§ 38. Прорастание семян

Определения и обозначения

Прорастание семян — начало развития зародыша семени и превращение его в проросток. Зародыш — часть семени, из которой развивается новое растение. При прорастании он выходит из состояния покоя и начинает расти. Это первый этап жизни растения после семени.

Условия прорастания — необходимые факторы: вода, воздух и подходящая температура. Каждое условие помогает зародышу начать или продолжать развитие. Если хотя бы одного фактора не хватает, рост может задержаться или прекратиться. Знание этих условий помогает понять, почему семена в одних местах всходят, а в других нет.

Проросток — молодое растение, развившееся из зародыша семени. У него сначала появляется корешок, а затем побег, на котором развиваются листья. Проросток ещё не полностью самостоятельный и первое время зависит от запасов семени. По его росту можно наблюдать, как зародыш превращается в растение.

Запас питательных веществ — вещества семени, которыми зародыш питается на первых этапах развития. Они хранятся в семядолях или в другой части семени и расходуются по мере роста. Благодаря этому зародыш может развиваться до того, как его листья начнут фотосинтезировать. Запас ограничен, поэтому позже растению нужно самостоятельно получать вещества и энергию.

Как это устроено

Вода нужна семени не только как материал для будущего растения. Сухое семя почти не проявляет признаков роста, потому что его жизненные процессы идут очень медленно. Впитывая воду, семя набухает, а его оболочка становится мягче и легче пропускает вещества. Внутри зародыша активизируются процессы, которые позволяют использовать запас пищи и начать рост.

Зародышу нужен кислород из воздуха, потому что он дышит и получает энергию для развития. При дыхании питательные вещества семени используются клетками, а кислород помогает высвобождать из них энергию. Если семена полностью залиты водой или лежат в слишком плотной, плохо проветриваемой среде, кислорода поступает мало. Тогда дыхание нарушается, и прорастание замедляется или останавливается.

Температура влияет на скорость процессов внутри семени. В холоде они идут медленно, поэтому зародыш может долго не начинать рост. При чрезмерном нагревании клетки повреждаются, и семя теряет способность нормально развиваться. Для прорастания нужна не любая температура, а подходящая для конкретного вида растения; поэтому семена разных растений могут всходить в разное время.

Когда зародыш начинает расти, первым обычно появляется корешок. Он выходит наружу, закрепляет молодое растение и помогает ему поглощать воду из окружающей среды. Затем развивается стебелёк, который поднимает побег, а после него раскрываются первые листья. Такой порядок помогает проростку сначала закрепиться и обеспечить себя водой, а затем вынести листья к свету.

На первых этапах проросток не может полностью обеспечивать себя сам. Пока листья ещё не раскрылись или не начали активно фотосинтезировать, он расходует запас питательных веществ семени. Фотосинтез — процесс, при котором зелёные растения на свету создают питательные вещества из воды и углекислого газа. Когда листья начинают работать, проросток постепенно переходит от запаса семени к самостоятельному питанию.

Условия прорастания семян

Чтобы пользоваться таблицей, сначала найдите нужное условие и проследите, какую роль оно играет. Затем посмотрите, какие изменения ожидаются, если этого фактора нет. В последнем столбце описаны опыты: в них важно менять только проверяемое условие, а остальные оставлять одинаковыми.

Разбор задач

1. В трёх стаканах находятся семена фасоли: в первом — сухие семена, во втором — семена в воде, в третьем — влажные семена с доступом воздуха. В каком стакане семена прорастут лучше всего?

1. Вспомним, какие условия необходимы: семенам нужны вода, воздух и подходящая температура.
2. В первом стакане семена сухие. Воздух вокруг них есть, но воды недостаточно, чтобы они набухли и начали активно развиваться.
3. Во втором стакане воды много, но семена полностью погружены в неё. Воздуху трудно добраться до семян, поэтому им может не хватать кислорода для дыхания.
4. В третьем стакане семена увлажнены, но не залиты водой, и имеют доступ к воздуху. Если температура подходит фасоли, здесь присутствуют все необходимые условия.

Ответ: лучше всего семена прорастут в третьем стакане. В первом не хватает воды, а во втором возможен недостаток кислорода. Вывод относится к условиям задачи: важно, чтобы семена были влажными, но при этом могли получать воздух.

2. Сравните проростки фасоли, выращенные на свету и в темноте. Объясните, почему в первые дни оба проростка могут развиваться за счёт семени, но затем их рост различается.

1. В начале развития у семени есть запас питательных веществ. Поэтому первые дни оба проростка могут расти, даже если один находится в темноте.
2. На свету раскрываются зелёные листья. Они используют свет для фотосинтеза и начинают создавать питательные вещества, необходимые растению.
3. В темноте фотосинтез не идёт, хотя запас семени ещё может поддерживать рост. Когда этот запас расходуется, проросток уже не получает достаточно питания для дальнейшего развития.
4. При сравнении нужно учитывать не только высоту растений. Проросток в темноте может вытягиваться и выглядеть бледным, а на свету обычно развиваются зелёные листья.

Ответ: сначала оба проростка используют запас семени, поэтому способны расти без света. Затем проростку на свету помогает фотосинтез, а в темноте запасы постепенно заканчиваются и рост нарушается. Свет обычно не нужен для самого начала прорастания, но необходим для нормального питания зелёного растения.

3. Предложите опыт, доказывающий необходимость воздуха для прорастания семян. Укажите, какие группы семян нужно сравнить и какой вывод можно сделать.

1. Возьмём две одинаковые группы семян одного вида и одинакового количества. Перед опытом убедимся, что семена примерно одинаково свежие и целые.
2. Первую группу положим на влажную ткань так, чтобы к семенам свободно поступал воздух. Вторую поместим во влажную среду и полностью зальём водой, чтобы доступ воздуха был сильно ограничен.
3. Обе группы оставим при одинаковой подходящей температуре и будем наблюдать за ними одинаковое время. Воду, температуру и другие условия не будем менять по-разному, иначе нельзя будет понять, что повлияло на результат.
4. Сравним, сколько семян проросло и как выглядят проростки. Если группа с доступом воздуха развивается лучше, это поддерживает предположение о необходимости кислорода.

Ответ: нужно сравнить влажные семена с доступом воздуха и такие же семена, лишённые его доступа, оставив прочие условия одинаковыми. Если во второй группе прорастание хуже, можно сделать вывод, что воздух необходим для нормального развития. Такой опыт проверяет именно влияние доступа воздуха, а не воды или температуры.

Типичные ошибки

Ошибка — считать свет обязательным условием прорастания. Так думают, потому что взрослые зелёные растения зависят от света, но зародыш сначала использует запас семени. Проверьте себя: отделяйте начало прорастания от дальнейшего роста листьев — многие семена начинают прорастать и в темноте.

Ошибка — принимать полное погружение в воду за лучший способ увлажнения. Кажется, что чем больше воды, тем лучше, однако она может вытеснить воздух вокруг семени. Чтобы проверить рассуждение, вспомните, нужен ли зародышу кислород: семенам требуется влага, но также необходим доступ воздуха.

Ошибка — утверждать, что проросток сразу питается из почвы. Это заблуждение возникает из-за того, что взрослые растения поглощают из почвы воду и минеральные вещества. На первых этапах проросток расходует запас семени; проверить себя можно, проследив, откуда берётся питание ещё до появления развитых корней и листьев.

Ошибка — считать подходящей любую температуру. Семена могут казаться прочными, поэтому иногда предполагают, что они прорастут и в сильный холод, и в жару. Но холод замедляет жизненные процессы, а перегрев способен повредить семя; спросите себя, созданы ли для роста умеренные и подходящие условия.

Связь с другими темами

Чтобы понять прорастание, нужно знать строение семени: где находится зародыш и в каких частях хранится запас питательных веществ. Эти знания объясняют, откуда берутся первые корешок и побег и чем они питаются. Позже пригодится представление о дыхании, которое обеспечивает зародыш энергией, и о фотосинтезе в листьях. Тема помогает понять развитие растений и правила выращивания культур: семенам создают влажные, проветриваемые и достаточно тёплые условия.

Что запомнить

• Прорастание — начало развития зародыша семени.
• Для прорастания большинству семян нужны вода, воздух и подходящая температура.
• Сначала появляется корешок, затем развивается побег.
• До образования зелёных листьев проросток питается запасами семени.
• Свет обычно не является обязательным условием самого прорастания.
• Недостаток воды, воздуха или неподходящая температура задерживают прорастание.