Семя его строение и значение. Семя

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.

Еще в школьном в курсе ботаники (6 класс) строение семени было достаточно простой и запоминающейся темой. На самом деле этот возник в результате долгого эволюционного процесса и обладает сложным и уникальным строением. В нашей статье мы рассмотрим особенности его структурных частей, строение двудольного семени, а также определим биологическую роль семян растений.

Появление семени в процессе эволюции

Растения не всегда были способны к формированию семян. Известно, что жизнь возникла в воде, и первыми растениями были именно водоросли. Они имели примитивное строение и размножались вегетативно - частями таллома и при помощи специализированных подвижных клеток - зооспор. Первыми выходцами на сушу стали риниофиты. Они, как и их будущие преемники - высшие споровые растения, размножались при помощи спор. Но для развития этих специализированных клеток была необходима вода. Поэтому при изменении условий окружающей среды уменьшалась и их численность.

Следующим эволюционным этапом стало появление семени. Это был огромный шаг вперед для адаптации и распространения многих видов растений. Внешнее и внутреннее строение семени обуславливают надежную защиту зародыша, окруженного запасом воды и питательных веществ. А значит, увеличивают жизнеспособность и видовое разнообразие флоры планеты.

Процесс формирования семян

Рассмотрим данный процесс на примере группы растений, которая в современном мире является господствующей. Это представители Все они формируют цветок - важнейший генеративный орган. В его пестике располагается яйцеклетка, а пыльники тычинок содержат спермии. После процесса опыления, т.е. переноса пыльцы с пыльника тычинок на рыльце пестика, спермии по зародышевой трубке продвигаются в завязь тычинки, где и происходит процесс слияния гамет - оплодотворение. В результате формируется зародыш. При слиянии второго спермия с центральной зародышевой клеткой образуется запасное питательное вещество. Его еще называют эндоспермом. Завершает строение семени прочная наружная оболочка. Такая структура является основой для развития будущего растительного организма.

Внешнее строение семян

Как уже было сказано, снаружи семя покрыто кожурой. Она достаточно плотная, чтобы защитить зародыш, находящийся внутри, от механических повреждений, перепадов температур и проникновения вредных микроорганизмов. А вот цвет семян варьируется в широких пределах: от черного до ярко-красного. Такое строение семени легко объяснить. У одних растений цвет служит для маскировки. Например, чтобы птицы не смогли рассмотреть их в почве после посадки. Другие растения, наоборот, приспособлены к распространению семян при помощи различных животных. Вместе с непереваренными остатками пищи они выделяют их далеко за пределами ареала произрастания материнского растения.

Внутреннее строение семени

Основной частью любого семени является зародыш. Это и есть будущий организм. Поэтому он состоит из тех же частей, что и взрослое растение. Это зародышевый корешок, стебелек, листик и почечка. Строение семени разных растений может существенно отличаться. У большинства из них запасные питательные вещества накапливаются в эндосперме. Это оболочка, которая окружает зародыш вокруг, защищая и питая его в течение всего периода индивидуального развития. Но бывают случаи, когда во время процесса созревания и прорастания семени оно полностью расходует вещества эндосперма. Тогда они накапливаются в основном в мясистых частях зародыша. Они называются семядолями. Такое строение характерно, например, для тыквы или фасоли. А вот у пастушьей сумки запас веществ сконцентрирован в ткани зародышевого корешка. Отличаются и семена различных систематических групп растений.

Особенности семян Голосеменных растений

Внешнее и внутреннее строение семени этой группы организмов характеризуется тем, процесс формирования и развития зародыша происходит на поверхности семенной кожуры. Кроме основных частей, семена Голосеменных имеют крыловидный пленчатый вырост. Он помогает распространяться семенам этим растений при помощи ветра.

Еще одной особенностью семян Голосеменных является продолжительность их формирования. Чтобы они стали жизнеспособными, должно пройти от четырех месяцев до трех лет. Процесс созревания семян происходит в шишках. Это совсем не плоды. Они представляют собой специализированные видоизменения побега. Некоторые семена хвойных способны храниться в шишках десятки лет. Все это время они сохраняют свою жизнеспособность. Чтобы семена попали в землю, чешуйки шишки раскрываются самостоятельно. Их подхватывает ветер, иногда перенося на значительные расстояния. Если шишки мягкие, внешне напоминающие орехи, они раскрываются не сами, а при помощи птиц. Особенно любят лакомиться семенами различные виды соек. Это также способствует расселению представителей отдела Голосеменные.

Само название данной систематической единицы свидетельствует о том, что зародыш будущего растения слабо защищен. И действительно, наличие эндосперма гарантирует только развитие семени. Но шишки многих растений раскрываются во время неблагоприятных условий развития. Оказавшись на поверхности почвы, семена подвергаются действию низких температур и недостатка влаги, поэтому не все из них прорастают и дают начало новому растению.

Особенности семян Цветковых растений

По сравнению с Голосеменными, представители отдела Цветковые имеют ряд значительных преимуществ. Формирование их семян происходит в завязи цветков. Это наиболее расширенная часть пестика, которая дает начало плодам. В результате семена развиваются внутри них. Они кружены тремя слоями околоплодника, которые отличаются своими свойствами и функциями. Рассмотрим их строение на примере костянки сливы. Наружный кожистый слой защищает от механических повреждений, обеспечивая целостность. Средний является сочным и мясистым. Он питает и обеспечивает зародыш необходимой влагой. Внутренний окостеневший слой является дополнительной защитой. В результате у семян есть все необходимые условия для развития и прорастания, даже при неблагоприятных обстоятельствах.

Семена Однодольных растений

Строение семени однодольного растения определить очень легко. Их зародыш состоит только из одной семядоли. Эти части еще называют зародышевыми листками. Однодольными являются все растения Луковые и Лилейные. Если проращивать семена кукурузы или пшеницы, вскоре на поверхности почвы из каждого зернышка образуется по одному листочку. Это и есть семядоли. Пробовали разделить крупинку риса на несколько частей? Естественно, это невозможно. Все потому, что ее зародыш образован единственной семядолей.

Семена Двудольных растений

Семена Пасленовые, Астровые, Бобовые, Капустные и многих других несколько отличаются по строению. Даже исходя из названия, несложно догадаться, что их зародыш состоит из двух семядолей. Это является основной систематической особенностью. Строение семян двудольных растений легко рассмотреть невооруженным глазом. Например, без труда разделяется на две равные части. Это и есть семядоли его зародыша. Строение двудольного семени видно и по молодым всходам. Попробуйте в домашних условиях прорастить семена И вы увидите два плодолистика, которые появятся над поверхностью земли.

Условия прорастания семян

Строение семян двудольных растений, как и представителей других систематических единиц этого царства живой природы, обуславливает наличие всех необходимых веществ для развития зародыша. Но для прорастания необходимы и другие условия. Для каждого растения они абсолютно разные. Во-первых, это определенная температура воздуха. Для теплолюбивых растений это +10 градусов по Цельсию. А вот озимая пшеница начинает развиваться уже при + 1. Вода также необходима. Благодаря ей зернышко набухает, что ускоряет процессы дыхания и обмена. Питательные вещества переходят в форму, в которой они могут усваиваться зародышем. Наличие воздуха и достаточного количества солнечного света - еще два условия прорастания семени и развития всего растения, поскольку без них невозможен фотосинтез.

Семена и плоды

Каждый плод содержит высших растений практически идентично. А вот плоды более разнообразны. Выделяют сухие и сочные плоды. Они отличаются структурой слоев, которые располагаются вокруг семени. У сочных один из слоев околоплодника обязательно мясистый. Слива, персик, яблоко, малина, клубника... Эти лакомства любимы всеми именно благодаря тому, что являются сочными и сладкими. У сухих плодов околоплодник кожистый или окостеневший. Его слои обычно срастаются в один, надежно защищающий семена внутри. Коробочка мака, стручок горчицы, зерновка пшеницы имеют именно такое строение.

Биологическая роль семян

Большинство растений на планете для размножения используют именно семена. Строение семян современных растений - результат длительной эволюции. Эти содержат зародыш и запас веществ, обеспечивающий его рост и развитие даже в неблагоприятных условиях. Семена имеют приспособления для распространения, что увеличивает их шанс на выживание и расселение.

Итак, семя является результатом процесса оплодотворения. Оно представляет собой структуру, состоящую из зародыша, запасных веществ и защитной кожуры. Все его элементы выполняют определенные функции, благодаря которым группа семенных растений заняла господствующее положение на планете.

Цветковое растение начинает свою жизнь с семени. Семена растений различаются по форме, окраске, размерам, весу, но все они имеют сходное строение.

Зерновка пшеницы является не семенем, а плодом. Ткани плода в зерновке представлены лишь плёнчатым наружным слоем, получившим название плодовой оболочки. Вся остальная часть зерновки — семя.

Строение семени однодольных хорошо можно рассмотреть на примере пшеницы. У пшеницы зёрна представляют собой плоды — зерновки, содержащие только одно семя. Большую часть в зерне занимает эндосперм — особая запасающая ткань, содержащая органические вещества. Сбоку от эндосперма расположен зародыш. В нём различают зародышевый корешок, зародышевый стебелёк, зародышевую почечку и видоизменённую семядолю, расположенную на границе с эндоспермом. Эта семядоля при проращивании семени содействует поступлению питательных веществ из эндосперма к зародышу.

Строение семени однодольного растения (пшеница)

Строение семени двудольного растения

Строение семени двудольного растения легче рассматривать на примере фасоли состоящее из зародыша и семенной кожуры. После снятия семенной кожуры обнажается зародыш, который состоит из зародышевого корешка, зародышевого стебелька, двух массивных семядолей и заключённой между ними почечки. Семядоли — это первые видоизменённые листья зародыша. У фасоли и многих других растений они содержат запас питательных веществ, которые затем расходуются на питание проростка, а также выполняют защитную функцию по отношению к почечке.

Строение семени двудольного растения (фасоль)

Определение неорганических веществ в семени

Цель: выявить неорганические вещества в семени.

Что делаем: положим на дно пробирки немного сухих семян (пшеница) и нагреем их над огнём. Условие: держать пробирку над огнём необходимо горизонтально, чтобы её верхняя часть оставалась холодной.

Что наблюдаем: вскоре на внутренних стенках в холодной части пробирки можно заметить капли воды.

Результат: капли воды — это результат охлаждения водяных паров, выделившихся из семян.

Что делаем: продолжаем нагревать пробирку.

Что наблюдаем: появляются бурые газы. Семена обуглились.

Результат: при полном сгорании семян остаётся лишь немного золы. Её в семенах не много — от 1,5 до 5 % сухой массы.

Вывод: семена содержат горючие органические и негорючие минеральные (золу).

Определение органических веществ в семени

Известно, что муку получают, размалывая на мельнице зёрна пшеницы.

Цель: выясним состав органических веществ входящих в семена пшеницы.

Что делаем: возьмём немного пшеничной муки, добавим в неё воды и сделаем небольшой комочек теста. Завернём комочек теста в марлю и тщательно промоем в сосуде с водой.

Что наблюдаем: вода в сосуде стала мутной, а в марле остался небольшой клейкий комочек.

Что делаем: капнем 1-2 капли раствора йода в стакан с водой.

Что наблюдаем: жидкость в сосуде посинела.

Результат: испытуемая воды посинела — значит, там есть крахмал.

На марле, в которой было тесто, осталась тягучая клейкая масса — клейковина, или растительный белок.

Вывод: в семенах содержатся растительный белок и крахмал — это органические вещества. В семенах в основном откладываются органические вещества. У разных растений они имеются в разных количествах.

Определение растительных жиров в семенах растений

Кроме белка и крахмала из органических веществ в семенах есть ещё растительные жиры.

Цель: доказать, что в семенах содержатся растительные жиры.

Что делаем: семя подсолнечника положить между двумя листами белой бумаги (рис. 1). Затем надавить на семя тупым концом карандашом (рис. 2).

Что наблюдаем: на бумаге появилось жирное пятно (рис.3).

Общий вывод: органические вещества образуются в организме и при нагревании обугливаются, а затем сгорают, превращаясь в газообразные вещества. Неорганические вещества, входящие в состав семени, не горят и не обугливаются.

Жизненные процессы прорастающего семени

Всхожесть семян

Всхожесть семян — важный показатель их качества самих семян. Определить её не сложно.

Цель: научиться определять всхожесть семян.

Что делают: отсчитывают, из семенного материала, 100 семян подряд, без выбора, раскладывают их на мокрой фильтровальной бумаге или на смоченном песке (можно на мокрой тряпочке).

Что наблюдаем: через 3-4 дня подсчитывают число проросших семян и смотрят, насколько дружно прорастают семена.

Через 7-10 дней вновь подсчитывают число проросших семян и смотрят окончательную всхожесть.

Всхожесть оценивают в процентах, подсчитывая количество проросших процентов из 100 посеянных.

Вывод: чем выше число проросших семян, тем качественнее данный семенной материал.

Прорастание семян

Есть семена, которые при прорастании выносят семядольные листья на поверхность почвы (фасоль, огурец, тыква, свекла, берёза, клён, астра, бархатцы) — это надземное прорастание семени.

У других растений при прорастании семядоли не выходят на поверхность почвы (горох, настурция, конские бобы, дуб, каштан), их относят к растениям с подземным прорастанием.

Условия необходимые для прорастания семян

Для этого можно провести небольшой опыт.

Цель: какие же условия необходимы, чтобы семена начали прорастать?

Что делаем: возьмём три стакана и положим на дно каждого по нескольку зёрен пшеницы. В первом - оставим семена, как есть (в нём будет только воздух). Во второй — нальём воды столько, чтобы она только смачивала семена, но не покрывала их полностью. Третий стакан наполним до половины. Все три стакана накроем стеклом и оставим на свету. Это начало нашего опыта.

Примерно через 4-5 дней проанализируем полученный результат.

Что наблюдаем: в первом — семена остались без изменения, во втором набухли и проросли, а в третьем только набухли, но не проросли.

Результат: опыт показывает, что семена легко впитывают воду и набухают, увеличиваясь в объёме. При этом органические вещества (белки и крахмал) становятся растворимыми. Таким образом, семя из покоящегося состояния приступает к активной жизни. Однако если, как это в третьем стакане, воздух не имеет доступа к семенам, то они хотя и набухли, но не проросли. Семена проросли только во втором стакане, где к ним был доступ и воды и воздуха. В первом стакане не было изменений, так как к семенам не поступила влага.

Вывод: для прорастания семян необходима влага и воздух.

Влияние температуры на прорастание семени

Цель: подтвердим опытным путём, что помимо влаги и кислорода на прорастание семян влияют и температурные условия.

Что делаем: в два стакана положим несколько семян фасоли (равное количество) и нальём воды, чтобы она только смачивала семена, но не покрывала их полностью. Накроем стаканы стеклом. Один стакан оставим в комнате при температуре +18-19ºС, а другой выставим на холод (холодильник), где температура не выше +3-4ºС.

Через 4-5 дней, проверим результаты.

Результат: семена проросли только в том стакане, который стоял в комнате.

Вывод: следовательно, для прорастания семян необходима ещё и определённая температура окружающей среды.

Дыхание семян

Необходимость воздуха объясняется тем, что семена дышат, то есть они поглощают кислород из воздуха, а в окружающую среду выделяют углекислый газ.

Цель: опытным путём доказать, что растения поглощают кислород из воздуха, а выделяют углекислый газ.

Что делаем: возьмём две стеклянных колбы. В одну поместим небольшое количество набухших семян гороха, а другую оставим пустой. Обе колбы закроем стеклом.

Через сутки, возьмём горящую лучинку и внесём её в пустую колбу.

Что наблюдаем: лучинка продолжает гореть. Опустим в колбу с семенами. Лучинка погасла.

Научно доказано, что кислород воздуха поддерживает горение и поглощается при дыхании. Углекислый же газ — не поддерживает горение и выделяется при дыхании.

Вывод: опыт показал, что прорастающие семена (как живой организм) поглотили кислород (O 2) из воздуха, который был в колбе, а выделили углекислый газ (CO 2). Убедились, что семена дышат.

Сухие семена, если они живые, тоже дышат, но у них этот процесс идёт очень слабо.

Превращение веществ в прорастающем семени

Прорастание семян сопровождается сложными биохимическими и анатомо-физиологическими процессами. Как только в семена начинает поступать вода, в них резко усиливается дыхание и активизируются ферменты. Под их влиянием запасные питательные вещества гидролизуются, превращаясь в подвижную, легко усвояемую форму. Жиры и крахмал превращаются в органические кислоты и сахара, белки — в аминокислоты. Перемещаясь в зародыш из запасающих органов, питательные вещества становятся субстратом для начинающихся в нём процессов синтеза, в первую очередь новых нуклеиновых кислот и ферментативных белков, необходимых для начала роста. Общее количество азотных веществ остаётся на одном уровне даже тогда, когда происходит энергетический распад белков, потому что при этом накапливаются аминокислоты и аспаргин.

Резко уменьшается содержание крахмала, но количество растворимых сахаров не повышается. Сахар расходуется на процесс дыхания, который в прорастающем семени происходит очень энергично. В результате дыхания образуются богатые энергией соединения — АДФ и АТФ, выделяются углекислый газ, вода и тепловая энергия. Часть сахаров расходуется на образование клетчатки и гемицеллюлоз, необходимых для построения оболочек новых клеток.

Значительное количество минеральных веществ, имеющихся в семени, при прорастании остаётся постоянным. Находящиеся в семенах катионы регулируют коллоидно-химические процессы и осмотическое давление в новых клетках.

Влияние запасов питательных веществ в семени на развитие проростков

Рост зародыша и превращение его в проросток происходит за счёт деления и роста его клеток. Чем крупнее семена, тем больше в них запасных веществ и тем лучше растут проростки.

Цель: определить опытным путем влияет ли размер семян на рост проростков.

Что делаем: в одну ёмкость с землёй посеять самые крупные семена гороха, а в другую — мелкие. Через некоторое время сравнить проростки.

Результат очевиден.

Вывод: из крупных семян развиваются более мощные растения, которые дают наиболее высокий урожай. Клеток становится всё больше и больше, так как они получают питательные вещества, растут и снова делятся.

Цель: опытным путём проверим утверждение, что для роста, особенно в первое время, проростки используют вещества, запасённые в самих семенах.

Что делаем: берём одинаковые по величине набухшие семена фасоли и удаляем у одного семени одну семядолю (1), у другого — 1,5 семядоли (2), а у третьего оставить обе семядоли (3) для контроля.

Все их помещаем в ёмкости, как показано на рисунке.

Через 8-10 дней.

Что наблюдаем: заметно, что проросток семени с двумя семядолями оказался более крупным, сильным, чем проросток с одной семядолей или проросток с половинкой семядоли.

Вывод: таким образом, высокое качество семян — необходимое условие для получения хорошего урожая.

Период покоя растения

Период покоя — необходимое условие для прорастания семян. Покой может быть вынужденный, связанный с отсутствием необходимых для прорастания условий (температуры, влажности). Пример покоя семян — сухие семена.

Органический покой определяется свойствами самого семени. Термин «покой» при этом имеет условное значение. В большинстве случаев в таких семенах протекают метаболические процессы (дыхание, иногда рост зародыша), но прорастание заторможено. Семена, находящиеся в органическом покое, даже в условиях, благоприятных для прорастания, не прорастают совсем или прорастают плохо.

Способность семян находиться в вынужденном или органическом покое выработалась у растений в процессе эволюции как средство переживания неблагоприятного для роста проростка времени года. Таким путём создаётся запас семян в почве.

Основные причины, препятствующие прорастанию семян:

водонепроницаемость кожуры, обусловленная наличием в ней палисадного слоя толстостенных клеток, кутикулы (водонепроницаемой воскообразной плёнки);
наличие в околоплоднике веществ, ингибирующих (затормаживающих) прорастание;
недоразвитие зародыша;
физиологический механизм торможения прорастания.

Время посева и глубина заделки семян

Глубина заделки семян зависит от их размера. Чем семена крупнее, тем их сеют глубже. У крупных семян больше запасных питательных веществ и их хватает для развития и роста проростков, пока они пробиваются с большой глубины.

Мелкие семена сеют на глубину от — до 2 см, средние — от 2 до 4 см, а крупные семена — от 4 до 6 см.

Глубина заделки семян зависит и от свойств почвы. В песчаные почвы семена заделывают глубже, чем в глинистые. Верхние слои рыхлых песчаных почв быстро пересыхают, и при мелкой посадке семена не получают достаточно влаги. На плотных глинистых почвах влаги в верхних слоях достаточно, но зато в нижних слоях мало воздуха. При глубокой посадке — семена задыхаются, так как им не хватает кислорода.