Строение и прорастание семени

Растения и животные

Строение и прорастание семени

Семя представляет собой маленькое расте­ние, образовавшееся в материнском организме. Оно возникает из семязачатка (семяпочки), находящегося внутри завязи — части пестика цветка. В семени накоплены содержащие азот соединения (белки), безазотистые соединения-углеводы (крахмал).

Пшеничная мука состоит преимущественно из крахмала. Если щепотку муки положить в марлю и промыть водой, на марле останется клейковина — растительный белок. Зерно пшеницы, раздавленное на чистой белой бумаге, оставляет жирное пятно, так как в семени на­коплены и жиры.

Семена растений можно разделить на два типа. К первому из них относятся, например, семена бобовых растений. Каждое семя этого типа состоит из зародыша и покрывающих его оболочек. Зародыш в свою очередь состоит из нескольких частей: почечки (зачаток стебля и листьев), корешка и семядолей. Подобные се­мена довольно крупны (горох, фасоль), в их семядолях откладываются запасы питатель­ных веществ.

В семенах второго типа — их называют плодами-зерновками,— кроме зародыша, оболо­чек и одной семядоли (щитка), есть еще запас­ная ткань — эндосперм. Зародыш у таких семян невелик, например у пшеницы. Щиток играет иную роль, чем семядоли семян первого типа: в нем находятся вещества, способствующие раст­ворению крахмала, накопленного в эндосперме.

Большинство семян прорастает не сразу после своего образования, а только весной. Они должны пройти так называемое послеуборочное дозревание (состояние покоя). У наших хлеб­ных злаков подобное состояние длится всего 20—30 дней, а то и меньше.

У других растений, например у косточко­вых (слива, вишня, черешня) и семячковых (яблоня, груша), период дозревания продол­жительнее. Чтобы весной вызвать дружное про­растание этих семян, их еще зимой подвергают стратификации: закладывают в ящик слоями, пересыпанными влажным песком, и вы­держивают несколько месяцев при температуре от 2 до 4° тепла. У семян растений, не под­вергнутых стратификации, всхожесть пони­жена, а проростки хилые.

В сухих зернах пшеницы при хранении влажность не должна превышать 14%. В семе­нах некоторых других растений влажность еще меньше. (Сравни: в листьях количество воды достигает 85% .) Все жизненные процессы в се­менах поэтому протекают крайне медленно. Когда содержание воды в зернах пшеницы увеличивается на 5—10%, в них начинается интенсивное дыхание и при этом выделяется тепло. Зерно нагревается, и если оно лежит в кучах, то его температура может подняться так высоко, что оно даже обуглится.

В сухом семени протоплазма густая, твер­дая, и жизнь в нем как бы замирает. По виду не отличишь мертвое семя от живого. Но раз­личие между ними быстро обнаружится, если дать семенам воду, повысить температуру до +20° и открыть доступ кислороду. Тогда жи­вое семя прорастет, а мертвое покроется пле­сенью и сгниет. Таким способом и проверяют всхожесть семян перед посевом.

У семян различных растений всхожесть сохраняется по-разному. Например, семена то­поля, ивы и кофе теряют всхожесть за несколь­ко недель, а семена тыквенных и некоторых бо­бовых сохраняют ее несколько лет, хотя с каж­дым годом она становится все меньше и меньше. Объясняется это тем, что жизненные процессы в сухом семени хотя и замедленны, но все же существуют: семена живут, старятся без про­растания и постепенно умирают.

Что же происходит в семенах при прораста­нии? Проникшая в клетки вода вызывает набухание протоплазмы, ядра, оболочки и дру­гих частей клетки. Протоплазма клеток со­стоит из коллоидов, способных набухать. (К коллоидам, или клееобразующим веществам, относятся, например, желатин, гуммиарабик.) В семенах много коллоидов; впитывая воду, они набухают, увеличиваются в объеме. Про­топлазма становится жидкой, и в ней начи­нается интенсивное дыхание — окисление, вы­деление углекислого газа и воды, а также образование необходимых растению новых органических веществ.

Чтобы дыхание не прекращалось, семенам нужны органические вещества — углеводы или жиры, состоящие из трех химических элемен­тов: углерода, водорода и кислорода. Сахар растворяется в воде, крахмал же только набу­хает. А в семенах растений чаще всего отло­жены запасы крахмальных зерен.

Как же растение использует эти запасы? В протоплазме образуются особые сложные вещества — ферменты. Это катализаторы, ускоряющие ход химических процессов в клет­ке. Сами ферменты при превращении вещества не растрачиваются, и потому их небольшое количество способствует превращению огром­ной массы вещества (см. ст. «Биохимия — наука о превращениях»).

В клетках растений много различных фер­ментов, так как каждый фермент способствует только одной какой-нибудь биохимической реакции. Протоплазма зародыша в семени об­разует фермент диастазу. Этот фермент прони­кает в клетки эндосперма и превращает отло­женный там крахмал в растворимый сахар. Таким же образом, с помощью ферментов, за­родыш переводит запасенные в семени белки и другие вещества в растворимую форму и об­разует новые массы протоплазмы. Начинается деление клеток и увеличение их размеров. Растение растет.

Пройдет несколько дней, зазеленеют листья, и растение начнет питаться уже не за счет запасов, отложенных в семени, а самостоятель­но усваивая нужные ему вещества из почвы и воздуха.