Условия прорастания семени биология

Общее строение семян растения и необходимые условия для прорастания

Семена цветковых растений разнообразны по форме и размерам: могут достигать нескольких десятков сантиметров (пальмы) и быть почти неразличимы (орхидные, заразиха).

По форме — шаровидные, удлиненно-шаровидные, цилиндрические. Благодаря такой форме обеспечивается минимальный контакт поверхности семени с окружающей средой. Это позволяет семенам легче переносить неблагоприятные условия.

Строение семени

Снаружи семя покрыто семенной кожурой. Поверхность семян обычно гладкая, но может быть и шероховатая, с шипами, ребрами, волосками, сосочками и другими выростами семенной кожуры. Все эти образования — приспособление к распространению семени.

На поверхности семян заметны рубчик и пыльцевход. Рубчик — след от семяножки, с помощью которой семя прикреплялось к стенке завязи, пыльцевход сохраняется в виде маленького отверстия в кожуре семени.

Под кожурой располагается главная часть семени — зародыш. У многих растений в семенах есть специализированная запасающая ткань — эндосперм. У тех семян, где нет эндосперма, питательные вещества откладываются в семядолях зародыша.

Строение семени растения

Cтроение семян однодольных и двудольных растений не одинаково. Типичным двудольным растением является фасоль, однодольным — рожь.

Главным отличием в строении семян однодольных и двудольных растений является наличие двух семядолей в зародыше у двудольных и одной — у однодольных растений.

Функции их различны: в семенах двудольных семядоли содержат питательные вещества, они толстые, мясистые (фасоль).

У однодольных единственная семядоля — щиток — тоненькая пластиночка, расположенная между зародышем и эндоспермом семени и плотно прилегающая к эндосперму (рожь). При прорастании семени клетки щитка всасывают питательные вещества из эндосперма и подают их зародышу. Вторая семядоля редуцирована либо отсутствует.

Условия прорастания семян

Семена цветковых растений могут длительное время переносить неблагоприятные условия, сохраняя зародыш. Прорасти и дать начало новому растению могут семена с живым зародышем, их называют всхожими. Семена с погибшим зародышем становятся невсхожими, прорастать они не могут.

Для прорастания семян необходима совокупность благоприятных условий: наличие определенной температуры, воды, доступа воздуха.

Температура. Диапазон колебаний температуры, при которой могут прорастать семена, зависит от их географического происхождения. Для «северян» нужна более низкая температура, чем для выходцев из южных стран. Так, семена пшеницы прорастают при температуре от 0° до +1°С, а кукурузы — при + 12°С. Это необходимо учитывать при установлении сроков посева.

Вторым условием для прорастания семян является наличие воды. Прорасти могут только хорошо увлажненные семена. Потребность в воде для набухания семян зависит от состава питательных веществ. Наибольшее количество воды поглощают семена, богатые белками (горох, фасоль), наименьшее — богатые жирами (подсолнечник).

Вода, проникнув через семявход (пыльцевход) и через семенную кожуру, выводит семя из состояния покоя. В нем прежде всего резко усиливается дыхание и активизируются ферменты. Под влиянием ферментов запасные питательные вещества превращаются в подвижную, легко усвояемую форму. Жиры и крахмал превращаются в органические кислоты и сахара, а белки — в аминокислоты.

Дыхание семян

Для активного дыхания набухающих семян необходим доступ кислорода. Во время дыхания выделяется тепло. У сырых семян дыхание более активное, чем у сухих. Если сырые семена сложены толстым слоем, они быстро разогреваются, их зародыши погибают. Поэтому на хранение засыпают только сухие семена и хранят их в хорошо проветриваемых помещениях. Для посева следует отбирать более крупные и полноценные семена без примеси семян сорных растений.

Очистку и сортировку семян производят на сортировочных и зерноочистительных машинах. Перед посевом проверяют качество семян: всхожесть, жизнеспособность, влажность, зараженность вредителями и болезнями.

При посеве необходимо учитывать глубину заделки семян в почву. Мелкие семена надо сеять на глубину 1-2см (лук, морковь, укроп), крупные — на 4-5см (фасоль, тыква). Глубина заделки семян зависит и от типа почв. В песчаные почвы сеют несколько глубже, а в глинистые — мельче. При наличии комплекса благоприятных условий всхожие семена начинают прорастать и дают начало новым растениям. Молодые растения, которые развиваются из зародыша семени, называются проростками.

У семян любых растений прорастание начинается удлинением зародышевого корешка и его выходом через пыльцевход. В момент прорастания зародыш питается гетеротрофно, используя заключенные в семени запасы питательных веществ.

Надземный и подземный типы прорастания семян

У одних растений при прорастании семядоли выносятся над поверхностью почвы и становятся первыми ассимиляционными листьями. Это надземный тип прорастания (тыква, клен). У других семядоли остаются под землей и являются источником питания проростка (горох) . Аутотрофное питание начинается после появления побегов с зелеными листьями над землей. Это подземный тип прорастания.

Источник

Доклад на тему «Условия и этапы прорастания семян» (биология 6 класс)

Семя представляет собой запас питательных веществ, необходимых для развития растения. На уроках биологии учащихся знакомят с его строением, дают представления о зависимости прорастания от температуры воздуха, влажности, свойств почвы. Для закрепления знаний общеобразовательной программой предусмотрено написание учащимися индивидуальных докладов на тему «Условия и этапы прорастания семян» по биологии в 6 классе.

Состояние покоя

Семена растений могут продолжительное время лежать в мешках, хранилищах, не прорастая и находясь в состоянии покоя. В этот период процессы жизнедеятельности протекают в них очень медленно. Они теряют много влаги — до 10−15%, обмен веществ и энергии прекращается, дыхание становится очень слабым, зародыш не развивается. В таком состоянии семенной материал способен пребывать до нескольких лет и причины заключаются в следующем:

отсутствие подходящих условий для прорастания;
недоразвитие семени;
наличие веществ, препятствующих процессу;
зёрна некоторых растений не прорастают без яровизации (предварительного хранения зерен при низких, часто отрицательных температурах).

Семена одних растений, например, дуба и клёна в состоянии покоя находятся 5 — 6 месяцев. У капусты и томатов период длится 3 — 4 месяца. Важно, чтобы зародыш семени был живым, иначе оно не прорастёт, т. е. потеряет всхожесть. Зародыш погибает вследствие:

слишком продолжительного или неправильного хранения, когда во влажном помещении внутри семян поднимается температура, они перегреваются и теряют всхожесть;
дефицита кислорода в воздухе;
полного обезвоживания семян;
повреждений различными заболеваниями и насекомыми или вследствие механического воздействия;
заражения посевного материала плесенью.

Существуют культуры, у которых нет периода покоя семян — они прорастают внутри зерна прямо на материнском растении. А у некоторых, например, лилий, формируется недоразвитый зародыш, состоящий только из нескольких клеток, поэтому он должен созреть естественным путём уже после отделения от материнского организма. Такие семена непригодны для посева в первую весну после созревания, так как они не могут дать проросток.

Необходимые условия

Попав в благоприятные условия, «отдохнувшие» семена, у которых сохранился зародыш, способны дать начало молодому растению. Факторы внешней среды, способствующие прорастанию:

Наличие воды. Так как семена при созревании и хранении обезводились, для роста нужно возобновить процесс обмена веществ, а для этого необходима вода. Она растворяет и помогает поступлению питательных веществ к зародышу. Во влажной среде семя набухает, увеличиваясь в несколько раз. Это значит, что зародыш начал развиваться.
Наличие кислорода. Клеткам зародыша, в которых проходят окислительно-восстановительные реакции, а также их деление и рост, необходим постоянный приток кислорода.
Температурный режим. Активность обмена веществ в зародыше зависит от температуры воздуха и почвы. Если не хватает тепла, семена не станут прорастать и погибнут. Каждое растение имеет свою благоприятную температуру, следовательно и оптимальные сроки для посева. Рожь, пшеница, морковь и редис дают всходы при +4−5 градусах, а для огурцов и томатов требуется температура не ниже +10.
Свет оказывает огромное влияние на прорастание. Мелким или пылеобразным семенам необходим солнечный свет, поэтому глубоко заделывать их в почву не нужно. Многие зерна лучше прорастают в тёмном месте.
Глубина посева. При поверхностном посеве семена могут высохнуть под лучами солнца и не дать ростков, а при слишком глубоком из-за недостатка кислорода побегам будет трудно пробиться сквозь слой почвы.

Изучая тему, школьники пишут лабораторные работы, в которых сначала ведут наблюдения, затем преподаватели просят назвать главные условия, необходимые для прорастания семян. Для проращивания обычно берут фасоль.

Для каждого вида растения существует определённая глубина посадки. Она зависит от размера зёрен:

Мелкие семена (репы, лука) кладут на глубину 1−2 см.
Средних размеров (редиса, огурцов) закладывают на 2−4 см.
Крупные можно сажать глубже (4−5 см), так как они содержат достаточное количество питательного запаса (эндоспермы), чтобы пробиться сквозь такой слой почвы.

На глубину закладки семян влияет и тип грунта. Песчаный хорошо пропускает воздух, поэтому влага лучше сохраняется в более глубоких слоях. В этом случае при поверхностной закладке зёрнам не будет хватать влаги.

На глинистых почвах, более плотных и тяжёлых, влага присутствует и в верхних слоях, поэтому семена не рекомендуется заглублять.

Этапы развития зародыша семени

Как только зёрнышко оказывается в оптимальных условиях, оно сразу же начинает прорастать. Это сложный биологический процесс, при котором зародыш, используя эндосперму, превращается в проросток. Последовательность его развития состоит из следующих фаз:

Водопоглощение. Сухие семена впитывают влагу через семявход — специальное отверстие в оболочке, которое называется микропилем. Биохимические процессы пока не происходят.
Набухание семян. Это первый признак их прорастания. При увеличении объёма зерна ускоряются гидролитические процессы, во много раз возрастает интенсивность дыхания, сложные запасные вещества разлагаются до более простых форм и поступают к точкам роста.
Появление корня. Этап начинается образованием новых клеток за счёт деления первичного корешка, что приводит к началу его роста. Зародышевый корешок выходит через микропиле или прорывает семенную оболочку. Он всегда направлен вниз. Даже если семя перевернуть, корень снова будет расти вглубь. Зародышевый корень закрепляет проросток в почве, впитывая из неё воду питательные вещества, которых уже недостаточно в зернышке.
Появление проростка. Теперь, когда у семени образовались корни, начинает расти зародышевый побег, который, в отличие от корешка, стремится к свету. Он не теряет связи с зародышем и получает из него питание и физиологически активные вещества, поглощает почвенную влагу. Развивается уже надземный побег.
Питание проростка. Заканчивается процесс прорастания с переходом ростка на потребление солнечной энергии. С появлением молодых листочков питается он самостоятельно за счёт фотосинтеза — процесса создания органических веществ на свету. В первую очередь вырабатывается сахар (глюкоза), необходимый для развития каждой культуры.

Растение создаёт неорганические вещества (воду, углекислый газ), выделяя в атмосферу кислород. Кроме того, росток питается при помощи корневой системы, которая всасывает воду и растворенные в ней микроэлементы. С этого момента рост и развитие молодого растения уже не зависят от эндосперма.

Виды прорастания

Семена разных культур всходят по-разному. Семядоли, которые являются первой парой листьев, могут подниматься над поверхностью земли или же оставаться в почве. Вследствие этого различают 2 вида прорастания:

Надземное. Зародышевый стебелёк, подрастая, распрямляется и выносит семя вверх на поверхность почвы (у огурца, фасоли, подсолнечника, капусты, тыквы, клёна). Из семядолей, которые со временем засыхают и опадают, развивается надземный стебель и листья. Такой вид прорастания характерен для двудольных культур (имеют 2 доли в зародыше).
Подземное. Семядоли не выходят на поверхность. Оставшись в грунте, они определённое время снабжают развивающийся проросток питательными веществами, а потом засыхают. Такой вид прорастания характерен для однодольных семян: гороха, дуба, каштана, лещины, пшеницы и других растений, зародыш которых содержит одну долю.

Прорастание — переход семян от состояния покоя к активной жизнедеятельности, в процессе которого происходят физические и биохимические изменения. В результате образуется росток, который даёт растение. Но для этого нужно знать, какие обязательные условия необходимы для прорастания. Это обеспечение посевного материала влагой и кислородом, подходящей температурой и световым режимом. Тогда на всех этапах развития зародыш получит все необходимые вещества, а растение будет здоровым и полноценным.

Источник

Условия прорастания семени биология

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

Функции семени

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

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.

Читайте также: Семя льна при колитах

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:

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).

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.

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.

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:

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.

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

Данная статья написана Беллевичем Юрием Сергеевичем и является его интеллектуальной собственностью. Копирование, распространение (в том числе путем копирования на другие сайты и ресурсы в Интернете) или любое иное использование информации и объектов без предварительного согласия правообладателя преследуется по закону. Для получения материалов статьи и разрешения их использования, обратитесь, пожалуйста, к Беллевичу Юрию.

Источник