Физиология прорастания семян реферат

Обновлено: 02.07.2024

Основной момент в прорастающем семени - начало роста зародыша и его превращение в самостоятельное растение. Когда начинается прорастание, включаются многие процессы, при этом происходит:

гидратация семени, увеличение скорости дыхания, активация ферментов, увеличение количества аденозинфосфатов, увеличение количества нуклеиновых кислот, усвоение запасных питательных веществ и транспорт растворимых продуктов к зародышу, где синтезируются клеточные компоненты, активация деления клеток и их растяжение, дифференциация клеток в ткани и органы.

Точный порядок ранних изменений не ясен, наблюдаются наложения одного этапа на другой, но первым обязательным этапом всегда является поглощение воды. Увеличение гидратации связано с растяжением и делением клеток в точках роста, так же как и с освобождением гормонов, которые стимулируют образование ферментов и их активность. При набухании увеличивается сырой вес семени и одновременно вследствие окисления субстратов и некоторой утечке их из семян снижается сухой вес. Когда появляются корни и начинают поглощать минеральные вещества, а семядоли или листья становятся фотосинтетически активными, сухой вес проростков вновь увеличивается и достигает исходного уровня, а затем даже превосходит первоначальный вес семян.

Зрелые семена многих древесных растений, попав в соответствующие условия, сразу же прорастают, но семена большинства видов проходят через стадию покоя. Это означает, что они не прорастают сразу после созревания, даже если их посеять в самые благоприятные условия. Покой семян может быть для растений благоприятен и неблагоприятен. Для прохождения стадии покоя семенам многих растений умеренной зоны требуется продолжительное охлаждение, поэтому не прорастают до наступления весны. Это обеспечивает молодым растениям безопасность, так как раннее прорастание привело бы проростки к гибели от морозов. Семена некоторых дикорастущих растений могут оставаться в состоянии покоя в почве на протяжении многих лет, и период прорастания таких семян растягивается на годы. Такой длительный покой способствует закреплению и выживанию видов, даже если случайно очень рано появившиеся некоторые проростки данного года будут убиты засухой или морозом. Другое преимущество покоя семян в жарких и сухих областях заключается в том, что они прорастают в очень короткий влажный период года. У семян некоторых пустынных растений ингибиторы, содержащиеся в оболочке, препятствуют прорастанию. Однако ингибиторы выщелачиваются обильными дождями во влажную почву, вследствие чего семена прорастают лишь при достаточном для укоренения растений содержании воды в почве. С другой стороны, работники питомников рассматривают покой семян как отрицательное явление, так как они стремятся быстро получать семена хорошей всхожести, чтобы иметь большой и однородный выход проростков. Причины покоя семян и методы нарушения его имеют физиологическое и практическое значение.

ПРИЧИНЫ ПОКОЯ. Знание причин покоя семян часто способствует целесообразному применению соответствующих приемов для преодоления состояния покоя отдельных партий семян. Покой семян обусловлен рядом причин:

незрелостью зародыша; непроницаемостью оболочек семени; механическим сопротивлением оболочек семени растущему зародышу; блокированием метаболических процессов в зародыше; комбинацией первого и второго условий; вторичным покоем.

Семенная кожура и покой семян. Распространенная причина покоя - непроницаемость оболочек для воды и кислорода. Покой семян, связанный со свойствами оболочек, особенно характерен для семян растений семейства Leguminosae, таких, как белая акация, гледичия и церцис. Проблема оболочек семян также характерна для можжевельника виргинского, липы, сосны веймутовой и яблони. Природа непроницаемости семенных оболочек у разных видов различна. У гледичии и белой акации для всасывания воды и поглощения кислорода семенная кожура является барьером. У сосны веймутовой и ясеня зеленого кожура проницаема для воды, но препятствуют газообмену. Кожура семян яблони задерживает поглощение кислорода, создавая его недостаточность, что препятствует высокой скорости дыхания, необходимой при прорастании зародыша.

Считается, что семенная кожура некоторых видов механически препятствует прорастанию зародыша, и он полностью развивается внутри семени. Однако Виллерс (1972) утверждает, что причины этого явления во многих опубликованных случаях иные, возможно, это обусловлено физиологическим покоем зародыша.

Покой зародыша. Иногда зародыш не созревает до конца вегетационного периода и требует времени для дозревания (хранения при благоприятных условиях), чтобы достичь определенной стадии развития и быть готовым к прорастанию (например, семена калины, падуба и гинкго). Однако наиболее распространен такой тип покоя семян, при котором морфологически зрелый зародыш не может возобновить рост и прорастать. Этот тип физиологического покоя зародыша распространен среди покрытосеменных у видов яблони, сирени, дуба, каштана, кизила, гикори, груши и явора. У голосеменных физиологический покой зародыша встречается у некоторых видов сосны, кипариса болотного, дугласии, тсуги, можжевельника, лиственницы, ели и пихты.

Состояние физиологического покоя зародыша, так же как и спящих почек, проходит, по-видимому, в две стадии, одна из которых - слабый и обратимый покой - постепенно переходит в глубокий покой, который необратим в тех же условиях, которые его вызвали. Семена некоторых видов Fraxinus, нормально переходящие в состояние покоя, начинают прорастать сразу же, если их собрать и посеять до того, как они успевают пройти через фазу высушивания. Иногда неспособность семян прорастать обусловлена воздействием нескольких типов покоя. У некоторых видов Rosa прорастанию препятствуют как механическое сопротивление мощного перикарпия увеличивающемуся в размерах зародышу, так и покой семян, который возникает под влиянием ингибиторов роста. Такой "удвоенный покой" известен также для семян боярышника, можжевельника виргинского, тиса, липы, дерена, маклюры яблоконосной, скумпии американской, гамамелиса виргинского, сосен Сабина, кедровой европейской и белоствольной. Покой семян падуба обусловлен как незрелостью зародыша, так и твердой кожурой семян.

Гормоны и покой семян. Весь физиологический покой семян, вероятно, находится под контролем ростовых гормонов. Начало покоя часто связывают с накоплением ингибиторов, а нарушение покоя - со сдвигом в балансе гормонов в пользу стимуляторов роста, которые начинают перекрывать действие ингибиторов. Сходство состояния покоя зародышей семян и покоя почек подчеркивается тем, что физиологические карликовые проростки, образующиеся из неохлажденных зародышей, очень похожи на ветви плодовых деревьев с розеточной формой роста после мягкой зимы. Кроме того, и покой зародышей и покой почек могут быть нарушены охлаждением, экзогенными стимуляторами роста и длинным фотопериодом.

Стимуляторы роста. Важность стимуляторов роста в преодолении покоя семян может быть иллюстрирована несколькими примерами. Как уже ранее упоминалось, в процессе нормального дозревания или после искусственного охлаждения некоторых семян уровень стимуляторов роста возрастает, хотя количество ингибиторов не всегда снижается. Выщелачивание семян, которое, как предполагается, стимулирует прорастание вследствие вымывания ингибиторов, часто вызывает формирование карликовых проростков, вероятно, за счет удаления и стимуляторов роста. Например, примененный гиббереллин индуцировал ферментативную активность и рост зародыша у лещины. У клена белого цитокинины, а не гиббереллины, нарушали покой семян. У других видов, таких, как персик и клен сахарный, гиббереллины и цитокинины могли преодолеть покой семян. Эти эксперименты подчеркивают сложность и изменчивость специфического гормонального регулирования покоя зародышей у разных видов. Кан (1975) подчеркивает возможность гормональных взаимоотношений в покоящихся семенах и предлагает приемлемую модель, в которой гиббереллины имеют первостепенное значение в переходе семян к прорастанию, а роль ингибиторов и цитокининов рассматривается как вторичная, так как их действие вполне предотвратимо.

НАРУШЕНИЕ ПОКОЯ. У многих видов покой семян может быть нарушен приемами, направленными на изменение соотношения между ингибиторами и стимуляторами роста и увеличивающими их механическое сопротивление по отношению к растущему зародышу. Эффективность применяемого воздействия зависит от глубины и характера покоя семян. У одних видов покой семян легко нарушить любой обработкой, семена других видов отзываются лишь на какой-нибудь один, специальный прием. Но есть и такие виды, семена которых не удается вывести из состояния покоя ни одним из известных и широко применяемых методов.

Приемы, используемые для нарушения покоя зародыша, обычно также направлены на то, чтобы сдвинуть соотношение между гормонами в пользу стимуляторов роста. Это может сопровождаться либо снижением уровня эндогенных ингибиторов, либо увеличением уровня стимуляторов роста. Так, по исследованиям ряда авторов, охлаждение семян персика и ясеня резко снижало уровень ингибитора (АБК). Однако снижение уровня ингибиторов не всегда объясняет прекращение покоя семян, которые были обработаны охлаждением. Брадбером (1958) показано, что воздействие низкими температурами нарушает покой семян лещины вследствие синтеза гиббереллина.

Дозревание. У семян, обладающих лишь средней глубиной покоя зародыша, период дозревания проходит в условиях сухого хранения. Во время дозревания устойчивость семян к окружающим условиям увеличивается. Температурный диапазон для, прорастания становится значительно шире по сравнению с температурами для свежесобранных семян, которые могут прорастать либо при очень низких, либо при очень высоких температурах. Специфические требования к температурному и световому режиму в процессе дозревания постепенно исчезают.

Скорость дозревания зависит от времени года и вида растений. Даже у генетически однородной популяции семян, которые дозревают в одних и тех же окружающих условиях, отдельные семена бывают разной степени зрелости. У некоторых видов семян при сухом хранении происходит множество различных физических и химических изменений. По крайней мере, часть из них является результатом изменений в кожуре семени, которая изменяет свою силу натяжения или увеличивает проницаемость для воды и газов. В других случаях изменения происходят в зародыше или в окружающих тканях. У семян с незрелыми зародышами происходят дальнейшие морфологические преобразования. У некоторых видов ясеня морфологически сформировавшийся зародыш, прежде чем начать прорастать, должен увеличиться в размерах. Биохимические изменения в процессе дозревания включают: уменьшение количества запасных липидов, углеводов и белков; возрастание метаболической активности; изменение гормонального баланса таким образом, чтобы стимуляторы роста преобладали над ингибиторами.

Стратификация. Покой семян обычно нарушается после хранения их в течение 30-120 дней при температурах 1-5°С, при обильной аэрации и влажности. Этот прием воспроизводит до некоторой степени естественные зимние условия. Термин стратификация употребляют в случаях, когда семена помещают между слоями материалов, хорошо удерживающих влагу (сфагнум, опилки, песок). Затем создают низкую температуру. Низкая температура и влажность - необходимые условия для хранения семян слоями. Таким образом, при стратификации семена увлажняют, помещают в пластиковые мешки и хранят при низкой температуре. После такой обработки их можно высевать в землю, но если после этого семена подсушить, то они могут перейти в состояние очень глубокого вторичного покоя.

Химические вещества. Покой зародышей семян часто нарушается такими химическими веществами, как гибберелловая кислота и цитокинины. У видов с относительно слабым покоем зародыша (сосен ладанной, ежовой и густоцветной, лиственниц субальпийской и западной) окислительные вещества, например перекись водорода, стимулировали дыхание и ускоряли прорастание. Однако перекись водорода имеет практические ограничения при стимуляции прорастания некоторых семян с покоящимся зародышем. Например, было показано, что при обработке семян веймутовой сосны концентрированной перекисью водорода у одних партий семян удавалось стимулировать прорастание, а другие семена погибали, вследствие этого конечный процент всхожести этих партий семян снижался.

Скарификация. Покой семян с непроницаемой оболочкой может быть нарушен намачиванием в концентрированной серной кислоте в течение 15-60 мин. Проницаемость кожуры семян можно увеличить прокалыванием или обработкой ее наждаком.

Степень глубины физиологического покоя и его длительность неодинаковы. Семена выводятся из состояния покоя различным образом. Некоторые семена, особенно однолетних растений, легко набухают и прорастают уже под влиянием увлажнения. Для прорастания других и нормального развития проростка обязательна холодная стратификация , т.е. длительное выдерживание их при пониженной температуре, во влажной среде и в условиях хорошей аэрации. Наконец, существует еще одна группа так называемых "твердосеменных", семенная кожура которых в силу ее структурных особенностей водонепроницаема. Такие семена прорастают только после скарификации - искусственного нарушения целостности кожуры с помощью надцарапывания, перетирания с песком, ошпаривания кипятком и т.д. В природе такие семена набухают и прорастают обычно под влиянием резкой смены температурных режимов, способствующих нарушению целостности оболочки.

Прорастанием семян называют их переход от состояния покоя к вегетативному росту зародыша и формированию из него проростка. Прорастание начинается при оптимальном для каждого вида сочетании влажности и температуры среды, при свободном доступе кислорода. Прорастание семян сопровождается сложными биохимическими и морфофизиологическими процессами. При поступлении воды в семенах резко усиливается процесс дыхания, активизируются ферменты, запасные вещества переходят в легкоусвояемую, подвижную форму, образуются полирибосомы и начинается синтез белка и других веществ.

Рост зародыша обычно начинается с прорыва покровов удлиняющимися зародышевым корнем и гипокотилем в области микропилярного следа . После появления корня почечка развивается в побег, на котором развертываются настоящие листья ( рис. 51 ).

В практике сельского хозяйства жизнеспособность и качество семян характеризуются всхожестью, т.е. процентом семян, давших нормальные проростки в оптимальных для них условиях за определенный срок. Для полевых культур этот срок равен 6-10 суткам, для древесных - до 2 месяцев.

НИЗШИЕ РАСТЕНИЯ —THALLOBIONTA

Большинство низших растений настолько обособлено вследствие длительного развития и специализации, что часто трудно определить общего предка. По числу видов и по распространению в самых разнообразных эколого-географических условиях низшие стоят на первом месте. Они состоят из двух резко различных по способу питания групп, первую из которых составляют автотрофные растения, в основном водоросли и лишайники, вторую — гетеротрофные: большинство бактерий, слизевики, грибы.

Низшие растения имеют выдающееся значение в природе. Для человека водоросли, грибы и лишайники представляют богатый резерв пищи, лекарственного и технического сырья. С другой стороны, многие бактерии, грибы и слизевики — злостные паразиты растений, животных и человека.

ОТДЕЛ БАКТЕРИИ — BACTERIOPHYTA

Бактерии — мельчайшие организмы, которые изучают с помощью особых методов. Наряду с мельчайшими животными организмами они являются объектом особой науки — микробиологии. Отдел охватывает около 3 тыс. видов.

Морфология. Важнейшие структурные особенности бактериальной клетки заключаются в отсутствии у большинства сформированного ядра (при значительном содержании нуклеиновых кислот), пластид и красящего вещества. Лишь изредка встречаются окрашенные автотрофные бактерии — пурпурные или зеленые. Клеточная стенка бактерий состоит из азотистых веществ, а не из целлюлозы, и способна к ослизнению.

В подавляющем большинстве бактерии очень малы по величине. Так, Bacillus prodigiosus, часто развивающийся на вареном картофеле, хлебе, мясе, достигает всего лишь 0,0008 мм (0,8 мк), Mycobacterium tuber-culosus составляет от 0,0012 до 0,004 мм. Некоторые же бактерии находятся у границы или за пределами разрешающей способности оптического микроскопа. Ничтожно малые размеры бактерий ограничивают представление об их морфологическом разнообразии. Вот основные формы бактерий (рис. 23):

Кокки (Cocci)—клетки шаровидные, округлые. Они могут быть одиночными, но чаще собраны по две (диплококки), по четыре (тетра-кокки) или крупными группами в виде цепочек (стрептококки), гроздей (стафилококки), прямоугольных групп (сарцины) и др.

Бациллы (Bacillus) —клетки в виде прямых длинных палочек.

Бактерии (Bacterium)—клетки в виде коротких палочек.

Вибрионы (Vibrio) —клетки слабо закручены в виде запятой.

Спириллы (Spirillum) — клетки спирально закручены в два-три завитка.

Спирохеты (Spirochaetae) —клетки более длинные, чем у спириллы, и закрученные.

Значительную и разнообразную группу составляют подвижные формы бактерий. Органы движения — жгутики в числе от 1 — 2 до многочисленных — располагаются по-разному, что определяет классификацию подвижных форм бактерий на монотрихи, амфитрихи, лофотрихи, перитрихи (рис.23). Жгутики настолько малы, что их видно только в электронном микроскопе или с помощью специального окрашивания — в оптическом.

Размножение и его темпы. У бактерий наблюдается очень простой способ размножения путем дробления клетки или простого деления. Известны немногие группы, размножающиеся путем почкования. Половой процесс и митотическое деление клеток у большинства отсутствуют. Дробление удлиненных форм обычно осуществляется перпендикулярно к их продольной оси. Деление происходит очень быстро, обычно в течение 20— 30 мин (у Высших растений этот процесс протекает 90—120 мин). Расчеты показывают, что одна бактерия (2 мк длины и 1 мк ширины) при делении каждые 36 мин может образовать за 24 ч 636 млн. клеток. Общая длина этих клеток составила бы 33 м. Через два дня они образовали бы массу, объем которой был бы 442 см ъ , а общая их длина составляла бы 563 км. На третий день их масса достигла бы 7,5 м 3 , а вытянутые в длину они могли бы 14 раз опоясать земной шар по экватору. Столь быстрое размножение бактерий ограничивают реальные условия жизни: не соответствующие климатические (погодные) условия, недостаток пищи и, конечно, санитарные мероприятия. Некоторые палочковидные бактерии переживают неблагоприятные условия, образуя одноклеточные эндогенные споры. Споры некоторых видов выдерживают кипячение при 240° С. Однако многие бактерии, в том числе и патогенные (вызывающие болезни), не выносят солнечного света.

Классификация. Классификация бактерий сопряжена со значительными трудностями. Существует несколько подходов к их классификации. В настоящее время отдел Бактерии обычно подразделяют на 4 класса:

1. Класс Бактерии — Bacteria. Объединяет палочковидные неподвижные формы. Многие из них — возбудители опасных болезней: дифтерии, проказы, туберкулеза и др.

Рис. 23. Бактерии — Bacteriophyta. А — кокки;

Б — бациллы; В — спирохеты; Г — различные

формы жгутиковых бактерий:

/ — монотрих, 2 — амфитрих, 3—4 — лофотрих, 5 — перит-рих

II. Класс Миксобактерии — Myxobacteria. Охватывает подвижные
палочковидные клетки, лишенные жгутиков. Движение осуществляется
путем отталкивания с помощью слизи, выделяемой из конца клетки. Мик-
собактерии иногда имеют клеточные ядра.

III. Класс Спирохеты — Spirochetae. Объединяет организмы с мно-
гими завитками и заостренными концами. Большинство их имеет про
дольную перепонку.

IV. Класс Актиномицеты (лучистые грибы) — Actinomycetes. В нем
сосредоточено значительное число видов, у которых как бы соединены
признаки бактерий и грибов. В морфологическом отношении актиноми
цеты разнообразны, но преимущественно имеют форму тонких, радиаль-
но разрастающихся нитей моноподиального ветвления. Сформированных
ядер нет. Во многих руководствах актиномицеты относятся к несо-
вершенным грибам. Некоторые актиномицеты представ
ляют большой интерес для промышленного производства антибиотиков:
биомицина, стрептомицина, тетрациклина и др.

Жизнедеятельность бактерий. Большинство видов бактерий — гетеротрофные организмы, получающие необходимые им питательные вещества и энергию при разложении отмерших, растений и животных и потому являющиеся сапрофитами. Меньшая часть существует за счет живых организмов (паразиты), зачастую вызывая различные заболевания человека, животных и растений (патогенные бактерии). Развиваясь на том или ином субстрате, бактерии накапливают в своем теле необходимые запасные вещества в виде гликогена, жиров, белков и др. Часть видов для своего развития нуждается в свободном кислороде (аэробные бактерии), другие развиваются в бескислородной среде (анаэробные бактерии). Лишь небольшую группу представляют автотрофные организмы, содержащие бактериохлорофилл и другие пигменты, а потому способные к фотосинтезу, а также хемотрофные, осуществляющие синтез органических веществ из углекислого газа и воды за счет энергии, освобождающейся при окислении ими различных веществ (см. стр. 138).

Методы исследования бактерий. Для установления вида бактерий недостаточно микроскопически исследовать их форму, т. к. морфологическое разнообразие их невелико. Первостепенное значение имеет изучение физиологических особенностей бактерий, их способности неодинаково воздействовать и реагировать на разные вещества. Для этого используют искусственные культуры бактерий на разных питательных средах. Такими средами служат мясопептонный бульон, желатина, агар-агар с добавлением к ним других питательных веществ и иные среды. Желатина, агар-агар при остывании образуют студни. Питательную среду в пробирках, закупоренных ватой, или в чашках Петри стерилизуют в автоклаве. Тот или иной материал, содержащий бактерии, особой прокаленной иглой вносят на питательную среду после ее остывания. Пробирки или чашки Петри с посевом устанавливают в термостат — прибор в виде шкафа, где поддерживается постоянная температура, благоприятная для размножения бактерий. Последние, размножаясь, образуют колонии, форма которых, окраска, способность разжижать твердую питательную среду и другие признаки специфичны для определенных видов. Бактерии, взятые тем же способом из одной колонии и перенесенные в новые сосуды, могут образовывать колонии только одного вида. Такие колонии называют чистыми культурами. Культуры бактерий исследуют под микроскопом, применяя различные способы окраски и другие приемы микроскопической техники. Чистые культуры бактерий соответствующих видов имеют широкое применение при сквашивании молока, при силосовании и в целом ряде других технологических процессов.

Значение бактерий. Бактерии распространены повсеместно на всей планете. Они встречаются на поверхности почвы и в почве, в глубоких

слоях земной коры, в воде, в теле мертвых и живых растений и животных и даже в атмосфере. Конечно, концентрация бактерий на Земле неравномерна и зависит от разных условий. Так, зимой в городах в 1 м 3 воздуха насчитывается около 4,5 тыс. бактерий, а летом — от 10 до 25 тыс. В 1 г бедной органическими веществами почвы содержится до 500 млн. бактерий, тогда как в богатой их количество достигает 6 млрд. В природе и жизни человека бактерии играют важную роль: иногда положительную, а иногда и резко отрицательную.

Особое значение для зеленых растений имеют процессы аммонификации и нитрификации, происходящие в почве, навозе под воздействием бактерий — аэробных хемосинтетиков, обогащающих почву связанными, доступными для растений формами азота (см. стр. 142).

Связывание свободного атмосферного азота. Этот процесс достигает в природе значительных масштабов и осуществляется азотфиксирующими бактериями-аэробами и в меньшей степени анаэробами.

Важная роль принадлежит клубеньковым бактериям. Эти почвенные бактерии, как уже отмечалось, внедряются в корни бобовых, где за счет атмосферного азота создают белковые компоненты своего тела. После отмирания бактерий эти вещества усваивает растение-хозяин. В пожнивных остатках бобовых содержится много азотистых веществ, поэтому бобовые служат хорошими предшественниками других сельскохозяйственных культур. Подсчитано, что на 1 га посева бобовых в среднем связывается около 200 кг азота.

Брожение — процесс разложения бактериями безазотистых веществ (углеводов и др.).

Брожение молочнокислое: конечный продукт — молочная кислота (СзН_бО₃), получаемая в результате деятельности молочнокислых бактерий — Lactobacterium acidophilum и др. Накопление в субстрате, подвергающемся брожению, молочной кислоты, препятствует развитию гнилостных и других бактерий. Молочнокислое брожение широко используется в практике при сквашивании молока, силосовании кормов и других процессах.

Брожение маслянокислое: конечный продукт — масляная кислота (С₄Н₈О₂), получаемая в результате деятельности маслянокислых бактерий — Clostridium pasteurianum и др. Широко распространено в почве при разложении растительных остатков. Маслянокислое брожение используется при приготовлении сыров, им обусловлено также прогоркание масла.

Брожение уксуснокислое: конечный продукт — уксусная кислота (С2Н4О2), получаемая в результате деятельности уксуснокислых бактерий — Acedobacter aceti и др. Применяется для получения уксуса из вина.

Большую роль играют также пектинобактерии, например Clostridium pectinovorum и другие, вызывающие пектиновое брожение. Они разлагают пектиновое межклеточное вещество, вызывая мацерацию клеток, что имеет большое значение в процессе мочки льна, как способствующее отделению волокна от других тканей. В почве присутствуют также различные бактерии, сбраживающие клетчатку и участвующие в процессе почвообразования.

Особая роль в природе принадлежит хемосинтезирующим серобактериям и железобактериям. Серобактерии используют сероводород, вы-ляющийся при гниении, окисляя его до серы, а последнюю — до серной слоты, которая образует сернокислые соли, доступные для зеленых г астений. Железобактерии добывают необходимую для синтеза энергию путем окисления закисных форм железа в окисные. Железобактерии многочисленны в некоторых источниках, болотах, где часто служат присной образования залежей болотной железной руды.

Вообще в жизни почвы как природноисторического тела важная роль принадлежит почвенным бактериям. Необходимо еще раз отметить особое, чисто сельскохозяйственное значение бактерий в процессе образования почв и повышения их плодородия. Некоторые бактерия используются в качестве удобрения (азотобактерин, фосфобактерин, нитрагин и др.).

В последние годы бактерии, особенно актиномицеты., приобретают большое значение как продуценты многих антибиотиков, все более широко используемых в медицине, ветеринарии и в мероприятиях по защите растений от болезней и вредителей.

Патогенные бактерии, проникая тем или иным путем в тело человека, животных и растений, могут вызывать тяжелые заболевания, выделяя различные ядовитые вещества — токсины. Некоторые бактерии отличаются очень высокой токсичностью. В этом отношении наиболее показателен выделяемый некоторыми бациллами, например Clostridium botulinum, нитротоксин ботулизма. Лучшая среда для активной жизнедеятельности этих бацилл и накопления токсического вещества — колбаса (botulum), сырое мясо, рыба и даже овощные консервы. Токсины ботулизма — это белки, молекулы которых слабо расщепляются ферментами пищеварительной системы. Токсичность нитротоксина ботулизма просто фантастична: 1 г вещества может убить 60 млрд. мышей (1 200 000 т живого веса!).

Широко известны такие болезни человека, как ангина, брюшной тиф, туберкулез, холера и многие другие, а у животных — сибирская язва, паратиф, актиномикоз, сап и другие, вызываемые соответствующими патогенными бактериями. Многие из этих заболеваний — общие для человека и животных.

От момента внедрения патогенных бактерий в организм до проявления болезни в большинстве случаев проходит некоторый период (инкубационный), во время которого бактерии размножаются. Организм вырабатывает особые вещества — антитела и антитоксины, обезвреживающие бактерии и их токсины. При благоприятном исходе болезни организм может приобретать иммунитет по отношению к повторной инфекции бактериями данного вида. На этом основано применение лечебных и предупредительных вакцин, получаемых из убитых или ослабленных бактерий, а также лечебных сывороток, содержащих эти антитела.

У высших растений также наблюдаются заболевания, вызванные бактериями — бактериозы. Однако растения менее подвержены им в силу защищенности клеток плотными стенками и кислой реакции клеточного содержимого, неблагоприятной для развития бактерий. Бактериозы поражают многие культурные растения. Так, у картофеля мокрая и сухая гниль клубней вызывается Bacillus solaniperda и др. Бактериозами поражаются капуста (Bacterium campestre), свекла (Bacterium betae), томаты (Phytobacter lycopersicum). Бактериальный рак у яблони, груши, персика и других вызывает Bacterium tumefaciens. Возбудители проникают в тело растений при различных повреждениях тканей в первую очередь всевозможными вредителями: насекомыми, червями и др. Меры борьбы с бактериозами, как и с другими болезнями растений, составляют предмет фитопатологии. Большое значение имеет выведение сортов, устойчивых к бактериозам

Средства борьбы с бактериями. Патогенные, гнилостные и другие бактерии угрожают здоровью человека и животных или вызывают порчу пищевых продуктов, кормов, различных материалов. Меры борьбы : неблагоприятной микрофлорой следующие:

Дезинфекция — воздействие различными ядовитыми для бактерий веществами: сулемой, карболовой кислотой, формалином, хлорной известью, спиртом и др.

Стерилизация — уничтожение бактерий высокими температурами. Обычное кипячение при 100°С не гарантирует полного уничтожения микроорганизмов, особенно их спор. Лишь нагревание до 120—130°С под высоким давлением в специальном приборе — автоклаве в течение 20— 30 мин убивает не только бактерии, но и их споры. Кипячение, повторяемое ежедневно, в течение нескольких дней, может привести к полной стерилизации. Прокаливание инструментов, посуды также достигает этой цели.

Пастеризация — нагревание до температуры 65—95°С, которое приводит к гибели большинства гнилостных, патогенных и других бактерий, ко не спор и широко применяется для недлительного сохранения молока и других продуктов.

Отрицательное значение многих бактерий, особенно патогенных, настолько велико, что давно уже возникла необходимость в государственных и даже международных мероприятиях по защите здоровья людей, растений и животных.

Поперечные профили набережных и береговой полосы: На городских территориях берегоукрепление проектируют с учетом технических и экономических требований, но особое значение придают эстетическим.

Механическое удерживание земляных масс: Механическое удерживание земляных масс на склоне обеспечивают контрфорсными сооружениями различных конструкций.

Организация стока поверхностных вод: Наибольшее количество влаги на земном шаре испаряется с поверхности морей и океанов (88‰).

ВВЕДЕНИЕ…………………………………………………………………….3
ГЛАВА 1. СТРОЕНИЕ И СОСТАВ СЕМЯН………………………………4
1.1 СТРОЕНИЕ СЕМЯН ОДНОДОЛЬНЫХ РАСТЕНИЙ (LILIOPSIDA)……………………………………………………………………..4
1.2 СТРОЕНИЕ СЕМЯН ДВУДОЛЬНЫХ РАСТЕНИЙ (MAGNOLIOPSIDA)……………………………………………………………6
1.3 БИОХИМИЧЕСКИЙ СОСТАВ СЕМЯН РАСТЕНИЙ………. 8
ГЛАВА 2. ПРОДОЛЖИТЕЛЬНОСТЬ ЖИЗНИ СЕМЯН…………………..11
ГЛАВА 3. ФИЗИОЛОГИЯ СЕМЕНИ И ЕГО ПРОРАСТАНИЕ…………..13
3.1 ФИЗИОЛОГИЧЕСКИЙ ПОКОЙ СЕМЕНИ…………………………….15
3.2 ПРИЧИНЫ ПОКОЯ………………………………………………………17
3.3 НАРУШЕНИЕ ПОКОЯ…………………………………………………..19
ГЛАВА 4 ТИПЫ ПРОРАСТАНИЯ СЕМЯН………………………………..22
4.1 ФАКТОРЫ, ВЛИЯЮЩИЕ НА ПРОРАСТАНИЕ……………………. 23
ЗАКЛЮЧЕНИЕ……………………………………………………………….26
СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ………………………. 28

В ботанической интерпретации термин семя есть, ни что иное, как особая многоклеточная структура сложного строения, необходимая для размножения и расселения семенных растений. Содержит в себе зародыш и развивается после оплодотворения из женского спорангия – семязачатка. Однако, если рассматривать тот же термин, но уже в свете основ семеноводства, то семя (семена), есть эмбриональное состояние растений. Причем К.А. Тимирязьев отмечал, что зародыш семени уже целое растеньице почти со всеми его частями.
Опять же находим тому подтверждение в ботанике, а именно семя не является органом, так как в нем заключены структуры двух (у Gymnospermae - трех) разных поколения жизненного цикла. Хотя часто в ботанической литературе семя, это ни что иное, как орган семенного размножения растений, реже орган полового размножения.
В 70-х годах ХIX века требования к качеству посевного материала значительно изменились, в связи с чем в растениеводстве выделился самостоятельный отдел – семеноведение, который в дальнейшем обособился в отдельную науку.

Подведем итог тому, что мы узнали о явлении прорастания: постараемся представить общую характеристику этого совершенно своеобразного периода в жизни растения.
Период прорастания отличается тем, что в течение его растение не нуждается в посторонних источниках пищи: оно существует за счет запаса пищи, отложенного в белке или семенодолях. Для пробуждения семени к деятельности необходима вода, кислород, воздух и тепло. Вода действует двояко - механически и химически: механически она вызывает разбухание семени, разрывает его оболочки и доставляет необходимую силу для преодоления сопротивления окружающих частиц земли, химически она растворяет сначала разнообразные ферменты, а потом, при их содействии, и нерастворимые запасные вещества. Эти растворы притекают в зародыш и там затрачиваются на его рост. Вновь принимают нерастворимую или трудно подвижную форму. Одновременно с этими процессами проявляется в семени и дыхание. Таким образом, несмотря на увеличение размеров, растение в этот период не только не увеличивает своей массы, не только не накопляет вещества, но, напротив, расходует его. Во время прорастания происходит только превращение, а не усвоение вещества. Мы убедились, следовательно, что явления усвоения питательных веществ и явления роста не всегда совершаются одновременно, и всего лучше можно характеризовать период прорастания, сказав, что в течение его происходит рост без усвоения.
В конце этого периода мы застаем растение с вполне сложившимися и готовыми к своей деятельности органами. Весьма любопытно, что существуют растения, у которых весь период прорастания проходит на материнском растении. Таково известное мангровое дерево (Rhizophora Mangle). Семена этого живородящего растения прорастают в плоде и, еще будучи на материнском растении, образуют длинный, тяжелый и приостренный корень. Достигнув известной стадии развития, они отрываются и, вонзаясь этим корнем в вязкий ил, прямо, без всякого перерыва продолжают свое существование.
Остается.

После офорления заказа Вам будут доступны содержание, введение, список литературы*
*- если автор дал согласие и выложил это описание.

Эту работу можно получить в офисе или после поступления денег на счет в течении 30 минут (проверка денег с 12.00 до 18.00 по мск).

Прорастание семян можно определить как фундаментальный процесс, начальный этап онтогенеза растений, посредством которого из одного семени формируется росток и впоследствии взрослое растение. Этот процесс влияет как на урожайность, так и ее на качество. Распространенным примером прорастания семян является образование ростка из семян покрытосеменных или голосеменных растений.

Давайте подробнее рассмотрим процесс прорастания семян, его этапы, условия и факторы необходимые для его осуществления.

Процесс прорастания семян

Полный процесс прорастания семян осуществляется в следующие фазы:

На начальной стадии прорастания семена быстро впитывают воду, что приводит к набуханию и размягчению семенной оболочки при оптимальной температуре. Эти фазы называется водопоглощением и набуханием семян. На этом этапе запускается процесс роста путем активации ферментов. Семя активизирует свою внутреннюю физиологию и начинает дышать, вырабатывать белки и метаболизировать запасенную пищу.
При разрыве семенной оболочки появляется корешок, образующий первичный корень. Семя начинает поглощать воду из почвы. После появления корешка и проростка, побег начинает расти вверх.
На заключительном этапе прорастания клетки семян становится метаболически активными, удлиняются и делятся, чтобы дать начало ростку.

Условия, необходимые для прорастания семян

Вот некоторые важные требования, которые необходимы для того, чтобы семя образовало росток, а затем и растение:

Вода: крайне необходима для прорастания семян. Некоторые семена чрезвычайно сухие и нуждаются в значительном количестве воды относительно сухого веса. Вода играет важную роль в прорастании семян. Она обеспечивает необходимую гидратацию для жизнедеятельности протоплазмы и растворенный кислород для растущего зародыша, смягчает семенную оболочку и повышает проницаемость семян. Вода помогает в разрыве семян, а также превращает питательные в растворимую форму для ее транслокации в эмбрион.
Кислород: важный и незаменимый источник энергии для роста семян. Он необходим прорастающему семени для обмена веществ и используется как часть аэробного дыхания, пока растение не вырастить собственные зеленые листья. Кислород можно найти в порах частиц почвы, но если семя зарыто слишком глубоко, оно будет лишено этого кислорода.
Температура: для быстрого прорастания семян требуется умеренная температура около 25-30°C. Совершенно очевидно, что различные семена нуждаются в разных оптимальных температур. Есть некоторые семена, которым необходимы либо более низкие, либо более высокие температуры от 5 до 40°C.
Свет или тьма: это может действовать как экологический фактор. Многие семена не прорастают, пока на них не падает солнечный свет.

Процесс прорастания семян запускается при указанных выше благоприятных условиях. Семена претерпевают быстрое расширение и рост зародыша с последующим разрывом покровных слоев и появлением корешка. Появление этого корешка считается завершающей фазой процесса прорастания.

Факторы, влияющие на прорастание семян

Существует несколько основных факторов, оказывающих воздействие на прорастание семян. К ним относятся:

Внешние факторы

Вода: недостаток или избыток воды влияет на прорастание семян.
Температура: влияет на скорость роста, а также на метаболизм семени.
Кислород: прорастающие семена активно дышат и высвобождают энергию, необходимую для их роста, поэтому недостаток кислорода влияет на их всхожесть.

В некоторых случаях температура ниже умеренного уровня замедляет прорастание семян и способствует росту грибов. Прорастание также может прекращается при температуре выше умеренного уровня.

Внутренние факторы

Семенной покой – это состояние, при котором семена не могут прорасти даже при благоприятных условиях. Во время семенного покоя:

Биология

Состояние покоя

Семена растений могут продолжительное время лежать в мешках, хранилищах, не прорастая и находясь в состоянии покоя. В этот период процессы жизнедеятельности протекают в них очень медленно. Они теряют много влаги — до 10−15%, обмен веществ и энергии прекращается, дыхание становится очень слабым, зародыш не развивается. В таком состоянии семенной материал способен пребывать до нескольких лет и причины заключаются в следующем:

отсутствие подходящих условий для прорастания;
недоразвитие семени;
наличие веществ, препятствующих процессу;
зёрна некоторых растений не прорастают без яровизации (предварительного хранения зерен при низких, часто отрицательных температурах).

Семена одних растений, например, дуба и клёна в состоянии покоя находятся 5 — 6 месяцев. У капусты и томатов период длится 3 — 4 месяца. Важно, чтобы зародыш семени был живым, иначе оно не прорастёт, т. е. потеряет всхожесть. Зародыш погибает вследствие:

слишком продолжительного или неправильного хранения, когда во влажном помещении внутри семян поднимается температура, они перегреваются и теряют всхожесть;
дефицита кислорода в воздухе;
полного обезвоживания семян;
повреждений различными заболеваниями и насекомыми или вследствие механического воздействия;
заражения посевного материала плесенью.

Существуют культуры, у которых нет периода покоя семян — они прорастают внутри зерна прямо на материнском растении. А у некоторых, например, лилий, формируется недоразвитый зародыш, состоящий только из нескольких клеток, поэтому он должен созреть естественным путём уже после отделения от материнского организма. Такие семена непригодны для посева в первую весну после созревания, так как они не могут дать проросток.

Необходимые условия

Наличие воды. Так как семена при созревании и хранении обезводились, для роста нужно возобновить процесс обмена веществ, а для этого необходима вода. Она растворяет и помогает поступлению питательных веществ к зародышу. Во влажной среде семя набухает, увеличиваясь в несколько раз. Это значит, что зародыш начал развиваться.
Наличие кислорода. Клеткам зародыша, в которых проходят окислительно-восстановительные реакции, а также их деление и рост, необходим постоянный приток кислорода.
Температурный режим. Активность обмена веществ в зародыше зависит от температуры воздуха и почвы. Если не хватает тепла, семена не станут прорастать и погибнут. Каждое растение имеет свою благоприятную температуру, следовательно и оптимальные сроки для посева. Рожь, пшеница, морковь и редис дают всходы при +4−5 градусах, а для огурцов и томатов требуется температура не ниже +10.
Свет оказывает огромное влияние на прорастание. Мелким или пылеобразным семенам необходим солнечный свет, поэтому глубоко заделывать их в почву не нужно. Многие зерна лучше прорастают в тёмном месте.
Глубина посева. При поверхностном посеве семена могут высохнуть под лучами солнца и не дать ростков, а при слишком глубоком из-за недостатка кислорода побегам будет трудно пробиться сквозь слой почвы.

Изучая тему, школьники пишут лабораторные работы, в которых сначала ведут наблюдения, затем преподаватели просят назвать главные условия, необходимые для прорастания семян. Для проращивания обычно берут фасоль.

Для каждого вида растения существует определённая глубина посадки. Она зависит от размера зёрен:

Мелкие семена (репы, лука) кладут на глубину 1−2 см.
Средних размеров (редиса, огурцов) закладывают на 2−4 см.
Крупные можно сажать глубже (4−5 см), так как они содержат достаточное количество питательного запаса (эндоспермы), чтобы пробиться сквозь такой слой почвы.

На глубину закладки семян влияет и тип грунта. Песчаный хорошо пропускает воздух, поэтому влага лучше сохраняется в более глубоких слоях. В этом случае при поверхностной закладке зёрнам не будет хватать влаги.

На глинистых почвах, более плотных и тяжёлых, влага присутствует и в верхних слоях, поэтому семена не рекомендуется заглублять.

Этапы развития зародыша семени

Как только зёрнышко оказывается в оптимальных условиях, оно сразу же начинает прорастать. Это сложный биологический процесс, при котором зародыш, используя эндосперму, превращается в проросток. Последовательность его развития состоит из следующих фаз:

Водопоглощение. Сухие семена впитывают влагу через семявход — специальное отверстие в оболочке, которое называется микропилем. Биохимические процессы пока не происходят.
Набухание семян. Это первый признак их прорастания. При увеличении объёма зерна ускоряются гидролитические процессы, во много раз возрастает интенсивность дыхания, сложные запасные вещества разлагаются до более простых форм и поступают к точкам роста.
Появление корня. Этап начинается образованием новых клеток за счёт деления первичного корешка, что приводит к началу его роста. Зародышевый корешок выходит через микропиле или прорывает семенную оболочку. Он всегда направлен вниз. Даже если семя перевернуть, корень снова будет расти вглубь. Зародышевый корень закрепляет проросток в почве, впитывая из неё воду питательные вещества, которых уже недостаточно в зернышке.
Появление проростка. Теперь, когда у семени образовались корни, начинает расти зародышевый побег, который, в отличие от корешка, стремится к свету. Он не теряет связи с зародышем и получает из него питание и физиологически активные вещества, поглощает почвенную влагу. Развивается уже надземный побег.
Питание проростка. Заканчивается процесс прорастания с переходом ростка на потребление солнечной энергии. С появлением молодых листочков питается он самостоятельно за счёт фотосинтеза — процесса создания органических веществ на свету. В первую очередь вырабатывается сахар (глюкоза), необходимый для развития каждой культуры.

Растение создаёт неорганические вещества (воду, углекислый газ), выделяя в атмосферу кислород. Кроме того, росток питается при помощи корневой системы, которая всасывает воду и растворенные в ней микроэлементы. С этого момента рост и развитие молодого растения уже не зависят от эндосперма.

Виды прорастания

Семена разных культур всходят по-разному. Семядоли, которые являются первой парой листьев, могут подниматься над поверхностью земли или же оставаться в почве. Вследствие этого различают 2 вида прорастания:

Надземное. Зародышевый стебелёк, подрастая, распрямляется и выносит семя вверх на поверхность почвы (у огурца, фасоли, подсолнечника, капусты, тыквы, клёна). Из семядолей, которые со временем засыхают и опадают, развивается надземный стебель и листья. Такой вид прорастания характерен для двудольных культур (имеют 2 доли в зародыше).
Подземное. Семядоли не выходят на поверхность. Оставшись в грунте, они определённое время снабжают развивающийся проросток питательными веществами, а потом засыхают. Такой вид прорастания характерен для однодольных семян: гороха, дуба, каштана, лещины, пшеницы и других растений, зародыш которых содержит одну долю.

Прорастание — переход семян от состояния покоя к активной жизнедеятельности, в процессе которого происходят физические и биохимические изменения. В результате образуется росток, который даёт растение. Но для этого нужно знать, какие обязательные условия необходимы для прорастания. Это обеспечение посевного материала влагой и кислородом, подходящей температурой и световым режимом. Тогда на всех этапах развития зародыш получит все необходимые вещества, а растение будет здоровым и полноценным.

Читайте также: