Процесс прорастания семян

Развитие любого растения начинается с прорастания семян. У семени (лат. Semen), упавшего на землю, не так уж много шансов выжить: ему угрожают птицы, грызуны, насекомые и некоторые млекопитающие. При засухе и чрезмерном увлажнении, во время холода и при сильной жаре сумеет прорасти далеко не каждое семя. Рассмотрим, какие условия влияют на прорастание и как оно происходит.

Последовательность прорастания

Прежде чем над поверхностью почвы появится сформированный проросток, в семени должны произойти важные процессы, которые можно разделить на несколько фаз:

1. Поглощение воды;
2. Набухание, а затем проклевывание;
3. Появление первичных корешков;
4. Появление и развитие ростка;
5. Появление и развитие проростка.

На первом этапе вода, проникающая в клетки семени, связывается содержащимися в ней соединениями. При этом начинает повышаться интенсивность дыхания семян. Во второй фазе, когда после насыщения клеток, появляется свободная вода, ферментная система и дыхание резко активизируются. В результате происходит наклевывание.

С момента роста первичного корешка начинается третья фаза, когда происходит подготовка к развитию ростка, которое возможно только при наличии особого влажностного режима, отличного от других фаз. На четвертой фазе с появлением ростка продолжается рост корешков и появляется росток. В это время при наличии соответствующих условий росток интенсивно развивается. В конце периода он переходит на автотрофное питание, то есть приобретает способность синтезировать органические вещества из неорганических.

Процесс прорастания семян

Процесс прорастания заканчивается на пятой фазе. Его можно считать успешно завершенным, если проросток (росток с первичными корешками) полностью сформирован. На этом этапе у круглых семян корешок имеет длину не менее диаметра семени, у всех остальных – не менее его длины.

Типы прорастания семян

У разных растений проростки могут формироваться по-разному. Например, у моркови, подсолнечника, огурца, фасоли, яблони, сливы и др. они образуются над землей. У гороха, дуба, кукурузы, ржи, ячменя и др., напротив, семядоли остаются в почве. Первый тип прорастания называется надземным, второй – подземным.

Надземное прорастание

В тех случаях, когда заметно развившийся зародышевый стебелек (гипокотиль) выглядывает из почвы в виде семядоли, процесс называется надземным прорастанием. При этом на поверхности земли гипокотиль появляется в виде “крючка”, дуги или петли и вначале растет неравномерно. Выпрямившись, он тянет за собой семядоли с зародышевой почкой.

При таком типе прорастания у однодольных над почвой оказывается единственная семядоля. Это происходит за счет собственного роста растений в результате работы вставочной системы, которая находится в ее основании. Это обстоятельство обуславливает появление “крючка”, который, распрямившись, тянет за собой кожуру семени.

Справка. Вставочная (интеркалярная) меристема – это активно развивающиеся мерисематические участки, которые обычно находятся в основании междоузлий стебля. Мериситемы (по-древнегречески — ”μεριστός” — делимый), представляют собой образовательные ткани растений, которые состоят из клеток, обеспечивающих постоянное нарастание массы. Их характерной особенностью является интенсивное деление и сохранение активности в течение всего жизненного цикла. Мерисистемы поставляют материал для формирования проводящих, механических и других специализированных тканей.

Подземное прорастание

При данном типе прорастания у двудольных растений на поверхности земли появляется верхушечный участок главного побега, хорошо прикрытыми первыми листьями. Именно они пробивают почву. Зародышевый стебелек при этом, в отличие от надземного типа, не удлиняется.

Процесс прорастания пшеницы

Семядоли, остающиеся в почве, играют роль хранилища запасных веществ (например, у дуба) или выполняют функции гаустория – корневой структуры, разрастающейся в стороны, чтобы поглощать растворенные в воде питательные вещества (например, у лука).

У некоторых растений проросток формируется несколько иначе. Так, у злаков начале набухает корневое влагалище (колериоза), на поверхности которой формируются всасывающие волоски. Затем из зародышевого корешка вырастает главный корень. Он рвет колериозу.

У кукурузы и проса главный корень формируется при образовании проростков. У овса и пшеницы параллельно с главным корнем растут и придаточные, которые образуются на зародышевом стебельке. По развитию они не отличаются от главного корня.

Условия для прорастания

Семена могут годами лежать в зернохранилищах, на складах, в магазинах, в домах, но как только они будет помещены в подходящие условия, начнется процесс развития зародыша. Для этого необходимы три основных условия:

• наличие влаги;
• соответствующая температура;
• присутствие кислород.

При совокупности трех этих условий семя может пойти в рост даже если оно не находится в земле. При попадании его в почву дополнительно влияет глубина заделки. Семена маленького размера сеют мелко, более крупные – относительно глубоко.

Изучение процесса

Наблюдать прорастание семян в природе довольно сложно, гораздо проще провести исследование необходимых условий в лабораторных или домашних условиях. Одной из самых “удобных” в этом отношении культур является нут.

Замачивание семян

Для этого горошины до верха насыпают в стакан, а затем заливают водой. Примерно через час семена начинают выталкиваться из емкости. Это происходит из-за увеличения их размеров при впитывании влаги.

Для уточнения объема поглощенной воды взвешивают сухой нут, а через 6 часов – набухший. Разница в массе даст количество воды в граммах. Как показывает практика, бобовые вбирают в себя количество воды, превышающее собственную массу.

Интересный факт! Если при проращивании семена нута поместить в плотно закрытую стеклянную емкость и пересыпать их мокрым песком, то примерно через час стекло лопнет. Такую силу имеют прорастающие семена.

Влияние воды

Если в одну чашку Петри положить сухие семена, в другую – влажные, и сверху прикрыть их, то через сутки в первой чашке не произойдет никаких изменений, а во второй проклюнутся ростки. Это означает, что вода, попав внутрь семени, растворяет находящиеся внутри него питательные вещества, и зародыш получает толчок к развитию.

Потребность в кислороде

При проведении этого эксперимента тоже использовались два чашки Петри. В первой семена основательно залили водой, во второй – лишь смочили салфетку. Через 3 дня в первой чашке вода стала мутной, а набухшие семена погибли. Во второй – появились ростки. Причина гибели семян заключается в том, что вода вытеснила кислород, необходимый для прорастания, в то время как влажные семена могли дышать, и, следовательно, расти и развиваться.

Влияние тепла

В данном опыте в три чашки Петри положили набухшие горошины нута. Одну поставили в холодильник, вторую – в прохладное место, третью – в теплое место. В итоге с семенами, находившимися в холодильнике, ничего не произошло, в прохладном месте появились ростки, а в теплом – не только росток, но и корешок.

Влияние света

Чтобы понаблюдать за тем, насколько свет оказывает влияние на прорастание, в два стаканчика с землей посадили набухшие семена. Один оставили на окне, второй убрали в шкаф. Через две недели в первом стаканчике на хорошо сформированных ярко-зеленых ростках развернулись листики. Во втором – ростки вытянулись, имели бледную окраску, а листики не развернулись.

Изменением температуры при прорастании

Сущность опыта состоит в следующем. На дно термоса насыпают нут и прикрывают его сверху влажной ватой. В крышку термоса плотно вставлен термометр, нижняя часть которого доходит до нута. Через пять суток были обнаружены проросшие горошины, а температура внутри термоса увеличилась на 7 °С. Это произошло за счет выделения тепла, которое образуется когда при прорастании поглощается кислород и выделяется углекислый газ.

Факторы, влияющие на прорастание семян

На прорастающее семена могут оказывать влияние как внутренние, так и внешние факторы. Если семя не дозрело, то оно не способно прорасти. Поэтому главный внутренний фактор – это наличие живого зародыша. Какие бы оптимальные условия ни создавались, но если он мертв, то прорастания невозможно.

При соблюдении необходимых условий по влажности, поступлению кислорода, температурному режиму и глубине заделки, для улучшения прорастания существуют специальные агротехнические приемы.

Например, скарификация (трение семян о шероховатую поверхность для нарушения целостности наружного слоя) облегчает семенам с твердой оболочкой легче напитываться водой для запуска процессов прорастания. Эту же цель преследует импакция, когда вместо трения используют удар.

Хорошей эффективностью отличается способ, предложенный известным селекционером И.Мичуриным – стратификация – выдерживании семенного материала во влажном субстрате. Разработан метод обработки семян в лучах красного спектра. Кроме того, созданы специальные вещества, пробуждающие зародыши к жизни.

Видео о прорастании семян

Заключение

Начальный период развития любого растения закладывает основу для его дальнейшего жизненного цикла. Зная закономерности, условия и факторы воздействия на процесс прорастания, можно оказывать на него серьезное влияние.