Доклад: Злаки

Злаки, мятликовые (Gramineae, Poaceae), семейство узколистных однодольных растений. Очень крупная и сложная таксономическая группа, в которой выделяли от двух до 12 (сейчас признают обычно 5 или 6) подсемейств, объединяющих примерно 700 родов и 10 000 видов. К этому семейству относятся растения, имеющие большое экономическое, экологическое и историческое значение, в частности пшеница, рис, кукуруза, рожь, ячмень, овес, сахарный тростник, бамбук и множество пастбищных трав.

Строение. По морфологии злаки настолько своеобразны, что для их описания используется целый ряд специальных ботанических терминов.

Стебель и листья. Стебель злака, называемый соломиной, на всем протяжении, если не считать вздутых, разделенных регулярными интервалами узлов, обычно полый, хотя есть и исключения, например сахарный тростник и некоторые виды подсемейства бамбуковых. Участки стебля между соседними узлами называются междоузлиями. Как правило, злаки – травы, т.е. их ткани мягкие, неодревесневевшие, но известны и древовидные формы, в частности среди бамбуковых. Листья узкие, с параллельными жилками, обычно сидячие, без черешка, отходящие по одному от каждого узла поочередно в разные стороны, расположены на стебле в два супротивных ряда.

Типичный лист состоит из трех основных частей: основания, или влагалища, охватывающего стебель; отогнутой от стебля пластинки и мелкого пленчатого или волосистого выроста – язычка (лигулы), отделяющего влагалище от пластинки. У листьев некоторых злаков есть ушки – парные, обычно лопастные, иногда ланцетные или серповидные боковые выросты в месте соединения пластинки и влагалища.

Корни. Корневая система злаков мочковатая, т.е. без главной центральной оси, образованная многочисленными тонкими корнями, пучком отходящими от нижней части стебля. По происхождению они придаточные, как и опорные корни, начинающиеся у некоторых злаков еще над землей. Закреплению растения в почве часто способствует кущение, образование множества прикорневых побегов, составляющих рыхлую или плотную, кочковидную дерновину. Обычно на корни приходится основная масса злака, иногда до 90%. Такая корневая система, эффективно поглощающая и накапливающая воду, помогает выживать в условиях регулярного стравливания травоядными животными, периодических засух и степных пожаров.

Цветки. Цветки мелкие, малозаметные, без четко выраженного околоцветника. Лепестки и чашелистики, вероятно, представлены одной или несколькими миниатюрными чешуйками, которые называются цветковыми пленками, или лодикулами, и расположены под тычинками. Цветок обычно обоеполый, т.е. содержит и тычинки, и пестик. Пестик состоит из завязи с двумя (реже – тремя) столбиками, несущими длинные перистые рыльца. Тычинок обычно три – с длинными, свешивающимися из цветка нитями и продолговатыми пыльниками.

Эти части окружены чешуевидными прицветниками, т.е. мелкими, сильно модифицированными листьями. Обычно среди них выделяют верхнюю, более узкую, цветковую чешую и нижнюю цветковую чешую, которая крупнее и иногда обхватывает верхнюю. Репродуктивные части, лодикулы и эти чешуи образуют компактную структуру, называемую у злаков цветком. Цветки двумя супротивными рядами расположены на тонкой оси колоска, у основания которой находятся два модифицированных кроющих листа соцветия – колосковые чешуи. Они, как и нижние цветковые чешуи, на вершине бывают заострены или вытянуты в ость, иногда очень длинную. Цветки на колосковой оси с колосковыми чешуями образуют компактное соцветие – колосок. От этой общей схемы возможны отклонения: у некоторых видов колоски одноцветковые, из колосковых чешуй остается всего одна или они вовсе отсутствуют и т.д.

Колоски, в свою очередь, прикрепляются к более крупной оси сложного соцветия. Если эта ось простая, соцветие называется кистью (колоски на коротких ножках) или колосом (колоски сидячие). Однако у большинства злаков главная ось соцветия ветвится и колоски находятся на ее боковых ветвях. Такая сложная кисть называется метелкой.

Плод. Завязь у злаков одногнездная, т.е. в ней находится единственная полость с семяпочкой. После опыления и оплодотворения яйцеклетки в семяпочке последняя созревает в семя с зародышем, содержащим питательные вещества эндоспермом и семенной кожурой, которая срастается со стенкой завязи (околоплодником), и образуется характерный плод злака, называемый зерновкой или в обиходе просто зерном, например пшеничным, кукурузным и т.д. От плодов другого типа он отличается очень тонким околоплодником, практически неотделимым от единственного семени.

Злакоподобные растения – осоковые и ситниковые. Для сырых местообитаний характерны два семейства растений – осоковые (Cyperaceae) и ситниковые (Juncaceae), виды которых часто путают со злаками из-за внешнего сходства.

В то же время осоковые отличаются от злаков несколькими четко выраженными признаками. Стебель злаков узловатый, в междоузлиях обычно полый и в сечении круглый. У осок он без узлов, обычно неполый и в сечении треугольный. Листовые влагалища у злаков, как правило, не сросшиеся краями и легко отделяющиеся от стебля; у осоковых – замкнутые, очень прочно его охватывающие. Листорасположение у злаков двурядное, у осоковых – трехрядное. Цветки у осоковых, как у злаков, лишены околоцветника и собраны в колоски, однако каждый цветок защищен не двумя, как у злаков, а одним прицветником, а колоски часто образуют зонтиковидное соцветие, т.е. находятся на концах ножек, выходящих из одной точки на вершине стебля. Наконец, плод у осоковых – орешек или семянка: его околоплодник не срастается с единственным семенем.

У ситниковых стебли без узлов, неполые, в сечении круглые. Листья обычно отходят только от их основания. Влагалище незамкнутое, но язычка нет, а листовая пластинка бывает цилиндрической. Цветки мелкие и невзрачные, но с шестью одинаковыми чешуевидными элементами околоцветника, расположенными по три в два круга. Соцветия в принципе цимозные, т.е. первым раскрывается цветок на вершине центральной оси, а затем остальные – на отходящих ниже него ответвлениях, однако внешне могут выглядеть как метелки, кисти и т.п. Плод не зерновка и не семянка, а трехгнездная или одногнездная коробочка с мелкими семенами, вскрывающаяся и рассеивающая их при созревании.

К семейству осоковых кроме осок относится камыш (род Scirpus). Этим словом часто неправильно называют также растущие по влажным местам виды рогозов совсем из другого семейства (Typhaceae). Из экономически важных, по крайней мере в древности, осоковых заслуживает упоминания папирус (Cyperus papyrus).

Роль и использование злаков. С древнейших времен злаки составляли основу питания людей и домашнего скота. В США ежегодно производится только кукурузы примерно на 18 млрд. долл. Значительная часть сельскохозяйственных угодий в этой стране занята под пастбища с кормовыми злаками или травосмесями (смешанными посевами злаков и бобовых), которые дают более трети необходимого скоту корма.

Бамбук широко применяется в строительстве. Его деревянистые стебли достигают в высоту более 30 м при диаметре у основания 20–25 см. Из них не только строят дома, мосты и изгороди, но и делают циновки, сосуды, декоративные предметы. В старину они нужны были также для изготовления копий и стрел.

Борьба с эрозией. Эрозия и снижение плодородия почвы стали глобальными проблемами. Злаки помогают ее решать. Например, в США они вместе с другими приморскими травами используются для закрепления песчаных дюн. У высеваемых на них злаков обычно длинные корневища (подземные стебли) и жесткие упругие листья, выдерживающие удары поднимаемых ветром песчинок.

Приспособленные к сырым местообитаниям злаки важны не только для борьбы с эрозией, но и как запас зеленого корма во время засухи. Болотистые участки, обычно заросшие плохо поедаемыми скотом осоками и жестким тростником, можно засеять, например, двукисточником тростниковидным, лисохвостом луговым и другими видами, дающими отличное сено, силос или даже образующими на месте болота культурное пастбище.

Сорняки. Нежелательные на сельскохозяйственных угодьях виды растений называют сорняками. Среди них есть и злаки, мешающие расти основным культурам, затрудняющие их уборку, снижающие качество корма, а иногда и опасные для поедающего его скота. Например, газоны часто засоряют злаки из рода росичка, особенно росичка кровяная (Digitaria sanguinalis). Многие сорные злаки, например свинорой, размножаются вегетативно – длинными корневищами, поэтому бороться с ними трудно. Если в почве после прополки останется маленький кусочек их корневища, из него могут появиться надземные побеги. Обширные территории на западе США засорены однолетними злаками, в частности дантонией колосовидной, кострами и диким ячменем. Поскольку основной их рост приходится на влажное время года, они часто сильно конкурируют за воду с полезными однолетними и многолетними злаками, например волоснецом, пыреем и ковылем. Кроме того, соцветия многих из этих сорных однолетников остистые, и острые концы остей, попадая в рот домашних животных, могут повреждать слизистую оболочку и даже приводить к образованию в ней серьезных язв.

Газонные злаки. Высеваемые на газонах злаки можно разделить на две различные по требованиям к климату категории – северные и южные. В северной части США к основным газонным многолетникам относятся мятлик луговой, овсяницы красная и скученная и полевицы. Их выращивают в одновидовых посевах, а также вместе с такими быстрорастущими однолетними или короткоживущими многолетними злаками, как райграс пастбищный, тимофеевка, мятлик обыкновенный и овсяница луговая. Мятлик луговой лучше всего растет на солнечных или слабо затененных местах, а овсяницы красная и скученная предпочитают тень. Этим видам противопоказано низкое скашивание.

Наиболее популярен на газонах, вероятно, мятлик луговой. Овсяницы занимают в этом плане второе место. У овсяницы красной стебли приподнимающиеся, а у скученной образуют плотные дерновинки. Полевица волосовидная лучше всего приспособлена к прохладному влажному климату Новой Англии и тихоокеанского северо-запада США. Полевица белая требует низкого скашивания, иначе становится раскидистой и образует рыхлую дернину.

Злаки рода зойсия, в частности зойсия японская, уже давно интродуцированы в США с Дальнего Востока. Эти многолетники образуют густую дернину, устойчивую к проникновению сорняков, а также к болезням и насекомым-вредителям. Они хорошо растут летом, но после первых заморозков буреют, и газон становится опять зеленым только с наступлением следующей весны.

На юге США газоны засевают теплолюбивыми злаками. Самый распространенный среди них вид – свинорой пальчатый, за ним по популярности идут аксонопус сжатый, августинова трава и виды зойсии. Обычно создают их одновидовые травостои. Аксонопус сжатый – обычный злак сырых южных пастбищ, довольно широко используемый и для создания газонов. Он образует густую жесткую дернину и лучше всего приспособлен к тяжелым, влажным почвам. Эремохлоя змеехвостная по сравнению с другими южными злаками требует менее интенсивного скашивания, увлажнения и удобрения. Августинова трава – самый теневыносливый злак на крайнем юге США, лучше всего растущий на влажных, плодородных почвах.

Декоративные злаки. Хотя декоративных видов среди злаков мало, некоторые из них все же используются для украшения парков и обширных газонов. Это прежде всего такие высокие формы, как пампасная трава, гинериум стреловидный и веерник китайский. К более мелким злакам, которые используются для создания нижнего яруса клумб или зеленых бордюров, относятся пеннисетум скальный, перистощетинник мохнатый и трясунки. Некоторые из декоративных злаков используют сухими в зимних букетах. Хорошо смотрятся в вазах желтые метелки трясунок, аиры волосовидной и полевицы темной.

Кормовые злаки. Скот поедает злаки в виде сена, силоса или зеленого корма на культурных и природных пастбищах. Сено – это скошенные, провяленные злаки. На сено в северных влажных областях США сеют главным образом тимофеевку, ежу сборную и костер. В других регионах в зависимости от условий выращивают сорго алеппское, суданку и двукисточник тростниковидный. В области Великих равнин сенокосы образованы местными злаками, например бородачом, обычно в смеси с просом прутьевидным и видами бутелоуа.

Постоянные культурные пастбища засевают дерновинными злаками, например бородачом на севере США и свинороем пальчатым, аксонопусом сжатым на юге. На однолетних или временных пастбищах широко используются овес, пшеница, рожь и суданка.

Силос получают из зеленой массы злаково-бобовых травосмесей, а также кукурузы и сорго, которые измельчают и хранят без доступа воздуха в силосных башнях или ямах (траншеях). Силосом кормят скот на фермах зимой или в другие периоды, когда выпас невозможен.

На западе США скотоводство основано на использовании природных пастбищ. Большинство растущих на них злаков засухоустойчивы и способны подвяливаться на корню, обеспечивая скот кормом даже в период временного прекращения своего роста. Для улучшения продуктивности естественных угодий используется подсев к местным злакам таких видов, как пыреи гребенчатый, средний, русский, бутелоуа изящная (грамова трава) и коротконисходящая, волоснец ситниковый и полевичка кривоватая.