурный и влажностный режимы.
Химический состав и питательная ценность овощей
Овощи как продукты питания занимают особое место в рационе человека. Их пищевая ценность обусловлена содержанием углеводов, белков, жиров, витаминов, ферментов, гормонов, минералов и других веществ.
По способам употребления все овощи делятся на три группы: овощи, употребляемые преимущественно в сыром и переработанном виде; овощи, употребляемые преимущественно в переработанном виде (тепловая обработка, консервирование, сушка, замораживание).
В сыром виде используются преимущественно салатные овощи: листовой салат, капуста, все виды салатного цикория, водяной кресс, водяной кресс, редис, редька, листья лука, хрен, катран.
В сыром и переработанном виде используются: томаты, огурцы, дыни, арбузы, перец, морковь, капуста белокочанная, капуста пекинская, кольраби, репа, турнепс, лук, чеснок, шнитт-лук, горох, пряные травы, петрушка, черешковый и корневой сельдерей, шпинат, щавель.
В переработанном виде используются: тыква, кабачки, пасленовые, фасоль, спаржа, ревень, баклажаны, пастернак, корневая петрушка, грибы.
Витамины
Витамины — группа биологически активных органических соединений, которые содержатся в очень малых количествах и необходимы для нормального функционирования организма человека. Из водорастворимых витаминов в овощах содержатся витамин С (аскорбиновая кислота), являющийся важным компонентом окислительно-восстановительных процессов в организме человека, усиливающий его защитные реакции; витамин РР (ниацин, никотиновая кислота), регулирующий процессы пищеварения, работу печени, обмен холестерина и образование эритроцитов. Зеленый горошек, морковь, картофель и красный перец особенно богаты витамином РР. Витамин B9 (фолиевая кислота) участвует в работе кроветворных органов, синтезе нуклеиновых кислот и холина, а также повышает устойчивость к химическим агентам. Он содержится в основном в зеленых овощах и бобовых.
В регуляции углеводного и жирового обмена, специфическом воздействии на органы пищеварения, слизистую оболочку полости рта, пищеварительный тракт принимают участие витамины В1 (тиамин), В2 (рибофлавин), В3 (пантотеновая кислота), Н (биотин). Эти витамины содержатся в зеленом горошке, луке-порее, цветной и краснокочанной капусте.
Овощи также содержат витаминоподобные вещества: витамин В4 (холин), участвующий в жировом обмене, витамин В8 (инозитол), нормализующий обмен веществ в нервной ткани, стимулирующий работу кишечника, снижающий содержание холестерина в крови. Витамин и (метилметионинсульфония хлорид), содержащийся в соке капусты, применяется при лечении язв желудочно-кишечного тракта.
Жирорастворимые витамины в овощах представлены β-каротином, который преобразуется печенью в ретинол (провитамин А), необходимый для роста и развития человека, а также для нормального функционирования слизистых оболочек и тканей. Содержится в основном в овощах оранжевого цвета: моркови, красном перце, тыкве, а также в шпинате, листьях чеснока, укропе, салате, петрушке.
Витамин Е (токоферол, витамин размножения), которым богаты зеленый горошек, листья лука и петрушки, шпинат и лук-порей, является активным антиоксидантом, участвующим в метаболизме веществ в печени, поддерживает функцию размножения.
Минеральные вещества
Овощи служат одним из основных источников поступления минеральных веществ: кальция, магния, калия, фосфора, железа, йода, молибдена, фтора, цинка, марганца, меди и других элементов.
Белок
Большинство овощных культур содержат небольшое количество белков, однако во многих овощах присутствуют все незаменимые аминокислоты.
К наиболее богатым белками овощам относятся бобы, зеленый горошек, фасоль, капуста брюссельская и цветная, кольраби, зелень петрушки, шпинат.
Некоторые овощные культуры по выходу белка с единицы площади превосходят зерновые.
Углеводы
Все овощные культуры содержат углеводы, представленные в первую очередь моно- и дисахаридами, в меньшей степени — крахмалом (картофель, батат и зеленый горошек).
Содержание углеводов варьирует от 2,2 % у салата до 19,7 % у картофеля.
Содержание углеводов в овощах в основном определяет их энергетическую ценность.
Важный компонент овощей с точки зрения питания являются полисахариды: клетчатка (целлюлоза) и пектиновые вещества. Оба соединения относятся к группе растительных волокон. Клетчатка, содержащаяся в овощных культурах (от 0,3 % у кабачка до 3,5 % у укропа), и пектиновые вещества стимулируют работу кишечника, способствуют выведению из организма вредных веществ, образующиеся в результате пищеварения и деятельности микроорганизмов.
Органические кислоты
В овощах содержатся лимонная, щавелевая и яблочная кислоты.
Органические кислоты, наряду с другими химическими соединения, входящими в состав овощей, участвуют в формирование вкусовых качеств.
Избыточное потребление некоторых овощей, например, щавеля, ревеня, из-за высокого содержания в них щавелевой кислоты может иметь и негативный эффект на организм человека.
Эфирные масла и ароматические вещества
В овощах представлены две группы эфирных масел: серосодержащие и не содержащие серу. Последние встречаются в овощных растениях семейств Сельдерейные (петрушка, морковь, укроп, фенхель, пастернак, любисток и др.), Астровые (эстрагон) и Яснотковые (мята, мелисса, иссоп, змееголовник, майоран и др.). Серосодержание эфирные масла подразделяются на азотсодержащие и безазотистые. Первые присутствуют в овощах семейств Капустные (хрен, редька, капуста, репа, брюква) и Луковые (чеснок, лук репчатый). Безазотистые серосодержащие эфирные масла присутствуют в спарже, луке-порее и луке-шнитт.
Эфирные масла и ароматические вещества участвуют в формировании вкусовых качеств блюд из овощей, придают им пикантность и способствуют пищеварению.
Фитонциды
Многие овощи, например, семейств Капустные, Луковые, Яснотковые, Астровые содержат фитонциды и эфирные масла, обладающие антимикробным действием.
Наиболее сильным фитонцидным действием обладают хрен, лук, чеснок, редька, редис, мята.
Вредные вещества
Овощи в результате биологических особенностей, нарушений агротехники, воздействия экологических факторов и ряда других условий могут содержать вредные компоненты (антипищевые и токсичные вещества).
К антипищевым веществам относят нетоксичные для организма химические соединения, отрицательно влияющие на усвоение других питательных веществ.
К токсичным веществам относятся включенные в белки токсичные аминокислоты, нитраты и нитриты, накапливающиеся в овощах при неправильном азотном питании растений и неблагоприятных для синтеза белка условиях. При загрязнении почвы овощи могут накапливать радионуклидов (стронций-90, цезий-137) и соли тяжелых металлов. Особенно в больших количествах радионуклиды накапливаются в листьях растений.
Даже полезные вещества при избыточном потреблении или использовании могут оказывать вредное воздействие, в то время как некоторые токсичные соединения можно переносить только в малых количествах. Поговорка о том, что яд определяется дозой (или «нет вредных веществ, есть вредные количества», Д.И. Менделеев), вполне уместна. Важно, накапливается ли токсичное соединение, как и где оно метаболизируется или действует в организме.
Одна из причин, по которой растения содержат токсичные вещества, как полагают, является частью их эволюционного развития. В процессе адаптации к окружающей среде различные отпугивающие структуры, такие как шипы, запахи, горький вкус или токсины, вырабатываются в качестве защитных механизмов от возможных хищников. Вид может вымереть из-за настойчивого потребления животными, а структуры или соединения, которые вырабатывает или содержит растение, будут препятствовать хищничеству.
В результате одомашнивания большинство современных пищевых растений были улучшены путем отбора, который усилил их желательные характеристики и уменьшил или устранил нежелательные. Однако многие одомашненные овощи все еще сохраняют некоторое химическое и физическое сходство с дикими предками. В некоторых ситуациях эти овощи могут потребовать особого обращения или детоксикации, чтобы сделать их безопасными для потребления.
Виды токсинов, содержащихся в овощных растениях
Алкалоиды, вероятно, являются одними из наиболее часто встречающихся токсичных соединений в овощах. Химическая структура их различна, но большинство из них имеют кольцевую конфигурацию и содержат азот. Эти токсиканты обычно поражают нервную систему.
Гликозиды обычно состоят из простого сахара и несахара. Несахарная часть становится токсичной, когда гликозид метаболизируется. Некоторые гликозиды являются цианогенами, в которых несахарная часть превращается в цианистый водород. Другие гликозиды имеют в качестве несахарного компонента стероид, сапонин, кумарин или серосодержащее соединение. Гликозиды часто участвуют в качестве ингибиторов дыхания.
Белковые соединения ингибируют многие метаболические процессы, а также являются аллергенами. К ним относятся специфические белки, полипептиды и амины; некоторые амины ядовиты.
Спирты. Некоторые спирты являются нейрососудистыми ядами.
Неаминоорганические кислоты — это кислоты на основе углерода, не содержащие азота, но обычно связанные с растворимыми солями, например, оксалатом натрия. Их токсическое действие обусловлено ионным дисбалансом и повреждением почек.
Резиноиды, танины, фенолы и терпеноиды — это соединения разнообразной структуры. Они часто являются причиной раздражения кожи. Известно, что танины снижают усвояемость белка.
Минеральные токсины играют множество ролей, часто мешая функционированию витаминов и усвоению определенных питательных веществ, что может повлиять на ионный баланс. Накопление нитратов может нарушить дыхательную функцию, а высокие концентрации селена, ртути или кадмия являются ядовитыми.
Физиологические функции, на которые влияют токсины
Многие токсические эффекты являются результатом взаимодействия различных соединений, поэтому способ действия не всегда понятен. Приведенные ниже токсические реакции являются лишь примерами реакций, связанных с овощами, и не представляют собой гораздо более широкий спектр реакций, которые могут вызывать другие растительные токсины.
Аллергия. Аллергены обычно вызываются белковыми веществами, и они широко распространены во всем растительном царстве. Съеденные белки или даже пыльца на слизистых оболочках могут вызывать физиологические реакции, часто с выработкой гистаминов или гистаминоподобных веществ. Во многих случаях приготовление пищи или нагревание денатурирует белок и уменьшает степень аллергической реакции.
Ингибиторы ферментов. Поскольку белки так часто вовлечены в аллергенные или другие токсические эффекты, неудивительно, что белки влияют на ферменты и взаимодействуют с ними. Ингибиторы протеазы влияют на ее протеолитическую активность, которая катализирует гидролиз белков до аминокислот. Некоторые ингибиторы могут быть термостабильными, в то время как другие — термостабильными. Несколько известных ингибиторов действуют на следующие ферменты: амилазу, трипсин, химотрипсин, холинэстеразу, карбоксилпептидазу и инвертазу. Ингибиторы протеазы содержатся в плодах джека, корнеплодах свеклы, репе, горохе, таро, в видах Vigna и Phaseolus, а также в крылатых бобах. Они также содержатся в сладком и белом картофеле, салате и кукурузе.
Ингибиторы дыхания. Цианогены образуются ферментативным путем из родительских гликозидов. Цианид образуется из цианогенов и ингибирует дыхательный фермент, цитохромоксидазу, и другие ферменты.
Нервная система. Токсины, влияющие на нервную систему, часто являются алкалоидами, и чаще всего гликоалкалоидами.
Усвоение питательных веществ/минералов. Употребление некоторых растений семейств Chenopodiaceae, Polygonaceae и Araceae содержит оксалаты, которые препятствуют усвоению кальция. Поступление и накопление селена вызывает гастроэнтерит, усталость, головокружение и дерматит.
Гормональное вмешательство. Различные зобогены и стероиды нарушают гормональные функции.
Антиметаболиты. Гемагглютинины и другие белковые соединения являются примерами антиметаболитов. Эти вещества могут нарушать нормальные биохимические реакции, вызывая неблагоприятные физиологические изменения, такие как плохое усвоение пищи и низкая задержка азота.
Антивитамины соединения препятствуют усвоению различных витаминов. Некоторые растения, например, горох и фасоль, содержат соединения, препятствующие утилизации витамина Е. Другие витамины также нарушают или инактивируют некоторые растительные соединения.
Канцерогены, туморигены, тератогены. Некоторые гликоалкалоиды инкриминируются как соединения, вызывающие рак. Циказин в цикадах является идентифицированным канцерогеном.
Физиологическая дезорганизация и ирританты. Некоторые виды грибов обладают специфическими респираторными и неврологическими токсинами. Ряд растительных соединений может вызывать различные формы отравления. Семена травы или гороха, Lathyrus sativus, содержат латрогены, которые могут вызвать «латиризм», приводящий к хромоте, параличу и деформации. Петрушка и некоторые другие виды Apiaceae производят фитотоксичные соединения, такие как псоралены. Терпеноиды и некоторые сапонины вызывают контактное раздражение. Аллиловые изотиоцианаты, содержащиеся в горчице, могут вызывать дерматит.
Врожденные пороки развития. Считается, что алкалоиды пасленовых вызывают определенные врожденные пороки развития, а некоторые из них могут оказывать тератогенное действие в дополнение к другим токсическим эффектам.
Механическое повреждение. Контакт с ароидными рафидами и кактусовыми глохидиями может вызвать повреждение и раздражение тканей.
Проявление токсических свойств у некоторых семейств овощных культур
Важно понимать, что большинство обсуждаемых растительных продуктов становятся токсичными при чрезмерном употреблении. При употреблении большинства продуктов питания, включая овощи, необходимо руководствоваться здравым смыслом. Обычно это позволяет избежать возможных токсических эффектов.
Хотя грибы и не сгруппированы по ботаническим семействам, они являются важными овощами. Очевидно, что культивируемые грибы не содержат токсичных соединений или присутствуют в незначительных количествах. Некоторые виды известны своим галлюцинаторным действием. Грибы рода Amanita содержат фаллин — глюкозид, разрушающий клетки, который может быть инактивирован при приготовлении пищи. Другие соединения не разрушаются при нагревании и могут поражать печень, почки и сердце.
Токсины грибов являются нейротоксинами, приводящими к разрушению клеток, а также действуют на желудочно-кишечную систему. Некоторые токсины — это пептиды или алкалоиды, яды, воздействующие на нервную систему. Другие белковые вещества обладают дополнительными токсическими свойствами.
При сборе некультивируемых грибов следует осматривать каждый гриб, чтобы убедиться, что это не ядовитый вид, поскольку нередко съедобные и ядовитые виды грибов растут в одной и той же местности.
Сельдерейные (Apiaceae). Анетол, содержащийся в укропе и фенхеле, может вызывать дерматит. Петрушка и сельдерей содержат псоралены и терпеноиды, вызывающие дерматит. Некоторые виды также содержат алкалоиды и ингибитор холинэстеразы. Морковь содержит полиацетиленовый спирт под названием каротатоксин, который может вызывать нейротоксические симптомы.
Ароидные (Araceae). Таро и другие съедобные ароидные содержат оксалаты, которые ассоциируются с едкостью и являются токсичными, если присутствуют в высоких концентрациях. Они также содержат рафиды, которые могут вызвать раздражение тканей, и ингибитор амилазы, который препятствует гидролизу крахмала.
Аралиевые (Araliaceae). Женьшень содержит щавелевую кислоту.
Астровые (Asteraceae). Латук известен как аккумулятор нитратного азота. Некоторые представители этого семейства содержат алкалоиды.
Капустные (Brassicaceae). Виды Brassica содержат ряд различных зобогенных веществ, которые могут вызывать зоб, а также ингибиторы холинэстеразы. Глюкозинолаты, содержащиеся в горчице, могут вызывать расстройства пищеварения.
Маревые (Chenopodiaceae). Свекла, мангольд и шпинат содержат щавелевую кислоту. Шпинат содержит сапонины и имеет тенденцию к легкому накоплению высокого уровня нитратов. При употреблении шпината ионы нитратов окисляют гемоглобин крови, образуя метгемоглобин, который препятствует переносу кислорода в крови. Нитраты также образуют нитрозамины, которые являются канцерогенными соединениями.
Вьюнковые (Convolvulaceae). Сладкий картофель содержит горькое вещество ипомеамарон.
Тыквенные (Cucurbitaceae). Многие виды огурцов содержат различные соединения, обычно гликозиды, которые придают горький вкус, а в больших количествах очень токсичны. Тыквы и тыквы содержат ингибиторы холинэстеразы. Арбуз содержит серотонин, который может вызвать повышение кровяного давления.
Саговниковые (Cycadaceae). Саговник содержит гликозиды, которые при употреблении в пищу в больших количествах иногда могут быть смертельно опасными. Они вызывают симптомы паралича. Было обнаружено, что частота бокового амиотропического склероза, неврологического заболевания, значительно выше среди людей, употребляющих в пищу цикады. Саговники подозреваются в канцерогенной активности. Крахмал должен быть детоксифицирован путем нагревания или выщелачивания, а листья — путем варки.
Диоскорейные (Dioscoreaceae). Некоторые виды ямса содержат диосгенин, который является ядовитым; большинство съедобных видов содержат мало или не содержат его вовсе. Ямс также содержит сапонины и эстрогеноподобные стероиды.
Молочайные (Euphorbiaceae). Горькие сорта маниоки содержат цианогенный гликозид, который требует детоксикации перед употреблением.
Бобовые (Fabaceae). Многие представители этого семейства содержат соединения, являющиеся аллергенами. Некоторые виды содержат цианогенные гликозиды, гемагглютинины, ингибиторы трипсина, амилазы и/или глюкозо-6-фосфатдегидрогеназы (G6PD), а также соединения, обладающие антивитаминными свойствами в отношении витаминов A, E и D. Антивитаминное соединение E содержится в сырых почечных бобах и горохе; оно препятствует усвоению цинка. Некоторые виды содержат сапонины. Травяной или куриный горох содержит латроген, гликозид, который может вызвать латиризм. Фавизм, острая гемолитическая анемия, вызывается, когда глюкозид вмешивается в работу фермента G6PD. По оценкам, около 2% населения Земли могут быть восприимчивы к этому заболеванию в той или иной степени. Социальное заболевание, известное как метеоризм, сильно коррелирует с употреблением в пищу семян различных бобовых.
Гинкговые (Ginkgoaceae). Семена гинкго билоба содержат соединения, вызывающие раздражение кожи и желудка.
Спаржевые (Asparagaceae). Спаржа содержит сапонины и ингибитор холинэстеразы.
Банановые (Musaceae). Плантационные и кулинарные бананы содержат прессорные амины, серотонин и норэпинефрин, которые сужают кровеносные сосуды и вызывают повышение артериального давления.
Мятликовые (Poaceae). Побеги бамбука содержат цианогенный глюкозид, который при попадании в организм потенциально ядовит из-за выделяемого цианида. Воздействие света на растущий побег усиливает горечь. Чтобы сделать ткани побега нетоксичными, необходимо кипячение и выщелачивание.
Гречишные (Polygonaceae). Ревень и щавель содержат большое количество щавелевой кислоты, которая вступает в реакцию с растворимым кальцием, образуя нерастворимый оксалат кальция, и таким образом препятствует усвоению этого важнейшего минерала. Лопасти листьев ревеня содержат очень токсичное вещество, которое при попадании в организм в больших количествах может привести к смерти. Ревень также содержит сильно раздражающий глюкозид.
Многоножковые (Polypodiaceae). Папоротник орляк, Pteridium aquilinum, известен тем, что вызывает поражение костного мозга и нарушения слизистой оболочки кишечника, а также содержит тиаминазу, которая гидролизует тиамин, делая его неактивным витамином. Считается, что этот папоротник также содержит канцерогенные соединения.
Портулаковые (Portulacaceae). Некоторые виды содержат щавелевую кислоту.
Пасленовые (Solanaceae). Многие виды содержат горькие на вкус алкалоиды: соланин в картофеле и томатин в помидорах. Некоторые виды содержат несколько ингибиторов протеазы. Картофель содержит ингибитор инвертазы, который предотвращает гидролиз сахарозы. Острые перцы содержат амид или смолу капсаицин, который иногда вызывает раздражение кожи или желудочный дискомфорт.
Аизовые (Aizoaceae). Новозеландский шпинат содержит щавелевую кислоту.
Со времен письменной истории различным растительным веществам уделялось значительное внимание в многочисленных публикациях, и эта тенденция не ослабевает до сих пор. Документированная и недокументированная информация огромна, и дискуссия о лекарственных и токсичных веществах растений продолжает расширяться и кажется безграничной. Правильное рассмотрение этой темы выходит за рамки данной книги. Поэтому мы ограничиваемся минимальным обсуждением лекарственных и токсических свойств растений, используемых в овощеводстве, которое, по сравнению с количеством видов в растительном царстве, очень невелико.
Терапевтические свойства овощей
Луковые (Alliaceae, или Amaryllidaceae). В Кодексе Эберса и египетских медицинских папирусах, датируемых примерно 1550 годом до н.э., упоминается, что лук и чеснок используются для лечения головных болей, паразитов, нарушений сердечной деятельности и кровообращения. Римляне использовали чеснок для изгнания кишечных паразитов. В Индии чеснок служил антисептиком для лечения ран и кожных язв. В Китае луковым чаем лечили головную боль, лихорадку, холеру и дизентерию. Альберт Швейцер использовал чеснок в Африке для лечения амебной дизентерии. В фольклоре много примеров упоминаний о «кровоочистительных» свойствах лука, чеснока, лука-порея и других овощных аллиумов, а также об их афродизиатических свойствах. Признаны антитромботические свойства лука и чеснока, а соединения, содержащиеся в этих видах, обладают антибактериальной и противогрибковой активностью, а также могут действовать как отпугиватель насекомых и животных. Антибиотическое действие аллиумов обусловлено соединениями серы, бактерицидным веществом является аллицин. Считалось, что напиток из мацерированного чеснока и вина обеспечивает иммунитет к болезням. Согласно другим утверждениям, чеснок можно использовать для лечения высокого кровяного давления, эмфиземы, опухолей, рака, а также мочевых инфекций и ревматических заболеваний. Чеснок использовался как средство против оспы, для чего разрезанные кусочки зубчиков прикладывали к ногам после начала болезни.
Сельдерейные (Apiaceae, или Umbelliferae). В отношении противораковых свойств моркови было сделано много заявлений. Каротины, содержащиеся в корнеплодах моркови, имеют много питательных преимуществ, связанных с предотвращением заболеваний костей, кожи и зрения. Укроп использовался для улучшения аппетита, устранения неприятного запаха изо рта, а также при некоторых онкологических заболеваниях. Семена сельдерея и семена других видов Apiaceae используются для стимулирующего эффекта. Утверждается, что азиатский пенниворт увеличивает продолжительность жизни и память, а также лечит проказу и некоторые кожные раны.
Аралиевые (Araliaceae). Корень женьшеня тысячелетиями использовался на Востоке в качестве лекарства от болезней сердца и бессонницы, а также как любовное зелье. Физиологические эксперименты показывают, что экстракты этого растения обладают мягким стимулирующим действием.
Астровые (Asteraceae, Compositae). Греческие и римские врачи использовали экстракты листьев дикого латука для борьбы с лихорадкой, головной болью и желтухой. Экстракты также использовались при раке матки, печени и других опухолях. Аналогичным образом использовались отваренные листья одуванчика, которые также применялись в качестве мочегонного средства и при проблемах с мочевыделительной системой, почками и печенью. Цикорий использовался для удаления бородавок. Экстракты шаровидных артишоков используются для лечения желудочных расстройств и в других терапевтических целях. В народных преданиях много говорится о лопухе для лечения рака и других целебных свойствах.
Капустные (Brassicaceae, или Cruciferae). Многие утверждают, что различные растения семейства Brassicaceae обладают профилактическими свойствами против рака. Растения рода Brassica содержат сульфоксид S-метилцистеина, который, как было показано, снижает уровень холестерина в крови. Греки рекомендовали капустный сок в качестве противоядия от ядовитых грибов. Горчичные пластыри используются для контактного прогревания, чтобы уменьшить боль при растяжении мышц или ушибах. Соединение под названием сульфорафан, выделенное из брокколи и некоторых других видов капусты, блокирует рост опухолей у мышей, которых лечили токсином, вызывающим рак. В будущем это может найти применение в лечении рака у людей.
Маревые (Chenopodiaceae). Шпинат имеет долгую историю использования в медицине. В Англии экстракты шпината использовались для очищения ран и лечения бородавок.
Вьюнковые (Convolvulaceae). В Новой Зеландии население маори использовало настой из батата для снижения температуры, а измельченные ткани листьев применялись для лечения кожных заболеваний.
Тыквенные (Cucurbitaceae). В некоторых странах Востока сушеные плоды горькой дыни являются лекарством от геморроя, подагры, ревматизма и паразитов. Он также используется как противоопухолевое средство, а также при кожных заболеваниях и ожогах. Семена арбуза использовались для лечения инфекций мочевыводящих путей, плохого кровообращения и различных расстройств. Семена Cucumis melo использовались как средство для лечения рака желудка. Считалось, что употребление дынь во время очень высоких температур предотвращает солнечный удар. Momordica cochinchinensis использовалась для лечения многих видов ран.
Саговниковые (Cycadaceae). Коренные жители нескольких юго-западных островов Тихого океана используют саговник для лечения кожных язв, а в Индии семена саговника используются как слабительное средство.
Диоскорейные (Dioscoreaceae). Из ямса добывают дигиталис — важное сердечное лекарство, а также некоторые стероидные соединения, используемые для производства некоторых лекарств.
Бобовые (Fabraceae, или Leguminosae). Римские врачи использовали горох, сваренный в морской воде, для лечения эризипеласа — бактериальной инфекции подкожной клетчатки. Смесь гороха и розмарина назначалась при желтухе и для лечения отеков.
Гинкговые (Ginkgoaceae). Употребление сырых семян использовалось для уничтожения рака и лечения расстройств мочеиспускания.
Спаржевые (Asparagaceae). Побеги спаржи использовались для лечения желтухи и «очищения кишечника», а также при других расстройствах.
Мятликовые (Poaceae, или Graminae). Различные тоники, приготовленные из сока бамбука, использовались для лечения ревматизма и для увеличения притока материнского молока.
Гречишные (Polygonaceae). Ревень рекомендовался при заболеваниях печени и желудка, а также для уничтожения стригущего лишая.
Пасленовые (Solanaceae). Капсаицин, соединение, во многом определяющее жгучесть перца, известен тем, что облегчает нейронные механизмы боли и уменьшает симптомы псориаза, артрита и контактной аллергии.
Грибы. Некоторые грибы, употребляемые как овощи, обладают лечебными свойствами, другие известны своими галлюциногенными свойствами. Их использование в качестве внутреннего или местного лекарства является древним и длительным. Некоторые грибы известны своими антикоагулянтными свойствами, например, древесный гриб, Auricularia auricula, а кукурузная муть, Ustilago rriaydis, использовалась для борьбы с послеродовыми и другими кровотечениями.
Некоторые из лекарственных эффектов различных упомянутых семейств растений считаются обоснованными, но, как и в случае с фольклором, многие предлагаемые свойства требуют дополнительных доказательств для установления эффективности. Другие виды растений, относящиеся к семействам, отличным от предыдущих, также имеют лекарственное применение. Такое же или большее количество кулинарных трав также связано с различными реальными и предполагаемыми лекарственными свойствами, но для краткости они не упоминаются.
Из многих растений, обладающих лекарственными свойствами, те, которые используются в качестве овощей, задействованы в меньшей степени, чем другие виды. Более того, признано, что основная медицинская польза овощных растений для человека заключается в обеспечении энергией и необходимыми питательными веществами для поддержания жизни и хорошего здоровья. Благодаря правильному питанию можно избежать или свести к минимуму многие заболевания, в то время как неправильное или плохое питание способствует ухудшению здоровья.
История развития овощеводства
Еще в середине 1800-х годов было относительно мало известно о происхождении важных экономических культур. Для многих ученых того времени их происхождение считалось «непроницаемой тайной». Классическая работа Альфонса де Кандоля «Происхождение культурных растений», опубликованная в 1886 году, и более поздние исследования российского ботаника/генетика Николая Вавилова, а также многочисленные усилия других ученых способствовали определению вероятных центров происхождения, разнообразия и/или одомашнивания большинства важных мировых культур. Также заслуживают признания первые исследователи и наблюдатели растений, такие как фон Гумбольдт и капитан Джеймс Кук, и более современные ученые Карл Сауэр, Джек Харлан и Джек Хокс за их теории и исследования, касающиеся эволюции сельскохозяйственных культур и одомашнивания многих полезных растений. Хотя полного согласия в отношении предложенных теорий нет, вклад этих людей был очень важен для наших знаний о многих видах растений. Продолжающиеся исследования с использованием новых технологий должны выявить дополнительную информацию и, возможно, закрыть некоторые существующие пробелы о происхождении и развитии некоторых культурных растений.
Происхождение и одомашнивание культурных растений
Принято считать, что культивирование растений in situ началось около 8-10 тысяч лет назад — лишь малая часть периода существования человека. Почему это заняло так много времени? Вероятно, потому, что не было примеров или мало опыта, на который можно было бы опираться. Поскольку поиск пищи был основным занятием, которому уделялось много времени и сил, вероятно, было мало времени, чтобы думать о выращивании сельскохозяйственных культур, даже если знать о практике их выращивания. Кроме того, опыт и знания о выращивании растений не могли широко распространяться, поскольку путешествия между поселениями и коммуникации были минимальными. Однако внутри общин знания о культуре растений могли передаваться последующим поколениям.
В районах, где в изобилии водилась дичь и имелось значительное разнообразие съедобных пищевых растений, зародилось раннее сельское хозяйство. Эти условия позволяли в некоторой степени сохранять постоянство поселений. С уменьшением затрат сил на кочевание и поиск пищи, больше усилий и мыслей можно было направить на одомашнивание растений и животных и управление ими.
Географ-ботаник Карл Зауэр предположил, что для одомашнивания растений должны были существовать определенные условия. Он предположил, что первыми окультуренными землями были те, которые не требовали особой подготовки. Не все земли требовали расчистки, и относительно ровные, хорошо дренированные земли были более подходящими для раннего возделывания, чем те, которые могли потребовать дренажа или других изменений.
Другим обязательным условием был контроль над огнем, необходимым для приготовления пищи, тепла и защиты от хищников, но также полезным для расчистки земли. Даже сегодня в некоторых регионах для подготовки земли к возделыванию широко практикуется практика «срубить и сжечь». Продолжающееся преобразование дождевых лесов и других земель для возделывания или выпаса животных с использованием процедур подсечки и выжигания вызывает серьезные региональные и международные экологические и социологические проблемы. Ранний опыт показал, что речные долины, подверженные периодическим наводнениям, или засушливые районы были менее желательны. Археологические данные показывают, что там, где это было возможно, дополнительное орошение применялось относительно рано в истории сельского хозяйства.
Другие авторы, помимо Зауэра, предполагали, что колыбель цивилизации находилась в широком регионе, простирающемся от восточного Средиземноморья и на восток до Индонезии. В этих регионах осадки и температура благоприятны для роста растений, и, вероятно, именно они обусловили большое разнообразие пищевых растений, найденных в этом регионе. В других регионах Земли с благоприятными условиями для роста растений также наблюдалось разнообразие. Это разнообразие позволило одомашнить некоторые местные растения для использования человеком и развития сельского хозяйства. Вавилов определил центры происхождения многих видов растений, помимо овощей, основываясь в основном на разнообразии, которое он обнаружил в этих местах. Основные центры происхождения овощей Вавилов определил следующим образом:
- Китайский центр — центральный и западный Китай:
- Соя, Glycine max;
- Диоскорея супротивнолистная, или китайский ямс, Dioscorea opposita;
- Редька, Raphanus sativus;
- Китайская капуста, Brassica rapa;
- Раккио, Allium chinense;
- Японский пучковый лук, или лук-батун, Allium fistulosum;
- Огурец, Cucumis sativus;
- Индийский Малайзийский центры:
- Центр северо-восточной Индии и Мьянмы (Бирмы):
- Бобы мунг, или маш, Vigna radiata;
- Вигна китайская, или каупа, Vigna unguiculata;
- Баклажан, Solanum melongena;
- Таро, Colocasia esculenta;
- Огурец, Cucumis sativus;
- Ямс, Dioscorea alata;
- Центр Индокитая и Малайского архипелага:
- Банан, Musa acuminata, M. balbisiana;
- Хлебное дерево, Artocarpus altilis;
- Центр северо-восточной Индии и Мьянмы (Бирмы):
- Центр Центральной Азии — Индия, Афганистан:
- Горох, Pisum sativum;
- Кормовые бобы, Vicia faba;
- Бобы мунг, Vigna radiata;
- Горчица, Brassica junce;
- Лук, Allium cepa;
- Чеснок, Allium sativum;
- Шпинат, Spinacia oleracea;
- Морковь, Daucus carota;
- Ближневосточный центр — Малая Азия (Иран, Турция):
- Чечевица, Lens culinaris;
- Люпин, Lupinus albus;
- Средиземноморский центр:
- Горох, Pisum sativum;
- Свекла, Beta vulgaris;
- Капуста, Brassica oleracea;
- Редька, Brassica rapa;
- Латук, Lactuca sativa;
- Сельдерей, Apium graveolens;
- Цикорий, Cichorium intybus;
- Спаржа, Asparagus officinalis;
- Пастернак, Pastinaca sativa;
- Ревень, Rheum officinale;
- Эфиопский центр:
- Вигна китайская, или каупа, Vigna unguiculata;
- Кресс садовый, Lepidium sativum;
- Абельмош съедобный, или бамия, или окра, Hibiscus esculentus;
- Центр Южной Мексики и Центральной Америки:
- Кукуруза, Zea mays;
- Фасоль обыкновенная, Phaseolus vulgaris;
- Лимская фасоль, Phaseolus lunatus;
- Малабарская тыква, Cucurbita ficifolia;
- Зимняя тыква, Cucurbita moschata;
- Чайот, Sechium edule;
- Батат, или сладкий картофель, Ipomoea batatas;
- Маранта тростниковидная, Maranta arundinacea;
- Перец, Capsicum annuum;
- Центры Южной Америки:
- Ha территории Эквадора, Перу и Боливии:
- Белый картофель, Solanum tuberosum;
- Андский картофель, Solanum tuberosum subsp. andigena;
- Крахмалистая кукуруза, Zea mays;
- Лимская фасоль, Phaseolus lunatus (вторичный центр);
- Фасоль обыкновенная, Phaseolus vulgaris (вторичный центр);
- Канна съедобная, Canna edulis;
- Пепино, Solanum muricatum;
- Томат, Lycopersicon lycopersicum;
- Физалис опушенный, Physalis pubescens;
- Тыква, Cucurbita maxima;
- Перец, Capsicum annuum;
- На территории Центрального Чили:
- Белый картофель, Solanum tuberosum subsp. tuberosum;
- Бразильско-Парагвайский центр:
- Маниок, Manihot esculenta.
- Ha территории Эквадора, Перу и Боливии:
Другие ученые в целом согласились с большей частью классификации Вавилова, но некоторые предложили модификации, которые не полностью основаны на разнообразии, поскольку некоторые виды были одомашнены в местах, отличных от мест их происхождения. Таким образом, некоторые места, которые когда-то считались местом происхождения вида, на самом деле являются центрами разнообразия. После сообщений Вавилова многие другие культурные растения были определены с точки зрения центров их происхождения и/или разнообразия. Дальнейшие исследования должны расширить наши знания о регионах происхождения многих других видов растений.
Очевидно, что первые культурные растения были получены из дикой природы, некоторые из них использовались на месте, а другие — вблизи поселений. Чтобы культивирование стало практиковаться, должна была быть какая-то выгода. Ранние люди должны были обнаружить, что культивирование дает более высокую и предсказуемую отдачу от их усилий, чем поиск и добыча пищи в дикой природе. Растения, взятые из своей первоначальной среды, могут быть более успешными в новой среде обитания из-за ослабления конкуренции и/или вредных вредителей и болезней.
Логично, что первыми одомашненными растениями были те, которые легче всего было размножить, и обычно к ним относились те, которые размножались вегетативно, а не семенами. Адаптация диких видов, особенно во влажных и тропических регионах, больше выигрывает от вегетативного, а не семенного размножения в качестве репродуктивного метода. Например, при сборе дикорастущих крахмалистых корней или клубней обычно не удаляются все части растения, а некоторые оставшиеся служат в качестве размножения для последующего роста. В теплых регионах с высоким уровнем осадков такие размножаемые растения, часто не обладающие свойством покоя, могут расти и давать новые корни или клубни, а также, возможно, распространяться и расширять зону роста. Этот метод размножения распространен во влажных тропиках и полутропических низменностях Америки, Юго-Восточной Азии и Африки.
Вероятная схема, отстаиваемая некоторыми антропологами и географами растений, заключается в том, что некоторые корни или клубни, принесенные в поселения, могли быть случайно обронены или даже намеренно выброшены на близлежащие поляны или свалки. Там они могли бы укорениться и быстро расти из-за меньшей конкуренции, а также, возможно, воспользоваться относительно высоким плодородием, вызванным выброшенной пищей или растительной массой, а также отходами жизнедеятельности животных и человека, образовавшимися в поселении. Растениям, признанным полезными, будет позволено расти, и они будут защищены от кормовых животных. Для получения пищи из этого источника потребуется гораздо меньше усилий, чем для поиска и сбора в дикой природе.
В других регионах, где условия благоприятны для цветения растений и созревания семян, размножение может также основываться на использовании семян. При благоприятных условиях можно производить большое количество семян. Археоботанические данные свидетельствуют о том, что происхождение злаков в Старом и Новом Свете происходило в горных районах субтропиков с выраженными влажными и сухими сезонами. Как и вегетативные размножители, семена могли попадать в почву вблизи человеческих поселений. С наступлением дождей семена могут прорастать и развиваться. Аналогичным образом, было признано, что другие семеноносные растения размножаются из естественно рассеянных семян; поэтому эти семена также собирались и использовались в более систематической практике культивирования. После тысяч лет таких случайных сборов развилась практика целенаправленного помещения семян в почву.
Чтобы добиться успеха, семена нужно было собирать и хранить до использования. Таким образом, для первых культиваторов растений размножение семенами было более сложной и ограничительной практикой, чем вегетативное размножение. Однако заметным преимуществом семенного размножения является то, что запасы семян можно хранить и таким образом обеспечивать определенную продовольственную безопасность в случае неурожая.
Изменения в диких растениях в процессе одомашнивания
Гигантизм
Некоторый уровень гигантизма обычно проявляется у одомашненных растений по сравнению с их дикими родственниками, которые, как правило, меньше. Человеческий отбор во время одомашнивания был направлен на получение максимального количества съедобных частей. Поэтому культурные растения обычно крупнее, с более широкими и толстыми листьями, менее разветвленными стеблями, более крупными цветами и плодами. Частой причиной гигантизма является полиплоидия. Для некоторых одомашненных видов, таких как белый и сладкий картофель, это обычное и предпочтительное состояние.
Семена
В результате деятельности человека семена многих видов увеличились в размерах. Крупные семена обладают большими запасами питания и способствуют быстрому и энергичному росту проростков, а если семена употребляются в пищу, то предпочтителен крупный размер. Для диких видов неравномерность прорастания повышает способность к выживанию. Обычно увеличение размера семян сопровождается уменьшением количества производимых семян. Напротив, дикие виды, как правило, имеют много семян.
Другим значительным результатом одомашнивания стало уменьшение рассеивания семян. Хотя это очень желательно для дикого вида, рассеивание семян приводит к трудностям при сборе семян и снижению урожайности. Еще одним изменением характеристик диких видов стало уменьшение или потеря покоя и твердой семенной завязи. Опять же, эти изменения противоречат способности выживания в дикой природе. Для того чтобы облегчить и максимизировать сбор семян, отбор на однородность зрелости семян был важным фактором — еще одна особенность, пагубная для диких видов.
Реакция на температуру и фотопериод
Благодаря своей адаптации к среде, в которой они растут, дикие виды способны продолжать свое существование. Растения, которые не могут адаптироваться к существующим климатическим условиям и продолжительности дня, не выживают.
Одомашнивание культурных видов требует либо постоянной адаптации к окружающей среде, либо изменения либо растения, либо окружающей среды, которые позволят выжить и продолжить существование вида.
Помимо очевидного прямого влияния на скорость роста, температура также влияет на унаследованную привычку растения к росту. Так, у двулетних растений цветение, которое может помешать вегетативному росту, обычно откладывается до наступления температуры, подходящей для образования цветка. Однолетним растениям обычно благоприятствуют длительные, теплые и сухие условия роста, которые могут обеспечить период роста, достаточно продолжительный для получения зрелых семян. Зрелые семена могут храниться и сохранять жизнеспособность при неблагоприятных условиях выращивания и продолжать выживание вида, когда благоприятные условия повторятся. Многолетние растения имеют преимущество непрерывного роста за счет одного или нескольких способов саморазмножения.
Фотопериодизм — это механизм выживания, при котором цветение и производство семян обычно происходит в благоприятные периоды, обеспечивающие полное развитие растения и, таким образом, его выживание. На асексуальное размножение, распускание почек и прорастание у некоторых видов также влияет длина дня.
Морфологические изменения
В процессе одомашнивания различные части растения изменяются по форме и/или размеру. В процессе одомашнивания наблюдается тенденция отбора признаков, которые улучшают продуктивность и полезность растения. Даже внутри вида могут возникать значительные морфологические различия. Отличным примером являются различные группы коул-культур Brassica oleracea. В результате естественного взаимообмена и участия человека появились капуста, кольраби, кочанная капуста, цветная капуста, брокколи и брюссельская капуста, которые морфологически сильно отличаются друг от друга, но все же относятся к одному виду. Другим примером одного вида с различными формами является Beta vulgaris, который включает в себя столовую свеклу, мангольд и сахарную свеклу, каждая из которых отличается по внешнему виду и использованию.
Другие изменения в форме были сделаны для того, чтобы приспособиться к конкретным условиям использования и предпочтениям. Так, существуют шаровидный и плоский лук, круглые и продолговатые дыни, тонкие, круглые и плоские стручки фасоли и многие другие примеры.
Снижение или потеря способности к выживанию
Снижение количества производимых семян, не осыпание, потеря покоя семян и непроницаемость семенной оболочки — все это способствует снижению выживаемости видов. Отбор против таких характеристик, как шипы или колючки, уменьшение или отсутствие горьких и/или токсичных веществ, которые отпугивают кормовых животных, а также человека, являются факторами, снижающими выживаемость растений при выращивании в дикой природе. Одомашнивание кукурузы, Zea mays, может проиллюстрировать, как современные формы этого вида не смогли бы выжить в дикой природе. Обертки початка кукурузы полностью закрывает семя и предотвращает его осыпание, а также не дают возможность семени прорасти, поскольку оно не может соприкасаться с почвой. Таким образом, без вмешательства человека при сборе, хранении и посеве семян саморазмножение кукурузы исключено.
Механизмы перехода от диких форм к культурным
Помимо изменений, вызванных отбором, одним из механизмов, с помощью которого растения могут изменяться, является мутация. В природе генные мутации происходят редко у одних видов и редко у других. Чаще всего мутации неблагоприятны, и если измененное растение не может адаптироваться и выжить, мутация устраняется. Некоторые благоприятные и неблагоприятные мутации могут быть утрачены, но иногда другие сохраняются и могут передаваться последующим поколениям.
Благодаря мутациям и естественному скрещиванию одомашненные растения могут постепенно накапливать все больше ценных признаков и тем самым повышать свою ценность для человека. Эти процедуры медленны и требуют значительного времени, и даже в этом случае могут обеспечить лишь незначительную часть общей изменчивости вида.
Систематическое улучшение растений путем контролируемой селекции, включающей передачу генетических характеристик от одного растения и включение их в другое, является в историческое время относительно новой процедурой. Селекционеры добились огромного прогресса в улучшении полезности растений для человека. Развивающиеся технологии позволяют добиться еще больших и более быстрых успехов в изменении и выведении новых форм растений.
Характеристики культурных растений
Ниже приведены характеристики, которые обычно ассоциируются с культурными растениями:
- сниженная способность конкурировать с другими растениями, и обычно предпочтение роста в открытых местах обитания;
- широкий диапазон морфологической изменчивости;
- широкий диапазон физиологической адаптации к конкретным участкам;
- подавление естественного механизма распространения семян;
- подавление защитных свойств, таких как колючки и горькие и/или токсичные соединения;
- тенденция к снижению половой фертильности вегетативно размножаемых культур;
- изменения в характере роста, такие как переход от детерминантного к детерминантному цветению, уменьшение количества стеблей и разветвлений, а также переход от двухлетних и многолетних растений к однолетним;
- тенденция к более равномерному прорастанию семян;
- тенденция к замене инбридинга аутбридингом.
История от древних времен до наших дней
Большинство овощных растений было введено в культуру земледелия в очагах древних цивилизаций.
В Средние века и позднее ассортимент овощей изменился незначительно.
Первое письменное свидетельство о возделывании овощей на территории России датируется V в. Позже происходит развитие и расширение огородничества и возрастает число возделываемых культур, кроме того постепенно возникает специализация в овощеводстве. Появляются очаги огородничества вокруг городов и в районах с благоприятными условиями производства овощей. Так, центры производства лука: Спасского и Скопинского — Рязань, Бессоновского — Пенза, Стригуновского — Курск и т.д. По мере развития городов и промышленных центров вокруг них возникает пояс пригородных огородов, располагавшихся прежде всего в поймах рек и на угодьях.
Увеличению производства овощей способствовало развитие транспортной сети и торговых связей, увеличивших производство овощей для экспорта и на переработку. В Ростове (Ярославская обл.), где на плодородных землях недалеко озера Неро еще во времена Петра I выращивали овощи, было организовано овощесушильное и консервное производство.
Астраханские огородники начинают поставлять арбузы и томаты по Волге в другие города. В середине XIX в. под Клином начинает складывает тепличный промысел. Основной продукцией были огурцы, в зимне-весеннее и осеннее время поставляемые в Москву, Санкт-Петербург, Харьков и Ростов.
В конце XIX — начале XX в. овощеводство в основном носило потребительский или полупотребительский характер и только на небольших площадях было развито товарное производство. В северных районах, в Сибири, на Урале и дальнем Востоке потребительское овощеводство имело небольшие размеры.
Слабо была развита и переработка. Основная доля перерабатываемых овощей приходилась на капусту и огурцы. Переработкой и хранением занимались единичные производители-огородники.
В конце двадцатых — начале тридцатых годов XX в. появляются первые специализированные овощеводческие хозяйства, расширяются площади защищенного грунта, начинает применяться машинный посев и уход за растениями на конной, а позже тракторной тяге. Каждая область стремилась обеспечить себя овощами собственного производства. Стимулировалось развитие овощеводства в радиусе 25 км от крупных городов и промышленных центров. Возникло несколько зон консервного овощеводства, в которые входили: крупный консервный комбинат, хозяйства, обеспечивающие производство сырья, которые располагались вблизи, и опытная станция.
В годы Великой Отечественной войны овощеводству был нанесен серьезный урон. Были разрушены машинно-тракторный парк, теплично-парниковое хозяйство. Произошло сокращение посевных площадей. Однако в послевоенные годы благодаря развитию коллективных хозяйства и индивидуального огородничество овощеводства было восстановлено. При промышленных предприятиях и учреждениях создавались подсобные хозяйства.
В 1953 г. началась концентрация и специализация овощеводства — стали использоваться высокоплодородные пойменные земли и торфяники для выращивания овощей и их поставки в районы с менее благоприятным климатом. Специализацию и концентрацию производства овощей проводили за счет увеличения площади орошаемых земель, совершенствования и индустриализации технологий, комплексной механизации, химизации, выведения и внедрения новых сортов, улучшения товарной обработки, транспортирования, хранения и реализации продукции.
С 1970 г. на основе голландского опыта было налажено заводское изготовление тепличных конструкций и развернуто тепличное строительство, что позволило значительный увеличить площади, повысить урожайность и производство овощей. Широкое распространение получили сооружения с пленочными покрытиями.
Определилось несколько направлений специализации овощеводческих хозяйств:
- пригородное овощеводство — хозяйства вокруг городов и промышленных центров специализируются на производстве широкого ассортимента овощей;
- производство овощей на вывоз — часть хозяйств в южных регионах специализируется на производстве внесезонной ранней и поздней продукции, а также теплотребовательных овощей, бахчевых и лука для вывоза в центральные и северные районы;
- производство сырья для консервной промышленности — овощи поставляются специализированными хозяйствами, расположенными вблизи перерабатывающих предприятий;
- семеноводство овощных культур.
В большинстве случаев ни одно из перечисленных направлений не реализуется в хозяйствах в чистом виде. Например, хозяйства, занимающиеся производством овощей для реализации населению в свежем виде, часто имеют цеха для переработки, где часть продукции идет на переработку. Хозяйства, производящие сырье для переработки, наоборот, часть ранней продукции реализуют населению. Овощи производят и семеноводческие хозяйства, а семена — в овощеводческих.
Овощи для удовлетворения местного спроса, помимо специализированных хозяйств выращиваются в крестьянских хозяйствах, на приусадебных и садово-огородных участках, доля которых значительно выросла, что отчасти связано с резким сокращением площадей под овощами в сельскохозяйственных предприятиях России (с 470 тыс. га в 1990 г. до 156 тыс. га в 1998 г.).
Улучшение культурных растений
Для продолжения эволюции, одомашнивания и улучшения полезных растений необходимо надлежащее управление как региональными, так и глобальными генетическими ресурсами. Потенциальная полезность существующего биологического разнообразия и того, которое может быть создано, как мы надеемся, будет должным образом направлена на благо всех народов.
Дикие виды продолжают встречаться, хотя, как ожидается, с меньшей скоростью, поскольку естественная среда обитания изменяется в результате вторжения человека. Вымирающие и другие виды должны быть сохранены с учетом их потенциального вклада, даже если он еще не определен. Полезность этих генетических ресурсов продолжает обнаруживаться и выявляться. Иногда их ценность очевидна, а в других обстоятельствах ценность определяется структурированной селекцией растений или другими технологиями генетической передачи.
Дикие виды и другие источники зародышевой плазмы могут быть сохранены путем поддержания in situ или ex situ. Семена некоторых видов могут сохраняться в течение длительного времени при использовании соответствующих условий хранения. Другие методы сохранения используются для видов с неподатливыми семенами или видов, которые размножаются вегетативно.
Некоторые учреждения, часто называемые «банками генов», надежно хранят большие коллекции различных видов, содержащие дикую, одомашненную и другую зародышевую плазму. Некоторые из них специализируются на относительно небольшом количестве видов, другие, такие как Министерство сельского хозяйства США в Форт-Коллинзе, штат Колорадо, и Всероссийский институт растениеводства имени Н.И. Вавилова в Санкт-Петербурге, имеют очень обширные коллекции. Прекрасные коллекции и хранилища существуют во многих других странах, и в той или иной степени сбор зародышевой плазмы растений осуществляется почти в каждом государстве.
Некоторые из этих учреждений проводят периодические исследования и поездки с целью получения дополнительных образцов разнообразия растений. Образцы также поступают из различных источников. Многие собранные и хранящиеся образцы представляют собой используемые в настоящее время материалы, репродуктивные и ландрас сорта, а также дикие виды и связанную с ними зародышевую плазму. Эти материалы каталогизируются, а соответствующая информация вносится в базу данных для использования исследователями, селекционерами и другими лицами. Часто организуются программы обмена, и поощряются дублирующие коллекции для обеспечения большей безопасности собранных материалов. Когда жизнеспособность семян снижается, принимаются меры по обновлению хранящегося материала, обычно путем производства новых семян или растительного материала. Принимаются меры для обеспечения чистоты и подлинности образцов.
В прошлом поездки на разведку и сбор образцов часто не предусматривали значительной компенсации стране происхождения за последующее использование полученного генетического материала. Эта практика изменилась; теперь исследователи делятся растительным материалом и соответствующей информацией со страной происхождения и, в некоторых ситуациях, предоставляют более прямую компенсацию посредством лицензий или других договоренностей.
Вопрос о приоритете постоянно обсуждается, независимо от того, идет ли речь о диких видах или продуктах селекции растений. Селекционеры стремятся защитить и продлить свои имущественные интересы с помощью патентов на растения или других охранных прав.
Помощь в открытии, сборе, сохранении и применении мировых генетических ресурсов оказывают различные международные и национальные учреждения. Международный институт генетических ресурсов растений (IPGRI, ранее IBPGR) Продовольственной и сельскохозяйственной организации Объединенных Наций (ФАО), различные центры Консультативной группы по международным сельскохозяйственным исследованиям (CGIAR), Всемирный банк и многие другие организации являются важными помощниками в этой деятельности. Во многих странах министерства сельского хозяйства, различные государственные и частные исследовательские организации, а также торговля семенами также активно участвуют в сборе, поддержании и использовании зародышевой плазмы.
Постоянное появление биотехнической информации, ее передача и усовершенствованные процедуры каталогизации с помощью компьютеров значительно расширят возможности внесения полезных изменений в растительный материал, используемый для производства продовольственных культур. Улучшение качества, устойчивость к вредителям и повышение продуктивности — вот несколько примеров желаемых целей.
Научное овощеводство
До начала двадцатых годов XX в. овощеводство и другие отрасли, объединяемые понятием «садоводство», не признавались как научные дисциплины. Они рассматривались как ремесло или искусство. Признание овощеводства как научной дисциплины относится к двадцатым годам XX в., то есть значительно позже, чем признание земледелия, растениеводства и лесоводства.
Большую роль в становлении овощеводства как научной дисциплины сыграли теоретические исследования по биологии растений: работы по систематике растений К. Линнея (1707—1778), А. Декандоля (1806—1893), Э. Л. Регеля (1867—1920), работы по физиологии растений К.А. Тимирязева (1843—1920) и Н.И. Железнова (1816—1877), по фитопатологии М.С. Воронина (1838— 1903) и других исследователей.
Большое литературное наследие, оставленное одним из основателей научного растениеводства А.Т. Болотовым (1738—1833), содержит результаты наблюдений за картофелем, овощными культурами, описание опыта выращивания некоторых овощных культур в Центральной России. А.Т. Болотову принадлежит также первая публикация о культуре томата.
Петербургским огородником Е.А. Грачевым (1826—1877) были выведены сорта овощей, картофеля, высоко оцененные как в России, так и за рубежом. Он является создателем оригинальных технологических приемов выращивания овощных культур и шампиньонов, конструкций шампиньонниц и хранилищ.
Во второй половине XIX и начале XX в. русскими учеными и практиками были написаны капитальные труды по практическому овощеводству. Это книга главного садовника Петровской земледельческой и лесной академии (ныне МСХА) Р.И. Шредера (1822—1903) «Русский огород, питомник и плодовый сад», выдержавшая десять изданий и служившая настольным руководством для многих поколений овощеводов.
Большой вклад внес М.В. Рытов (1846—1920), который основал русское научное овощеводство. Им были обобщены опыт огородников и результаты собственных исследований, в результате чего появились руководства по овощеводству открытого и защищенного грунта.
Ценный анализ огородничества был приведен в публикациях Н.И. Кичунова (1863—1942).
Значительный вклад в развитие научного овощеводства внес академик В.И. Эдельштейн (1881—1965), отличавшийся большим научным кругозором и широким комплексным подходом к разработке научных основ отрасли. Известен его афоризм:
«Агротехника (технология) без биологии слепа, без механизации мертва, но все решает неумолимая экономика».
Под руководством В.И. Эдельштейна (1918— 1930) были начаты исследования закономерностей формирования урожая овощных культур в зависимости от видовой и сортовой принадлежности, а также условий внешней среды. Первые результаты этой работы были обобщены в монографии «Новое в огородничестве» — работе, посвященной теоретическим основам овощеводства.
Теоретические исследования проблем овощеводства были проведены В.И. Эдельштейном и его учениками, ставшими представителями его школы научного овощеводства. Эта работа сочеталась с проработкой практических вопросов технологии производства овощей, активным участием в проведении в жизнь мероприятий по развитию овощеводства.
Большой вклад в развитие теоретических основ овощеводства был внесен отделом овощных культур ВИР им. Н.И. Вавилова, где получили развитие научные идеи его создателя. На базе экологического изучения сортового многообразия овощных растений были разработаны основы классификации культур, выделен исходный материал, успешно использованный в практической селекции.
В разработку теории и создание технологий производства овощей, получивших широкое распространение в отечественном производстве, большой вклад был внесен сотрудниками Научно-исследовательского института овощного хозяйства (ныне ВНИИО). В период становления промышленного овощеводства в бывшем СССР значительный вклад внесли союзные (ВНИИССОК, Гипрониисельхоз) и республиканские научно-исследовательские институты (УкрНИИОБ, МолдНИИОЗО, КазНИИОБ, АзНИИО и др.) и вузы, в которых работали такие известные ученые, как А.В. Алпатьев, С.И. Жегалов, 3.И. Журбицкий, В.А. Брызгалов, Н.П. Родников, Б.В. Квасников, Н.Ф. Коняев и др.
Создание интенсивных технологий производства овощей в открытом и защищенном грунте, селекция новых сортов и гибридов, разработка научных основ семеноводства способствовали превращению овощеводства в крупную специализированную отрасль промышленного сельскохозяйственного производства. Районировано свыше 970 сортов и гибридов овощных и бахчевых культур отечественной селекции, кроме того рекомендовано к выращиванию более 500 зарубежных сортов и гибридов. Многие сорта и гибриды культур предназначены для выращивания по интенсивной технологии. Более 300 сортов и гибридов предназначено для консервной промышленности.
Литература
Овощеводство/проф. д.с.х.н. Г.И. Тараканов, проф. д.с.х.н. В.Д. Мухин, К.А. Шуин и 0-32 др. Под ред. Г.И. Тараканова и В.Д. Мухина. — 2-е изд., перераб. и доп.— М.: КолосС, 2003. — 472 с.: ил. — (Учебники и учеб, пособия для студентов высш. учеб, заведений).
World vegetables: principles, production, and nutritive values / Vincent E. Rubatzky and Mas Yamaguchi. — 2nd ed. 1997.