Семе: строеж, функции и значение за растенията и хората
Семе: структура, функции и значение — научете как семената хранят зародиша, формират растения и осигуряват храна за хората; видове, строеж и роля в селското стопанство.
Семето е частта от растението, която може да израсне в ново растение. То е репродуктивна структура, която се разпространява и може да оцелее известно време, докато условията за покълване станат подходящи. Типичните части на семето са три: (1) ембрион, (2) запас от хранителни вещества за ембриона и (3) обвивка на семената. Тези компоненти работят заедно, за да защитят и да осигурят стартова енергия за новото растение.
Строеж на семето
Ембрионът съдържа бъдещото растение: коренче (радикула), пъпка или плат (плумила) и зародишно стебло. Запасите от хранителни вещества могат да са в ендосперма, в котиледоните (семедели) или и в двете, в зависимост от вида. Котиледоните при еднодолните (монокоти) и двудолните (дикоти) се различават по брой и функция: при някои растения котиледоните поемат храната от ендоспермата, при други тя остава като основен запас.
Обвивката (testa) защитава семето от механични повреди, губене на вода и нахлуване на патогени. По обвивката често се виждат малки структури като микропила (отвор, през който влизат и излизат вода и газове при формиране) и хилум (следа от прикрепване към плодолистовото). Някои семена имат допълнителни защитни пластове и покрития (пеперидна обвивка, перисперм и пр.).
Пример: Кокосовият орех е голям и здрав плод, който съдържа едно голямо семе с обилен запас от ендосперм (и в течно, и в твърдо състояние). Поради големите си размери и богатата си вътрешност той е адаптиран за разпространение във вода и за дълъг период на покой и прорастване в подходящи условия.
Покой (дормантност) и покълване
Много семена преминават през период на покой, в който метаболитната им активност е намалена и те не покълват, дори при налични вода и топлина. Покойът предпазва семето до настъпване на благоприятни условия. Причините за покой могат да са:
- физическа — твърда или водонепропусклива обвивка, която пречи на навлизането на вода;
- физиологична — химични инхибитори в семето, които трябва да се разградят или преобразуват (напр. чрез стратификация — студено третиране);
- зависима от светлина — някои семена са фотобластни и изискват светлина, за да покълнат;
- термична — някои семена нуждаят от висока температура или преминаване през пожар (пирофитни видове) за активиране.
За да покълне семето, обикновено са необходими вода (набъбване и активиране на ензимите), въздух (кислород за дишане) и подходяща температура. Забележка: макар повечето семена да не се нуждаят директно от слънчева светлина за започване на покълване, има и изключения — някои дребни семена действително изискват светлина, за да прокълнат.
Разпространение на семената
Растенията са развили разнообразни механизми за разнасяне на семената, за да достигнат нови местообитания:
- вятър (анемохория) — семена с крилца или пух, напр. семена на върба, бяла преграда;
- вода (хидрохория) — семена, които плуват, като кокосовите;
- животни (зоохория) — чрез прилепване (кукички), чрез поглъщане и изпускане с изпражнения (ендозоохория);
- механично (балистично) — експлозивно изхвърляне от плодове;
- човек — чрез селско стопанство, транспорт и заселване на нови райони.
Значение за хората и животните
Семената са от изключителна важност като хранителен ресурс. Те съдържат концентрирани въглехидрати, белтъци, мазнини, витамини и минерали:
- Много от основните за човека зърнени култури са семена, като ориз, пшеница и царевица, които осигуряват голяма част от калориите в световната диета.
- Бобовите растения (фасул, грах, леща) са важен източник на протеин.
- Ядките и маслодайните семена (сусам, слънчоглед, лен, соя) дават растителни мазнини и масла.
- Някои семена се използват за подправки и напитки (напр. кафето е семе).
- Много видове семена служат като храна за животните и дивата природа.
Семената често се намират в плодовете, които привличат разпространители и защитават зародиша до зрялост.
Съхранение и опазване на семена
За запазване на генетичното разнообразие и обезпечаване на продоволствената сигурност се използват банкове за семена (seed banks). За ефективно съхранение често се прилагат ниска температура и ниска влажност, които удължават жизнеспособността. Важно е да се знае, че не всички семена понасят изсушаване и замразяване — някои видове имат т.нар. рекалцитрантни семена (непоносимост към сушене), които се съхраняват по специални методи или чрез консервация на живи растения.
Тестове за жизненост (грижа за семената) включват проби за кълняемост и химически тестове (напр. тетразолиумни тестове), за да се определи процента на способни да покълнат семена.
Кратко резюме
Семето е ключов елемент в жизнения цикъл на почти всички висши растения — защитава зародиша, снабдява го с енергия и осигурява механизми за разпространение и оцеляване. За хората семената са източник на храна, суровини и биологично разнообразие, което е важно за екологичното равновесие и устойчивото селско стопанство.
Ленени семена
Семена от различни растения. Ред 1: мак, червен пипер, ягода, ябълково дърво, къпина, ориз, карамфил, Ред 2: синап, патладжан, физалис, грозде, малини, червен ориз, пачули, Ред 3: смокини, лициум барбарум, цвекло, боровинки, златно киви, шипка, босилек, Ред 4: Ред 5: черен пипер, бяло зеле, зеле напа, морски зърнастец, магданоз, глухарче, capsella bursa-pastoris, Ред 6: карфиол, репички, киви, гренадилия, маракуя, мелиса, тагетес еректа
Развитие от семената
Семето, макар и неактивно, е малко живо същество. В него се съдържа зародишът на бъдещото растение, който не се променя и не се развива: той е в покой. Общоприетата идея е, че семето "спи", докато получи това, от което се нуждае, за да се събуди. Това не е вярно. Различните семена имат различни навици, несъмнено адаптирани към местообитанието им. Съществуват различни видове етапи на покой при семената:
1. Дремене на семената: означава, че семената не се развиват за известно време, дори когато условията са подходящи.p98 Забавеното покълване (развитие) дава време за разпръскване. Във вътрешността на семето настъпват промени, които рано или късно го карат да покълне. Подробностите варират в огромна степен при различните видове.
2. Зимуване на семената: не успяват да покълнат, защото условията не са подходящи. Растежът се предизвиква от определени събития в околната среда. За някои, но не за всички семена, са известни подробности за задействащите фактори. Дъжд, пожар, температура на почвата са примери. Много семена покълват едва след като са били изядени и са преминали през храносмилателната система на животно. Това също е метод на разпространение.
Когато едно семе покълне ("събуди се"), то започва да расте в малко растение, наречено разсад. То използва мекия месест материал вътре в семето за хранителни вещества (храна), докато стане готово да се храни самостоятелно, използвайки слънчева светлина, вода и въздух.
Повечето семена покълват под земята, където няма слънчева светлина. Растението не се нуждае от хранителните вещества в почвата за няколко дни или седмици, защото семето има всичко необходимо, за да расте. По-късно обаче то ще започне да се нуждае от слънчева светлина. Ако има слънчева светлина, растението ще я използва, за да расте здраво. Ако няма светлина, растението все още ще расте известно време, но пластидите му няма да узреят: хлорофилът няма да стане зелен. Ако растението не получава достатъчно светлина, накрая то ще умре. То се нуждае от светлина, за да си набавя храна, когато запасите в семената свършат.
- Най-старото датирано с въглерод 14 семе, което е израснало в растение, е семе от юдейска финикова палма на около 2000 години, намерено при разкопки в двореца на Ирод Велики в Масада, Израел. То е покълнало през 2005 г.
- Най-големите семена се произвеждат от кокосовата палма Lodoicea maldivica, наричана още "двойна кокосова палма". Целият плод може да тежи до 23 килограма и обикновено съдържа едно единствено семе.
Произход и еволюция
Семената са важен елемент от размножаването и разпространението на иглолистните и цъфтящите растения. Растения като мъховете, черните дробове и папратите нямат семена и използват незащитени спори и други методи, за да се размножават. Преди горния девонски период сухоземните растения, като съвременните папрати, са се размножавали чрез изпращане на спори във въздуха. Спорите се приземявали и се превръщали в нови растения само при благоприятни условия. Спорите имат малко запаси от храна и може да са само единични клетки, а не ембриони.
Еволюцията на семената е променила жизнения цикъл на растенията, като ги е освободила от необходимостта от външна вода за полово размножаване и е осигурила защита и хранителни вещества за развиващия се ембрион. Тези функции позволили на растенията да се разпространят извън непосредственото съседство на водоизточниците. Те са могли да използват по-сухи и високопланински среди. За това свидетелства p92успехът на семенните растения във важни биологични ниши на сушата - от горите до пасищата, както при горещ, така и при студен климат. Съвременните семенни растения са Гимноспермите с голи семена и Ангиоспермите с покрити семена, обикновено плодове.
Първите истински семена произхождат от горния девон преди 370-354 милиона години, което вероятно е мястото на първата им еволюционна радиация. Най-ранните дървета, произвеждащи семена, са в горите от карбонския период. p112Семепроизводните растения постепенно се превръщат в един от най-важните елементи на почти всички екосистеми.
Въпроси и отговори
Въпрос: Какво е семе?
О: Семето е частта от растението, която може да израсне в ново растение. То е репродуктивна структура, която се разпространява и може да оцелее известно време.
В: Кои са трите основни части на типичното семе?
О: Трите основни части на типичното семе са ембрион, източник на хранителни вещества за ембриона и обвивка на семената.
В: Всички растения ли правят еднакъв брой семена?
О: Не, някои растения произвеждат много семена, а други - само няколко.
В: Какво представлява ендоспермът?
О: Ендоспермът е хранителният запас в семената, който помага на новото растение да започне да расте.
В: Семената добра храна ли са за животните и хората?
О: Да, много видове семена са добра храна за животните и хората. Многото видове зърнени култури, които хората отглеждат, като ориз, пшеница и царевица, са все семена.
В: От какво се нуждаят семената, за да започнат да се развиват?
О: Когато семето е готово да се развива, то се нуждае от вода, въздух и топлина, но не и от слънчева светлина, за да се превърне в разсад.
В: Могат ли семената да се открият извън плодовете?
О: Да, макар че семената често се намират в плодовете, те могат да бъдат открити и в други части на растението.
обискирам