小麦和玉米胜出的秘密

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  玉米和小麦是当今全球最主要的粮食作物,产量位居主要农作物的第一和第二。今天,美洲国家大量种植玉米,每年的产量达到几亿吨,而全世界35%~40%的人口则以小麦为主食。
  在漫长的发展历程中,人类驯化了许多植物,玉米和小麦就位列其中。在人类种植野生植物的过程中,被驯化的新品种或亚种也随之产生,这些新品种有着不同以往的特点,比如颗粒更加饱满。长久以来,许多考古学家认为,这都是人类的智慧和功劳,是人类用自己的双手选择了产量最大、容易收获的植物品种。但是近几十年来,大量研究动摇了这个观点,特别是对于玉米和小麦来说,它们能够在“主食争夺战”中脱颖而出,还有一个秘密原因。
  玉米和玉米祖先差别很大
  让我们先来看看玉米。玉米是玛雅人和许多美洲古代文明的植物之王,在他们的宗教和文化里占据着中心地位。人类在什么时间,以什么方式驯化了玉米?
  目前,考古学家认为这可能要追溯到距今1万多年前,他们的主要依据是,在墨西哥西部的一个河谷里,发现了最古老的玉米遗迹,距今9000年。也是在那个河谷,还生长着野生的玉米祖先——大刍草。
  但玉米的这个“祖先”却颇有争议,因为大刍草和玉米的形态差别很大。比如,大刍草的块头更大,分支更多,它的雄花和雌花的位置也与玉米不同,如此大的差别让许多人怀疑玉米不是从大刍草演化来的,而是另有起源。而且,玉米的收割非常容易,因为它的果穗更容易辨认,果穗直接从主茎干上生长出来;而大刍草的果穗较小,分布在枝桠上。玉米的谷粒基本上在同一时期成熟,而大刍草的成熟期却长达两个月,人们要收割大刍草,得一趟趟地去地里收割,以免因为收割不及时而损失产量。此外,一棵玉米穗上可以结出数百颗谷粒,而大刍草却只能结出可怜的十几粒。
  所以看起来,玉米真的像是古代人利用自己的智慧,对大刍草进行了“脱胎换骨”的驯化,才出现了玉米这个优良农作物。
  气候让美洲居民选择了大刍草
  但是最近,科学家研究后认为,人们觉得玉米和大刍草差别很大,是建立在我们已经掌握的大量植物知识的基础上的,而在1万多年前,古代人可没有这些植物知识。尤其需要注意的是,那个时期大气中的二氧化碳含量平均比现在少40%,当时的天气同现在相比,更加寒冷、干燥。
  当时的大刍草会是怎样的情况呢?我们无法回到1万多年前,但是却可以模拟当时的气候环境。科学家就是这么做的,通过实验他们发现,除了果穗大小不一样外,当时那种环境中生长的大刍草和玉米是非常相似的。大刍草的果穗从主茎干分出,雄花和雌花的位置也与玉米相同。更有趣的是,大刍草的谷粒外壳也能像玉米一样脱落了,因此在1万多年前,大刍草谷粒的收割和食用像今天的玉米一样容易。
  看起来,一万多年前的美洲居民能够发现大刍草具有驯化的潜力,并不是一件很困难的事情,同其他植物相比,当时的大刍草本来就优势明显,于是美洲居民开始逐渐筛选优良品种,玉米诞生了。1万多年前的特殊气候是让大刍草进入人类“法眼”的重要因素。
  二氧化碳让农作物增产
  小麦被驯化的故事和大刍草类似。早在距今大约1万年前,当早期农业在中东土壤肥沃的月湾地带(今从地中海延伸到伊朗的广阔地区)出现的时候,人们种植的主要就是小麦。在此后的二千年里,小麦被推广到了世界各地。
  但为什么当时的西亚居民大力驯化小麦,而不驯化别种作物呢?
  从考古资料来看,对于生活在狩猎-采集阶段的原始人类,野生状态下的小麦并不特别受他们青睐,仅是他们食用的众多野生谷类之一。真正让小麦脱颖而出的因素,也是当时的气候。
  我们知道,地球上的气候总是冷一阵,暖一阵。当然这里说的“一阵”可能延续几万,甚至几十万年。较冷时期称为冰期。西亚最早的农业刚好就出现于最近一个冰期结束的时候。气候变暖带来一个特别有利于作物生长的条件——空气中二氧化碳浓度开始升高。即使在今天空气中二氧化碳浓度已经很高的情况下,浓度继续升高都会使绝大多数作物增产,只是对于不同作物,增产幅度不一而已。
  野小麦——顺理成章的选择
  最近,一位英国科学家做了一项试验。他找到原始人类在冰期食用过的两种谷类,也就是今天我们食用的小麦和大麦的前身——野小麦和野大麦。然后,一组在相当于冰期的低二氧化碳浓度下种植;另一组在相当于冰期结束时高二氧化碳浓度下种植。此外,在两种条件下还种植了其他4种我们今天已不再食用,但原始人类曾经采集食用过的野生谷类。
  结果发现,在二氧化碳浓度更高的条件下,第二组的所有作物都比第一组长势更好,产量更高。但野小麦和野大麦的产量上升得更高,第二组的野小麦和野大麦比第一组的产量几乎翻了一倍。
  这说明,野小麦和野大麦对大气中的二氧化碳浓度的升高更为敏感。考虑到早期人类最看重的是作物产量,所以冰期结束之后,种植小麦和大麦就成了他们顺理成章的选择。
  面对我们餐桌上的米饭和玉米,我们在感谢祖先用自己的智慧驯化野生植物的时候,也得感谢一下1万年前的特殊气候,正是这特殊的气候,让小麦和玉米发挥了产量和收获上的优势,养活了一代代的人类。
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