Какой экологический фактор является ограничивающим для прорастания семян

Обновлено: 19.09.2024

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:

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.
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.
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.

Текст работы размещён без изображений и формул.
Полная версия работы доступна во вкладке "Файлы работы" в формате PDF

Актуальность: Мир живой природы многообразный и чудесный, необходимый для жизни каждому живому существу на нашей планете, который появился за долго до того, как появился человек. Но вместе с тем, каждый раз мы можем открыть для себя в нем что-то новое и удивительное.

Выбор этой темы проекта представил для нас интересен так как нужно исследовать, какие условия наиболее благоприятные для растений, на примере семени фасоли. Необходимо сохранить условия среды обитания, чтобы жизнь на нашей планете смогла продолжаться и дальше.

Растение начинает свою жизнь с семени. Крошечное семечко попадает в землю, начинает расти, появляются корень, затем листья, цветы и плоды. Но для этого важно чтобы были оптимальными условия для прорастания семени.

Это и послужило основой для исследования создания нашего проекта. Среди всего многообразия растений, есть такие, которые не очень прихотливы к условиям окружающей среды. Так как фасоль выращивают по всему миру, можно предположить, что фасоль не требует особых условий внешней среды.

В условиях значительного влияния человека на мир живой природы и меняющихся климатических условий на нашей планете, очень важно изучать растения, которые не требуют особых условий для своего роста.

Цель: Исследовать влияние факторов окружающей среды и выявить наиболее благоприятные условия для прорастания семени фасоли.

1. Проанализировать литературу по вопросу условий выращивания растений.

2. Изучить условия необходимы для прорастания и роста семян в домашних условиях.

3. Провести опыты проращивания и роста фасоли в домашних условиях.

4. Обобщить полученные результаты и сделать выводы.

Объект исследования: прорастание и рост растения семейства бобовых.

Предмет исследования: условия прорастания семя фасоли.

Гипотеза исследования: предполагается, что оптимальные факторы внешней среды оказывают положительное влияние на прорастание и рост растений.

Методы исследования:

Что я знаю о фасоли

Фасо́ль обыкнове́нная

(лат. Phaséolus vulgáris) -

вид растений из рода Фасоль семейства Бобовые.

Фасоль является одной из древнейших культур мира. Местом происхождения принято считать Южную и Центральную Америку. В России фасоль появилась примерно в 17 веке, сначала как декоративная цветочная культура, а с 18 века прочно заняла место на кухне.

Фасоль по пищевой ценности входит в первую десятку самых полезных овощей. По содержанию белка фасоль уступает только мясу.

Фасоль имеет много разновидностей и сортов. Сорта отличаются между собой по форме и цвету листьев, цветов и плодов. В пищу используются как семена, так и бобы (стручки).

2.1 Строение фасоли

Плод фасоли – боб двустворчатый (не стручок), прямой или изогнутый. В бобе содержится, как правило, от 4 до 10 семян, чем длиннее стручок, тем более продолговатую форму имеют плоды. В коротких бобах семена обычно округлые, а в плоских — сплюснутые.

При помощи семян размножаются все цветковые растения. Семя содержит всё необходимое для роста нового растения.

Главная часть семени — зародыш , который является зачатком нового растения. Чтобы зародыш мог развиваться, в семени находится запас питательных веществ. Семя снаружи покрывает семенная кожура, которая выполняет защитную функцию.

Зародыш — зачаток будущего растения.

Он состоит из зародышевого корешка, зародышевого стебелька, зародышевой почечки и семядолей.

Зародышевый корешок — зачаток нового корня. При прорастании семени он развивается первым, разрывает кожуру семени и закрепляется в почве.

Зародышевый стебелёк — зачаток нового стебля. Он расположен между зародышевой почечкой и зародышевым корешком.

Из зародышевой почечки развиваются листья, ветви, цветы растения.

Семядоли — это первые листья зародыша. Число семядолей в семени растения — важный признак. Его используют при разделении всех цветковых растений на две большие группы: однодольные (в семенах которых имеется одна семядоля (рожь, пшеница, овёс, кукуруза, лук и др.) и двудольные (в семенах которых имеются две семядоли (огурцы, тыквы, горох, фасоль , яблоня, маргаритки и др.).

Прорастание семян, процесс перехода семян от состояния покоя к интенсивной жизнедеятельности, в результате чего трогается в рост зародыш и образуется проросток, из которого развивается молодое растение. Прорастание семян происходит только при достаточном обеспечении их влагой, кислородом, при определённом температурном, а иногда и световом режиме. При недостатке кислорода, например, при длительном погружении семян в воду в них накапливаются вредные для зародыша вещества (этиловый спирт, молочная комитета, аммиак и др.). Влияние температуры на прорастание семени связано не только с поступлением влаги в семена и активированием обмена веществ, но и с изменением в них соотношения различных регуляторов роста.

Интересный факт — всхожесть семян фасоли сохраняется в течение 700 лет.

2.2 Виды фасоли

Стручковая фасоль может быть, как кустовой , так и вьющейся , она обладает отличными декоративными качествами, поэтому любима садоводами.

Вьющиеся виды бобовых:

Длина плетей вьющейся фасоли может достигать 5 метров, поэтому чаще всего её выращивают у заборов, стен домов или других построек. При выращивании на открытой грядке вьющимся лианам требуется опора высотой не менее 2 метров. Преимуществом разновидности является существенная экономия места на участке — с одно квадратного метра она даёт обильный урожай.

Вегетационный период сортов вьющейся фасоли более продолжителен, по сравнению с кустовыми формами.

Кустовая фасоль — это невысокое растение с высотой куста не более 60 см. Так как она не требует опоры, то именно её выращивают в фермерских хозяйствах и для промышленных целей. Большинство сортов этого подвида отличается скороспелостью, неприхотливостью, холодостойкостью и высокой урожайностью.

Фасоль овощная и зерновая

По способу употребления в пищу фасоль можно подразделить на:

- и овощную, то есть для еды используют созревшие фасолинки или лопатки вместе с недозрелыми зёрнами.

Зерновая фасоль.

У зернового сорта съедобны только семена. Перед употреблением бобы лущат, отсюда ещё одно название этой разновидности — лущильная фасоль. Бобы (стручки) такой фасоли имеют твёрдый восковой налёт, они жёсткие и невкусные. Зато сами фасолинки отменны на вкус, имеют разнообразный внешний вид и особую питательность.

Овощная фасоль.

Отличается от зерновой тем, что у неё съедобными являются не только зёрна, но и сами стручки. По этой причине овощную фасоль часто называют стручковой, спаржевой или сахарной.

2.3 Полезные свойства фасоли

Установлено, что растение снижает уровень сахара в крови, поэтому в народной медицине отвар из створок сухих бобов фасоли применяют при легких формах сахарного диабета, а также при хроническом панкреатите. Семена фасоли усиливают секрецию желудочного сока. Благодаря высокому содержанию калия фасоль применяют при гастрите с пониженной секрецией желудочных желез, при заболевании почек и подагре. Применяются створки фасоли преимущественно в виде отваров и настоев.

2.4 Использование фасоли в кулинарии

Блюда из фасоли очень популярны, практически, во всех странах мира, там, где она выращивается. Из фасоли готовят от супов до десертов.

Чили кон карне с фасолью и томатами популярно в кухнях стран Латинской Америки

Национальное блюдо в Турции

Лобио из красной фасоли с добавлением яиц, мяса, грибов, помидоров, рубленых орехов, зерен граната и сельдерея – традиционное грузинское блюдо

Шоколадный диетический торт из черной фасоли

Результаты исследования по проращиванию фасоли

Предварительно взяли один стакан семян фасоли одного сорта. Перед посевом семена фасоли были замочены в теплой воде на одну ночь (Рис. 1). В дальнейшем, до прорастания, были помещены во влажную салфетку, которая постоянно увлажнялась, но не настолько, чтобы фасолинки плавали в воде (Рис.2). На пятый день, когда семена фасоли проросли, были отобраны 6 образцов проросших семян фасоли примерно одинаковых по форме и размеру проростка (Рис. 3). И в этот же день образцы были посажены в землю в стаканчиках (Рис.4).

Рис. 1. Замачивание семян.

Рис.2. Замоченные семена во влажной салфетке.

Рис. 3. Отбор образцов.

Рис.4. Высадка образцов в землю.

Как уже было сказано выше, для эксперимента отобрали 6 образцов, по 2 на каждый температурный и световой режим.

Все образцы высажены 28 октября 2019 года. Проводя опыт, мы выясним, какие условия лучше для прорастания фасоли.

Образцы 1 –росли на свету и в тепле. Причем один из них будет помещен в неплотно закрытую, прозрачную банку.

Образцы 2 – росли на балконе (лоджии) на свету при температуре от +8 до – 2 (в зависимости от погоды в осенний период).

Образцы 3 – росли на балконе (лоджии) в темном месте (в отключенном холодильнике) при температуре от +8 до – 2 (в зависимости от погоды в осенний период).

Следующее фото (от 29.10.2019) показывает, что скорость роста растений различна, которая отмечалась в динамике роста и наблюдалась в период всего опыта.

Семя на подоконнике в банке из всех образцов дало первые всходы.

Семя на подоконнике

Семя на балконе (лоджии)

Семя на лоджии в темноте (холодильнике)

Семя на подоконнике в банке

Семя на подоконнике

Семя на балконе (лоджии)

Семя на лоджии в темноте (холодильнике)

Семя в стаканчике на подоконнике и семя в банке почти одного роста

Семя на балконе (лоджии). Совсем не дали всходов.

Семя на лоджии в темноте (холодильнике). Совсем не дали всходов.

Рис.17. Семя в стаканчике на подоконнике и семя в банке сравнялись и после открытия крышки отмечался параллельный рост обоих растений.

Нами установлено, что процесс прорастания семени фасоли можно разделить на несколько этапов:

этап – поглощение воды;

этап – набухание семян;

этап – увеличение размеров деления клеток;

этап – появление корешка;

этап – появление зародышевого побега.

При этом мы определили оптимальные условия прорастания семян. Так сочетание света влажности и температурных условий благоприятно оказало на прорастание семян. Тогда как низкие температуры, отсутствие света оказали задержку на прорастания семян. Интересным выявлен факт, что семя, высаженное в неплотно закрытую прозрачную банку выросло быстрее, чем все остальные образцы. Это позволяет заключить, что нами были созданы в этом случае тепличные условия, лучшие для прорастания семени, но при открытии полностью крышки банки рост замедлился, а затем отмечался одинаковый рост растений (Рис.17).

Таким образом, проведенный опыт по проращиванию фасоли в течение 10 дней, позволяет нам сделать вывод, что оптимальные факторы внешней среды оказывают положительное влияние на прорастание и рост растений.

Путем помещения семян фасоли, изначально находящихся примерно на равной стадии развития, в разные условия, мы проследили механизм прорастания семян фасоли и установили, какие факторы влияют на этот процесс. Исследуя влияние внешних условий на проращивание семян, мы провели ряд опытных работ, в результате которых на практике убедились в том, что семенам фасоли необходима вода. Прорастание семян невозможно без света. Тепло влияет на скорость прорастания. Проводя исследование по проращиванию семян, нами были выполнены все поставленные задачи и цель, а именно, на практике была рассмотрена роль семени в индивидуальном развитии растений на примере проращивания семян фасоли.

Таким образом, можно сделать вывод, что для роста растения очень важно, чтобы было достаточно солнечного света, тепла и влаги. Когда все три фактора внешней среды соблюдены, тогда росток очень быстро укрепляется в почве и за считанные часы раскрывает свои листья. С этого момента растение может самостоятельно всасывать полезные вещества вместе с водой через корневую систему и через фотосинтез в листьях получать энергию, что обеспечивает рост и развитие растения.

Используемая литература:

Биология. Бактерии, грибы, растения. 6 кл.: учеб. для общеобразоват. учреждений / В.В. Пасечник. – 14-е изд., стереотип. – М.: Дрофа, 2011. – 304 с.: ил.

Прорастание семян можно определить как фундаментальный процесс, начальный этап онтогенеза растений, посредством которого из одного семени формируется росток и впоследствии взрослое растение. Этот процесс влияет как на урожайность, так и ее на качество. Распространенным примером прорастания семян является образование ростка из семян покрытосеменных или голосеменных растений.

Давайте подробнее рассмотрим процесс прорастания семян, его этапы, условия и факторы необходимые для его осуществления.

Процесс прорастания семян

Полный процесс прорастания семян осуществляется в следующие фазы:

На начальной стадии прорастания семена быстро впитывают воду, что приводит к набуханию и размягчению семенной оболочки при оптимальной температуре. Эти фазы называется водопоглощением и набуханием семян. На этом этапе запускается процесс роста путем активации ферментов. Семя активизирует свою внутреннюю физиологию и начинает дышать, вырабатывать белки и метаболизировать запасенную пищу.
При разрыве семенной оболочки появляется корешок, образующий первичный корень. Семя начинает поглощать воду из почвы. После появления корешка и проростка, побег начинает расти вверх.
На заключительном этапе прорастания клетки семян становится метаболически активными, удлиняются и делятся, чтобы дать начало ростку.

Условия, необходимые для прорастания семян

Вот некоторые важные требования, которые необходимы для того, чтобы семя образовало росток, а затем и растение:

Вода: крайне необходима для прорастания семян. Некоторые семена чрезвычайно сухие и нуждаются в значительном количестве воды относительно сухого веса. Вода играет важную роль в прорастании семян. Она обеспечивает необходимую гидратацию для жизнедеятельности протоплазмы и растворенный кислород для растущего зародыша, смягчает семенную оболочку и повышает проницаемость семян. Вода помогает в разрыве семян, а также превращает питательные в растворимую форму для ее транслокации в эмбрион.
Кислород: важный и незаменимый источник энергии для роста семян. Он необходим прорастающему семени для обмена веществ и используется как часть аэробного дыхания, пока растение не вырастить собственные зеленые листья. Кислород можно найти в порах частиц почвы, но если семя зарыто слишком глубоко, оно будет лишено этого кислорода.
Температура: для быстрого прорастания семян требуется умеренная температура около 25-30°C. Совершенно очевидно, что различные семена нуждаются в разных оптимальных температур. Есть некоторые семена, которым необходимы либо более низкие, либо более высокие температуры от 5 до 40°C.
Свет или тьма: это может действовать как экологический фактор. Многие семена не прорастают, пока на них не падает солнечный свет.

Процесс прорастания семян запускается при указанных выше благоприятных условиях. Семена претерпевают быстрое расширение и рост зародыша с последующим разрывом покровных слоев и появлением корешка. Появление этого корешка считается завершающей фазой процесса прорастания.

Факторы, влияющие на прорастание семян

Существует несколько основных факторов, оказывающих воздействие на прорастание семян. К ним относятся:

Внешние факторы

Вода: недостаток или избыток воды влияет на прорастание семян.
Температура: влияет на скорость роста, а также на метаболизм семени.
Кислород: прорастающие семена активно дышат и высвобождают энергию, необходимую для их роста, поэтому недостаток кислорода влияет на их всхожесть.

В некоторых случаях температура ниже умеренного уровня замедляет прорастание семян и способствует росту грибов. Прорастание также может прекращается при температуре выше умеренного уровня.

Внутренние факторы

Семенной покой – это состояние, при котором семена не могут прорасти даже при благоприятных условиях. Во время семенного покоя:

ГОСТ

Условия прорастания семян

Прорастание — это переход семян из состояния покоя к росту зародыша и развитию из него проростка.

Необходимое условие для прорастания семян – период покоя. Если этот период значительно затягивается его стоит искусственно нарушить.

Методы нарушения периода покоя

Различают три метода нарушения периода покоя:

Стратификация;
Скарификация;
Промывание водой.

Стратификация – подготовка семян к прорастанию.

Для того чтобы подготовить семена, их смешивают с увлажненным песком на срок от $30$ до $90$ дней при определенной температуре $5^\circ \ C$. Время выдержки зависит от вида растения. За этот период времени в семенах происходит физико-биохимические процессы, которые способствуют к прорастанию семени.

Скарификация – повреждение кожицы семян для ускорения прорастания.

При повреждении кожицы открывается доступ к воздуху и влаги для семени, что способствует их набуханию и прорастания. Повреждение возможно механическое, или вызывается кратковременным действием крепкой сульфатной кислоты.

Промывание водой – процесс удаления из семени веществ, которые тормозят прорастания.

Факторы внешней среды для прорастания семян

Также большое значение для прорастания семян является энергия прорастания. Энергия прорастания зависит от факторов внешней среды, и характеризует посевное качество семян.

Вода, температура, свет, воздух, физиологические активные вещества относятся к факторам прорастания семян.

Влияние воздуха на прорастание

При прорастании семя дышит, поглощая при этом кислород, необходимый для окислительно-восстановительных реакций в клетках. Эти реакции стимулируют деление и рост клеток зародыша. Для того чтоб убедится в необходимости воздуха, проведем опыт.

Готовые работы на аналогичную тему

Возьмем три стакана и поместим в них сухие семена пшеницы. Первый стакан накроем блюдце, во второй вместе с семенами поместим мокрую вату и также прикроем блюдцем, а третий наполним водой. Оставим на пару дней. В третьем случае семена не прорастут, а только набухнут, так как для самого прорастания семенам не хватает воздуха, который необходим для дыхания.

Влияние света на прорастание

Реакция на свет обусловлена действием его на обмен стимуляторов или ингибиторов в семенах. Так различают светолюбивые и темнолюбивые растения. Многие семена лучше прорастают в темно месте.

Влияние воды на прорастание

Вода необходима для набухания семян. Во время набухание кожица семени повреждается, затем появляются корешок и стебелек зародыша. Вода помогает всасывать необходимые питательные вещества семени для необходимого прорастания. Для убеждения необходимости данного фактора, проведем опыт.

Возьмем две емкости и поместим там семена фасоли. Первую просто накроем блюдцем, а в другую поместим мокрую вату и также накроем. Через пару дней заметим, что во втором случае семена проросли.

Количество воды для разных видов растений различно. Так для бобовых растений необходимо больше воды по отношению к злаковым растениям.

Значение температуры на прорастание

Не менее необходимым условием для прорастания является температурный режим. Определенное растение имеет свою благоприятную температуру. Одни культуры прорастают при $+2^\circ \ C$, другие – выше $+15^\circ \ C$. Зная температурные предпочтения культур, в сельском хозяйстве, разработан посевной календарь.

Теплолюбивые растения прорастают, при высоких температурах, являются выходцами из теплых широт, а при низких температурах прорастают холодостойкие – выходцы из северных районов.

Физиологически активные вещества на прорастание

Для того чтобы зародыш рос, он должен питаться. Питательные вещества семени находятся в эндосперме или в семядоли. При ограниченном запасе физиологических активных веществ зародыш будет медленно развиваться, или совсем может погибнуть. Для предотвращении этого фермеры вносят стартовые удобрения. Поглощая питательные вещества, в зародыше, происходит обмен веществ: поглощении кислорода и выделение углекислого газа.

Таким образом, можно сделать вывод. Для прорастания семени необходимо наличие воды, тепла, света, воздуха и питательных веществ. И если исключить хоть бы один из факторов, семена не прорастут.

Превращение веществ в прорастающем семени

При прорастании семени в эндосперме и семядолях происходит разложение запасных веществ, в том числе и белков. Одновременно в зародыше начинаются синтетические процессы за счет тех веществ, которые протекают к нему.

Общее количество азотных веществ остается на одном уровне, не смотря на то что, происходит энергетический распад белков, потому что при этом накапливаются аминокислоты и аспарагин.

Резко уменьшается количество крахмала, но количество растворимых сахаров не уменьшается. Сахара расходуются на процесс дыхания, который очень энергично происходит в прорастающем семени. В результате дыхания непосредственно образуются богатые энергией вещества АДФ и АТФ, выделяются вода, углекислый газ и тепловая энергия. Сахара образуют клетчатки и гемицеллюлозы. Минеральные вещества остаются постоянны. Катионы регулируют осмотическое давление и коллоидно-химические процессы в новых клетках.

Читайте также: