Семена растений фото

Строение семян растений

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.

Генеративные и вегетативные органы растений фото
Рис. 1. Органы покрытосеменных

<!— Реклама —>

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.

Риниофиты фото
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.

Самые крупные семена растений фото
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.
Строение семени однодольных и двудольных растений фото
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.
Строение семян фасоли фото
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).

 

Leave a Reply

Ваш адрес email не будет опубликован.