Для чего служит семя. Общее строение семян растения и необходимые условия для прорастания

Семя состоит их трех основных частей: зародыша, эндосперма - вместилища запасных питательных веществ и семенной оболочки. Если запасные вещества необходимы для питания зародыша во время прорастания и развития проростка, а оболочка выполняет в основном функции защиты семени, то зародыш представляет собой зачаток будущего растения, (рис. 3)

Зародыш семени.

После оплодотворения яйцеклетки образуется зигота - клетка, в которой сосредоточены зачатки всех признаков и свойств взрослого организма. Зародыш, развиваясь, частично или полностью использует вещества эндосперма для питания и своего формирования. У однодольных растений образуется одна семядоля, а точка роста находится сбоку. Основная часть зерновки злаков состоит из эндосперма. У двудольных развиваются две семядоли, где и откладываются запасные питательные вещества, а зародыш заполняет все семя. Точка роста у них находится между семядолями.

Если зародыш имеет две семядоли, которые выносятся на поверхность, то проростки скорее переходят на дополнительное автотрофное питание, меньше зависят от материнского семени и лучше приспосабливаются к условиям внешней среды.

Эндосперм- питательная ткань, развивающаяся вокруг зародыша после слияния гамет при оплодотворении. Эндосперм - это не только питательная ткань, он играет более значительную роль в формировании семян и молодых растений.

Покровы семени.

Семенная кожура развивается из наружных покровов семяпочки. У семян злаковых семенная кожура тесно срастается со стенками завязи.

После оплодотворения в процессе развития семени стенки завязи претерпевают морфологические и биохимические изменения, в результате которых возникает плодовая оболочка.

Покров защищает внутренние части семени от механических повреждений, вредных воздействий внешней среды и регулирует поступление и отдачу воды, газообмен и т.д.

Основу семенной кожуры составляет клетчатка - целлюлозный скелет, пропитанный лигнином, содействующим ее одревеснению.

У плодов наружным слоем покрова является плодовая оболочка, под прикрытием которой находятся остальные части семени, в том числе и семенная кожура. При этом плодовая оболочка составляет наиболее развитую часть покровов семени, а семенная значительно редуцируется, и многие функции последней переходят к плодовой оболочке (рис. 4).

По характеру поверхности оболочка бывает блестящей, матовой, гладкой, ячеистой, шиповатой, снабженной летучками или другими выростами.

У пленчатых хлебов (овес, ячмень и др.) зерновки после молотьбы остаются заключенными в цветковые чешуи, что значительно снижает травмированность семян и улучшает их сохранность. Большое значение для сохранения жизнеспособности семян имеет целостность их покровов. По трещинам и другим повреждениям оболочек во внутреннюю часть семени проникают многие вредители и микроорганизмы, что значительно снижает потенциальную величину урожая в результате губительного действия микроорганизмов.

Оболочка, а также алейроновый слой задерживают поступление влаги внутрь семени и препятствуют его увлажнению при небольшом дожде, а при сухой погоде - пересыханию. Повреждения оболочек содействуют более быстрому намачиванию и даже выщелачиванию веществ содержимого семени, а в некоторых случаях вызывают несвоевременное прорастание семени.

У бобовых трав, люпина и некоторых других культур скорость поступления влаги в семена связана с имеющимися в их кожуре палисадным слоем. При изменении его состояния поступление влаги замедляется и даже образуются так называемые твердые семена, кожура у которых становится водонепроницаемой. Однако при нарушении целостности покровов вода сразу же начинает поступать к внутренним тканям семени. Не вся поверхность семени одинаково доступна для воды. Так, у зерновых культур влага быстрее проникает в зародышевую часть семени, а у бобовых - в зону рубчика.

Оболочки семян обладают свойством полупроницаемости в отношении тех или иных веществ, находящихся в растворе. Полупроницаемость оболочки семян имеет большое биологическое и хозяйственное значение. Она значительно влияет на поведение семян при протравливании, при соприкосновении их с удобрениями, на прорастание семян при повышенном содержании солей в почве и т.д.

Соотношение различных частей семени меняется в зависимости от сортовых особенностей, крупности, степени созревания и т.д. В среднем оно может характеризоваться следующими величинами, % массы зерна:

Пшеница Кукуруза

Оболочки 8,9 7,4

Эндосперм 87,9 82,5

Зародыш 3,2 10,1

На долю запасных питательных веществ приходится основная масса семени, и чем крупнее и тяжелее семена, тем больше содержится в них запасных питательных веществ, и тем крупнее у них зародыш. При прочных покровах из таких семян развивается более сильный и устойчивый к различным неблагоприятным условиям проросток, обеспечивающий повышенную продуктивность растений.

Периоды и фазы развития семян.

С момента оплодотворения до полной зрелости в семени наблюдается ряд сложных превращений, т.е. происходит его развитие. У пшеницы различают шесть периодов развития семян.

1. Образование - от оплодотворения до образования точки роста. Семя образовалось, т.е. при отделении от растения оно способно дать жизнеспособный росток. Масса 1000 семян 1 г. Продолжительность периода 7-9 дней.

2. Формирование - от образования до установления окончательной длины зерна. Дифференциация зародыша заканчивается, цвет зерна зеленый, начинают появляться крахмальные зерна. В зернах много свободной воды и мало сухого вещества. Масса 1000 семян 8-12 г. Главное в этот период не накопление запасных веществ, а формирование всех частей зерна. Продолжительность периода 5-8 дней.

3. Налив - от начала отложения крахмала в эндосперме до его прекращения. В этот период увеличивается ширина и толщина зерна до максимума, полностью сформировывается ткань Эндосперма. Влажность зерна снижается до 38-40%, так как накапливается сухое вещество. Продолжительность периода в среднем 20-25 дней.

4. Созревание - начинается с прекращения поступления питательных веществ. В это время преобладают процессы полимеризации и подсыхания. Влажность снижается до 18-12%. Зерно созрело и пригодно для технического использования, но развитие семени еще не закончено, в нем протекают физиологические процессы.

5. При послеуборочном созревании заканчивается синтез высокомолекулярных белковых соединений, свободные жирные кислоты превращаются в жиры, снижается деятельность ферментов, увеличиваются воздухо- и водонепроницаемость семенных оболочек. Влажность семян становится равновесной с относительной влажностью воздуха. Дыхание затухает. В начале периода всхожесть семян низкая, а в конце она становится нормальной. Продолжительность периода зависит от особенностей культуры и внешних условий.

6. Полная спелость - начинается с момента наступления полной всхожести, семена готовы начать новый цикл жизни растений, идет медленное старение коллоидов, которое сопровождается слабым дыханием. В таком состоянии они находятся до прорастания или до полной гибели вследствие старения при длительном хранении.

Периоды делят на более мелкие этапы развития семян - фазы. Период налива делят на четыре фазы, а период созревания - на две.

Фаза водянистого состояния - начало формирования клеток эндосперма. Зерно заполнено водянистой жидкостью, влажность его 80-75%, свободной воды в 5-6 раз больше, чем связанной. Сухое вещество составляет 2-3% максимального. Длительность фазы 6 дней.

Фаза предмолочная - содержимое водянистое с молочным оттенком, так как в эндосперме откладывается крахмал, оболочка зеленоватая, влажность 75-70%, сухое вещество составляет 10%. Продолжительность фазы 6-7 дней.

Фаза молочного состояния - зерно содержит молокообразную белую жидкость. Влажность его до 50%; сухого вещества накоплено 50% от массы зрелого семени. Длительность фазы от 10 до 15 дней.

Фаза тестообразного состояния - эндосперм имеет консистенцию теста. Хлорофилл разрушен и остается только в бороздке. Влажность снижается до 42%, сухого вещества накоплено 85-90%, продолжительность фазы - 4-5 дней.

Фаза восковой спелости - эндосперм восковидный, упругий, оболочки желтые, влажность снижается до 30%, прекращается прирост сухого вещества. Длительность фазы 3-6 дней.

Фаза твердой спелости - эндосперм твердый, на изломе мучнистый или стекловидный, оболочка плотная, кожистая, окраска типичная, влажность 8-22%, продолжительность фазы 3-5 дней. По фазам происходят значительные изменения посевных качеств и урожайных свойств семян. Так, семена молочного состояния имеют более низкие энергию прорастания, силу роста, полевую всхожесть и уступают по продуктивности семенам в восковой и твердой спелости.

Семена часто обладают пониженными урожайными свойствами, имеют длинный послеуборочный период дозревания, плохо хранятся. Высокая температура при нормальной влажности сокращает налив и ускоряет биохимические процессы. В этом случае семена формируются высокого качества.

Отрицательное влияние на семена зерновых в начале восковой спелости оказывают весенние заморозки. Морозобойное зерно гораздо больше портится при хранении и дает высокий процент ненормальных, ослабленных ростков.

Накопление сухого вещества в зерне заканчивается в середине восковой спелости при влажности 35-40%. В это время растения можно скашивать и укладывать в валки.



Семя – это репродуктивный орган, который у покрытосеменных растений образуется из семязачатка обычно после двойного оплодотворения.

Строение семени. Первоначально семя находится внутри плода, который защищает его до прорастания. Каждое семя состоит из семенной кожуры, зародыша и запасающих тканей.

Семенная кожура развивается из интегументов (покровов) семязачатка , поэтому она диплоидна (2n). Она многослойна и есть в семени всегда. Толщина и плотность семенной кожуры связаны с особенностями околоплодника, поэтому она может быть мягкой, кожистой, пленчатой или твердой (деревянистой). Семенная кожура защищает зародыш от механических повреждений, высыхания и преждевременного прорастания. Кроме этого она может способствовать прорастанию семян.

Зародыш представляет собой растение в зачаточном состоянии и состоит из зародышевого корешка, стебелька, семядолей и почечки . Развивается зародыш из зиготы, образованной в результате слияния спермия с яйцеклеткой (2n).

Запасающими тканями семени являются эндосперм и перисперм. Эндосперм образуется в результате двойного оплодотворения при слиянии центрального ядра зародышевого мешка (2n) со вторым спермием (1n). Поэтому эндосперм состоит из триплоидных клеток (3n). Перисперм является производным нуцеллуса и состоит из клеток с диплоидным набором хромосом.

Типы семян. Классификация семян основана на месте локализации запасных питательных веществ. Различают четыре типа семян (рис. 22):

Рис. 22. Типы семян:

А – семена с эндоспермом, который окружает зародыш (мак);

Б – семена с эндоспермом, примыкающим к зародышу (пшеница); В – семена с малым эндоспермом (окружает зародыш) и мощным периспермом (перец); Г – семена с периспермом (куколь);

Д – семена с запасными веществами, отложенными в семядолях зародыша (горох); 1 – семенная кожура; 2 – эндосперм; 3 – корешок; 4 – стебелек; 5 – почечка; 6 – семядоли; 7 – околоплодник;

8 – перисперм

1) семена с эндоспермом в основном характерны для семян класса однодольных, а также некоторых двудольных (пасленовые, сельдерейные, маковые); запасные питательные вещества локализованы в эндосперме;

2) семена с периспермом характерны для гвоздичных, маревых, у которых в зрелом семени эндосперм полностью поглощается, а перисперм остается и разрастается; семя состоит из семенной кожуры, зародыша и перисперма;

3) семена с эндоспермом и периспермом имеют черный перец, кубышка, кувшинка, в семенах которых сохраняется эндосперм и развивается перисперм; семя состоит из семенной кожуры, зародыша, эндосперма и перисперма;

4) семена без эндосперма и без перисперма характерны для бобовых, тыквенных, астровых; в процессе развития зародыш полностью поглощает эндосперм, поэтому запас питательных веществ находится в семядолях зародыша; в этом случае семя состоит из семенной кожуры и зародыша.

Строение семени с эндоспермом. Такие семена характерны для растений класса Однодольные, например для мятликовых (злаковых). В зерновке пшеницы (набухшие семена) различают брюшную сторону (со стороны бороздки) и противоположную – спинную . На одном из полюсов семени, на спинной стороне, находится зародыш . С противоположного полюса имеются волоски, которые удерживают зерновку в почве и способствуют подаче воды в эндосперм семени (рис. 23).

Рис. 23. Строение зерновки пшеницы

(продольный срез):

1 – волоски; 2 – околоплодник, сросшийся с семенной кожурой; 3 – алейроновый слой;

4 – слой запасного крахмала (3 –4 – эндосперм); 5 – щиток; 6 – эпибласт; 7 – почка с листочками; 8 – колеоптиль; 9 – корешок;

10 – колеориза (корневое влагалище)

Снаружи зерновка покрыта тонким пленчатым слоем, который трудно отделить от внутренней части зерновки. Это околоплодник, сросшийся с семенной кожурой, так как зерновка является односемянным плодом. Строение околоплодника и кожуры семени хорошо видно при рассмотрении микропрепарата поперечного среза зерновки.

Размеры зародыша незначительны по сравнению с размерами эндосперма. Это значит, что запасные вещества находятся в эндосперме. Он состоит из двух слоев: алейронового и запасного крахмала .

Зародыш имеет следующие части:

– зародышевый корешок с корневым чехликом , колеоризу (корневое влагалище);

– зародышевый стебелек и почечку с конусом нарастания;

– колеоптиль (первый зародышевый лист) в форме бесцветного колпачка, которым он пробивает слои почвы во время прорастания;

– щиток (видоизмененная семядоля) – по своему расположению в зерновке образует перегородку между зародышем и эндоспермом; под действием ферментов щиток переводит питательные вещества эндосперма в усвояемую форму и передает их на питание зародыша;

– эпибласт расположен на противоположной щитку стороне и является второй редуцированной семядолей.

Строение семени без эндосперма и без перисперма. Такие семена характерны для бобовых, тыквенных, астровых. Рассмотрим данный тип строения семян на примере фасоли обыкновенной (набухшие в воде семена) (рис. 24).

Рис. 24. Строение семени фасоли обыкновенной:

1 – зародышевый корешок; 2 – микропиле; 3 – рубчик;

4 – семенной шов; 5 – семенная кожура; 6 – почечка;

7 – зародышевый стебелек; 8 –семядоли

Снаружи семя покрыто толстой семенной кожурой. Она может быть различной окраски. На внутренней вогнутой стороне семени расположены рубчик, микропиле и семенной шов.

Рубчик – это место прикрепления семени к семяножке.

Микропиле – отверстие, через которое вода и газы поступают внутрь семени. Микропиле расположено рядом с рубчиком, на одной линии.

Семенной шов – это след от срастания семязачатка с семяножкой. Он расположен с противоположной от микропиле стороны и тоже примыкает к рубчику.

Под семенной кожурой находится зародыш. Различают следующие его части:

– две крупные семядоли почковидной формы; они являются зародышевыми листочками, где отложились в запас питательные вещества;

– зародышевый корешок ;

– зародышевый стебелек ;

– почечка , прикрытая зародышевыми листочками.

Семя фасоли не имеет эндосперма, так как запасные вещества находятся в семядолях. Оно состоит из семенной кожуры и зародыша.

Семя с момента зарождения и до полной спелости, когда оно становится способным дать нормальный росток, проходит ряд сложных превращений из одного состояния в другое, более совершенное, то есть происходит то, что определяется понятием «развитие семени».

Весь этот сложный процесс можно разделить на несколько периодов и фаз, характеризующих отдельные этапы в жизни семян.

Каждой фазе присуще совершенно определенное состояние семени, и поэтому диагностирование фазы должно отличаться предельной четкостью и простотой. Однако сейчас существуют лишь разрозненные описания отдельных фаз, чаще всего по какому-либо одному признаку.

Особенно важна классификация периодов и фаз развития семени. Чтобы построить классификацию того или иного явления, необходимо обобщить накопленный экспериментальный материал и подвести итоги’ исследований и предложить путь дальнейшей разработки данного явления. Естественно, что такая классификация может быть разработана только коллективными усилиями исследователей.

В основу построения классификации периодов и фаз развития семени должен лечь комплекс признаков: морфологических, морфогенетических и биохимических.

Наиболее подробно изучены фазы и разработаны классификации по зерновым культурам. Лучшие классификации по зерновым культурам предложил Н. Н. Кулешов, по бобовым – В. А. Вишневский, по подсолнечнику – В. К. Морозов.

Периоды развития семени

Период развития семени характеризуется каким-либо значительным качественным изменением, а также его длительностью.

Для зерновых культур можно выделить шесть характерных, четко выраженных периодов: образование семени (эмбриональный), формирование , налив , созревание , послеуборочное дозревание , полная спелость . Как мы увидим дальше, все эти периоды в общей форме присущи и всем другим культурам, хотя, естественно, что у каждой культуры будут специфичные отличия в характере периода, в его фазах.

Н. Н. Кулешов разделил процесс развития зерна на три периода (фазы) : формирование , налив и созревание . Последние два периода мы воспринимаем в трактовке Н. Н. Кулешова, а первый период разделяем на два качественно отличных периода: образование семени и его формирование . Кроме того, включаем в единый процесс развития семени период послеуборочного дозревания и период полной спелости .

Все эти периоды кратко можно охарактеризовать следующим образом (на примере пшеницы озимой).

Период образования семени начинается после оплодотворения (с начала постгамной фазы) и продолжается до того момента, когда семя, отделенное от материнского растения, способно дать росток. Это свидетельствует о том, что семя уже образовалось и в дальнейшем наступает период его укрепления, его формирования. Этот эмбриональный период начинается с образования зиготы и заканчивается образованием точки роста зародыша. В таком состоянии зародыш способен в оптимальных условиях дать пусть слабый, но все же жизнеспособный росток.

Этот период продолжается у пшеницы озимой 7–9 дней, у пшеницы яровой мягкой – 7 дней, у твердой яровой – 10 дней, у кукурузы – 10–15 дней и т.д.

Период формирования продолжается до достижения окончательной длины зерна, характерной для данного сорта. К концу периода заканчивается в основном дифференциация зародыша. За это время содержимое зерна превращается из водянистого в молочное (в ткани эндосперма появляются крахмальные зерна), а цвет оболочки – из белого в зеленый (накапливается хлорофилл). Влажность зерна составляет 65–80 %, а сухой вес 1000 зерен достигает 8–12 г. Этот период в развитии зерна характеризуется высоким содержанием воды (особенно свободной) и низким содержанием сухого вещества. Продолжается период 5–8 дней.

Период налива начинается с отложения крахмала в клетках эндосперма и продолжается до тех пор, пока отложение крахмала прекращается. Период характеризуется увеличением ширины и толщины зерна до максимального размера, полным завершением формирования ткани эндосперма, которая сначала имеет консистенцию молочную, затем тестообразную и к концу периода восковую. Вес воды в зерне остается постоянным, но влажность зерна снижается до 38–40 % (благодаря постоянному приросту сухого вещества). Этот период длится в среднем 20–25 дней, но при влажной и прохладной погоде может затянуться до 30 дней, а при сухой и жаркой – сократиться до 15–18 дней и менее.

Период созревания семени начинается с отчленения его от материнского растения, когда прекращается поступление пластических веществ, ферментов и даже воды. В зерне идут процессы полимеризации и подсыхания. Влажность в это время уменьшается до 12–18 %, а иногда и до 8 %. Количество свободной воды резко сокращается, и к концу периода она может полностью исчезнуть.

Такое деление на периоды правильно с точки зрения товарного зерна – последнее созревает и считается пригодным для технического использования, то есть становится сырьем для промышленности.

С точки зрения семеновода, этим периодом развитие семян еще не закончено. Как увидим дальше, наступает новый качественный период, который связан с дальнейшим преобразованием химических веществ и появлением нового и самого главного свойства семян – полной нормальной всхожести . Хотя морфологическое формирование семян заканчивается в третьем периоде, но физиологические процессы протекают и в последующее время, поэтому считаем необходимым процесс семяобразования дополнить пятым периодом – периодом послеуборочного дозревания .

В период послеуборочного дозревания в семенах происходят сложные биохимические преобразования различных химических соединений, хотя морфологические признаки остаются такими же, как и в предыдущей фазе.

В этот период продолжается и заканчивается синтез высокомолекулярных белковых соединений, превращение свободных жирных кислот в жиры, укрупняются молекулы углеводных соединений, идут процессы превращения веществ – ингибиторов прорастания в другие формы, затухает деятельность ферментов, повышается воздухо- и водопроницаемость семенных оболочек.

Влажность семян равновесная с относительной влажностью воздуха. Дыхание семян затухает. В начале периода семена не прорастают или всхожесть у них очень пониженная, в конце становится нормальной. Период продолжается в зависимости от культуры и внешних условий от одного дня до нескольких месяцев.

Период полной спелости начинается с момента наступления полной всхожести семян, то есть семена готовы начать новый цикл в жизни растения. Идет медленное старение коллоидов, которое сопровождается слабым дыханием. В таком состоянии семена находятся до начала прорастания или до полной гибели вследствие старения при длительном хранении.

Указанные периоды в некоторых случаях расчленяют на более мелкие этапы развития семян – фазы . Фазы выделяют по разным признакам, наиболее ярко отражающим их особенность. В одном случае это может быть особое состояние эндосперма, в другом – характер физиологических процессов и т.п.

Период налива делят на следующие фазы развития по состоянию эндосперма: водянистая , предмолочная , молочная , тестообразная . В период созревания выделяют фазы спелости: восковая (часто различают начало, полная и конец восковой спелости), твердая (иногда отмечают начало твердой фазы спелости).

Фаза водянистого состояния – начало формирования клеток эндосперма. Зерно наполняется водянистой жидкостью. Оболочка белая или белесоватая. Влажность зерна 75–80 %, свободной влаги в 5–6 раз больше, чем связанной, сухого вещества 2–3 % от максимального количества. Продолжительность фазы в среднем около 6 дней.

Фаза предмолочная – жидкое, водянистое содержимое зерновки приобретает молочный оттенок, поскольку начинается процесс отложения крахмальных зерен в эндосперме. Оболочка зеленоватая. Влажность зерна снижается до 70–75 %, свободной влаги содержится в 3–4 раза больше, чем связанной, сухого вещества к концу фазы накапливается около 10 % от веса спелой зерновки. Продолжительность фазы 6–7 дней.

Фаза молочной спелости – зерно имеет консистенцию молокообразной белой массы, оболочка зеленая. Влажность зерна к концу фазы опускается до 50 %, отношение свободной воды к связанной примерно 1,5:1. Количество воды в 1000 сырых зерен остается приблизительно на постоянном уровне. В эту фазу интенсивно накапливается сухое вещество, его количество составляет около 50 % от веса зрелого семени. Продолжительность фазы 7–10 дней, иногда 10–15 дней.

Фаза тестообразной спелости – эндосперм приобретает консистенцию теста, при раздавливании тянутся тяжи. В оболочке постепенно исчезает хлорофилл (сохраняясь в бороздке). Влажность зерна снижается до 35–42 %, отношение свободной воды к связанной 1:1. Содержание сухого вещества достигает 85–90 % от максимума. Продолжительность фазы 4–5 дней.

Фаза восковой спелости – эндосперм становится восковидным, упругим. Оболочки желтеют. Исчезает хлорофилл в бороздке. Количество воды снижается до 30 %. Зерно достигает максимального объема. В начале фазы еще продолжается незначительный прирост сухого вещества в зерне, а к концу он полностью прекращается. Продолжительность фазы 3–6 дней.

– эндосперм становится твердым, в изломе мучнистым или стекловидным. Оболочка также приобретает плотный кожистый вид. Окраска типичная для данной культуры и сорта. Воды содержится в зависимости от зоны и условий 8–22 %, в том числе в свободном состоянии 1–8 %. Продолжительность фазы 3–5 дней, а затем начинается постепенный процесс потери вещества (истекание и т.п.).

Длительность каждого периода и фазы обусловлена не только видовыми особенностями, но и теми условиями, в которых протекает развитие семени. Окружающая среда может изменить не только продолжительность периода или фазы, но и их характер (физиологические процессы могут протекать интенсивно, а могут в значительной степени подавляться), что отражается на посевных и урожайных свойствах семян.

Если в период формирования семян стоит жаркая и сухая погода или почва недостаточно влажна, то есть зерно попадает под запал или захват , то продолжительность периода сокращается, семена не успевают достигнуть нормальной длины и получаются укороченными (очень редкое явление).

В некоторых случаях процесс угнетения растения и семени может пойти дальше (при высокой температуре и недостатке влаги): наступает сильное обезвоживание семян, нарушается нормальное физиологическое состояние клеток, изменяются биохимические процессы в семени. В итоге получаются щуплые семена с небольшим весом 1000 зерен, часто с повышенным содержанием азотистых соединений.

Влажная погода с благоприятной температурой, обеспеченность элементами питания способствуют удлинению периода формирования и образования длинных семян, которые при благоприятных последующих условиях превращаются в крупные семена.

От условий в период налива семян зависят полновесность и крупность семян. При нормальных условиях питания, водоснабжения и отсутствии физического иссушения семян процесс налива продолжается более длительное время и в зерне откладывается много органических веществ. Семена в таких условиях приобретают большой вес, крупность, гладкую поверхность, яркую, свежую окраску, они обладают высокими посевными и урожайными свойствами.

В условиях дождливой погоды налив затягивается, синтетические процессы ослабляются, изменяется химический состав, ибо некоторые вещества не превращаются в конечные продукты. Такие семена обладают пониженными урожайными свойствами, имеют длинный послеуборочный период дозревания, плохо хранятся.

Высокая температура при достаточно полном водоснабжении сокращает период налива и ускоряет темп биохимических процессов. Семена получаются высоких качеств. Если же обеспеченность водой недостаточная, то из-за сокращения данного периода семена могут быть в разной степени щуплыми. Однако эта щуплость действует менее отрицательно на качество семян, чем щуплость, возникшая в период их формирования, когда неблагоприятные условия отражаются и на развитии зародыша.

Условия, складывающиеся в период созревания семян, меньше влияют на их качество, чем условия предыдущих периодов, но и они имеют значение для получения высококачественных семян. В этот период должно быть постоянное, равномерное подсыхание семян, что способствует превращению запасных питательных веществ в конечные формы. Засуха в фазе восковой спелости, если она вызывает быстрое высыхание семян, приводит к повышенному содержанию легкоподвижных углеводов (сахара и т.п.), которые не успевают превращаться в крахмал. Такие семена обладают высокими посевными качествами, особенно высокой энергией прорастания, но требуют к себе особого внимания в период хранения. Повышенное содержание сахаров даже при незначительном увеличении влажности может вызвать интенсивное дыхание, а в дальнейшем и порчу семян.

Дождливая и холодная погода в период созревания замедляет этот процесс, а семена получаются с плохими посевными качествами и низкой всхожестью. Холодная, но сухая погода, хотя и вызывает удлинение периода, но семена получаются удовлетворительных качеств.

Рассмотренные периоды развития семян относились к зерновым культурам, но они в полной мере применимы и к другим культурам, хотя некоторые фазы могут быть иными.

В. А. Вишневский детально изучил процесс развития семян люпина и установил шесть фаз спелости: а) семядоли темно-зеленые, корешок зародыша зеленый; б) семядоли зеленые, начало побеления корешка зародыша; в) семядоли светло-зеленые, полное побеление корешка зародыша; г) семядоли беловатые, начале пожелтения корешка зародыша; д) семядоли пожелтевшие, корешок зародыша желтый; е) семядоли желтые, корешок зародыша светло-желтый. По данным автора, период налива оканчивается в фазе полного пожелтения корешка зародыша, когда влажность семян становится ниже 50 % и поступление пластических веществ в семена прекращается. Такое деление на фазы периодов налива и созревания возможно и для других бобовых культур, хотя и будут некоторые отличия.

Процесс развития семянок подсолнечника значительно отличается от процесса развития зерновок. По схеме В. К. Морозова для подсолнечника установлены следующие фазы:

Фаза формирования объема семянки (околоплодника) начинается задолго до цветения и заканчивается через 6–14 дней после оплодотворения. В длину околоплодник семянки растет примерно 6 дней после оплодотворения, а в ширину и толщину – 8–14 дней.

Фаза формирования объема ядра начинается после оплодотворения. Заметный рост во всех трех измерениях начинается после четвертого дня и заканчивается на 12–14-й день.

Фаза налива начинается еще в конце предыдущей, а заканчивается тогда, когда прекращается поступление сухого вещества и накопление жира в семянке. Обычно это происходит при снижении влажности семянок до 38–40 %.

В фазу созревания идет процесс высыхания, удаления влаги. Семена переходят в состояние послеуборочного дозревания.

Внутри фазы созревания автор различает еще степени спелости (созревания): уборочную – семена имеют влажность 18–20 %, хозяйственную – влажность семянок 12–14 % и перестой – влажность семянок меньше 12 %.

Как видим, в основу этого деления процесса развития семянок положена их влажность, и только на первых двух фазах взяты другие признаки.

Можно было бы продолжить разбор фаз развития других культур, но все они будут отражать только их специфику, а общая закономерность остается та же.

Разнообразно по размерам и форме. Например, тысячи мелких плодов орхидей весят меньше грамма, плоды некоторых пальм – до 8-15 кг.

Продолжительное время может переносить неблагоприятные условия, находиться в состоянии покоя. Зародыш при этом остается живым. Семя, которое может прорасти, называется всхожим . Для прорастания семени необходимы благоприятные условия (температура, влажность, воздух). Семя дышит, поэтому необходим доступ воздуха (кислорода). Во время дыхания выделяется тепло. Проникает вода в семя сквозь пыльцевход.

Семя состоит из зародыша и запаса питательных веществ, покрытых семенной кожурой . Поверхность может быть гладкой, шероховатой, с шипами, ребрами и т. п. Семенная кожица защищает содержимое семени от повреждения, высыхания. На поверхности семени можно заметить рубчик – след от семенной ножки и пыльцевход . Пыльцевход сохраняется в виде небольшого отверстия в кожуре.

Питательные вещества, как правило, находятся в эндосперме. В состав семени входят органические и неорганические соединения. У многих растений во время созревания семени и формирования зародыша эндосперм полностью используется. Тогда запасные вещества откладываются или в первых зародышевых листках или семядолях (картофель, фасоль, горох, тыква), в других частях семени (куколь).

Количество семядолей в семени определило название классов покрытосеменных (Однодольные, Двудольные). Семена двудольных и однодольных растений имеют разное строение.

У семени двудольных есть две семядоли, между которыми находится зародыш. Семядоли содержат питательные вещества. Зародыш состоит из зародышевых корешка, стебля, почки и листиков. При прорастании семядоли выполняют функцию первых листков.

Семя однодольных имеет единую семядолю – щиток . Это тонкая пленочка, расположенная между эндоспермом и зародышем. Вторая семядоля редуцирована. Зародыш занимает незначительную часть семени и имеет зародышевый корешок, стебель, почку и листики. При прорастании семени сквозь щиток происходит всасывание зародышем питательных веществ из эндосперма.

У покрытосеменных семя теряет связь с материнским растением и прорастает в другом месте. Распространение плодов и семян происходит под действием разных внешних факторов или самостоятельно.

Автохория

Автохория (от греч. аутос – сам, хорео – распространяться) – это способность растений (люпин, герань, фиалка, желтая акация) самостоятельно распространять плоды и семена. «Бешеный огурец» при созревании способен с силой выбрасывать семена на много метров.

Анемохория

Анемохория (от греч. анемос – ветер, хорео – распространяться) – это распространение плодов с помощью ветра (одуванчик, осот, береза, клен). Для этого плоды имеют ряд разных приспособлений: крылатые выросты (парашютики, волоски, крыловидные придатки и т. п.), легкие семена. Это позволяет ветру подхватывать семя. Таким образом, плоды высыпаются не все вместе, а постепенно. Это распространенный способ среди растений.

Орнитохория

Орнитохория (от греч. орнис – птица, хорео – распространяться) – распространение семени и плодов с помощью птиц. Птицы могут поедать плоды, но, пройдя через кишечник, семена большинства растений не перевариваются, семя выходит с пометом; или просто перенести их на большие расстояния и потерять. Некоторые птицы могут прятать плоды в тайники, где последние иногда прорастают.

Зоохория

Зоохория (от греч. зоон – животное, хорео – распространяться) – это распространение плодов и семян растений с помощью животных. Животные поедают плоды и выводят семена с пометом, зарывают плоды в землю или делают тайники, о которых забывают или не используют их, переносят цепкие плоды на покровах.

Гидрохория

Гидрохория (от греч. гидро – вода, хорео – распространяться) – распространение плодов и семян с помощью воды. Характерно преимущественно для водных и болотных растений (осока, кувшинки, камыш и т. п.).

Антропохория

Антропохория (от греч. антропос – человек, хорео – распространяться) – это распространение семени и плодов человеком. Человек переносит плоды на одежде, транспорте, вместе с продуктами, товаром. Иногда плоды, таким образом, переносятся даже на другие континенты. Часто такие растения (элодея, амброзия, циклохена и т. п.) на новых местах быстро размножаются, распространяются и наносят большой ущерб, являются сорняками, не имеющими естественных врагов.

Значение плодов и семян

Много плодов или семян человек употребляет в пищу, кормит домашних животных. Из плодов и семян некоторых растений (подсолнух, соя) человек получает масло. В семенах масличных растений содержится от 25 до 80 % масла.

Семена и плоды применяются в медицине (малина, ежевика, калина). Иногда плоды и семена растений (белена черная, дурман, белладонна и т. п.) содержат ядовитые вещества. При их употреблении у человека возникают отравления. Поэтому при употреблении плодов, особенно незнакомых, надо быть осторожными. Из плодов некоторых растений (конопля, мак) изготовляют наркотические вещества. Большинство наркотиков имеет растительное происхождение.

Именно с семени начинается жизнь многих растений. Миниатюрная ромашка или раскидистый клен, ароматный подсолнечник или сочный арбуз - все они выросли из маленькой семечки.

Что такое семя

Семя представляет собой Кроме функции полового размножения, оно выполняет важную функцию расселения растений. Распространяясь при помощи ветра или животных, именно семена растений прорастают и осваивают новые территории. Такую способность обусловливает строение семени растения.

Внешнее строение семени

В результате процесса оплодотворения образуются которых обусловливает выполняемые функции.

Размер семян различных растений варьируется в значительных пределах: от миллиметровых семян мака до полуметровых у сейшельской пальмы.

Форма семян также разнообразна, но чаще она округлая. Обычно которых является типичным, служат примером изучения данного генеративного органа.

Кожура семени сформирована из покровов семязачатка. Это надежная защита семени от недостатка влаги и опасных факторов окружающей среды.

Защитный покров может быть окрашен в разные цвета. Рассматривая вогнутую сторону семени, легко заметить углубление, которое является следом от семяножки. До формирования плода она соединяла семя с околоплодником.

Внутреннее строение семени

Вторая важнейшая часть каждого семени - зародыш. Он является предшественником будущего листостебельного растения, поэтому состоит из его миниатюрных частей. Ними являются зародышевый корешок, почечка и стебелек. Запас питательных веществ зародыша находится в семядолях. Встречается в природе и другой план строения семян, когда зародыш находится внутри эндосперма. Это и есть запас питательных веществ.

Созревшие семена могут длительное время находиться в состоянии покоя, что дает им преимущества перед спорами, которые прорастают сразу после созревания и гибнут, если нет необходимых для развития условий.

В природе достаточно разнообразны представлены все органы, в том числе и семена. Строение обусловливает их классификацию. Семена, в которых находятся в эндосперме, называют белковыми. Другой тип семян называют безбелковыми.

Состав семян

Исследования показали, что все семена состоят из органических веществ, большую часть которых занимает растительный белок или клейковина. Больше всего этого вещества содержися в злаковых растениях, из которых изготавливаю муку и выпекают хлеб.

Также в семенах находится жир и углевод крахмал. Процентное содержание этих веществ варьируется в зависимости от вида растения. Так, семена подсолнечника богаты маслами, зерновки пшеницы - крахмалом.

Кроме белков, жиров и углеводов семена содержат и неорганические вещества. Это прежде всего вода, необходимая для развития будущего растения, и минеральные соли.

Независимо от количества, каждое вещество имеет свое значение для развития и роста семян и является незаменимым.

Семена однодольных и двудольных растений

Наличие семян характерно только для определенной систематической группы растений - семенных. В свою очередь, они объединены в две группы: Голосеменные и Покрытосеменные. Семена голосеменных хвойных растений расположены на чешуйках шишек без покрытия. Поэтому они имеют такое название. В феврале на голый снег выпадают семена, строение которых не предусматривает дополнительной защиты зародыша от неблагоприятных условий.

Гораздо больше шансов прорасти имеют семена покрытосеменных растений. Представители этой группы занимают господствующее положение благодаря наличию плодов, которые защищают их семена. Строение каждого плода обеспечивает надежную защиту от холода и питание зародыша.

Принадлежность растения к определенной группе легко определить. Рассмотрев строение однодольного семени, например, зерновку пшеницы, можно убедиться в наличии только одной семядоли. Проросток такого семени образует один зародышевый листок.

Совсем по-другому устроены семена фасоли. Строение их характерно для семян двудольных растений: две семядоли в зародыше семени и два Кроме строения зародыша, есть и другие признаки, определяющие группу растений. Это тип корневой системы, наличие камбия, строение и жилкование листьев, форма листьев. Но строение семени является определяющим признаком.

Прорастание семян

Наверняка, у каждого дома хранится множество семян. Фасоль, горох, чечевица, и даже пшеница - частые гости на кухне. Но почему же они не образуют проростки? Ответ прост: для их прорастания необходимы определенные условия. Самым главным из них является вода. При ее проникновении семя набухает и в несколько раз увеличивается в объеме, а питательные вещества эндосперма зародыша растворяются. В таком состоянии они становятся доступными для клеток живого зародыша.

Важными условиями прорастания также являются доступ кислорода, солнечного света, оптимальная температура воздуха. Обычно она выше 0 градусов. Но семена озимых злаковых специально обрабатывают холодом, а отрицательная температура является необходимым условием развития их семян.

Роль семян в природе и жизни человека

Семена имеют большое значение как для самих растений, так для животных и человека. Для растений они являются средством размножения и расселения по земной поверхности. Имея запас крахмала, жира и белка, семена служат прекрасным питательным кормом для животных и птиц. Для человека они также являются пищевым продуктом. Невозможно представить жизнь людей без хлеба, изготовленного из семян злаковых или без растительного масла из семян подсолнечника и кукурузы. Да и успех будущего урожая во многом зависит от качества посевного материала.

Семенные растения являются самыми высокоразвитыми, сложными по строению, процессам жизнедеятельности, и занимают господствующее положение в растительном мире. Такого развития они достигли именно благодаря наличию важных генеративных органов - семян.