С чего начинается прорастание семени и почему
Обновлено: 07.07.2024
ПРОРАСТАНИЕ СЕМЯН, ранняя стадия формирования нового растения из семени. Начинается при благоприятной температуре и влажности с набухания семени в результате проникновения влаги через семенную оболочку. Обычно семена прорастают в темноте, но некоторым из них (напр. , отдельным злакам) для этого требуется свет. Твёрдым семенам с плохо проницаемой кожурой (у многих бобовых) для повышения всхожести требуется механическое повреждение её (т. н. скарификация) , напр. перетирание с песком. Многим растениям (особенно умеренных областей) для прорастания нужно предварительное воздействие пониженных температур. Существуют также химические стимуляторы прорастания семян (ауксины) . После набухания и разрыва семенной кожуры наружу первым выходит корешок зародыша, затем подсемядольное колено (гипокотиль) , несущее семядоли. Небольшие семядоли обычно выносятся на поверхность почвы, крупные – остаются в ней. Между семядолями развивается почечка с зачаточными стеблем и листьями. У злаков семядоля остаётся в семени и высасывает из эндосперма питательные вещества. Первый лист у них не имеет листовой пластинки, а лишь свёрнутое, заострённое бесцветное влагалище – колеоптиле.
Сначала проклевывается тонкий стебелёк будущего растения под землёй сквозь оболочку семени.
Затем он постепенно вытягивается вверх и наконец пробивает поверхность земли и выходит наружу. Для этих двух действий используются все резервы энергии, запасённые в семени.
ПРОРАСТАНИЕ СЕМЯН, ранняя стадия формирования нового растения из семени. Начинается при благоприятной температуре и влажности с набухания семени в результате проникновения влаги через семенную оболочку.
в само семя входит вода через семной канальчик разжижает эндосперм семя начинает им питаться и прорастает.
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.
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
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.
А точнее - кислорода. Клетки зародыша дышат, поглощают кислород и выделяют углекислый газ.
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
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.
С момента прорастания начинается самостоятельная жизнь нового растения. В процессе прорастания зародыш переходит от покоя к активному росту. Его зачаточные органы увеличиваются в размерах.
Покой
Образовавшееся семя, как правило, прорастает не сразу. Сначала оно находится в покое. Покой семян может быть связан:
- с отсутствием условий для прорастания;
- с недоразвитием зародыша;
- с наличием веществ, тормозящих прорастание.
Для прорастания семян необходимы определённые условия.
Главными условиями являются:
- вода;
- воздух;
- достаточное количество тепла.
Вода является стартовым условием. Содержание её в покоящихся семенах не превышает 14%.
При повышении влажности начинается рост зародыша и биохимические процессы в запасающих тканях.
Температура роста у каждого вида своя. Клевер прорастает уже при +1 градусов по Цельсию, дыня – при +15.
Условия прорастания семян разъясним при помощи таблицы
Условие
Как влияет
Активизирует рост и разлагает сложные запасные вещества
Активизирует все химические реакции, в том числе, идущие в семени
Любая живая клетка нуждается в кислороде для дыхания
Некоторые растения прорастают только в темноте, некоторые только на свету
Запасные питательные вещества
Питают зародыш до начала у него фотосинтеза
Глубина заделки семян
Соответствует количеству запасных веществ, чем крупнее семя, тем глубже оно может заделываться в почву
Влияние света отмечено у небольшого числа видов. Многие растения способны прорастать и на свету, и в темноте.
Начало прорастания
Начинается прорастание с поглощения воды. Вода проникает в семя через специальное отверстие в кожуре, которое называется микропилем. Семя набухает.
Рис. 1. Набухшие семена.
Сложные запасные вещества разлагаются до более простых, пригодных для питания зародыша.
При прорастании семена оказывают сильное давление на окружающие предметы. Известны случаи, когда набухшие семена разрывали корпуса затонувших кораблей.
Появление корня
Первым семя покидает зародышевый корешок.
Это необходимо для закрепления растения в почве и перехода к самостоятельному почвенному питанию.
Эндосперм постепенно сморщивается, его вещества расходуются на рост корешка.
Рис. 2. Появление зародышевого корешка.
Корешок выходит через микропиле или разрывает семенную кожуру.
Корень всегда стремится вниз. Если проросшее семя в почве перевернуть, направив корень вверх, то он снова повернёт вглубь.
Появление проростка
Корень растёт, от главного корня отходят боковые. Теперь, когда всё семя может опереться на корни, оно выносится вверх растущим стеблем. Стебель, в отличие от корня, стремится к свету.
Семядоли, которые являются первой парой листьев, могут подниматься над землёй, или оставаться в почве.
Рис. 3. Стадии прорастания семени.
Заканчивается прорастание с переходом растения на потребление солнечной энергии.
Сроки прорастания
Время прорастания семян различно и зависит от:
- температуры;
- качества семени;
- вида растения;
- количества запасных питательных веществ.
У большинства растений сроки прорастания – от 3 до 22 дней.
Что мы узнали?
Изучая в 6 классе данную тему, мы выяснили какие структуры семени принимают участие в прорастании. Это зародыш и запасные вещества эндосперма или семядолей. Мы выучили условия и этапы прорастания семян: набухание семени, выход корешка, образование проростка. Этапы прорастания общие для всех растений. Влияние условий у разных видов несколько различается.
Учитель физики, информатики и вычислительной техники. Победитель конкурса лучших учителей Российской Федерации в рамках Приоритетного Национального Проекта "Образование".
Чтобы семя проросло, его помещают в почву. Почву регулярно увлажняют. Сначала семя набухает, а затем начинает прорастать.
У фасоли обыкновенной, редиса, томата, тыквы, огурцов первые зародышевые листья — семядоли, появляются над землёй. Такой способ прорастания называют надземным .
Семядоли проростков гороха, ячменя, пшеницы, дуба, лещины остаются в почве. Для них характерен подземный способ прорастания.
В узком конце зерна, где находится зародыш, развивается не один, а несколько корней, образуется мочковатая корневая система. Из зародышевой почечки образуется проросток. Сформировавшийся проросток имеет корневую систему и зелёный побег.
Когда в семени заканчиваются запасы питательных веществ, новое растение начинает само производить для себя питательные вещества. В его листьях и зелёном стебле осуществляется фотосинтез (образуются органические вещества), а при помощи корней растение поглощает воду и минеральные вещества из почвы.
Основным отличием подземного прорастания (зерна пшеницы) от надземного прорастания (семени фасоли) является то, что при подземном прорастании на поверхности почвы сначала появляется один росток, а при надземном — две семядоли.
Способность к прорастанию у семян растений различна. Семена некоторых растений (ивы, тополя) прорастают сразу после созревания и быстро теряют всхожесть. Семена ландыш и женьшеня могут дать всходы только через несколько лет после образования. У большинства растений семена остаются жизнеспособными долгое время. Они сохраняются в почве и служат природным банком семенного материала.
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:
Читайте также: