גן בוטני אגמון החולה

משפחת הדגניים מוכרת גם בשמה הקודם כ-Gramineae.

כתבה: ערגה אלוני ערך עמרם אשל

משפחת הדגניים (Poaceae), המוכרת גם בשמה הקודם Gramineae, היא אחת ממשפחות הצמחים הגדולות והחשובות ביותר לאדם, בעיקר בשל ערכה כמקור מזון לאדם ולבהמה. במשפחה זו, המשתייכת למחלקת החד פסיגיים, יש כ-600 סוגים ובין 10,000-9,000 מינים המצויים ברוב חלקי העולם: באזור הממוזג ,באזור הסובטרופי, באזור המשווני ואפילו באזור הטונדרה. האזור הטרופי הוא האזור העשיר ביותר בדגניים.
זוהי המשפחה הרביעית בגודלה אחרי משפחת הסחלביים, המורכבים והפרפרניים.

דגניים גדלים בבתי גידול שונים. נמצא אותם במדבריות בערבות, בשטחי חול, בביצות, במלחות ובאזורים טרופים לחים. תפוצתם בבתי גידול כה מנוגדים באה להם בין השאר הודות ליכולתם לייעל את תהליך ההטמעה (חלקם צמחי C4 וחלקם צמחי C3) וגם לשמור על מאזן המים בגוף הצמח.

צמחי הדגניים, שרובם עשבוניים, יוצרים "ערבות עשב" - כינוי לנוף שהם יוצרים. ביבשות השונות קיבלו שטחים כאלה שמות אופייניים כמו סטפה במזרח אירופה, פמפס בדרום אמריקה, פריירי בצפון אמריקה וסוואנה באפריקה. ע"פ הערכה, הדגניים מהווים יותר מ-30 אחוז מכלל הכיסוי הצמחי בעולם.

בין הדגניים יש צמחים חד־שנתיים וגם רב־שנתיים. הם מעוגנים בקרקע במערכת שורשים אופיינית שנקראת "ציצת שורשים" שחלקם שורשים אדוונטיביים, (שאינם שורשים עובריים אלא מתפתחים מפרקי הגבעול התחתונים), או שורשים המתפתחים ממפרקים של שלוחות או קני שורש, שהם גבעולים תת־קרקעיים.
הגבעול גלילי ושמו קנה והוא מחולק לפְּרָקִים שביניהם מִפְרָקִים. הפרקים לרוב חלולים והמפרקים מעובים מעט והם יוצרים מחיצות בין הפרקים. המפרקים הם גם בסיסי העלים שבחיקם ניצנים צדדיים העשויים להתפתח לענפים משניים. לגבעול הדגניים אין רקמות חיפוי היוצרות קליפה סביב גבעול מתעבה, כפי שזה מוכר לנו בצמחים רב־שנתיים המשתייכים למחלקת הדו־פסיגיים.

העלים מסורגים. העלה מורכב משני חלקים: נדן שתחילתו במפרק והוא מקיף את פרק הקנה שמעליו כגליל, וטרף דמוי סרגל, שהוא משטח פרוש אופקית ששפתו תמימה. בין שני חלקים אלה מצויה לעתים לשונית, שיכולה להיות קרומית או שעירה או חסרה לגמרי. העורקים בעלה מסודרים במקביל ואינם מסועפים, לעתים יש ביניהם שקעים או חריצים עמוקים שבהם חבויות הפיוניות. בדגניים רב־שנתיים כמו קנה מצוי או במבוק, נושרים העלים ונחשף הקנה.

פרחי הדגניים הם דו־מיניים (לדוגמה חיטה), או חד מיניים (לדוגמה תירס), ומסודרים בתפרחות. במשפחת הדגניים אפשר למצוא כמה צורות של תפרחות, לדוגמה: שיבולת (מורכבת משיבוליות קצרות היושבות על ציר ראשי), או מכבד (שיבוליות הנישאות על ענפים המחוברים לציר הראשי), או אשכול (השיבוליות יושבות על עוקצים לאורך הציר הראשי), או אשכול מדומה או אשבול.

השיבולית היא היחידה הבסיסית בתפרחת. היא מורכבת מכמה פרחים היושבים על ציר קצר אחד. הפרחים ירוקים, חסרי כותרת או גביע. כל שיבולית עטופה בשני עלים ירוקים והם קרויים גלומות. כל אחד מפרחי השיבולית גם הוא עטוף בשני עלעלים הקרויים מוצים. בראש אחד או שני המוצים העוטפים את הפרחים מצוי לרוב זיף הקרוי מלען. בין שני המוצים יושב פרח שלו 1 עד 3 אבקנים או 6, הבולטים בזיר ארוך ובמאבקים בולטים הנעים ברוח. השחלה עילית בת מגורה אחת, ומעליה יושבות 3-1 צלקות שעירות או מנוצות. הדגניים הם מואבקי רוח. הפרי הוא גרגר בן זרע אחד עטוף בקליפה.

רביית הדגניים יכולה להתקיים ע"י רבייה מינית בה מתפתחים זרעים הנפוצים למרחב, או ע"י רבייה אל־מינית באמצעות שלוחות או קני שורש. בדגניים רבים קיימות שתי האפשרויות יחד. הפצת הזרעים המשמעותית ביותר של זרעי הדגניים נעשית בידי אדם בשל יכולתו להפיץ את הזרעים למרחקים ולשטחים עצומים. לדוגמה: תירס, חיטה ואורז הם גידולי הדגן הנפוצים והחשובים ביותר בכלכלת אוכלוסיית העולם. החיטה, שמקורה במזרח התיכון, הופצה לכל חלקי העולם והיא נזרעת בשטחים נרחבים בכל העולם, בעיקר בארצות הברית, בקנדה ובאוסטרליה שהן מגדלות החיטה והמייצאות הגדולות ביותר. התירס מקורו במרכז אמריקה והוא הועבר לעולם הישן וכיום גם הוא מגודל כצמח תרבות ברוב חלקי העולם. ואילו האורז שמקורו בדרום מזרח אסיה ובסין הועבר למדינות אפריקה ולאזורים טרופיים אחרים.

חשיבותה הכלכלית של המשפחה
כאמור, חשיבותה הכלכלית של משפחת הדגניים היא בעיקר בשל היותה מקור המזון העיקרי לאדם ולחי. תירס, חיטה ואורז הם הצמחים שזרעיהם (גרעינים) בין מהווים את מקור המזון העיקרי לבני האדם בעולם. רוב המינים עברו תהליכי השבחה גנטית והותאמו לאזור הגיאוגרפי בו הם מגודלים.

גרגירי הצמחים: חיטה, אורז, שעורה, שיפון, תירס ומינים נוספים מכילים פחמימות חלבון ושומן. הגרגירים נאכלים בצורות שונות, הנפוצה ביותר כמובן היא טחינת הגרגיר לקמח ואפייה של מיני לחם ומיני מאפה אחרים. יש מינים שמזרעיהם מפיקים שמן (תירס), ומהקמח ניתן להפיק גם משקאות ומוצרים רבים נוספים. אחד השימושים החשובים בגרעיני הדגניים הוא להאבסת בעלי חיים.

לחלקי צמח של מינים אחרים שימושים אחרים. גבעולים של קנה סוכר וענפי חזרן צעירים משמשים למאכל או להפקת מוצרים. מהקנים ומהעלים של הדגניים מכינים את החציר והקש שגם בהם מאביסים בעלי חיים.
הכנת משקאות: בירה - משקה אלכוהולי מזרעי שעורה שהושרו במים. בתהליך תפיחת הגרגיר, שהוא ראשית הנביטה, מפרקים אנזימים את העמילן לסוכר פשוט. בתהליך זה נוצרת תסיסה. ביפן מכינים משקה אלכוהולי מגרגירי אורז.

שימושים לבנייה ולתעשייה: באזורים שונים בעולם כמו במזרח הרחוק ובאפריקה משמש הבמבוק (חזרן) לבניית מבנים. קני הצמח הם חזקים וגמישים. לאחר ייבושם בונים מהם קירות למבנים וגג. כמו כן משמשים גבעולי הבמבוק להכנת כלים שונים וחפצי אמנות.

ייצור נייר: בסין ייצרו לפני 1900 שנה נייר מהסיבים שבקני במבוק. סוד הכנת הנייר נשמר בסוד שנים רבות עד שהופץ מסין ליתר חלקי עולם.

תחליפי דלק ביודיזל: משמן תירס מפיקים דלק דומה לדיזל ביואתנול: מפיקים מהסוכר של קנה-סוכר והוא משמש כתחליף לבנזין למכוניות.

שטחי מרעה, דשא בגנים ובפארקים לבילוי. למשפחת הדגניים חשיבות רבה ביצירת שטחי מרעה לבעלי חיים אוכלי עשב. נדידת העדרים באפריקה קשורה קשר הדוק לדגניים רבים המספקים מזון לעדרים הנודדים. ברוב שטחי העולם משמשים שטחי העשב מקור מרעה לעדרי בע"ח טבעיים וגם לעדרים של בהמות כבקר, מקנה וסוסים.
המדשאות שבמרבית הפארקים והגנים הציבוריים גם הן שטחי עשב שצמחיהם מהדגניים. שטחים אלה יוצרים "ריאות ירוקות" בערים הגדולות וביישובים אחרים ברחבי העולם.

מיון הדגניים לבנות משפחה
המינים הרבים במשפחת הדגניים והרב גוניות ביניהם, הביאו למיון משני לבנות משפחה (או שבטים). בעבר הוצעה חלוקה לאחת־עשרה בנות משפחה (זהרי 1982). כיום, בהסתמך על שיטות מחקר חדשות המבוססות גם על מחקר מולקולרי, זוהו הקשרים בהתפתחות האבולוציונית במשפחה וזוהו המינים השייכים לה.

מקובל מיון הדגניים לשתים־עשרה בנות משפחה
(Heywood et al. 2007):

1. בת משפחת ה-Anomochlooideae בת משפחה שרוב הצמחים הנכללים בה נפוצים בעיקר במרכז אמריקה עד דרום מזרח ברזיל.

2. בת משפחת ה- Pharoideae צמחים הנפוצים באזורים טרופיים והסובטרופיים, בעיקר ביערות. מאופיינים בתפרחת שיבולת ובהימצאות לשונית בעלה.

3. בת משפחת ה- Puelioideae רוב המינים של בת משפחה זו נפוצים באפריקה הטרופית. חלקם הגדול מאופיין ביכולת לייעל את תהליך ההטמעה (צמחי C4).

4. בת משפחת תלת מלען - Aristidoideae נפוצים באזורים שונים בעולם. גם לאחדים מהמינים הכלולים בה מצויים צמחים מטיפוס C4. לא נכללים בה צמחי שבויתו ומוכרים כצמחי תועלת.

5. בת משפחת דוחניים -Panicoideae (לבת משפחה זו עוד כמה שמות נרדפים). בקבוצה זו נכללים צמחים רב־שנתיים או חד־שנתיים בעלי תפרחת שהיא לרוב מכבד. משתייכים אליה צמחי תרבות חשובים כמו תירס ודוחן.
ראוי להזכיר מספר מינים חשובים :
תירס תרבותי Zea mays, הוא הצמח הנאכל ביותר בעולם. מקור הבר של התירס במקסיקו, שם בוית לראשונה, כנראה בשנים 1700-1250 לפה"ס. משם התפשט למרכז אמריקה והגיע לאירופה במאה ה-15. בגלל יכולתו לגדול בתנאים אקלימים שונים התפשט הצמח מאזורים אלה אל מרבית האזורים האחרים בעולם. התירס הוא צמח חד־שנתי וחד־ביתי בעל קנה עבה ועלים סרגליים ארוכים. גובהו מגיע עד לשני מטר. הפרחים הזכריים נמצאים בחלקו העליון של הצמח ומסודרים בתפרחת מכבד. התפרחת הנקבית היא אשבול עטוף עלי מעטפת הקרויים מתחל. מבין עלי המתחל צצים עליים ארוכים הקשורים לשחלה. הצמח מואבק רוח. השחלות מתפתחות לפרי גרגיר עגול צהוב. כל הגרגירים מסודרים ומאורגנים על שזרה. כאשר הבשילו הגרגירים באשבול, קלחי התירס נקטפים והגרגירים מפורדים למאכל.
הגרגירים נאכלים כירק ומפיקים מהם שמן, אלכוהול, עמילן, סיבים, מספוא לבעלי חיים ומוצרי מזון תעשייתיים. בשנים האחרונות מושקע מאמץ לייצר תחליף דלק ביולוגי (ביודיזל) משמן תירס.
דוחן תרבותי Panicum millaceum הוא צמח חד־שנתי המגיע לגובה של מטר וחצי, בעל תפרחת מכבד. גרגיריו קטנים ומשמשים כיום בעיקר להאבסת בעלי חיים. במקומות אחרים בעולם גרגירי הצמח משמשים מקור מזון לאדם, בעיקר באזורים הממוזגים והחמים.
קנה סוכר Saccharum officinalisהוא צמח רב־שנתי בעל קנים ארוכים וקשיחים העשירים בסוכר. הגבעולים מתנשאים לגובה 6-5 מ', צבעם ירוק עד סגול. העלים דמויי סרגל, שעירים עד זיפניים ויכולים להגיע לאורך 70 ס"מ. מוצאו כצמח בר, כנראה מגיניאה החדשה. הוא בעל יכולת ליצור בני כלאיים, וכך נוצר המין התרבותי. הצמח אוהב חום ולחות והוא נפוץ באזורים טרופיים באסיה, במזרח הרחוק בהודו ובדרום אמריקה. לאירופה חדר במאה ה-12. לאמריקה הוא הועבר ע"י קולומבוס במסעו השני בשנת 1493. כיום הוא מגודל להפקת סוכר באסיה, במרכז אמריקה ובדרומה. גבעולי הצמח, המכילים ריכוז גבוה של סוכר, היו שנים רבות המקור להפקת סוכר, בטרם הופק סוכר מסלק סוכר. גם כיום מחצית מייצור הסוכר בעולם מקורו בצמח זה. לאחר קציר הגבעולים, הם נסחטים והסוכר הנוזלי מיובש ונטחן. מהצמח מכינים מולסה, משקאות אלכוהולים, אתנול וסוכר גולמי. בברזיל משמש קנה הסוכר מקור חשוב להפקת ביואתנול, המשמש תחליף בנזין ממקור ביולוגי.

כמה מינים מתת־משפחה זו גדלים כצמחי בר בארץ, לדוגמה: קנה סוכר מצרי, פספלון (פספלת), קנכרוס (פוקה), זיפנוצה, דוחן, זקנן, זקניים ועוד.

6. בת משפחת - Arundinoideae מינים הנפוצים באזור הטרופי והסובטרופי. אחדים מהם גדלים בבתי גידול לחים (הידרופיטים) כמו קנה ועב-קנה ואחרים בבתי גידול יובשניים (קסרופיטים).

7. Micrairoideae לבת משפחה זו אין נציגות מבין צמחי הבר בישראל. היא מאופיינת בסידור עלים בצורה ספירלית. מינים אחדים גם הם מטיפוס C4.

8. Danthonioideae מינים הנפוצים בחצי הכדור הדרומי ואחדים מהם מצויים גם בדרום אסיה במלסייה.

9. בת משפחת כלוריסיים Chloridoidaea בת משפחה זו מאופיינת בתפרחת שערוכה כדוּר או כאשכול של שיבולים צרות, חד־צדדיות המרוכז בראש הקנה. הם נפוצים באזורים הטרופיים עד לאזורים היבשים. גדלים בעיקר באפריקה ובאוסטרליה. מבין המינים החשובים הנכללים ראוי להזכיר את הצמח עשב רודוס (עשבת המרעה)Chloris guayana , צמח המגודל בעיקר למספוא. בארץ מצויים כמה מיני בר מבת משפחה זו, לדוגמה: בן-חילף, יבלית, מדחול, וכלוריס (עשבה).

10. בת משפחת האורזיים Ehrhartoideae (נקראים גם Oryzaceae) צמחים חד־שנתיים, ורב־שנתיים בעלי עלים צרים תפרחת שהיא מכבד. גדלים ביערות וגם בבתי גידול לחים. אחד הצמחים בה הוא הסוג אורז Oryza שחשיבותו רבה ביותר בכלכלה של אוכלוסיית האדם בכל העולם. מקור האורז בגנגס בצפון הודו. עדויות על הימצאות הצמח קיימות מלפני 4000 שנה ויותר. בסין קיימות עדויות מאתרים ארכאולוגים שמצאו בהם שרידים בני 7000 שנה. ממיני אורז בר בוית צמח התרבות המוכר ((O. sativa. אורז תרבותי תופס מקום שלישי בין צמחי התרבות המשמשים מזון לכלכלה של אוכלוסיית העולם. צמח חד־שנתי זה מגיע לגובה של מטר ויותר ומניב יבול רב. במין שתי קבוצות של זנים – אורז השטחים הנמוכים (lowland rice) ששטחי הגידול שלו מוצפים מים וזני האזורים הגבוהים (highland rice) הגדלים במדרונות הרריים.
גרגיר האורז עטוף בגלומות. כאשר הגרגירים בשלו, מוסרות הגלומות והגרגיר נחלץ מהן. הגלומות והמוצים משמשים כסובין הקנה לחציר וגם לייצור נייר. מהגרגירים מפיקים עמילן ואלכוהול. מבין מיני הבר בארץ בת אורז משתייכת לבת משפחה זו.

11. בת משפחת החזרניים Bambusoideaeכוללת מינים מעוצים רב־שנתיים, בעלי ענפים ארוכים וקשיחים, שאחדים מהם יכולים להגיע עד לגובה של 7-6 מ'. ראוי לציין שגדילת הקנים הצעירים מהירה ביותר ונמדדה בכ-1 ס"מ ביממה. העלים נוקשים זיפניים ונושרים מהקנה. רוב החזרנים הם צמחים טרופיים וסובטרופיים.
המין המוכר הוא חזרן (במבוק) Bambusa . צמח רב־שנתי בעל ענפים ארוכים ועלים הנושרים וחושפים גבעול חלול גמיש וקשיח. כבר בזמן הקדום למד האדם לנצל מינים אלה כחומר בנייה ובכך חשיבותם הכלכלית הרבה. מקני חזרן מכינים רהיטים, כלים ומוצרים אחרים כמו קופסאות, קישוטים ועוד. קני חזרן זעירים משמשים גם למאכל.
הצמח נפוץ ביותר בהודו, דרום מזרח אסיה, אסיה הטרופית ואפריקה. מבין צמחי הבר בארץ נכללים בבת משפחה זו הקנה ועבקנה. בהרים הגבוהים של מזרח אסיה יוצר הבמבוק יערות צפופים שחיים בהם, בין השאר, דובי הפנדה הניזונים בעיקר מגבעולי הבמבוק. היעלמות יערות הבמבוק, בשל הפיתוח באזורים אלה, היא הגורם הראשון בחשיבותו להכחדת דובי הפנדה.

12. בת משפחת הסיסניים Pooideae- לצמחים הנמנים עם בת משפחה זו אופייניים עלים ארוכים וצרים בעלי לשונית. הם נפוצים במזרח אסיה ובצפון מזרח אמריקה. בת משפחה זו כוללת בה מינים תרבותיים רבים חשובים ביותר כמו: חיטה, שעורה ושיפון.

חיטה, בעיקר ,Triticum aestivum מהווה 1/5 מכלל הקלוריות שצורכים בני האדם בעולם. החיטה היא כנראה הצמח הדגני הראשון שביית האדם. תהליך הביות התרחש כבר לפני 10,000 שנה. ההבדל הברור בין חיטי הבר לחיטים התרבותיות הוא במבנה ציר השיבולת. בחיטי הבר ציר השיבות מתפרק עם ההבשלה והזרעים נפוצים לכל עבר. תכונה זאת, החשובה לצמח הבר, איננה מתאימה לצמח תרבות שעל החקלאי לקצור ולאסוף את יבולו. הופעה של צורה שבה ציר השיבולת איננו מתפרק, והשיבולת נשארת שלמה בראש הקנה עד הקציר, היא שאפשרה את הביות של צמח זה והפיכתו לגידול חקלאי מצליח. אזור "הסהר הפורה" במזרח התיכון הוא מקור החיטה. ראוי להזכיר את אהרון אהרונסון, שגילה בשנת 1906 את חיטת הבר הקרויה "אם החיטה" באזור ראש פינה. חיטת הבר משמשת להכלאות ולטיפוח זנים חדשים בעלי עמידות בפני מזיקים ותנאי סביבה קשים.

Triticum aestivum היא החיטה הרכה. הבצק מקמח של חיטה זאת תופח בזכות חלבון הגלוטן שבגרגיר, ולכן ניתן לאפות ממנו לחם ועוגות. לעומת זאת, בצק מקמח החיטה הקשה (Triticum turgidum) איננו תופח, ולכן מכינים מחיטה זו אטריות והיא נקראת גם "חיטת המאקרוני".

שיפון Secale הוא צמח שתורבת אחרי החיטה. מוצאו באזורים ההרריים והקרים שבאסיה. כעשב רע התחרה השיפון בחיטה. בשל יתרונות עמידותו בטמפרטורות נמוכות, גבר עליה, עד אשר בוית גם הוא. כיום מגודל השיפון באזורים שונים בעולם בעיקר בהרים. מיצרים מגרגיריו קמח לאפיית לחם הידוע כבעל ערך תזונתי רב.

בשנים האחרונות נוצרה הכלאה מלאכותית בין המינים משני סוגים אלה הנקראת חיטפון .Triticale – צמח זה משמש למחקר על עמידות הדגניים לתנאי סביבה קשים.

שעורה Hordeum צמח זקוף הנפוץ בעולם באזורים נרחבים. הוא מצוי במדבריות ומגיע עד לאזורי הקוטב. יכולתו לגדול בבתי גידול כה שונים נובעת מדרישותיו הצנועות למים ולקרקע. על כן מרבים לגדל אותו באזורים ערבתיים. השעורה אינה מתאימה להכנת קמח מגרגיריה כי אלה מכילים כמות מעטה של גלוטן. כיום מגדלים שעורה בעיקר כצמח מספוא, להכנת לתת לתעשיית הבירה, ולהאבסת בע"ח.

מבין מיני הבר גדלים בארץ המשתייכים לבת משפחה זו ראוי להזכיר את חיטת הבר, ואת מיני בן חיטה, אגרופירון, בן אפר, סיסנית, מלעניאל, ברומית ועוד.

מקורות:
1.זהרי מ,. 1982: כל עולם הצמחים. הוצאת עם עובד.
2. Heywood v.h., Brummitt R. K., Culham A., Seber O., 2007: FLOWERING PLANT FAMILIES OF THE WORLD R. Firefly Books U.S

נמצאו 7 צמחים ששייכים למשפחת הדגניים

דוחן נימי ישרוע מאוגד

משיין גלילי עבקנה נדיר

עבקנה שכיח

קנה מצוי קנה-סוכר גבוה