Растения способны размножаться и расселяться именно благодаря семени, ведь оно и является самим растением в зачаточном состоянии с некоторым запасом питательных веществ.

Для прорастания семени необходимы хорошие условия, поскольку в состоянии покоя все его процессы жизнедеятельности протекают крайне медленно.

Как прорастают семена?

Прорасти способны только семена с живым зародышем. К сожалению, многие из них погибают в виду болезней, вредителей или длительного хранения в непригодных условиях.

На следующей стадии молодой корень постепенно разрывает кожуру семени и прорастает наружу, постепенно укрепляясь в почве. Так прорастают семена, например, фасоли.

Далее начинает расти зародышевый стебелек, из которого уже над почвой развиваются семядоли (первые листья зародыша растения) и почечка (будущий надземный побег), в дальнейшем превращающиеся в стебель с листьями. Следует помнить, что у некоторых растений, например, гороха, семядоли так и остаются в почве, а надземный побег развивается из почечки.

Условия прорастания

Теперь необходимо рассмотреть условия прорастания семян. Разумеется, для различных растений условия могут варьироваться, однако три из них необходимы для любого растения.

Во-первых, хранить их можно в бумажных пакетах, тканевых мешочках или специальных хранилищах, а для прорастания им потребуется вода, тепло и воздух.

Во-вторых, они потребляют питательные вещества только в виде раствора (семена гороха, например, необходимо замачивать). Любое семя в сухой почве быстро погибает. Более того, зародышу также необходим приток кислорода и тепла (примерно 10-15 градусов, для ржи достаточно 1 градуса).

Далее семена необходимо правильно посеять, чтобы улучшить их прорастание. Для посева рекомендуется брать наиболее крупные семена, поскольку из семени с большим запасом питательных веществ развивается наиболее сильный росток. Более того, сеять необходимо, в зависимости от свойств почвы, размера семени и окружающей среды, на определенную глубину.

Как правило, крупные семена необходимо класть глубже. Также глубже закапывать семя следует в песок - для наилучшего достижения питательных веществ. А в глину необходимо закапывать семя ближе к поверхности.

Теперь семя может расти. Его клетки начинают активно делиться, и зародыш превращается в проросток. Постепенно появляется корешок, который начинает поглощать из почвы воду и минеральные вещества. Для своего роста он также использует запасенные органические вещества.

Условия прорастания семян

Определение 1

Прорастание - это переход семян из состояния покоя к росту зародыша и развитию из него проростка.

Необходимое условие для прорастания семян – период покоя. Если этот период значительно затягивается его стоит искусственно нарушить.

Методы нарушения периода покоя

Различают три метода нарушения периода покоя:

• Стратификация;
• Скарификация;
• Промывание водой.

Определение 2

Стратификация – подготовка семян к прорастанию.

Для того чтобы подготовить семена, их смешивают с увлажненным песком на срок от $30$ до $90$ дней при определенной температуре $5^\circ \ C$. Время выдержки зависит от вида растения. За этот период времени в семенах происходит физико-биохимические процессы, которые способствуют к прорастанию семени.

При повреждении кожицы открывается доступ к воздуху и влаги для семени, что способствует их набуханию и прорастания. Повреждение возможно механическое, или вызывается кратковременным действием крепкой сульфатной кислоты.

Определение 4

Промывание водой – процесс удаления из семени веществ, которые тормозят прорастания.

Факторы внешней среды для прорастания семян

Также большое значение для прорастания семян является энергия прорастания. Энергия прорастания зависит от факторов внешней среды, и характеризует посевное качество семян.

Вода, температура, свет, воздух, физиологические активные вещества относятся к факторам прорастания семян.

Влияние воздуха на прорастание

При прорастании семя дышит, поглощая при этом кислород, необходимый для окислительно-восстановительных реакций в клетках. Эти реакции стимулируют деление и рост клеток зародыша. Для того чтоб убедится в необходимости воздуха, проведем опыт.

Пример 1

Возьмем три стакана и поместим в них сухие семена пшеницы. Первый стакан накроем блюдце, во второй вместе с семенами поместим мокрую вату и также прикроем блюдцем, а третий наполним водой. Оставим на пару дней. В третьем случае семена не прорастут, а только набухнут, так как для самого прорастания семенам не хватает воздуха, который необходим для дыхания .

Влияние света на прорастание

Реакция на свет обусловлена действием его на обмен стимуляторов или ингибиторов в семенах. Так различают светолюбивые и темнолюбивые растения. Многие семена лучше прорастают в темно месте.

Влияние воды на прорастание

Вода необходима для набухания семян. Во время набухание кожица семени повреждается, затем появляются корешок и стебелек зародыша. Вода помогает всасывать необходимые питательные вещества семени для необходимого прорастания. Для убеждения необходимости данного фактора, проведем опыт.

Пример 2

Возьмем две емкости и поместим там семена фасоли. Первую просто накроем блюдцем, а в другую поместим мокрую вату и также накроем. Через пару дней заметим, что во втором случае семена проросли.

Количество воды для разных видов растений различно. Так для бобовых растений необходимо больше воды по отношению к злаковым растениям.

Значение температуры на прорастание

Не менее необходимым условием для прорастания является температурный режим. Определенное растение имеет свою благоприятную температуру. Одни культуры прорастают при $+2^\circ \ C$, другие – выше $+15^\circ \ C$. Зная температурные предпочтения культур, в сельском хозяйстве, разработан посевной календарь.

Теплолюбивые растения прорастают, при высоких температурах, являются выходцами из теплых широт, а при низких температурах прорастают холодостойкие – выходцы из северных районов.

Физиологически активные вещества на прорастание

Для того чтобы зародыш рос, он должен питаться. Питательные вещества семени находятся в эндосперме или в семядоли. При ограниченном запасе физиологических активных веществ зародыш будет медленно развиваться, или совсем может погибнуть. Для предотвращении этого фермеры вносят стартовые удобрения. Поглощая питательные вещества, в зародыше, происходит обмен веществ: поглощении кислорода и выделение углекислого газа.

Замечание 1

Таким образом, можно сделать вывод. Для прорастания семени необходимо наличие воды, тепла, света, воздуха и питательных веществ. И если исключить хоть бы один из факторов, семена не прорастут.

Превращение веществ в прорастающем семени

При прорастании семени в эндосперме и семядолях происходит разложение запасных веществ, в том числе и белков. Одновременно в зародыше начинаются синтетические процессы за счет тех веществ, которые протекают к нему.

Общее количество азотных веществ остается на одном уровне, не смотря на то что, происходит энергетический распад белков, потому что при этом накапливаются аминокислоты и аспарагин.

Резко уменьшается количество крахмала, но количество растворимых сахаров не уменьшается. Сахара расходуются на процесс дыхания, который очень энергично происходит в прорастающем семени. В результате дыхания непосредственно образуются богатые энергией вещества АДФ и АТФ, выделяются вода, углекислый газ и тепловая энергия. Сахара образуют клетчатки и гемицеллюлозы. Минеральные вещества остаются постоянны. Катионы регулируют осмотическое давление и коллоидно-химические процессы в новых клетках.

1. Что такое семя?

Семя - растение в зачаточном состоянии с запасом питательных веществ.

2. Какое строение имеют семена однодольных и двудольных растений?

Под семенной кожурой находится зародыш. У двудольных состоит из двух семядолей и расположенных между ними корешка, стебелька и почечки.

Большую часть зерновки однодольного растения составляет мучнистый эндосперм, клетки которого содержат питательные вещества. Зародыш маленький. Но семядоля у него одна. Она не содержит запаса питательных веществ, плотно прилегает к эндосперму и похожа на тонкую пластинку. Когда семя прорастает, питательные вещества из клеток эндосперма поступают к зародышу через семядолю.

3. Какие вещества входят в состав семян?

В состав семян растений входят органические вещества (белки, жиры, углеводы), минеральные вещества и вода.

Вопросы

1. Какие условия необходимы для прорастания семян?

Для прорастания семян различных видов растений требуются разные условия. Но три условия необходимы для прорастания всех без исключения семян - это наличие воды, воздуха и тепла.

2. По какой причине не прорастают сухие семена?

Зародыш может потреблять питательные вещества только в виде раствора.

3. Чем объяснить гибель семян в кипячёной воде?

В такой воде нет растворенного кислорода, нечем дышать зародышу семени, после его гибели семя просто загнивает в воде.

4. Почему семена надо высевать в рыхлую почву?

Семена надо высевать в рыхлую почву, чтобы они могли дышать.

5. Почему семена разных растений высевают в разные сроки?

Для прорастания семян различных видов растений требуются разные условия. Их нарушение может снизить урожай.

6. Какие теплолюбивые и холодостойкие растения выращивают в вашем районе?

Холодостойкие растения: пшеница, овёс, ячмень, горох.

Теплолюбивые растения: кукуруза, фасоль, огурец, тыква, дыня, томат.

7. Какие семена - лука или гороха - глубже заделывают в почву при посеве и почему?

Чем крупнее семена, тем глубже их сеют. Практикой установлено, что мелкие семена (репа, лук) надо сеять на глубину 1-2 см, семена средних размеров (редис, огурец) - на 2-4 см, крупные семена (фасоль, горох, бобы) - на 4-5 см.

8. Почему в песчаную почву семена высевают глубже, чем в глинистую?

Воздух в песчаной почве проникает на большую глубину, а влага лучше сохраняется в более глубоких слоях. Поэтому семена, посеянные в такую почву неглубоко, будут страдать от недостатка влаги.

9. Как будет развиваться проросток фасоли, лишённый одной или двух семядолей?

Развитие зародыша происходит медленно и постепенно он погибнет.

10. Почему для посева отбирают крупные семена?

Пока проросток не достиг поверхности почвы, для его роста и развития используются органические вещества, запасённые в семени. Но если они закончатся прежде, чем начнётся процесс фотосинтеза, проросток может погибнуть.

Подумайте

1. В живых клетках растений постоянно происходит обмен веществ и энергии. Проанализируйте рисунок 88. Какой вывод вы можете сделать? Обсудите ваш вывод с остальными учащимися класса.

Обмен веществ – это совокупность протекающих в организме различных химических превращений, обеспечивающих рост и развитие организма, его воспроизведение и постоянный контакт с окружающей средой.

2. Что необходимо учитывать при посеве семян разных видов растений?

При посеве семян разных видов растений необходимо учитывать теплолюбивые и холодостойкие это растения, размер семян, свойства почвы, количество воды, необходимое для прорастания.

Задания

Положите семена фасоли и зерновки пшеницы в банку с увлажнёнными опилками и следите за их прорастанием. По мере необходимости увлажняйте опилки водой, чтобы проростки не пересыхали. Каждый день вынимайте из опилок по одному проростку фасоли и пшеницы и засушивайте их, записывая, сколько дней проростку. Через 15-18 суток опыт прекратите, а из засушенных проростков сделайте коллекцию, показывающую рост и развитие проростков.

Задания для любознательных

Перед посевом важно знать всхожесть семян. Возьмите пробы в 100 семян зерновок пшеницы, ржи или кукурузы. Разложите их на специальных керамических пластинах или в тарелках на влажной тряпочке или фильтровальной бумаге. Накройте пластины стеклом, чтобы влага не испарялась, и поместите их в тёплое место.

Подсчитайте, сколько семян прорастёт за первые 10 дней. Эта цифра и есть процент всхожести. Нормальная всхожесть семян для посева не должна быть ниже 95%. Определите всхожесть семян, которые вы будете высевать на пришкольном участке.

Фенологические наблюдения

Проведите наблюдения за весенними явлениями в жизни растений. Весна - пора пробуждения растений (рис. 89). В природе она вступает в свои права с началом сокодвижения у растений. Это первый признак весны. Раньше, чем у других деревьев, начинается весеннее сокодвижение у клёна остролистного, чуть позднее - у берёзы. Отметьте, когда началось сокодвижение у этих растений в вашей местности.

В наших широтах сокодвижение у кленов начинается намного раньше, чем у березы: в Подмосковье, например, уже в марте, подтверждая наступление весны.

Начало «плача» у березы запаздывает по сравнению с кленом остролистым более чем на неделю и происходит при положительных температурах почвы и воздуха.

В южных и западных районах нашей страны «плач» у клена и березы обнаруживается намного раньше, чем в восточных районах. Начало сокодвижения у березы, например, в Верхне-Имбатском районе (Красноярский край) запаздывает по сравнению со Смоленским на полтора месяца.

Цветение ветроопыляемых деревьев и кустарников - второй признак весны. В средней полосе европейской части страны первой зацветает ольха (рис. 90). Цветки её невзрачны, но распустившиеся серёжки из тычиночных цветков хорошо заметны. Почти одновременно с ольхой зацветают орешник, мать-и-мачеха. Запишите в тетрадь, когда зацвели эти растения. Какова продолжительность цветения этих растений в вашей местности?

Календарь цветения для средней полосы России (в зависимости от метеоусловий сроки цветения могут отклоняться от календарных на 7-14 дней).

Цветы мать-и-мачехи появляются уже в конце марта – апреле месяце. Цветение мать-и-мачехи ранней весной, до распускания листьев, возможно потому, что в ее толстых длинных корневищах накоплены запасы питательных веществ, отложенных еще летом прошлого года.

Ранней весной цветут многолетние травянистые растения лиственного леса. Они часто зацветают до того, как сойдёт снег, поэтому их называют подснежниками. Все они светолюбивы и цветут под пологом леса, когда на деревьях и кустарниках ещё нет листвы. Выясните, какие раннецветущие растения (первоцветы) растут в вашей местности.

Наблюдая за жизнью растений в природе, составьте календарь весны для своей местности. Запишите в календаре сроки цветения ольхи, мать-и-мачехи, орешника и раннецветущих многолетних растений - подснежников. Затем запишите сроки распускания листьев у берёзы и липы, зацветания одуванчика, вишни, сирени. Если вы живёте в сельской местности, выясните, какие виды сельскохозяйственных работ проводят во время того или иного весеннего явления, замеченного вами (например, посев огурцов - во время цветения акации). Записывайте в дневник наблюдения в виде таблицы.

В этой теме поговорим о том, какие необходимо соблюдать условия для прорастания семян. Все мы знаем, что сухие семена могут долго лежать в зернохранилищах, при этом абсолютно без изменений. Но стоит семена посеять, как они через определённый промежуток времени (всё зависит от того какое семя посажено) начинают прорастать и образовывать всходы. Отсюда первое условие прорастания семян, на которое нужно обратить внимание – это значение воды: допустим у нас есть два стакана, в первый из которых мы поместим сухие семена пшеницы и фасоли и сверху прикроем блюдцем. В другой стакан поместим такие же сухие семена, но уже с помощью мокрой ваты либо фильтровальной бумаги, и также сверху прикроем блюдцем, чтобы влага из стакана не выходила. И оставим их на 3-4 дня. Отсюда не сложно догадаться в каком из стаканов прорастут семена, естественно во втором. Следовательно, для прорастания семян необходима вода.

Вода необходима семенам для набухания, так как при набухании кожура семени разрывается, в результате чего появляются корень и стебель зародыша. Также вода необходима для растворения питательных веществ семени, потому что зародыш семени может всасывать все необходимые питательные вещества только в жидком виде.

Для прорастания семян различных растений требуется разное количество воды. Особенно много воды нужно семенам бобовых растений (гороха, фасоли). Поэтому семена данных видов растений, а также некоторых овощных растений перед посевом желательно замачивать.

Вторым условием прорастания семян является значение воздуха. К нашим двум стаканам, пример которых был описан выше добавим ещё один стакан на дно, которого положим семена пшеницы и наполним его водой. В данном случае семена не прорастут, а только набухнут. Возникает вопрос. Почему? Стакан ведь наполнен водой? Стакан хоть и наполнен, но воздуха семенам не хватает. Воздух необходим для дыхания семян. Единственным исключением являются семена болотных растений, например риса, которые прорастают только под водой. Для прорастания этих семян достаточно небольшого количества воздуха, растворённого в воде.

Третье условие прорастания семян значение тепла. Кроме воды и воздуха для прорастания семян необходимо ещё и тепло. Различные растения по-разному относятся к теплу. Например, зёрна пшеницы либо овса прорастают при низких температурах около 1 – 2° тепла. А вот зёрна кукурузы прорастают при более высоких температурах около 10 – 12° тепла. Семена овощных растений, таких как огурцы и тыквы прорастают при температуре не менее +12° тепла. Всё зависит от родины растения. Исходя из того, при каких температурах прорастают семена и принято устанавливать сроки посева.

Исходя из всего вышесказанного можно сделать вывод, что для прорастания семян необходимы три условия: наличие воды, воздуха и тепла. Если не будет соблюдать хотя бы одно из условий, семена не прорастут. Поэтому при посеве семена надо помещать во влажную разрыхлённую почву, нагревшуюся до опреде­лённой температуры.

Для разных растений в зависимости от их потребности в тепле устанавливают различные сроки посева: ранние, средние или поздние.

Вопрос 1. Какие условия необходимы для прорастания семян?
Для прорастания семян необходимы три условия - это вода, воздух и тепло. Прорастанию семян предшествует их набухание вследствие проникновения внутрь семени воды. Зародыш, находящийся в семени, энергично дышит, а поэтому требует постоянного притока кислорода. Если семенам достаточно воды и воздуха, но не хватает тепла, они не прорастут и в конце концов погибнут.

Вопрос 2. Почему не прорастают сухие семена?
Сухие семена находятся в состоянии покоя, процессы жизнедеятельности протекают в них очень медленно, поэтому они не прорастают. Перед посадкой семена необходимо замочить.

Вопрос 3. Чем объяснить гибель семян в кипяченой воде?
Зародыш, находящийся в семени, энергично дышит, а поэтому требует постоянного притока кислорода. Если семена находится в кипяченой воде, они погибают от нехватки кислорода, так как при кипячении воды количество растворенного н ней кислорода резко уменьшается.

Вопрос 4. Почему семена надо высевать в рыхлую почву?
Воздух, необходимый для дыхания семени, в рыхлой почве проникает на большую глубину. Поэтому семена лучше высевать в рыхлую почву.

Вопрос 5. Почему семена разных растений высевают в разные сроки?
Семенам разных растений необходимы различные условия для прорастания. Семена холодостойких растений (пшеницы, овса, ячменя, гороха) прорастают при низкой температуре и обилии влаги, поэтому их высевают ранней весной. Семена теплолюбивых растений (кукурузы, фасоли, тыквы, дыни, томата, огурцов) следует высевать, когда почва достаточно прогреется.

Вопрос 6. Какие теплолюбивые и холодостойкие растения выращивают в вашем районе?
В различных районах России выращивают холодостойкие (пшеница, овес, ячмень, рожь, горох и др.) и теплолюбивые растения (кукуруза, фасоль, огурцы, тыква, дыня, арбузы, томат и др.).

Вопрос 7. Какие семена - лука или гороха - глубже заделывают в почву при посеве и почему?
Глубина заделки семян зависит от их размера. В крупных семенах гороха достаточно питательных веществ, и ростки не погибают, пробиваясь с большой глубины, поэтому при посеве их заделывают глубже, чем более мелкие семена лука.

Вопрос 8. Почему в песчаную почву семена высевают глубже, чем в глинистую?
Воздух в песчаной почве проникает на большую глубину, а влага лучше сохраняется в более глубоких слоях, поэтому семена, посеянные в такую почву неглубоко, будут страдать от недостатка влаги. На глинистых почвах, наоборот, не рекомендуется сеять семена слишком глубоко, так как глинистая почва более плотная и тяжелая. Даже у самой поверхности в ней мало воздуха, а влаги достаточно и в верхних слоях.

Вопрос 9. Как будет развиваться проросток фасоли, лишенный одной из двух семядолей?
Для нормального прорастания семени фосоли необходимые питательные вещества проросток фасоли получает от семядолей. Пока проросток фасоли не достиг поверхности почвы и не начал фотосинтезировать он использует питательные вещества отложенные про запас в емядолях. Поэтому семя с одной семядолей будет развиваться слабо из-за недостатка питательных веществ. Если они закончатся прежде, чем начнется процесс фотосинтеза, проросток может погибнуть. Из семени с большим запасом питательных веществ развивается более сильный проросток.

Вопрос 10. Почему для посева отбирают крупные семена?
Потому что из семени с большим запасом питательных веществ развивается более сильный проросток, который может лучше противостоять неблагоприятным условиям среды и с большей вероятностью выживет.