Прорастание семени егэ

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

Основное отличие в строении семян однодольных и двудольных растений определяется строением зародыша.

Строение семени двудольных растений рассмотрим на примере семени фасоли. Снаружи семя покрыто гладкой семенной кожурой, которая образовалась из покровов семязачатка. Семенная кожура защищает семя от потерь влаги и механических повреждений. На вогнутой стороне семени заметен рубчик — след от семяножки, при помощи которой семя крепилось к околоплоднику. Под семенной кожурой располагается зародыш. Зародыш состоит из двух мясистых семядолей, в которых сосредоточен запас питательных веществ, зародышевых корешка, стебелька и почечки. Семя фасоли не содержит эндосперм.

В семени пастушьей сумки также не содержится эндосперма. Запасные питательные вещества сосредоточены в зародышевых стебельке и корешке, а также семядолях, поэтому вышеперечисленные части зародыша выполняют питательную функцию.

У лютика и фиалки семена с эндоспермом. Небольшой зародыш, состоящий из корешка, стебелька, почечки и двух семядолей, окружен эндоспермом со всех сторон. В результате семенная кожура окружает не сам зародыш, как у фасоли и пастушьей сумки, а эндосперм.

Строение семени однодольных растений рассмотрим на примере зерновки пшеницы. У зерновки тонкий околоплодник срастается с семенной кожурой. Большую часть семени занимает мучнистый эндосперм, снизу к нему примыкает зародыш. Зародыш состоит из одной семядоли, которая называется щитком, зародышевых корешка, стебелька и почечки. Щиток непосредственно граничит с эндоспермом и осуществляет всасывание питательных веществ зародышем при прорастании семени.

У других однодольных растений (лук, ландыш) эндосперм окружает зародыш со всех сторон.

В эндосперме или в зародыше семени растений содержатся запасные вещества, необходимые для прорастания и развития будущего растения. Эти вещества делятся на органические и минеральные. Органические вещества — растительный белок (клейковина), углеводы (крахмал), жиры (растительные масла). Минеральные вещества — вода и минеральные соли. Семена разных растений содержат вышеперечисленные вещества в различных количествах. Так, семена бобовых богаты белками, семена пшеницы — крахмалом, семена подсолнечника— жиром.

Прорастание семян представляет собой процесс перехода семени от состояния покоя к развитию и росту зародыша и формированию проростка. Прорастанию семян предшествует набухание, означающее проникновение в семя воды. При набухании в клетки семени попадает вода. В результате в клетках активизируются ферменты, контролирующие дыхание и распад запасных органических веществ. При этом вырабатывается энергия и накапливаются мономерные молекулы, которые идут на строительство органических веществ проростка. Важной характеристикой прорастающих семян служит всхожесть, а именно процент семян, дающих нормальные проростки при оптимальных условиях среды. Прорастать могут семена только с живыми зародышами. Гибель зародышей происходит по ряду причин: из-за неправильного хранения семян, в результате поражения бактериями, грибами и насекомыми и т. д. Набухают семена как с живыми, так и с погибшими зародышами, но прорастают — только с живыми.

Вторым условием прорастания является температурный фактор. Семена разных растений прорастают при определенных температурах. Так, семена ржи, моркови прорастают при температуре 1-5 °С (это холодостойкие растения), семена огурцов, томатов, кукурузы прорастают при температуре выше 15 °С (теплолюбивые растения).

Для прорастания семян необходим кислород воздуха. Дышат как сухие, так и прорастающие семена.

Сухие (покоящиеся) семена потребляют кислород в ограниченных количествах. При набухании и следующим за ним прорастании семян дыхание усиливается. Кислород расходуется в процессе окислительного фосфорилирования, в результате образуются молекулы АТФ. Чем активнее идет прорастание, тем больше нужно энергии, следовательно, тем выше потребление кислорода.

При прорастании из семени выходит зародышевый корешок. На нем образуются корневые волоски, и начинается активное всасывание воды и минеральных веществ. Растворенные в воде органические вещества из запасающих тканей притекают к зародышу, начинается деление клеток и активный рост проростка. Затем на поверхность почвы выносится зародышевый стебелек с семядолями и почечкой. Семядоли выполняют роль первых листьев; в них начинается процесс фотосинтеза, то есть образуются органические вещества. Они расходуются на рост тканей почечки. Такой тип прорастания называют надземным (липа, фасоль), в отличие от подземного, когда семядоли остаются в верхнем горизонте почвы (дуб, пшеница). В результате развития почечки образуются настоящие листья, и проросток превращается в молодое растение.

• Мне нравится