Еще в школьном в курсе ботаники (6 класс) строение семени было достаточно простой и запоминающейся темой. На самом деле этот генеративный орган растения возник в результате долгого эволюционного процесса и обладает сложным и уникальным строением. В нашей статье мы рассмотрим особенности его структурных частей, строение двудольного семени, а также определим биологическую роль семян растений.
Появление семени в процессе эволюции
Растения не всегда были способны к формированию семян. Известно, что жизнь возникла в воде, и первыми растениями были именно водоросли. Они имели примитивное строение и размножались вегетативно - частями таллома и при помощи специализированных подвижных клеток - зооспор. Первыми выходцами на сушу стали риниофиты. Они, как и их будущие преемники - высшие споровые растения, размножались при помощи спор. Но для развития этих специализированных клеток была необходима вода. Поэтому при изменении условий окружающей среды уменьшалась и их численность.
Следующим эволюционным этапом стало появление семени. Это был огромный шаг вперед для адаптации и распространения многих видов растений. Внешнее и внутреннее строение семени обуславливают надежную защиту зародыша, окруженного запасом воды и питательных веществ. А значит, увеличивают жизнеспособность и видовое разнообразие флоры планеты.
Процесс формирования семян
Рассмотрим данный процесс на примере группы растений, которая в современном мире является господствующей. Это представители отдела Покрытосеменные. Все они формируют цветок - важнейший генеративный орган. В его пестике располагается яйцеклетка, а пыльники тычинок содержат спермии. После процесса опыления, т.е. переноса пыльцы с пыльника тычинок на рыльце пестика, спермии по зародышевой трубке продвигаются в завязь тычинки, где и происходит процесс слияния гамет - оплодотворение. В результате формируется зародыш. При слиянии второго спермия с центральной зародышевой клеткой образуется запасное питательное вещество. Его еще называют эндоспермом. Завершает строение семени прочная наружная оболочка. Такая структура является основой для развития будущего растительного организма.
Внешнее строение семян
Как уже было сказано, снаружи семя покрыто кожурой. Она достаточно плотная, чтобы защитить зародыш, находящийся внутри, от механических повреждений, перепадов температур и проникновения вредных микроорганизмов. А вот цвет семян варьируется в широких пределах: от черного до ярко-красного. Такое строение семени легко объяснить. У одних растений цвет служит для маскировки. Например, чтобы птицы не смогли рассмотреть их в почве после посадки. Другие растения, наоборот, приспособлены к распространению семян при помощи различных животных. Вместе с непереваренными остатками пищи они выделяют их далеко за пределами ареала произрастания материнского растения.
Внутреннее строение семени
Основной частью любого семени является зародыш. Это и есть будущий организм. Поэтому он состоит из тех же частей, что и взрослое растение. Это зародышевый корешок, стебелек, листик и почечка. Строение семени разных растений может существенно отличаться. У большинства из них запасные питательные вещества накапливаются в эндосперме. Это оболочка, которая окружает зародыш вокруг, защищая и питая его в течение всего периода индивидуального развития. Но бывают случаи, когда во время процесса созревания и прорастания семени оно полностью расходует вещества эндосперма. Тогда они накапливаются в основном в мясистых частях зародыша. Они называются семядолями. Такое строение характерно, например, для тыквы или фасоли. А вот у пастушьей сумки запас веществ сконцентрирован в ткани зародышевого корешка. Отличаются и семена различных систематических групп растений.
Особенности семян Голосеменных растений
Внешнее и внутреннее строение семени этой группы организмов характеризуется тем, процесс формирования и развития зародыша происходит на поверхности семенной кожуры. Кроме основных частей, семена Голосеменных имеют крыловидный пленчатый вырост. Он помогает распространяться семенам этим растений при помощи ветра.
Еще одной особенностью семян Голосеменных является продолжительность их формирования. Чтобы они стали жизнеспособными, должно пройти от четырех месяцев до трех лет. Процесс созревания семян происходит в шишках. Это совсем не плоды. Они представляют собой специализированные видоизменения побега. Некоторые семена хвойных способны храниться в шишках десятки лет. Все это время они сохраняют свою жизнеспособность. Чтобы семена попали в землю, чешуйки шишки раскрываются самостоятельно. Их подхватывает ветер, иногда перенося на значительные расстояния. Если шишки мягкие, внешне напоминающие орехи, они раскрываются не сами, а при помощи птиц. Особенно любят лакомиться семенами различные виды соек. Это также способствует расселению представителей отдела Голосеменные.
Само название данной систематической единицы свидетельствует о том, что зародыш будущего растения слабо защищен. И действительно, наличие эндосперма гарантирует только развитие семени. Но шишки многих растений раскрываются во время неблагоприятных условий развития. Оказавшись на поверхности почвы, семена подвергаются действию низких температур и недостатка влаги, поэтому не все из них прорастают и дают начало новому растению.
Особенности семян Цветковых растений
По сравнению с Голосеменными, представители отдела Цветковые имеют ряд значительных преимуществ. Формирование их семян происходит в завязи цветков. Это наиболее расширенная часть пестика, которая дает начало плодам. В результате семена развиваются внутри них. Они кружены тремя слоями околоплодника, которые отличаются своими свойствами и функциями. Рассмотрим их строение на примере костянки сливы. Наружный кожистый слой защищает от механических повреждений, обеспечивая целостность. Средний является сочным и мясистым. Он питает и обеспечивает зародыш необходимой влагой. Внутренний окостеневший слой является дополнительной защитой. В результате у семян есть все необходимые условия для развития и прорастания, даже при неблагоприятных обстоятельствах.
Семена Однодольных растений
Строение семени однодольного растения определить очень легко. Их зародыш состоит только из одной семядоли. Эти части еще называют зародышевыми листками. Однодольными являются все растения семейств Злаковые, Луковые и Лилейные. Если проращивать семена кукурузы или пшеницы, вскоре на поверхности почвы из каждого зернышка образуется по одному листочку. Это и есть семядоли. Пробовали разделить крупинку риса на несколько частей? Естественно, это невозможно. Все потому, что ее зародыш образован единственной семядолей.
Семена Двудольных растений
Семена семейств Розоцветные, Пасленовые, Астровые, Бобовые, Капустные и многих других несколько отличаются по строению. Даже исходя из названия, несложно догадаться, что их зародыш состоит из двух семядолей. Это является основной систематической особенностью. Строение семян двудольных растений легко рассмотреть невооруженным глазом. Например, семечко подсолнечника без труда разделяется на две равные части. Это и есть семядоли его зародыша. Строение двудольного семени видно и по молодым всходам. Попробуйте в домашних условиях прорастить семена обыкновенной фасоли. И вы увидите два плодолистика, которые появятся над поверхностью земли.
Условия прорастания семян
Строение семян двудольных растений, как и представителей других систематических единиц этого царства живой природы, обуславливает наличие всех необходимых веществ для развития зародыша. Но для прорастания необходимы и другие условия. Для каждого растения они абсолютно разные. Во-первых, это определенная температура воздуха. Для теплолюбивых растений это +10 градусов по Цельсию. А вот озимая пшеница начинает развиваться уже при + 1. Вода также необходима. Благодаря ей зернышко набухает, что ускоряет процессы дыхания и обмена. Питательные вещества переходят в форму, в которой они могут усваиваться зародышем. Наличие воздуха и достаточного количества солнечного света - еще два условия прорастания семени и развития всего растения, поскольку без них невозможен фотосинтез.
Семена и плоды
Каждый плод содержит семена. Строение семян высших растений практически идентично. А вот плоды более разнообразны. Выделяют сухие и сочные плоды. Они отличаются структурой слоев, которые располагаются вокруг семени. У сочных один из слоев околоплодника обязательно мясистый. Слива, персик, яблоко, малина, клубника... Эти лакомства любимы всеми именно благодаря тому, что являются сочными и сладкими. У сухих плодов околоплодник кожистый или окостеневший. Его слои обычно срастаются в один, надежно защищающий семена внутри. Коробочка мака, стручок горчицы, зерновка пшеницы имеют именно такое строение.
Биологическая роль семян
Большинство растений на планете для размножения используют именно семена. Строение семян современных растений - результат длительной эволюции. Эти генеративные органы содержат зародыш и запас веществ, обеспечивающий его рост и развитие даже в неблагоприятных условиях. Семена имеют приспособления для распространения, что увеличивает их шанс на выживание и расселение.
Итак, семя является результатом процесса оплодотворения. Оно представляет собой структуру, состоящую из зародыша, запасных веществ и защитной кожуры. Все его элементы выполняют определенные функции, благодаря которым группа семенных растений заняла господствующее положение на планете.
