Возникновение земледелия с полным основанием считается поворотным событием в истории. Независимое формирование земледельческого уклада в наиболее благоприятных для этого центрах (в Месопотамии, Северной Африке, на Балканах) около 10 тысяч лет до н. э. привело к возникновению первых цивилизаций. Их существование и смена, в свою очередь, определили всю дальнейшую историю человечества. Начало этого процесса связывается с «неолитической революцией» как резким изменением образа жизни.
Предшествующий этому период традиционно рассматривался и рассматривается как господство «присваивающего» — охотничьего и собирательского — хозяйства. Последующие изменения связываются в основном с изменением состава промысловых видов животных. Собирательству всегда отводилась второстепенная роль — во многом из-за того, что в археологическом материале оно практически никак представлено не было и все рассуждения о нем строились на основании этнографических аналогий и «принципа актуализма»: растительная пища присутствует в рационе всех известных народов, включая население Крайнего Севера.
В 70-е годы прошлого века ленинградский археолог А. Н. Рогачев высказал гипотезу об «усложненном собирательстве» в палеолите (древнем каменном веке, 2,6 млн лет назад - 10 тысяч лет до н. э.).
Рогачев считал «усложненное собирательство» начальным этапом формирования земледельческого уклада.
Песты-терочники: Костенки 16 (~30 тыс.лет) - верхний ряд; Костенки 14 (слой в пепле ~40 тыс.лет) - нижний ряд
Основанием этому послужило наличие в инвентаре ряда палеолитических стоянок Восточной Европы специфических каменных орудий — пестов и пестов-терочников (на рисунке), предположительно связанных с приготовлением (растиранием до состояния муки) растительных продуктов для длительного хранения. Их наличие в культурных слоях раннего верхнего и даже среднего палеолита свидетельствовало о длительном «подготовительном» периоде формирования земледелия.
Современные исследования показали, что песты-терочники существовали долгое время и на больших территориях (от Атлантики до Забайкалья, от раннего верхнего палеолита до этнографической современности). Они не были напрямую связаны с какой-либо из известных культурных традиций. Это значит, что переработка растений имела широкое (если не повсеместное) распространение в палеолите. Однако орудия труда, связанные с ней, до археологов доходят относительно редко — возможно, из-за их особого значения для древнего человека.
До последнего времени связь пестов-терочников с обработкой растений оставалась только гипотезой из-за отсутствия методов ее прямого доказательства. Более того, пестам-терочникам приписывались и совершенно иные функции, например растирание минеральных красок.
Возможность точного определения появилась относительно недавно благодаря аналитическим исследованиям с помощью современных микроскопов, проведенным группой итальянских исследователей из университета Флоренции.
На каменных изделиях с палеолитической стоянки Биланчино (возраст 25 тысяч лет), сопоставимых по форме и размерам с пестами, по остаткам крахмала было определено наличие остатков болотного растения семейства рогозовых (Typhaceae).
По инициативе итальянских ученых, исследование было расширено за счет привлечения материалов стоянки Павлов 6 (Моравия, Чехия) и стоянки Костенки 16 (Воронежская область, Россия), где были найдены внешне подобные орудия. Аналитические исследования подтвердили их связь с переработкой растительных ресурсов. Обобщенное исследование, в котором проанализированы источник со всех трех памятников древности, опубликовано в сегодняшнем номере Proceedings of the National Academy of Sciences .
Выбор Костенковской группы памятников для этого исследования неслучаен. Он обусловлен разнообразием компонентов материальной культуры:
в настоящее время на относительно небольшой территории сел Костенки и Борщево известно 26 палеолитических стоянок!
Почти половина из них многослойные, то есть содержат остатки нескольких культурных слоев - остатков поселений. В совокупности здесь представлены около 60 поселений. Благодаря уникальным условиям, в Костенках можно найти практически все виды археологических источников. Кроме обычных для палеолитических стоянок кремневого и костяного инвентаря и фаунистических (попросту говоря, кухонных) остатков, это многочисленные коллекции украшений и произведений искусства, включая статуэтки «палеолитических Венер», остатки жилых бытовых конструкций из костей мамонта, антропологические остатки, в том числе древнейшие погребения…
Орудия, связанные с переработкой растительных ресурсов, занимают в этом списке далеко не первое место. До недавнего времени их значение для реконструкции домохозяйственной деятельности палеолитического человека ограничивалось констатацией их наличия. То, что человек растирал краски, использовал абразивы для заточки костяных инструментов, различные виды отбойников, ретушеров для изготовления каменных орудий, с большой степенью достоверности можно было предположить по наличию красок и заточенных костяных орудий, даже при отсутствии в наличном материале терочников, абразивов и отбойников. С орудиями для переработки растительных ресурсов дело обстоит значительно сложнее, поскольку конечный продукт, полученный в результате этого вида домохозяйственной деятельности, в дошедшем до археолога материале не представлен.
Костенки 16. Пест-терочник
На поверхности одного из орудий стоянки Костенки 16 итальянские специалисты-палеоботаники обнаружили частички крахмала нескольких видов растений, в том числе гроздовника (Botrychium), растения из рода папортникообразных (иллюстрация 6 фотогалереи). Это растение присутствует в отложениях культурного слоя и говорит о достаточно суровых климатических условиях, сопоставимых с современным климатом тундры.
«Нам удалось показать, что найденные песты использовались именно для обработки растений,
еще одним, независимым способом - с помощью так называемого трасологического анализа. Уникальность нашего метода — исследование орудий труда с точки зрения их функционального назначения, то есть попытки понять, для чего использовался тот или иной предмет.
Этот метод изобрел русский археолог Сергей Семенов (кстати это единственный изобретенный в российской археологии метод, получивший распространение на Западе). На орудии труда всегда остаются следы работы, появляющиеся вследствие трения орудия об обрабатываемый материал. По этим следам (они называются трасы) можно судить о назначении орудия труда, его функции. Такими анализами занимается специальная наука - археологическая трасология.
Чтобы иметь доказательную базу - обосновать то, что те или иные трасы относятся к тому или иному виду деятельности, — было проведено много экспериментов по изготовлению орудий труда и обработке ими разных материалов. Так была создана такая эталонная коллекция, то есть коллекция образцов — реплик орудий труда, измененных обработкой разных материалов. Когда мы находим орудия труда на раскопках, мы смотрим на них в микроскоп и, сравнивая с нашими эталонами, определяем функцию найденных археологических памятников.
Таким образом нам удалось точно подтвердить, что древние люди использовали в своей бытовой деятельности растения уже в эпоху палеолита.
Аналогичные результаты были получены Лаурой Лонго (Музей Естественной Истории г. Вероны) при исследовании орудий из стоянок Павлово 6 и Беланчино.
Эти работы показывают, что «неолитическая революция» является следствием длительного эволюционного процесса формирования способов переработки и хранения растительных остатков на протяжении длительного периода времени.
Наше сотрудничество с итальянскими коллегами очень давнее: профессор Лаура Лонго проходила стажировку в нашей лаборатории несколько десятков лет назад. С тех пор мы работаем вместе.
К сожалению, часто вопрос сотрудничества упирается в финансирование. В РГНФ и РФФИ (Российском гуманитарном научном фонде и Российском фонде фундаментальных исследований) есть международные программы, но «пробить» их очень трудно. Собственно, гуманитарных проектов особенно мало. Хотелось бы, конечно, чтобы посредством этих грантов сотрудничество могло быть закреплено на более долгосрочную перспективу».
Подготовила Александра Борисова
Существует пять основных сфер, где прямо или косвенно используются растения:
В качестве продуктов питания для человека и корма для животных,
Как источник сырья для промышленности и хозяйственной деятельности,
Как лекарственные средства и сырье для получения медицинских препаратов,
В охране и улучшении окружающей среды.
Пищевое значение растений общеизвестно. В качестве продуктов питания человека и корма для животных, как правило, используются части, содержащие запасные питательные вещества или сами вещества, извлеченные тем или иным способом. Потребность в углеводах в основном удовлетворяется за счет крахмало- и сахаро-содержащих растений. Роль источников растительного белка в рационе человека и животных выполняют в основном некоторые растения из семейства бобовых. Плоды и семена многих видов используют для получения растительных масел. Большинство витаминов и микроэлементов также поступает вместе со свежей растительной пищей. Существенную роль в питании людей играют пряности и растения, содержащие кофеин, - чай и кофе.
Техническое использование растений и продуктов из них осуществляется по нескольким основным направлениям. Наиболее широко применяются древесина и волокнистые части растений. Древесина используется при изготовлении строительных и иных конструкций, мебели, а также в производстве бумаги. Сухая перегонка древесины позволяет получить значительное количество важных органических веществ, широко употребляемых в промышленности и в быту. Во многих странах древесина - один из основных видов топлива.
Несмотря на широкое распространение синтетических волокон, растительные волокна, получаемые из хлопчатника (морфологически это трихомы), льна, конопли и джута, сохранили большое значение при производстве многих тканей.
Для лечебных целей растения применяют очень давно. В народной медицине они составляют основную массу лекарственных средств. В научной медицине стран бывшего СССР примерно треть препаратов, применяемых для лечения, получают из растений. Считается, что с лечебными целями народы мира используют не менее 21000 видов растений (включая грибы).
Не менее 1000 видов растений разводят с декоративными целями: либо из-за красивых цветков, либо из-за эффектной зелени.
Существование и нормальное функционирование всех экологических систем биосферы, частью которой является и человек, целиком определяется растениями.
Растения, уже используемые человеком или которые могут быть использованы им в будущем, составляют растительные ресурсы. Растительные ресурсы относятся к категории восполняемых (при правильной эксплуатации) в противоположность, например, невосполняемым минеральным ресурсам. Чаще всего растительные ресурсы делят на ресурсы природной флоры (сюда относятся все дикорастущие виды) и ресурсы культивируемых растений. По объему и значимости в жизни человечества они существенно различаются.
Природные ресурсы флоры ограничены и, по подсчетам специалистов, в их первоначальном объеме могли бы обеспечить питанием лишь около 10 млн. человек. Оптимизация (оптимизация - это повышение продуктивности естественных популяций с помощью биотехнических мероприятий (внесение удобрений, расчистка, осветление и т. д.). этой части растительных ресурсов возможна в сравнительно ограниченных пределах. Наиболее широко дикорастущие растения используются в качестве источников технического сырья, в хозяйственной деятельности человека, а также как лекарственные средства.
Введение растений в культуру и формирование таким образом дополнительных растительных ресурсов связано со становлением древнейших человеческих цивилизаций. Существование этих цивилизаций могло обеспечиваться только определенным "ассортиментом" окультуренных растений, дающих необходимое количество растительных белков, жиров и углеводов. Жизнь современного человека и современная цивилизация невозможны без широчайшего использования культивируемых растений. Почти все культурные растения, число которых достигает сейчас примерно 1500 видов, относятся к покрытосеменным . К середине XX в. культивируемые растения занимали 1,5 млрд. га, т. е. около 10% всей поверхности суши земного шара.
Наращивание ресурсов культурных растений возможно в весьма широких пределах как за счет увеличения площадей их возделывания, так и за счет улучшения агротехники и выведения высокопродуктивных сортов. Считается, что полная мобилизация восполняемых ресурсов, включая растительные, может обеспечить существование на Земле не менее 6 млрд. человек.
Жизнь, зародившаяся на нашей планете около 4 млрд. лет назад и представляющая уникальное природное явление, прошла длительный путь развития, в результате которого возникли поразительно сложные живые системы - организмы. За этот период неоднократно менялся облик Земли, изменялся состав атмосферы, возникали и исчезали океаны и целые континенты. Многочисленные и некогда процветавшие группы растений и животных приходили на смену друг другу, давая дорогу все более и более сложным и совершенным живым организмам в условиях усиливающейся конкуренции и постоянно меняющегося климата. Закономерным этапом этого грандиозного процесса явилось появление мыслящих существ, разум которых позволил им не только осознать явление жизни во всех ее проявлениях, но также воссоздать в общих чертах историю ее развития и классифицировать формы живого во всем их удивительном разнообразии. Можно лишь предполагать, какими путями будет развиваться и совершенствоваться жизнь в будущем, однако уже сейчас ясно, что деятельность человека в очень большой мере негативно влияет на ее развитие. Одна из главнейших задач биологии, и в частности ботаники, заключается в том, чтобы показать не только материальную, но и духовную зависимость человечества от биосферы, являющейся, образно говоря, колыбелью нашей цивилизации. Сложность и бесконечное разнообразие окружающего нас живого мира, непревзойденная красота мироздания формируют жизненно важную духовную сторону нашего сознания.
Растения являются источником кислорода на Земле, очень важны при формировании климата и в целом делают жизнь людей комфортной. Сотни лет назад растения были материалом при постройке жилищ, употреблялись в пищу, заготавливались дрова из деревьев, изготавливались орудия для быта и охоты. Ничего не изменилось и по сей день. Как человек использует растения в своей жизнедеятельности? Читая книги, покупая изделия из кожи, некоторые и не догадываются, что все это продукты растительного мира. Россия - богатейшая страна не только по природным запасам, но и по разнообразию растительности. Мхи, лишайники, почти все виды лиственных деревьев - все это достояние можно увидеть на просторах огромной страны.
Все растения можно условно подразделить на виды, в зависимости от сфер применения. Одни растения идут на заготовку дров и на производство строительный материалов, другие- являются продуктами питания (овощи, фрукты) , третьи - используются в фармацевтической и химической промышленности (смола, деготь) , четвертый подвид относится к кормам для животных. Не стоит забывать о растениях, которые красуются у нас на подоконниках. Их человек использует в декоративных целях, чтобы радовать глаз.
Связь человек- растения очень сильна. Человек несет как разрешительное воздействие, так и созидательное. Темпы промышленного роста дают о себе знать. Гектары леса вырубаются, некоторые виды растений исчезают вовсе. Но к счастью растительный мир имеет способность к восполняемости. На месте срубленного дерева вырастет новое, правда для этого понадобится много лет. А ведь именно растения являются источником витаминов, микроэлементов, так нужных для организма человека. Народная медицина полна рецептов на основе растительных масел. В состав многих медицинских препаратов входят корни, стебли растений.
Можно также оценить, как животные влияют на растения. Животный мир разнообразен, его представители по-разному воздействуют на растительный мир. Некоторые насекомые, такие как гусеницы, муравьи могут нанести урон целому лесу. Гусеницы способны оставить дерево абсолютно без листьев. Личинки майского жука питаются корнями растений, тем самым их губят. Но с другой стороны можно разглядеть и положительное влияние насекомых на растительность. Например процесс опыления или переноса семян - заслуга бабочек, шмелей, пчелок. Хотя ветер тоже в этом принимает участие, но свой вклад насекомые определенно вносят.
Как приспосабливаются растения к внешним условиям в разных широтах нашей необъятной Родины? В процессе эволюции растения "научились" адаптироваться к разным погодным, климатическим условиям. Это отразилась на их внешнем виде. Так например в местах с жарким климатом у растений мелкие листья. Как появились растения с колючками? Это все произошло благодаря процессу эволюции. Лист трансформировался в колючку из-за недостатка влаги. Сброс листьев - это один из способов выжить для растения. Нет листьев - нет жизни, все процессы замирают, дерево уходит в спячку.
§ 50. КАК ЛЮДИ ИСПОЛЬЗУЮТ РАСТЕНИЯ
Каким органам растения больше всего нужны механические
ткани? В каких органах растения создаются запасы питательных веществ?
Что происходит в течение года с клубнями, луковицами и корневищами?
При каких обстоятельствах расходуются питательные вещества из разных органов
растения? Как хранят зерно, яблоки, морковь, капусту?
Лена: Люди научились делать искусственные вещества. Выходит, растения
нам стали теперь не очень нужны.
Биолог: Какие бы синтетические материалы люди ни научились делать, им
всегда будет требоваться прочная древесина, а без растительной пищи из
углеводов и жиров мы вряд ли научимся обходиться. Да и кислородом на Земле
нас обеспечивают растения.
Семена - концентрат питательных веществ в надежной
упаковке
Семена должны быть легкими, но с большим запасом всех необходимых питательных
веществ. Поэтому в зрелых семенах мало воды, но имеются разнообразные
питательные вещества - жиры, белки, крахмал. Семена одних растений содержат
больше белков (горох, бобы, фасоль, соя), другие - жиров (подсолнечник,
лен, горчица), третьи - углеводов (рис). Семена многих растений содержат
много и белков, и углеводов (гречиха, овес, пшеница). Семена приспособлены
к хранению, и людям легче всего сохранять длительное время именно семена.
В 100 граммах семян содержится:
Подземные органы - консервы со сроком годности продолжительностью в
учебный год
Осень и зиму подземные побеги и корни переживают под землей, а весной
расходуют питательные вещества на быстрое формирование новых побегов и
цветов.
Картофель, морковь, свекла, редька, репчатый лук и чеснок в сухом, прохладном
и темном месте, россыпью, в ящиках или в песке, сохраняют питательные
вещества до весны, а потом начинают прорастать - поэтому, в отличие от
семян, несколько лет их хранить нельзя.
Разные плоды в природных условиях сохраняются в течение разных сроков
В расселении растений плоды участвуют по-разному. Одни падают сразу после
созревания, другие высыхают на ветвях и еще долго привлекают животных.
Люди выводят сорта растений с. увеличенным сроком годности плодов и создают
им особые условия хранения. Часто люди собирают плоды недозрелыми - такие
плоды сохраняются дольше, но аромат у них не такой сильный.
Съедобные листья обычно долго не лежат
Люди используют в пищу пластинки и черешки листьев многих растений - салата,
лука, петрушки, капусты, ревеня. Клеточные стенки человек не переваривает,
запасных веществ в листьях зелени нет, и человек усваивает только вещества
цитоплазмы живых клеток.
За редким исключением листья не предназначены для хранения питательных
веществ; листья - это активно работающие органы, которые быстро вянут
после срезания. Только листья культурных сортов кочанной капусты сохраняются
в погребах до весны.
Иногда в пищу идут и цветы растений
В созревающие цветки поступает мощный поток питательных веществ, и, казалось
бы, соцветия должны быть одним из продуктов сельского хозяйства - однако
кроме недозрелых соцветий цветной капусты в России никакие цветки в пищу
не используют.
Древесина - материал для строительства
Главное назначение древесины в растении служить опорой. По этому назначению
древесину используют и люди.
Пропитанные лигнином клетки ксилемы по прочности не уступают стали. Сочетание
трубок и волокон в древесине делает ее прочным, легким, упругим материалом.
В мире используются сотни сортов древесины, различающиеся удельным весом,
способностью пропускать тепло.
К сожалению, значительную часть срубленных на всех континентах деревьев
сжигают в печах, отапливая жилище или согревая пищу.
Бумага - материал из клеточных стенок
Из волокон целлюлозы делают бумагу, картон, древесно-во-локнистые плиты.
Эти волокна в старину получали только из ветхих тканей, а сейчас - главным
образом из деревьев. В принципе бумагу можно делать из любых растений,
отделяя целлюлозу от других веществ и отбеливая ее. Но лучшим сырьем для
этого являются длинные трахеиды хвойных.
Луб - источник волокон
Многие растения содержат длинные тонкие клетки - опорные (лубяные) волокна.
С помощью бактерий люди освобождают эти волокна от других клеток и прядут
из них нити. В России главным источником таких волокон является лен; раньше
нити делали также из конопли и крапивы.
Пробковая ткань - ценный технический материал
В коре многих деревьев имеется пробковая ткань - рыхлая ткань из клеток
со стенками, пропитанными водоотталкивающим веществом.
У обитателя зоны субтропиков - пробкового дуба - нарастают слои пробковой
ткани толщиной в несколько сантиметров. Такой слой пробки спасает дерево
от пожара, так как пробка не горит и плохо проводит тепло. Эту ткань можно
срезать без вреда для дерева. Из пробки делают затычки для бутылок и облицовочные
плитки - легкие, упругие, не пропускающие воду и воздух.
Вещества, которыми растения приманивают опылителей или отпугивают врагов,
люди используют как пряности или лекарства
Многие растения содержат ядовитые для насекомых или грибов вещества -
горькие, с сильным запахом или безвкусные. В цветках многих насекомоопыляемых
растений содержатся ароматные вещества, привлекающие опылителей. Ценность
этих веществ для человека больше, чем пищевая. Из этих веществ люди делают
лекарства, духи и инсектициды (вещества, которыми уничтожают насекомых
на полях и в жилищах).
Нектар и мед
Нектар цветов людям собрать не под силу, но с этой работой справляются
пчелы. Они не только собирают нектар, но и сгущают его и подвергают особой
обработке, в результате чего образуется необычайно полезный продукт -
мед.
Растения (латинское Plantae или Vegetabilia) изучает наука ботаника, на XXI век ученые насчитывают более 320 тысяч видов растений, большая часть которых относится к цветковым растениям (около 280 тыс. видов), число растений увеличивается с каждым годом, постоянно открываются новые виды.
Какой была бы наша планета без растений?
Роль растений как в природе так и в жизни и хозяйственной деятельности человека трудно переоценить. Благодаря процессу фотосинтеза, происходящему в зеленых листьях растений при участии солнечного света происходит образование кислорода, который жизненно необходим для всех обитателей земной поверхности. Растения - богатейших источник витаминов и минералов, незаменимый элемент трофических цепей питания, продуцент разнообразных органических веществ в природе из неорганического сырья. Если бы в природе не существовало растений, то не было бы ни животных, ни самого человека, а сама бы планета выглядела как безжизненная пустыня, на ней бы даже не было почвы и никакого ландшафтного разнообразия, создаваемого именно растительными группировками. Человек должен ценить и понимать роль растений в своей жизни, ведь без них его бы просто не существовало, сажая и ухаживая за маленькими росточками зеленой жизни мы становимся чище и добрее, приобщаемся к таинствам природы и мироздания.
Фотосинтез как великий космический процесс, делающий нашу планету пригодной для жизни
Одной из важнейших функций зеленых растений является выработка кислорода в процессе фотосинтеза. В листьях зеленых растений содержится пигмент хлорофилл, который под влиянием солнечного света разделяет вытянутую корнями воду из почвы на водород и кислород (процесс фотолиза). Также поглощенный растениями углекислый газ в присутствии хлорофилла и уже без обязательного участия солнечного света вступает в реакцию с водой, образуя глюкозу и кислород (процесс восстановления углекислого газа). Соединяя полученную глюкозу с соединениями серы, азота и фосфора, полученными из почвы, растения генерируют белки, жиры, крахмал, различные витамины и другие сложные соединения, необходимые для их дальнейшей жизнедеятельности.
Что еще полезного дают растения природе
Скорость фотосинтеза зависит от интенсивности света, концентрации кислорода и углекислого газа, температуры окружающей среды. Полученный О 2 частично выделяется в атмосферу, частично идет на дыхание самих растений. Ежегодно растения выделяют в атмосферу до 510 тонн кислорода, они поддерживают её постоянный газовый баланс до состояния пригодного для дыхания. Поднимаясь в верхние слои атмосферы,кислород превращается в озон и становится частью озонового слоя, защищающего нашу планету от пагубного УФ-излучения Солнца.
Каждый год с помощью растений образовывается до 170 миллиардов тонн органических веществ, большая часть которых вырабатывается наземными растениями. С помощью растений формируется верхний плодородный слой Земли под названием почва, они обеспечивают в ней постоянный круговорот минеральных веществ, такой необходимый для её плодородия.
Растения, благодаря тому, что возвращают в атмосферу 90 % влаги, которую испаряет суша, значительно смягчают климат Земли и формируют температурный режим планеты. Поглощая углекислый газ они снижают так называемый парниковый эффект, хотя человек в результате своей хозяйственной деятельности (сжиганию топлива и вырубке значительных площадей влажных экваториальных лесов) и пытается свести все усилия «легких планеты» к нулю.
Растительность, покрывая землю плотным ковром, предохраняет её от пересыхания, создает более мягкий, влажный климат, корни хранят почву от выветривания и эрозии, предотвращают появление оврагов и оползней. Растения выделяют в воздух специфические вещества фитонциды, губительные для болезнетворных бактерий, являются первой важной ступенью в трофических цепях питания.
Человек и растения
В жизни человека растения играют огромную роль, ведь помимо того что они источники кислорода, необходимого для дыхания, они употребляются человеком в пищу (злаки, овощи, зерно-бобовые, плоды деревьев, эфиро-масличные культуры, сахороносные растения), из них делают лекарства, одежду, дома, они служат сырьем для промышленного производства бумаги, краски, каучука и других разнообразных полезных веществ.
Растения - незаменимый источник витаминов и минералов, дефицит которых может привести к развитию у человека серьезных заболеваний. В животноводстве кормовые культуры идут в пищу животным, в крупных мегаполисах они поглощают избыток углекислого газа, служат для санитарных и гигиенических целей, поглощая вредные вещества из воздуха, ионизируя его и увлажняя.
