Плодоношение и созревание семян рост и развитие вегетативных органов
Добавил пользователь Skiper Обновлено: 19.09.2024
Развитие управляющих функций мозга ребёнка: полезные советы и упражнения для педагогов
Сертификат и скидка на обучение каждому участнику
Рост, развитие и размножение растений. Основные понятия. Размножение вегетативное, бесполое и половое. Чередование поколений, смена ядерных фаз. Мейоз и его место в жизненном цикле развития высших растений.
Мы изучили строение вегетативных органов растений, теперь надо бы познакомиться со строением генеративных органов, с помощью которых происходит размножение растений. Но прежде чем, растение приступит к размножению, в нем происходит целый ряд определенных процессов: растение накапливает определенную органическую массу, которая обеспечит протекание некоторых стадий развития, иначе говоря, в растении происходят ростовые процессы и развитие.
Рост и развитие понятия не тождественные. Растения могут иметь одинаковое развитие, но различный рост и наоборот. Пример, любое огородное растение, выращенное при поливе и без полива. В обоих случаях они могут зацвести и дать плоды, т.е. разовьются до семян, но рост этих растений будет различным.
Под ростом понимают необратимое увеличение размеров растения (или его органов), обусловленное новообразованием органов, тканей, клеток или отдельных их элементов (цитоплазмы, пластид, митохондрий и т.д.). Рост – одно из наиболее ярких выражений активной жизни растительного организма. Растение растет всю свою жизнь. О происходящих в растении ростовых процессах может свидетельствовать целый ряд признаков (увеличение линейных и объемных размеров органа или растения, увеличение числа клеток, органов и т.д.).
Каждая клетка растения проходит 3 фазы роста:
эмбриональная фаза, происходит деление и увеличение числа клеток,
фаза растяжения – увеличение размеров клеток, клетки вытягиваются,
фаза специализации – происходит дифференцировка клеток.
Этим фазам соответствует кривая роста Сакса. Вначале рост идет медленно, т.к. при увеличении числа клеток увеличения их размеров не происходит, затем идет быстрый подъем кривой, соответствующей фазе растяжения, далее кривая идет параллельно оси абсцисс, т.к. в это время наблюдается 3 фаза роста, не связанная с увеличением размеров органа.
Развитие растения .
Под развитием понимают совокупность качественных морфологических и физиологических изменений растений на отдельных этапах его жизни, обусловленных внутренними особенностями организма влиянием внешних факторов. Примеры: прорастание семян, распускание почек, образование вегетативных и репродуктивных органов, цветение, плодоношение и т.п. Основой всех перечисленных (видимых) изменений служат определенные физиолого-биохимические процессы, приводящие к образованию микро- и макроструктур.
Развитие можно понимать в двух смыслах:
Онтогенез – индивидуальное развитие организма,
Филогенез – историческое развитие вида или группы растений.
Онтогенез – это развитие отдельно взятого растения от зарождения (появления семени) до естественной смерти. У одних онтогенез завершается в течение одного вегетационного периода (пр. однолетники – пастушья сумка), в течение двух лет (двулетники - тмин, морковь). Многолетние растения цвести и плодоносить начинают через несколько лет (береза – в 10-12 лет, дуб – 40-80 лет).
В онтогенезе выделяется несколько стадий:
1. вегетативная фаза – формируются вегетативные органы,
2. генеративная фаза – формируются генеративные органы.
В зависимости от условий жизни, растение проходит последовательно необратимые стадии: 1) покой семян, 2) прорастание и появление всходов, 3) проростки, 4) формирование вегетативных органов (первый лист, начало ветвления и т.д.), 5) бутонизация, 6) цветение, 7) плодоношение и осыпание семян, 8) отмирание растений, (для многолетних растений – вторичная вегетация). Существуют и другие подходы к выделению стадий развития растения. Как и на рост, внешние условия оказывают существенное влияние на прохождение стадий развития, что обычно сказывается на внешнем облике растения.
Размножение растений.
Размножение растений – это воспроизведение себе подобных.
В процессе онтогенеза растение проходит различные стадии – от молодого состояния к зрелому и в итоге - к гибели. Это закономерный ход развития. Организм непрерывно меняется в процессе роста, в процессе обмена веществ в клетках его накапливаются вещества – отбросы, ненужные организму, изменяющие проницаемость клеточных мембран, химический состав клеток и др. Кроме того, в организме накапливаются изменения, соответствующие изменениям окружающей среды. И как результат этих всех изменений, в зрелом взрослом организме возникают клетки, способные начать жизнь сначала, т.е. организм приступает к размножению. Размножение – одно из обязательных свойств живого организма. Размножением организм разрешает одно из самых сложнейших противоречий – проблему старения и омоложения организма. Механизмы этих процессов пока недостаточно ясны.
Все живые существа имеют давно сложившиеся способы размножения. У растений существуют три способа: 1) вегетативное, 2) бесполое, 3) половое.
Вегетативное размножение.
При вегетативном размножении дочерняя особь возникает из части тела материнского организма, имеет наследственные признаки и возраст материнского. Вегетативное размножение – это увеличение числа особей данного вида или сорта посредством отделения жизнеспособных частей вегетативного тела растения. При этом размножении обычна и типична регенерация – восстановление целого из части. Способность к вегетативному размножению весьма характерна для растений на всех уровнях организации. Многие нитчатые и пластинчатые водоросли, мицелии грибов, талломы лишайников легко распадаются на части, каждая из которых может стать самостоятельным растением. Это наиболее примитивный способ вегетативного размножения – распад тела без каких-либо специальных органов.
Наиболее разнообразные формы вегетативного размножения наблюдаются у высших растений. У покрытосеменных оно осуществляется частями вегетативных органов (корень, стебель, лист); но особенно часто их метаморфозами: корневищами, клубнями, луковицами, корневыми отпрысками (малина, вишня, яблоня), усами. Эти описанные случаи относятся к категории естественного размножения растений в природе. Они играют колоссальную роль в захвате территории. Все эти способы легко можно использовать для искусственного вегетативного размножения культурных растений. Многие культивируемые растения размножаются также черенками, отводками, путем прививок. С помощью вегетативного размножения человек получает одинаковое потомство и в большом количестве.
Бесполое размножение.
При бесполом размножении участвует одна материнская особь. Дочерние особи возникают из одной клетки материнского организма. Т.е. наследуются только признаки материнского организма. Омоложения не происходит или происходит частичное омоложение. Клетки, которые дают начало новому организму, называются спорами. Споры все одинаковые, т.е. не имеют пола. Спора – это клетка для бесполого размножения. Спора – это 1 клетка с ядром, цитоплазмой, запасом питательных веществ (жировые капли), с лейкопластами. Имеет две оболочки: внутренняя – интина, наружная _ более плотная экзина. Споры по размерам микроскопические, очень легкие, перемещаются ветром, воздухом.
У водных растений (водорослей) споры со жгутиками, подвижные - называются зооспорами.
Споры формируются в особых органах – в спорангиях (или зооспорангиях – они одноклеточные). Спорангий у наземных растений многоклеточный, имеет стенку, внутри которого находится особая ткань – спорогенная. Клетки спорогенной ткани (имеют диплоидный набор хромосом) делятся мейозом и образуются в огромном количестве гаплоидные споры. Организм, производящий споры и размножающийся с помощью спор, называется спорофитом.
Биологический смысл бесполого размножения: для быстрого и массового расселения и для переживания неблагоприятных условий среды.
Половое размножение.
Половое размножение – такой тип размножения, при котором дочерние особи возникают в результате полового процесса. Половой процесс в типичной форме заключается в слиянии двух специализированных половых клеток – гамет и образовании зиготы. Процесс слияния гамет называется оплодотворением. Ядро образовавшейся зиготы содержит удвоенный (диплоидный) набор хромосом по сравнению с одинарным (гаплоидным) набором в ядрах гамет. В диплоидном наборе хромосом ядра зиготы объединяется наследственный материал двух генетически разных родителей, т.е. молодой организм с удвоенным набором хромосом имеет наследственные признаки двух особей = происходит полностью омоложение. Биологическая роль полового процесса – обеспечение, появление генетически более разнообразного потомства, неиссякаемый источник изменчивости, обуславливающий широкие возможности приспособления организмов к среде обитания.
У растений бывают различные типы гамет: в соответствии с этим различают и типы полового процесса. В общем, гаметы очень мелкие, со жгутиками, голые (т.е. не имеют твердой оболочки).
1. Иногда все гаметы совершенно одинаковы по форме и размерам = изогамный тип полового процесса – изогамия.
2. Гетерогамия – одна из гамет по размерам больше.
3. Оогамия (оогамный половой процесс). Одна из гамет – яйцеклетка (женская гамета), совершенно неподвижна, лишена жгутиков, имеет крупные размеры и большой запас питательных веществ. Вторая гамета маленькая, подвижная со жгутиками – это мужская гамета – сперматозоид. У большинства семенных растений мужские гаметы в процессе эволюции утратили жгутики и носят специальное название – спермии.
Эти гаметы формируются в половых органах – гаметангиях: женские – архегонии, мужские – антеридии. Это многоклеточные органы, они возникают на растении, которое называется гаметофитом, т.е. гаметофит – это организм, производящий споры.
Т.к. при половом процессе происходит удвоение числа хромосом в ядре зиготы, то у всех организмов, размножающихся половым путем, в ходе их развития имеет место процесс, противоположный половому. Этот процесс – мейоз, сопровождающийся редукционным делением, в результате которого образуются клетки с гаплоидным набором хромосом в ядре. Мейоз у высших растений происходит при образовании спор. Оплодотворение и мейоз тесно связаны между собой и фактически представляют две фазы одного жизненного процесса.
Организм, имеющий диплоидный набор хромосом, называется спорофит. Спорофит формирует гаплоидные споры (при мейозе). Из спор развивается гаплоидный организм – гаметофит. Гаметофит образует мужские и женские гаметы, которые сливаются и образуют зиготу (новый молодой организм на стадии клеток). Зигота в свою очередь развивается в спорофит.
Схема, иллюстрирующая смену набора хромосом в цикле развития высших растений.
В цикле развития высших растений происходит смена ядерных фаз: первая = при оплодотворении (увеличение набора хромосом) и вторая смена - при образовании спор (уменьшение его).
У высших растений мейоз (уменьшение набора хромосом) происходит при спорообразовании.
С момента выхода на сушу высшие растения развивались в двух основных направлениях, они образовали две большие эволюционные ветви – гаплоидную (с преобладанием полового поколения - гаметофита) и диплоидную (с преобладанием бесполого поколения - спорофита).
Первая ветвь представлена моховидными, которые характеризуются прогрессивным развитием гаметофита и слабым развитием спорофита. Моховидные считаются слепой ветвью эволюции.
Вторая ветвь представлена всеми остальными высшими растениями. Развитие этих групп связано с совершенствованием спорофита. Спорофит в наземных условиях оказался значительно более жизнеспособным. Спорофит имеет крупные размеры, обладает сложным внутренним и внешним строением. Спорофит, производящий споры, менее связан с условиями увлажнения. Таким образом, эволюционное развитие высших растений, определено постепенным уменьшением зависимости полового процесса от капельно-жидкой воды. Гаметофит же претерпевает упрощение, редукцию. У более простых форм споровых растений гаметофит имеет самостоятельное существование и представлен отдельно от спорофита заростком. У папоротников заросток представлен обоеполой зеленой сердцевидной пластинкой, у плаунов – бесцветное обоеполое образование, у хвощей раздельнополые зеленые гаметофиты – женские представлены сильно расчлененной пластинкой, мужские – менее расчлененные.
У более организованных семенных растений гаметофит утерял способность к самостоятельной жизни и развивается в тканях спорофита, а у наиболее совершенных – покрытосеменных, сведен почти на нет. Сильно редуцированный мужской гаметофит этих растений называется пыльцевое зерно. Пыльцевое зерно – это двухклеточный паразитарный организм, который переносится воздушным путем. Одна из его клеток формирует пыльцевую трубку, а другая делится, образуя спермии. Эти спермии по пыльцевой трубке доставляются непосредственно к женским гаметам.
Женские гаметы формируются на сильно редуцированном женском гаметофите внутри особого образования семязачатка (см. след. Лекцию). Внутри семязачатка и происходит оплодотворение.
Т.о. оплодотворение здесь не связано с наличием воды, и это явилось большим преимуществом семенных растений в их борьбе за завоевание суши.
При благоприятных условиях семена огурца дают всходы на 4—6-й день после посева. Оптимальная температура для прорастания селян 25—35° С. Нормальные всходы можно получить при температуре не ниже 17—18° С. Для нормального прорастания семян огурца необходимо также наличие влаги. Для набухания семян нужно воды 36—42% абсолютно сухой их массы, а для прорастания— на 20—25% больше. Семена огурца при прорастании очень чувствительны к недостатку воздуха, снижая при этом энергию прорастания и всхожесть. Этим объясняется высокая отзывчивость огурца на легкие и рыхлые почвы и губительное действие на семена почвенной корки.
При прорастании семян огурца первым трогается в рост корешок, затем начинается развитие точки роста и появляется стебель. Корневая система в первый период вегетации растет интенсивнее, чем надземная часть растения. В последующем усиливается рост надземной части растений. Первый лист образуется лишь через 5—6 дней после появления всходов. Через 8—10 дней после первого листа образуется второй. После того как корневая система разовьется в достаточной степени, начинается быстрый рост листьев и стеблей. Каждый новый лист появляется через 3—4 дня, затем через день, ежедневно, а потом по два и больше листьев в день. Стебель также сначала растет медленно, а затем быстрее, достигая прироста до 2 см в день.
После образования у скороспелых сортов 4—6 листьев, а у позднеспелых — 6—8 листьев на главном стебле (плети) образуются боковые побеги первого порядка, затем на них побеги второго порядка и так далее, сначала в пазухах нижних листьев, затем в более верхних. Через 30—40 дней после всходов у скороспелых сортов и через 50—60 дней у позднеспелых начинается цветение. Первыми распускаются цветки соцветий, расположенных в пазухах нижних листьев главного стебля (у скороспелых сортов — в пазухах 2—3-го листа, у позднеспелых — 7—12-го листа). Затем зацветают первые цветки последующих соцветий и следующие цветки первого соцветия. Цветение постоянно распространяется снизу вверх и с главного стебля на побеги первого, а затем и последующих порядков.
Цветки огурца недолговечны — в северных районах они раскрываются обычно в 6—7 ч утра, бывают открытыми 1—2 дня, затем закрываются. Неоплодотворенные цветки могут сохранять венчик свежим до 4 суток. На юге в жаркое время сезона они бывают открытыми только полдня — с 4—5 ч до полудня. Рыльца женских цветков наиболее восприимчивы, а пыльца мужских цветков жизнеспособна в первые часы после раскрытия цветков, когда обычно и происходит оплодотворение. Иногда они способны к оплодотворению и до распускания цветков. Полноценная пыльца формируется при температуре около 20—30 °С. При снижении температуры до 14—17 °С жизнеспособность пыльцы снижается до 25%, а при температуре 7—12° С она становится стерильной.
Мужских цветков у растений однодомных форм огурца обычно значительно больше, чем женских, причем на различных частях растения их соотношение не одинаково. Чем порядок побегов дальше от основания стебля, тем больше относительное количество женских цветков. Соотношение цветков меняется также под влиянием факторов внешней среды и искусственного воздействия на растения. Снижение температуры и повышение влажности воздуха и почвы, сокращение светового дня в период формирования цветков, окуривание угарным газом или подкормки углекислотой, прищипки растений, воздействие на них ацетиленом и другие приемы способствуют увеличению абсолютного и относительного числа женских цветков. К сожалению, применение этих приемов практически возможно лишь в защищенном грунте. При культуре огурца в открытом грунте на соотношение цветков огурца можно воздействовать условиями питания и изменением рН среды. Усиленное питание фосфором, калием, бором и ограничение азота способствуют усилению образования женских цветков. Наибольшее число женских цветков образуется при нейтральной среде (рН 5,9-6,1).
После оплодотворения при нормальных условиях выращивания завязи огурца быстро растут и достигают технической (съемной) зрелости уже на 7—12-й день после оплодотворения (фаза зеленца). Сначала завязи интенсивно растут в длину, затем в толщину. В дальнейшем рост плодов постепенно замедляется и к началу созревания прекращается (период от фазы зеленца до полного созревания семян в плоде в зависимости от сорта и условий выращивания составляет 1—1,5 месяца), изменяется окраска, повышается кислотность, происходит одревеснение семенных оболочек, в конечном итоге теряется потребительская ценность плодов.
Онтогенез семени включает три последовательных периода: ювенильный, зрелости и старения, заканчивающийся гибелью семян.
Семена от оплодотворения семяпочек до созревания находятся в плоде относительно непродолжительное время: у огурца — 55—65 дней. В этот период в семенах происходят сложные процессы: их формирование, накопление запасных веществ, созревание. Все сопровождается морфологическими, физиологическими и биохимическими изменениями, в результате чего формируются физические и посевные качества семян.
I этап — формирование. Преобладают процессы формообразования и роста. Морфологические, физиологические и биохимические признаки подвержены большим изменениям. Семя и зародыш достигают максимальной величины. Семя приобретает характерный для культуры размер и форму. Для семян этого этапа развития характерна высокая интенсивность дыхания (зародыша и семени). Влажность семян на этом этапе высокая: 77—94 %. Масса 1000 семян к концу этого этапа составляет: 27—31 % (к максимальному значению).
Всхожесть семян огурца равна нулю. Практически семена начинают прорастать в возрасте 20—30 дней. Продолжительность этапа формирования семени составляет — 15—20 дней от опыления.
II этап — налив. Преобладают процессы синтеза. Продолжительность налива у семян 10—15 дней. У семян и плодов огурца продолжают изменяться морфологические признаки (размер, форма, окраска). К концу этапа зародыш полностью заполняет семенную оболочку.
Этап налива характеризуется интенсивным накоплением сухих веществ. Интенсивность дыхания семян достигает максимума, а в конце этапа начинает постепенно снижаться. Влажность семян снижается до 52—60 %.
Всхожесть семян к концу этапа составляет 20—26 %.
III этап — созревание. Характерны процессы полимеризации. В семенах происходят сложные биохимические превращения. Продолжительность этапа у огурца 25—30 дней. Семена приобретают характерную для сорта форму и окраску. Плоды приобретают характерные для сорта окраску, сетку и начинают размягчаться.
На этом этапе нами выделены фазы спелости (зрелости) семян: восковая и полная.
Фаза восковой спелости имеет большое производственное значение. К концу этой фазы семенные растения пригодны к уборке. Семенные плоды после уборки должны быть подвергнуты дозариванию. Таким образом, фазу восковой спелости при раздельной уборке семенников можно считать фазой уборочной спелости.
Для фазы полной зрелости характерны стабилизация физиолого-биохимических процессов, прекращение накопления сухих веществ в семенах. Семена приобретают высокие посевные качества. К концу фазы семена становятся биологически зрелыми. Влажность семян 35—38 %, всхожесть 90-99 %.
У огурца технологическая зрелость семян совпадает с биологической и к выделению семян из семенных плодов приступают при наступлении полной зрелости семян.
Размножение цветковых растений может осуществляться двумя способами – половым и бесполым, т. е. при помощи вегетации.
Вегетативное размножение основано на способности отдельных частей растений и даже отдельных клеток давать начало новым организмам. Этим путем может размножаться большинство древесных, кустарниковых и многие травянистые растения.
Различают следующие способы вегетативного размножения: отводками (виноград, крыжовник и др.) , усами (земляника, клубника) , корневыми отпрысками (малина) , луковицами (лилии, тюльпаны, лук, чеснок) , клубнями (картофель, топинамбур) , корневыми клубнями (георгины) , черенками (смородина, крыжовник) , корневищами (пырей ползучий) , делением куста (флокс) , прививками (плодовые культуры) .
Половое размножение цветковых растений связано с образованием гаплоидных мужских и женских половых клеток – гамет . В результате слияния гамет (оплодотворения) образуется диплоидная клетка – зигота , из которой развивается зародыш – зачаток нового организма, основная часть семени.
Оплодотворению предшествует опыление – перенос пыльцы из пыльников на рыльце пестика.
Различают перекрестное опыление растений, при котором пыльца с цветков одного растения переносится на цветки других растений насекомыми или ветром (реже водой) , и самоопыление. К самоопыляющимся растениям относятся ячмень, пшеница, овес, горох, фасоль и др.
На рыльце пестика пыльцевые зерна, состоящие из двух клеток, прорастают. Из так называемой вегетативной клетки развивается пыльцевая трубка , которая по тканям столбика дорастает до завязи и проникает в семяпочку.
Из второй генеративной клетки пыльцевого зерна образуются две мужские гаметы – спермии , которые по пыльцевой трубке попадают в семяпочку, где находится зародышевый мешок. Один спермий оплодотворяет яйцеклетку, второй – центральное ядро зародышевого мешка.
Из оплодотворенной яйцеклетки впоследствии образуется зародыш семени, а из центральной клетки – эндосперм (особая ткань, содержащая питательные вещества ). Из семяпочки образуется семя, а из завязи – плод.
Рост и развитие растений
Все вегетативные органы растений закладываются в виде зачатков еще в зародыше семени. При прорастании семян первым появляется зародышевый корешок, который направляется вертикально вглубь почвы, а через некоторое время – проросток растения, выходящий на поверхность почвы.
Некоторое время проросток использует питательные вещества семени, а после укоренения и появления всходов молодые растения переходят на собственное корневое питание, формируют листья, и за счет фотосинтеза образуют органические вещества, необходимые для их роста и развития.
Рост и развитие растений – явления, тесно связанные между собой, но не тождественные.
Под ростом следует понимать увеличение размеров и массы тех или иных органов растений, под развитием – качественные изменения, происходящие в их конусах нарастания, которые ведут к образованию половых органов, цветению и плодоношению.
У растений существуют фазы развития , или фазы образования вегетативных и генеративных органов. У мятликовых (пшеница, рожь, овес, просо и т. д.) отмечают следующие фазы:
- всходы;
- появление 3-го листа;
- кущение или развитие боковых побегов из подземных узлов стебля;
- выход в трубку или начало роста стебля;
- колошение (у растений, имеющих соцветие колос, - пшеницы, ржи, ячменя) или выметывание (у растений с соцветием метелка – проса, овса, сорго, риса и т. п. );
- цветение;
- молочная спелость зерна;
- восковая спелость зерна;
- полная спелость зерна.
У кукурузы, кроме того, отмечают фазу образования початков.
У других культур, например, у бобовых и гречихи, различают следующие фазы: всходы (выход на поверхность семядолей) ; образование первой пары настоящих листьев; ветвление стебля; появление бутонов; цветение; образование плодов (зеленая спелость) , налив семян и созревание семян (полная спелость) .
Следует иметь ввиду, что у всех растений закладка вегетативных органов (листьев и будущего стебля) заканчивается очень рано (ко времени появления 3 – 4-го листьев и начала кущения у злаков или ветвления бобовых культур) .
Чем благоприятнее условия, создаваемые приемами агротехники в этот период (рыхление до и после появления всходов, подкормка и др.) , тем больше листьев и междоузлий закладывает растение и тем более высокорослым оно становится.
В очень ранний период (фаза кущения – начало выхода в трубку у хлебов, фаза 3 – 4-й пары листьев у подсолнечника и других культур) у растений закладываются будущие соцветия – колос или метелка у хлебов, корзинка у подсолнечника, а затем и цветки. Это очень важный период в жизни растений, когда с помощью агротехники можно в значительной мере повлиять на мощность и продуктивность будущих соцветий.
Чем благоприятнее условия увлажнения и питания растений в этот период, тем больше колосков в колосе или метелке, цветков в корзинке подсолнечника, тем выше будет урожай.
В этот период проводят междурядные обработки пропашных культур, подкормки, борьбу с сорняками. Велика отзывчивость растений на все приемы ухода и в период, предшествующий цветению, а также во время цветения и начала образования плодов.
Семена растений
Нередко встречающееся определение семени, как органа семенного размножения растений, не совсем корректно, поскольку семя не является органом в обычном понимании этого термина. В семени объединены структуры двух (или даже трех) разных поколений жизненного цикла растения.
Более корректным будет определение семени, как зачаточного растения, из которого впоследствии может развиться очередное поколение данного растительного организма.
Семена имеют сложное строение, включающее несколько структур, которые можно считать добавочными. Их задача - обеспечить нормальное развитие зародыша.
Еще менее правильным будет называть семенами такой посадочный материал, как клубни картофеля, зерна подсолнечника и некоторых других культур. В данном случае при посадке используются плоды или клубни (у картофеля) . У пшеницы плодовая оболочка срастается с семенами в одно целое. Такой плод-семя называется зерновкой.
У ячменя, овса, проса, риса к плоду прирастают и цветковые чешуйки, в которые была заключена завязь; так образуется пленчатое зерно.
Во всех перечисленных случаях семя является лишь составной частью плода, т. е. входит в его структуру. Настоящими семенами можно назвать посадочный материал таких культур, как, например, горох, фасоль, горчица, лен.
Итак, семя - особое многоклеточное образование сложного строения, служащее для размножения и расселения растений, обычно развивающееся после оплодотворения из семязачатка, и содержащее зародыш.
Семенами называют только то, что развивается из семяпочек. Для посева же используются не только семена в буквальном смысле этого слова, но и плоды целиком.
Снаружи семя защищено достаточно твердой оболочкой, которая предохраняет его внутренние части от механических повреждений, проникновения микроорганизмов и болезней, способных привести к бесплодию семени, т. е. потери всхожести.
Любое семя состоит из зародыша с запасом питательных веществ. В зерновках пшеницы, кукурузы и других злаковых растений питательные вещества находятся в особой ткани - эндосперме. Она составляет 80. 85% веса зерновки. В клетках эндосперма содержится много крахмала, белок и другие вещества. Это кладовая зародыша. Отсюда прорастающий зародыш через щиток, прилегающий к эндосперму, черпает необходимые для роста питательные вещества.
Кроме щитка в зародыше можно различить крошечные корешок, стебелек, листочки, налегающие друг на друга.
Таким образом, зародыш - это маленькое растеньице, в котором в зачаточном виде сформировались все части будущего растения.
В семенах некоторых растений, например фасоли и гороха, запас питательных веществ заключен в самом зародыше, а точнее - в семядолях. Семя фасоли, например, состоит из двух крупных мясистых семядолей, крохотной почки, корешка и стебелька.
Семена растений могут быть очень разнообразны по форме и окраске. У злаков зерна удлиненные, у горчицы, капусты, гороха - шаровидные. Плод гречихи - трехгранный орешек, у чечевицы семена имеют форму двояковыпуклой линзы.
По форме и строению семян можно установить, какому виду растений они принадлежат, т. е. семена - своеобразный "паспорт" растения.
Семена различных растений отличаются не только формой, но и размерами - у одних они бывают крупными, у других - мелкими, даже пылевидными, как например, у бегонии. Едва ли не самые крупные из семян - плоды кокосовой пальмы, вес которых может достигать более одного пуда (до 18 кг) .
Относительно крупные плоды-семена и у грецкого ореха. У некоторых сортов бобовых растений одно семя весит 1,5. 2 грамма, а пшеничное зерно - всего лишь 0,03. 0,04 грамма, т. е. примерно в 60 раз меньше.
Из культурных растений самые мелкие семена у табака: в одном грамме содержится до 10 тысяч семян.
Распространяются семена различными способами. Некоторые, например, семена репейника, могут переноситься животными, прицепившись к шкуре, другие переносятся с почвой, например, копытами.
Семена фруктовых деревьев могут переноситься птицами, человеком и животными.
У некоторых семян имеются приспособления для полета (клен, одуванчик) , и они переносятся ветром. Другие подхватываются и переносятся водой. Есть даже растения, способные "выстреливать" своими семенами, разбрасывая их далеко вокруг. К таковым относится, например, так называемый "бешеный огурец" (Ecballium elaterium) , произрастающий в Крыму и на Кавказе.
При получении нужного количества тепла, воздуха и влаги начинается рост семян - прорастание. Происходит их набухание, начинаются химические изменения, в клетках семян пробуждается жизнь, и из семени появляется маленькое растение. Семя превращается в растение. Оболочка семени отпадает, растение вырастает, достигает зрелого возраста и производит новые семена - таков жизненный цикл большинства растений на планете.
Как определяют качество семян
Очевидно, что в соответствии с известной поговоркой – "что посеешь, то и пожнешь", в качестве посадочного материала необходимо использовать качественные семена. Но какие семена считать лучшими для посева? Для определения посевных качеств семян разработаны специальные методы, позволяющие установить пригодность семян для посева. Наиболее важные показатели качества семян - всхожесть, энергия прорастания, чистота, вес и влажность .
По внешнему виду иногда бывает сложно оценить качество семян – несмотря на кажущийся "здоровый" вид, они могут прорасти и дать всходы не полностью, а то и вовсе не взойти. Наиболее верный способ узнать, годны семена для посева или нет, - пробное проращивание.
Для этого отсчитывают 4 порции семян по 100 штук и проращивают их. Число семян, проросших за установленный для каждой культуры срок из ста отсчитанных, характеризует всхожесть посевного материала в процентах. Важно также, чтобы семена прорастали дружно, т. е. одновременно и быстро.
Число семян в процентах, проросших за первые 3. 5 дней, называют энергией прорастания. Чем выше энергия прорастания, тем дружнее будут появляться всходы, тем обильнее будет урожай.
Для определения чистоты отвешивают небольшую порцию семян, называемую навеской, и разбирают ее на чистые семена и сор. Затем определяют отношение веса чистых семян к весу всей навески в процентах. Это и есть чистота семян. Наиболее нежелателен живой (органический) сор: примесь семян других культур, особенно семена сорняков, головневые мешочки, живые вредители культур.
Большое значение имеет крупность зерна. Ее определяют весом 1000 семян в граммах. Установлено, что при посеве крупными семенами получают более высокий урожай.
Высаживание и посев непроверенных семян – большой риск для земледельца остаться без достойного урожая.
Классы семян
Семена по посевным качествам подразделяют на классы, в зависимости от их всхожести и чистоты.
Например, семена мягкой пшеницы первого класса должны иметь всхожесть не ниже 95%, а чистоту - не менее 99%.
Для семян второго класса допускается всхожесть не ниже 92%, для третьего класса - не ниже 90%.
При этом для семян первого класса допускается примесь семян сорняков не свыше 5 штук на 1 кг. Но даже и при такой небольшой засоренности посевного материала вместе с пшеницей на каждом гектаре будет посеяно до 900 семян сорных растений.
Семена, соответствующие этим требованиям, называются кондиционными.
Посев семенами первого класса обеспечивает наиболее высокий урожай. При сниженной всхожести приходится увеличивать норму высева. Подсчитано, что, высевая зерновые семена со всхожестью даже на 1% выше обычной, можно сэкономить при посеве сотни тонн зерна.
Ну, а если семена признаны непригодными? Тогда их вновь очищают, сортируют, доводят, как говорят, до посевных кондиций. Если же семена имеют всхожесть ниже допустимых пределов, их высевать нельзя. Они используются для различных хозяйственных нужд.
Рост и развитие растения обеспечивается за счет деления клеток. Изменение массы, размера и объема проростка семени можно наблюдать при его прорастании.
Рост растений. Вспомните строение клеток и тип тканей верхушечной почки и зоны деления корня. Как вы помните, там расположена образовательная ткань. Благодаря непрерывному делению ее клеток происходит рост корней и побегов. Рост растений связан с размножением — увеличением количества клеток и с перераспределением веществ, входящих в состав растения. На свету благодаря фотосинтезу рост зеленых растений обычно приводит к увеличению массы тела, так как накопление органических веществ преобладает над расходом их на дыхание. В темноте рост зеленых растений происходит благодаря имеющимся органическим веществам при одновременной трате их на процесс дыхания.
Рост стеблей злаков и других однодольных растений происходит преимущественно в междоузлиях. Их образовательная ткань расположена в основаниях листьев (узлах), поэтому рост стебля можно сравнить с тем, как раздвигается подзорная труба (вставочный рост) (рис.1).
Рис.1 Вставочный рост стебля злаковых растений
Если ежедневно в одно и то же время длину стебля фасоли измерять линейкой с миллиметровыми делениями, то можно заметить изменения на протяжении всего жизненного цикла растения. Сначала рост стебля идет медленно, затем ускоряется, достигает максимума, а затем замедляется и совершенно прекращается. Наблюдения показывают, что и все растения растут подобным же образом. Молодое дерево вначале растет медленно, затем рост его ускоряется, достигает максимума, затем замедляется и прекращается, Но даже у старых деревьев образуются новые веточки и каждую весну распускаются и растут новые листья.
Человек может регулировать рост растения в нужном ему направлении. Например, можно остановить рост стебля в длину, удалив верхушечную почку. Такой способ называется прищипыванием (выщипыванием) (рис.2). Дерево станет сильнее ветвиться.
Рис.2 Метод прищипывания (удаление верхушки стебля)
Можно удалить кончик корня (пикировка), это стимулирует сильное развитие боковых корней (рис.3). В результате улучшится питание растения и увеличится его продуктивность. При окучивании (присыпании земли к стеблю) растений из-за притока дополнительного кислорода также улучшается рост и стимулируется развитие придаточных корней. При обрезании молодых стеблей у яблони, малины, огурцов рост в высоту приостанавливается и начинается развитие боковых стеблей. В связи с этим весной в парках и во дворах производится обрезка деревьев и кустов, таким способом регулируют их рост.
Рис. 3 Пикировка корня
На рост растений влияют различные условия: количество влаги в почве и воздухе, наличие минеральных веществ, состав воздуха, свет, температура. У растений, которые произрастают во влажной почве, стебли и листья более сочные, чем у растений, которые растут на сухой почве. В полутемных и темных местах длина растений увеличивается быстрее, чем на свету. Например, побеги картофеля при хранении в темноте могут вырасти до нескольких метров. Свет уменьшает рост растения в длину. Когда вы наблюдали за ростом семени, вы могли заметить, что этот процесс связан с температурой. Для многих растений самая благоприятная температура 25-30°С. Более высокая температура замедляет рост. Многие весенние растения (подснежник, безвременник) вырастают сразу же после таяния снега. У разных растений устойчивость к холоду и жаре разная.
Рост растений также зависит от минеральных солей, поступающих из корневой системы. Если нет хоть одного нужного вещества, рост растения останавливается.
Для роста также нужен кислород, так как рост напрямую связан с затратами энергии. Зная необходимые условия для роста растений, нужно вовремя поливать, обеспечивать питательными веществами, обрабатывать почву, охранять от вредителей.
Используя эти знания, можно получать хороший урожай культурных растений.
Развитие растений. Качественные изменения в жизни и строении живых организмов называется его развитием. В ходе развития формируются новые свойства, органы.
Развитие организма начинается с появления зародыша. Первый этап в развитии растений называется зародышевый. Он охватывает время от начала формирования зародыша до момента прорастания семян. В этот момент главными факторами, влияющими на прорастание растений, являются температура и влажность. При низкой температуре семена не прорастают. Так же не способны прорастать и сухие семена.
Второй этап в развитии растений — молодость. Он длится от момента прорастания семени до первого цветения. В этот период жизни растение активно растет, значительно увеличивая свою зеленую массу. Оно ветвится, образует новые молодые побеги (веточки) и листья, растет в высоту (рис. 4).
Рис.4 Развитие растения
Как только растение приступило к цветению, начинается третий этап — зрелость. В этот период растение обязательно образует плоды с семенами. Большинство многолетних древесных растений в период зрелости, так же как и в период молодости, продолжают активно увеличивать свой рост. А однолетние растения тратят питательные вещества в основном на формирование плодов и семян, поэтому в период зрелости они растут незначительно или вообще прекращают рост.
Четвертый и последний период в жизни растительного организма — старость. В это время почти полностью прекращается рост растения, его цветение и плодоношение. Растение переходит в пассивное состояние и постепенно отмирает.
Растения являются целостными организмами. Все процессы в них взаимосвязаны и зависят как от самого растения (однолетнее или многолетнее), так и от условий окружающей среды.
Рост растения обеспечивает размножение клеток образовательной ткани. Рост в высоту — конус нарастания или верхушечная почка, рост в глубину — зона деления корня; рост деревьев в толщину — клетки камбия; рост в высоту у злаков — образовательняя ткань в основаниях междоузлий. Качественные изменения в жизни и строении живых организмов называется его развитием. Развитие имеет свои этапы: первый — зародышевый; второй — молодость (до полового размножения); третий — зрелость; четвертый и последний — старость. По срокам жизни растения подразделяются на однолетние (редис, пшеница, фасоль), двулетние (свекла, морковь, капуста) и многолетние (дуб, яблоня, виноград, смородина).
Читайте также: