Семя
Семя — орган размножения и расселения семенных растений. Оно защищает зародыш, содержит запас питательных веществ и при подходящих условиях даёт начало новому растению; образование семени связано с двойным оплодотворением.
Что такое семя и как оно образуется
Семя развивается из семязачатка после оплодотворения. У покрытосеменных растений один спермий сливается с яйцеклеткой, образуя зиготу, а второй — с центральной клеткой зародышевого мешка, образуя первичное ядро эндосперма. Поэтому в зрелом семени обычно есть зародыш, запас питательных веществ и покровы.
Семя — это развивающийся из семязачатка орган, содержащий зародыш, запас питательных веществ и семенную кожуру. Семя обеспечивает размножение, переживание неблагоприятного периода и распространение растения.
После созревания семя может некоторое время находиться в состоянии покоя. В этот период обмен веществ снижен, а рост зародыша приостановлен. О покое семян подробнее рассказывает страница покой семян.
Строение семени
Основные части семени — семенная кожура, зародыш и запас питательных веществ. Их соотношение различается у однодольных и двудольных растений.
| Часть семени | Строение и функция |
|---|---|
| Семенная кожура | Наружный покров; защищает семя от высыхания, повреждений и проникновения микроорганизмов. На ней могут быть рубчик и микропиле. |
| Зародыш | Молодое растение: зародышевый корешок, зародышевый побег, почечка и семядоли. Из него развивается взрослое растение. |
| Семядоли | Зародышевые листья. Они могут запасать питательные вещества, поглощать их из эндосперма или после прорастания участвовать в фотосинтезе. |
| Эндосперм | Ткань с запасом питательных веществ, прежде всего крахмала, белков и масел. Особенно хорошо развит у зёрен однодольных. |
| Микропиле | Небольшое отверстие в семенной кожуре; через него при прорастании поступает вода и выходит корешок. |
Зародыш подробно рассматривается на странице зародыш семени. У фасоли запас питательных веществ находится главным образом в двух крупных семядолях, поэтому эндосперм у зрелого семени почти исчезает. У пшеницы, кукурузы и других злаков одна семядоля, называемая щитком, помогает зародышу получать вещества из хорошо развитого эндосперма.
У двудольных семян обычно две семядоли, а у однодольных — одна. Число семядолей — признак строения зародыша, а не число будущих листьев взрослого растения.
Запас питательных веществ
До появления зелёных листьев проросток не может полноценно фотосинтезировать. Поэтому он использует органические вещества, накопленные в семядолях или эндосперме. Основные запасные вещества — крахмал, белки и жиры.
- Крахмал расщепляется до растворимых сахаров и используется для дыхания и роста клеток.
- Белки распадаются до аминокислот и нужны для построения ферментов и новых клеток.
- Жиры расщепляются до глицерина и жирных кислот; они особенно важны для семян масличных растений.
Вода сама по себе не является запасным органическим питательным веществом. Она запускает набухание семени, активирует ферменты и обеспечивает перемещение растворённых веществ. В ходе дыхания запасные органические вещества окисляются, выделяя энергию.
Где у зрелого семени фасоли находится основной запас питательных веществ?
Условия прорастания
Прорастание семян начинается, когда зародыш возобновляет рост и из семени появляется проросток. Для этого обычно необходимы вода, кислород и подходящая температура. Для семян разных видов минимальная и оптимальная температура различаются.
| Условие | Значение |
|---|---|
| Вода | Семя набухает, оболочка размягчается, активируются ферменты и растворяются запасные вещества. |
| Кислород | Нужен для дыхания и получения энергии. В полностью залитой водой почве его может не хватать. |
| Подходящая температура | Обеспечивает работу ферментов и деление клеток; слишком низкая замедляет процессы, слишком высокая повреждает зародыш. |
| Живой зародыш | Без жизнеспособного зародыша семя не прорастёт даже при благоприятных внешних условиях. |
Свет не является обязательным условием для прорастания большинства семян: на первом этапе проросток питается запасами. Однако у некоторых видов свет или темнота влияют на прорастание. Для роста после появления листьев необходим свет, потому что начинается фотосинтез.
Для большинства семян нужны вода, кислород и подходящая температура. Свет обычно не входит в обязательный набор условий начала прорастания.
Как развивается проросток
Сначала семя поглощает воду и увеличивается в объёме. Затем усиливается дыхание, активируются ферменты, а запасные вещества становятся доступными клеткам зародыша. Первым обычно появляется зародышевый корешок: он закрепляет растение в почве и начинает поглощать воду и минеральные соли.
- Семя поглощает воду и набухает.
- Семенная кожура разрывается в области микропиле или другого ослабленного участка.
- Наружу выходит зародышевый корешок.
- Вытягивается зародышевый побег, появляются почечка и первые листья.
- После образования зелёных листьев усиливается фотосинтез, и растение постепенно переходит к самостоятельному питанию.
У одних растений семядоли выносятся над поверхностью почвы и зеленеют, у других остаются в почве. Это зависит от особенностей роста зародышевого побега и не меняет общего порядка развития: сначала используются запасы семени, затем всё большую роль играет фотосинтез.
Нельзя считать, что семя прорастает только при наличии света. Для большинства семян на начальном этапе важнее вода, кислород и температура. Нельзя также путать прорастание с появлением зелёных листьев: прорастание начинается раньше — с набухания и выхода корешка.
Разобранный пример
В опыте три группы семян поместили в разные условия. В первой группе семена лежали на влажной вате при комнатной температуре и имели доступ к воздуху. Во второй — на сухой вате при той же температуре. В третьей — под слоем воды, почти без доступа воздуха. Какая группа прорастёт и почему?
Показать решение Разбор
Прорастёт первая группа: в ней одновременно есть вода, кислород и подходящая температура. Во второй группе нет воды, а в третьей избыток воды вытеснил воздух из промежутков, поэтому зародыш испытывает недостаток кислорода.
Связь семени с другими органами растения
После оплодотворения семя развивается внутри семязачатка, а у покрытосеменных семязачаток обычно находится внутри завязи. После созревания завязь может превращаться в плод, который защищает и распространяет семена. Способы переноса семян ветром, водой, животными или самораспространением описаны на странице распространение семян.
Проверь себя
Главное
- Семя состоит из семенной кожуры, зародыша и запаса питательных веществ; запас может находиться в семядолях или эндосперме.
- У двудольных растений обычно две семядоли, у однодольных — одна.
- Для большинства семян нужны вода, кислород и подходящая температура; свет обычно не обязателен.
- При прорастании сначала набухает семя, затем появляется корешок, развивается побег и формируются листья.
- После появления зелёных листьев растение постепенно переходит от питания запасами семени к фотосинтезу.