Семя. Его развитие и образование

>>Образование семян и плодов

§ 46. Образование семян и плодов

Что же происходит в семязачатке после оплодотворения? Оплодотворенная яйцеклетка делится на две клетки . Каждая из возникших при этом клеток снова делится и т. д. В результате многократных делений клеток развивается многоклеточный зародыш нового растения .

Из самой крупной клетки семязачатка, слившейся со вторым спермием, развиваются клетки эндосперма, в которых накапливаются запасы питательных веществ. Эндосперм снабжает ими развивающийся зародыш.

Из покрова семязачатка развивается семенная кожура. Так, после оплодотворения из семязачатка развивается семя, состоящее из кожуры и зародыша.

Содержание урока конспект урока опорный каркас презентация урока акселеративные методы интерактивные технологии Практика задачи и упражнения самопроверка практикумы, тренинги, кейсы, квесты домашние задания дискуссионные вопросы риторические вопросы от учеников Иллюстрации аудио-, видеоклипы и мультимедиа фотографии, картинки графики, таблицы, схемы юмор, анекдоты, приколы, комиксы притчи, поговорки, кроссворды, цитаты Дополнения рефераты статьи фишки для любознательных шпаргалки учебники основные и дополнительные словарь терминов прочие Совершенствование учебников и уроков исправление ошибок в учебнике обновление фрагмента в учебнике элементы новаторства на уроке замена устаревших знаний новыми Только для учителей идеальные уроки календарный план на год методические рекомендации программы обсуждения Интегрированные уроки

В курсе ботаники изучается много разных понятий. Одно из них - эндосперм. Что это такое, какие функции в растении выполняет данная структура? На эти и другие вопросы вы найдете ответ в этой статье.

Эндосперм - это часть зародыша

Людей издавна удивляла способность крохотного семени давать начало целому организму. Оказывается, это благодаря его уникальному состоит из зародышевых корешка, стебелька, почки и листочка. Эти эмбриональные структуры окружены питательной соединительной тканью. Она и является эндоспермом. Снаружи семя имеет дополнительную защиту - кожуру.

Данный термин происходит из двух греческих слов "эндо" - внутри, "сперма" - семя. По сути, веществ, необходимых для развития тканей зародыша.

Значение питательных веществ

Эндосперм - это ткань, которая образуется в процессе оплодотворения. По химическому составу он является совокупностью углевода крахмала, белков и растительных масел. Поэтому человек использует семена в качестве источника энергии и витаминов. Но полезные свойства они сохраняют только в сыром виде. При термической обработке происходит разрушение макромолекул органических веществ.

Эндосперм голосеменных

Питательная ткань растений может быть первичной и вторичной. У голосеменных эндосперм формируется еще до процесса слияния гамет - оплодотворения. Он развивается из мегаспоры, которая представляет собой материнскую клетку с гаплоидным набором хромосом. Первичный эндосперм - это ткань, формирующаяся в семяпочке. В результате его развития происходит образование женского заростка, или гаметофита.

Двойное оплодотворение растений

В семенах покрытосеменных эндосперм формируется во время оплодотворения. В ходе этого процесса принимают участие два спермия, которые находятся в пыльниках тычинки. Завязь пестика содержит одну женскую гамету и центральную зародышевую клетку. Оплодотворение происходит именно здесь. Один спермий сливается с яйцеклеткой, образуя эмбрион семени. Другой же соединяется с зародышевой клеткой. Результат последнего процесса - это эндосперм. Такой тип его формирования называется вторичным. Эндосперм располагается вокруг эмбриона, согревая и питая его, создавая условия для прорастания семени.

Как формируется?

Эндосперм образуется двумя путями. В первом случае оплодотворенное ядро зародышевого мешка делится много раз. Образовавшиеся структуры располагаются вдоль его стенок. Такой тип формирования эндосперма называется ядерным. В этом случае питательная ткань семян жидкая. К примеру, кокосовое молоко.

Но у большинства покрытосеменных после ядерного деления происходит клеточное. Оно меняет агрегатное состояние питательной ткани. При этом во время каждого деления формируются клетки. Так, если собрать плоды кукурузы в период ядерного деления, она будет сочной и сладкой. Далее следует превращение простых углеводов в полисахариды. Это химическое превращение сопровождает клеточное деление.

Итак, эндосперм, который является питательным веществом зародыша семени, выполняет важнейшие функции. К ним относятся обеспечение эмбриона энергией, витаминами и микроэлементами, транспортировка растворов минеральных веществ из взрослого растения. Важна также и регуляция процесса дифференцировки клеток зародыша в органы, который происходит благодаря цитокининам эндосперма.

Порядок Пальмы (Bincipes)

Семейство пальмы (Palmae, или Arecaceae)

Деревья, иногда лианы с неветвящимися стволами, без вторичного утолщения и кроной пальчато- или перисто-рассеченных листьев. Цветки мелкие, обоеполые, правильные, в простых или сложных, нередко очень крупных соцветиях, сидячие или, часто, погруженные в мясистые оси. Околоцветник простой, 3-членный, в 2 кругах, иногда спиральный, раздельно или несколько сростнолистный. Тычинок 6 в 2 кругах, нередко 9 и более. Тычиночные нити свободные или при основании сросшиеся в кольцо или трубку. Завязь верхняя, 1-3-гнездная с 1 анатропным семязачатком с 2 интегументами. Столбик. Плацентация центрально-угловая. Плод - ягода или костянка. Семена крупные, с эндоспермом, часто тесно сросшиеся с эндокарпием.

235 родов и около 3400 видов в тропиках и субтропиках, особенно Азии и Америки.

Представление о тропиках справедливо связывается с пальмами. Ими часто определяются тропические ландшафты. Говорят даже о "пальмовом поясе", имея в виду зону возделывания кокоса, между 20° широты к северу и югу от экватора. Эти широты приблизительно отграничивают тропики от субтропиков. Особенно богаты пальмами дождевые леса на аллювиальных почвах таких крупных рек, как Амазонка и Ориноко. Но пальм много и в саваннах, и в горных субтропических лесах, где они могут достигать границы заморозков. Единственный европейский вид хамеропс низкий (Chamaerops humilis), обитающий на юге Испании и Италии, выдерживает даже температуру в -7 °С. Географическое распространение пальм вообще замечательно. В Америке известно 92 рода и 1140 видов. В австралийско-азиатском пространстве видов лишь несколько больше - 1150, но родов 167, что объясняется высоким количеством родов, эндемичных для отдельных островов. Зато Африка обладает всего 50 видами из 15 родов.

Для многих пальм характерны высокие колоннообразные стволы высотой до 20-30 м, но обладающие на всем протяжении одной и той же толщиной, а иногда ствол в верхней части даже толще, чем у основания за счет остающихся черешков листьев. Вторичное утолщение у пальм, как практически у всех однодольных, отсутствует, однако первичное утолщение протекает весьма интенсивно. Ниже точки роста образуется большое количество быстро делящихся клеток и закладывается довольно много неправильно расположенных сосудистых пучков с мощными склеренхимными обкладками. По мере роста пальмы первичное утолщение может прогрессировать, а затем вновь затухать. Это приводит у некоторых видов к вздутию ствола в средней части (напоминающего удава, заглотившего крупную добычу).

Стволы пальм не ветвятся, за исключением рода хифене (Hyphaene), у которого предполагается настоящее дихотомическое ветвление. Наряду с высокоствольными видами существует много короткоствольных и почти бесстебельных видов, у которых розетка листьев выходит как бы из-под земли. Очень своеобразны лазающие так называемые "ротанговые" пальмы рода каламус (Calamus), обитающие в тропиках Старого Света. У ротангов сравнительно тонкие гибкие стволы усажены крепкими загнутыми колючками. Перистые листья в явно очередном расположении (не типично для пальм!), имеют несколько пар боковых сегментов, а также густо усеянный колючками рахис, которым и представлена верхняя часть листа. Длина стволов ротангов достигает 100-200 м.

Листья пальм двух основных типов. Исходным является перистый тип (рис. 204). Перисто-рассеченные листья пальм достигают максимальных для листьев размеров в 10 м и более, но обычные размеры - 3-5 м. Опадающий с шумом лист такой пальмы может серьезно ушибить. Пальчато-рассеченный лист в филогенетическом отношении вторичен и возник в результате затормаживания роста рахиса. Сегменты пальчатого листа в большей или меньшей степени сросшиеся при основании. Стволы многих пальм (и еще чаще черешки листьев) бывают сильноколючие.

Интересна проблема гербаризации пальм. Конечно, можно собрать для гербария цветки, часто плоды или части соцветий. А как быть с листьями, соцветием в целом виде или со стволом? Здесь гербарий в значительной степени заменяется зарисовкой, сопровождающейся необходимыми количественными измерениями, например ширины черешка, числа сегментов и др.

Соцветия многих видов часто интенсивно ветвятся и достигают значительных размеров, иногда до 1,5 м и более. Оси их нередко бывают утолщены и ярко окрашены. Удивительно, что всегда мелкие цветки пальм образуют

Рис. 204. Пальмы. Кокос (Cocos nucifera): 1 - общий вид; 2 - соцветие с мужскими (а) и женскими (б) цветками; 3 - мужской цветок (чл - чашелистики); 4 - плод (кокосовый орех) в разрезе. Калиптрокаликс (Calyptrocalyx spicatus): 5 - верхняя часть растения с плодами. Сабаль (Sabal mauritiiformis): 6 - общий вид с соцветиями. Бактрис (Bactris guineensis): 7 - часть растения с плодами. Сейшельская пальма (Lodoicea maldivica): 8 - часть женского растения с плодами; 9 - двулопастный эндокарпий с семенем. Каламус (Calamus longisetus): 10 - поперечный разрез завязи

иногда такие крупные плоды, как у кокоса (Cocos nucifera) или сейшельской пальмы (Lodoicea maldivica). Плоды последней - самые крупные среди древесных растений, а семена вообще самые крупные. Так что и в этих отношениях пальмы выступают как рекордсмены.

Значение пальм в жизни населения тропических стран трудно переоценить. Пальчато-рассеченные листья многих видов - обычный материал, идущий на крыши так называемых пальмовых хижин. Из стволов саговой пальмы (Metroxylon) добывают крахмал, содержащийся в паренхимных клетках и идущий для изготовления настоящего саго. Одно из важнейших в мировом масштабе масличных растений - несомненно, масличная пальма (Elaeis guineensis). Жиры в исключительно высокой концентрации откладываются у этой пальмы не в эндосперме, а в перикарпии, так что они не могут использоваться проростком, но, несомненно, привлекают животных, распространяющих плоды. Эта перистая пальма африканского происхождения возделывается во многих районах тропиков. В биологическом отношении она интересна тем, что обладает раздельнополыми соцветиями, распускающимися неодновременно. В мужских соцветиях насчитывают до 140 000 цветков, в женских - не более 5000. Встречаются и чисто двудомные сорта.

К перистолистным видам относится, пожалуй, самая известная среди пальм кокосовая пальма , или кокос , особенно обильная в прибрежных районах. Ландшафт прибрежных районов Индии, Южного Вьетнама, Кубы, Цейлона во многом определяется кокосовой пальмой. Предполагается, что родина растения - острова Полинезии, откуда она распространялась не только при посредстве человека, но и путем переноса плодов по воде. Средний слой перикарпия представлен воздухоносным слоем. Семена способны к прорастанию через 3 и даже 4 месяца плавания. Плод кокоса не совсем обычен. Внутри мощного, 3-слойного перикарпия находится "оболочка" из эндосперма толщиной в 1 см, к которой примыкает крошечный зародыш. Середина плода заполнена богатой белками мутной жидкостью - "кокосовым молоком" (вкус ее, однако, с молоком ничего общего не имеет). При полном созревании "орехов", через 9-11 месяцев после цветения, жидкость затвердевает. Одно соцветие приносит 8-10 "орехов", причем дерево дает урожай не менее 25-30 лет. Эндосперм кокоса (так называемая копра) - ценный продукт, идущий для изготовления кокосового масла, а также кондитерских изделий. Обработка кокосовых "орехов" плохо поддается механизании и идет до сих пор вручную, квалифицированный рабочий вскрывает за день 2000 "орехов".

В огромном семействе пальм лишь немногие виды образуют подобно кокосу съедобные плоды. К числу последних относятся также финики - плоды финиковой пальмы (Phoenix dactylifera). Происхождение ее неясно, но несомненно, что она относится к числу древнейших культурных растений. По облику финиковая пальма немножко похожа на кокос, но у последнего ствол гладкий, а у финиковой пальмы он густо покрыт остатками черешков отмерших листьев. Кокосовая пальма разводится в условиях влажного приморского климата, финиковая пальма, напротив, может расти в засушливых местах, вплоть до оазисов пустынь. Ее корневая система может достигать глубоко залегающих грунтовых вод. Финиковая пальма двудомна. На плантациях высаживают преимущественно женские деревья, а соцветия от мужских пальм, служащие предметом торговли, привязывают в кронах женских особей. Плоды - финики - односеменные ягоды с сочным сахаристым мезокарпием.

Особое употребление имеют плоды пальмы ареки (Areca catechu). Они продаются на любом рынке Южной Азии в изобилии и идут на приготовление

наркотического жевательного состава - бетеля, в состав которого входят также листья одного вида черного перца и известь. Содержащиеся в плодах ареки алкалоиды сильно возбуждают центральную нервную систему и затормаживают деятельность сердца.

Мы видим, таким образом, что пальмы находят самое различное применение. Приведем еще некоторые примеры. Из молодых соцветий винной пальмы (Raphia vinifera) получают сладкий сок, идущий на изготовление пальмового вина. Кстати, листья у одного из видов этого рода достигают 15 и даже 20 м длины, из черешков листьев многих видов пальм добывают волокно, идущее на изготовление веревок, сетей и др.

Пальмы исключительно декоративны. Они украшают бульвары и набережные городов, вплоть до побережий Средиземного и Черного морей (впрочем, здесь могут расти лишь наиболее холодостойкие виды). Некоторые виды пальм можно видеть на национальных гербах и флагах. Королевская пальма (Roystonea regia), украшающая центральные площади Гаваны, - национальное дерево Кубы, а высочайшая из пальм - цероксилон андийский (Ceroxylon andicola), достигающая 60 м высоты, - национальная эмблема Колумбии.

Пальмы - несомненно, древнее семейство, что подтверждает и палеоботаника. Большинство ученых считают, что пальмы имеют общее происхождение с лилейными. Однако кроме некоторых общих признаков, характерных для однодольных, пальмы, по крайней мере с современными лилейными, имеют мало общего. Важные особенности пальм, как и следующего семейства, - тенденция к агрегации цветков в сложные соцветия и полное отсутствие коробочек. Во всяком случае, положение пальм в системе достаточно обособленное.

Семя - орган размножения растений, развивающийся после оплодотворения из семязачатка.

При образовании семени и плода один из спермиев сливается с яйцеклеткой, образуя диплоидную зиготу (оплодотворенная яйцеклетка). В дальнейшем зигота делится многократно, и в результате развивается многоклеточный зародыш растения. Центральная клетка, слившаяся со вторым спермием, также многократно делится, однако второй зародыш не возникает. Образуется особая ткань – эндосперм. В клетках эндосперма накапливаются запасы питательных веществ, необходимых для развития зародыша. Покровы семязачатка разрастаются и превращаются в семенную кожуру.

Таким образом, в результате двойного оплодотворения образуется семя, которое состоит из зародыша, запасающей ткани (эндосперма) и семенной кожуры. Из стенки завязи образуется стенка плода, называемая околоплодником.

Типы семян

1. с эндоспермом (семя состоит из трех частей: семенной кожуры, эндосперма и зародыша. Семя с эндоспермом присуща Односемядольные, но может происходить и в двудольных - маковых, пасленовых, зонтичных);

2. с эндоспермом и периспермом (обычно редкий тип строения, когда в семени является зародыш, эндосперм и перисперм. Он характерен для лотоса, мускатного ореха);

3. с периспермом (эндосперм полностью расходуется на формирование зародыша. Семена такого типа свойственно гвоздичным);

1. без эндосперма и перисперма (зародыш занимает всю полость зародышевого мешка, а запасные питательные вещества накапливаются в семядолях зародыша. Вместе семя состоит из двух частей: семенной кожуры и зародыша. Такое строение семени свойственна бобовым, тыквенным, розоцветных, ореховым, буковым и др.)

Перисперм - Запасающая диплоидная ткань семени, в которой откладываются питательные вещества. Возникает из нуцеллуса.

Эндосперм - Крупноклеточная запасающая ткань, основной источник питания для развивающегося зародыша. Сначала он активно передает зародышу вещества, поступающие от материнского организма, а затем служит резервуаром для откладывания питательных веществ.

Рис. Семена

16. Классификация плодов. Соплодия .

Плод-орган размножения покрытосеменных растений, образующийся из одного цветка и служащий для формирования, защиты и распространения заключенных в нём семян. Многие плоды-ценные продукты питания, сырьё для получения лекарственных, красящих веществ и т. п.

Классификация плодов

В большинстве классификаций плоды обычно разделяют на настоящие (формирующиеся из разросшейся завязи) и ложные (в их образовании принимают участие и другие органы).

Настоящие плоды подразделяют напростые (сформированные из одного пестика) и сложные (возникшие из многочленного апокарпного гинецея).

Простые делят по консистенции околоплодника на сухие и сочные .

Среди сухих различают односеменные (например, зерновка, орех) и многосеменные . Многосеменные плоды разделяют на вскрывающиеся (боб, коробочка, мешочек, стручок и др.) и невскрывающиеся. Невскрывающиеся сухие многосеменные плоды разделяют на членистые (членистый боб, членистый стручок) и дробные (вислоплодник, двукрылатка и др.)

Среди сочных плодов также выделяют многосемянны (тыквина, яблоко, ягода) и односемянные (костянка).

Сложные называют, исходя из названий простых плодов (многокостянка, многоорешек и т. д.).

В отличие от плода (простого или сложного), соплодие формируется не из одного цветка, а из целого соцветия или его частей. В любом случае в образовании соплодия кроме цветков принимают участие оси соцветия. Соплодие пред­ставляет собой продукт видоизменения (после оплодотво­рения) не только цветков, но также осей соцветия. В типичных случаях соплодие имитирует плод и соответству­ет ему функционально. Классический пример - соплодие ананаса.

17 ,Вегетативного размножения растений и его биологическое значение Вегетативное размножение растений (от лат. vegetativas - растительный) - это размножение растений с помощью вегетативных органов (корня, стебля, листа) или их частей. Вегетативное размножение растений основывается на явлении регенерации. Во время такого способа размножения все свойства и наследственные качества в дочерних особей полностью сохраняются.

Различают естественное и искусственное вегетативное размножение.Естественное размножение происходит постоянно в природе через невозможность или затрудненность семенного размножения. Основывается на отделении от материнского растения жизнеспособных вегетативных органов или частей, способных в результате регенерации восстанавливать целое растение из ее части. Вся совокупность полученных таким образом особей имеет название клон. Клон (от греч. clon - росток, ветвь) - популяция клеток или особей, которая образуется в результате бесполого деления из одной клетки или особи. Вегетативное размножение растений в природе осуществляется путем:

Разделения (одноклеточные);

Корневыми ростками (вишня, яблоня, малина, ежевика, шиповник);

Коренебульбами (орхидея, георгины);

Отводками (смородина, крыжовник);

Усами (земляника, лютик ползучий);

Oкорневищами (пырей, тростник);

Клубнями (картофель);

Луковицами (тюльпан, лук, чеснок);

Выводковыми почками на листьях (бріофілюм).

Биологическое значение вегетативного размножения: а) одно из приспособлений для образования потомков там, где нет благоприятных условий для полового размножения; б) у потомков повторяется генотип родительской формы, что важно для сохранения признаков сорта; в) один из путей сохранения ценных сортовых признаков и свойств; г) при вегетативном размножении растение может храниться при условиях невозможности семенного воспроизведения; д) предпочтительный способ размножения декоративных растений; е) при прививке - в привойной растения возрастает устойчивость к внешним условиям.Следует отметить и недостатки вегетативного размножения: а) передаются отрицательные черты б) передаются болезни материнского организма.

18. БЕСПОЛОЕ РАЗМНОЖЕНИЕ, ЕГО РОЛЬ И ФОРМЫ Размножение – универсальное свойство всех живых организмов, способность воспроизводить себе подобных. С его помощью происходит сохранение во времени видов и жизни в целом. Жизнь клеток, намного короче жизни самого организма, поэтому его существование поддерживается только за счет размножения клеток. Различают два способа размножения – бесполое и половое. При бесполом размножении главным клеточным механизмом, обеспечивающим увеличение числа клеток, является митоз. Родителем является одна особь. Потомство представляет собой точную генетическую копию родительского материала. 1) Биологическая роль бесполого размножения Поддержание приспособленности усиливает значение стабилизирующего естественного отбора; обеспечивает быстрые темпы размножения; используется в практической селекции. 2) Формы бесполого размножения У одноклеточных организмов выделяют следующие формы бесполого размножения: деление, эндогонию, шизогонию и почкование, спорообразование. Деление характерно для амебы, инфузории, жгутиковые. Сначала происходит митотическое деление ядра, затем цитоплазма делится пополам все более углубляющейся перетяжкой. При этом дочерние клетки получают примерно одинаковое количество цитоплазмы и органоидов. Эндогония (внутреннее почкование) характерно для токсоплазмы. При образовании двух дочерних особей материнская дает лишь двух потомков. Но может быть внутреннее множественное почкование, что приведет к шизогонии. Встречается у споровиков (малярийного плазмодия) и др. Происходит многократное деление ядра без цитокинеза. Из одной клетки образуется очень много дочерних. Почкование (у бактерий, дрожжевых грибов и др.). При этом на материнской клетке первоначально образуется небольшой бугорок, содержащий дочернее ядро (нуклеоид). Почка растет, достигает размеров материнской особи, а затем отделяется от нее. Спорообразование (у высших споровых растений: мхов, папоротников, плаунов, хвощей, водорослей). Дочерний организм развивается из специализированных клеток – спор, содержащих гаплоидный набор хромосом. 3) Вегетативная форма размножения Характерна для многоклеточных организмов. При этом новый организм образуется из группы клеток, отделяющихся от материнского организма. Растения размножаются клубнями, корневищами, луковицами, корнеклубнями, корнеплодами, корневой порослью, отводками, черенками, выводковыми почками, листьями. У животных вегетативное размножение встречается у самых низкоорганизованных форм. Ресничные черви делятся на две части, и в каждой из них восстанавливаются недостающие органы за счет неупорядоченного деления клеток. Кольчатые черви могут восстанавливать целый организм из одного членика. Этот вид деления лежит в основе регенерации – восстановления утраченных тканей и частей тела (у кольчатых червей, ящериц, саламандр)

19 Половое размножение - связано со слиянием специализированных половых клеток - гамет с образованием зиготы. Гаметы могут быть одинаковыми и разными в морфологическом отношении. Изогамия - слияние одинаковых гамет; гетерогамия - слияние разных по размеру гамет; оогамия - слияние подвижного сперматозоида с крупной неподвижной яйцеклеткой.

Для некоторых групп растений характерно чередование поколений, при котором половое поколение продуцирует половые клетки (гаметофит), а неполовое поколение производит споры (спорофит).

Оплодотворение - это объединение ядер мужских и женских поло­вых клеток - гамет, приводящее к формированию зиготы и последующему развитию из неё нового (дочернего) организма.

Гамета – это репродуктивная клетка, имеющая одинарный (или гаплоидный) набор хромосом, участвующая в половом размножении. То есть, другими словами, яйцеклетка и сперматозоид являются гаметами с набором хромосом по 23 в каждой.

Зигота – это результат слияния двух гамет. То есть зигота образуется в результате слияния женской яйцеклетки и мужского сперматозоида. В последствие она развивается в особь (в нашем случае, в человека) с наследственными признаками обоих организмов родителей.

Изогамия

Если сливающиеся гаметы морфологически не отличаются друг от друга величиной, строением и хромосомным набором, то их называют изогаметами, или бесполыми гаметами. Такие гаметы подвижны, могут нести жгутики или быть амёбовидными. Изогамия типична для многих водорослей.