Что необходимо для прорастания семян егэ

Спрятать пояснение

Спрятать критерии

Источник: ЕГЭ- 2017

Семя — генеративный орган растения, служащий для размножения и расселения растений. У покрытосеменных (цветовых растений) семя образуется внутри плода из
семяпочки (семязачатка).

Функции семени

• Размножение

Отделяясь от материнского организма, семя может прорасти и дать начало новому растению.

• Распространение

Благодаря семенам, некоторые из которых имеют воздушные мешки, дочерние растения могут расти на расстоянии десятков километров от материнского.
Прорастая на новых территориях, они занимают их и распространяются.

• Перенесение неблагоприятных условий

Семя выживает при таких неблагоприятных факторах, где листостебельное растение погибло бы. Именно семя дает
возможность выжить зародышу растения во время зимнего холода, недостатка влаги, летнего зноя.

Строение семени

Семя состоит из семенной кожуры, зародыша и эндосперма. Основную часть семени занимает зародыш, который состоит из зародышевого корешка, зародышевого стебелька с
зародышевой почечкой, и зародышевых листьев — семядолей, которые при прорастании семени становятся первыми эмбриональными
листьям саженца.

Семенная кожура — обязательный атрибут семени, представляет собой многослойное образование, защищающее внутреннее содержимое семени от высыхания и преждевременного
прорастания. Может иметь на поверхности различные образования. На семенной кожуре всегда можно найти след (рубчик) от семяножки, соединявшей семя со стенкой плода. Рядом
с рубчиком находится еще одно отверстие — семявход (микропиле), через которое при намачивании внутрь семени поступает вода, после чего начинается важный процесс — набухание семени.

Эндосперм — запасающая ткань семени растения, необходимая для роста и развития зародыша. В некоторых семенах эндосперм может отсутствовать, в этом случае его функцию на себя
берет семядоля. Эндосперм в семени есть у подавляющего большинства однодольных (лука, ландыша, пшеницы) и двудольных (тмина, хурмы, фиалки). Отсутствует эндосперм в семенах
бобовых, тыквенных, сложноцветных (гороха, подсолнечника, фасоли, тыквы).

В семенах злаковых находится одна семядоля, которую называют — щиток. Щиток выполняет функцию транспорта питательных веществ из эндосперма к зародышу.

Прорастание семени

Прорастанием семени называется переход от состояния покоя к вегетативном росту зародыша и формированию из него проростка. Развивается молодое растение. Этот крайне важный
процесс требует нескольких обязательных условий:

• Увлажнение семени

При этом вода поступает через семявход внутрь семени. Как только это происходит, питательные вещества начинают растворяться в воде, и становится возможным их усвоение для зародыша. При полном погружении в воду, в которой мало растворенного кислорода (кипяченая вода), семена могут погибнуть из-за нехватки кислорода.

• Доступ воздуха к семени

А точнее — кислорода. Клетки зародыша дышат, поглощают кислород и выделяют углекислый газ.

• Наличие в семени запасных питательных веществ.

До момента, когда растение начнет фотосинтезировать — вся надежда только на запасные вещества. Они содержатся либо в
семядоли (семядолях), либо — в эндосперме.



Как видно из картинки выше, удаление семядоли значительно замедляет рост и развитие растения (у 1 и 2 растения слева). У растения справа (3) сохранены обе семядоли,
оно опережает в росте и развитие растение (2).

• Оптимальная температура

Для каждого вида растения температура своя. Есть растения, которые прорастают при температуре выше 15°C — огурцы, кукуруза, перец. Другие адаптированы к гораздо меньшим температурам, чуть выше +2 °C —
укроп, рожь, морковь, редис, пшеница. Это обусловлено эволюционно, в зависимости от климата в регионе места происхождения растения. Исходя из этого, растения подразделяются на теплолюбивые
и холодостойкие.

• Свет

Семена некоторых растений не способны прорастать без освещения: марь белая (лебеда), салат латук, сельдерей. Свет стимулирует прорастание семян многих растений,
активируя зародыш посредством фотохимической реакции. Также существуют растения, семена которых способны прорастать только в полной темноте — лук, конопля.

• Глубина закладки

В данном случае руководствуются общим правилом: чем меньше семена, тем более поверхностно их закладывают. Семена фасоли закладывают на 4-5 см, а очень мелкие семена, не закапывая,
сеют на самой поверхности почвы: семена земляники, мака, мяты, наперстянки, подорожника.

Если все условия прорастания семян соблюдены, то образуется проросток. Проросток — стадия онтогенеза растения с момента выхода зародыша из семенной кожуры.

Типы прорастания семян

Существуют два типа прорастания семян:

• Надземный

При надземном типе прорастания семядоли с почкой выносятся в воздушную среду над поверхностью почвы и становятся первыми фотосинтезирующими листьями (зародышевые листья). Такой тип прорастания имеется у
редьки, тыквы, фасоли, огурцов, лука, капусты, томатов.

• Подземный

Семядоли не выносятся на поверхность почвы, а остаются в ней. Поверхности почвы достигает только почка с первыми листьями.
Характерно для гороха, дуба, лещины, пшеницы.

Необходимость влаги и воздуха для прорастания семян

Как наглядно доказать, что для успешного прорастания семян нужны вода и воздух в совокупности? Проведем опыт. В три стакана положим семена, первый стакан оставим без воды, во второй добавим немного воды, так, чтоб она не полностью покрывала семена, в третий — много. Почему семена проросли в стакане, где немного воды, совсем не проросли там, где ее вообще не было и там, где семена были полностью залиты водой?

1.      Небольшое количество воды — оптимальное условие, при котором есть влага и доступ воздуха к семенам.

2.      Если семена полностью залиты водой, к ним не имеет доступа воздух — через семявход поступает только вода, но этого недостаточно, разбухшему семени, как правило, требуется кислород для прорастания. Однако некоторые семена, например,  тимофеевки и рис, могут прорастать даже под водой, им достаточно воздуха, растворенного в ней. Все помнят картину обширных рисовых полей в Восточной Азии, полностью залитых водой.

3.      Без воды, и это понятно, семена не могут прорасти вообще. Однако зерновкам пшеницы, а также ржи и овса требуется много воздуха, и поэтому они не способны прорасти в слишком влажной почве.

Дыхание семян

А как же дышат семена, зачем семенам нужен воздух? Семена, как и другие организмы, поглощают кислород и выделяют углекислый газ. Причем сухие семена дышат гораздо менее активно, чем прорастающие (которые, кстати, еще сильнее дышат в теплой весенней почве).

Как на опыте доказать, что семена дышат? Берем два сосуда — один пустой, во втором находятся проросшие семена. Оба герметично закрываем. Через сутки поджигаем тонкую щепку, вносим ее в пустой сосуд — щепке ничто не мешает гореть. В сосуде с семенами она погаснет — потому что весь кислород уже потреблен семенами, и сосуд наполнен углекислым газом. А горение, как известно, это реакция окисления, невозможная без кислорода.

Почему семена при дыхании нагреваются и почему их нельзя раскладывать при проращивании толстым слоем? При дыхании выделяется энергия в виде тепла, согревающая семена, и если их уложить толстым слоем, может произойти перегрев — зародыши погибнут. В элеваторах, где долгими месяцами хранится зерно, очень низкая влажность, сухо и достаточно воздуха.

Необходимость определенных условия для прорастания семян

1.      Температура. Где быстрее прорастут семена — в комнате при +18-19 градусах, или на улице при +3-4 градусах? Конечно в относительно теплой комнате. А все ли семена требуют одинаковую температуру для прорастания? Нет, причем холодный период покоя семенам необходим, без него они не начнут новый жизненный цикл. Например, пшеница и рожь прорастут при +1-2 градусах, и поэтому возможен озимый сев. Горох и лен — при +2-4, а вот теплолюбивые кукуруза, огурец, тыква не начнут прорастать, если температура ниже +12-14 градусов.

2.      Всхожесть. Что такое всхожесть семян и как ее определяют? Всхожесть — способность семян к прорастанию. Рассчитывается она в процентах, число проросших семян из сотни посеянных. Семена некоторых растений очень плохо прорастают, другие намного лучше. Целая наука — определить всхожесть семян. В домашних условиях это можно понять ранней весной, достаточно хранящиеся у вас семена положить на влажную подложку, накрыть крышкой и держать в тепле. Партию, дающую бодрые всходы, можно высаживать, а вот «ленивые» семена лучше выбросить.

3.      Время посева. Время посева семян очень важно, так как разные семена требовательны к определенным температурам. Какие растения называются холодостойкими, а какие теплолюбивыми? Холодостойкие растения способны благополучно переносить низкие положительные температуры (не путайте с морозоустойчивостью — это характеристика относится к способности переносить отрицательные температуры). Примеры холодостойких растений: рожь, лен, овес, ячмень, горох и проч. Теплолюбивые растения требуют довольно высоких температур, а при низких гибнут: это дыня, кукуруза, томаты, тыква и проч. Но важно успеть посеять теплолюбивые растения до наступления жары, так как высокая температура может лишить почву влаги.

4.      Размер семян, глубина посадки. Как вы считаете, как размер семян влияет на глубину их заделки? Общий принцип таков — чем крупнее семя, тем глубже его можно «закопать». В крупных семенах запасено больше веществ, необходимых для развития проростков.

5.      Свойства почвы. Как свойства почвы влияют на глубину заделки? В песчаную почву семена можно сажать глубже — она легкая, пористая, в ней больше воздуха. Глинистая почва плотная и тяжелая, воздуха мало, так что семена нужно сажать в более высокий слой.

6.      Культивация. Что такое культивация и зачем она применяется? В процессе культивации специальными машинами делается рыхление почвы (насыщение ее воздухом) и прополка растений для удаления сорняков. Сорняки выдергиваются с корнями, удаляются или засыхают.

7.      Целостность зерна. Количество семядолей в зерне, их целостность, качественный эндосперм также имеют большое значение. При удалении одной семядоли проростки развиваются слабые, небольших размеров, так как вдвое уменьшается количество питательных веществ.

Надземное прорастание семян

Что такое надземное прорастание? Семядоли (не забывайте, что они  входят в состав зародыша!) «выходят» на поверхность, на свет, и становятся зелеными. Такой способ характерен для, например, лука, редьки, липы, гречихи, фасоли.

Как изменяются семена в ходе прорастания?

1.      Набухают, семенная кожура разрывается.

2.      Из семявхода первым выходит корешок зародыша.

3.      Растет зародышевый стебелек, вынося семядоли и почечку на поверхность почвы.

4.      Зеленеют и худеют семядоли, отдавая накопленные вещества на рост зародыша.

5.      Зародыш превращается в проросток — молодое растение.

Подземное прорастание семян

Что такое подземное прорастание? Процесс, при котором семядоли остаются под землей, внутри семени. Так прорастают горох, конские бобы, дуб, пшеница и проч.

Проростки питаются запасными веществами семядоли или эндосперма. Следовательно, исходное качество семян имеет огромное значение при их посеве. Крупные семена дают более жизнеспособные проростки.

Рассмотрим интересный вопрос: почему проросшие зерновки имеют слегка сладковатый вкус, в то время как в эндосперме семени пшеницы содержался крахмал, а не сахар (тесто на вкус пресное, совершенно не сладкое). Крахмал превращается в сахар за счет веществ, которые семядоля выделяет в эндосперм. Далее сахар всасывается семядолей и передается другим частям зародыша.

Хочешь сдать экзамен на отлично? Жми сюда — онлайн тесты по биологии

Прорастание семян. Ответы

Вопрос 1. Какие условия необходимы для прорастания семян?

Для прорастания семян необходимы три условия — это вода, воздух и тепло. Прорастанию семян предшествует их набухание вследствие проникновения внутрь семени воды. Зародыш, находящийся в семени, энергично дышит, а поэтому требует постоянного притока кислорода. Если семенам достаточно воды и воздуха, но не хватает тепла, они не прорастут и в конце концов погибнут.

Вопрос 2. Почему не прорастают сухие семена?

Сухие семена находятся в состоянии покоя, процессы жизнедеятельности протекают в них очень медленно, поэтому они не прорастают. Перед посадкой семена необходимо замочить.

Вопрос 3. Чем объяснить гибель семян в кипяченой воде?

Зародыш, находящийся в семени, энергично дышит, а поэтому требует постоянного притока кислорода. Если семена находятся в кипяченой воде, они погибают от нехватки кислорода, так как при кипячении воды количество растворенного в ней кислорода резко уменьшается.

Вопрос 4. Почему семена надо высевать в рыхлую почву?

Воздух, необходимый для дыхания семян, в рыхлой почве проникает на большую глубину. Поэтому семена лучше высевать в рыхлую почву.

Вопрос 5. Почему семена разных растений высевают в разные сроки?

Семенам разных растений необходимы различные условия для прорастания. Семена холодостойких растений (пшеницы, овса, ячменя, гороха) прорастают при низкой температуре и обилии влаги, поэтому их высевают ранней весной. Семена теплолюбивых растений (кукурузы, фасоли, огурцов, тыквы, дыни, томата) следует высевать, когда почва достаточно прогреется.

Вопрос 6. Какие теплолюбивые и холодостойкие растения выращивают в вашем районе?

В различных районах России выращивают холодостойкие (пшеница, овес, ячмень, горох и др.) и теплолюбивые растения (кукуруза, фасоль, огурцы, тыква, дыня, томат и др.).

Вопрос 7. Какие семена — лука или гороха — глубже заделывают в почву при посеве и почему?

Глубина заделки семян зависит от их размера. В крупных семенах гороха достаточно питательных веществ, и ростки не погибают, пробиваясь с большой глубины, поэтому при посеве их заделывают глубже, чем более мелкие семена лука.

Вопрос 8 . Почему в песчаную почву семена высевают глубже, чем в глинистую?

Воздух в песчаной почве проникает на большую глубину, а влага лучше сохраняется в более глубоких слоях, поэтому семена, посеянные в такую почву неглубоко, будут страдать от недостатка влаги. На глинистых почвах, наоборот, не рекомендуется сеять семена слишком глубоко, так как глинистая почва более плотная и тяжелая. Даже у самой поверхности в ней мало воздуха, а влаги достаточно и в верхних слоях.

Вопрос 9. Как будет развиваться проросток фасоли, лишенный одной из двух семядолей?

Пока проросток фасоли не достиг поверхности почвы и не начал фотосинтезировать, для его роста и развития используются органические вещества, запасенные в семядолях. Если они закончатся прежде, чем начнется процесс фотосинтеза, проросток может погибнуть. Из семени с большим запасом питательных веществ развивается более сильный проросток.

Вопрос 10. Почему для посева отбирают крупные семена? Потому что из семени с большим запасом питательных веществ развивается более сильный проросток, который может лучше противостоять неблагоприятным условиям среды и с большей вероятностью выживет.

Какие условия необходимы для прорастания семян? Для начала разберемся, что представляет собой прорастание.

Определение прорастания и методы нарушения периода покоя

Определение прорастания

Прорастание — это процесс перехода из состояния покоя к росту зародыша и развитию из него проростка.

Сам процесс прорастания тесно связан с условиями прорастания семян.

Важное условие, при котором происходит прорастание семени — период покоя. В случае, если наблюдается затягивание период покоя, он нарушается искусственно.

Методы нарушения периода покоя

Есть три основных метода нарушения покоя семян:

1. Стратификация. Под ней понимают подготовку семян к прорастанию. В процессе такой подготовки происходит смешение семян с увлажненным песком на период 30-90 дней. При этом, соблюдается определенная температура: 5 градусов Цельсия. Конкретное время выдержи определяется исходя из типа растения. За время, пока семена смешаны с песком, происходят определенные физико-биохимические процессы, способствующие прорастанию.
2. Скарификация. Это процесс нарушения кожицы семян, ускоряющий прорастание. Повреждая кожицу семени, мы открываем для воздуха и влаги доступ к семени. В результате оно набухает и прорастает. Есть два варианта повреждения: механическое или воздействие крепкой сульфатной кислотой.
3. Промывание водой. С помощью промывания из семени удаляются вещества, тормозящие прорастание.

Какие условия нужны для прорастания семян

В первую очередь речь идет о факторах внешней среды. Огромное значение для прорастания имеет энергия прорастания. Она, в свою очередь, зависит от внешних факторов и характеризует посевное качество семян.

К факторам внешней среды относятся вода, воздух, температура и физиологические активные вещества.

Влияние воздуха

Важным условием необходимым для прорастания семян, является воздух. Прорастая, семя дышит: оно поглощает кислород, который необходим для протекания окислительно-восстановительных реакций в клетках. За счет реакций происходит стимулирование роста и деления клеток зародыша.

Важность воздуха в прорастании легко продемонстрировать на примере.

В три разных стакана помещают сухие семена. Первый стакан просто накрывают блюдцем, во второй помещают влажную вату и прикрывают блюдцем, а третий просто наполняют водой. Все стакана оставляют на несколько дней. Только в последнем случае семена не прорастут, а набухнут: для дыхания им не хватит воздуха.

Влияние света

Реакция на свет связана с действием света на обмен стимуляторов или ингибиторов в семенах. Есть светолюбивые и темнолюбивые растения. Некоторые семена лучше прорастают в темном месте.

Влияние воды

Вода необходима для прорастания семян потому что так семена набухают, а в процессе набухания кожица семени повреждается. Из этого повреждения появляется корешок и стебелек зародыша.

Кроме того, с помощью воды происходит всасывание необходимых питательных веществ, благодаря которым семена прорастают. Это также можно продемонстрировать на опыте.

В две различные емкости нужно поместить семена фасоли. Первую просто накрывают блюдцем, а во вторую помещают влажную вату и тоже накрывают. Через некоторое время мы обнаружим, что там, где была вата, семена проросли.

Объем воды, необходимый семенам, различается в зависимости от вида растения. Бобовые нуждаются в большем количестве, а злаковые — в меньшем.

Влияние температуры

Температурный режим — важное условие для прорастания. Для каждого растения существует своя благоприятная температура. Одним хорошо прорастать при температуре +2 градуса Цельсия, а другие — при +15 градусов Цельсия.

Посевной календарь в сельском хозяйстве разработан с учетом температурных предпочтений различных культур.

Выходцы из теплых широт — это теплолюбивые растения, которые прорастают при высокой температуре. Выходцы из холодных широт — это холодостойкие растения, прорастающие при низкой температуре.

Влияние физиологически активных веществ

Что еще необходимо для прорастания семян? Рост зародыша основан на питании. Питательные вещества, необходимые зародышу, располагаются в эндосперме и семядоли. Медленное развитие зародыша или его гибель обусловлены небольшим запасом питательных веществ.

Чтобы зародыш не погиб, вносятся стартовые удобрения. При поглощении питательных веществ в зародыше происходит обмен веществ: поглощается кислород и выделяется углекислый газ.

Превращение веществ в семени

Прорастание семени связано с разложением запасных веществ, включая белок, в эндосперме и семядолях. В это же время в зародыше наблюдаются синтетические процессы — на основе тех веществ, которые к нему поступают.

Несмотря на энергетический распад белков, общее количество азотных веществ остается неизменным. При этом накапливаются аминокислоты и аспарагин, резко уменьшается количество крахмала, а количество растворимых сахаров остается неизменным.

Сахара используются в процессе дыхания, который в прорастающем семени протекает довольно активно. В результате дыхания происходит образование богатых энергией веществ — АДФ и АТФ, а также выделение воды, углекислого газа и тепловой энергии.

Сахара участвуют в процессе образования клетчатки и гемицеллюлозы.

Количество минеральных веществ остается прежним. Регуляция осмотического давления и коллоидно-химических процессов в новых клетках осуществляется катионами.