Николай Иванович Вавилов — выдающийся ученый

Размещено на http://www.allbest.ru

Николай Иванович Вавилов -- выдающийся ученый

Научные исследования Н. И. Вавилова касались обширного круга биологических проблем. Его глубоко интересовали вопросы морфологии, анатомии, физиологии и систематики сельскохозяйственных растений. Этим проблемам он посвятил немалое число своих научных работ. Но в не меньшей мере его привлекали вопросы истории земледелия и происхождения культурных растений, их географического распространения и приемов возделывания. Многочисленные путешествия, ознакомление с земледелием и культурной растительностью большого числа стран дали ему обширный материал для выдвижения в этой области крупнейших теорий, сыгравших большую роль в развитии современного культурного земледелия.

С самого начала научной деятельности внимание Н. И. Вавилова привлекала проблема иммунитета культурных растений к заболеваниям. В равные периоды своей жизни он вновь и вновь возвращался к ней и высказал в своих крупных трудах по этой проблеме взгляды, которые продолжают оставаться руководящими и на сегодняшний день.

Но областью науки, привлекавшей его больше всего, была, пожалуй, генетика и связанная с нею селекция. Генетике он посвятил огромное количество своих фундаментальных исследований. В ней он справедливо видел теоретическую основу селекции, которая -- по его глубокому убеждению -- должна была внести наиболее крупный вклад в дело послереволюционного обновления отечественного земледелия.

Разнообразие научного творчества Н. И. Вавилова говорит прежде всего об его исключительно высокой одаренности. Вместе с тем многогранность его научных исследований позволила Н. И. Вавилову поднять в науке такие мощные пласты, разработка которых была посильна только его научному гению. Наряду с проблемами эволюции и генетики, он ставил в своих трудах кардинальные вопросы растениеводства и указывал пути и методы их решения. Равным образом в его, казалось бы, чисто растениеводческих исследованиях вскрывались и освещались генетические вопросы первостепенного значения.

Научные идеи, поднятые Н. И. Вавиловым, были новы и оригинальны. Он высказал взгляды, коренным образом изменившие сложившиеся до него представления. Его труды произвели переворот в теории и методах исследований. В свете своих оригинальных воззрений он подверг критическому анализу старый, добытый ранее научный материал и показал его в новом и более правильном освещении. Его научные труды, его идеи, теории и взгляда раскрыли перед биологами необычайно широкие горизонты, поставив при этом совершенно новые задачи и более совершенные методы исследования. После опубликования Н. И. Вавиловым своих основных трудов многие биологические исследования как в нашей стране, так и за рубежом развивались в направлении высказанных им идей.

Николай Иванович Вавилов окончил Московский сельскохозяйственный институт (ныне Московская сельскохозяйственная академия им. К. А. Тимирязева). По окончании института он был оставлен для подготовки к профессорскому званию и прошел школу выдающегося ученого Д. Н. Прянишникова и основателя отечественной селекции Д. Л. Рудзинского. В 1911 и 1912 году он работал практикантом в Бюро по прикладной ботанике в Петербурге у Р. Э. Регеля и у известного миколога А. А. Ячевского. В 1913г. II. И. Вавилов был командирован для пополнения знаний за границу и продолжил начатые ранее исследования у крупнейших зарубежных ученых: в Англии -- у Бейтсона, Пеннета и Биффена, во Франции -- у Вильморена, в Германии -- у Геккеля.

В 1917 г. Н. И. Вавилов избирается профессором генетики, селекции и частного земледелия на агрономическом факультете Саратовского университета. Будучи командирован в 1921 г. в США на Международный конгресс по сельскому хозяйству, он организует здесь Советское бюро по интродукции растений, с помощью которого наша страна получила семена многих ценных сортов сельскохозяйственных культур.

1923 г. Н. И. Вавилов избирается членом-корреспондентом Академии наук СССР и директором Государственного института опытной агрономии, а немного позднее и директором Всесоюзного института прикладной ботаники и новых культур.Уже в 1926 г. за свои научные заслуги Н. И. Вавилов -- в числе первых ученых -- был удостоен премии им. В. И. Ленина. Признание его научных заслуг в нашей стране возрастало с каждым годом. В 1929 г. он был одновременно избран академиком Академий наук СССР и УССР. В том же году он становится первым президентом Всесоюзной академии сельскохозяйственных наук, организованной по идее В. И. Ленина, и занимает этот пост в течение шести лет. С 1930 г. и до конца научной деятельности его избирали директором созданного им Института генетики Академии наук СССР. Н. И. Вавиловым опубликовано более 350 научных работ, среди которых много капитальных, вошедших в сокровищницу мировой научной литературы. Нет никакой возможности дать даже краткую характеристику всех его работ. Остановимся на важнейших.

Свое призвание к научной деятельности и свои выдающиеся дарования Н. И. Вавилов проявил уже в период пребывания на селекционной станции Московского сельскохозяйственного института (у Д. Л. Рудзинского), где им были сделаны первые шаги по изучению иммунитета культурных растений и исследованию паразитических грибов. В своей последующей работе он никогда не переставал заниматься этой большой и важной для сельского хозяйства проблемой и последовательно публиковал свои дальнейшие разработки по ней. В 1919 году им была издана монография «Иммунитет растений к инфекционным заболеваниям». в 1935 г.-- «Учение об иммунитете растений к инфекционным заболеваниям»; в 1940 г. Н И. Вавилов сделал доклад (ныне опубликованный) «Законы естественного иммунитета растений к инфекционным заболеваниям». Эти работы до настоящего времени являются основополагающими в решении н разработке проблемы иммунитета. Одним из ранних, но крупнейших генетических исследований был «Закон гомологических рядов в наследственной изменчивости». О нем Н. И. Вавилов доложил впервые на III Всесоюзном селекционном съезде в 1920 г., и «Закон» был оценен членами съезда как периодическая система элементов Менделеева в растительном мире. Это крупное исследование явилось дальнейшим развитием генетической идеи Дарвина о происхождении видов. Оно показало пути, по которым у близких

видов и родов растений параллельно идет формообразовательный процесс, ибо решающее в процессе эволюционного развития живых организмов -- прежде всего их генетические особенности. Помимо огромного генетического значения как закономерности эволюции, закон гомологических рядов в наследственной изменчивости имеет большое значение для ботаников, растениеводов и селекционеров: он не только определяет место каждой формы в растительном мире, но и может указать селекционеру возможные направления в его практической работе.

Придавая огромное значение исходному материалу для селекции, Н. И. Вавилов вложил много энергии в его сбор и изучение. Сборы эти не ограничивались пределами Советского Союза, а производились и в других странах. В них принимал деятельное участие и сам Н. И. Вавилов. Он посетил многие страны Европы, северной и северо-восточной Африки, южной и юго-западной Азии, Северной, Центральной и Южной Америки. Им было организовано также много экспедиций по сбору семян культурных растений в разных странах, прошедших без его личного участия. Всеми этими экспедициями было собрано колоссальное количество растительных образцов, представлявших новый исходный видовой и сортовой материал, о котором, как говорил сам Н. И. Вавилов, «мог только когда-либо мечтать селекционер».

Обработка этого материала позволила обнаружить сосредоточение исключительно большого разнообразия растительных форм в странах древнего земледелия. Выявились очаги культурных растений, где на протяжении многих тысячелетий под воздействием земледельческой культуры определились формы, отличающиеся ценнейшими хозяйственными признаками. 

Собрав их, советские растениеводы заложили прочный фундамент для улучшения сортового состава культур на наших полях. По образному выражению Н. И. Вавилова, «советские растениеводы овладели ключами к мировым сортовым ресурсам».

Изучение собранного материала позволило ІЇ. И. Вавилову опубликовать ряд исследований, среди которых должен быть отмечен его капитальный труд «Центры происхождения культурных растений», вышедший в свет в 192G г., а также «Учение о происхождении культурных растений после Дарвина». В обеих этих работах Н. И. Вавилов выступает как генетик, вскрывший новые генетические закономерности. Идея центров происхождения культурных растений была высоко оценена передовой научной общественностью всех стран. За экспедициями Н. И. Вавилова следили во многих странах и, поняв их важность, стали им подражать.

Еще одна крупная работа Н. И. Вавилова, определившая поворот в представлениях биологов и ботаников самого различного направления,-- «Линнеевский вид как система». В ней дано новое и более глубокое содержание понятия «вид», приобретающее особо важное значение для растениеводов, имеющих дело с представителями культурной флоры. Это выдающееся исследование тоже должно быть отнесено к работам Н. И. Вавилова, вскрывшим генетически обоснованную внутреннюю структуру вида.

К трудам Н. И. Вавилова, носящим генетический характер, должна быть отнесена и серия работ по вопросам селекции: «Селекция как наука», «Ботанико-географические основы селекции», «Мировые растительные ресурсы и их использование», «Научные основы селекции пшеницы» и др. В них освещены коренные вопросы селекции, дана теория интродукция растении, показано значение для селекции отдаленной гибридизации, раскрыты возможности селекции на ряд ценных признаков и т. п.

Н. И. Вавилову принадлежит много работ по земледелию. Сюда относятся статьи о происхождении земледелия, истоки которого он находил не в долинах крупных рек, а в пересеченном рельефе горных районов;работы о проблемах земледелия в особых условиях севера, в полупустынях, во влажных и сухих субтропиках и в различных почвенно-климатических зонах нашей страны Им были опубликованы монографии по земледелию некоторых стран, среди которых наиболее крупная -- «Земледельческий Афганистан», за которую Географическим обществом ему была присуждена золотая медаль им. Н. М. Прожевальского.

Даже небольшие статьи Н. И. Вавилова отражали его оригинальный подход к вопросу. Так, в ранний период его научной деятельности. в 1917 г., им была опубликована небольшая работа «О происхождении культурной ржи», имеющая большое теоретическое значение. В ней он показал особый путь проникновения растений в земледельческую культуру: от диких растений через их сорно-полевое состояние в чистую культуру. Этот путь оказался в дальнейшем характерным не только для ржи. Он пройден также и многими другими, более молодыми сельскохозяйственными культурами.

Огромное научное наследие Н. И. Вавилова не может быть охарактеризовано в кратких словах. Полная и объективная оценка его научного подвига будет дана историей, но можно быть уверенным, что она будет высокой. Его научные труды были высоко оценены во всех культурных странах еще при его жизни. Показателем этого можно считать избрание Н. И. Вавилова членом академий наук или крупных обществ почти во всзх странах. Ею выдающиеся заслуги в развитии генетики привели к избранию его в 1932 г. вице-президентом VI Международного конгресса генетиков в Итаке (США), а в 1938 г.-- президентом VII Международного генетического конгресса в Эдинбурге. В качестве одного из показателей широкого признания заслуг Н. И. Вавилова в области генетики за рубежом можно отметить, что на обложке английского журнала «Heredity», вместе с портретами Дарвина и наиболее выдающихся генетиков Менделя и Моргана, помещен и портрет Вавилова.

За свои выдающиеся географические исследования Н. И. Вавилов был награжден золотыми медалями различных академий зарубежных стран, а в 1931 г. был избран президентом Географического общества СССР. В 1967 г. Всесоюзному научно-исследовательскому институту растениеводства в Ленинграде присвоено имя его организатора -- Николая Ивановича Вавилова. А годом раньше в Советском Союзе было создано Всесоюзное общество генетиков и селекционеров, первым актом которого было ходатайство перед Советским правительством о присвоении обществу имени Н. И. Вавилова.

Многие годы Н. И. Вавилов был организатором и руководителем советской сельскохозяйственной науки. Эту роль он выполнял особенно продуктивно в период пребывания на посту президента Всесоюзной академии сельскохозяйственных наук им. В, И. Ленина. Под руководством этой Академии в тот период было создано большое число крупных отраслевых научно-исследовательских институтов и их разветвленная опорная сеть. Велики его заслуги и на посту директора Всесоюзного института растениеводства, ставшего при нем ведущим институтом. Здесь была собрана мировая коллекция культурных растений, на основе которой было создано множество выдающихся советских селекционных сортов. Были заложены теоретические основы происхождения, географии, интродукции, генетики, селекции, биохимии и физиологии культурных растений, созданы хорошо оборудованные лаборатории и сеть опорных пунктов института. Вокруг Н. И. Вавилова сложился коллектив талантливых исследователей, его высоко даровитых сподвижников.Н И.Вавиловым было организовано периодическое издание капитальных научных трудов, выходивших под его редакцией. Среди них следует назвать привлекавшие широкий интерес у нас и завоевавшие известность за рубежом периодическое издание «Труд по прикладной ботанике, генетике и селекции» , фундаментальные сводки «Культурная флора СССР», «Теоретические основы селекции» и другие.

Широта и размах работ Н. И. Вавилова были основаны на ясном понимании задач социалистического строительства в нашей стране. Пафос строительства новой жизни полностью отвечал его не знавшей усталости натуре и вдохновлял данный ему природой живой ум. Работоспособность его была необычайной. Он мог работать с раннего утра и до поздней ночи, довольствуясь обычно кратким, 4-5-часовым сном.Природа наделила его изумительным с человеческими качествами. Его гениальность сочеталась с огромной трудоспособностью, а неутомимая энергия -- с широчайшей эрудицией. Его творческие построения были всегда убедительны, ибо базировались они на прекрасном знании фактов. 

Он развил учение об исходном материале для селекции, собрал гигантскую коллекцию растительных образцов в различных странах земного шара и на этом материале обосновал новые методы выведения селекционных сортов, сыгравших большую роль в успешном развитии молодой отечественной селекции. Он создал выдающуюся школу отечественных биологов, за которой следует плеяда биологов зарубежных стран.,

Личное обаяние Н. И. Вавилова привлекало к нему молодежь. Он был всегда благожелательно настроен к людям, охотно и активно поддерживал всех, у кого обнаруживал неподдельный интерес и способности к научной работе.

Наряду с научной Н. И. Вавилов вел и большую государственную работу. С 1926 по 1935 г. он был членом ПИК СССР и неоднократно избирался членом ВЦИК и членом Ленинградского Совета депутатов трудящихся, участвовал в деятельности многих общественных организаций. Выдающиеся научные исследования и созданные им теории, его плодотворные научные экспедиции по всему миру, его гигант-скал организаторская деятельность, блестящее руководство крупнейшими научными учреждениями и вся его неповторимая жизнь отданная беззаветному служению Родине, никогда не будут забыты потомками.

Селекционная работа начинается с подбора исходного материала, от которого, как считал Н. И. Вавилов, прежде всего зависит успех селекционной работы. Исходным материалом в селекции называют культурные и дикие формы растений, используемые для выведения новых сортов. В качестве исходного материала используют:

1) формы и сорта растений, имеющиеся в большом разнообразии в природе; 2) формы растений, создаваемые в самом процессе селекции путем гибридизации и при искусственном воздействии различных внешних условий,

В современной селекции применяют следующие основные виды и способы получения исходного материала.

I. Естественные популяции. К ним относятся дикорастущие формы, местные сорта культурных растений и образцы мировой коллекции сельскохозяйственных растений.

II. Гибридные популяции. Различают два вида гибридных популяций: 1) внутривидовые, получаемые в результате скрещивания сортов и форм в пределах одного вида; 2) создаваемые путем скрещивания разных видов и родов растений (межвидовые и межродовые).

III. Самоопыленные линии (инцухт-линии). Служат важным источником исходного материала в селекции перекрестноопыляющихся растений. Их получают путем многократного принудительного самоопыления этих растений. Лучшие линии скрещивают между собой или с сортами для создания гетерозисных гибридов, в результате образуются гибридные семена, которые используют в течение одного года. Гибриды, полученные на основе самоопыленных линий, в отличие от обычных гибридных сортов нужно воспроизводить ежегодно.

IV. Искусственные мутации и полиплоидные формы. Этот вид исходного материала создается путем воздействия на растения различными видами радиации, химическими веществами, температурой и другими мутагенными средствами. Значение различных видов исходного материала в истории развития селекции и в настоящее время неодинаково. На протяжении многих столетий единственным его видом были естественные популяции. Затем генетика теоретически обосновала применение гибридизации. Использование этого метода в практической селекции началось в нашей стране в 20-е гг. С 30-х гг. гибридизация как метод создания исходного материала приобретает все большее значение, и в настоящее время внутривидовая гибридизация является основным методом его при работе почти со всеми культурами. Несмотря на огромные трудности отдаленной гибридизации, она также широко используется для создания исходного материала в селекции ряда важнейших сельскохозяйственных культур.

Мутации и полиплоидные формы -- новые источники получения исходного материала, применение которых с каждым годом расширяется и в работе с некоторыми культурами дает практически ценные результаты.

Селекция (от лат. selection - отбор, выбор) - это наука о получении новых форм растений, животных и микроорганизмов с ценными для человека свойствами. Селекция, о которой Н.И. Вавилов говорил, что это «эволюция, направляемая волей человека», является одновременно и искусством, и наукой, и особой отраслью сельского хозяйства.

Итогом селекционных работ являются сорт растений, порода животных, штамм микроорганизмов. Сорт растений или порода животных - это совокупность особей одного вида, созданная в результате селекции и обладающая определенными, передающимися по наследству, морфологическими, биологическими, хозяйственными признаками и свойствами.

Целенаправленной селекционной работе предшествовал период одомашнивания животных и окультуривания растений. Первые попытки одомашнивания были предприняты людьми еще 10-12 тыс. лет назад, а возможно, и ранее, когда древними охотниками были уничтожены крупные млекопитающие (основные объекты промысла), и охота перестала обеспечивать людей продуктами питания в достаточной степени. Домашний кролик, был одомашнен лишь в Средневековье, сахарная свекла в XIX в., мята - в XX в. Как наука селекция окончательно оформилась благодаря трудам Ч.Дарвина. Он проанализировал огромный материал по одомашниванию животных и введению в культуру растений и на этой основе создал учение об искусственном отборе. В настоящее время селекция является важнейшим родом практической деятельности человека, итогом которой стали все имеющиеся сегодня сорта культурных растений, породы домашних животных и штаммы полезных микроорганизмов.

Научной основой современной селекции выступает генетика, в частности такие ее разделы, как теории гена и мутаций, молекулярные основы наследственности, учение о роли среды в фенотипическом проявлении генетической информации, теория отдаленной гибридизации, экологическая генетика и др. Использование генетических подходов позволяет решать следующие задачи современной селекции:

- повышение урожайности и продуктивности уже существующих сортов и пород;

- выведение новых сортов и пород;

- улучшение качества продукции;

- повышение устойчивости сортов и пород к заболеваниям;

- повышение экологической пластичности сортов и пород;

- выведение сортов и пород, пригодных для механизированного или промышленного выращивания и разведения и др.

2. Центры происхождения культурных растений

Один из основоположников научной селекции, академик Николай Иванович Вавилов, считал, что для успешного решения задач селекции, необходимо изучение:

- исходного сортового, видового и родового разнообразия растений и животных; вавилов биолог линнеевский

- влияния среды на развитие интересующих селекционера признаков;

- наследственной изменчивости;

- закономерностей наследования при гибридизации;

- особенностей селекционного процесса для самоопыляющихся или перекрестноопыляемых растений.

Это позволяет построить стратегию и тактику искусственного отбора.

Любая селекционная программа начинается с подбора исходного материала. Чем он разнообразнее, тем эффективнее будут результаты. Важнейший раздел селекции - учение об исходном материале - фактически был разработан Н.И. Вавиловым и подробно изложен в его работе «Центры происхождения культурных растений».

Решая проблему исходного материала, Н.И. Вавилов обследовал многие районы земного шара и выявил территории с наибольшим генетическим разнообразием культивируемых растений и их диких сородичей. В 1920-1930 гг. Н.И. Вавилов вместе с сотрудниками осуществил более 60 экспедиций в 54 страны мира по всем обитаемым континентам, кроме Австралии.

Участники этих экспедиций - ботаники, генетики, селекционеры - были настоящими охотниками за растениями. В результате огромной работы они установили важные закономерности, показав, что не во всех географических зонах культурные растения обладают одинаковым разнообразием. Для разных культур существуют свои центры многообразия, где сосредоточено наибольшее число сортов, разновидностей, разнообразных наследственных отклонений. Эти центры многообразия являются и районами возникновения культурных сортов. Так, у картофеля максимум генетического разнообразия отмечен в Южной Америке, у кукурузы - в Мексике, у риса - в Китае и Японии, у пшеницы и ржи - в Средней Азии и Закавказьи, у ячменя - в Африке. Большинство центров совпадает с древними очагами земледелия. Это в основном не равнинные, а горные районы. Таких центров многообразия Н.И. Вавилов насчитал сначала 8, а в более поздних работах сократил их число до 7.

1. Южноазиатский тропический (Индийский, или Индонезийско-Индокитайский).

2. Восточноазиатский (Китайский, или Китайско-Японский).

3. Юго-Западноазиатский (Переднеазиатский и Среднеазиатский).

4.Средиземноморский.

5.Абиссинский(Эфиопский).

6.Центральноамериканский (Южномексиканский, или Среднеамериканский).

7. Южноамериканский (Андийский).

Начатая Н.И. Вавиловым работа была продолжена другими ботаниками. В 1970 г. П.М. Жуковский установил еще 4 центра: Австралийский, Африканский, Европейско-Сибирский и Североамериканский. Таким образом, в настоящее время насчитывается 11 первичных центров культурных растений.

Наряду с открытием мировых центров происхождения культурных растений Н.И. Вавилов и его сотрудники собрали самую крупную в мире коллекцию растений, которая была сосредоточена в созданном Всесоюзном институте растениеводства (ВИР, г. Ленинград, ныне СанктПетербург), в настоящее время носящем имя Н.И. Вавилова. Эта коллекция в виде семенных образцов постоянно пополняется, воспроизводится на полях опытных станций института. Она является тем кладезем исходного материала, которым пользуются все генетики и селекционеры страны, работающие с растениями.

Карта центров происхождения культурных растений

Мировая коллекция растений - ныне крупнейшее национальное достояние, сохраненное сотрудниками ВИРа во время блокады Ленинграда в годы Великой Отечественной войны. Она требует к себе бережного отношения и постоянного пополнения. В коллекции ВИРа насчитывается более 180 тыс. образцов, представляющих 1740 видов растений со всех континентов нашей планеты. В их числе более 39 тыс. образцов зерновых, более 19 тыс. - зернобобовых, почти 30 тыс. - кукурузы и крупяных культур, около 4 тыс. - клубнеплодов, почти 17 тыс. - овощных и бахчевых культур, более 11 тыс. - плодовых и ягодных культур, около 2 тыс. образцов винограда, свыше 9 тыс. образцов субтропических и декоративных растений.

Из 250 тыс. видов цветковых растений человек использует для своих целей около 3 тыс. видов и только 150 видов ввел в культуру.

3. Происхождение домашних животных и центры доместикации

На первых этапах селекции животных происходило одомашнивание, приручение животных. Выращивались детеныши диких животных, каким-либо образом попавшие к человеку. Среди них преимущественно выживали те, кто вел себя наименее агрессивно по отношению к человеку, кто легко размножался в неволе. Отбор, который проводил человек, сначала был бессознательным, т.к. не ставилась цель улучшить отдельные показатели продуктивности. Наиболее полный анализ этого этапа селекции дан в классических трудах Ч.Дарвина «Происхождение видов» (1859 г.) и «Изменение животных и растений под влиянием одомашнивания» (1868 г.). Из более 40 тыс. видов позвоночных животных человек одомашнил только 20 видов.

Как свидетельствуют современные данные, центры происхождения животных и районы их одомашнивания, или доместикации (от лат. domesticus - домашний), - это территории древних цивилизаций. В Индонезийско-Индокитайском центре впервые, по-видимому, были одомашнены животные, не образующие крупные стада: собака, свинья, куры, гуси, утки. Причем собака, большинство пород которой происходит от волка, - одно из наиболее древних домашних животных.

В Передней Азии, как полагают, были одомашнены овцы, их предки - дикие бараны муфлоны. В Малой Азии одомашнены козы. Одомашнивание тура, ныне исчезнувшего вида, произошло, вероятно, в нескольких областях Евразии. В результате возникли многочисленные породы крупного рогатого скота. Предки домашней лошади - тарпаны, окончательно истребленные в конце XIX-начале XX вв., были одомашнены в степях Причерноморья. В американских центрах происхождения растений были одомашнены такие животные, как лама, альпака, индейка.

Многочисленные зоологические исследования подтвердили, что для каждого вида домашних животных, несмотря на обилие пород, существует, как правило, один дикий предок.

Таким образом, для большинства видов домашних животных и культурных растений, несмотря на их огромное разнообразие, обычно удается указать исходного дикого предка.

II. Закрепление знаний

Обобщающая беседа по ходу изучения нового материла и заполнение таблицы «Центры происхождения культурных растений»

Таблица 1. Центры происхождения культурных растений (по Н.И. Вавилову)

Размещено на Allbest.ru