Страница - 27

§53. Посевные культуры и породы домашних животных Казахстана

Описывать сорта значимых культурных растений и пород домашних животных

Какие сельскохозяйственные культуры возделывают в Казахстане? Какая отрасль животноводства считается главной в нашей стране?

Растениеводство – крупная аграрная отрасль Казахстана. Первое место по посевам среди сельскохозяйственных культур занимают зерно­вые – 66%, из них пшеницы твердых и сильных сортов – 62% от посевов зерновых. В стране возделываются и другие зерновые культуры: ячмень, овес, просо, рис, кукуруза на зерно, зернобобовые и пр.

На поливных землях в низовьях Сырдарии, Иле и в долине Каратала сложились крупные районы рисосеяния.

На юге и юго-востоке Казахстана возделываются технические и мас­личные культуры, среди которых наибольшее значение имеют хлопчат­ник, сахарная свекла, табак, подсолнечник и др. Здесь же издавна полу­чило развитие садоводство и виноградарство.

Три четверти всех сельскохозяйственных земель нашей страны за­нимают пастбищные угодья. Животноводство – одна из традиционных и ведущих отраслей сельского хозяйства. Важнейшими отраслями животноводства являются овцеводство и скотоводство, развито также птицевод­ство, коневодство, верблюдоводство и свиноводство.

Главная отрасль животноводства – овцеводство. На его долю вместе с мясным скотоводством приходится около 56% производимого в респу­блике мяса.

Особенности селекции в Казахстане. Целью селекции в Казахстане является процесс выведения культурных растений и домашних живот­ных, приспособленных к уникальным природно-климатическим услови­ям нашей страны. На территории Казахстана были окультурены и вы­ведены в результате народной селекции многие сорта растений и породы домашних животных. Например, древними породами собак считаются пастушьи казахские овчарки (төбет) и борзые тазы. Из мелкого рогатого скота в результате народной селекции появилась такая порода, как кур­дючная овца. А из растений – сорта пшеницы, яблонь и т. д.

Достижения ученых Казахстана в селекции растений и животных. Большие успехи были достигнуты казахстанскими учеными. Академик НАН РК профессор А. Н. Илялетдинов (1929-2010) возглавлял два на­учных направления: роль микроорганизмов в круговороте веществ в при­роде и использование микроорганизмов в кормопроизводстве. Профессор Д. Л. Шамис (1902—1972) развил в Казахстане ряд направлений, свя­занных с использованием микроорганизмов и физиологически активных веществ микробного происхождения в медицине, легкой и пищевой про­мышленности и сельском хозяйстве.

Академик НАН РК профессор М. X. Шыгаева создала в Казахстане научное направление по генетике и селекции микроорганизмов, исполь­зуемых в фармацевтической, сельскохозяйственной, а также хлебопекар­ной и молочной промышленности.

В Казахстане было создано одно из крупнейших в мире микробиоло­гических производств – завод «Прогресс» (г. Степногорск Акмолинской области), который выпускает десятки тысяч тонн аминокислот, витами­нов, белковых и инсектицидных препаратов для сельского хозяйства.

Неоценимый вклад в развитие селекции пород домашних животных внес академик НАН РК профессор Ф. М. Мухамедгалиев (1911—1989). Он изучал вопросы адаптации и микроэволюции, имеющие ключевое значе­ние в создании новых пород животных, приспособленных к экстремаль­ным условиям, а также трансплантации зигот в племенном овцеводстве.

Фундаментальные исследования позволили создать на основе отда­ленной межвидовой гибридизации новую породу овец – казахского ар­харомериноса (рис. 105) и свиней (семиреченская), адаптированных к условиям Казахстана.

Казахский архаромеринос – единственная порода тонкорунных овец, выведенная мето­дом межвидовой гибридизации домашних ярок и дикого барана архара. Животные этой поро­ды крупные, с крепкой конституцией, прочным костяком и гармоничным телосложением. Они хорошо приспособлены к горным условиям, ис­пользуют высокогорные пастбища, легко пере­двигаются по пересеченной местности. Масса баранов 90–115 кг, маток 55–65 кг. Настриг шерсти с баранов 7–8 кг, с маток 3,2–3,5 кг. Шерсть длинная, хорошего качества. Плодовитость 110–120 ягнят на 100 маток. Разводят породу в Алматинской, Вос­точно-Казахстанской и Павлодарской областях.

Существенный вклад в развитие селекции растений был сделан академиком НАН РК профессором В. П. Кузьминым (1893-1973), который развил ряд теоретических и методических основ селекции и семеноводства зерновых, масличных и других культур в Северном Казахстане. Профес­сор Н. Л. Удольская (1903—1986) обосновала теоретически новый взгляд на засухоустойчивость растений. Она является автором четырех райони­рованных сортов пшеницы и серии линий по сорту Казахстанская-126.

Казахстанская-126 – сорт твердой яровой пшеницы. С конца ХХ в. этот сорт является ведущим в зоне его районирования (Уральская, Ак­тюбинская и Восточно-Казахстанская области) и занимает 80% площади посева яровой пшеницы. Ñорт сильный, сравнительно устойчивый к по­леганию, зерно не осыпается, но легко обмолачивается. Устойчив к за­болеваниям.

Большой вклад в развитие селекции зерновых растений был сделан Р. А. Уразалиевым. Им выведены десятки высокоурожайных сортов ози­мой пшеницы.

Сорта озимой пшеницы Алмалы и Стекловидная-24 обладают высо­кой зимостойкостью и засухоустойчивостью. Не осыпаются и не поле­гают. Превосходят по весу зерновок такие сорта, как Богарная-56, Без- остая-1, Одесская.

Биотехнология — использование биологических процессов и живых организмов в промышленном производстве. Это относительно молодая отрасль человеческих знаний. Сам термин введен в 70-е гг. ХХ в., хотя использование дрожжей и бактерий в пивоварении, сыроварении, вино­делии и хлебопечении практиковалось с древних времен.

Наряду с отраслями биотехнологии, которые имеют солидную исто­рию, в настоящее время получили сильнейшее развитие такие, как ген­ная, клеточная и ферментная инженерия. Генная инженерия была соз­дана лишь в последней четверти ХХ в., но тем не менее успехи ее очень велики. Методами генной инженерии созданы сорта картофеля, которые не повреждаются колорадским жуком. Имеются успешные опыты по ле­чению наследственных болезней человека.

Применение биотехнологических методов позволило получить в 2003 г. высокоурожайный сорт картофеля Пахтакор.

В селекции животных новейшие методы в основном сводятся к крио­консервации (замораживание при очень низких температурах в жидком азоте) спермы и эмбрионов, полученных от высокопродуктивных, осо­бо ценных производителей. Также применяются клеточные и тканевые культуры, т. е. выращивание определенных типов животных клеток и тканей и их дальнейшее использование.

Биотехнология, генная инженерия, криоконсервация.

Знание и понимание:

1. Как вы понимаете выражение «достижения современной селекции»?
2. Объясните, для чего нужно вести селекцию в каждой стране.
3. Перечислите ученых-селекционеров Казахстана в области селекции растений.
4. Перечислите ученых-селекционеров Казахстана в области селекции животных.
5. Что такое криоконсервация? Кто исследовал направление криоконсер­вации зигот и эмбрионов в Казахстане?

Применение:

1. Опишите функции селекции на современном этапе в Казахстане.
2. Определите связь между современными методами исследования и до­стижениями селекции.
3. Сравните достижения ученых Казахстана в области селекции расте­ний и животных.
4. Назовите организмы, которые могут служить основой селекции в Ка­захстане.

Анализ:

1. Проанализируйте этапы становления селекции в нашей стране.
2. Изобразите в виде схемы этапы селекции в Казахстане.

Синтез:

1. Систематизируйте по критериям направления современной селекции в Казахстане.
2. Напишите эссе «Если бы я был селекционером».
3. Опишите роль селекции в процветании сельского хозяйства в Казах­стане.

Оценка:

1. Напишите реферат на любую из трех тем:
2. «Достижения современной селекции растений в казахстане»;
3. «достижения современной селекции животных в казахстане»;
4. «Достижения современной селекции микроорганизмов, биотехноло­гии и генной инженерии в Казахстане».
5. Можно ли использовать методы криоконсервации для сохранения ред­ких видов растений и животных?

Дискуссия:

Обсудите, какие цели вы поставили бы перед биотехнологами, если бы возглавили это направление.

Раздел 13. БИОСФЕРА, ЭКОСИСТЕМА, ПОПУЛЯЦИЯ

§54. Компоненты экосистемы. Водные и наземные экосистемы

Составлять схему общей структуры экосистем; сравнивать водные и наземные экосистемы

Что такое вид? Что такое популяция? Какой главный признак объединяет осо­бей в одну популяцию?

Экосистема. Экологическая система — это динамическое и устой­чивое сообщество живых организмов (растений, животных и микроор­ганизмов), находящееся в постоянной взаимосвязи и непосредственном контакте с компонентами неживой природы (атмосферы, гидросферы и

литосферы). Экосистема состоит из биотической (живые организмы) и абиотической (неживая природа) частей. Они связаны между собой не­прерывным обменом веществ и энергии (рис. 106).

Сообщества – это устойчивые объединения живых организмов раз­ных видов, находящихся в данной экосистеме. Прежде всего эти организ­мы будут связаны через поток энергии – пищевые цепи и сети. Но кроме этого существуют и более сложные взаимоотношения.

В целом структуру экосистемы можно представить в виде схемы:

В подавляющее большинство экосистем (кроме дна океанов и т. д.) поступает энергия Солнца. В таких экосистемах главную роль в переходе энергии от неживого к живому играют фотосинтезирующие организмы – зеленые растения. Так как именно фотосинтетики переводят солнечную энергию в энергию продуктов (белков, жиров и углеводов), в экологии их называют продуцентами.

Продуценты находятся на первом трофическом (от греч. трофе – пи­тание) уровне в цепи питания.

Консументы стоят на следующем трофическом уровне. Они питаются за счет продуцентов. Консументами первого порядка будут травоядные животные, непосредственные потребители продуцентов. Консументами второго порядка могут быть хищники, поедающие травоядных (потре­бители консументов первого порядка). Консументами третьего порядка могут быть хищники, поедающие хищников, например беркут, если он съел лисицу.

Также к консументам будут относиться и разнообразные паразиты растений и животных. Принципиальная разница между паразитом и хищником заключается только в том, что хищник убивает жертву и сра­зу поедает ее. А паразит стремится сосуществовать и питаться за счет хозяина как можно дольше.

Редуценты, или деструкторы, по способу питания являются сапро- трофами. В отличие от паразитов они питаются отмершими остатками или выделениями живых существ. Они находятся на самом последнем трофическом уровне, осуществляя минерализацию, т. е. возвращая хи­мические элементы в неживую природу.

Цепь питания, или трофическая цепь, - это ряд из живых орга­низмов, последовательно извлекающих органические вещества и энергию друг из друга. Проще говоря, организмы, находящиеся в пищевой цепи, последовательно поедают один другого.

Важной деталью передачи энергии по пищевой цепи являются ее по­тери. С одного трофического уровня на другой переходит не более 10% энергии. Остальная расходуется на поддержание жизнедеятельности пре­дыдущего организма, теряется в виде теплоты и т. д. Так, например, если растения получили от солнца 1000 кДж энергии, к травоядным жи­вотным перейдет только 100 кДж. Хищник, съевший этого травоядного, получит уже 10 кДж, а хищник хищника – 1 кДж. Поэтому в цепях питания не бывает более 4–5 звеньев (рис. 107).

Количественным отражением потерь энергии в цепи питания служит правило экологической пирамиды. Пирамида – это трофические уровни от первого до последнего с указанием реального или смоделированного количества организмов. Оно обозначается чаще всего не в штуках, а в каких-либо иных единицах, например в тоннах. Основание пирамиды (продуценты) должно значительно превосходить ее вершину (консумент 3–4-го порядков). Желательно, чтобы по всей высоте пирамида была пра­вильной, равномерной. Тогда будут обеспечены устойчивость и стабиль­ность данной экосистемы.

Водные и наземные экосистемы. Так, как описано выше, устроены экологические пирамиды суши (схема 12, а). Водные, или морские, эко­системы (схема 12, б) являются исключением. Они единственные, где количество продуцентов не превосходит количество консументов.

Схема 12

Это главное отличие водных и наземных экосистем. То есть морская экологическая пирамида представляет собой скорее усеченный ромб, чем пирамиду. Единственная причина того, что по совокупной массе продуценты не превосходят значительно консументов, заключается в особенностях фотосинтетиков водных экосистем. Они представлены в основном одноклеточными водорослями, цианобактериями и другими планктонными организмами (рис. 108). Напомним, что скорость размножения бак-

териальных клеток в благоприятных условиях составляет 20 мин. Такие одноклеточные водоросли, как хлореллы, обладают почти такой же скоростью размножения. И хотя другие эукариотные одноклеточные водоросли размножаются несколько медленнее, все равно скорость их размножения

очень велика. Обладая высокой скоростью размножения и эффективностью фотосинтеза, эти продуценты успевают обеспечивать пищевые запросы консументов первого порядка и сохранять экосистему стабильной. Они возобновляются (размножаются) с не меньшей скоростью, чем та, с которой их успевают поедать.

Знание и понимание:

1. Дайте определение экосистеме.
2. Что такое сообщество?
3. Объясните, почему в каждом сообществе обязательно должны быть продуценты.
4. Возможно ли существование экосистемы без солнечного света или дру­гого компонента неживой природы, являющегося источником энергии?

Применение:

1. Опишите функции консументов.
2. Определите связь между компонентами неживой природы, продуцен­тами и консументами.
3. Сравните водные и наземные экосистемы.
4. Назовите причины, по которым наземные пищевые системы имеют вид пирамиды, а водные – усеченного со стороны основания ромба.

Анализ:

1. Изобразите в виде схемы потоки энергии в экосистемах.
2. Докажите на примерах, что показатели наземных и водных экосистем не одинаковы.
3. Проанализируйте и установите зависимость типа экосистем от биоти­ческих и абиотических условий.

Синтез:

1. Рассчитайте, какое количество энергии потребуется получить экоси­стеме от Солнца или другого внешнего источника, если на 5-м трофи­ческом уровне ее накапливается 287 кДж.
2. Схематично изобразите пищевые пирамиды водных и наземных эко­систем.
3. Смоделируйте ситуацию: в экосистеме исчезли консументы 1-го по­рядка. Ответ аргументируйте.

Оценка:

1. Оцените, могли ли сформироваться в процессе эволюции экосистемы, выживание которых было бы 100%-ным? Какими особенностями они должны были бы обладать?
2. Выстройте в верной последовательности все компоненты экосистем и покажите их взаимозависимость.

Дискуссия:

Какие экосистемы будут самыми стабильными на Земле? Можно ли это точно спрогнозировать?

Моделирование №2. Сравнение наземных и водных экосистем. См. с. 254.