Tudi v šoli na tečaju botanike (6. razred) je bila struktura semena dokaj preprosta in nepozabna tema. Pravzaprav je ta generativni organ rastline nastal kot posledica dolgega evolucijskega procesa in ima zapleteno in edinstveno strukturo. V našem članku bomo obravnavali značilnosti njegovih strukturnih delov, strukturo dvokaličnega semena in določili tudi biološko vlogo rastlinskih semen.
Pojav semena v procesu evolucije
Rastline niso vedno mogle tvoriti semena. Znano je, da je življenje nastalo v vodi, alge pa so bile prve rastline. Imeli so primitivno strukturo in so se razmnoževali vegetativno - z deli steljke in s pomočjo specializiranih mobilnih celic - zoospor. Rinofiti so prvi pristali na kopnem. Tako kot njihovi bodoči nasledniki - višje trosne rastline, so se razmnoževale s pomočjo spor. Toda voda je bila potrebna za razvoj teh specializiranih celic. Zato se je ob spremembi okoljskih razmer zmanjšalo tudi njihovo število.
Naslednji evolucijski korak je bil pojav semena. To je bil velik korak naprej za prilagajanje in širjenje številnih vrstrastline. Zunanja in notranja struktura semena določata zanesljivo zaščito zarodka, obkroženega z zalogo vode in hranil. To pomeni, da povečujejo sposobnost preživetja in raznolikost vrst flore planeta.
Proces tvorbe semena
Poglejmo ta proces na primeru skupine rastlin, ki prevladuje v sodobnem svetu. To so predstavniki oddelka Angiosperms. Vsi tvorijo cvet - najpomembnejši generativni organ. V njegovem pestiču je jajčece, prašniki prašnikov pa vsebujejo spermo. Po postopku opraševanja, t.j. prenos cvetnega prahu s prašnika prašnikov na stigmo pestiča, se semenčice premikajo po zarodni cevi do jajčnika prašnikov, kjer pride do procesa zlitja gamete - oploditve. Posledično se oblikuje zarodek. Ko se druga semenčica zlije z osrednjo zarodno celico, nastane rezervno hranilo. Imenuje se tudi endosperm. Strukturo semena dopolnjuje močna zunanja lupina. Takšna struktura je osnova za razvoj bodočega rastlinskega organizma.
Zunanja struktura semen
Kot že omenjeno, je zunanjost semena prekrita z lupino. Je dovolj gosta, da zaščiti zarodek v notranjosti pred mehanskimi poškodbami, temperaturnimi spremembami in prodiranjem škodljivih mikroorganizmov. Toda barva semen se zelo razlikuje: od črne do svetlo rdeče. To strukturo semena je enostavno razložiti. Pri nekaterih rastlinah barva služi kot kamuflaža. Na primer, da jih ptice po sajenju ne morejo videti v tleh. Druge rastline paprilagojeno razprševanju semen različnih živali. Skupaj z neprebavljenimi ostanki hrane jih izločajo daleč preko habitata matične rastline.
Notranja struktura semena
Glavni del katerega koli semena je kalček. To je prihodnji organizem. Zato je sestavljen iz istih delov kot odrasla rastlina. To so zarodna korenina, pecelj, list in popek. Struktura semena različnih rastlin se lahko močno razlikuje. Pri večini se rezervne hranilne snovi kopičijo v endospermu. To je lupina, ki obdaja zarodek, ga ščiti in hrani skozi celotno obdobje individualnega razvoja. Toda obstajajo primeri, ko med procesom zorenja in kalitve semena popolnoma porabi snovi endosperma. Nato se kopičijo predvsem v mesnatih delih zarodka. Imenujejo se kotiledoni. Takšna struktura je značilna na primer za buče ali fižol. Toda v pastirski torbici je zaloga snovi koncentrirana v tkivu embrionalne korenine. Razlikujejo se tudi semena različnih sistematičnih skupin rastlin.
Lastnosti semen golosemenk
Za zunanjo in notranjo zgradbo semena te skupine organizmov je značilno, da se proces tvorbe in razvoja zarodka odvija na površini semenske ovojnice. Poleg glavnih delov imajo semena golosemenk tudi krilast membranski izrast. Pomaga širiti semena teh rastlin s pomočjo vetra.
VečEna od značilnosti semen golosemenk je trajanje njihovega nastanka. Da bi postali sposobni preživeti, bi moralo trajati od štirih mesecev do treh let. Proces zorenja semena poteka v storžkih. To sploh ni sadje. So specializirane modifikacije pobega. Nekatera semena iglavcev lahko v storžkih hranimo desetletja. Ves ta čas ohranjajo svojo sposobnost preživetja. Da bi semena padla v zemljo, se luske stožca odprejo same. Pobira jih veter, včasih jih prenaša na precejšnje razdalje. Če so stožci mehki, navzven podobni oreščkom, se ne odprejo sami, ampak s pomočjo ptic. Še posebej radi se posladkajo s semeni, različnimi vrstami šoj. To prispeva tudi k preselitvi predstavnikov oddelka za golosemenke.
Samo ime te sistematične enote kaže, da je zarodek bodoče rastline slabo zaščiten. Dejansko prisotnost endosperma zagotavlja le razvoj semena. Toda storži mnogih rastlin se odprejo v neugodnih razvojnih razmerah. Ko so na površini zemlje, so semena izpostavljena nizkim temperaturam in pomanjkanju vlage, zato vsa ne vzklijejo in ne dajo rasti nove rastline.
Lastnosti semen cvetočih rastlin
V primerjavi z golosemenkami imajo predstavniki oddelka za cvetenje številne pomembne prednosti. Tvorba njihovih semen se pojavi v jajčniku cvetov. To je najbolj razširjen del pestiča in nastane plod. Posledično se v njih razvijejo semena. Obkroženi so s tremi plastmi perikarpa, ki se razlikujejo po svojih lastnostih infunkcije. Razmislite o njihovi strukturi na primeru slivove koščice. Zunanja usnjena plast ščiti pred mehanskimi poškodbami in zagotavlja celovitost. Srednje je sočno in mesnato. Neguje in zagotavlja potrebno vlago zarodku. Notranja okostenela plast je dodatna zaščita. Posledično imajo semena vse potrebne pogoje za razvoj in kalitev tudi v neugodnih okoliščinah.
Monocot Seeds
Strukturo enokotnega semena je zelo enostavno določiti. Njihov zarodek je sestavljen samo iz enega kličnega lista. Te dele imenujemo tudi zarodne plasti. Vse rastline iz družin žitaric, čebule in lilije so enokotne. Če kalite semena koruze ali pšenice, se bo kmalu iz vsakega zrna na površini zemlje oblikoval en listič. To so kotiledoni. Ste poskusili razdeliti riževo zrno na več kosov? Seveda je to nemogoče. To je zato, ker njegov zarodek tvori en klični list.
Semena dikote
Semena Rosaceae, Solanaceae, Asteraceae, stročnic, zelja in mnogih drugih družin so po strukturi nekoliko drugačna. Tudi na podlagi imena je enostavno uganiti, da je njihov zarodek sestavljen iz dveh kličnih listov. To je glavna sistematična značilnost. Strukturo semen dvokaličnic je enostavno videti s prostim očesom. Na primer, sončnično seme zlahka razdelimo na dva enaka dela. To je kotiledon njegovega zarodka. Strukturo dvokaličnega semena lahko vidimo tudi iz mladih sadik. Poskusite kaliti semena navadnega fižola doma. In videli boste dve plodovi, ki se prikažeta nad tlemi.
Pogoji za kalitev semen
Zgradba semen dvokaličnic, pa tudi predstavnikov drugih sistematičnih enot tega kraljestva prostoživečih živali, določa prisotnost vseh potrebnih snovi za razvoj zarodka. Toda za kalitev so potrebni drugi pogoji. Za vsako rastlino so popolnoma drugačne. Prvič, to je določena temperatura zraka. Za toplotno ljubeče rastline je to +10 stopinj Celzija. Toda ozimna pšenica se začne razvijati že pri + 1. Potrebna je tudi voda. Zahvaljujoč njemu zrno nabrekne, kar pospeši procese dihanja in presnove. Hranila se pretvorijo v obliko, v kateri jih lahko absorbira plod. Prisotnost zraka in zadostne količine sončne svetlobe sta še dva pogoja za kalitev semena in razvoj celotne rastline, saj brez njih fotosinteza ni mogoča.
Semena in sadje
Vsak sadež vsebuje semena. Struktura semen višjih rastlin je skoraj enaka. Toda plodovi so bolj raznoliki. Dodelite suho in sočno sadje. Razlikujejo se po strukturi plasti, ki se nahajajo okoli semena. Pri sukulentu je ena od plasti perikarpa nujno mesnata. Slive, breskev, jabolko, maline, jagode … Te dobrote imajo radi vsi prav zato, ker so sočne in sladke. Pri suhih plodovih je perikarp usnjen ali okostenel. Njegove plasti se običajno združijo v eno,zanesljivo ščiti semena v notranjosti. Škatla maka, strok gorčice, pšenično zrno imajo prav takšno strukturo.
Biološka vloga semen
Večina rastlin na planetu uporablja semena za razmnoževanje. Struktura semen sodobnih rastlin je rezultat dolge evolucije. Ti generativni organi vsebujejo zarodek in zalogo snovi, ki zagotavljajo njegovo rast in razvoj tudi v neugodnih razmerah. Semena imajo prilagoditve za razpršitev, kar poveča njihove možnosti za preživetje in usedanje.
Torej je seme rezultat procesa oploditve. Je struktura, sestavljena iz zarodka, rezervnih snovi in zaščitne lupine. Vsi njegovi elementi opravljajo določene funkcije, zaradi katerih je skupina semenskih rastlin zavzela prevladujoč položaj na planetu.
