کشاورزی
کشاورزی
کشاورزی به تولید مواد غذایی و کالا از راه زراعت و جنگل داری و دامداری است. کشاورزی همان چیزی است که به ظهور تمدن منجر شد. مطالعهٔ کشاورزی به نام علم کشاورزی شناخته میشود.
کشاورزی شامل طیف وسیعی از تخصصها و فنون، از جمله راههایی برای گسترش زمینهای مناسب برای زراعت گیاه، حفر کانالها و فرمهای مختلف آبیاری میباشد.
در دنیای امروز با نگرانیهای موجود و کمبود منابع، نیاز است تا کشاورزی را به سوی کشاورزی پایدار (مثلا کشاورزی زیستی) یا کشاورزی فشرده (مثلا صنعتی) پیش ببریم تا بتوانیم نیازها را در آینده برطرف نماییم.
زراعت مدرن، اصلاح نباتات، سموم، دفع آفات و کود و پیشرفتهای تکنولوژیک به شدت باعث افزایش بازده محصول میشوند ولی باید در نظر داشت که این محاسن در کنار عیوبی چون آسیب گسترده زیست محیطی و اثرات منفی سلامت انسان حاصل میشوند
شیوههای مدرن در دامپروی نیز به همین گونهاست یعنی با افزایش تولید گوشت ما مشکلاتی چون ستم به حیوانات و تبعات بهداشتی ناشی از آنتی بیوتیکها، هورمون رشد، و سایر مواد شیمیایی که معمولاً در تولید گوشتهای صنعتی استفاده میشود را داریم.
محصولات کشاورزی را میتوان به صورت عمده به غذاها، الیاف، سوخت، مواد اولیه، دارو و زینت آلات تقسیم نمود.
غذاهای عبارتند از غلات، سبزیجات، میوهها، و گوشت. الیاف عبارتند از پنبه، پشم، کنف، ابریشم و کتان. مواد خام مانند چوب.
مخدره عبارتند از تنباکو، الکل، تریاک، کوکائین. از دیگر مواد مفید توسط گیاهان، از رزین میتوان نام برد. سوختهای زیستی شامل متان از زیست تودهها، اتانول و بیودیزل.
در سال ۲۰۰۷، حدود یک سوم از کارگران جهان در بخش کشاورزی شاغل بودند. اگرچه در سال ۲۰۰۳ تعداد کمتری در بخش کشاورزی مشغول بودند اما به دلیل آگاهی کشاورزی در سال ۲۰۰۸ این آمار به سرعت افزایش یافته.
همچنین در بخشهای دیگر کشاورزی مانند اقتصاد کشاورزی هم تعداد قابل ملاحظهای مشغول به کار اند.
با این که بیش از یک سوم جمعیت جهان در این بخش مشغول اند ولی این بخش تنها ۵٪ از سود خالص جهانی را به خود اختصاص دادهاست.
تاریخچه
از آنجا که قدمت کشاورزی به۱۰،۰۰۰
سال پیش باز میگردد دارای گستره وسیعی در سراسر جهان میباشد.
روشهای مختلف در کشاورزی از قبیل آبیاری، تناوب زراعی، کودها و سموم دفع آفات مدتها پیش توسعه داده شده بود، اما گامهای بزرگ در قرن گذشته برداشته شد.
در جوامع اولیه افرادی که تولید کشاورزی آنهابیش از نیاز خانواده شان بود قادر بودند تا افراد دیگر را به طرف خود جذب نمایند. برخی از تاریخ دانان بر این عقیدهاند که توسعه کشاورزی باعث به وجود آمدن تمدنها گردید.
کشاورزی گذرا (نوبتی)
در بعضی از مناطق کره زمین، بعضی از قبایل درختان جنگلها را میسوزانند و یا قطع میکنند و فضایی را که قبلا جنگل بودهاست، به زمینهای کشاورزی تبدیل کرده و در آن کشاورزی میکنند. البته این نوع کشاورزی چندان دوام نداشته و خیلی زود به دلیل رویش سریع درختان و گیاهان هرز دیگر و کم قوت بودن زمین، دست از کشاورزی میکشند و آن مکان را ترک میکنند و به محل دیگری میروند و در آن مکان هم همین کار را تکرار میکنند و این نوع کشاورزی کمکم باعث تخریب زیست بومهای جنگلی میشود. به این نوع کشاورزی در اصطلاح کشاورزی گذرا یا نوبتی گویند.
سیستمهای تولید دام
حیواناتی مانند قاطر، لاما، اسب، شتر، گاو، گوسفند و خوک و سگ را برای استفاده از گوشتشان و یا محصولات دامی (مانند شیر، پشم و …) پرورش میدهند. یک نوع پرورش، پرورش دادن دام در مراتع میباشد و آن در صورتی است که نتوان از آن زمین استفاده دیگری نمود که در این صورت دام را در مراتع رها میکنند تا از علوفه موجود در مراتع تغذیه نماید در عوض کود دامی حاصله میتواند برای مرتع مفید میباشد.
تقریبا ۶۸ ٪ از مراتع دائمی مورد استفاده دام هستند.
فرایند تولید
خاکورزی: عمل شخم خاک را برای آمادهسازی کاشت و یا برای اختلاط مواد مغذی و یا برای کنترل آفات انجام میدهند.
بهرهوری توسط با افزودن کود شیمیایی و کنترل علفهای هرز افزایش مییابد و خاک را بیشتر مستعد فرسایش، تجزیه مواد آلی آزاد، دی اکسید کربن و کاهش فراوانی و تنوع موجودات زنده میکند.
مبارزه با آفات: شامل مدیریت علفهای هرز، حشرات و بیماری میشود.
برای این کار از روشهای شیمیایی (حشره کش)، بیولوژیکی (کنترل بیولوژیکی)، مکانیکی (کشت)، و روشهای فرهنگی استفاده میشود. روشهای فرهنگی شامل تناوب کشت، وجین، پوشش محصولات زراعی، به زراعی، کمپوست، پیشگیری و مقاومت میباشد. روشهای غیر شیمیایی و پیشگیری بهتر است به این دلیل که باعث کاهش محصول نمیگردد و روشهای پیشگیرانهاست و روش شیمیایی تنها زمانی توصیه میشود که راه دیگری باقی نمانده باشد.
مدیریت: شامل هر دو منبع ورودیهای مواد مغذی هم برای تولید محصولات زراعی و هم دام است، و همچنین شامل روش استفاده از کود تولید شده توسط دام است.
ورودیها میتوند شامل، عناصر شیمیایی، کودهای آلی، کود سبز، کمپوست و مواد معدنی باشد.
همچنین تناوب و یا دوره آیش را باید در مدیریت در نظر گرفت.مدیریت آب: در دنیا این که آب باران کافی است یا نیاز به منابع دیگری هم هست بسته به منطقه متفاوت میباشد.
علم کشاورزی
علم کشاورزی دانشی گستردهاست که از بخشهایی شامل علوم طبیعی، دقیق، اقتصادی و نوعی از روابط اجتماعی است که در درک درستی از کشاورزی به کار میرود (دامپزشکی بنا به تعریف جزء این شاخه نیست)
گیاهشناسی
گیاهشناسی یا علوم گیاهی یکی از رشتههای زیستشناسی است که به مطالعه و بررسی زندگی و رشد و نمو گیاهان میپردازد. گیاهشناسی دربرگیرنده شاخههای بسیاری از علوم زیستی است که به بررسی گیاهان، جلبکها و قارچها میپردازند. از زیرشاخههای گیاهشناسی میتوان به ریختشناسی، فیزیولوژی، سیستماتیک و گردهشناسی اشاره نمود.
تاریخچه
اولین اقدامات مربوط به گیاهشناسی که در حدود ۳۰۰ سال قبل از میلاد نوشته شده دو رساله بزرگ توسط تئوفراستوس (فیلسوف یونانی) دیده میشود: درباره تاریخچه گیاهان (Historia Plantarum) و درباره اهداف گیاهان. این دو کتاب روی هم بیشترین تأثیر را در دوران باستان و قرون وسطی در علم گیاهشناسی داشتهاند. Dioscorides نویسنده رومی شواهد مهمی مبنی بر دانش یونانیان و رومیان درباره گیاهان دارویی ارائه میدهد.
رابرت هوک در سال ۱۶۶۵ با استفاده از یک میکروسکوپ ابتدایی، سلول را در چوب پنبه و اندک زمانی بعد در بافت گیاه زنده کشف کرد. او با نگاه به یک برش باریکی از چوب پنبه نوشت : من توانستم تعداد بسیار زیادی منفذ و سوراخ در آن مشاهده کنم که بیشتر شبیه کندوی عسل هستند. این روزنهها یا سلولها عمق زیادی نداشتند اما تعداد بسیار زیادی جعبه کوچک محسوب میشوند. (Leonhart Fuchs) نویسنده آلمانی ، (Conrad Gessner) نویسنده سوئیسی و (Nicholas Culpeper) و (John Gerard) نویسندگان انگلیسی یک کتاب گیاهی منتشر کردند که اطلاعاتی را درباره گیاهان داروئی ارائه میکرد.
تاکسونومی: یا سیستماتیک گیاهی با نامگذاری و تقسیم بندی گیاهان سرو کار دارد.
ریختشناسی گیاهی: شکل و ساختمان و توسعه آنها همراه با روابط قسمتهای گیاهان با یکدیگر را بررسی میکند. و شامل مطالعه کالبدشناسی، سیتولوژی و جنینشناسی گیاهی است.
ریختشناسی گیاهی: اعمال این عیسم و تولید مثل در گیاهان است.
بیماریشناسی گیاهی: با امراض نباتی سروکار دارد.
بومشناسی: علم بررسی روابط موجودات زنده با محیط اطرافشان میباشد.
ژنتیک گیاهی: با مطالعه توارث در گیاهان سروکار دارد.
قارچشناسی: علم مطالعه قارچها میباشد.
جلبکشناسی: علم مطالعه جلبکها
سبزی
به گیاهان خوراکی معمولاً سبز رنگ که در تهیه خوراکها، دسرها و سایر خوردنیها به کار میرود، اصطلاحاً سبزی میگویند. از سبزیها در پخت برخی غذاها مثل: قرمه سبزی، انواع کوفته، انواع کوکو و انواع آش و هم چنین تهیه انواع ترشی استفاده میشود. علاوه بر این، در ایران و برخی کشورهای آسیای میانه، برخی از این سبزیها را به صورت خام و در قالب دسر همراه غذا میل میکنند که به سبزی خوردن شناخته میشود.
غلات
غَلات گیاهانی از خانواده گندمیان هستند که گیاهان علفی تک لپهای بوده و دانههای ریز آنها، مصرف خوراکی دارد. غلات گیاهانی یک ساله هستند، یعنی چرخهٔ زندگی خود را در یک فصل زراعی به پایان میرسانند.
گونههای سردسیری غلات (گندم، جو و چاودار) در فصل پاییز و اوایل بهار کشت شده و در اواسط تا اواخر تابستان هم برداشت میشوند. گونههای گرمسیری غلات (برنج، ذرت، ذرت خوشهای و ارزن) نیز با توجه به شرایط آب و هوایی در اواخر بهار یا اوایل تابستان کشت شده و اواخر تابستان یا اوایل پاییز هم برداشت میشوند.
تاریخچه
هزاران سال است که این گونه گیاهان، در تأمین غذای بشر نقش حیاتی ایفا میکنند. باستان شناسان جوامع ابتدایی توانستهاند از ویرانههای قدیمی مراکز سکونت انسان، دلایلی به دست آورند که نشان میدهد غلات در تمدنهای اولیه بشری هم کشت میشدهاند و برای مثال، گندم در سرزمین حاصلخیز میانرودان به عمل میآمده است. میانرودان امروزه بخشهایی از ترکیه، عراق، سوریه و ایران را تشکیل میدهد. شواهد به دست آمده نشان میدهد که در ۱۶٫۰۰۰ تا ۱۰٫۰۰۰ سال قبل از میلاد، انسان ما قبل تاریخ در این ناحیه گندم تولید میکرده است.
همچنین هر جا که جامعهای تشکیل شده، یکی از انواع غلات در پیدایش آن نقش داشته اند. مثلاً برنج در تشکیل جوامع نخستین کشور چین و ذرت هم در تشکیل جوامع آفریقایی مؤثر بوده اند.
اهمیت امروزی غلات
در بسیاری از کشورهای آسیایی و آفریقایی، بیش از ۸۰ درصد غذای مردم از غلات تأمین میگردد. سهم غلات در غذای مردمان اروپایی ۴۵ تا ۵۵ درصد بوده و در ایالات متحده آمریکا تقریباً ۲۰ تا ۳۰ درصد میباشد.
امروزه نزدیک به ۷۰ درصد سطح زیر کشت یک میلیارد هکتاری جهان را غلات اشغال نموده اند. تقریباً نیمی از کل نیازهای غذایی انسان به ویژه در آسیا به طور مستقیم از غلات تأمین میگردد.
همچنین تولید غلات در مقایسه با دیگر فراوردههای غذایی از جمله گوشت، تخم مرغ، شیر و... بسیار بیشتر است. تولید سالانه غلات در جهان، بیش از یک میلیارد و هفتصد میلیون تن میباشد. گندم، برنج و ذرت سه محصول مهم هستند که هر کدام تقریباً یک چهارم تولید سالانه غلات را تشکیل میدهند.
برنج، غذای عمده و روزمره مردم نواحی گرم و مرطوب است. این غله معمولاً در زمینهایی تولید میشود که بتوان آنها را در برخی فصول سال غرقاب یا گل- آب نمود. گندم به عنوان غلهای سازگار، عمدتاً در زمینهای چمن طبیعی و همچنین در مناطقی که آب و هوا برای کشت ذرت مناسب نیست، به عمل میآید. گندم از غلاتی است که در نواحی سرد هم کشت میشود. این غله در سراسر جهان در فصول مختلفی کشت میشود، به طوریکه در هر ماه از سال، گندم در یکی از نقاط جهان در حال برداشت میباشد. ذرت هم به عنوان یک گیاه گرمسیری، در مناطقی که رطوبت و حرارت کافی در فصل زراعت فراهم باشد، رشد مینماید.
ارزش غذایی غلات
غلات منبع انرژی برای انسان هستند. در کشورهای در حال توسعه، این دسته مواد تمام رژیم غذایی را در بر میگیرند. غلات حاوی هیدرات کربن، پروتئین، چربی، مواد معدنی و انواع ویتامین هستند که البته ضمن مراحل مختلف نگهداری و تهیه، ممکن است بخشی از مواد مغذی مذکور از بین برود.
دانه غلات که کاریوپس یا گندمه نام دارد، منبع خوبی برای تغذیه انسان میباشد. میزان پروتئین برنج از گندم کمتر است. میزان ویتامینهای ضروری (از جمله تیامین) برنج صیقل داده شده هم از برنج قهوهای کمتر میباشد، چون سبوس خود دارای ویتامینهای گوناگونی است که در مرحلهٔ صیقل دهی از برنج جدا میگردد.
البته به خاطر داشته باشید که با وجود همهٔ موادی که ذکر شد، غلات غذای کاملی بشمار نمیآیند. مصرف این مواد به تنهایی نمیتواند یک رژیم غذایی متعادل و کامل محسوب گردد. میزان پروتئین و در واقع اسیدهای آمینه غلات و همچنین ویتامین موجود در آنها محدود است. برای این که یک فرد بالغ بتواند ۶۵ تا ۸۰ گرم پروتئین مورد نیاز خود را تنها از طریق غلات تأمین کند، باید مقدار بسیار زیادی از این دسته مواد بخورد که در عوض، به دلیل این که غلات حاوی هیدرات کربن هستند، فرد ممکن است چاق شود. بسیاری از پروتئینهای گیاهی به همین دلیل که اسیدهای آمینه کافی ندارند نمیتوانند به تنهایی در رژیم غذایی افراد مورد استفاده قرار گیرند، بلکه در کنار آنها باید از پروتئینهای حیوانی و سبزیجات و حبوبات هم استفاده نمود. البته پروتئینهای حیوانی که از انواع حیوانات تأمین میشوند، خود متکی بر منابع گیاهی و از جمله غلات هستند. چون اغلب از انواع گیاهان و غلات، به عنوان خوراک دام استفاده میشود.
امروزه مهندسین ژنتیک سعی میکنند تا با اصلاح نباتات، غلاتی با پروتئینهایی که اسیدهای آمینهٔ ضروری بیشتری داشته باشند، تولید نمایند. مقدار دو اسید آمینه ضروری به نامهای لیسین و ایزولوسین در غلات کم است و تمام متخصصین اصلاح نباتات تلاش میکنند غلاتی که میزان بیشتری از این دو نوع اسید آمینه داشته باشند را تولید نمایند.
غلات بیشترین شکل انرژی خود را به صورت نشاسته عرضه میکنند. استفاده از دانه کامل غلات، منبع خوبی برای فیبر گیاهی و اسیدهای چرب ضروری میباشد. از برنج به صورت پخته یا آرد برنج استفاده میشود. معمولاً غلات را برای استفاده تبدیل به آرد میکنند. گندم یکی از این غلات است که بیشتر آرد آن به کار میرود. از انواع غلات آرد شده در تهیهٔ نان، پاستا، دسر، پیراشکی، کلوچه و... استفاده میکنند. البته آرد را گاهی از سیب زمینی، شاه بلوط، حبوبات و... هم تهیه میکنند.
آب و هوای مناسب برای رشد غلا
عوامل مختلف آب و هوایی قادرند طرز رشد، میزان عملکرد و همچنین کیفیت محصول را تحت تأثیر قرار دهند. بنابراین تولید اقتصادی هر نوع غله در هر ناحیه، کاملاً تابع شرایط آب و هوایی میباشد. گندم، جو و چاودار که به دلیل کوچک بودن بوتهشان، غلات کوچک نام میگیرند، به بارندگی سالیانه ۳۰۰ تا ۱۳۰۰ میلیمتر نیاز دارند و به صورت دیم هم کشت میشوند.
برنج به حرارت و بارندگی کافی (یا آبیاری کافی) نیاز دارد. معمولاً برنج در نواحی که سالانه نزدیک به ۱۰۰۰ میلیمتر یا بیشتر بارندگی دارند کشت میشود. ذرت هم با این که یک گیاه گرمسیری است در آب و هوا و ارتفاعات مختلف از نواحی پست تا ارتفاع ۳۰۰۰ متری از سطح دریا کشت میگردد.
جو از همهٔ غلات مقاوم تر است و میتوان آن را حتی در کشور سیبری هم کاشت. گندم از همهٔ غلات رایج تر است. معمولاً گیاهان سردسیری را در نواحی گرمسیری، البته در نواحی بلند و خنک کوهستانی میکارند که در این صورت، کشاورزان میتوانند به دلیل شرایط مساعد و خنکی کوهستانهای نواحی گرمسیر، هر ساله چند بار غلات بکارند.
غلات گرمسیری را در نواحی پست گرمسیری که آب و هوای معتدلی دارند میکارند و همچنین میتوان این غلات را در نواحی معتدل، البته در فصلهایی که سرما و یخبندان نباشد کشت نمود. معمولاً این دسته انواع بهاره و زمستانی دارند.
ساختمان دانه غلات
دانه غلات، میوه خشکی است که اصطلاحاً به آن گندمه و به زبان عامیانه دانه یا غله میگویند. این دانه دارای چندین لایه خارجی بوده که خارجیترین لایه را پریکارپ مینامند و همچنین دو قسمت به نامهای آندوسپرم و گیاهک دارد. غشای تخمدان، پوست دانه و لایه آلورون که در مجموع سبوس را تشکیل میدهند، در مرحلهٔ تهیه آرد از غلات جدا میشوند. حتی گاهی گیاهک را هم از دانه جدا نموده و با سبوس مخلوط مینمایند. سبوسی که گیاهک داشته باشد، پروتئین بیشتری نسبت به آندوسپرم نشاستهای دارد. چون پروتئین گیاهک از هر قسمت دیگری در دانه بیشتر است. آردی که در تهیهٔ آن از تمام قسمتهای دانه غلات استفاده نموده باشند نسبت به آرد سفید، که برای تهیه آن سبوس و گیاهک را جدا نمودهاند دارای مواد مغذی بیشتری میباشد.
مراحل رشد غلات
دوره رشد غلات شامل مراحل جوانه زنی، پنجه زنی، تشکیل روزت، ساقه رفتن، تشکیل گل و تشکیل میوه است که هر کدام از این مراحل را به اختصار در اینجا توضیح میدهیم:
جوانه زنی: این مرحله با نفوذ ریشه در پوست دانه و غشای تخمدان آغاز میشود. ریشهٔ اولیه چندان پر پشت نیست، اما ریشههای ثانویه که شامل ریشههای نا بجا هم میشود، در مراحل اولیه رشد به وجود خواهند آمد که این ریشههای ثانویه قوی تر بوده و قدرت کافی برای نگه داشتن گیاه در خاک را دارند.
پنجه زنی: پس از آن که اولین برگهای گیاه سطح خاک را شکافت و ساقه اصلی شروع به رشد نمود، مرحله پنجه زنی آغاز میگردد؛ یعنی جوانههای موجود در محل اتصال برگهای پایینی به ساقه، فعال شده و شروع به رشد میکنند.
تشکیل روزت: برگهای گیاه در فاصلهٔ دو مرحله پنجه زنی و ساقه رفتن رشد نموده و بلند میشوند و مجموعهای برگ را در ابتدای ساقه ایجاد میکنند. این مرحله را تشکیل روزت مینامند.
ساقه رفتن: در این مرحله ساقه طویل میشود. در اوایل این مرحله، گل آذین هم تشکیل میشود. تشکیل گل آذین: در این مرحله گل آذین بوته از داخل غلاف خارج میشود. گل کردن غلات معمولاً زمانی که گل آذین داخل غلاف است یا بلافاصله پس از تشکیل گل آذین صورت میگیرد. گلهای گیاهان خانواده گرامینه، به صورت گروهی به وجود میآیند. منظور از گل آذین، آرایش گل یا طرز قرار گرفتن گل روی ساقه است. مجموع چند گلچه که روی محور گل آذین است را سنبلچه میگویند.
میوه: زمانی که میوه میرسد، غشای تخمدان نازک شده و به پوست دانه میچسبد. این گونه میوهها را گندمه گویند، مثل دانه گندم، ذرت و چاودار. دانه بعضی غلات حتی پس از برداشت هم داخل غلاف باقی میماند، مثل برنج و جو.
برداشت محصول
برداشت غلات باید به موقع صورت گیرد. برداشت زودتر یا دیرتر از موقع محصول، موجب کاسته شدن کیفیت آن میشود. تأخیر در برداشت غلات دانه ریز، سبب ریزش دانه، خوابیدگی یا شکستن بوتهها در کشتزار و بالاخره کاهش میزان ماده خشک میگردد. برداشت زود هنگام محصول هم موجب پایین آمدن کیفیت غلات میگردد.
وزن دانهها تا زمان رسیدن دانه افزایش مییابد، ولی پس از آن رو به کاهش میگذارد. همچنین دانههای نارسی که زود هنگام برداشت میشوند، چه در کشتزار و چه در انبار بیشتر در معرض آسیبهای ناشی از گرما و آفات از جمله کپک زدگی قرار میگیرند. زمان مناسب برای برداشت دانه، هنگامی است که آندوسپرم دانههای غلات سفت شده و میزان رطوبت آن هم به ۱۸ درصد رسیده باشد.
در کشورهای توسعه یافته برای دروی محصول تنها از وسایل مکانیکی همچون کمباین استفاده میشود. اما در کشورهای در حال توسعه از روشهای گوناگونی همچون استفاده از داس برای برداشت محصول استفاده مینمایند.
گوجه فرنگی
گوجه فرنگی (نام علمی: Solanum lycopersicum) میوهای سرخرنگ و آبدار است. این گیاه بومی آمریکای جنوبی و مرکزی است که طی دورهٔ استعماری اسپانیا به سایر نقاط جهان منتقل شد. انواع مختلف این گیاه امروزه در سراسر جهان پرورش داده میشود.
گوجه فرنگی سرشار از ویتامین سی و لیکوپن است. این میوه امروزه به روشهای محتلفی، به طور خام یا بهعنوان یکی از مواد لازم برای تهیهٔ غذا، انواع سس و نوشیدنی مصرف میشود و بخش مهمی از رژیم غذایی مردم بسیاری از کشورها را تشکیل میدهد. کشت و پرورش این گیاه به طور کلی، مساحتی حدود سه میلیون هکتار را به خود اختصاص داده است، که نزدیک یکسوم کل مساحت مختص به کشت ترهبار در جهان است.
با وجود این که گوجه فرنگی در علم گیاهشناسی یک میوه تلقی میشود، اغلب بهعنوان ترهبار شناخته میشود.
گوجه فرنگی به تیرهٔ سیبزمینیان تعلق دارد و از گیاهان چندساله است.
به علت اهمیت اقتصادی، این گیاه موضوع تحقیق و پژوهشهای بسیاری قرار دارد و در علم ژنتیک بهعنوان یکی از گیاهان الگو شناخته میشود. تحقیقات انجامشده بر این گیاه در سال ۱۹۹۰ به تولید نخستین نوع تراریختهٔ مجاز برای مصرف و تجارت در ایالات متحده آمریکا انجامید.
گیاهشناسی
تاریخچه
خاستگاه گوجه فرنگی آمریکای جنوبی میباشد. شواهد ژنتیکی نشان میدهند که اجداد گوجه فرنگی گیاهانی خودرو و علفی بودند که میوههای کوچک سبزرنگی داشتند و در نقاط کوهستانی پرو میروییدند. این گیاهان گونههای مختلفی از سرده پیشین Lycopersicon بودند. یکی از این گونهها با نام علمی Solanum lycopersicum به مکزیک منتقل شد و پس از مدتی در آنجا توسط بومیان پرورش یافت.
تاریخ دقیق پرورش گوجه فرنگی برای اولین بار مشخص نیست. به نظر میرسد نخستین گوجه فرنگی پرورشیافته نوعی میوهٔ زردرنگ به اندازهٔ گوجه فرنگیهای ریز گیلاسی بوده که توسط آزتکها کشت میشده است. نوشتههای برجامانده از این تمدن نشان میدهند که این میوه همراه با فلفل، ذرت و نمک آماده و مصرف میشد.
گوجه فرنگی حدوداً از ۵۰۰ سال پیش از مسیح در جنوب مکزیک پرورش داده میشد. بومیان پوئبلو بر این باور بودند که کسانی که دانههای گوجه فرنگی را مصرف میکردند با نیروهای خدایان متبرک میشدند.
در مورد انتقال گوجه فرنگی به اروپا نظریههای متفاوتی وجود دارد. برخی از تاریخدانان بر این عقیده هستند که ارنان کورتس، مکتشف اسپانیایی، این میوههای کوچک زردرنگ را پس از تصرف شهر تنوکتیتلان، پایتخت آزتکها در سال ۱۵۲۱، به اروپا منتقل کرد. نظریهٔ دیگر این است که کریستف کلمب در سال ۱۴۹۳ نخستین فردی بود که این گیاه را به اروپا منتقل کرد. قدیمیترین مدرک که از وجود گوجه فرنگی در اروپا اطلاع میدهد کتابی در مورد گیاهشناسی است که در سال ۱۵۴۴ توسط پیِترو آندرئا ماتیولی، پزشک و گیاهشناس ایتالیایی نوشته شده است. وی در دستنوشتهٔ خود از این میوه با عنوان pomo d’oro، به معنای سیب طلایی یاد کرده است.
توزیع توسط اسپانیاییها
پس از ساکن شدن در آمریکای لاتین، اسپانیاییها گوجهفرنگی را در اوایل قرن شانزدهم در مستعمرههای مختلف خود در کارائیب توزیع کردند. آنها همچنین آن را به اروپا و جزایر فیلیپین منتقل کردند که از آنجا به آسیای جنوب شرقی و سپس سراسر آسیا انتقال داده شد. گوجه فرنگی به آسانی در آبوهوای مدیترانهای رشد کرد و از حدود سال ۱۵۴۰ در این منطقه پرورش داده شد.
این میوه در همان ابتدا پس از توزیع به اروپا مورد مصرف خوراکی قرار گرفت و در اوایل قرن هفدهم میلادی برای تهیهٔ غذا در اسپانیا استفاده میشد. نخستین کتاب آشپزی کشف شده که شامل دستورهایی برای پخت غذا با گوجه فرنگی بوده است در سال ۱۶۹۲ در ناپل منتشر شد. به نظر میرسد نویسندهٔ این کتاب این دستورها را از منابع اسپانیایی بهدست آورده باشد. با این وجود این میوه در برخی نقاط چون فلورانس صرفاً مصرف تزئینی داشت و تنها در اواخر قرن هفدهم یا اوایل قرن هجدهم برای مصرف خوراکی مورد استفاده قرار گرفت.
بریتانیا
گوجه فرنگی تنها در اوایل سال ۱۵۹۰ در بریتانیا پرورش داده شد. یکی از نخستین کسانی که آن را کشت کرد جراحی به نام جان جرارد بود که در سال ۱۵۹۷ کتابی در مورد گیاهشناسی منتشر کرد که به موضوع این گیاه نیز میپرداخت. وی میدانست که گوجه فرنگی در اسپانیا و ایتالیا خورده میشود؛ با این وجود اعتقاد داشت که این میوه سمی است. در واقع این گیاه حاوی میزان کمی توماتین، نوعی گلیکوآلکوئید سمی است که معمولاً خطرناک نمیباشد. دیدگاه جرارد بر افکار عمومی تأثیر گذاشت و این گیاه در بریتانیا و مستعمرههای آن در آمریکای شمالی به عنوان خوراکی ناسالم شناخته شد.
در اواسط قرن هجدهم، گوجه فرنگی به طور گسترده در بریتانیا خورده میشد. در همین قرن دانشنامه بریتانیکا دربارهٔ این میوه چنین نوشت که از گوجه فرنگی به طور روزانه در سوپها و نیز بهعنوان چاشنی استفاده میشود. در عصر ویکتوریا، میزان پرورش گوجه فرنگی در گلخانه به حد صنعتی رسید.
آمریکای شمالی
قدیمیترین مدارک مربوط به کشت گوجه فرنگی در شمال آمریکا به سال ۱۷۱۰ در کارولینای جنوبی برمیگردد. ممکن است این گیاه از طریق کارائیب به آمریکای شمالی رسیده باشد. در اواسط این قرن، برخی از مردم هنوز بر این باور بودند که گوجه فرنگی سمی است، و به طور کلی این گیاهان بیشتر جنبهٔ زینتی داشتند تا مصرف خوراکی. توماس جفرسون، از بنیادگذاران ایالات متحده آمریکا مقداری از دانههای گوجه فرنگی را که در پاریس خورده بود به آمریکا فرستاد.
بهعلت شرایط آبوهوایی، برخی ایالات چون فلوریدا و کالیفورنیا عمدتاً تبدیل به تولیدکنندگان گوجه فرنگی شدند. دانشگاه کالیفرنیا در دیویس به یکی از مراکز اصلی پژوهش در مورد گوجه فرنگی تبدیل شده است.
خاورمیانه
گوجه فرنگی در اوایل قرن نوزدهم در خاورمیانه توزیع شد و غالباً به عنوان یکی از مواد لازم برای پخت غذا مصرف میشد.
ایران
این گیاه از دو طریق وارد ایران شد: راه اول از طریق ترکیه و ارمنستان، و راه دوم از طریق سفرهای مکرر خاندان قاجار به فرانسه بود. نام اولیهٔ گوجه فرنگی در ایران بادمجان ارمنی یا
رومی بود.در دوره قاجاریه، افراد خاندان معیری برای نخستین بار گوجهفرنگی را در مزرعهای (که محوطهٔ فرودگاه مهرآباد کنونی است) پرورش دادند.
کشاورزی به تولید مواد غذایی و کالا از راه زراعت و جنگل داری و دامداری است. کشاورزی همان چیزی است که به ظهور تمدن منجر شد. مطالعهٔ کشاورزی به نام علم کشاورزی شناخته میشود.
کشاورزی شامل طیف وسیعی از تخصصها و فنون، از جمله راههایی برای گسترش زمینهای مناسب برای زراعت گیاه، حفر کانالها و فرمهای مختلف آبیاری میباشد.
در دنیای امروز با نگرانیهای موجود و کمبود منابع، نیاز است تا کشاورزی را به سوی کشاورزی پایدار (مثلا کشاورزی زیستی) یا کشاورزی فشرده (مثلا صنعتی) پیش ببریم تا بتوانیم نیازها را در آینده برطرف نماییم.
زراعت مدرن، اصلاح نباتات، سموم، دفع آفات و کود و پیشرفتهای تکنولوژیک به شدت باعث افزایش بازده محصول میشوند ولی باید در نظر داشت که این محاسن در کنار عیوبی چون آسیب گسترده زیست محیطی و اثرات منفی سلامت انسان حاصل میشوند
شیوههای مدرن در دامپروی نیز به همین گونهاست یعنی با افزایش تولید گوشت ما مشکلاتی چون ستم به حیوانات و تبعات بهداشتی ناشی از آنتی بیوتیکها، هورمون رشد، و سایر مواد شیمیایی که معمولاً در تولید گوشتهای صنعتی استفاده میشود را داریم.
محصولات کشاورزی را میتوان به صورت عمده به غذاها، الیاف، سوخت، مواد اولیه، دارو و زینت آلات تقسیم نمود.
غذاهای عبارتند از غلات، سبزیجات، میوهها، و گوشت. الیاف عبارتند از پنبه، پشم، کنف، ابریشم و کتان. مواد خام مانند چوب.
مخدره عبارتند از تنباکو، الکل، تریاک، کوکائین. از دیگر مواد مفید توسط گیاهان، از رزین میتوان نام برد. سوختهای زیستی شامل متان از زیست تودهها، اتانول و بیودیزل.
در سال ۲۰۰۷، حدود یک سوم از کارگران جهان در بخش کشاورزی شاغل بودند. اگرچه در سال ۲۰۰۳ تعداد کمتری در بخش کشاورزی مشغول بودند اما به دلیل آگاهی کشاورزی در سال ۲۰۰۸ این آمار به سرعت افزایش یافته.
همچنین در بخشهای دیگر کشاورزی مانند اقتصاد کشاورزی هم تعداد قابل ملاحظهای مشغول به کار اند.
با این که بیش از یک سوم جمعیت جهان در این بخش مشغول اند ولی این بخش تنها ۵٪ از سود خالص جهانی را به خود اختصاص دادهاست.
تاریخچه
از آنجا که قدمت کشاورزی به۱۰،۰۰۰
سال پیش باز میگردد دارای گستره وسیعی در سراسر جهان میباشد.
روشهای مختلف در کشاورزی از قبیل آبیاری، تناوب زراعی، کودها و سموم دفع آفات مدتها پیش توسعه داده شده بود، اما گامهای بزرگ در قرن گذشته برداشته شد.
در جوامع اولیه افرادی که تولید کشاورزی آنهابیش از نیاز خانواده شان بود قادر بودند تا افراد دیگر را به طرف خود جذب نمایند. برخی از تاریخ دانان بر این عقیدهاند که توسعه کشاورزی باعث به وجود آمدن تمدنها گردید.
کشاورزی گذرا (نوبتی)
در بعضی از مناطق کره زمین، بعضی از قبایل درختان جنگلها را میسوزانند و یا قطع میکنند و فضایی را که قبلا جنگل بودهاست، به زمینهای کشاورزی تبدیل کرده و در آن کشاورزی میکنند. البته این نوع کشاورزی چندان دوام نداشته و خیلی زود به دلیل رویش سریع درختان و گیاهان هرز دیگر و کم قوت بودن زمین، دست از کشاورزی میکشند و آن مکان را ترک میکنند و به محل دیگری میروند و در آن مکان هم همین کار را تکرار میکنند و این نوع کشاورزی کمکم باعث تخریب زیست بومهای جنگلی میشود. به این نوع کشاورزی در اصطلاح کشاورزی گذرا یا نوبتی گویند.
سیستمهای تولید دام
حیواناتی مانند قاطر، لاما، اسب، شتر، گاو، گوسفند و خوک و سگ را برای استفاده از گوشتشان و یا محصولات دامی (مانند شیر، پشم و …) پرورش میدهند. یک نوع پرورش، پرورش دادن دام در مراتع میباشد و آن در صورتی است که نتوان از آن زمین استفاده دیگری نمود که در این صورت دام را در مراتع رها میکنند تا از علوفه موجود در مراتع تغذیه نماید در عوض کود دامی حاصله میتواند برای مرتع مفید میباشد.
تقریبا ۶۸ ٪ از مراتع دائمی مورد استفاده دام هستند.
فرایند تولید
خاکورزی: عمل شخم خاک را برای آمادهسازی کاشت و یا برای اختلاط مواد مغذی و یا برای کنترل آفات انجام میدهند.
بهرهوری توسط با افزودن کود شیمیایی و کنترل علفهای هرز افزایش مییابد و خاک را بیشتر مستعد فرسایش، تجزیه مواد آلی آزاد، دی اکسید کربن و کاهش فراوانی و تنوع موجودات زنده میکند.
مبارزه با آفات: شامل مدیریت علفهای هرز، حشرات و بیماری میشود.
برای این کار از روشهای شیمیایی (حشره کش)، بیولوژیکی (کنترل بیولوژیکی)، مکانیکی (کشت)، و روشهای فرهنگی استفاده میشود. روشهای فرهنگی شامل تناوب کشت، وجین، پوشش محصولات زراعی، به زراعی، کمپوست، پیشگیری و مقاومت میباشد. روشهای غیر شیمیایی و پیشگیری بهتر است به این دلیل که باعث کاهش محصول نمیگردد و روشهای پیشگیرانهاست و روش شیمیایی تنها زمانی توصیه میشود که راه دیگری باقی نمانده باشد.
مدیریت: شامل هر دو منبع ورودیهای مواد مغذی هم برای تولید محصولات زراعی و هم دام است، و همچنین شامل روش استفاده از کود تولید شده توسط دام است.
ورودیها میتوند شامل، عناصر شیمیایی، کودهای آلی، کود سبز، کمپوست و مواد معدنی باشد.
همچنین تناوب و یا دوره آیش را باید در مدیریت در نظر گرفت.مدیریت آب: در دنیا این که آب باران کافی است یا نیاز به منابع دیگری هم هست بسته به منطقه متفاوت میباشد.
علم کشاورزی
علم کشاورزی دانشی گستردهاست که از بخشهایی شامل علوم طبیعی، دقیق، اقتصادی و نوعی از روابط اجتماعی است که در درک درستی از کشاورزی به کار میرود (دامپزشکی بنا به تعریف جزء این شاخه نیست)
گیاهشناسی
گیاهشناسی یا علوم گیاهی یکی از رشتههای زیستشناسی است که به مطالعه و بررسی زندگی و رشد و نمو گیاهان میپردازد. گیاهشناسی دربرگیرنده شاخههای بسیاری از علوم زیستی است که به بررسی گیاهان، جلبکها و قارچها میپردازند. از زیرشاخههای گیاهشناسی میتوان به ریختشناسی، فیزیولوژی، سیستماتیک و گردهشناسی اشاره نمود.
تاریخچه
اولین اقدامات مربوط به گیاهشناسی که در حدود ۳۰۰ سال قبل از میلاد نوشته شده دو رساله بزرگ توسط تئوفراستوس (فیلسوف یونانی) دیده میشود: درباره تاریخچه گیاهان (Historia Plantarum) و درباره اهداف گیاهان. این دو کتاب روی هم بیشترین تأثیر را در دوران باستان و قرون وسطی در علم گیاهشناسی داشتهاند. Dioscorides نویسنده رومی شواهد مهمی مبنی بر دانش یونانیان و رومیان درباره گیاهان دارویی ارائه میدهد.
رابرت هوک در سال ۱۶۶۵ با استفاده از یک میکروسکوپ ابتدایی، سلول را در چوب پنبه و اندک زمانی بعد در بافت گیاه زنده کشف کرد. او با نگاه به یک برش باریکی از چوب پنبه نوشت : من توانستم تعداد بسیار زیادی منفذ و سوراخ در آن مشاهده کنم که بیشتر شبیه کندوی عسل هستند. این روزنهها یا سلولها عمق زیادی نداشتند اما تعداد بسیار زیادی جعبه کوچک محسوب میشوند. (Leonhart Fuchs) نویسنده آلمانی ، (Conrad Gessner) نویسنده سوئیسی و (Nicholas Culpeper) و (John Gerard) نویسندگان انگلیسی یک کتاب گیاهی منتشر کردند که اطلاعاتی را درباره گیاهان داروئی ارائه میکرد.
تاکسونومی: یا سیستماتیک گیاهی با نامگذاری و تقسیم بندی گیاهان سرو کار دارد.
ریختشناسی گیاهی: شکل و ساختمان و توسعه آنها همراه با روابط قسمتهای گیاهان با یکدیگر را بررسی میکند. و شامل مطالعه کالبدشناسی، سیتولوژی و جنینشناسی گیاهی است.
ریختشناسی گیاهی: اعمال این عیسم و تولید مثل در گیاهان است.
بیماریشناسی گیاهی: با امراض نباتی سروکار دارد.
بومشناسی: علم بررسی روابط موجودات زنده با محیط اطرافشان میباشد.
ژنتیک گیاهی: با مطالعه توارث در گیاهان سروکار دارد.
قارچشناسی: علم مطالعه قارچها میباشد.
جلبکشناسی: علم مطالعه جلبکها
سبزی
به گیاهان خوراکی معمولاً سبز رنگ که در تهیه خوراکها، دسرها و سایر خوردنیها به کار میرود، اصطلاحاً سبزی میگویند. از سبزیها در پخت برخی غذاها مثل: قرمه سبزی، انواع کوفته، انواع کوکو و انواع آش و هم چنین تهیه انواع ترشی استفاده میشود. علاوه بر این، در ایران و برخی کشورهای آسیای میانه، برخی از این سبزیها را به صورت خام و در قالب دسر همراه غذا میل میکنند که به سبزی خوردن شناخته میشود.
غلات
غَلات گیاهانی از خانواده گندمیان هستند که گیاهان علفی تک لپهای بوده و دانههای ریز آنها، مصرف خوراکی دارد. غلات گیاهانی یک ساله هستند، یعنی چرخهٔ زندگی خود را در یک فصل زراعی به پایان میرسانند.
گونههای سردسیری غلات (گندم، جو و چاودار) در فصل پاییز و اوایل بهار کشت شده و در اواسط تا اواخر تابستان هم برداشت میشوند. گونههای گرمسیری غلات (برنج، ذرت، ذرت خوشهای و ارزن) نیز با توجه به شرایط آب و هوایی در اواخر بهار یا اوایل تابستان کشت شده و اواخر تابستان یا اوایل پاییز هم برداشت میشوند.
تاریخچه
هزاران سال است که این گونه گیاهان، در تأمین غذای بشر نقش حیاتی ایفا میکنند. باستان شناسان جوامع ابتدایی توانستهاند از ویرانههای قدیمی مراکز سکونت انسان، دلایلی به دست آورند که نشان میدهد غلات در تمدنهای اولیه بشری هم کشت میشدهاند و برای مثال، گندم در سرزمین حاصلخیز میانرودان به عمل میآمده است. میانرودان امروزه بخشهایی از ترکیه، عراق، سوریه و ایران را تشکیل میدهد. شواهد به دست آمده نشان میدهد که در ۱۶٫۰۰۰ تا ۱۰٫۰۰۰ سال قبل از میلاد، انسان ما قبل تاریخ در این ناحیه گندم تولید میکرده است.
همچنین هر جا که جامعهای تشکیل شده، یکی از انواع غلات در پیدایش آن نقش داشته اند. مثلاً برنج در تشکیل جوامع نخستین کشور چین و ذرت هم در تشکیل جوامع آفریقایی مؤثر بوده اند.
اهمیت امروزی غلات
در بسیاری از کشورهای آسیایی و آفریقایی، بیش از ۸۰ درصد غذای مردم از غلات تأمین میگردد. سهم غلات در غذای مردمان اروپایی ۴۵ تا ۵۵ درصد بوده و در ایالات متحده آمریکا تقریباً ۲۰ تا ۳۰ درصد میباشد.
امروزه نزدیک به ۷۰ درصد سطح زیر کشت یک میلیارد هکتاری جهان را غلات اشغال نموده اند. تقریباً نیمی از کل نیازهای غذایی انسان به ویژه در آسیا به طور مستقیم از غلات تأمین میگردد.
همچنین تولید غلات در مقایسه با دیگر فراوردههای غذایی از جمله گوشت، تخم مرغ، شیر و... بسیار بیشتر است. تولید سالانه غلات در جهان، بیش از یک میلیارد و هفتصد میلیون تن میباشد. گندم، برنج و ذرت سه محصول مهم هستند که هر کدام تقریباً یک چهارم تولید سالانه غلات را تشکیل میدهند.
برنج، غذای عمده و روزمره مردم نواحی گرم و مرطوب است. این غله معمولاً در زمینهایی تولید میشود که بتوان آنها را در برخی فصول سال غرقاب یا گل- آب نمود. گندم به عنوان غلهای سازگار، عمدتاً در زمینهای چمن طبیعی و همچنین در مناطقی که آب و هوا برای کشت ذرت مناسب نیست، به عمل میآید. گندم از غلاتی است که در نواحی سرد هم کشت میشود. این غله در سراسر جهان در فصول مختلفی کشت میشود، به طوریکه در هر ماه از سال، گندم در یکی از نقاط جهان در حال برداشت میباشد. ذرت هم به عنوان یک گیاه گرمسیری، در مناطقی که رطوبت و حرارت کافی در فصل زراعت فراهم باشد، رشد مینماید.
ارزش غذایی غلات
غلات منبع انرژی برای انسان هستند. در کشورهای در حال توسعه، این دسته مواد تمام رژیم غذایی را در بر میگیرند. غلات حاوی هیدرات کربن، پروتئین، چربی، مواد معدنی و انواع ویتامین هستند که البته ضمن مراحل مختلف نگهداری و تهیه، ممکن است بخشی از مواد مغذی مذکور از بین برود.
دانه غلات که کاریوپس یا گندمه نام دارد، منبع خوبی برای تغذیه انسان میباشد. میزان پروتئین برنج از گندم کمتر است. میزان ویتامینهای ضروری (از جمله تیامین) برنج صیقل داده شده هم از برنج قهوهای کمتر میباشد، چون سبوس خود دارای ویتامینهای گوناگونی است که در مرحلهٔ صیقل دهی از برنج جدا میگردد.
البته به خاطر داشته باشید که با وجود همهٔ موادی که ذکر شد، غلات غذای کاملی بشمار نمیآیند. مصرف این مواد به تنهایی نمیتواند یک رژیم غذایی متعادل و کامل محسوب گردد. میزان پروتئین و در واقع اسیدهای آمینه غلات و همچنین ویتامین موجود در آنها محدود است. برای این که یک فرد بالغ بتواند ۶۵ تا ۸۰ گرم پروتئین مورد نیاز خود را تنها از طریق غلات تأمین کند، باید مقدار بسیار زیادی از این دسته مواد بخورد که در عوض، به دلیل این که غلات حاوی هیدرات کربن هستند، فرد ممکن است چاق شود. بسیاری از پروتئینهای گیاهی به همین دلیل که اسیدهای آمینه کافی ندارند نمیتوانند به تنهایی در رژیم غذایی افراد مورد استفاده قرار گیرند، بلکه در کنار آنها باید از پروتئینهای حیوانی و سبزیجات و حبوبات هم استفاده نمود. البته پروتئینهای حیوانی که از انواع حیوانات تأمین میشوند، خود متکی بر منابع گیاهی و از جمله غلات هستند. چون اغلب از انواع گیاهان و غلات، به عنوان خوراک دام استفاده میشود.
امروزه مهندسین ژنتیک سعی میکنند تا با اصلاح نباتات، غلاتی با پروتئینهایی که اسیدهای آمینهٔ ضروری بیشتری داشته باشند، تولید نمایند. مقدار دو اسید آمینه ضروری به نامهای لیسین و ایزولوسین در غلات کم است و تمام متخصصین اصلاح نباتات تلاش میکنند غلاتی که میزان بیشتری از این دو نوع اسید آمینه داشته باشند را تولید نمایند.
غلات بیشترین شکل انرژی خود را به صورت نشاسته عرضه میکنند. استفاده از دانه کامل غلات، منبع خوبی برای فیبر گیاهی و اسیدهای چرب ضروری میباشد. از برنج به صورت پخته یا آرد برنج استفاده میشود. معمولاً غلات را برای استفاده تبدیل به آرد میکنند. گندم یکی از این غلات است که بیشتر آرد آن به کار میرود. از انواع غلات آرد شده در تهیهٔ نان، پاستا، دسر، پیراشکی، کلوچه و... استفاده میکنند. البته آرد را گاهی از سیب زمینی، شاه بلوط، حبوبات و... هم تهیه میکنند.
آب و هوای مناسب برای رشد غلا
عوامل مختلف آب و هوایی قادرند طرز رشد، میزان عملکرد و همچنین کیفیت محصول را تحت تأثیر قرار دهند. بنابراین تولید اقتصادی هر نوع غله در هر ناحیه، کاملاً تابع شرایط آب و هوایی میباشد. گندم، جو و چاودار که به دلیل کوچک بودن بوتهشان، غلات کوچک نام میگیرند، به بارندگی سالیانه ۳۰۰ تا ۱۳۰۰ میلیمتر نیاز دارند و به صورت دیم هم کشت میشوند.
برنج به حرارت و بارندگی کافی (یا آبیاری کافی) نیاز دارد. معمولاً برنج در نواحی که سالانه نزدیک به ۱۰۰۰ میلیمتر یا بیشتر بارندگی دارند کشت میشود. ذرت هم با این که یک گیاه گرمسیری است در آب و هوا و ارتفاعات مختلف از نواحی پست تا ارتفاع ۳۰۰۰ متری از سطح دریا کشت میگردد.
جو از همهٔ غلات مقاوم تر است و میتوان آن را حتی در کشور سیبری هم کاشت. گندم از همهٔ غلات رایج تر است. معمولاً گیاهان سردسیری را در نواحی گرمسیری، البته در نواحی بلند و خنک کوهستانی میکارند که در این صورت، کشاورزان میتوانند به دلیل شرایط مساعد و خنکی کوهستانهای نواحی گرمسیر، هر ساله چند بار غلات بکارند.
غلات گرمسیری را در نواحی پست گرمسیری که آب و هوای معتدلی دارند میکارند و همچنین میتوان این غلات را در نواحی معتدل، البته در فصلهایی که سرما و یخبندان نباشد کشت نمود. معمولاً این دسته انواع بهاره و زمستانی دارند.
ساختمان دانه غلات
دانه غلات، میوه خشکی است که اصطلاحاً به آن گندمه و به زبان عامیانه دانه یا غله میگویند. این دانه دارای چندین لایه خارجی بوده که خارجیترین لایه را پریکارپ مینامند و همچنین دو قسمت به نامهای آندوسپرم و گیاهک دارد. غشای تخمدان، پوست دانه و لایه آلورون که در مجموع سبوس را تشکیل میدهند، در مرحلهٔ تهیه آرد از غلات جدا میشوند. حتی گاهی گیاهک را هم از دانه جدا نموده و با سبوس مخلوط مینمایند. سبوسی که گیاهک داشته باشد، پروتئین بیشتری نسبت به آندوسپرم نشاستهای دارد. چون پروتئین گیاهک از هر قسمت دیگری در دانه بیشتر است. آردی که در تهیهٔ آن از تمام قسمتهای دانه غلات استفاده نموده باشند نسبت به آرد سفید، که برای تهیه آن سبوس و گیاهک را جدا نمودهاند دارای مواد مغذی بیشتری میباشد.
مراحل رشد غلات
دوره رشد غلات شامل مراحل جوانه زنی، پنجه زنی، تشکیل روزت، ساقه رفتن، تشکیل گل و تشکیل میوه است که هر کدام از این مراحل را به اختصار در اینجا توضیح میدهیم:
جوانه زنی: این مرحله با نفوذ ریشه در پوست دانه و غشای تخمدان آغاز میشود. ریشهٔ اولیه چندان پر پشت نیست، اما ریشههای ثانویه که شامل ریشههای نا بجا هم میشود، در مراحل اولیه رشد به وجود خواهند آمد که این ریشههای ثانویه قوی تر بوده و قدرت کافی برای نگه داشتن گیاه در خاک را دارند.
پنجه زنی: پس از آن که اولین برگهای گیاه سطح خاک را شکافت و ساقه اصلی شروع به رشد نمود، مرحله پنجه زنی آغاز میگردد؛ یعنی جوانههای موجود در محل اتصال برگهای پایینی به ساقه، فعال شده و شروع به رشد میکنند.
تشکیل روزت: برگهای گیاه در فاصلهٔ دو مرحله پنجه زنی و ساقه رفتن رشد نموده و بلند میشوند و مجموعهای برگ را در ابتدای ساقه ایجاد میکنند. این مرحله را تشکیل روزت مینامند.
ساقه رفتن: در این مرحله ساقه طویل میشود. در اوایل این مرحله، گل آذین هم تشکیل میشود. تشکیل گل آذین: در این مرحله گل آذین بوته از داخل غلاف خارج میشود. گل کردن غلات معمولاً زمانی که گل آذین داخل غلاف است یا بلافاصله پس از تشکیل گل آذین صورت میگیرد. گلهای گیاهان خانواده گرامینه، به صورت گروهی به وجود میآیند. منظور از گل آذین، آرایش گل یا طرز قرار گرفتن گل روی ساقه است. مجموع چند گلچه که روی محور گل آذین است را سنبلچه میگویند.
میوه: زمانی که میوه میرسد، غشای تخمدان نازک شده و به پوست دانه میچسبد. این گونه میوهها را گندمه گویند، مثل دانه گندم، ذرت و چاودار. دانه بعضی غلات حتی پس از برداشت هم داخل غلاف باقی میماند، مثل برنج و جو.
برداشت محصول
برداشت غلات باید به موقع صورت گیرد. برداشت زودتر یا دیرتر از موقع محصول، موجب کاسته شدن کیفیت آن میشود. تأخیر در برداشت غلات دانه ریز، سبب ریزش دانه، خوابیدگی یا شکستن بوتهها در کشتزار و بالاخره کاهش میزان ماده خشک میگردد. برداشت زود هنگام محصول هم موجب پایین آمدن کیفیت غلات میگردد.
وزن دانهها تا زمان رسیدن دانه افزایش مییابد، ولی پس از آن رو به کاهش میگذارد. همچنین دانههای نارسی که زود هنگام برداشت میشوند، چه در کشتزار و چه در انبار بیشتر در معرض آسیبهای ناشی از گرما و آفات از جمله کپک زدگی قرار میگیرند. زمان مناسب برای برداشت دانه، هنگامی است که آندوسپرم دانههای غلات سفت شده و میزان رطوبت آن هم به ۱۸ درصد رسیده باشد.
در کشورهای توسعه یافته برای دروی محصول تنها از وسایل مکانیکی همچون کمباین استفاده میشود. اما در کشورهای در حال توسعه از روشهای گوناگونی همچون استفاده از داس برای برداشت محصول استفاده مینمایند.
گوجه فرنگی
گوجه فرنگی (نام علمی: Solanum lycopersicum) میوهای سرخرنگ و آبدار است. این گیاه بومی آمریکای جنوبی و مرکزی است که طی دورهٔ استعماری اسپانیا به سایر نقاط جهان منتقل شد. انواع مختلف این گیاه امروزه در سراسر جهان پرورش داده میشود.
گوجه فرنگی سرشار از ویتامین سی و لیکوپن است. این میوه امروزه به روشهای محتلفی، به طور خام یا بهعنوان یکی از مواد لازم برای تهیهٔ غذا، انواع سس و نوشیدنی مصرف میشود و بخش مهمی از رژیم غذایی مردم بسیاری از کشورها را تشکیل میدهد. کشت و پرورش این گیاه به طور کلی، مساحتی حدود سه میلیون هکتار را به خود اختصاص داده است، که نزدیک یکسوم کل مساحت مختص به کشت ترهبار در جهان است.
با وجود این که گوجه فرنگی در علم گیاهشناسی یک میوه تلقی میشود، اغلب بهعنوان ترهبار شناخته میشود.
گوجه فرنگی به تیرهٔ سیبزمینیان تعلق دارد و از گیاهان چندساله است.
به علت اهمیت اقتصادی، این گیاه موضوع تحقیق و پژوهشهای بسیاری قرار دارد و در علم ژنتیک بهعنوان یکی از گیاهان الگو شناخته میشود. تحقیقات انجامشده بر این گیاه در سال ۱۹۹۰ به تولید نخستین نوع تراریختهٔ مجاز برای مصرف و تجارت در ایالات متحده آمریکا انجامید.
گیاهشناسی
تاریخچه
خاستگاه گوجه فرنگی آمریکای جنوبی میباشد. شواهد ژنتیکی نشان میدهند که اجداد گوجه فرنگی گیاهانی خودرو و علفی بودند که میوههای کوچک سبزرنگی داشتند و در نقاط کوهستانی پرو میروییدند. این گیاهان گونههای مختلفی از سرده پیشین Lycopersicon بودند. یکی از این گونهها با نام علمی Solanum lycopersicum به مکزیک منتقل شد و پس از مدتی در آنجا توسط بومیان پرورش یافت.
تاریخ دقیق پرورش گوجه فرنگی برای اولین بار مشخص نیست. به نظر میرسد نخستین گوجه فرنگی پرورشیافته نوعی میوهٔ زردرنگ به اندازهٔ گوجه فرنگیهای ریز گیلاسی بوده که توسط آزتکها کشت میشده است. نوشتههای برجامانده از این تمدن نشان میدهند که این میوه همراه با فلفل، ذرت و نمک آماده و مصرف میشد.
گوجه فرنگی حدوداً از ۵۰۰ سال پیش از مسیح در جنوب مکزیک پرورش داده میشد. بومیان پوئبلو بر این باور بودند که کسانی که دانههای گوجه فرنگی را مصرف میکردند با نیروهای خدایان متبرک میشدند.
در مورد انتقال گوجه فرنگی به اروپا نظریههای متفاوتی وجود دارد. برخی از تاریخدانان بر این عقیده هستند که ارنان کورتس، مکتشف اسپانیایی، این میوههای کوچک زردرنگ را پس از تصرف شهر تنوکتیتلان، پایتخت آزتکها در سال ۱۵۲۱، به اروپا منتقل کرد. نظریهٔ دیگر این است که کریستف کلمب در سال ۱۴۹۳ نخستین فردی بود که این گیاه را به اروپا منتقل کرد. قدیمیترین مدرک که از وجود گوجه فرنگی در اروپا اطلاع میدهد کتابی در مورد گیاهشناسی است که در سال ۱۵۴۴ توسط پیِترو آندرئا ماتیولی، پزشک و گیاهشناس ایتالیایی نوشته شده است. وی در دستنوشتهٔ خود از این میوه با عنوان pomo d’oro، به معنای سیب طلایی یاد کرده است.
توزیع توسط اسپانیاییها
پس از ساکن شدن در آمریکای لاتین، اسپانیاییها گوجهفرنگی را در اوایل قرن شانزدهم در مستعمرههای مختلف خود در کارائیب توزیع کردند. آنها همچنین آن را به اروپا و جزایر فیلیپین منتقل کردند که از آنجا به آسیای جنوب شرقی و سپس سراسر آسیا انتقال داده شد. گوجه فرنگی به آسانی در آبوهوای مدیترانهای رشد کرد و از حدود سال ۱۵۴۰ در این منطقه پرورش داده شد.
این میوه در همان ابتدا پس از توزیع به اروپا مورد مصرف خوراکی قرار گرفت و در اوایل قرن هفدهم میلادی برای تهیهٔ غذا در اسپانیا استفاده میشد. نخستین کتاب آشپزی کشف شده که شامل دستورهایی برای پخت غذا با گوجه فرنگی بوده است در سال ۱۶۹۲ در ناپل منتشر شد. به نظر میرسد نویسندهٔ این کتاب این دستورها را از منابع اسپانیایی بهدست آورده باشد. با این وجود این میوه در برخی نقاط چون فلورانس صرفاً مصرف تزئینی داشت و تنها در اواخر قرن هفدهم یا اوایل قرن هجدهم برای مصرف خوراکی مورد استفاده قرار گرفت.
بریتانیا
گوجه فرنگی تنها در اوایل سال ۱۵۹۰ در بریتانیا پرورش داده شد. یکی از نخستین کسانی که آن را کشت کرد جراحی به نام جان جرارد بود که در سال ۱۵۹۷ کتابی در مورد گیاهشناسی منتشر کرد که به موضوع این گیاه نیز میپرداخت. وی میدانست که گوجه فرنگی در اسپانیا و ایتالیا خورده میشود؛ با این وجود اعتقاد داشت که این میوه سمی است. در واقع این گیاه حاوی میزان کمی توماتین، نوعی گلیکوآلکوئید سمی است که معمولاً خطرناک نمیباشد. دیدگاه جرارد بر افکار عمومی تأثیر گذاشت و این گیاه در بریتانیا و مستعمرههای آن در آمریکای شمالی به عنوان خوراکی ناسالم شناخته شد.
در اواسط قرن هجدهم، گوجه فرنگی به طور گسترده در بریتانیا خورده میشد. در همین قرن دانشنامه بریتانیکا دربارهٔ این میوه چنین نوشت که از گوجه فرنگی به طور روزانه در سوپها و نیز بهعنوان چاشنی استفاده میشود. در عصر ویکتوریا، میزان پرورش گوجه فرنگی در گلخانه به حد صنعتی رسید.
آمریکای شمالی
قدیمیترین مدارک مربوط به کشت گوجه فرنگی در شمال آمریکا به سال ۱۷۱۰ در کارولینای جنوبی برمیگردد. ممکن است این گیاه از طریق کارائیب به آمریکای شمالی رسیده باشد. در اواسط این قرن، برخی از مردم هنوز بر این باور بودند که گوجه فرنگی سمی است، و به طور کلی این گیاهان بیشتر جنبهٔ زینتی داشتند تا مصرف خوراکی. توماس جفرسون، از بنیادگذاران ایالات متحده آمریکا مقداری از دانههای گوجه فرنگی را که در پاریس خورده بود به آمریکا فرستاد.
بهعلت شرایط آبوهوایی، برخی ایالات چون فلوریدا و کالیفورنیا عمدتاً تبدیل به تولیدکنندگان گوجه فرنگی شدند. دانشگاه کالیفرنیا در دیویس به یکی از مراکز اصلی پژوهش در مورد گوجه فرنگی تبدیل شده است.
خاورمیانه
گوجه فرنگی در اوایل قرن نوزدهم در خاورمیانه توزیع شد و غالباً به عنوان یکی از مواد لازم برای پخت غذا مصرف میشد.
ایران
این گیاه از دو طریق وارد ایران شد: راه اول از طریق ترکیه و ارمنستان، و راه دوم از طریق سفرهای مکرر خاندان قاجار به فرانسه بود. نام اولیهٔ گوجه فرنگی در ایران بادمجان ارمنی یا
رومی بود.در دوره قاجاریه، افراد خاندان معیری برای نخستین بار گوجهفرنگی را در مزرعهای (که محوطهٔ فرودگاه مهرآباد کنونی است) پرورش دادند.
خط مشی جاوا
یکی از ویژگیهای جاوا قابل حمل بودن آن است. یعنی برنامهٔ نوشته شده به زبان جاوا باید به طور مشابهی در کامپیوترهای مختلف با سختافزارهای متفاوت اجرا شود. و باید این توانایی را داشته باشد که برنامه یک بار نوشته شود، یک بار کامپایل شود و در همه کامپیوترها اجرا گردد. به این صورت که کد کامپایل شدهٔ جاوا را ذخیره میکند، اما نه بهصورت کد ماشین بلکه بهصورت بایتکد جاوا. دستورالعملها شبیه کد ماشین هستند، اما با ماشینهای مجازی که به طور خاص برای سختافزارهای مختلف نوشته شدهاند، اجرا میشوند. در نهایت کاربر از سکوی جاوا نصب شده روی ماشین خود یا مرورگر وب استفاده میکند. کتابخانههای استاندارد یک راه عمومی برای دسترسی به ویژگیهای خاص فراهم میکنند. مانند گرافیک، نخکشی و شبکه. در بعضی از نسخههای ماشین مجازی جاوا، بایتکدها میتوانند قبل و در زمان اجرای برنامه به کدهای محلی کامپایل شوند. فایدهٔ اصلی استفاده از بایتکد، قسمت کردن است. اما ترجمهٔ کلی یعنی برنامههای ترجمه شده تقریباً همیشه کندتر از برنامههای کامپایل شدهٔ محلی اجرا میشوند. این شکاف میتواند با چند تکنیک خوشبینانه که در کاربردهای JVM قبلی معرفی شد، کم شود. یکی از این تکنیکها JIT است که بایتکد جاوا را به کد محلی ترجمه کرده و سپس آن را پنهان میکند. در نتیجه برنامه خیلی سریعتر نسبت به کدهای ترجمه شدهٔ خالص شروع و اجرا میشود. بیشتر VMهای پیشرفته، بهصورت کامپایل مجدد پویا، در آنالیز VM، رفتار برنامهٔ اجرا شده و کامپایل مجدد انتخاب شده و بهینهسازی قسمتهای برنامه، استفاده میشوند. کامپایل مجدد پویا میتواند کامپایل ایستا را بهینهسازی کند. زیرا میتواند قسمت hot spot برنامه و گاهی حلقههای داخلی که ممکن است زمان اجرای برنامه را افزایش دهند را تشخیص دهد. کامپایل JIT و کامپایل مجدد پویا به برنامههای جاوا اجازه میدهد که سرعت اجرای کدهای محلی بدون از دست دادن قابلیت انتقال افزایش پیدا کند.
تکنیک بعدی به عنوان کامپایل ایستا شناخته شدهاست. که کامپایل مستقیم به کدهای محلی است مانند بسیاری از کامپایلرهای قدیمی. کامپایلر ایستای جاوا، بایتکدها را به کدهای شی محلی ترجمه میکند.
کارایی جاوا نسبت به نسخههای اولیه بیشتر شد. در تعدادی از تستها نشان داده شد که کارایی کامپایلرJIT کاملاًَ مشابه کامپایلر محلی شد. عملکرد کامپایلرها لزوماً کارایی کدهای کامپایل شده را نشان نمیدهند. یکی از پیشرفتهای بی نظیر در در زمان اجرای ماشین این بود که خطاها ماشین را دچار اشکال نمیکردند. علاوه بر این در زمان اجرای ماشینی مانند جاوا وسایلی وجود دارد که به زمان اجرای ماشین متصل شده و هر زمانی که یک استثنا رخ میدهد، اطلاعات اشکال زدایی که در حافظه وجود دارد، ثبت میکنند.
پیادهسازی
شرکت سان میکروسیستم مجوز رسمی برای پلت فرم استاندارد جاوا را به مایکروسافت ویندوز, لینوکس، و سولاریس (سیستمعامل). دادهاست. همچنین محیطهای دیگری برای دیگر پلت فرمها فراهم آوردهاست. علامت تجاری مجوز شرکت سان میکروسیستم طوری بود که با همهٔ پیادهسازیها سازگار باشد. به علت اختلاف قانونی که با ماکروسافت پیدا کرد، زمانی که شرکت سان ادعا کرد که پیادهسازی ماکروسافت از RMI یا JNI پشتیبانی نکرده و ویژگیهای خاصی را برای خودش اضافه کردهاست. شرکت سان در سال ۱۹۹۷ پیگیری قانونی کرد و در سال ۲۰۰۱ در توافقی ۲۰ میلیون دلاری برنده شد. در نتیجه کمی بعدماکروسافت جاوا را به ویندوز فرستاد. در نسخهٔ اخیر ویندوز، مرورگر اینترنت نمیتواند از جاوا پلت فرم پشتیبانی کند. شرکت سان و دیگران یک سیستم اجرای جاوای رایگان برای آنها و نسخههای دیگر ویندوز فراهم آوردند.
اداره خودکار حافظه
جاوا از حافظهٔ بازیافتی خودکار برای ادارهٔ حافظه در چرخهٔ زندگی یک شی استفاده میکند. برنامهنویس زمانی که اشیا به وجود میآیند، این حافظه را تعیین میکند. و در زمان اجرا نیز، زمانی که این اشیا در استفادهٔ زیاد طولانی نباشند، برنامه نویس مسئول بازگرداندن این حافظهاست. زمانی که مرجعی برای شیهای باقیمانده نیست، شیهای غیر قابل دسترس برای آزاد شدن به صورت خودکار توسط بازیافت حافظه، انتخاب میشوند. اگر برنامهنویس مقداری از حافظه را برای شیهایی که زیاد طولانی نیستند، نگه دارد، چیزهایی شبیه سوراخ حافظه اتفاق میافتند.
یکی از عقایدی که پشت سر مدل ادارهٔ حافظهٔ خودکار جاوا وجود دارد، این است که برنامهنویس هزینهٔ اجرای ادارهٔ دستی حافظه را نادیده میگیرد. در بعضی از زبانها حافظه لازم برای ایجاد یک شی، به صورت ضمنی و بدون شرط، به پشته تخصیص داده میشود. و یا بهطور صریح اختصاص داده شده و از heap بازگردانده میشود. در هر کدام از این راهها، مسئولیت ادارهٔ اقامت حافظه با برنامهنویس است. اگر برنامه شی را برنگرداند، سوراخ حافظه اتفاق میافتد. اگر برنامه تلاش کند به حافظهای را که هماکنون بازگردانده شده، دستیابی پیدا کند یا برگرداند، نتیجه تعریف شده نیست و ممکن است برنامه بیثبات شده و یا تخریب شود. این ممکن است با استفاده از اشارهگر مدتی باقی بماند، اما سرباری و پیچیدگی برنامه زیاد میشود. بازیافت حافظه اجازه دارد در هر زمانی اتفاق بیفتد. بهطوری که این زمانی اتفاق میافتد که برنامه بیکار باشد. اگر حافظهٔ خالی کافی برای تخصیص شی جدید در هیپ وجود نداشته باشد، ممکن است برنامه برای چند دقیقه متوقف شود. در جایی که زمان پاسخ یا اجرا مهم باشد، ادارهٔ حافظه و منابع اشیا استفاده میشوند.
جاوا از نوع اشارهگر ریاضی C و ++C پشتیبانی نمیکند. در جایی که آدرس اشیا و اعداد صحیح میتوانند به جای هم استفاده شوند. همانند ++C و بعضی زبانهای شیگرای دیگر، متغیرهای نوعهای اولیهٔ جاوا شیگرا نبودند. مقدار نوعهای اولیه، مستقیماً در فیلدها ذخیره میشوند. در فیلدها (برای اشیا) و در پشته (برای توابع)، بیشتر از هیپ استفاده میشود. این یک تصمیم هوشیارانه توسط طراح جاوا برای اجرا است. به همین دلیل جاوا یک زبان شیگرای خالص به حساب نمیآید.
گرامر
گرامر جاوا وسیعتر از ++C است و برخلاف ++C که ترکیبی است از ساختارها و شیگرایی، زبان جاوا یک زبان شیگرای خالص میباشد. فقط نوع دادة اصلی از این قاعده مستثنی است. جاوا بسیاری از ویژگیها را پشتیبانی میکند و از کلاسها برای سادهتر کردن برنامهنویسی و کاهش خطا استفاده میکند.
بر طبق قرارداد فایل هل بعد از کلاسهای عمومی نام گذاری میشوند. سپس باید پسوند java را به این صورت اضافه کرد: Hello world.java. این فایل اول باید با استفاده از کامپایلر جاوا به بایت کد کامپایل شود. در نتیجه فایل Hello world.class ایجاد میشود. این فایل قابل اجرا است. فایل جاوا ممکن است فقط یک کلاس عمومی داشته باشد. اما میتواند شامل چندین کلاس با دستیابی عمومی کمتر باشد.
کلاسی که به صورت خصوصی تعریف میشود ممکن است در فایل.java ذخیره شود. کامپایلر برای هر کلاسی که در فایل اصلی تعریف میشود یک کلاس فایل تولید میکند. که نام این کلاس فایل همنام کلاس است با پسوند.class
کلمه کلیدی public (عمومی) برای قسمتهایی که میتوانند از کدهای کلاسهای دیگر صدا زده بشوند، به کار برده میشود. کلمهٔ کلیدی static (ایستا) در جلوی یک تابع، یک تابع ایستا را که فقط وابسته به کلاس است و نه قابل استفاده برای نمونههایی از کلاس، نشان میدهد. فقط تابعهای ایستا میتوانند توسط اشیا بدون مرجع صدا زده شوند. دادههای ایستا به متغیرهایی که ایستا نیستند، نمیتوانند دسترسی داشته باشند.
کلمهٔ کلیدی void (تهی) نشان میدهد که تابع main هیچ مقداری را بر نمیگرداند. اگر برنامهٔ جاوا بخواهد با خطا از برنامه خارج شود، باید system.exit() صدا زده شود. کلمهٔ main یک کلمهٔ کلیدی در زبان جاوا نیست. این نام واقعی تابعی است که جاوا برای فرستادن کنترل به برنامه، صدا میزند. برنامه جاوا ممکن است شامل چندین کلاس باشد که هر کدام دارای تابع main هستند.
تابع main باید آرایهای از اشیا رشتهای را بپذیرد. تابع main میتواند از آرگومانهای متغیر به شکل public static void main(string…args) استفاده کند که به تابع main اجازه میدهد اعدادی دلخواه از اشیا رشتهای را فراخوانی کند. پارامترstring[]args آرایهای از اشیا رشته ایست که شامل تمام آرگومانهایی که به کلاس فرستاده میشود، است.
چاپ کردن، قسمتی از کتابخانهٔ استاندارد جاوا است. کلاس سیستم یک فیلد استاتیک عمومی به نام out تعریف کردهاست. شی out یک نمونه از کلاس printstream است و شامل تعداد زیادی تابع برای چاپ کردن اطلاعات در خروجی استاندارد است. همچنین شامل println(string) برای اضافه کردن یک خط جدید برای رشتهٔ فرستاده شده اضافه میکند.
توزیعهای جاوا
منظور از توزیع جاوا پیادهسازیهای مختلفی است که برای کامپایلر جاوا و همچنین مجموعه کتابخانههای استاندارد زبان جاوا (JDK) وجود دارد. در حال حاضر چهار توزیعکنندهٔ عمده جاوا وجود دارند:
سان میکروسیستمز: توزیع کننده اصلی جاوا و مبدع آن میباشد. در اکثر موارد هنگامی که گفته میشود جاوا منظور توزیع سان میباشد.
GNU Classpath: این توزیع از سوی موسسه نرمافزارهای آزاد منتشر شده و تقریباً تمامی کتابخانه استاندارد زبان جاوا در آن بدون بهرهگیری از توزیع شرکت سان از اول پیادهسازی شدهاست. یک کامپایلر به نام GNU Compiler for Java نیز برای کامپایل کردن کدهای جاوا توسط این موسسه ایجاد شدهاست. فلسفه انتخاب نام Classpath برای این پروژه رها کردن تکنولوژی جاوا از وابستگی به علامت تجاری جاوا است بطوریکه هیچ وابستگی یا محدودیتی برای استفاده آن از لحاظ قوانین حقوقی ایجاد نشود و از طرفی به خاطر وجود متغیر محیطی classpath در تمامی محیطهای احرایی برنامههای جاوا، این نام به نوعی تکنولوژی جاوا را برای خواننده القا میکند. کامپایلر GNU توانایی ایجاد کد اجرایی (در مقابل بایت کد توزیع سان) را داراست. لازم به ذکر است که در حال حاضر شرکت سان تقریباً تمامی کدهای JDK را تحت مجوز نرمافزارهای آزاد به صورت متن باز منتشر کردهاست و قول انتشار قسمت بسیار کوچکی از این مجموعه را که بهدلیل استفاده از کدهای شرکتهای ثانویه نتوانسته به صورت متن باز منتشر نماید در آینده نزدیک با بازنویسی این کدها دادهاست.
مایکروسافت #J: این در حقیقت یک توزیع جاوا نیست. بلکه زبانی مشابه میباشد که توسط مایکروسافت و در چارچوب.net ارائه شدهاست. انتظار اینکه در سیستمعاملی غیر از ویندوز هم اجرا شود را نداشته باشید.
AspectJ: این نیز یک زبان مجزا نیست. بلکه یک برنامه الحاقی میباشد که امکان برنامه نویسی Aspect Oriented را به جاوا میافزاید. این برنامه توسط بنیاد برنامهنویسی جلوهگرا و به صورت کدباز ارائه شدهاست.
کلاسهای خاص
برنامک (برنامههای کاربردی کوچک)
اپلت جاواها برنامههایی هستند که برای کاربردهایی نظیر نمایش در صفحات وب، ایجاد شدهاند. واژهٔ import باعث میشود کامپایلر جاوا کلاسهای javaapplet.Applet وjava.awt.Graphics را به کامپایل برنامه اضافه کند. کلاس Hello کلاس Applet را توسعه میدهد. کلاس اپلت چارچوبی برای کاربردهای گروهی برای نمایش و کنترل چرخهٔ زندگی اپلت، درست میکند. کلاس اپلت یک تابع پنجرهای مجرد است که برنامههای کوچکی با قابلیت نشان دادن واسط گرافیکی برای کاربر را فراهم میکند. کلاس Hello تابع موروثی print(Graphics) را از سوپر کلاس container باطل میکند، برای اینکه کدی که اپلت را نمایش میدهد، فراهم کند. تابع paint شیهای گرافیکی را که شامل زمینههای گرافیکی هستند را میفرستد تا برای نمایش اپلتها استفاده شوند. تابع paint برای نمایش "Hello world!" تابع drawstring(string,int,int) را صدا میزند.
جاوا سرولت
تکنولوژی servlet جاوا گسترس وب را به آسانی فراهم میکند. و شامل مکانیزمهایی برای توسعهٔ تابعی سرور وب و برایدسترسی به سیستمهای تجاری موجود است.servlet قسمتی از javaEE است که به درخواستهای مشتری پاسخ میدهد.
واژهٔ import کامپایلر جاوا را هدایت میکند که تمام کلاسهای عمومی و واسطها را از بستههای java.io وjava.servlet را در کامپایل وارد کند.
کلاس Hello کلاس Genericservlet را توسعه میدهد. کلاس Genericservlet واسطی برای سرور فراهم میکند تا درخواست را به servlet بفرستد و چرخهٔ زندگی servlet را کنترل کند.
JSP
صفحهٔ سرور جاوا قسمتی از سرور javaEE است که پاسخ تولید میکند. نوعاً صفحات HTML به درخواستهای HTTP از مشتری.JSPها کد جاوا در صفحهٔ HTML را با استفاده از حائل <%and%> اضافه میکنند.JSP به javaservlet کامپایل میشود.
سوینگ
Swing کتابخانهٔ واسط گرافیکی کاربر است برای پلت فرم javaSE. ابزاری مشابه پنجره، GTK و motif توسط شرکت sun فراهم شدهاند. این مثال کاربرد swing یک پنجرهٔ واحد همراه با Hello world را ایجاد میکند.
اولین جملهٔ import کامپایلر جاوا را هدایت میکندتا کلاس Borderlayout را از بستهٔ java.awt در جاوا به کامپایل اضافه کند. و import دوم همهٔ کلاسهای عمومی و واسط آنها را از بستهٔ javax.swing اضافه میکند. کلاس Hello کلاس Jframe را توسعه میدهد. کلاس Jframe یک پنجره با میلهٔ عنوان و کنترل بستن است.
زمانی که برنامه آغاز میشود، تابع main با JVM صدا زده میشود. این یک نمونهٔ جدید از کلاس Hello را ایجاد کرده و با صدا زدن تابع setvisible(boolean) با مقدار true نمایش داده میشود.
یکی از ویژگیهای جاوا قابل حمل بودن آن است. یعنی برنامهٔ نوشته شده به زبان جاوا باید به طور مشابهی در کامپیوترهای مختلف با سختافزارهای متفاوت اجرا شود. و باید این توانایی را داشته باشد که برنامه یک بار نوشته شود، یک بار کامپایل شود و در همه کامپیوترها اجرا گردد. به این صورت که کد کامپایل شدهٔ جاوا را ذخیره میکند، اما نه بهصورت کد ماشین بلکه بهصورت بایتکد جاوا. دستورالعملها شبیه کد ماشین هستند، اما با ماشینهای مجازی که به طور خاص برای سختافزارهای مختلف نوشته شدهاند، اجرا میشوند. در نهایت کاربر از سکوی جاوا نصب شده روی ماشین خود یا مرورگر وب استفاده میکند. کتابخانههای استاندارد یک راه عمومی برای دسترسی به ویژگیهای خاص فراهم میکنند. مانند گرافیک، نخکشی و شبکه. در بعضی از نسخههای ماشین مجازی جاوا، بایتکدها میتوانند قبل و در زمان اجرای برنامه به کدهای محلی کامپایل شوند. فایدهٔ اصلی استفاده از بایتکد، قسمت کردن است. اما ترجمهٔ کلی یعنی برنامههای ترجمه شده تقریباً همیشه کندتر از برنامههای کامپایل شدهٔ محلی اجرا میشوند. این شکاف میتواند با چند تکنیک خوشبینانه که در کاربردهای JVM قبلی معرفی شد، کم شود. یکی از این تکنیکها JIT است که بایتکد جاوا را به کد محلی ترجمه کرده و سپس آن را پنهان میکند. در نتیجه برنامه خیلی سریعتر نسبت به کدهای ترجمه شدهٔ خالص شروع و اجرا میشود. بیشتر VMهای پیشرفته، بهصورت کامپایل مجدد پویا، در آنالیز VM، رفتار برنامهٔ اجرا شده و کامپایل مجدد انتخاب شده و بهینهسازی قسمتهای برنامه، استفاده میشوند. کامپایل مجدد پویا میتواند کامپایل ایستا را بهینهسازی کند. زیرا میتواند قسمت hot spot برنامه و گاهی حلقههای داخلی که ممکن است زمان اجرای برنامه را افزایش دهند را تشخیص دهد. کامپایل JIT و کامپایل مجدد پویا به برنامههای جاوا اجازه میدهد که سرعت اجرای کدهای محلی بدون از دست دادن قابلیت انتقال افزایش پیدا کند.
تکنیک بعدی به عنوان کامپایل ایستا شناخته شدهاست. که کامپایل مستقیم به کدهای محلی است مانند بسیاری از کامپایلرهای قدیمی. کامپایلر ایستای جاوا، بایتکدها را به کدهای شی محلی ترجمه میکند.
کارایی جاوا نسبت به نسخههای اولیه بیشتر شد. در تعدادی از تستها نشان داده شد که کارایی کامپایلرJIT کاملاًَ مشابه کامپایلر محلی شد. عملکرد کامپایلرها لزوماً کارایی کدهای کامپایل شده را نشان نمیدهند. یکی از پیشرفتهای بی نظیر در در زمان اجرای ماشین این بود که خطاها ماشین را دچار اشکال نمیکردند. علاوه بر این در زمان اجرای ماشینی مانند جاوا وسایلی وجود دارد که به زمان اجرای ماشین متصل شده و هر زمانی که یک استثنا رخ میدهد، اطلاعات اشکال زدایی که در حافظه وجود دارد، ثبت میکنند.
پیادهسازی
شرکت سان میکروسیستم مجوز رسمی برای پلت فرم استاندارد جاوا را به مایکروسافت ویندوز, لینوکس، و سولاریس (سیستمعامل). دادهاست. همچنین محیطهای دیگری برای دیگر پلت فرمها فراهم آوردهاست. علامت تجاری مجوز شرکت سان میکروسیستم طوری بود که با همهٔ پیادهسازیها سازگار باشد. به علت اختلاف قانونی که با ماکروسافت پیدا کرد، زمانی که شرکت سان ادعا کرد که پیادهسازی ماکروسافت از RMI یا JNI پشتیبانی نکرده و ویژگیهای خاصی را برای خودش اضافه کردهاست. شرکت سان در سال ۱۹۹۷ پیگیری قانونی کرد و در سال ۲۰۰۱ در توافقی ۲۰ میلیون دلاری برنده شد. در نتیجه کمی بعدماکروسافت جاوا را به ویندوز فرستاد. در نسخهٔ اخیر ویندوز، مرورگر اینترنت نمیتواند از جاوا پلت فرم پشتیبانی کند. شرکت سان و دیگران یک سیستم اجرای جاوای رایگان برای آنها و نسخههای دیگر ویندوز فراهم آوردند.
اداره خودکار حافظه
جاوا از حافظهٔ بازیافتی خودکار برای ادارهٔ حافظه در چرخهٔ زندگی یک شی استفاده میکند. برنامهنویس زمانی که اشیا به وجود میآیند، این حافظه را تعیین میکند. و در زمان اجرا نیز، زمانی که این اشیا در استفادهٔ زیاد طولانی نباشند، برنامه نویس مسئول بازگرداندن این حافظهاست. زمانی که مرجعی برای شیهای باقیمانده نیست، شیهای غیر قابل دسترس برای آزاد شدن به صورت خودکار توسط بازیافت حافظه، انتخاب میشوند. اگر برنامهنویس مقداری از حافظه را برای شیهایی که زیاد طولانی نیستند، نگه دارد، چیزهایی شبیه سوراخ حافظه اتفاق میافتند.
یکی از عقایدی که پشت سر مدل ادارهٔ حافظهٔ خودکار جاوا وجود دارد، این است که برنامهنویس هزینهٔ اجرای ادارهٔ دستی حافظه را نادیده میگیرد. در بعضی از زبانها حافظه لازم برای ایجاد یک شی، به صورت ضمنی و بدون شرط، به پشته تخصیص داده میشود. و یا بهطور صریح اختصاص داده شده و از heap بازگردانده میشود. در هر کدام از این راهها، مسئولیت ادارهٔ اقامت حافظه با برنامهنویس است. اگر برنامه شی را برنگرداند، سوراخ حافظه اتفاق میافتد. اگر برنامه تلاش کند به حافظهای را که هماکنون بازگردانده شده، دستیابی پیدا کند یا برگرداند، نتیجه تعریف شده نیست و ممکن است برنامه بیثبات شده و یا تخریب شود. این ممکن است با استفاده از اشارهگر مدتی باقی بماند، اما سرباری و پیچیدگی برنامه زیاد میشود. بازیافت حافظه اجازه دارد در هر زمانی اتفاق بیفتد. بهطوری که این زمانی اتفاق میافتد که برنامه بیکار باشد. اگر حافظهٔ خالی کافی برای تخصیص شی جدید در هیپ وجود نداشته باشد، ممکن است برنامه برای چند دقیقه متوقف شود. در جایی که زمان پاسخ یا اجرا مهم باشد، ادارهٔ حافظه و منابع اشیا استفاده میشوند.
جاوا از نوع اشارهگر ریاضی C و ++C پشتیبانی نمیکند. در جایی که آدرس اشیا و اعداد صحیح میتوانند به جای هم استفاده شوند. همانند ++C و بعضی زبانهای شیگرای دیگر، متغیرهای نوعهای اولیهٔ جاوا شیگرا نبودند. مقدار نوعهای اولیه، مستقیماً در فیلدها ذخیره میشوند. در فیلدها (برای اشیا) و در پشته (برای توابع)، بیشتر از هیپ استفاده میشود. این یک تصمیم هوشیارانه توسط طراح جاوا برای اجرا است. به همین دلیل جاوا یک زبان شیگرای خالص به حساب نمیآید.
گرامر
گرامر جاوا وسیعتر از ++C است و برخلاف ++C که ترکیبی است از ساختارها و شیگرایی، زبان جاوا یک زبان شیگرای خالص میباشد. فقط نوع دادة اصلی از این قاعده مستثنی است. جاوا بسیاری از ویژگیها را پشتیبانی میکند و از کلاسها برای سادهتر کردن برنامهنویسی و کاهش خطا استفاده میکند.
بر طبق قرارداد فایل هل بعد از کلاسهای عمومی نام گذاری میشوند. سپس باید پسوند java را به این صورت اضافه کرد: Hello world.java. این فایل اول باید با استفاده از کامپایلر جاوا به بایت کد کامپایل شود. در نتیجه فایل Hello world.class ایجاد میشود. این فایل قابل اجرا است. فایل جاوا ممکن است فقط یک کلاس عمومی داشته باشد. اما میتواند شامل چندین کلاس با دستیابی عمومی کمتر باشد.
کلاسی که به صورت خصوصی تعریف میشود ممکن است در فایل.java ذخیره شود. کامپایلر برای هر کلاسی که در فایل اصلی تعریف میشود یک کلاس فایل تولید میکند. که نام این کلاس فایل همنام کلاس است با پسوند.class
کلمه کلیدی public (عمومی) برای قسمتهایی که میتوانند از کدهای کلاسهای دیگر صدا زده بشوند، به کار برده میشود. کلمهٔ کلیدی static (ایستا) در جلوی یک تابع، یک تابع ایستا را که فقط وابسته به کلاس است و نه قابل استفاده برای نمونههایی از کلاس، نشان میدهد. فقط تابعهای ایستا میتوانند توسط اشیا بدون مرجع صدا زده شوند. دادههای ایستا به متغیرهایی که ایستا نیستند، نمیتوانند دسترسی داشته باشند.
کلمهٔ کلیدی void (تهی) نشان میدهد که تابع main هیچ مقداری را بر نمیگرداند. اگر برنامهٔ جاوا بخواهد با خطا از برنامه خارج شود، باید system.exit() صدا زده شود. کلمهٔ main یک کلمهٔ کلیدی در زبان جاوا نیست. این نام واقعی تابعی است که جاوا برای فرستادن کنترل به برنامه، صدا میزند. برنامه جاوا ممکن است شامل چندین کلاس باشد که هر کدام دارای تابع main هستند.
تابع main باید آرایهای از اشیا رشتهای را بپذیرد. تابع main میتواند از آرگومانهای متغیر به شکل public static void main(string…args) استفاده کند که به تابع main اجازه میدهد اعدادی دلخواه از اشیا رشتهای را فراخوانی کند. پارامترstring[]args آرایهای از اشیا رشته ایست که شامل تمام آرگومانهایی که به کلاس فرستاده میشود، است.
چاپ کردن، قسمتی از کتابخانهٔ استاندارد جاوا است. کلاس سیستم یک فیلد استاتیک عمومی به نام out تعریف کردهاست. شی out یک نمونه از کلاس printstream است و شامل تعداد زیادی تابع برای چاپ کردن اطلاعات در خروجی استاندارد است. همچنین شامل println(string) برای اضافه کردن یک خط جدید برای رشتهٔ فرستاده شده اضافه میکند.
توزیعهای جاوا
منظور از توزیع جاوا پیادهسازیهای مختلفی است که برای کامپایلر جاوا و همچنین مجموعه کتابخانههای استاندارد زبان جاوا (JDK) وجود دارد. در حال حاضر چهار توزیعکنندهٔ عمده جاوا وجود دارند:
سان میکروسیستمز: توزیع کننده اصلی جاوا و مبدع آن میباشد. در اکثر موارد هنگامی که گفته میشود جاوا منظور توزیع سان میباشد.
GNU Classpath: این توزیع از سوی موسسه نرمافزارهای آزاد منتشر شده و تقریباً تمامی کتابخانه استاندارد زبان جاوا در آن بدون بهرهگیری از توزیع شرکت سان از اول پیادهسازی شدهاست. یک کامپایلر به نام GNU Compiler for Java نیز برای کامپایل کردن کدهای جاوا توسط این موسسه ایجاد شدهاست. فلسفه انتخاب نام Classpath برای این پروژه رها کردن تکنولوژی جاوا از وابستگی به علامت تجاری جاوا است بطوریکه هیچ وابستگی یا محدودیتی برای استفاده آن از لحاظ قوانین حقوقی ایجاد نشود و از طرفی به خاطر وجود متغیر محیطی classpath در تمامی محیطهای احرایی برنامههای جاوا، این نام به نوعی تکنولوژی جاوا را برای خواننده القا میکند. کامپایلر GNU توانایی ایجاد کد اجرایی (در مقابل بایت کد توزیع سان) را داراست. لازم به ذکر است که در حال حاضر شرکت سان تقریباً تمامی کدهای JDK را تحت مجوز نرمافزارهای آزاد به صورت متن باز منتشر کردهاست و قول انتشار قسمت بسیار کوچکی از این مجموعه را که بهدلیل استفاده از کدهای شرکتهای ثانویه نتوانسته به صورت متن باز منتشر نماید در آینده نزدیک با بازنویسی این کدها دادهاست.
مایکروسافت #J: این در حقیقت یک توزیع جاوا نیست. بلکه زبانی مشابه میباشد که توسط مایکروسافت و در چارچوب.net ارائه شدهاست. انتظار اینکه در سیستمعاملی غیر از ویندوز هم اجرا شود را نداشته باشید.
AspectJ: این نیز یک زبان مجزا نیست. بلکه یک برنامه الحاقی میباشد که امکان برنامه نویسی Aspect Oriented را به جاوا میافزاید. این برنامه توسط بنیاد برنامهنویسی جلوهگرا و به صورت کدباز ارائه شدهاست.
کلاسهای خاص
برنامک (برنامههای کاربردی کوچک)
اپلت جاواها برنامههایی هستند که برای کاربردهایی نظیر نمایش در صفحات وب، ایجاد شدهاند. واژهٔ import باعث میشود کامپایلر جاوا کلاسهای javaapplet.Applet وjava.awt.Graphics را به کامپایل برنامه اضافه کند. کلاس Hello کلاس Applet را توسعه میدهد. کلاس اپلت چارچوبی برای کاربردهای گروهی برای نمایش و کنترل چرخهٔ زندگی اپلت، درست میکند. کلاس اپلت یک تابع پنجرهای مجرد است که برنامههای کوچکی با قابلیت نشان دادن واسط گرافیکی برای کاربر را فراهم میکند. کلاس Hello تابع موروثی print(Graphics) را از سوپر کلاس container باطل میکند، برای اینکه کدی که اپلت را نمایش میدهد، فراهم کند. تابع paint شیهای گرافیکی را که شامل زمینههای گرافیکی هستند را میفرستد تا برای نمایش اپلتها استفاده شوند. تابع paint برای نمایش "Hello world!" تابع drawstring(string,int,int) را صدا میزند.
جاوا سرولت
تکنولوژی servlet جاوا گسترس وب را به آسانی فراهم میکند. و شامل مکانیزمهایی برای توسعهٔ تابعی سرور وب و برایدسترسی به سیستمهای تجاری موجود است.servlet قسمتی از javaEE است که به درخواستهای مشتری پاسخ میدهد.
واژهٔ import کامپایلر جاوا را هدایت میکند که تمام کلاسهای عمومی و واسطها را از بستههای java.io وjava.servlet را در کامپایل وارد کند.
کلاس Hello کلاس Genericservlet را توسعه میدهد. کلاس Genericservlet واسطی برای سرور فراهم میکند تا درخواست را به servlet بفرستد و چرخهٔ زندگی servlet را کنترل کند.
JSP
صفحهٔ سرور جاوا قسمتی از سرور javaEE است که پاسخ تولید میکند. نوعاً صفحات HTML به درخواستهای HTTP از مشتری.JSPها کد جاوا در صفحهٔ HTML را با استفاده از حائل <%and%> اضافه میکنند.JSP به javaservlet کامپایل میشود.
سوینگ
Swing کتابخانهٔ واسط گرافیکی کاربر است برای پلت فرم javaSE. ابزاری مشابه پنجره، GTK و motif توسط شرکت sun فراهم شدهاند. این مثال کاربرد swing یک پنجرهٔ واحد همراه با Hello world را ایجاد میکند.
اولین جملهٔ import کامپایلر جاوا را هدایت میکندتا کلاس Borderlayout را از بستهٔ java.awt در جاوا به کامپایل اضافه کند. و import دوم همهٔ کلاسهای عمومی و واسط آنها را از بستهٔ javax.swing اضافه میکند. کلاس Hello کلاس Jframe را توسعه میدهد. کلاس Jframe یک پنجره با میلهٔ عنوان و کنترل بستن است.
زمانی که برنامه آغاز میشود، تابع main با JVM صدا زده میشود. این یک نمونهٔ جدید از کلاس Hello را ایجاد کرده و با صدا زدن تابع setvisible(boolean) با مقدار true نمایش داده میشود.