В растительном мире можно выделить две формы размножения: бесполое и половое. К первому виду относят такие способы передачи наследственной информации, как прямое деление клетки, вегетативное — с помощью группы соматических клеток, и размножение специализированными гаплоидными клетками – спорами. Вторая, более прогрессивная форма – это половое размножение, приводящее к образованию семян. Она встречается в жизненном цикле голосеменных и цветковых растений, называемых еще покрытосеменными. В этой работе мы рассмотрим внешнее строение семени фасоли, выясним условия, необходимые для его прорастания, а также определим, какие преимущества имеют растения, способные к семенному размножению.
Из чего и как образуются семена?
Фасоль – теплолюбивая однолетняя культура семейства Бобовые, она имеет цветки характерной формы, напоминающие парусник или бабочку, сидящую со сложенными крыльями. Внутри цветка, в особой его части, названной пестиком, расположен семенной зачаток, спрятавший под своими оболочками зародышевый мешок. В нем находится яйцеклетка и диплоидная структура, именуемая центральной клеткой. Их последовательно оплодотворяют два спермия, в результате чего и появляется семя фасоли. Оно имеет зародыш, запас органических соединений для роста и развития, две семядоли, а также покровы, названные семенной кожурой.
Что представляют собой семена двудольных растений
У всех цветковых растений с двумя семядолями в результате оплодотворения формируются плоды с семенами, в образовании которых главную роль играют все части цветка: чашечка, венчик с лепестками, андроцей, состоящий из тычинок и, конечно же, пестик с семенными зачатками. Строение семени фасоли изучают в 6-м классе, знакомясь с таким разделом биологии, как ботаника. Оно имеет эллипсоидную форму, благодаря которой внушительный объем семени сочетается со сравнительно небольшой площадью поверхности.
Эта особенность сводит к минимуму контакт семени с окружающей средой. Внешнее строение семени фасоли напоминает главный орган выделительной системы млекопитающих. В анатомии человека существует даже определение — бобовидная форма почки. С внутренней, вогнутой стороны расположен рубец – место, которым семя фасоли прикрепляется к сухим створкам плода, именуемого бобом. Отсюда и название семейства растений — Бобовые. Оно насчитывает более 12 тыс. видов. Большинство его представителей — травянистые формы, но есть также кустарники и деревья. Среди бобовых культур назовем рекордсменов по содержанию ценного растительного белка: это соя, горох, фасоль, чечевица.
Структуры семени и их значение
Продолжим рассматривать строение семени фасоли. Рисунок, представленный ниже, наглядно показывает наличие ранее указанных частей, а именно: семенной кожуры, двух семядолей и зародыша, находящегося между ними.
Как было установлено, наружная часть — кожица семени — является производной покровов семенного зачатка (интегументов). Она выполняет функцию защиты от высыхания, неблагоприятных температур и других негативных абиотических факторов. Конечно же, главной семенной структурой является зародыш. Почему это именно так, давайте разберемся в следующем разделе.
Зародыш двудольного растения
Как мы помним, в процессе двойного оплодотворения, присущего только цветковым растениям, из оплодотворенной яйцеклетки — зиготы — развивается многоклеточное образование. Оно получило название зародыша и имеет три части: зародышевый корешок, стебелек и почечку. Обратим внимание на внутреннее строение семени фасоли. Схема, расположенная далее, наглядно показывает, что зародыш, надежно скрытый между семядолями, является не только самой важной, но и наиболее нежной и уязвимой структурой. Далее мы ответим на вопрос, какие же функции присущи основным компонентам зародыша.
Зародышевый корешок
Подавляющее количество наземных растений имеют хорошо развитую систему корней: главного, боковых или придаточных. Травы, кустарники и древесные виды могут формировать два типа подземных структур, которые в ботанике называются стержневой и мочковатой корневыми системами. Как оказалось, они начинают свое развитие из одной и той же части – зародышевого корешка. Начало деления его клеток в физиологии растений является главным критерием, по которому определяют запуск такого механизма, как прорастание семени. Фасоли, томатам, гороху и другим теплолюбивым и отзывчивым на обильный полив культурам требуется оптимальное сочетание различных факторов внешней среды, чтобы данный процесс завершился появлением нового молодого растения.
Семядоли и их роль в жизнеобеспечении проростка
Для того чтобы семя смогло прорасти, необходим запас питательных соединений: сахаров, аминокислот, жиров. У двудольных растений он аккумулирован в семядолях. В начале прорастания зародыша органические вещества переходят в растворенную форму, наиболее доступную для усвоения клетками. У проростков двудольных растений семядоли начинают выполнять функции первых наземных, так называемых зародышевых листьев. Тем не менее они способны осуществлять фотосинтез и обеспечивать молодое растение всеми необходимыми пластическими веществами.
Что такое прорастание семени?
Это физиологический процесс, в основе которого лежит механизм перехода от латентного периода в жизни семени в стадию активного роста частей зародыша: корешка и стебелька с листочками. В результате сначала появляется проросток, а затем формируется молодое растение. Какой же вид имеет прорастающее семя фасоли? Фото, представленное ниже, наглядно показывает, что первым начинает развиваться зародышевый корешок, затем стебелек выносит над поверхностью земли семядольные листочки. Через некоторое время из конуса нарастания стебля, состоящего из верхушечной образовательной ткани – меристемы — образуются настоящие листья растения фасоли.
Период покоя
После созревания плодов, именуемых бобами, семена фасоли, собранные с грядки, не способны сразу же прорасти. Не только для растений семейства Бобовые, но и для представителей других групп, например томатов, баклажанов, огурцов, необходимо время, чтобы их семена прошли послеуборочное дозревание. Оно характеризуется прежде всего тем, что в это время в клетках зародыша обмен веществ осуществляется на очень низком уровне. Дыхание семян практически не осуществляется, содержание воды составляет менее шестой части от всей массы.
Как следствие – семена имеют минимальную энергию прорастания, недостаточную для перехода органических веществ семядолей в растворимую форму. Как внешнее, так и внутреннее строение семени фасоли в латентный период ничем не отличается от такового в вегетационный интервал, когда их готовят к посеву в грунт. Отличия же касаются прежде всего скорости протекания метаболических реакций в клетках зародыша, которая очень низка в период покоя семян.
Что необходимо для прорастания зародыша
В агрономии можно выделить следующие условия, обеспечивающие качественное прорастание посевного материала и появление дружных всходов: наличие воды, благоприятную температуру, наличие кислорода, оптимальную освещенность. Рассмотрим эти факторы подробнее. Первое место в нашем перечне абиотических условий занимает вода. Она необходима для набухания клеток, которое сопровождается усилением их дыхания.
Изучая строение семени фасоли, мы выяснили, что питание зародыша возможно только в том случае, если органические вещества, находящиеся в семядолях, перейдут в растворенную форму. Это и происходит благодаря молекулам воды, проникающим в их запасающую паренхиму. Являясь теплолюбивой культурой, фасоль неплохо всходит в хорошо прогретой солнцем почве. А вот освещение не влияет на энергию прорастания. Для искусственного выведения семян из латентного состояния их обрабатывают стимуляторами, например фитогормонами.
Также проводят прием скарификации, то есть механически нарушают целостность кожуры, не повреждая структур, входящих во внутреннее строение семени фасоли, в особенности его семядолей и зародыша. Таким образом, все вышеперечисленные агротехнические приемы ускоряют процесс прорастания посевов.
Человечество культивирует фасоль уже около пяти тысяч лет. Однако в Европу и в Россию эта культура попала лишь в восемнадцатом веке. В пищу употребляют семена и стручки фасоли, богатые белками, углеводами и витаминами.
Это полезное и красивое растение несложно вырастить на приусадебном участке. Для понимания нюансов ухода за фасолью познакомимся с особенностями строения и схемой прорастания семени фасоли.
Что представляют собой семена фасоли
Семейство бобовые, к которым относится фасоль, относится к классу двудольных растений.
Фасоль — это однолетнее травянистое самоопыляемое растение. В зависимости от сорта различают кустовую, полувьющуюся и вьющуюся формы.
Особенность строения корневой системы фасоли в том, что на отростках корня образуются клубеньки, содержащие азотфиксирующие бактерии. Симбиоз с такими бактериями помогает растениям усваивать свободный азот. Стержневой корень проникает вглубь почвы до 1 м.
Сухие двустворчатые плоды называют бобами или стручками. Они содержат несколько почковидных белой, красной или пестрой окраски семян. Размеры их варьируются от 8 до 25 мм.
Интересно. Фасоль обладает значительной пищевой ценностью. Аминокислоты растения по составу схожи с белками мяса и рыбы. Продукт содержит витамины, в основном группы В, минеральные вещества (калий, кальций, магний, фосфор). Большая часть полезных веществ сохраняется при консервации и температурной обработке.
Структуры семени с фото и их значение
Семя образуется после оплодотворения из семяпочки и несет в себе зародыш. В зародыше заложены две семядоли или эмбриональных листочка, зародышевый корешок и зародышевый побег. От пересыхания и повреждения зародыш защищает кожура. Более подробно рассмотрим, каково строение зародыша семени фасоли.
Зародышевый побег двудольного растения
Зародышевый побег состоит из подсемядольного колена (гипокотиля) и почечки.
Почечка имеет конус нарастания и несколько зачатков листьев. Из этих органов развивается главный побег растения.
Подсемядольное колено расположено между семядольным узлом, от которого отходят семядоли, и зародышевым корешком. По виду напоминает стебелек.
При благоприятных условиях гипокотиль начинает расти первым и выталкивает из семечка зародышевый корешок. Затем, активно развиваясь в длину, дугообразно изгибается и появляется на поверхности почвы. После росток выпрямляется и выносит семядоли и зародышевую почечку.
Зародышевый корешок
Зародышевый корешок состоит из сгустка клеток, способных интенсивно делиться, прикрытых корневым чехликом. Он первым появляется снаружи семени, закрепляется в почве и начинает всасывать влагу и питательные вещества.
Из зародышевого корешка развивается главный (первого порядка) корень. В результате разветвления главного корня у фасоли появляется стержневая многолетняя корневая система.
Семядоли
В процессе вызревания семени питательные вещества, необходимые для развития ростка, накапливаются в семядолях. После появления на поверхности почвы эмбриональные листочки зеленеют и начинают фотосинтез, обеспечивая рост главного побега из зародышевой почечки.
Когда первые листья достаточно разовьются, семядоли засыхают и отпадают.
Что такое прорастание семени
Вызревшие семена пребывают в состоянии покоя и могут длительное время находится в неблагоприятных условиях, сохраняя зародыш живым.
Переход от покоя к жизнедеятельности называют прорастанием. В зародыше ускоряются обменные процессы, и семена набухают. Первым появляется корешок, затем гипокотиль. Во время прорастания зародыш развивается, используя питательные вещества из семени.
Условия, необходимые для прорастания
Для прорастания необходима совокупность условий: живой зародыш, благоприятные температура и влажность, подходящий световой режим и доступ кислорода.
Температура
Прорастание возможно только при положительной температуре. Диапазон температуры, благоприятной для появления ростков, различен для растений разных групп и географического происхождения.
Для фасоли минимальная температура прорастания — +8 — +10°С, оптимальная — +20 — +22°С.
Влажность
Активация семян начинается при хорошем увлажнении. Вода усиливает дыхание и инициирует работу ферментов, под воздействием которых накопленные питательные вещества переходят в усвояемую форму.
Жиры преобразуются в жирные кислоты, крахмал — в сахара, белки — в аминокислоты. Наибольшее количество воды нужно для прорастания семенам, богатым белками, таким как фасоль и горох.
Кислород
Для активного обмена веществ, необходимого для роста, требуется кислород. Этот элемент участвует в реакциях синтеза внутри клеток.
Без доступа воздуха семечко прорасти не сможет, в плотной почве или под слоем воды оно погибнет.
Световой режим
Солнечный свет необходим для реакций фотосинтеза — образования питательных веществ. При недостаточном освещении проросток отстает в развитии или совсем останавливает рост.
Фасоль требовательна к интенсивности освещения, поэтому ее сажают на открытых, не затененных участках.
Заключение
Внутри плода (боба) располагается от 2 до 8 фасолин. Семена имеют почковидную форму, окрашены в зависимости от сорта в красный, белый, черный цвета. Размер колеблется от 8 до 25 мм. Как любое семя двудольного растения, фасолинка состоит из двух семядолей, наполненных питательными веществами, и зародыша. Защиту от повреждений обеспечивает плотная семенная кожура.
Для прорастания семян фасоли необходима совокупность благоприятных факторов: температура не ниже +10°С, высокая влажность, доступ кислорода и интенсивное освещение. Семена фасоли сохраняют всхожесть в течение 5-6 лет. При правильном проращивании и уходе фасоль порадует богатым урожаем питательных, полезных и вкусных бобов.
Разделы: Биология
Цели урока:
- обеспечить усвоение общебиологических понятий;
- доказать, что организм растения целостная система;
- показать связь строения семени и его функции;
- учить умению обобщать, сравнивать делать выводы;
- развитие креативности;
- развитие познавательной деятельности учащихся средствами предмета;
- развитие мелкой моторики;
- формировать культуру труда (моделирование с использованием цветной бумаги).
Оборудование:
- учебник Н. И. Сонина “Биология. Живой организм” 6 класс;
- таблица “Строение и прорастание семян фасоли”;
- проросшие семена фасоли (каждому учащемуся);
- препаровальные иглы;
- лупы;
- цветная бумага;
- ножницы;
- клей.
- карточки с заданиями лабораторной работы.
- карточки с тестом различного уровня сложности.
Ход урока
I. Организационный момент.
1. Определение темы.
Учитель предлагает учащимся самостоятельно определить тему, используя следующую загадку:
В землю ляжет, чтобы встать
И до солнышка достать. (семя).
После того, как учащиеся отгадали тему урока, учитель открывает доску, на которой написана тема урока “Строение семени двудольного растения” и цели (для учащихся):
1. Изучить строение семени двудольного растения.
2. Сконструировать модель семени фасоли, используя цветную бумагу.
3. Доказать, что семя — зачаток растения.
В качестве домашнего задания учащимся было предложено принести из дома различные семена и продукты, изготовленные из семян. Дети рассказывают, какие семена они принесли, где их используют. После этого учащимся предлагается ответить на вопрос: “Для чего необходимо изучать семена?”
После ответа учащихся учитель подводит итог: семена важная часть растений. Семена многих растений употребляются в пищу (фасоль, горох, пшеница, кукуруза). Часть семян обладает лекарственными свойствами – кукурузные рыльца выводят камни из почек, семена тыквы помогают при глистных инвазиях, семена моркови – мочегонное средство, семена льна используются в парфюмерии для завивки. С помощью семян происходит размножение растений. Таким образом, семена играют важную роль в жизни растений, животных и человека.
3. Объяснение нового материала.
Учитель объясняет строение семени фасоли, используя таблицу “ Строение и прорастание семян фасоли”. Во время объяснения, учащиеся заполняют схему:
Вывод. Семенная кожура защищает зародыш от высыхания и различных повреждений. Под семенной кожурой находится зародыш. Он состоит из двух семядолей и расположенных между ними корешка, стебелька и почечки. Запас питательных веществ находиться в семядолях.
4. Лабораторная работа: “Строение семени фасоли”.
Цель: изучить строение семени фасоли и смоделировать его с помощью цветной бумаги.
Ход работы
1. Рассмотрите семя фасоли. Найдите рубчик (след от прикрепления семени к оболочке плода) и семявход (через который проникает вода).
2. Препаровальной иглой осторожно снимите семенную кожуру.
3. Рассмотрите зародыш. Найдите две семядоли, корешок, стебелёк и почечку.
4. Смоделируйте семя фасоли, используя цветную бумагу.
Для выполнения четвёртого задания лабораторной работы потребуется бумага трёх цветов – коричневого (чёрного), жёлтого и зелёного. Из более тёмного цвета вырезаем семенную кожуру (рис 1). Из жёлтой бумаги вырезаем две семядоли, они чуть меньше семенной кожуры (рис.2). склеиваем семенную кожуру и семядоли внутренними сторонами. Затем вырезаем корешок, стебелёк и почечку (рис.3). Помещаем их между семядолями и приклеиваем. Теперь модель складываем пополам таким образом, чтобы семенная кожура оказалась снаружи.
 |
||
| Рис. 1 | Рис. 2 | Рис. 3 |
5. Семя – это зачаток растения.
Учитель обращается к ученикам, как они понимают выражение “Семя – это зачаток растения”.
— Что вырастет из корешка, стебелька и почечки семени?
Вывод. Из семени вырастет новое растение. Из корешка семени вырастет главный корень стержневой корневой системы, из стебелька – стебель, из почечки – побеги.
Учащимся предлагается небольшой тест с различным уровнем сложности.
1 уровень сложности – закрытый тест (выбрать вариант ответа)
| Утверждение | Ответ |
| 1. Семядоли – это часть зародыша | Да |
Нет
Нет
Нет
Нет
2 уровень сложности – открытый тест (закончить предложение)
1. В семядолях находится ____________________________________________
2. Зародыш семени фасоли состоит из _________________________________
3. Роль семенной кожуры ____________________________________________
4. Из корешка зародыша вырастет _____________________________________
5. Семена растений класса ________________________ имеют две семядоли.
Учитель возвращает учащихся к целям урока, которые записаны на доске. Один из учеников подводит итог.
1. Семя двудольного растения состоит из семенной кожуры и зародыша. Зародыш состоит из двух семядолей, корешка и почечки.
2. Все эти части семени мы увидели во время лабораторной работы и сконструировали модель.
3. Семя – это зачаток растения. Из его корешка формируется главный корень стержневой корневой системы, из стебелька – стебель, из почечки – побеги. Запас питательных веществ для развития растений находится в семядолях.
V. Домашнее задание.
VI. Учащиеся получают оценки за модель семени и тест.
