Семя высокоспециализированный орган полового размножения, расселения и переживания неблагоприятных условий жизни у семенных растений, развивающийся обычно после оплодотворения из семязачатка. Состав семян: Семена характеризуются определенным химическим составом. Все вещества семени можно разделить на две группы: неорганические и органические. Неорганические вещества семян представлены водой и минеральными веществами. Даже самые сухие на вид семена содержат от 7 до 12% воды. В этом можно убедиться, нагревая семена в пробирке. При этом на стенках пробирки будут образовываться капли воды. Характеристика семян

При сжигании семян остается зола, представляющая собой смесь различных минеральных солей. Семена всех растений содержат органические вещества белки, жиры и углеводы. Однако их процентное содержание в семенах различных растений не одинаково. В семенах одних растений накапливается большое количество крахмала (у пшеницы 66%, у ржи 67%); в других жиры (у льна до 48%, у клещевины до 70%); в третьих белки (у гороха 22-34%, у сои 34-45%). В любом случае, в большем или меньшем количестве в семенах содержатся все органические вещества. Характеристика семян

Типичное семя состоит из покровов (кожуры), зародыша и питательной ткани. Семенная кожура: Формируется обычно из покровов семязачатка. На поверхности семенной кожуры можно заметить маленькое отверстие бывший семявход, или микропиле, а также рубчик место бывшего прикрепления семяножки. Главная функция семенной кожуры защита зародыша от высыхания, механических повреждений и т.д. Кроме того, она способствует распространению семян. Строение семян

Зародыш.: Возникает из оплодотворенной яйцеклетки. Имеет диплоидный набор хромосом. Зародыш главная часть семени, состоящая из корешка, стебелька, почечки с листочками и одной или двух семядолей (первых зародышевых листьев). Запасающие ткани семени эндосперм, перисперм, основная ткань семядолей. Эндосперм.: Эндосперм развивается из оплодотворенного центрального ядра зародышевого мешка (имеет триплоидный набор хромосом). Строение семян

Перисперм. Перисперм – питательная ткань многих семян, образуется из диплоидных клеток нуцеллуса и имеет диплоидный набор хромосом. Таким образом питательные вещества в семени могут откладываться в перисперме, эндосперме или семядолях. По содержанию питательных веществ семена можно классифицировать: Строение семян

В зависимости от места локализации запасных питательных веществ различают четыре пять типов семян: семена с эндоспермом (мак, пшеница); семена с периспермом (куколь); семена с эндоспермом и мощным периспермом (перец); семена с питатеьными веществами в зародыше (горох, фасоль); семена с эндоспермом и питательными веществами в семядолях (лен). Классификация семян (олимпиадникам)

Семена с эндоспермом. В зерновке пшеницы различают три основные части: семенную кожуру, сросшуюся с околоплодником; зародыш семени; питательную ткань эндосперм. Эндосперм составляет основную часть семени, представлен триплоидными клетками с запасом питательных веществ в виде зерен крахмала. По периферии эндосперм окружен клетками алейронового слоя с запасным белком в виде алейроновых зерен. К эндосперму прилежит зародыш. В зародыше хорошо различимы корешок, почечка с листочками, стебелек и одна семядоля, которая преобразована в щиток (вторая семядоля редуцирована). Классификация семян

Семена без эндосперма и без перисперма на примере семени фасоли. Снаружи семя покрыто толстой кожурой, на вогнутой стороне которой можно обнаружить рубчик и микропиле. Под кожурой располагается зародыш, состоящий из двух крупных семядолей, имеющих почковидную форму, и расположенных между ними зародышевого корешка, стебелька и почечки с листочками. После оплодотворения в процессе развития семени питательные вещества из эндосперма поглощаются зародышем и откладываются в виде крахмальных и алейроновых зерен в семядолях, поэтому семядоли сильно разрастаются. Классификация семян

Итак, в зависимости от места локализации запасных питательных веществ различают пять типов семян: семена с эндоспермом (мак, пшеница); семена с периспермом (куколь); семена с эндоспермом и мощным периспермом (перец); семена с питатеьными веществами в зародыше (горох, фасоль); семена с эндоспермом и питательными веществами в семядолях (лен). Классификация семян (олимпиадникам)

Для прорастания семян необходимы определенные условия, главными из которых являются: 1 – наличие воды; 2 – доступ кислорода; 3 – определенная температура; 4 – живой зародыш семени. Перед прорастанием семена должны набухнуть. При этом семена поглощают большое количество воды. Это необходимо для активизации ферментов, которые переводят запасные вещества семени в легкоусвояемую и доступную для зародыша форму. Семена некоторых растений нуждаются в скарификации. Скарификация механическое повреждение водонепроницаемых покровов семени. Она может проводиться вручную или с помощью специальных механизмов. Условия прорастания семян

Прорастающие семена интенсивно дышат. Кислород необходим для осуществления окислительно-восстановительных процессов, стимулирующих деление и рост клеток зародыша. При этом они поглощают кислород и выделяют углекислый газ. Сырое зерно, собранное в кучу сильно разогревается – в результате дыхания выделяется много энергии, что приводит к гибели зародышей семян. Поэтому в хранилища засыпают сухие семена, хранилища проветривают. Условия прорастания семян

Большое значение для прорастания семян имеет температура. Семена многих растений способны прорастать в довольно широком диапазоне температур. Однако для каждого вида существуют определенные верхний и нижний пределы. Для большинства растений минимальное значение температуры 0-5 С, а максимальное С. Оптимальной для прорастания семян многих растений считается температура С. Условия прорастания семян К холодостойким растениям относится рожь, горох, пшеница. К теплолюбивым – дыня, огурец, томаты.

Семена многих растений умеренных и холодных климатических поясов не прорастают без промораживания. Поэтому в сельскохозяйственной практике применяют стратификацию выдерживание семян во влажном песке при низких температурах. Этот прием ускоряет прорастание семян многих растений. Условия прорастания семян

Плод репродуктивный орган покрытосеменных, обеспечивающий семенное размножение. Функции плода: формирование, защита и распространение семян. Плоды характерны только для цветковых растений. Плод образуется из цветка, как правило, после оплодотворения. Главную роль в образовании плода играет гинецей. Нижняя часть пестика завязь, содержащая семязачатки, разрастается и превращается в плод. Плод состоит из околоплодника и семян, число которых соответствует числу семязачатков. Плоды

Иногда в образовании плода принимают участие и другие части цветка (тычинки, околоцветник, цветоложе). Строение плода: плодоножка; 1 экзокарпий; 2 мезокарпий; 3 эндокарпий; 4 семя. Околоплодник, или перикарпий это стенка плода, развивающаяся из стенки завязи. Как правило, перикарпий составляет основную массу плода. В нем обычно различают три слоя: экзокарпий, наружный слой околоплодника; мезокарпий, средний слой околоплодника; эндокарпий, внутренний слой околоплодника. Плоды

У различных плодов слои околоплодника выражены по-разному. Например, у костянки (плод вишни, персика) экзокарпий тонкий кожистый, мезокарпий толстый сочный и мясистый, эндокарпий твердый деревянистый (косточка). У ореха лещины слои околоплодника практически неразличимы. Плоды

Общепринятой классификации плодов нет. Различают простой плод плод, образованный из завязи единственного пестика (горох, вишня, мак); сложный, или сборный, плод плод, образованный из нескольких пестиков одного цветка (малина, ежевика, лютик). Классификация плодов

Ложные плоды – плоды, образованные не только из пестика, но и из других частей цветка, например, цветоложа. К ложным плодам относятся: 1.Яблоко (яблоня, груша, рябина); 2.Земляничина, фрага (земляника); 3.Многоорешек, цинароидий (шиповник); 4.Тыквина (огурец, арбуз, дыня).

Что обозначено на рисунке цифрами 1 – 14? Из каких структур цветка образуется околоплодник? Из какой структуры образуется семя? Из каких структур образуется зародыш семени? Из каких структур цветка образуется эндосперм? Из каких структур цветка образуется кожура семени? Подведем итоги:

1. Из каких частей состоит плод персика? 2. Что обозначено на рисунке цифрами 1 – 4? 3. Какие части различают в околоплоднике персика? 1. Как называются плоды данных растений? 2. Что характерно для околоплодника каждого из данных плодов? Подведем итоги:

1. Какие плоды называют ложными? 2. Какие части цветка яблони принимают участие в образовании плода? 3. Какие части цветка земляники принимают участие в образовании плода? 4. Что образуется из пестиков в цветке земляники? 5. Какие части цветка шиповника принимают участие в образовании плода? 6. Что образуется из пестиков в цветке шиповника? Подведем итоги:

Цветочные растения по структуре семени делятся на двудольные и однодольные. Все растения, которые имеют в семени две семядоли, объединены по этому признаку в класс двудольных растений. В некоторых покрытосеменных растений в семенах есть всего одна семядоля и они объединены в класс однодольных растений.

Семядоли - зародышевые листки, которые развиваются в семенах. Семядоли выполняют функции:

1) фотосинтезують до начала закладки настоящих листьев у растений с надземным нарастанием (фасоль);

2) запасальну;

3) поглотительную, ассимилируя при прорастании питательные вещества эндосперма (злаки).

Особенности строения семени однодольных и двудольных растений представлено в таблице 17.

Таблица 17

СТРОЕНИЕ СЕМЯН ОДНОДОЛЬНЫХ И ДВУДОЛЬНЫХ РАСТЕНИЙ

Прорастания семян двудольных и однодольных растений происходит по-разному. В дводольного семена с надземным прорастанием (эпи-гейним), например, у подсолнечника первым на поверхность выходит гипо-котиль, что изгибается в виде петли, защищая конус нарастания от повреждения, затем над поверхностью почвы появляются семядоли, зеленеют и выполняют функцию первых фотосинтезирующих органов. При подземном (гіпогейному) прорастании, например, у дуба семядоли остаются под землей в оболочках семян, а на поверхность выходит епікотиль, на котором формируются первые листки.

У однодольных растений на поверхность выходит колеоптиль - первый надсім" ядольний листок, не имеющий листовой пластинки и в виде влагалища окружает конус нарастания (зародышевую почку). При прорастании через почву колеоптиль защищает зародышевую почку, а нарастающий корень прикрыт защитной влагалищем (колеоризою). в Дальнейшем над поверхностью почвы появляются следующие листки с листовыми пластинками. У злаков главный корень рано отмирает и замещается придаточными корнями.

> Плод и его биологическое значение

Плод образуется из цветка в результате изменений, которые происходят в ней после оплодотворения. Науку, которая изучает строение, развитие и классификацию плодов, называют карпологією (от греч. - кагжо<; - плод, logos - учение).

Плод - это генеративный орган покрытосеменных растений, образующийся из цветка и предназначен для защиты семян, а часто и для его распространения (рис. 45). Во время формирования плода стенки завязи разрастаются и образуют оплодень, или перикарпій.

Рис. 45. Плод персика (по Яковлевим, Челомбитько, 2001):

2 - оплодень;

3 - плодоножка.

Оплодень, или перикарпій (рис. 45, 2) (от греч. реги - вокруг, karpos - плод) - часть плода у покрытосеменных растений, образующийся из стенок зав" яге и окружает семя. Перикарпій состоит из трех слоев:

o екзокарпію - тонкого наружного слоя в виде окрашенной кожицы;

o мезокарпію - среднего слоя, м" ясистого в сочных плодов, менее выраженного в сухих;

o ендокарпію - внутреннего слоя, конечно тонкого и слизистого, способного в некоторых плодов превращаться в кам" янисту ткань, которая образует косточку.

Участие в формировании плода берет не только стенка зав" яге пестика, но и другие части цветка - цветоложе (земляника) (рис. 46), нижняя часть околоцветника (яблоко).

У некоторых растений плод образуется без предварительного оплодотворения. Такие плоды называют партенокарпними, они обычно не содержат семян (некоторые сорта винограда, груши, цитрусовых).

В природе встречаются случаи, когда плоды, формируясь из цветков соцветия срастаются между собой, образуя из нескольких плодов будто один плод. Такая совокупность плодов называется супліддям (свекла, шелковица, инжир, ананас).

Рис. 46. Плоды малины и земляники (по Яковлевим, Челомбитько, 2001):

1 - суничина земляники;

2 - багатокістянка малины.

Биологическое значение плода заключается в защите и распространении семян цветковых (покрытосеменных) растений.

Плоды имеют огромное значение в жизни человека: в них накапливаются углеводы, белки, жиры, минеральные соли, органические кислоты, витамины и т.п., поэтому они являются основными продуктами питания. Плоды также составляют важную кормовую базу для животноводства.

Отдел цветковых растений делится на два класса: двудольных и однодольных (магнолиопсиды и лилиопсиды).

Однодольные растения

Однодольные растения насчитывают около 64 000 видов (2 600 родов, 85-90 семейств). Они представляют собой преимущественно травы - однолетние, двулетние и многолетние, реже деревья, кустарники и лианы. Среди однодольных много водно-болотных, луковичных, эпифитов. Распространены на всех континентах мира. Главный корень однодольных обычно недоразвит, его функцию выполняет система придаточных корней. Цветки трехчленные, обоеполые (реже однополые), могут быть крупными или мелкими, собранными в соцветия. Околоцветник сростнолистный или свободный. Чашечка часто венчиковидная, имеется шесть тычинок (реже - меньшее число), один пестик.

Семейство лилейные содержит около 70 родов и более 2 500 видов, распространенных по всему земному шару. Это многолетние травы с подземными корневищами, клубнелуковицами и луковицами. Стебли о лиственные или листья только прикорневые, цельные, узкие. Цветки от крупных до мелких, обоеполые, трехчленные. Околоцветник простой, венчико- или чашечковидный, шестичленный. Имеется шесть тычинок, реже - три или двенадцать, один пестик. Плод - коробочка, иногда - ягода, семена содержат эндосперм.

Среди лилейных много разнообразных форм, приспособленных к произрастанию в различных условиях. Наиболее известны лилии, тюльпаны, алоэ, драцена, ландыш, спаржа и особенно лук и чеснок. Острый запах лука обусловлен эфирным луковым маслом. Чеснок содержит чесночное масло и гликозид аллин. Спаржа, благодаря содержащемуся в ней аспарагину, оказывает мочегонное действие. В корневище ландыша имеются ядовитые вещества, из которых получают лекарственные препараты (сердечные капли). Тюльпаны - исключительно эффектные декоративные растения. В культуре известно около 8 000 сортов, в основном гибридных. В Голландии создана целая индустрия выращивания тюльпанов, поставляемых во все страны мира. Лилия имеет красиво окрашенный цветок, декоративна, в природе встречается в различных биотопах: светлые леса, лесные луга, субальпийские луга.

Семейство мятликовых (или злаковых) включает до 900 родов и до 11 000 видов, распространенных повсеместно. Это многолетние, реже однолетние или двулетние травы, либо вторичнодревовидные растения (бамбуки). Стебли с узлами, полые в междоузлиях (соломина), реже сплошные. Листья очередные и двухрядные, с параллельным жилкованием, разделенные на длинное и открытое влагалище, длинную и узкую пластинку (у бамбуков имеется черешок).

Цветки сильно редуцированные, обоеполые (редко однополые, анемофильные). Соцветия - колос, метелка (сложные соцветия). Каждый маленький колосок представляет собой укороченное соцветие, состоящее из кроющих или колосковых чешуй и нескольких (или один - два) цветков. Каждый цветок защищен двумя цветочными чешуями, имеет три тычинки (реже одну - две или от шести до ста двадцати), один пестик. Плод - чаще всего зерновка, редко костянка или ягода, орехообразный. Семена с обильным мучнистым эндоспермом. Наиболее известна из злаковых пшеница, из которой получают муку, используемую для выпечки хлеба, печенья и других изделий; из нее получают манную крупу, макароны и т.д. Это очень древнее культурное растение. Ее возделывают уже более 10 тысяч лет. Известно 4 000 сортов пшеницы, из них наибольшее значение имеют твердая и мягкая пшеницы. Кукуруза - ценная южная продовольственная и кормовая культура. Из нее изготавливают до 150 технических и продовольственных продуктов. Рожь похожа на пшеницу. Мука из зерновок ржи темная, но ржаной хлеб питателен и вкусен. Овес заметно отличается от пшеницы и ржи. Его раскидистое соцветие называют метелкой. Из зерен овса вырабатывают толокно, овсяную крупу, геркулес и другие продукты. Просо, как и овес имеет соцветие метелку. Просо - крупяная культура. Просяная крупа - пшено, хорошо разваривается. Родина проса - Восточная Азия. Ценной зерновой культурой является также рис, который культивируется в южных районах на поливных землях. К этому семейству мятликовых также относятся различные дикие травы: тимофеевка - ценная кормовая трава; ковыль - многолетний засухоустойчивый злак; пырей - злостный корневищный сорняк. Злаки широко распространены по всему земному шару, многие из них - в южных регионах. Растущий в тропиках древовидный злак - бамбук и травянистый сахарный тростник, хорошо известны. Злаки имеют большое значение в жизни человека - из них получают продукты питания, корма, различное сырье для промышленности.

Двудольные растения

Общее число видов двудольных растений - свыше 200 тыс. (около 10 тыс. родов и 300 семейств). Рассмотрим наиболее крупные семейства. Семейство крестоцветных, включает более 380 родов и около 3 200 видов, распространено, главным образом, в северном полушарии, особенно в Средиземноморье, Западной и Средней Азии. Это травы или редко полукустарники и кустарники. Листья очередные, простые, без прилистников, редко прикорневые в виде розетки. Цветки в кистях, обоеполые. Околоцветник четырехчленный, лепестки венчика расположены накрест, шесть тычинок, один пестик, плод-стручок (или стручочек). Формула цветка Ч4Л4Т2+4П1. К этому семейству относятся такие пищевые растения, как капуста, брюква, репа, редис, редька, хрен; масличные - горчица, рыжик; декоративные - левкой; многие сорняки полей и огородов - сурепка, ярутка, пастушья сумка. В лесах растут чесночник и лунник. Многие капустные - хорошие медоносы. Крестоцветные опыляются насекомыми.

Семейство розовые , или розоцветные, включает около 115 родов и более 3 000 видов; распространено, главным образом, в умеренных и субтропических областях северного полушария, но некоторые виды встречаются и в южном полушарии. К ним относятся вечнозеленые, листопадные деревья и кустарники, травы. Листья разнообразные, простые и сложные, с перистым и пальчатым жилкованием, большей частью с прилистниками. Листорасположение очередное, редко супротивное. Цветки одиночные или в соцветиях, обоеполые. Околоцветник - пятичленный, редко трех-, четырехчленный или более. Имеют пять сросшихся у основания чашелистиков (редко - десять), пять лепестков (или отсутствуют); много тычинок (пять, десять или больше), много пестиков. Плоды разные: многолистовка, коробочка, многоорешек, яблоко, костянка и др.

Роза (или шиповник) - кустарник с шипами на побегах, с непарноперистосложными листьями. Цветки крупные, околоцветник двойной, пятичленный, венчик красный, белый, розовый, желтый. Тычинок и пестиков много. Махровые сорта многих роз культивируются как декоративные. Дикорастущие виды - шиповники имеют немахровые пятичленные двойные околоцветники, редко полумахровые. Шиповники обычно произрастают в подлеске светлых лесов, по опушкам, в поймах рек, по оврагам - в лесостепи и степи. Свежие плоды шиповника содержат значительное количество витамина С в комплексе с витаминами В2, Р, К и провитамином А, 1-8% сахаров, до 2% крахмала и 1-5% азотистых веществ. Специальный экстракт из плодов шиповника рекомендуют при заболеваниях печени.

К розоцветным относятся следующие деревья: яблоня, груша, вишня, слива, черешня, персик, абрикосы, миндаль, айва, ирга, черемуха, рябина; кустарники: малина, ежевика, костяника, травянистые - земляника и клубника; декоративные - боярышник и спирея.

Семейство бобовые (или мотыльковые) насчитывает 12 000 видов (490 родов) - деревья, кустарники, лианы, в северных участках ареала и в горах - многолетние и однолетние травы. Большинство травянистых видов сосредоточено в странах с умеренным и даже холодным климатом; деревья и кустарники в большинстве представлены в тропических и субтропических странах. Листья очередные, с прилистниками, перисто- и пальчатосложные, реже простые. Цветки обоеполые, чаще в соцветиях, иногда одиночные. Чашечка состоит из пяти сросшихся чашелистиков; венчик пятилепестной, своеобразного «мотылькового» типа: самый крупный, верхний лепесток - парус, два боковых - крылья или весла, два нижних срослись в лодочку. Тычинок десять, чаще сросшиеся в трубочку, охватывающую пестик. Плод - боб, обычно многосемянный, редко - односемянный. Формула цветка гороха: Ч(5), Л1+2+(2), Т(9+1), П1, а у других видов бобовых: - Ч5, Л1+2+(2), Т(10), П1.Особенность бобовых - образование клубеньков на корнях вследствие симбиоза с клубеньковыми бактериями, усваивающими атмосферный азот. Поэтому бобовые растения, являясь накопителями азотистых веществ в почве, богаты белками. К этому семейству относятся: желтая акация, горошек, клевер, огородные растения - горох, фасоль, соя, бобы, люцерна, люпин, душистый горошек.

Семейство пасленовые включает 90 родов и около 2 900 видов, распространенных почти по всему миру, но, главным образом, в тропиках Южной Америки. Это травы, кустарники и небольшие деревья с очередными простыми листьями. Цветки обоеполые в пазушных соцветиях или одиночные, пятичленные. Чашечка пятилопастная (или пятираздельная), редко четырех- шестилопастная, остается при плодах. Тычинок обычно пять (редко четыре или две), пестик один. Плод - коробочка, ягода. К этому семейству относятся некоторые овощные и лекарственные растения. Многие растения содержат алкалоиды, используемые для получения лекарств. Формула цветка Ч(5), Л(5), Т(5), П1. К этому семейству относятся: однолетний сорняк паслен черный, ягоды которого ядовиты (как и все растение); картофель, перец, баклажан, табак и томат - ценнейшие овощные, кормовые и технические культуры. Из картофеля получают спирт и крахмал - ценнейший пищевой продукт. Дурман и белладонна (красавка) также имеют большое значение, так как из них получают ценные лекарственные препараты.

Семейство сложноцветных включает до 1 300 родов и более 25 000 видов, широко распространенных по всему земному шару. Это многолетние или однолетние травы, полукустарники, реже кустарники, лианы или небольшие деревья с простыми, слабоветвистыми стеблями. Листорасположение очередное, реже супротивное или мутовчатое. Листья простые, цельные или различным образом рассеченные, иногда редуцированы, без прилистников. Цветы мелкие, собраны в соцветия корзинки, окруженные оберткой. Чашечка сильно редуцирована, венчик сростнолепестной, пяти-лопастной; различают четыре типа: трубчатый, язычковый, ложноязычковый и двугубый в виде воронки (воронковидный). Трубчатые цветки обоеполые с пятью мелкими лопастями сростнолепестного венчика; у ложноязычковых нижняя губа состоит из трех сросшихся лепестков, заканчивается тремя зубцами и имеет вид более или менее длинного язычка. Эти цветки только пестичные. В центре соцветия располагаются трубчатые цветки, а ложноязычковые - чаще по краю соцветия (ромашка, подсолнечник, девясил). У воронковидных цветков венчик сростнолепестной из пяти зубцов, цветки бесполые, обычно в соцветии краевые (василек); язычковые цветки состоят из пяти сросшихся в одной плоскости лепестков. Эти цветки обоеполые, часто полностью образуют соцветие; имеют пять тычинок, сросшихся пыльниками; один пестик и плод - семянку. Корзинка подсолнечника состоит из трубчатых (в середине) и ложноязычковых (по краю соцветия) цветков. У василька синего (сорняка) в центре соцветия расположены трубчатые цветки, а по краю - воронковидные. У одуванчика корзинки только с язычковыми цветками, а у бодяка - только с трубчатыми цветками. Многие сложноцветные (или астровые) имеют декоративное значение (например, георгины, астры, хризантемы, маргаритки).

Класс двудольных более представительный, чем класс однодольных. К двудольным относятся почти все деревья и кустарники, а также травы и лианы. Класс однодольных представлен в основном травами, порой гигантских размеров, к ним относятся также пальмы.

Отличия однодольных и двудольных:

1. У однодольных в семени одна семядоля (зародышевый листок), а у двудольных ­- две. 2. У однодольных корневая система мочковатая, а у двудольных – стержневая. 3. У однодольных жилкование листьев параллельное и дуговое, а у двудольных – сетчатое, (перистое). 4. У однодольных нет камбия, поэтому они не могут расти в толщину и все являются травами. У двудольных есть камбий, поэтому они могут быть травами, кустарниками и деревьями. 5. Количество элементов цветка (тычинок, лепестков) у однодольных кратно трем (3,6,9…), а у двудольных – пяти (5, 10, 15…)