Ранний рост зерновых культур был обусловлен водными ресурсами

Фото из открытых источников

В раннем неолите злаки в некоторых частях Юго-Западной Азии достигали больших размеров из-за более влажных условий выращивания, а не в результате селекции человеком посредством обработки почвы. Новое исследование, объединяющее остатки растений, изотопы углерода и данные о сорняках, позволяет проследить, как началось одомашнивание злаков в южном Леванте. Его результаты были опубликованы в журнале Proceedings of the National Academy of Sciences.

Более крупные зерна часто рассматривались как ранний признак человеческого отбора, поскольку одомашненные злаки, как правило, имеют более крупные семена, чем дикие растения.

Новое исследование указывает на другой процесс. Ученые изучили остатки злаков из трех археологических комплексов в Шараре и Эль-Хемме в Иордании. Дикий ячмень и полба имеют хрупкий колосник. После созревания растений эта структура разрушается, и семена падают на землю. У одомашненных злаков позже развился более прочный колосник, который удерживает зерна на месте и облегчает уборку урожая.

Размер зерен развивался по-разному. На ранних стоянках ячмень и полба все еще имели дикие формы колоса. Однако некоторые зерна были значительно крупнее других. Некоторые достигали размеров, сходных с размерами более поздних одомашненных злаков.

Исследователи проверили, объясняет ли культивация разницу. Они использовали анализ стабильных изотопов углерода в обугленных зернах. Значения изотопов углерода в остатках злаков сохраняют информацию о водном стрессе во время роста растений. Результаты показали четкую связь между влажностью и размером зерна.

Более крупные зерна ячменя имели изотопные значения, связанные с более влажными условиями выращивания. Более мелкие зерна, характерные для диких сортов, демонстрировали признаки большего водного стресса. Таким образом, доступность воды оказывала сильное влияние на размер, достигаемый отдельными растениями.

Группа исследователей также изучила остатки сорняков на тех же участках. Сорняки, связанные с зерновыми культурами, указывали на малозатронутые участки, а не на поля, подвергавшиеся интенсивной обработке почвы. Таким образом, данные о растительности мало подтверждают модель, согласно которой многократное нарушение почвенного покрова способствовало раннему росту зерна.

Исследование возглавила Джейд Уитлам из Оксфордского университета. Она заявила, что совокупные данные указывают на пластичность развития как на основную причину ранних изменений размера зерна. Проще говоря, один и тот же тип растения производил зерна разного размера по мере изменения условий выращивания.

Это различие важно для понимания пути от диких растений к сельскохозяйственным культурам. Более крупное зерно не всегда свидетельствует о генетических изменениях или человеческом отборе. Сначала форма растения изменилась под влиянием условий окружающей среды, а позже культивирование способствовало наследственным изменениям.

Исследование предполагает, что одомашнивание злаковых происходило поэтапно. Ранние методы обработки растений были частью более длительного процесса изменения способов использования и формирования местной среды обитания охотниками-собирателями. Генетический отбор на более крупные зерна, вероятно, произошел позже, после отбора злаковых с нерассыпающейся осью стебля.

Одних лишь морфологических признаков достаточно, чтобы предположить, что одомашнивание уже шло полным ходом. Однако добавление изотопных данных и информации об экологии сорняков позволяет получить более полную картину условий, в которых эти признаки развивались.

Ранние общины на протяжении поколений занимались выращиванием диких злаков, прежде чем эти растения проявили полный набор признаков, связанных с одомашниванием.

Исследование представляет новую последовательность эволюции зерновых культур в южном Леванте. Сначала на рост растений повлияли факторы окружающей среды. Позже последовал генетический отбор, связанный с культивацией, который способствовал формированию зерновых, ставших основными культурами сельского хозяйства.