§15. Семена

Определения и обозначения

Семя — орган размножения и расселения семенных растений, развивающийся из семязачатка после оплодотворения. Внутри семени находится зачаток нового растения, поэтому оно может дать начало следующему поколению. Образование семян также помогает растениям распространяться и переживать неблагоприятные условия.

Зародыш — зачаток нового растения, который уже имеет основные части будущего растения: корешок, стебелёк, почечку и одну или несколько семядолей. Из зародыша при прорастании развивается проросток. Его части дают начало корню, стеблю и первым листьям, поэтому именно зародыш станет новым растением.

Семенная кожура — наружная оболочка семени, защищающая зародыш и запасы питательных веществ от повреждений и высыхания. Она развивается из покровов семязачатка. Благодаря кожуре содержимое семени сохраняется до тех пор, пока не появятся подходящие условия для прорастания.

Эндосперм — ткань семени, в которой могут накапливаться питательные вещества для зародыша. Во время прорастания зародыш получает из неё материалы и энергию для роста. У разных растений запас находится в разных частях семени, поэтому эндосперм выражен не одинаково.

Как это устроено

После оплодотворения семязачаток начинает развиваться и превращается в семя, а завязь цветка — в плод. Такое разделение важно: семязачаток содержит будущий зародыш, а завязь образует оболочку плода вокруг семян. Плод может защищать семена и помогать их распространению. Поэтому семя и плод связаны, но образуются из разных частей цветка.

У фасоли снаружи находится семенная кожура, а под ней — зародыш с двумя крупными семядолями. Если осторожно разделить семядоли, между ними можно увидеть маленькие части зародыша. В семядолях запасены питательные вещества, и при прорастании они переходят к растущему зародышу. Такая организация позволяет семени снабжать проросток питанием до начала самостоятельного роста.

Пшеница, в отличие от фасоли, — однодольное растение: в её зародыше одна семядоля. Основной запас питательных веществ находится не в ней, а в эндосперме, который занимает значительную часть семени. Зародыш расположен у края зерновки и получает питание из эндосперма при прорастании. Различие связано с тем, что у двудольных запас часто сосредоточен в двух семядолях, а у однодольных может сохраняться в эндосперме.

Запасы питательных веществ нужны зародышу, потому что в начале роста он ещё не может самостоятельно получать питание от окружающей среды. Вода запускает процессы внутри семени, и зародыш расходует запас для образования новых клеток и роста корешка и побега. Позже проросток развивает листья и начинает самостоятельно создавать органические вещества. Запас помогает пройти начальный этап, но он ограничен и не заменяет дальнейшее питание растения.

Для прорастания большинству семян необходимы вода, воздух и подходящая температура. Вода размягчает кожуру, семя набухает, и активизируются процессы роста; кислород из воздуха нужен для дыхания зародыша. Температура должна быть достаточно благоприятной, чтобы эти процессы шли нормально. Одной воды недостаточно: в залитой почве мало воздуха, а при неподходящей температуре рост может не начаться.

Строение семян фасоли и пшеницы

Сравнивай сначала число семядолей, а затем место, где хранится основной запас: так легче отличить двудольную фасоль от однодольной пшеницы. Названия частей показывают их строение, а последний столбец помогает связать строение с ролью. Не следует считать, что у всех семян запасы расположены одинаково.

Разбор задач

Задача: на рисунке семени фасоли обозначены кожура, две крупные части и маленькая структура между ними. Нужно назвать части и указать, какая из них станет новым растением. Сначала определим, где находится наружная защита, затем вспомним устройство семени фасоли. Важно не перепутать крупные запасающие части с зародышем.

1. Кожура расположена снаружи семени, поэтому обозначенная наружная оболочка — семенная кожура. Она защищает содержимое от повреждений и высыхания.
2. Две крупные части внутри — семядоли. У фасоли в них находится запас питательных веществ, которым пользуется зародыш во время прорастания.
3. Маленькая структура между семядолями — зародыш. Это зачаток нового растения; именно он будет расти и образует проросток.

Ответ: снаружи находится семенная кожура, две крупные части — семядоли, а маленькая структура между ними — зародыш. Новое растение развивается из зародыша, тогда как семядоли снабжают его запасом питания. Если рисунка перед глазами нет, эти части можно узнать по их расположению и роли.

Задача: сравните семена фасоли и пшеницы, указав число семядолей и место основного запаса питательных веществ. Решение удобно построить на сопоставлении двух признаков, а не на внешнем виде семян. Фасоль относится к двудольным растениям, а пшеница — к однодольным.

1. У фасоли две семядоли, у пшеницы — одна. Число семядолей относится к строению зародыша.
2. У фасоли основной запас находится в семядолях. У пшеницы он преимущественно сосредоточен в эндосперме.
3. Проверяем, что не смешали число семядолей и место запасов: у пшеницы одна семядоля, но это не означает, что весь запас находится в ней.

Ответ: фасоль имеет две семядоли и запасает питательные вещества главным образом в них; пшеница имеет одну семядолю, а основной запас находится в эндосперме. Это различие показывает, что семена растений могут иметь неодинаковое строение.

Задача: семена держали во влажной тёплой почве: в первой ёмкости был доступ воздуха, во второй почву залили водой, в третьей семена оставили сухими. Чтобы определить результат, проверим наличие трёх условий: воды, воздуха и подходящей температуры. Вода и тепло есть в первых двух ёмкостях, а третья остаётся сухой.

1. В первой ёмкости есть вода, тепло и доступ воздуха. Значит, необходимые условия для прорастания обеспечены.
2. Во второй ёмкости вода и тепло есть, но залитая почва содержит мало воздуха. Зародышу не хватает кислорода для дыхания.
3. В третьей ёмкости воздух и подходящая температура могут быть, но семена сухие. Без воды процессы прорастания не запускаются.

Ответ: семена смогут прорасти в первой ёмкости. Во второй мешает недостаток воздуха, а в третьей — отсутствие воды; этот пример показывает, почему одного благоприятного условия недостаточно.

Типичные ошибки

Ошибка: считать семядоли только частью зародыша, которая не участвует в запасании питательных веществ. Так думают, потому что семядоли действительно входят в состав зародыша, но у фасоли они одновременно служат вместилищем запасов. Проверка: вспомни, где находится запас у фасоли, и отдели эту роль от роли зародыша как зачатка растения.

Ошибка: путать семя и плод, считая их одной и той же частью растения. Они развиваются рядом и часто рассматриваются вместе, но семя образуется из семязачатка, а плод — из завязи. Проверка: соотнеси каждую часть с исходной частью цветка, из которой она развивается.

Ошибка: полагать, что для прорастания достаточно только воды. Вода заметна, потому что семя набухает, однако зародышу также нужен кислород, а процессы роста зависят от температуры. Проверка: перечисли все три условия и убедись, что каждое из них есть в описанной ситуации.

Ошибка: считать, что у всех растений семена устроены одинаково. Фасоль и пшеница легко опровергают это предположение: у них различаются число семядолей и место основного запаса. Проверка: сравни семя двудольного растения с семенем однодольного и отдельно назови, где хранится питание.

Связь с другими темами

Чтобы понять образование семени, нужно знать строение цветка, а также различать опыление и оплодотворение. После оплодотворения семязачаток развивается в семя, а завязь — в плод, который защищает семена и может помогать их распространению. Так строение цветка связано с размножением и расселением растений. Знания о запасах в семени и условиях прорастания пригодятся при изучении дальнейшего развития проростка, размножения растений и выращивания культур.

Что запомнить

• Семя развивается из семязачатка после оплодотворения.
• В семени находятся зародыш и запас питательных веществ.
• Семенная кожура защищает содержимое семени.
• У фасоли две семядоли, у пшеницы — одна.
• Для прорастания нужны вода, воздух и подходящая температура.
• При прорастании зародыш использует запас питательных веществ.