§ 10. Семя, его строение и значение

Определения и обозначения

Семя — орган размножения семенных растений, который развивается из семязачатка после оплодотворения. В нём есть зародыш, запас питательных веществ и оболочка. Такое устройство помогает молодому растению начать развитие и пережить время до прорастания.

Зародыш — зачаток будущего растения внутри семени. В его состав входят зародышевые корешок, стебелёк, почечка и семядоли — первые зародышевые листья. Зародыш нужен для того, чтобы при подходящих условиях дать начало новому растению.

Семядоли — части зародыша, которые у многих растений служат местом хранения питательных веществ. У двудольных растений их две, у однодольных — одна. Число семядолей помогает отличать эти две группы растений, а запас в них питает зародыш при прорастании.

Эндосперм — ткань семени, в которой могут накапливаться питательные вещества. Он особенно заметен, например, в семенах пшеницы, где питательный запас окружает зародыш. Эндосперм нужен, чтобы обеспечить зародыш пищей на первых этапах развития.

Семенная кожура — наружная оболочка семени, образующаяся из покровов семязачатка. Она предохраняет зародыш и запас пищи от повреждений и чрезмерной потери воды. Благодаря этому семя может сохраняться до тех пор, пока не появятся подходящие условия для прорастания.

Как это устроено

После оплодотворения семязачаток начинает превращаться в семя. Из оплодотворённой яйцеклетки развивается зародыш, а покровы семязачатка становятся семенной кожурой. Такой порядок важен: внутри формируется будущий организм, а снаружи — защита, которая позволяет ему пережить время до начала роста.

Зародыш состоит из частей, которые позже выполняют разные задачи. Корешок первым выходит наружу и закрепляет проросток в почве, а также начинает поглощать воду. Стебелёк и почечка дают начало побегу с листьями. Семядоли могут передавать зародышу запасённую пищу, поэтому ему не обязательно сразу получать все необходимые вещества из почвы.

Питательные вещества находятся в семени не всегда в одной и той же части. У фасоли, например, запас сосредоточен главным образом в двух крупных семядолях, а эндосперм почти не сохраняется. У пшеницы одна семядоля, а большая часть запаса расположена в эндосперме. Размещение пищи зависит от особенностей развития семени и позволяет зародышу использовать запас при прорастании.

Когда семя попадает во влажную среду, оно поглощает воду и набухает. Оболочка размягчается, внутри активизируются процессы, необходимые для роста, и зародыш начинает использовать питательные вещества. Обычно первым появляется корешок: он закрепляет растение и помогает получать воду. Затем растут стебелёк и почечка, и проросток постепенно переходит к самостоятельному питанию.

Одной воды для прорастания обычно недостаточно. Зародышу нужно дышать, поэтому семени необходим кислород из воздуха, а для работы клеток требуется подходящая температура. У разных растений температурные требования различаются; свет необходим не всем семенам. Если хотя бы одно важное условие отсутствует, семя может не прорасти, даже если остальные условия благоприятны.

Запас веществ и защитная оболочка помогают семени сохраняться и расселяться. Семена могут переноситься ветром, водой, животными или человеком, а некоторые способны долго оставаться в состоянии покоя. Это означает, что рост временно замедлен, пока условия неблагоприятны. Когда появляется достаточно влаги, воздуха и тепла, семя получает возможность прорасти.

Сравнение семян двудольных и однодольных растений

Сравнивая семена, сначала найдите зародыш и посмотрите, сколько у него семядолей. Затем выясните, где расположен основной запас питательных веществ. Примеры в таблице показывают распространённые варианты, но при изучении конкретного растения стоит ориентироваться на его строение.

Разбор задач

Задача. Семена фасоли и пшеницы поместили во влажную тёплую почву, но без доступа воздуха. Какой вывод можно сделать о возможности их прорастания и почему? Чтобы ответить, нужно учесть не только наличие воды и тепла, но и потребности живого зародыша. Условия для начала прорастания рассматривают вместе, а не по отдельности.

1. Определим, какие условия есть. Почва влажная, значит, семена могут поглощать воду и набухать. Тепло тоже присутствует, поэтому температура может быть подходящей.

2. Проверим, есть ли доступ кислорода. По условию его нет, а зародышу необходимо дышать и получать энергию для роста. Следовательно, одно из важных условий прорастания отсутствует.

3. Сопоставим вывод с видом семени. У фасоли запас находится главным образом в семядолях, у пшеницы — в эндосперме, однако место хранения пищи не отменяет потребности зародыша в кислороде. Поэтому различие в строении не меняет результата.

Ответ: без доступа воздуха семена фасоли и пшеницы нормально прорасти не смогут, хотя воды и тепла достаточно. Причина в том, что зародышу нужен кислород для дыхания и получения энергии. Чтобы проверить вывод, можно сравнить набор условий с требованиями к прорастанию, не смешивая наличие запаса пищи с условиями среды.

В подобных задачах полезно отдельно выписать имеющиеся условия и недостающие. Если в условии говорится, что семя не проросло, это не обязательно означает, что оно погибло: оно могло не получить нужную влагу, кислород или температуру. Также нельзя делать вывод, что всем семенам необходим свет, если это прямо не указано для конкретного растения.

Типичные ошибки

Ошибка — считать семя просто оболочкой с запасом пищи. Внутри находится зародыш, из которого развивается новое растение, а пищевой запас лишь помогает ему в начале роста. Проверка: назовите отдельно зародыш, запас питательных веществ и семенную кожуру, объяснив роль каждой части.

Ошибка — полагать, что запас у всех семян расположен в одном месте. У фасоли он преимущественно находится в семядолях, а у пшеницы — в эндосперме. Так ошибаются, потому что запоминают строение одного знакомого семени и переносят его на все растения. Проверка: сравните число семядолей и расположение запаса у конкретных примеров.

Ошибка — думать, что для прорастания достаточно только воды. Вода нужна, но семени также требуются кислород и подходящая температура; потребность в свете зависит от вида растения. Проверка: перечислите все условия и отметьте, какое отсутствует в описанной ситуации.

Ошибка — путать прорастание с дальнейшим ростом взрослого растения. На первом этапе проросток использует запас семени, а позднее ему нужны свет для фотосинтеза и минеральные вещества из почвы. Проверка: спросите себя, о каком этапе идёт речь, и не приписывайте семени функции уже выросшего растения.

Связь с другими темами

Строение семени связано с темой размножения растений: семя возникает после оплодотворения и обеспечивает появление нового организма. Его части можно сопоставить с органами взрослого растения — корнем, побегом и листьями, поскольку эти структуры сначала представлены в зародыше. При изучении корня и побега становится понятнее, как проросток переходит от использования запаса к самостоятельной жизни.

Прорастание также связано с темами дыхания и условий среды. Семя поглощает воду, а зародыш использует кислород, чтобы получить энергию для роста. Различия семян однодольных и двудольных растений помогают сравнивать группы цветковых растений и узнавать их по строению зародыша.

Что запомнить

• Семя развивается из семязачатка после оплодотворения и служит для размножения и расселения растения.
• Основные части семени — зародыш, запас питательных веществ и семенная кожура.
• Зародыш включает корешок, стебелёк, почечку и одну или две семядоли.
• У фасоли запас обычно находится в семядолях, у пшеницы — в эндосперме.
• Для прорастания большинству семян нужны вода, кислород и подходящая температура; свет требуется не всем.
• При решении задач проверяй каждое условие отдельно и учитывай, где именно хранится запас питательных веществ.