§ 12. Условия, необходимые для прорастания семян. Типы прорастания

Определения и обозначения

Прорастание семени — переход семени из состояния покоя к росту зародыша. Зародыш — это зачаток будущего растения внутри семени. Когда его клетки начинают расти и развиваться, начинается развитие нового растения. Поэтому прорастание — не просто появление ростка над землёй, а начальный этап жизни растения.

Всхожесть семян — способность семян прорастать. Её оценивают по доле проросших семян в партии, то есть среди взятых для проверки семян. Например, если проросло большинство, всхожесть высокая; если проросла лишь малая часть — низкая. Эта оценка помогает понять, насколько пригодны семена для посева.

Надземное прорастание — тип прорастания, при котором семядоли выносятся над поверхностью почвы. Семядоли — части зародыша, которые у многих растений содержат запас питательных веществ. При таком типе они оказываются на свету вместе с молодым побегом. Пример — фасоль.

Подземное прорастание — тип прорастания, при котором семядоли остаются в почве. Побег при этом может выйти на поверхность, но сами семядоли поднимаются не над землёй. Так развивается, например, горох. Это определение помогает отличить тип прорастания по положению семядолей, а не по одному лишь появлению побега.

Как это устроено

Вода необходима, потому что сухое семя находится в состоянии покоя и его жизненные процессы идут очень медленно. Поглощая воду, семя набухает, а клетки зародыша получают возможность активнее работать. Вода также помогает веществам перемещаться внутри семени. Поэтому без увлажнения зародыш не начинает нормальный рост.

Кислород нужен зародышу для дыхания. При дыхании клетки получают энергию, необходимую для деления и роста, а также для развития корешка и побега. В рыхлой почве между частицами есть воздушные промежутки, откуда семя может получить кислород. Если семена надолго полностью погрузить в воду, доступ воздуха ухудшится, и прорастание может идти хуже.

Семени нужна температура, подходящая для работы его клеток. В холоде обмен веществ замедляется, поэтому зародыш развивается медленно или временно перестаёт расти. Слишком высокая температура тоже опасна: она может нарушить работу клеток и повредить зародыш. Значит, тепло само по себе не гарантирует прорастания — важен подходящий диапазон температуры.

Рост начинается с зародыша, который уже находится внутри семени. Обычно первым наружу появляется корешок: он закрепляет молодое растение в почве и начинает поглощать воду. Затем развивается побег, который растёт вверх и выносит к свету молодые листья. Такой порядок помогает растению сначала получить опору и воду, а затем продолжить развитие над землёй.

Тип прорастания зависит от того, какие части зародыша удлиняются сильнее. Если вытягивается участок стебелька под семядолями, он поднимает их над почвой — так происходит надземное прорастание, например у фасоли и подсолнечника. Если сильнее удлиняется участок над семядолями, побег растёт вверх, а семядоли остаются в земле. Такой тип называют подземным; он характерен, например, для гороха и дуба.

Условия прорастания семян и типы прорастания

Сначала можно проверить, какие условия нужны самому семени, а затем сравнить расположение семядолей при разных типах прорастания. В графе «Значение» указано, какую роль условие или признак играет в развитии растения. Примеры помогают связать описание с конкретными растениями.

Разбор задач

Задача 1. Сравните две одинаковые партии семян: одну поместили во влажную почву с доступом воздуха при подходящей температуре, другую — в сухую почву. Какие семена прорастут и почему? Чтобы ответить, проверим, какие необходимые условия есть в каждом случае, и сравним результаты.

1. Для первой партии есть вода: семена её поглощают, набухают, и в них запускаются процессы роста.
2. В почве есть доступ воздуха, значит, зародыш получает нужный для дыхания кислород.
3. Температура подходит для развития зародыша, поэтому все основные условия соблюдены.
4. Во второй партии семена находятся в сухой почве и не получают воду, хотя остальные условия могут быть подходящими.

Ответ: прорасти могут семена из влажной почвы, потому что у них есть вода, кислород и подходящая температура. Семена в сухой почве не прорастут, пока не получат достаточно воды.

Задача 2. Семена оставили в тёплой воде, полностью покрыв их слоем воды. Объясните, почему они могут прорастать хуже, чем семена во влажной рыхлой почве. Рассуждать нужно не только о наличии воды и тепла, но и о доступе кислорода.

1. Тёплая вода увлажняет семена, поэтому условие для набухания выполнено.
2. Однако семена полностью погружены, и к ним может поступать меньше кислорода, чем в рыхлой почве.
3. Без достаточного количества кислорода дыхание зародыша затрудняется, а значит, он получает меньше энергии для роста.

Ответ: в тёплой воде семена могут прорастать хуже из-за недостатка кислорода. Влажная рыхлая почва даёт семенам и воду, и доступ воздуха.

Задача 3. У одного растения при прорастании семядоли оказались над поверхностью почвы, а у другого остались под землёй. Определите тип прорастания в каждом случае и назовите признак, по которому сделан вывод. Не нужно определять тип только по тому, появился ли над землёй побег.

1. У первого растения семядоли поднялись выше поверхности почвы, поэтому это надземное прорастание.
2. У второго семядоли сохранились в почве, поэтому это подземное прорастание.
3. В обоих случаях решающий признак — положение семядолей относительно поверхности почвы.

Ответ: в первом случае прорастание надземное, во втором — подземное. Вывод сделан по положению семядолей, а не только по тому, что побег показался над землёй.

Типичные ошибки

Ошибка — считать, что для прорастания достаточно одной воды. Так думают, потому что именно набухание семени легко заметить, но зародышу также нужны кислород и подходящая температура. Проверь себя: перечисли все три условия и для каждого объясни его роль.

Ошибка — путать прорастание с дальнейшим ростом взрослого растения. Она возникает, если считать прорастанием только появление заметного побега над землёй. На деле процесс начинается с развития зародыша внутри семени; чтобы проверить себя, вспомни, что происходит до появления ростка.

Ошибка — называть прорастание надземным только потому, что над почвой появился побег. Побег выходит на поверхность и при подземном типе, поэтому этот признак сам по себе не подходит. Проверь положение семядолей: именно оно показывает тип прорастания.

Ошибка — считать, что чем выше температура, тем быстрее прорастут семена. Такое предположение кажется логичным, поскольку тепло ускоряет некоторые процессы, но чрезмерное тепло может повредить зародыш. Проверь себя: в ответе должно быть сказано о подходящей температуре, а не просто о высокой.

Связь с другими темами

Чтобы разобраться в прорастании, нужно знать строение семени: где находится зародыш и какую роль выполняют семядоли. Также пригодятся знания об условиях жизни растений и клеточном дыхании, при котором клетки получают энергию с участием кислорода. Позже эти представления помогут изучать развитие и размножение растений. Они важны и в практике: при посеве нужно учитывать увлажнение, доступ воздуха и подходящее тепло.

Что запомнить

• Для прорастания семени нужны вода, кислород и подходящая температура.
• Вода запускает процессы, необходимые для роста зародыша.
• Кислород нужен зародышу для дыхания.
• Сначала при прорастании обычно развивается корешок.
• При надземном прорастании семядоли поднимаются над почвой.
• При подземном прорастании семядоли остаются в почве.