Семя. Строение семени. Распространение и значение плодов и семян

Понятие о строение семян предполагает усвоение понятие об органах растений вообще. У растений, как и у животных, тоже есть органы, но не у всех. Тело водорослей не расчленено на листостебельные побеги и корни, оно представлено слоевищем (талломом) и не имеет сложного тканевого строения. Существуют «неклеточные» водоросли – каулерпа, ботридиум, представляющие собой эволюционную тупиковую ветвь. Их тело, по сути, состоит из одной многоядерной клетки. Колониальные – педиаструм, эудорина, вольвокс. У многоклеточных водорослей число специализированных клеток – от 2 до 10. У мхов появляются листья и стебли. У папоротникообразных и семенных растений тело разделено на вегетативные органы – листостебельные побеги и корни, построенные из различных тканей.

Рис. 1. Органы покрытосеменных

Появление органов у растений в процессе эволюции

Органы и ткани в процессе исторического развития появлялись у растений постепенно. Ископаемые остатки древних наземных растений риниофитов были найдены в 1913 году в Шотландии, а позднее и в других местах. Риния – небольшое травянистое растение.

Её органы ветвились дихотомически и имели верхушечное (апекальное) нарастание. Одни из этих органов простирались на поверхности влажной почвы и поглощали воду волосковидными выростами – ризоидами; другие росли вертикально и некоторые из них заканчивались спорангиями.

Риния ещё сохраняла сходство с водорослеобразными предками. У неё не было ни листьев, ни стеблей, ни корней, ни почек. Цилиндрический осевой орган риниевых получил особое название – телома. Телом имел внутреннее строение, вполне характерное для сухопутных растений.

Он был покрыт эпидермой с типичными устьицами. В центре имелись проводящие ткани, а между ними и эпидермой залегала хлорофиллоносная ткань.

Рис. 2. Риниофиты

Идею существования основных органов растений и их видоизменений впервые отчётливо сформулировал в конце 18 века великий поэт и философ, один из основателей научной морфологии растений – И. В. Гёте.

Основными вегетативными органами растений считаются только два из них – побег и корень. Побег (а не стебель и лист по отдельности) считают основным органом. Высшие (устаревший термин) растения делятся на споровые и семенные.

В настоящее время на Земле доминируют семенные растения, их насчитывается около 400 000 видов. Семя – прогрессивное эволюционное приобретение растений. Оно защищает зародыш и обеспечивает его питанием.

Семена помогают расселению растений, способствуют периоду их покоя для пережидания неблагоприятных условий.

Общая характеристика семени

После оплодотворения у семенных растений большая часть питательных веществ направляется к завязи, там идёт формирование семян, а у покрытосеменных и плода. Семя образуется из семязачатка (видоизменённый женский спорангий). Из оплодотворённой яйцеклетки развивается зародыш, из центральной клетки – эндосперм, из интегументов – семенная кожура.

В обычном понимании семя не является органом, так как в нём объединяются структуры двух (у голосеменных – трёх) разных поколений жизненного цикла. Правильнее называть его зачатком растения. А все остальные, кроме зародыша части семени можно считать вспомогательными, добавочными структурами.

Из зародыша развивается спорофит голосеменных и цветковых растений.

Размер и масса семян у разных видов растений очень сильно различается. Самые крупные семена у сейшельской пальмы. Их длина 30-45 см, масса достигает 20 кг, что в 30 млн. раз больше, чем у берёзы. У заразиховых и орхидных семя весит тысячные доли миллиграмм. Масса 50 тыс. семян венерина башмачка составляет всего 0,1 г.

Семя сейшельской пальмы созревает в течение 7-10 лет, вырастает за 1-1,5 года, а потом ещё в течение 3-5 лет молодое растение получает из него питательные вещества. У небольших семян и зародыш очень маленький, в нём мало запасных питательных веществ.

Поэтому семенам орхидеи для прорастания требуются идеальные условия, ведь они очень быстро теряют всхожесть.

Рис. 3. Самые крупные семена

Если подсушенные семена хранить в герметичной упаковке, при температуре, близкой к абсолютному нулю, они сохраняют свою жизнедеятельность практически до бесконечности.

В 1954 году археологи нашли в канадской тундре семена люпина арктического, которые находились в замёрзшем иле более 10 тыс. лет. В 1966 году благодаря созданным благоприятным условиям несколько из этих семян проросли.

Также удалось прорастить семена лотоса, найденные в Манчжурии, пролежавшие в торфянике более 1000 лет.

Чаще всего семена имеют округлую или вытянутую форму. Их поверхность может быть гладкой, реже с шипиками, волосками, рёбрами, сосочками. Это своеобразные приспособления к распространению.

В семени содержатся вещества, необходимые для прорастания будущего растения:

• вода – 10-15%;
• минеральные соли – 1,5 — 5% от сухой массы;
• органические вещества. Например, семена гороха содержат белок – 1/3 от сухой массы, зерновки пшеницы – крахмал – более 50% сухой массы, подсолнечник – растительные масла – более 50%.

Строение семян растений и их функции

Семя – это основной орган расселения и полового размножения голосеменных и покрытосеменных растений. У покрытосеменных они заключены в одно- или многосемянный плод. В типичном случае семя состоит из:

• зародыша (2n);
• запасной питательной ткани – эндосперма (3n – у покрытосеменных, но у кувшинки – 2n, у других может иметь до 15n, 1n – у голосеменных);
• семенной кожуры.

Семенная кожура:

• обычно многослойна;
• функция – защита зародыша от механических повреждений, микроорганизмов, высыхания, преждевременного прорастания;
• может способствовать распространению семян (волоски у ивы, тополя; мясистые придатки на кожуре копытня, бересклета);
• у невскрывающихся плодов с непроницаемым околоплодником кожура тонкая (вишня, подсолнечник);
• у вскрывающихся плодов с тонким околоплодником кожура толстая (хлопчатник). От этого правила часто бывают отклонения (виноград);
• на первых этапах прорастания клетки семенной кожуры могут ослизняться, что способствует прикреплению к почве (у льна);
• семенная кожура имеет небольшое отверстие – микропиле:
  • место проникновения первых порций воды,
  • место появления корешка при прорастании;
• на кожуре семян из многосенянных плодов виден рубчик – место прикрепления семени к семяножке. На рубчике заметен след от проводящего пучка.

Задание для практической работы

1. Возьмите семена выше упомянутых растений: льна, винограда, хлопчатника, подсолнечника, вишни, ивы, тополя, бересклета или др.
2. Сравните их кожуру по толщине.
3. Посчитайте количество её слоёв.
4. Найдите микропиле.
5. Создайте свою классификацию семян, выбрав критерии, например: вскрывающиеся и невскрывающиеся.

Рис. 4. Расположение частей в семенах

Эндосперм (запасная питательная ткань семени):

• у зрелого семени состоит из крупных клеток запасающей ткани;
• делится на:
  • мучнистый (с преобладанием зёрен крахмала),
  • маслянистый (с отложениями жирных масел);
• белки эндосперма откладываются в виде алейроновых зёрен, у злаков в алейроновом слое (наружный слой эндосперма);
• эндосперм может быть твёрдым, каменистым, например, у финиковой пальмы;
• при набухании семян вещества эндосперма гидролизуются под действием ферментов и поглощаются зародышем. После чего клетки эндосперма разрушаются.

Зародыш семени имеет:

• зародышевый стебелёк. На верхушке которого находится точка роста побега (меристема) и семядоли (зародышевые листья);
• если на апексе уже заложены зачатки листьев побега, то говорят о почечке зародыша;
• семядольные листья (семядоли: у однодольных – 1, у двудольных – 2, у хвойных – несколько);
• часть оси, занятая основаниями семядолей – семядольный узел, ниже него – гипокотель (подсемядольное колено, переходная зона между стеблем и корнем);
• зародышевый корешок, имеющий меристематический конус нарастания, покрытый корневым чехликом.

Рис. 5. Строение семян однодольных и двудольных растений

Соотношение между зародышем и эндоспермом

Зародыш может быть очень маленьким, а эндосперм способен занимать больший объём семени (у пальм, магнолиевых, лилейных). Ко времени созревания семени зародыш разрастается и поглощает эндосперм.

Зрелое семя состоит из зародыша и небольшого слоя эндосперма под кожурой (миндаль, яблоня), либо зародыша и семенной кожуры (тыквенные, бобовые, сложноцветные).

Из 250 семейств цветковых растений 85% имеют более или менее выраженный эндосперм, 15% семян не имеют эндосперма.

Типы семян

1. Семена с эндоспермом. У двудольных семядоли зрелого семени часто маленькие, но они значительно увеличиваются перед прорастанием, поглощая вещества эндосперма. Такое строение семян имеют: гречиха, сирень, клещевина, липа, виноград, хурма, мак, томат, пион, паслёновые, злаки, зонтичные. К этому типу относится большинство семян однодольных:
   • у злаковых зародыш в плоде-зерновке прилежит к эндосперму только одной стороной, а не окружён им со всех сторон.
   • семядоля злаков – плоский щиток. Его поверхностный слой – сильно специализированные клетки с всасывающей функцией.
   • почечка зародыша сильно развита, имеет 2-3 и более листовых зачатка. Наружный колпачковидный лист – колеоптиль («колеос» — ножны, «птилос» — пёрышко);
   • зародышевых корешков может быть несколько, они окружены многослойным чехлом – колеоризой.
2. Семена с эндоспермом и периспермом. Из нуцеллюса семязачатка образуется дополнительная запасающая ткань – перисперм. Она находится обычно сразу под семенной кожурой. Функционально перисперм аналог, но не гомолог эндосперма. Примеры: кувшинка, чёрный перец, кубышка, имбирные, банановые.
3. Семена без эндосперма, с периспермом. Иногда эндосперм в зрелом семени поглощается полностью, остаётся один перисперм. Подобное строение семян у: куколя, звездчатки, лебеды, свёклы.
4. Семена без эндосперма и перисперма. Под плотной кожурой сразу находится зародыш с плоскими семядолями. Эндосперм был «съеден» в процессе созревания семени. Запасные питательные вещества откладываются непосредственно в зародыше, в его семядолях. На семядолях часто видно зачаточное жилкование. Примеры: тыквенные, бобовые, розоцветные, сложноцветные, дуб, крестоцветные, лещина, цитрусовые.

Строение семян голосеменных растений

Семя голосеменных растений непокрыто, развивается на поверхности семенной чешуи. Это многоклеточная структура, в состав которой входят: запасающая ткань – эндосперм, зародыш и семенная кожура.

Эндосперм, образующийся  из ткани женского гаметофита, исходно гаплоидный, но может становиться полиплоидным. У гингко и саговников наружный слой семенной кожуры (саркотеста) мясистый и мягкий, средний слой (склеротеста) твёрдый, внутренний (эндотеста) к моменту созревания семени плёнчатый.

 У подокарпуса, можжевельника и тиса семена окружены мясистым присемянником – изменённой чешуёй женской шишки.

Строение семян покрытосеменных (цветковых) растений

Эндосперм покрытосеменных растений чаще триплоидный, реже более – до 15n, у кувшинки он диплоидный. У цветковых в семени кроме эндосперма может присутствовать другая запасающая ткань – перисперм, она также может быть единственной при отсутствии первого. Семядолей в зародыше может быть 1 или 2.

Задание

Исследуйте семена разных растений. Найдите у них зародыш и его части, эндосперм. Для рассматривания некоторых семян понадобится лупа. Лучше всего видно части семени у размоченной и набухшей фасоли, кукурузы и пшеницы.

Интересные факты про семя

• У многих пальм и лилейных зародыш сильно увеличивается перед прорастанием.
• Существуют семена с недоразвитым и редуцированным зародышем.
• У паразитических цветковых зародыш выходит из семени рано. Его органы закладываются после прикрепления к хозяину (повиликовые, заразиховые).

• Строение листьевВ ботанике листья – это вегетативные органы, части побега сосудистых растений. В норме они развиваются…

• Ткани растенийХлопковые, льняные, синтетические — это ткани, из которых люди шьют себе одежду. Она нужна им…

• Ботаника как наукаБотаника — это комплексный раздел биологии, изучающий растения. Как наука она появилась на базе практических…

Вода
ЕГЭ/Биология
Животные
Климат
ОГЭ география
Растения
Реки

Строение семян | Дистанционные уроки

Семя растения — генеративный орган. Из него вырастает целое растение. Все покрытосеменные растения размножаются с помощью семян. Они очень разнообразны по форме и внешнему виду, но строение всех семян схоже.

• 
• После оплодотворения у покрытосеменных растений образуется плод, который формируется в основном, из завязи растения.
• Строение плода
•  
  
   
• Созревание плода начинается с того, что он прекращает свой рост, разлагаются хлорофилл ( прекращается фотосинтез), в вакуолях накапливаются пигменты, определяющие окраску плода, увеличивается концентрация сахара, уменьшается концентрация кислот, что и делает плод вкусным.
• Деление покрытосеменных растений на одно- и двудольные как раз основано на строении их семян.

Строение семян

двудольных растений

• Кожура — плотная защитная оболочка семени, часто бывает покрыта кутикулой и восковым слоем, за счет которого семена выглядят блестящими;
• Зародыш семени — то, что находится под кожурой — зачаток будущего растения, содержит основные зачаточные вегетативные органы -зародышевый корешек, стебелек и листики.

1. 
    
2. Как видно из рисунка, зародыш занимает далеко не всю часть семени, большая часть — эндосперм — специальная ткань с большой концентрацией питательных веществ.
3. Эндосперм покрытосеменных растений образуется в результате двойного оплодотворения  и имеет тройной набор хромосом (триплоидный).

• корешок — именно он появляется первым, когда семя начинает прорастать. Он укрепляет растение в почве и тогда начинают прорастать другие органы; как и корень растения, корешок растет только вниз;
• стебелек — при прорастании семени удлиняется. Его основная функция — доставить к свету почечку с листочками;
• зародышевая почечка — будущий стебель растения;
• зародышевые листья — семядоли — первые листья, которые появляются у молодого растения. Внешне они могут значительно отличаться от основных листьев растения.
  У двудольных растений 2 и больше семядолей.

Строение семени

• однодольных растений
• 
• Как видите, семя однодольных растений имеет те же органы, что и у двудольных.
• Единственное отличие — у растения одна семядоля.

Строение семян

голосеменных растений

• Первое отличие строения семени голосеменных — семя находится на поверхности  чешуйки.
• Так же есть кожура, эндосперм и зародыш.
• Эндосперм гаплоидный.

1.  
   Зрелое сухое семя большинства растений может находиться некоторое время в состоянии покоя и не прорастать. 
    
2. Факторы, способствующие старту прорастания, это: влага, кислород, подходящий температурный и световой режим.

• набухание   — вода, проникая в семя, способствует гидролизу сложных органических веществ до более простых и активизирует ферменты;
• рост первичных корешков — необходимое условие для закрепления растения в почве и самостоятельного поглощения воды и минеральных веществ;
• развитие ростка — растению необходим свет, поэтому оно пробивается на поверхность, появляются первые листочки и начинается процесс самостоятельного — автотрофного питания организма — фотосинтез;
• становление проростка.

У ряда растений при прорастании семядольные листья выносятся на поверхность (огурец, тыква, клен, свекла, фасоль, астра) — это надземное прорастание семян. Если семядоли не выходят на поверхность почвы, то такое прорастание называется подземным (дуб, горох, каштан).

У растений есть довольно много способов распространения семян:

• саморазбрасывание — распространяются недалеко от материнского растения;
• распространение ветром — обычно семена имеют различные приспособления для этого — крылышки, пух;
• распространение водой — растения, прорастающие вблизи рек используют течения для расширения своего ареала;
• распространение животными — у семян могут быть приспособления — крючки для переноса на шерсти, перьях и т.д. Вкусный плод — способ распространения через желудочно-кишечный тракт животных.

 

• тест ЕГЭ по строению семени и плода
• примеры вопросов ОГЭ

Обсуждение: “Строение семян”

(Правила комментирования)

Строение семян

ДВУДОЛЬНЫЕ И ОДНОДОЛЬНЫЕ РАСТЕНИЯ

1. Какую функцию выполняют семена для растения и для природы?
2. Какую роль играет в жизни растений зрелость семян?
3. Как образуются семена? Как из семян образуются органы растений?
4. Почему семена могут прорасти и без почвы, при наличии всех необходимых для этого условий?
5. По каким признакам семена однодольных растений отличаются от семян двудольных и из чего они состоят?

Семена являются самой необходимой частью растений, живот­ных и людей. Семена пшеницы, кукурузы, ячменя и подобных им растений называются зёрнами. Зерно является основным продук­том питания человека — из него получают хлеб. А из семян подсолнечника, хлопка выжимают масло. Зёрна риса, гороха, фасоли тоже считаются необходымими продуктами.

• 
• Семена растений также являются основными составляющими  питания для птиц, насекомых и других живых существ, от кото­рых зависит распространение растений и богатство природы.
• Каково значение семян для растений?

Жизнь растений начи­нается с семян. А жизнь де­ревьев и кустарников связа­на ещё и с побегами. Жизнь большинства трав начина­ется с прорастания семян и завершается их созревани­ем.

Почему жизнь возрож­дается с прорастания се­мян и почек?

В семенах и почках заложена основа для прорастания и созре­вания растения на будущий год. Иначе говоря, в семенах и почках имеются зачатки (зародыши) всех органов растений (корня, сте­бля, листьев, цветов). Потому что семена и почки содержат клет­ки, готовые к росту и делению.

Кроме этого, в них собраны все вещества, необходимые для роста клеток, и во время бурного роста и развития в летнее время растение создаёт условия для продолже­ния жизни на следующий год, когда из одного семени или почки прорастёт новое растение или побег.

С семенами ничего не случит­ся, даже если засохнут листья или стебли. Способность к прорас­танию у семян сохраняется на несколько лет. Например, семена пшеницы не теряют способность прорасти в течение 10 лет. Благо­даря семенам жизнь растений может продолжаться из года в год.

Семена, как правило, состоят из зародыша и запасающей ткани.

Откуда появляются семена?

Если вспомнить строение цветка, его нижнюю часть мы назва.

Большинство семян растений находится внутри сочных плодов (вспомним яблоко, урюк, вишню, алычу, дыню, арбуз и т.д.). Се­мена некоторых растений покрыты снаружи плотной сухой косточ­кой. Например, грецкий орех, фисташка, миндаль и т.д.

Плоды защищают семена растений от вредного воздействия холода, зноя, ударов. Таким путём обеспечивается защита самой важной части растения — семени.

У растений всегда имеются приспособления для защиты от неблагоприятных условий окружающей среды.

Большинство растений цветут, плодоносят, у них зреют семе­на. Из семян появляются новые растения. От строения семени, его внутреннего состояния и способности развиваться зависит то, ка­кое растение из него прорастёт.

Если семя было зрелое, достаточное по размеру, хранилось в хороших условиях, то из него вырастет крепкое растение. Если в семени не было достаточного количества запасов или зародыш не был достаточно зрелым, это семя вряд ли прорастёт.

Кстати говоря, если в местах сенокоса убрать траву до созревания семян, то на следующий год трава на этом месте вы­растет редкая, и с каждым годом её количество будет уменьшать­ся. Поэтому места сенокоса необходимо оставлять на 1-2 года без укоса травы.

Иначе это может привести к нарушению природного равновесия и к нежелательным последствиям.

Обратимся к строению семян. Внешние формы семян растений самые разнообразные. Однако в строении у всех есть общие харак­теристики. Так, у всех семян имеются кожура, зародыш и запас питательных веществ. В качестве примера рассмотрим семена фа­соли.

Форма семени фасоли напоминает форму почек, снаружи семя покрыто ко­журой, которая защищает его от пересыхания и дру­гих неблагоприятных усло­вий.

Своей вогнутой формой внутренней стороны и вы­пуклостью снаружи семена фасоли похожи на почки человека. Посередине вну­тренней стороны имеется отметина — рубчик. Это след от семяножки. Через расположенное рядом отверстие к семени поступает вода.

Семя содержит в себе корешок, стебелёк, почечку — составляющие, которые называют­ся зародышем.

Представленный в единственном экземпляре, заро­дыш располагается между двумя семядолями. Семядоли содержат запас питательных веществ. Большинство семян растений состоит из двух долей.

Семена фасоли, гороха, чечевицы, урюка, дыни, ар­буза, тыквы и других цветковых растений состоят из двух долей, поэтому называются двудольными семенами. В семенах других растений (пщеницы, кукурузы и др.) имеется только одна доля.

Такие растения называются однодольными.

Запас питательных веществ накапливается в особых клетках (рис. 45), которые называются эндоспермом. Эндосперм — пита­тельная ткань в семени растения, которая обеспечивает питатель­ными веществами развивающийся зародыш. Эндосперм бывает и у некоторых двудольных. Например, у помидора, баклажана, сирени и др. А у гороха, подсолнуха эндо­сперм отсутствует/

Строение семян однодольных рас­тений.

Семена зерновых культур отли­чаются от других. Они снаружи по­крыты кожурой.

Бугристое место нижней части семени занято зародышем. Он со­стоит из корешка, стебелька и почечки. Между зародышем и эндоспермом располагается тонкая перегородка, которая назы­вается семядолей, или семенной кожурой. Все растения, семена которых имеют строение с одной семядолей, называются одно­дольными.

 По какой причине из семян растений вырастают идентичные

Во время прорастания семени запасающая ткань в эндоспер­ме проникает к зародышу через перегородку, или семядолю.

Если влажность и температура воздуха благоприятствуют развитию се­мени, то из корешка начинает вырастать корень, из стебелька — стебель, из почечки — листок.

Таким образом, органы растения формируются заранее, в зародыше семени, если семя обеспечено питательными веществами. Благодаря этому процессу из семени растения вырастает такое же растение.

Рассмотрим строение семени ещё одного представителя однодоль­ных растений лука. Сна­ружи семя лука покрыто плотной кожурой. Внутри содержатся эндо­сперм и зародыш. Зародыш лука сравнительно большой по размеру, изогнут дугой, и к нему прилегает семенная кожура, или семядоля.

Таким образом, в зависимости от количества семядолей в зароды­ше и по другим признакам, растения делятся на двудольные и однодоль­ные. У двудольных запасающая ткань располагается в зародыше или в семядоле, а у однодольных запасающая ткань накапливается в эндосперме

Семена

Семена представляют собой орган полового размножения и расселения двух групп высших растений – покрытосеменных и голосеменных. Развивается семя из семязачатка (семяпочки), который у покрытосеменных (цветковых) растений располагается внутри пестика (в завязи). Поскольку после опыления и оплодотворения завязь превращается в плод, у покрытосеменных растений семя (или семена, если их несколько) оказываются внутри плода. У голосеменных растений семязачаток, а затем и семя располагаются открыто (голо) на поверхности чешуи (мегаспорофилла) шишки (стробилы). Размеры, форма и окраска семян растений очень разнообразны. Чаще всего семена имеют шаровидную или удлиненно-шаровидную форму, иногда цилиндрическую. На их поверхности встречаются разнообразные выросты, которые играют важную роль в распространении семян. У пальм бывают очень крупные семена, самые мелкие семена встречаются у орхидных (обычно весом около тысячных долей миллиграмма).  Строение семени Снаружи семя покрыто покровами (кожурой), которая выполняет главным образом защитную функцию. Внутри семени находится зародыш, развивающийся из зиготы – оплодотворенной яйцеклетки. Клетки зародыша имеют диплоидный набор хромосом (2n). Кроме того, в семенах около 85% покрытосеменных растений есть эндосперм – специальная ткань, имеющая триплоидный набор хромосом. Эндосперм обеспечивает зародыш и формирующийся из него проросток растения питательными веществами. У голосеменных растений эндосперм имеет иное происхождение, чем у покрытосеменных: он образуется до оплодотворения из зародышевого мешка (женский гаметофит). Набор хромосом в его клетках сначала 1n, а затем, после слияния клеток, эндосперм голосеменных становится полиплоидным. Тем не менее, он выполняет ту же функцию, что и эндосперм цветковых растений: обеспечивает развивающийся зародыш питательными веществами. У некоторых растений (голосеменные, лилейные, орхидные, сложноцветные) образуется несколько зародышей (полиэмбриония). Самые тяжелые семена у сейшельской веерной пальмы: вес ее семени (ореха) достигает 18 кг. Самые тяжелые шишки – до 42 кг – у Encephalartus coffes – древесного растения из группы саговников. Наибольшее количество семян выбрасывает тополь черный, или осокорь (Populus nigra): одно дерево – 28 млн семян за год. Орхидея Cycnorches производит рекордное количество семян – 3 751 000.

Кожура семени, которая имеется у всех семян, многослойна. Ее функция – защита семени от высыхания, иногда от преждевременного прорастания и во многих случаях от света. Окраска кожуры семени часто темная, что зависит от присутствия в ней тех или иных пигментов, чаще всего антоцианов.

Поскольку семена покрытосеменных растений обеспечены дополнительной защитной оболочкой – стенкой плода (околоплодником), то плотность и окраска кожуры семени зависит от характера околоплодника: если околоплодник прочный (дуб, подсолнечник), то семенная кожура тонкая, в противном случае кожура толстая и деревянистая.

Семена сухих вскрывающихся плодов имеют более прочную и дифференцированную кожуру. В распространении семян важную роль играют выросты, образующиеся на семени. Они могут быть в виде волосков, что облегчает перенос семян ветром (тополь, ива).

У семян некоторых растений имеются мясистые придатки, обычно ярко окрашенные и богатые жирными маслами, белками, крахмалом (бересклет, фиалка, копытень), что привлекает птиц и насекомых, облегчая распространение семян.

При детальном рассмотрении семени на его поверхности можно заметить рубчик. Это место, где к семени прикреплялась семяножка, соединявшая сначала семязачаток, а потом семя с плодом (точнее с плацентой плода).

Рядом с ним находится небольшое отверстие – семявход (микропиле).

Оно необходимо для поступления воды в семя при его набухании, кроме того, корешок зародыша в большинстве случаев направлен к семявходу, и если при набухании семени кожура не лопается, то корешок прорастает из семени наружу через семявход.

Зрелые семена цветковых растений различаются главным образом по соотношению размеров зародыша и эндосперма, форме зародыша и его положению в семени.

Зародыш

растений может быть дифференцирован в различной степени. Дифференцированный зародыш зрелого семени обычно состоит из зародышевого корешка; зародышевого стебелька (гипокотиля); зародышевых листьев – семядолей и почечки, где находится точка роста побега. Таким образом, дифференцированный зародыш имеет зачатки всех вегетативных органов будущего растения.

Дуб – двудольное растение с двумя семядолями

У двудольных растений чаще бывает две семядоли, расположенные по бокам от зародышевого стебелька (зародыш с билатеральной симметрией). Почечка обычно находится на верхушке зародышевого стебелька. Иногда у зародышей двудольных встречается более двух или, наоборот, одна семядоля.

У зародышей клена, яблони, люпина может быть 3–4 семядоли, которые развиваются из рано расщепляющихся зачатков. У зонтичных, лютиковых (двудольные растения) зародыш может быть и с одной семядолей, что происходит обычно в результате срастания семядолей.

Иногда одна семядоля у зародыша двудольных возникает вследствие недоразвитости одной из семядолей (чистяк).

Для однодольных растений характерна одна семядоля, которая находится на верхушке стебелька, почечка обычно смещена вбок.

Зародыши двудольных могут иметь различную форму, они бывают прямыми (табак, клещевина), спирально закрученными (некоторые крестоцветные), согнутыми (куколь), подковообразными (пастушья сумка). У однодольных своеобразную форму имеет зародыш злаков.

Он занимает боковое положение в нижней части семени, имеет почечку с несколькими зачатками листьев.

Единственная семядоля зародыша злаков превращена в щиток, который при прорастании семени обеспечивает всасывание и передачу зародышу питательных веществ эндосперма.

У некоторых растений с мелкими семенами (у паразитических эпифитов, сапрофитов, насекомоядных, например у заразиховых, орхидных, грушанки, подъельника, росянки) зародыш бывает нерасчлененным, т.е. в нем нельзя выделить отдельные части. У растений с недоразвитыми зародышами их дальнейшее развитие происходит внутри семени, но уже после того, как оно отделяется от материнского организма.

1. Семена как двудольных, так и однодольных растений можно разделить на три типа:
2. 1) семена с хорошо развитым эндоспермом; 2) семена без эндосперма;
3. 3) семена с эндоспермом и периспермом.

Цикламен – двудольное растение с одной семядолей

Эндосперм

покрытосеменных растений развивается после оплодотворения мужской половой клеткой, спермием (набор хромосом 1 n), центральной клетки зародышевого мешка, которая имеет двойной набор хромосом. Именно поэтому эндосперм имеет тройной набор хромосом. Сначала при развитии семени эндосперм характеризуется активной метаболической деятельностью, он перерабатывает и передает зародышу вещества, поступающие из материнского организма. По мере роста семени эта деятельность затухает, и в эндосперме начинают откладываться запасные вещества. Далее отношения между зародышем и эндоспермом складываются по-разному, иногда для них характерно равновесие, а иногда антагонизм. Поэтому в зрелых семенах цветковых растений соотношение размеров зародыша и эндосперма сильно варьирует.

Ясень. Семя с эндоспермом

В семенах магнолиевых, лилейных, пальм зародыш мал, ткань эндосперма занимает почти все семя. В других семенах зародыш ко времени созревания разрастается и поглощает эндосперм, от него остается только слой клеток под семенной кожурой (яблоня, миндаль) или вообще ничего не остается, т.е.

семя состоит из кожуры и зародыша (тыквенные, бобовые, сложноцветные). В случае полного поглощения зародышем эндосперма, питательные вещества откладываются обычно в семядолях зародыша.

Одна из основных тенденций эволюции семени – редукция эндосперма и переход к увеличенному в размерах зародышу, в котором откладываются питательные вещества.

Тыква. Семя без эндосперма

Когда говорят о химическом составе семян, то в первую очередь это относится к химическому составу эндосперма, поскольку у покрытосеменных растений около 85% семян имеет эндосперм. Характерной особенностью семян является необычно низкое содержание в них воды: созревание семян сопровождается выходом воды через семенную кожуру.

Содержание воды в семенах составляет 5–10% по весу, вместо 70–85%, которые характерны для большинства растений. Эндосперм семян состоит из крупных клеток запасающей ткани.

Выделяют мучнистый эндосперм, в котором много крахмала, и маслянистый, в котором обычно много жирных масел, часто в сочетании с белком в виде алейроновых зерен (семена клещевины, ириса). Благодаря сильному обезвоживанию эндосперм бывает стекловидным.

Для цветковых растений характерен главным образом маслянистый эндосперм. У некоторых покрытосеменных содержание жиров в семенах составляет 40–50% (подсолнечник). Семена, где нет эндосперма, содержат обычно больше белка (бобовые).

Типичным примером семени двудольного растения с эндоспермом является семя клещевины из семейства молочайных. Внутри семени располагается маслянистый белый эндосперм, окружающий зародыш с двумя семядолями. В семени ясеня зародыш с двумя семядолями также погружен в эндосперм. Но у ясеня перед прорастанием семени семядоли зародыша сильно разрастаются, поглощая питательные вещества эндосперма.

Типичным примером семени двудольных без эндосперма является семя тыквы, где под плотной кожурой находится зародыш с крупными семядолями. Эндосперм в этом случае отсутствует, он «съеден» в процессе созревания семени.

В качестве примера семени однодольного растения с эндоспермом можно привести семя ириса (касатика). Под плотной кожурой семени находится стекловидный эндосперм, который занимает бoльшую часть объема семени.

Палочкообразный прямой зародыш в этом семени погружен в эндосперм. Выше уже упоминалось, что семя злаков имеет очень характерный зародыш с одной семядолей, расположенный в нижней части семени.

Большая верхняя часть семени злаков занята стекловидным эндоспермом.

Среди однодольных, которые имеют семена без эндосперма, можно назвать представителей порядка болотниковых, среди которых широко известные стрелолист и частуха. Семя частухи заключено в односеменной плодик и имеет форму подковы. Под плотной кожурой семени находится зародыш в единственной семядоле которого находятся все запасы, перешедшие туда из эндосперма при созревании семени.

Иногда в семенах растений возникает дополнительная запасающая ткань – перисперм, которая лежит под кожурой и образуется из нуцеллуса семязачатка.

Типичный пример семени с периспермом и эндоспермом – семя черного перца, где двусемядольный зародыш погружен в небольшой эндосперм, а вокруг него располагается мощный перисперм. Примерно такое же семя у кувшинки.

В некоторых случаях эндосперм вообще исчезает, и в семени остается только перисперм. Такие семена характерны для гвоздичных.

Прорастание семян

Прорастание семян – это переход от состояния покоя к вегетативному росту зародыша и образующегося из него проростка. Основные вегетативные органы есть уже у зародыша растений.

У проростка, который образуется из зародыша, не только разрастаются зародышевые органы, но и закладываются новые листья, боковые побеги, почки.

По мере дальнейшего развития образуются цветы, органы размножения, зачатков которых у зародыша не бывает.

Лишь у некоторых растений после опадания с материнского растения семя прорастает сразу – это характерно, например, для тополя, ивы. Если семена этих растений не прорастают в течение 6–8 дней, они не прорастают вообще.

Большинство семян, покинувших материнское растение, переходит в состояние покоя, которое длится у них различное время, иногда очень значительное. Например, семена лотоса могут сохранять всхожесть 70–100 лет. Известен уникальный случай прорастания семян люпина, которые хранились во льдах Аляски.

По данным радиоизотопного анализа, этим семенам было около 10 000 лет.Лопух

Одуванчик

Досрочному прорастанию семян препятствует накопление в них фитогормона – абсцизовой кислоты. Глубокий покой часто характерен для семян с твердыми покровами: такие семена обычно прорастают лишь после того, как под влиянием внешних воздействий, их кожура размягчается.

Кроме структуры кожуры на всхожесть влияют также содержание в семени воды и жиров: чем меньше жиров и воды в семенах, тем дольше они сохраняют всхожесть. У некоторых семян глубокий покой связан с недоразвитием семени.

Это характерно, например, для женьшеня, у которого семя прорастает только на третий год.

Пушица

Для некоторых семян характерна гетероспермия – разносемянность. Такие растения образуют семена, прорастающие в разное время. Обычно эти семена различаются и внешне.

Например, у белой мари существуют три вида семян: крупные (до 2 мм) с острым краем, коричневые, прорастающие в первый год; более мелкие, черные, прорастающие на второй год; очень мелкие, черные и блестящие, прорастающие на третий год.

Обычно кожура мелких семян в несколько раз толще, чем кожура крупных.

Гетероспермия обеспечивает наличие в почве запаса семян, что способствует более длительному сохранению вида на данной территории.

Рекорд по дальности «стрельбы» семенами, равный 15 м, принадлежит тропической лиане Bauhinia purpurea; бешеный огурец стреляет на расстояние в 13 м.

Самые легкие семена у паразитического растения заразихи: масса одного семени – 1 миллионная доля грамма. А у березы, чьи семена считаются самыми легкими среди деревьев и кустарников, на 1 г приходится 5000 семян.