Классификация семян растений с примерами
Семя представляет собой семязачаток, видоизмененный в результате оплодотворения.
У покрытосеменных растений семя находится в плоде, к стенке которого оно прикреплено семяножкой. Семя имеет зародыш, запасающие ткани (эндосперм или перисперм) и кожуру.
Иногда запасающая ткань отсутствует и питательные вещества находятся в тканях зародыша.
Зародыш — главная часть семени. Он разный по форме и расположению в семени. Зародыш имеет зародышевый корень и побег (стебель с отходящими от него семядолями либо одной — у однодольных или с двумя — у двудольных).
Семядоли (первые зародышевые листья) гомологичны листьям. Они являются боковыми придатками оси зародыша — гипокотиля. У некоторых высокоспециализированных однодольных семядоля трансформирована в щиток, в защитный орган почечки — гипокотилъ.
Из меристемы почечки развивается эпикотилъ. На верхушке зародышевого стебля — зародышевая почка. У некоторых растений зародыш слабо дифференцирован (пион). У ландыша и купены зародыш совсем не дифференцирован, а имеется только группа клеток — предзародыш.
Запасные вещества семени разнообразны. Кроме органических (белки, жиры, углеводы) есть и минеральные вещества. В одних семенах преобладает крахмал (пшеница, каштан, дуб), в других — масло (конопля, подсолнечник, лен, миндаль, клещевина).
Меньше всего в семенах белков. Но в масличных семенах их больше, чем в других семенах. Наивысшее количество белков в семенах бобовых — до 44 % (люпин, соя).
Кожура семени выполняет защитную функцию и в то же время способствует проникновению воды, необходимой для прорастания зародыша в нужный момент. У многих растений кожура плотная, трудно проницаемая для воды.
При прорастании семян некоторых растений кожура разрыхляется постепенно и растение прорастает поэтапно. Такое растянутое во времени прорастание семян биологически выгодно для вида.
На кожуре семени образуются разнообразные выросты, способствующие распространению семян. Наружные клетки кожуры способны ослизняться. Это помогает семени притягивать воду для прорастания (лен, базилик) и удерживаться в земле, сливаясь с частицами почвы. Иногда в клетках кожуры откладываются запасные вещества.
Различают несколько типов семян, которые отличаются друг от друга структурой зародыша, его дифференцировкой, наличием или отсутствием специальных запасающих тканей.
Примерами различных типов семян могут быть следующие:
- 1. Семена имеют кожуру, эндосперм и односемядольный (рогоз) или двусемядольный зародыш (морковь, клещевина).
- 2. У семян есть кожура, односемядольный (частуха, рогоз) или двусемядольный (дуб, фасоль) зародыш, нет эндосперма.
- 3. У семян имеется кожура, сохраняется эндосперм, образуется предзародыш (ландыш майский, хохлатка).
- 4. Семена имеют кожуру, предзародыш. Семена очень мелкие (любка двулистная, грушанка).
- 5. Под кожурой семян — перисперм, эндосперм и односемядольный (имбирь) или двусемядольный (перец) зародыш.
- 6. У семян есть кожура, перисперм, односемядольный (канна) или двусемядольный (раффлезия, гвоздика) зародыш.
- 5. Распространение плодов и семян. Очень редко семена прорастают на самом растении, как у живородящих растений мангровых лесов. Часто семена и плоды всходят, падая рядом с материнским растением. Но чаще они распространяются животными, ветром, водой и человеком.
Распространение семян и плодов имеет большое значение для расселения вида и обогащения флоры местности. В зависимости от агента различают следующие виды распространения семян: зоохория, анемохория, гидрохория, антропохория.
Зоохория — распространение плодов животными, как беспозвоночными, так и позвоночными. Среди беспозвоночных большое место занимают муравьи — мирмекохория. Они растаскивают семена, имеющие паренхимные выросты, богатые маслами (чистотел, звездчатка, первоцвет, фиалка, незабудка, василек и др.). Муравьи разносят семена и плоды на расстояние до 10 м.
Грызуны и птицы распространяют семена и плоды преимущественно древесных растений, как твердые, так и сочные. Бурундуки, белки, мыши, из птиц — сойки, ореховки разносят семена с твердыми покровами, что обеспечивает их сохранность в гнездах и кладовках, если они не используются.
Плоды с сочным околоплодником (ягоды, костянки), а также соплодия некоторых растений (инжир, фикус) распространяются птицами, млекопитающими, иногда черепахами. Семена, находящиеся в сочных плодах, пройдя через кишечник животного, приобретают лучшую всхожесть.
Птиц привлекают сочные и яркие плоды с твердым эндокарпием, защищающим содержимое семян от переваривания. Млекопитающих, как и птиц, привлекают сочные плоды с защитными приспособлениями, яркой окраской и привлекательным запахом.
Так, медведи способствуют распространению плодов рябины, малины. Среди птиц сочные плоды употребляют дрозды, зарянки, славки. В тропических странах в распространении семян пальм, тутовых на большое расстояние значительную роль играют рукокрылые млекопитающие.
Кроме перечисленных приспособлений семена и плоды некоторых растений имеют прицепки или выделяют клейкие вещества, способствующие их расселению. Чаще всего встречаются цепкие плоды, отдельные плодики или целые соплодия, пристающие к телу проходящего животного.
Это плоды зонтичных, бурачниковых растений, череды, лопуха. Наибольшую роль в их распространении играют млекопитающие. Многие семена и плоды прибрежных и болотных растений могут расселяться с прилипшим к телу водоплавающих и болотных птиц илом.
- Анемохория — распространение плодов, семян или целого растения ветром. Анемохория преобладает у растений двух семейств — сложноцветных и орхидных и распространена в степях, высокогорьях, саваннах, пустынях. Приспособления анемохорных семян или плодов различны. Есть приспособления, способствующие их летучести, перекатыванию по земле и даже «метанию». Среди летающих семян и плодов особенно многочисленны мелкие «пылевидные» семена с незначительной массой (орхидея, грушанка, норичниковые) — 0,001 — 0,003 мг. Другие летающие семена, а чаще плоды и соплодия имеют приспособления, напоминающие воздушные шары (хмель, некоторые зонтичные и маревые). Но гораздо чаще встречаются приспособления в виде оперения или крылаток. Обычно такие приспособления есть у растений открытых пространств. Оперение это волосовидные придатки, покрывающие всю поверхность плода (ветреница) или основание семени (ивы, рогоз), хохолок-парашютик на верхушке семян и плодов у сложноцветных. Крылатые семена характерны для вяза, березы, ольхи, граба, асимметричное однобокое крыло — для клена и ясеня. Крылатки при падении вращаются. Наблюдаются и другие анемохорные приспособления. Среди них воздушные шары — вздутые плоды (пузырник, астрагалы), перекатывающиеся с помощью ветра по земле. Тяжелые плоды имеют крылья и парашютные образования (держи-дерево). Эти приспособления действуют у тяжелых плодов только при сильном ветре.
- Гидрохория — распространение плодов или семян с помощью воды (морские или речные течения, ливневые потоки). Основные гидрохорные приспособления — защита семени от смачивания, способность держаться на поверхности воды (плавучесть). Держаться на поверхности воды плоды могут от 2-10 суток (частуха, рдест) до нескольких недель и месяцев (стрелолист), а у некоторых пальм — годами, сохраняя при этом всхожесть. Семена лютика водного имеют пробковый поясок, который помогает держаться им на воде и с его помощью распространяться по воде.
В процессе эволюции цветковых растений выработались приспособления для распространения плодов и семян без помощи разнообразных агентов — автохория.
Это самопроизвольное высыпание семян или плодов под влиянием силы тяжести, характерное для трав (дикорастущая пшеница, многие сорные растения), а также деревьев (каштан, дуб).
Среди растений автохоров — разнообразные баллисты, выстреливающие семена, т.е. собственно автохоры.
У одних растений семена разбрасываются в результате напряжения в мертвых клетках околоплодника. Это можно наблюдать у зрелых бобов, самшита, у некоторых видов фиалки и герани, а у кислицы и недотроги — в результате возрастающего напряжения в живых тканях плода.
Высокое тургорное давление у зрелого плода бешеного огурца приводит к отрыву цветоножки от плода и через образовавшееся отверстие содержимое вместе с семенами с силой выбрасывается наружу. Очень часто в природе наблюдается сочетание различных способов распространения плодов и семян.
Типы семян их строение и функции
Семя представляет собой высокоспециализированную структуру, предназначенную для размножения растений и развивающуюся из семязачатка цветка после оплодотворения.
В каждом семени содержится зародыш будущего растения. Также в строении семени выделяют такие структуры, как запасающие ткани (эндосперм) и семенная кожура.
Зрелые семена различых растений отличаются друг от друга по морфологии.
У большинства покрытосеменных растений в строении зародыша различают такие части, как зародышевый корешок, зародышевый стебелек, зародышевая почечка, семядоли.
У двудольных растений из двух зародышевых листов развиваются две семядоли, у однодольных — одна семядоля развивается быстро, вторая медленно, превращаясь в рудиментарную.
Семена как однодольных, так и двудольных растений делят на четыре типа на основании наличия или отсутствия внезародышевых запасающих тканей.
Это семена с эндоспермом, с наличием эндосперма и перисперма, только с периспермом, при отсутствии перисперма и эндосперма.
Существует классификация семян в зависимости от вида содержащегося запасного вещества в эндосперме.
Эндосперм представляет собой запасающую ткань, являющуюся основным источником питательных веществ для развивающегося зародыша.
Семена подразделяют на четыре типа: крахмалистые (например, у пшеницы в каждом семени содержится до 66% крахмала), белковые (у гороха до 30% белка в семени), маслянистые (к примеру, у клещевины семя содержит более 60% масла), с запасной клетчаткой (у кофейного дерева, пальмы).
По величине в сельском хозяйстве семена культурных растений подразделяют на крупные, средние и мелкие для удобства расчета расхода семян при посеве, а также определения условий посадки, в частности, глубины заделки семян в почву.
Способы распространения плодов и семян
После образования семян либо весь плод, либо содержащиеся в нем семена (или семя), отделяются от родительского растения. Способы расселения семян и плодов у цветковых растений очень разнообразны.
Конечно, ветер и вода здесь широко используются как посредники в расселении, но к ним еще добавляется посредничество животных, а также использование механических сил, возникающих в самом растении, и, кроме того, многочисленные приспособления плода, позволяющие наиболее эффективным образом использовать перечисленных посредников.
Существуют три главных внешних фактора, распространяющие семена,
- 1) распространение ветром (анемохория);
- 2) распространение животными (зоохория);
- 3) распространение водой (гидрохория).
Распространение семян животными
Распространение семян животными, в общем, более надежно, так как животные обычно посещают плодородные участки, подходящие для прорастания семян.
Плоды, снабженные колючками или крючочками, прицепляются к коже или шерсти проходящих мимо животных и могут быть перенесены на некоторое расстояние, прежде чем будут содраны или отпадут.
Прицепки развиваются из разных частей плода или окружающих структур .
Примерами служат плоды подмаренника цепкого, гравилата, лопуха, моркови, лютика, череды, репешка.
Примерами сочных плодов служат плоды сливы, ежевики, земляники, томата, яблони.
Мясистые части этих плодов служат пищей животным и птицам. При созревании они обычно приобретают яркую окраску и аромат, привлекающие животных. Животное съедает, и семена проходят через кишечник и выходят с испражнениями, часто попадая на плодородную почву. Содержащиеся в экскрементах питательные вещества могут повышать плодородие почвы вокруг семени.
Распространение семян ветром
Многие растения, распространяемые ветром, имеют специальные приспособления.
К их числу относятся летучки, которыми снабжены, например, семена ивы, кипрея, хлопчатника, плоды одуванчика, и крылатки, как, например, у сосны (голосемянные), яза, ясеня, клѐна, граба.
Плоды и семена, распространяемые ветром.
У ряда растений, например у мака, чернушки, наперстянки, лихниса, плод – коробочка, сидящая на ножке, которую колышет ветер, так что многочисленные мелкие семена высыпаются через поры в верхней части плода.
Семена некоторых растений, например, орхидей, настолько мелкие и лѐгкие, что разносятся ветром, не имея никаких специальных придатков, вскрывающихся плодов.
Вскрытие у них происходит путѐм растрескивания по шву между плодолистиками, как, например, у бобов. Семена при этом либо выбрасываются из плодов более или менее сильным толчком, либо просто выпадают из них. Некоторые из таких семян имеют приспособления для распространения ветром (например, у кипрея).
Коробочки тоже бывают вскрывающимися (например, у мака и кипрея), причѐм у некоторых растений семена выбрасываются из них с силой (например, у фиалки).
Распространение семян водой
В клетках стенки завязи накапливаются такие вещества как белки, крахмал, сахара, жирные масла, некоторые витамины и др.
Лишь немногие плоды и семена специально приспособлены для распространения с помощью воды. Они содержат воздушные полости, удерживающие их на поверхности воды.
Плоды, распространяемые водой
Кокосовый орех — костянка с волокнистым мезокарпием и многочисленными воздухоносными полостями. У кувшинки семя снабжено губчатой оболочкой, происходящей из ножки семязачатка.
Случайное распространение семян
Разделение семян и плодов на категории в зависимости от способа их распространения не является строгим.
Во многих случаях большую роль играет элемент случайности, и данный плод или семя может распространяться двумя из названных трѐх способов или даже всеми тремя.
Один из главных факторов случайного распространения является человек; семена могут прицепляться или прилипать к его одежде и т. д. или перевозиться с разными грузами на транспортных средствах.
Засорение зерновых культур семенами сорняков обычное явление, наблюдаемое по всему земному шару.
Орехи, припрятанные про запас грызунами, могут остаться, и прорасти следующей весной. Наводнения, ураганы и т. д. могут занести семена дальше, чем обычно.
