Строение семян и их формовое разнообразие

Формирование семени является конечным этапом полового воспроизведения высших растений (иногда семя развивается без оплодотворения — апомиксис) и представляет собой оплодотворенный видоизмененный семязачаток. Вначале семя всегда заключено в перикарпии плода и в отличие от споры (единица расселения споровых растений) является многоклеточной структурой, в состав которой входят запасающая ткань (эндосперм и/или перисперм), зародыш (зачаточное дочернее растение) и специальный защитный покров (кожура), образованный одним-двумя интегументами. К стенке плода семя прикрепляется семяножкой, обычно оставляющей рубчик после его отделения. Иногда же семяножка прирастает к семени, образуя семенной шов.

Самым значимым элементом семени является зародыш (эмбрион). Он формируется из оплодотворенной яйцеклетки и представляет собой зачаток новой особи. Этот процесс (эмбриогенез) осуществляется довольно сложно и подразделяется на несколько периодов. У ряда растений он заканчивается только после стратификации семян или при их прорастании.

В семенах большинства растений обычно бывает один зародыш, реже — несколько (полиэмбриония). лиственный древесный семя плод Зародыши семян разных растений различаются по числу семядолей, размеру, степени развитости, форме, местоположению, по окраске (рисунок 1).

1 — прямое; 2 — изогнутое; 3 — округлое; 4 — уплощенное; 5 — шаровид-ное; 6 — полушаровидное; 7 — сплюснутое; 8 — дисковидное; 9 — продолговатое; 10,11 — яйцевидное; 12 — обратнояйцевидное; 13 — продолговато-обратнояйцевидное; 14 — конусовидное; 15 — обратноконусовидное; 16 — клиновидное; 17 — эллипсоидальное; 18 — цилиндрическое; 19, 20 — бочонковидное; 21 — кеглевидное; 22 — почковидное; 23 — подкововидное; 24 — запятаевидное; 25 — веретеновидное; 26 — булавовидное; 27 — ладьевидное; 28 — угловатое; 29 — четырехугольное: 30 — ромбовидное угольное; 30- ромбовидное.

Рисунок 1 — Формы семян

По числу семядолей покрытосеменные подразделяются на два класса: Двудольные (зародыши имеют две семядоли и более) и Однодольные (зародыши с одной семядолей). Размеры зародышей очень разнообразны: от крупного, занимающего все семя (у дуба, каштана) до мелкого (у плюща, винограда, жимолости).

Зародыш может быть прямым (по отношению к своей вертикальной оси), изогнутым, удлиненным, округлым, уплощенным, яйцевидным, дисковидным и др. По цвету зародыш, как правило, бывает беловатым, иногда — зеленым.

У семян многих растений (семейства тыквенных, бобовых, буковых, сложноцветных) сильно разрастаются семядоли, запасающие питательные вещества.

Сформировавшийся зародыш состоит из зародышевого корешка, зародышевого стебелька и семядоли (две или одна). Часть стебелька, располагающаяся ниже семядолей, называется гипокотилем (подсемядольное колено), выше их — эпикотилем (надсемядольное колено).

Семядоли — это первые листья. Они развиваются на еще не дифференцированном зародыше и по форме, анатомическому строению, функциям часто резко отличаются от настоящих листьев, берущих начало в конусе нарастания побега. У некоторых растений гипокотиль и эпикотиль при прорастании семени способны удлиняться и выносить семядоли на поверхность почвы (надземное прорастание). В таких случаях семядоли зеленеют и в них может осуществляться фотосинтез. Если же семядоли не выносятся на поверхность (подземное прорастание), они служат главным образом хранилищем питательных веществ (у лещины, дуба).

Начало эндосперму дает триплоидное ядро, образующееся в результате слияния диплоидного вторичного ядра зародышевого мешка с одним из спермиев.

Питательная ткань семени у разных растений различается по консистенции. Она может быть твердой, жидкой, слизистой и т. д. В ней накапливаются углеводы в виде зерен вторичного крахмала, реже — липиды. Кроме того, в семенах всегда есть запасные белки, фитин.

Семена в зависимости от химического состава преобладающих в них запасных веществ подразделяются на крахмалистые, масличные и белковые.

Семенная кожура (спермодерма) формируется главным образом из интегументов семязачатка, реже — в результате разрастания тканей халазы. У большинства растений она плотно прилегает к внутренним тканям и служит их основным защитным покровом. Структурные особенности семенной кожуры обусловливаются способами распространения и прорастания семян и имеют большое значение для систематики растений. У некоторых растений наружный слой ее мясистый, сочный, что привлекает птиц, млекопитающих и способствует распространению семян.

На семени любого растения обычно всегда хорошо заметен рубчик. Его форма, размеры, окраска также имеют большое значение в систематике растений и семеноведении.

Многим семенам цветковых растений свойственны особые образования в виде пленок, бахромы, мясистых наростов, получивших общее название присемянник, или ариллус. Однако природа их различна. Присемянники часто ярко окрашены, поэтому играют важную роль в распространении семян.

Зрелые семена различаются по форме, величине, структуре поверхности, окраске. По форме семена исключительно разнообразны — шаровидные, дисковидные, линейные, эллипсовидные и др. Обычно они невелики, но изредка достигают нескольких сантиметров в длину. Поверхность семян бывает гладкой, блестящей, но чаще всего — шероховатой, бороздчатой, ребристой, ямчатой, опушенной волосками и т. д. Окраска их также очень разнообразна — белая, кремовая, красная, черная и т. д.

Вопросы для самоконтроля

• 1 Опишите строение плода.
• 2 Перечислите наиболее часто встречающиеся типы плодов.
• 3 Опишите формовое разнообразие семян покрытосеменных растений.

Лабораторная работа

Цель: Изучение морфологических признаков плодов и семян лиственных древесных растений и их изменчивости.

Материалы и оборудование: коллекция плодов и семян лиственных древесных растений, лупы (2х и 7х), определительные таблицы (Антипов, Гуняженко, 1994), альбомы, карандаши, ручки.

Ход работы

• 1. Используя коллекционный материал и определительные таблицы определить 20 — 25 экземпляров лиственных растений по плодам и семенам до семейства и вида.
• 2. Выявить отличительные признаки родов и видов, заполнить таблицу 1.

Таблица 1 — Морфологические признаки плодов и семян.