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| 草 時間範囲:[1]
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| 開花時に雄しべが伸びた、 エボシノキ（ Alopecurus pratensis ）の花頭 | |
科学的分類 
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| 王国： | 植物界 |
| クレード: | 維管束植物 |
| クレード: | 被子植物 |
| クレード: | 単子葉植物 |
| クレード: | ツユクサ科 |
| 注文： | ポアレス |
| クレード: | イネ科動物 |
| 家族： | イネ科 バーンハート[2] |
| タイプ属 | |
| ポア | |
| 亜科 | |
| 同義語[3] | |
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イネ科 Juss. | |
イネ科( / p oʊ ˈ eɪ s i . iː , - ˌ aɪ / ) は、イネ科( / ɡ r ə ˈ m ɪ n i . iː , - ˌ aɪ / ) とも呼ばれ、一般にイネ科として知られる、ほぼどこにでも見られる単子葉植物の顕花植物の科です。この科には、穀類のイネ科植物、竹類、自然草原のイネ科植物、芝生や牧草地で栽培される種が含まれます。後者は一般に総称してイネ科植物と呼ばれます。
イネ科は約780属、約12,000種を擁し、[4]キク科、ラン科、マメ科、アカネ科に次いで5番目に大きな植物科です。[5]
イネ科は経済的に最も重要な植物科であり、トウモロコシ、小麦、米、オート麦、大麦、キビなどの栽培穀物から人間の主食を供給し、肉を生産する動物の飼料としても利用されている。イネ科は、人間の直接消費を通じて、全食事エネルギーの半分強（51%）を供給しており、米が20%、[6]小麦が20%、トウモロコシが5.5%、その他の穀物が6%を供給している。[要出典]イネ科の一部は建築材料（竹、茅葺き、わら）として使用され、他のものは、主にトウモロコシからエタノールへの変換を介してバイオ燃料の供給源となる。
イネ科植物の茎は節を除いて中が空洞で、2列に分かれて細い葉が交互に生えています。葉の下部は茎を包み、葉鞘を形成しています。葉は葉身の基部から生えており、頻繁な放牧に対応できる適応となっています。
サバンナや大平原などの草本植物が優勢な草原は、グリーンランドと南極を除く地球の陸地面積の40.5%を占めると推定されています。[7]草本植物は、湿地、森林、ツンドラなど、他の多くの生息地でも重要な植生の一部となっています。
一般的に「草」と呼ばれていますが、海草、イグサ、スゲなどのグループはこの科に含まれません。イグサとスゲはイネ科に属し、イネ目に属しますが、海草は ナミズキ目に属します。しかし、それらはすべて単子葉植物のグループに属します。
説明
典型的な芝生植物の図
イネ科植物は一年草または多年草 であり、[8] : 10 一般に次の特徴があります（画像ギャラリーを参照できます）。イネ科植物の茎は稈と呼ばれ、通常は円筒形（まれに扁平だが3角形ではない）で中空であり、葉が付く節で詰まっています。[ 8] [9]イネ科植物の葉はほぼ常に互生し、二枚葉（一平面上）で、平行な葉脈があります。[8] : 11 それぞれの葉は、茎を包む下部の鞘と、全縁（すなわち滑らかな）の葉身に分化しています。[8] : 11 多くのイネ科植物の葉身はシリカの植物珪酸体で硬化しており、草食動物が近寄るのを防ぎます。剣草など、一部のものは人の皮膚を切るほど鋭利です。鞘と葉身の接合部には膜状の付属物または毛の縁があり、水や昆虫が鞘内に侵入するのを防ぎます。[8] : 11
イネ科の花は、特徴的に小穂に配列し、各小穂には1つ以上の小花がある。[8] : 12 小穂はさらに円錐花序または穂花にグループ化される。小穂のうち小花をつける部分は花梗と呼ばれる。小穂は基部にある2つ（またはそれ以下）の苞葉（穎）と、それに続く1つ以上の小花から構成される。[8] : 13 小花は、外側の苞葉（外苞）と内側の苞葉（内苞）の2つの苞葉に囲まれた花から構成される。花は通常両性花で（トウモロコシは重要な例外）、主に風媒花または風受粉だが、昆虫が媒介することもある。 [10]花被は2つの鱗片（被鱗）に縮小し、[8] : 11 被鱗と外苞と穂花を広げるために伸縮する。これらは一般に変化した萼片と解釈される。イネ科植物の果実は穎果であり、種皮は果壁に融合している。[8] : 16 分 げつとは、種子から生じた最初の芽以外の葉のついた芽である。[8] : 11
成長と発展
草の葉は、細長い茎の先端からではなく、葉の根元から成長します。この低い成長点は、放牧動物への対応として進化したもので、これにより、草は植物に深刻なダメージを与えることなく、定期的に放牧または刈り取られることができます。 [11] : 113–114
イネ科植物の成長習性は、一般的に束状（または匍匐性）、匍匐茎性、根茎性の3つに分類される。[12] イネ科植物の成功は、その形態と成長過程、そして生理学的多様性に一部依存している。炭素固定のための光合成経路を示すC3イネ科植物とC4イネ科植物がある。C4イネ科植物は、特殊なクランツ葉構造に関連した光合成経路を持ち、水利用効率を高め、暑く乾燥した環境に適応しやすくしている。[13]
C3草は「冷季型」草と呼ばれ、C4植物は「温季型」草と考えられています。[8] : 18–19
- 一年生冷季作物 –小麦、ライ麦、一年生ブルーグラス（一年生メドウグラス、Poa annua）、オート麦
- 多年生冷季型 – オーチャードグラス（コックフット、Dactylis glomerata）、フェスク（Festuca spp.）、ケンタッキーブルーグラス、ペレニアルライグラス（Lolium perenne）
- 一年中温暖期に栽培されるトウモロコシ、スーダングラス、パールミレット
- 多年生の暖地型植物 -ビッグブルーステム、インディアングラス、バミューダグラス、スイッチグラス。
C4 種はすべてPACMAD 系統群に属していますが(下図参照)、さまざまな亜科や属で、さまざまな形態の C4 が 20 回以上出現しているようです。たとえば、Aristida属では、1 つの種 ( A. longifolia ) は C3 ですが、他の約 300 種は C4 です。別の例として、トウモロコシ、モロコシ、サトウキビ、ハトムギ、ブルーステムグラスを含むAndropogoneae族全体がC4 です。[14]イネ科植物の約 46 パーセントが C4 植物です。[ 15]
分類
イネ科という名前は、1895年にジョン・ヘンドリー・バーンハートによってつけられました。 [16] : 7 これは、ロバート・ブラウンが1814年に記載したPoeae族と、カール・リンネが1753年に記載したタイプ属Poaに基づいています。この用語は、古代ギリシャ語のπόα（póa、「飼料」）に由来しています。
進化の歴史
イネ科植物には、最も用途の広い生命体が含まれています。イネ科植物は白亜紀の終わり頃に広く分布するようになり、現代のイネや竹に関連するイネ科植物を含むさまざまな植物珪酸体を含む恐竜の糞の化石（糞石）が発見されています。[17]イネ科植物は、緑豊かな熱帯雨林、乾燥した砂漠、寒い山、さらには潮間帯の生息地の環境に適応しており、現在最も広く分布している植物種です。イネ科植物は、あらゆる種類の野生生物にとって貴重な食料とエネルギー源です。
系統樹では、括弧内に亜科とおおよその種の数が示されている：[14]
2005年以前は、化石の発見により、イネ科植物は約5500万年前に進化したことが示されていました。インドの白亜紀後期（マーストリヒチアン）のラメタ層から発見された白亜紀の恐竜の糞石から、イネ科植物の植物珪酸体が発見され、この年代は6600万年前にまで遡りました。[18] [19] 2011年には、同じ堆積層から現代のイネ科植物であるイネ科植物の化石が発見され、この時点で主要な系統が大幅に多様化していたことが示唆されました。[20]
2018年、中国北部で発見されたハドロサウルス上科 恐竜 Equijubus normaniの歯から抽出された草の微化石についての研究が発表された。この化石は、約1億1300万～1億年前の白亜紀前期アルビアン期に遡り、イネ科内の原始的な系統に属し、Anomochlooideaeと類似していることが判明した。これらは現在知られている最古の草の化石である。[1]
BOP系統群の3つの亜科、竹亜科、メダカ亜科、スナガバガ科の関係は解明されており、竹亜科とスナガバガ科はメダカ亜科よりも互いに近縁である。[21]この分離は、約400万年という比較的短い期間内に起こった。
レスター・チャールズ・キングによると、後期新生代に草が広がったことで、丘陵斜面の進化のパターンが変化し、上り坂が凸で下り坂が凹の斜面が好まれ、自由面がないことが一般的になったという。キングは、これは草の絨毯による表面洗浄がよりゆっくりと作用した結果であり、その結果、比較的土壌の浸食が進んだと主張した。[22] [23]
区分
約771属に約12,000種のイネ科植物があり、12の亜科に分類されています。[24]イネ科植物の属の全リストを参照してください。
- Anomochlooideae Pilg. ex Potztal は、2 つの属 ( Anomochloa、Streptochaeta )を含む広葉イネ科の小さな系統です。
- Pharoideae L.G.Clark & Judz.、 Pharus 属とLeptaspis 属を含む 3 属のイネ科植物の小さな系統
- Puelioideae LGClark、M.Kobay.、S.Mathews、Spangler & EAKellogg 、アフリカのPuelia属の小さな系統
- Pooideaeには、小麦、大麦、オート麦、イネ科の草 ( Bromus )、ヨシ科の草 ( Calamagrostis )、ブルーグラス( Poa )などの多くの芝生や牧草が含まれます。
- タケ科（竹を含む）
- イネや野生イネを含むEhrhartoideae科
- アリスティドイデアエ（アリスティダ属を含む）
- オオヨシやヨシを含むアオノキ亜科
- Chloridoideaeには、ラブグラス ( Eragrostis、テフを含む約 350 種)、ドロップシード ( Sporobolus、約 160 種)、シコクビエ( Eleusine coracana (L.) Gaertn.)、およびミューリーグラス ( Muhlenbergia、約 175 種) が含まれます。
- Panicoideaeには、パニックグラス、トウモロコシ、モロコシ、サトウキビ、ほとんどのキビ、フォニオ、ハトムギ、ブルーステムグラスなどが含まれます。
- ミクラロイデア科
- ススキを含むダンソウ科
分布
イネ科植物は、地球上で最も広く分布し、最も豊富な植物群の1つです。イネ科植物は、南極大陸を含むすべての大陸に生息しています。 [25] [26]南極ヒメイネ科植物（Deschampsia antarctica）は、南極半島西部に自生するわずか2種の植物種のうちの1つです。
エコロジー
イネ科植物は、草原、塩性湿地、葦沼、ステップなど、多くの生息地で優勢な植生です。また、ほぼすべての他の陸上生息地でも、植生の一部として小規模ながら存在します。[要出典] イネ科植物が優勢なバイオームは草原と呼ばれます。草原の大きな連続した領域のみを数えると、これらのバイオームは地球上の陸地の31％を占めます。[27]草原には、パンパ、ステップ、プレーリーが含まれます。[28]イネ科植物は、多くの草食哺乳類 の食物となるほか、[29]多くの種の蝶や蛾の食物にもなります。[30] [31] 多くの種類の動物が草を主な食料源として食べ、牧草食動物と呼ばれます。これには、牛、羊、馬、ウサギのほか、バッタや多くの茶色の蝶の幼虫など多くの無脊椎動物が含まれます。草は雑食性の動物や、時には主に肉食性の動物によっても食べられます。
多くの種が放牧と火災に適応しているため、イネ科植物は特定のバイオーム、特に温帯草原を支配しています。[32]
イネ科植物は分裂組織が植物の下部にあるという点で珍しい植物です。そのため、イネ科植物は上部の刈り込みからすぐに回復することができます。 [33]新生代 における大型草食動物の進化は、イネ科植物の拡散に貢献しました。大型草食動物がいなければ、火事で焼けた地域はすぐにイネ科植物で覆われ、十分な雨が降れば木の苗木が生い茂ります。木は最終的にほとんどのイネ科植物に勝ります。踏みつける草食動物は苗木を枯らしますが、イネ科植物は枯らしません。[11] : 137
有性生殖と減数分裂
有性生殖と減数分裂は、イネ、トウモロコシ、小麦、大麦で研究されてきた。[34]これらの作物種における減数分裂の研究は、減数分裂組換えが植物育種の重要な要素であるため、作物の改良に関連している。[34]動物とは異なり、雄と雌の両方の植物生殖系列の指定は、開花期の発達後期に起こる。胞子体段階から配偶体状態への移行は、減数分裂の開始によって開始される。[34]
用途
人間の観点から見ると、イネ科植物はおそらく経済的に最も重要な植物科です。[35]イネ科植物の経済的重要性は、食料生産、産業、芝生など、いくつかの分野に由来しています。イネ科植物は、家畜の餌として6,000年もの間栽培されており[要出典] 、小麦、米、トウモロコシ、大麦などのイネ科植物の穀粒は、人間の最も重要な食用作物です。イネ科植物は、茅葺き屋根、紙、燃料、衣類、断熱材、柵用の木材、家具、足場や建築資材、マット、スポーツ用芝生、バスケットの製造にも使用されています。
食料生産
栽培されている作物のうち、70%はイネ科植物です。[36]食用種子のために栽培される農業用イネ科植物は、穀類または穀物と呼ばれます（ただし、後者の用語は、農業で使用される場合、穀類と、ソバやマメ科植物などの他の植物種の同様の種子の両方を指します）。米、小麦、トウモロコシの3種類の穀類は、人間が消費する全カロリーの半分以上を供給しています。[37]穀類は、人間にとって主要な炭水化物源であり、おそらく主要なタンパク質源です。これらには、米（南アジアと東アジア）、トウモロコシ（中南米）、小麦と大麦（ヨーロッパ、北アジア、南北アメリカ）が含まれます。
サトウキビは砂糖生産の主な原料です。サトウキビのその他の食用用途としては、発芽穀物、新芽、根茎などがあり、飲料用途としては、サトウキビジュース、植物性ミルク、ラム酒、ビール、ウイスキー、ウォッカなどがあります。
タケノコは数多くのアジア料理やスープに使われており、スーパーマーケットでは生のもの、発酵させたもの、缶詰のものなど、さまざまな形でスライスされて販売されています。
レモングラスは、柑橘系の風味と香りを持つ料理用のハーブとして使われる草です。
多くの種類の草は、特に牛、馬、羊の場合、採食用の牧草地として、または規定の家畜飼料の飼料として栽培されます。そのような草は、刈り取られ、干し草や麦わらの俵の形で、またはサイロでサイレージとして、特に冬に後で食べるために保管される場合があります。麦わら（場合によっては干し草）は、動物の敷料としても使用されます。
農業で利用される芝生を形成する多年生草の一例として、Thinopyrum intermediumが挙げられます。
業界
草は、建設やコブなどの建築材料の組成、断熱材、配向性構造用わら板などの紙や板紙の製造など、さまざまな目的の原料として使用されます。草の繊維は、製紙、バイオ燃料生産、[38]不織布、強化プラスチックに使用されるガラス繊維の代替品として使用できます。 [39] 竹の足場は、鉄製の足場を壊してしまうような台風の強風にも耐えることができます。[27]大きな竹やアルンド・ドナクスは、木材と同様に使用できる頑丈な茎を持っています。アルンドは木管楽器のリードを作るのに使用され、竹は数え切れないほどの道具に使用されています。[40]
アフリカでは、葦（ Phragmites australis ）は茅葺き屋根や家の壁の建設に重要な役割を果たしています。[41]水処理システムや湿地保全、土地の開拓に使用され、都市部の雨水流出による浸食の影響を軽減するためにも使用されています。[43]
古生態学的再構築
特にイネ科の花粉の形態は、それらの進化的関係や、環境が時間とともにどのように変化してきたかを解明する鍵となる。[44]しかし、イネ科の花粉粒は見た目が同じであることが多いため、詳細な気候や環境の再構築に使用することは困難である。[45] [46]イネ科の花粉には単一の孔があり、大きさは約20マイクロメートルから100マイクロメートル以上まで大きく異なる可能性があり、この大きさの違いは、過去の生息地についての手がかりとして、栽培化されたイネ科植物と野生のイネ科植物を区別するため、[47] [ 48] [49]および光合成の方法、[50]繁殖システム、[50] [51]遺伝的複雑さなどのさまざまな生物学的特徴を示すために調査されてきた。[52] [53] [45]しかし、遺伝物質の量などの他の要因も花粉の大きさに影響を与える可能性があることを考慮すると、花粉の大きさが歴史的な景観や気象パターンをつなぎ合わせるのにどれほど効果的であるかについては議論が続いている。[54] [55] [45]これらの課題にもかかわらず、フーリエ変換赤外分光法（FT-IR）の新しい技術と改良された統計的手法により、見た目が似ている花粉の種類をより正確に識別できるようになりました。[46]
芝生や観賞用
イネ科の植物は芝生に使われる主要な植物で、ヨーロッパの放牧草地に由来しています。 [出典が必要]イネ科の植物は、特に傾斜地において、浸食防止の重要な手段でもあります (例: 道路沿い)。[出典が必要]芝生は、フットボール、アメリカンフットボール、テニス、ゴルフ、クリケット、ソフトボール、野球など、多くのスポーツの競技面を覆う重要なものです。
観賞用の草、例えば多年生の バンチグラスは、その葉、花序、種子頭が多くのスタイルの庭園デザインに使用されています。これらは、現代の造園、野生生物園芸、在来植物園芸における自然景観、ゼリスケープ、斜面や海岸の安定化によく使用されます。[要出典]これらはスクリーンや生垣として使用されます。[56]
スポーツ用芝生
芝生の競技場、コース、ピッチは、アメリカンフットボール、アソシエーションフットボール、野球、クリケット、ゴルフ、ラグビーなど、多くのスポーツの伝統的な競技場です。芝生の表面は、競馬やテニスにも使用されることがあります。メンテナンスの種類や使用する芝の種類は、スポーツによっては重要な要素ですが、他のスポーツではそれほど重要ではありません。屋内ドームや芝生のフィールドのメンテナンスが難しい場所など、一部のスポーツ施設では、芝生を人工芝、つまり合成芝のような代替品に置き換えることがあります。[57]
クリケット
クリケットでは、ピッチはボウラーが投球する場所である、丁寧に刈り取られて圧延された芝生の帯を指します。試合前の数日間に、ボールが跳ね返る非常に硬く平らな表面を作るために、繰り返し刈り取られ圧延されます。[58]
ゴルフ
ゴルフコースの芝は、ラフ、フェアウェイ、パッティンググリーンの3つの異なる状態に保たれています。フェアウェイの芝は短く均一に刈られており、プレーヤーはボールをきれいに打つことができます。ラフからのプレーは、長い芝がボールの飛行に影響を与える可能性があるため不利です。パッティンググリーンの芝は最も短く均一で、理想的にはボールが表面上をスムーズに転がります。芝草の品種の開発と販売を中心に産業全体が展開されています。[59]
テニス
テニスでは、芝は非常に固く締まった土の上に生えており、テニスボールのバウンドは芝の健康状態、芝刈りの時期、最近のプレーによる消耗によって変わることがあります。[要出典]表面はハードコートやクレーコート（他のテニスコート）よりも柔らかいため、ボールは低くバウンドし、プレーヤーはより速くボールに到達する必要があります。その結果、プレーヤーによっては他のプレーヤーよりも合うプレースタイルになる可能性があります。[要出典]世界で最も権威のある芝テニスコートの1つは、ロンドンのウィンブルドンにあるセンターコートで、4つのグランドスラムトーナメントの1つであるイギリスで毎年開催されるウィンブルドン選手権の決勝戦が開催されます。
経済的に重要な草
多くのイネ科植物は、自然生態系にダメージを与える外来種であり、その中にはユーラシア原産だが世界中に広がっているヨシ（Phragmites australis）も含まれる。 [60] [61]
社会における役割
草は人間社会において古くから重要な意味を持っていました。草は何千年もの間、人間や家畜の飼料として栽培されてきました。ビールの主原料は通常大麦か小麦で、どちらも4,000年以上もの間、この目的で使用されてきました。[62]
一部の地域、特に郊外では、芝生の手入れは、近所の全体的な外観に対する住宅所有者の責任の表れです。ある研究では、芝生の手入れが次のことに貢献しているとしています。
... 上向きの欲求とそれが芝生に表れたこと。『芝生』の著者バージニア・ジェンキンスは率直に「上流中流階級のアメリカ人は、自分たちの小さな半田舎の邸宅で貴族社会を模倣した」と述べた。一般的に、芝生はこれらの新しい郊外住宅の主なセールスポイントの 1 つであり、社会階級の指定を、道路に面した都会の住宅の公平性と偏在性から、上流中流階級の「健康的な」緑地とステータス シンボルである前庭の芝生へと移行させた。[63] [64]
干ばつ問題のある地域では、芝生の水やりが一日の特定の時間または週の特定の曜日に制限されることがあります。 [65]多くの米国の自治体や住宅所有者協会は、芝生を特定の仕様に従って維持することを義務付ける規則を定めており、芝生を長く伸ばしすぎると罰則が科せられます。[66] [67]
刈りたての草の匂いは主にシス-3-ヘキセナールによって生成される。[68]
草に関する一般的な格言がいくつかあります。例えば、
- 「隣の芝生は青い」とは、別の状況が常に自分の状況よりも好ましいと思われることを示唆しています。
- 「足元に草が生えないように」は、動き出すように伝える言葉です。
- 「草むらの中の蛇」は隠れた危険を意味します。
- 「象が戦うと、草が苦しむ」は、銃撃戦に巻き込まれた傍観者たちのことを物語っている。
草に関する民間伝承では、暴力的な死が起こった場所では草は生えないと言われています。[69]
画像ギャラリー
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竹の幹と葉、節がはっきりしている -
チャスマンティウム・ラティフォリウムの小穂 -
小麦の穂と小穂 -
小穂が開き穎果が見える -
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草 -
サトウキビ ( Saccharum officinarum ) -
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大麦の成熟した穂 ( Hordeum vulgare ) -
トウモロコシ ( Zea mays )の雄花と雌花を描いたイラスト -
大きな葯を持つ単色の花が咲いた草花（メドウフォックステール） -
メドウフォックステールの花から切り離された葯 -
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参照
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