I ve škole v kurzu botaniky (6. třída) byla struktura semene poměrně jednoduchým a zapamatovatelným tématem. Ve skutečnosti tento generativní orgán rostliny vznikl jako výsledek dlouhého evolučního procesu a má složitou a jedinečnou strukturu. V našem článku se budeme zabývat vlastnostmi jeho strukturních částí, strukturou dvouděložného semene a také určíme biologickou roli semen rostlin.
Vzhled semene v procesu evoluce
Rostliny nebyly vždy schopny tvořit semena. Je známo, že život vznikl ve vodě a řasy byly prvními rostlinami. Měli primitivní stavbu a rozmnožovali se vegetativně – částmi stélky a pomocí specializovaných mobilních buněk – zoosporami. Jako první přistáli na souši nosorožci. Ti se, stejně jako jejich budoucí nástupci – vyšší výtrusné rostliny, rozmnožovali pomocí výtrusů. Voda však byla pro vývoj těchto specializovaných buněk nezbytná. Proto, když se změnily podmínky prostředí, jejich počet také klesl.
Dalším evolučním krokem bylo objevení semene. To byl obrovský krok vpřed pro adaptaci a šíření mnoha druhůrostliny. Vnější a vnitřní struktura semene určuje spolehlivou ochranu embrya, obklopeného zásobou vody a živin. To znamená, že zvyšují životaschopnost a druhovou rozmanitost flóry planety.
Proces tvorby semene
Uvažujme tento proces na příkladu skupiny rostlin, která je dominantní v moderním světě. Jedná se o zástupce oddělení Angiosperms. Všechny tvoří květ – nejdůležitější generativní orgán. V jeho pestíku je vajíčko a prašníky tyčinek obsahují spermie. Po procesu opylování, tzn. přenos pylu z prašníku tyčinek na bliznu pestíku, spermie se přesouvají zárodečnou trubicí do vaječníku tyčinky, kde dochází k procesu splynutí gamet - oplození. V důsledku toho se vytvoří embryo. Když se druhá spermie spojí s centrální zárodečnou buňkou, vytvoří se rezervní živina. Nazývá se také endosperm. Strukturu semene dotváří silný vnější obal. Taková struktura je základem pro vývoj budoucího rostlinného organismu.
Vnější struktura semen
Jak již bylo zmíněno, vnější strana semene je pokryta slupkou. Je dostatečně hustý, aby ochránil embryo uvnitř před mechanickým poškozením, teplotními změnami a pronikáním škodlivých mikroorganismů. Ale barva semen se velmi liší: od černé po jasně červenou. Tato struktura semene je snadno vysvětlitelná. U některých rostlin slouží barva jako kamufláž. Například proto, aby je ptáci po výsadbě neviděli v půdě. Na druhou stranu jiné rostliny,přizpůsobené k šíření semen různými zvířaty. Spolu s nestrávenými zbytky potravy je vylučují daleko za stanoviště mateřské rostliny.
Vnitřní struktura semena
Hlavní součástí každého semene je klíček. Toto je budoucí organismus. Proto se skládá ze stejných částí jako dospělá rostlina. Jedná se o zárodečný kořen, stonek, list a pupen. Struktura semene různých rostlin se může výrazně lišit. U většiny z nich se rezervní živiny hromadí v endospermu. Je to skořápka, která obklopuje embryo, chrání ho a vyživuje po celou dobu individuálního vývoje. Existují však případy, kdy během procesu zrání a klíčení semeno zcela spotřebuje látky endospermu. Pak se hromadí především v masitých částech embrya. Říká se jim kotyledony. Taková struktura je typická například pro dýně nebo fazole. Ale v pastýřské měšce se zásoba látek soustředí v tkáni zárodečného kořene. Liší se také semena různých systematických skupin rostlin.
Vlastnosti semen nahosemenných
Vnější a vnitřní struktura semene této skupiny organismů se vyznačuje tím, že proces tvorby a vývoje embrya probíhá na povrchu obalu semene. Semena nahosemenných mají kromě hlavních částí pterygoidní membranózní výrůstek. Pomáhá šířit semena těchto rostlin pomocí větru.
Vícejeden rys nahosemenných semen je doba jejich tvorby. Aby se staly životaschopnými, mělo by to trvat čtyři měsíce až tři roky. Proces zrání semen probíhá v šiškách. Není to vůbec ovoce. Jsou to specializované úpravy úniku. Některá semena jehličnanů mohou být uložena v šiškách po celá desetiletí. Celou tu dobu si zachovávají svou životaschopnost. Aby semena spadla do země, šupiny šišky se samy otevřou. Jsou zachyceny větrem, někdy je přenáší na značné vzdálenosti. Pokud jsou šišky měkké, navenek připomínající ořechy, neotvírají se samy, ale pomocí ptáků. Obzvláště rádi hodují na semenech, různých druzích sojek. To také přispívá k přesídlení zástupců oddělení Gymnosperms.
Samotný název této systematické jednotky naznačuje, že embryo budoucí rostliny je špatně chráněno. Přítomnost endospermu totiž zaručuje pouze vývoj semene. Šišky mnoha rostlin se ale otevírají během nepříznivých vývojových podmínek. Jakmile jsou semena na povrchu půdy, jsou vystavena nízkým teplotám a nedostatku vlhkosti, takže ne všechna vyklíčí a dá vzniknout nové rostlině.
Vlastnosti semen kvetoucích rostlin
Ve srovnání s nahosemennými rostlinami mají zástupci oddělení kvetení řadu významných výhod. K tvorbě jejich semen dochází ve vaječníku květin. Toto je nejvíce rozšířená část pestíku a dává vzniknout ovoci. V důsledku toho se v nich vyvíjejí semena. Jsou kroužené třemi vrstvami oplodí, které se liší svými vlastnostmi afunkcí. Zvažte jejich strukturu na příkladu peckovice. Vnější kožená vrstva chrání před mechanickým poškozením a zajišťuje celistvost. Medium je šťavnaté a masité. Vyživuje a dodává zárodku potřebnou vlhkost. Dodatečnou ochranou je vnitřní zkostnatělá vrstva. Díky tomu mají semena všechny potřebné podmínky pro vývoj a klíčení i za nepříznivých okolností.
Jednoděložná semena
Strukturu semene jednoděložných rostlin lze velmi snadno určit. Jejich embryo se skládá pouze z jednoho kotyledonu. Tyto části se také nazývají zárodečné vrstvy. Všechny rostliny čeledí Cereal, Cibule a Lily jsou jednoděložné. Pokud necháte naklíčit semena kukuřice nebo pšenice, brzy se z každého zrnka na povrchu půdy vytvoří jeden lístek. Toto jsou děložní lístky. Zkoušeli jste rozdělit zrnko rýže na několik kusů? To je přirozeně nemožné. Je to proto, že jeho embryo je tvořeno jediným děložním listem.
Dicot Seeds
Semena čeledí Rosaceae, Solanaceae, Asteraceae, luštěnin, zelí a mnoha dalších čeledí mají poněkud odlišnou strukturu. I na základě jména lze snadno uhodnout, že jejich embryo se skládá ze dvou děložních listů. To je hlavní systematický rys. Struktura semen dvouděložných rostlin je dobře vidět pouhým okem. Například slunečnicové semínko lze snadno rozdělit na dvě stejné části. Toto je kotyledon jeho embrya. Struktura dvouděložného semene je patrná i z mladých semenáčků. Zkuste si doma naklíčit semínka běžných fazolí. A nad zemí uvidíte dva plodolisty.
Podmínky pro klíčení semen
Struktura semen dvouděložných rostlin, stejně jako zástupců dalších systematických jednotek této říše divoké zvěře, určuje přítomnost všech nezbytných látek pro vývoj embrya. Pro klíčení jsou ale nutné další podmínky. Pro každou rostlinu jsou úplně jiné. Za prvé je to určitá teplota vzduchu. U teplomilných rostlin je to +10 stupňů Celsia. Ale ozimá pšenice se začíná vyvíjet již při + 1. Voda je také potřeba. Díky němu zrno nabobtná, čímž se urychlí procesy dýchání a metabolismu. Živiny se přeměňují do formy, ve které je může plod vstřebat. Přítomnost vzduchu a dostatek slunečního světla jsou další dvě podmínky pro klíčení semene a vývoj celé rostliny, protože bez nich není fotosyntéza možná.
Semena a ovoce
Každý plod obsahuje semena. Struktura semen vyšších rostlin je téměř totožná. Plody jsou ale rozmanitější. Přidělte suché a šťavnaté ovoce. Liší se strukturou vrstev, které se nacházejí kolem semene. U sukulentů je jedna z vrstev oplodí nutně masitá. Švestka, broskev, jablko, malina, jahoda… Tyto dobroty miluje každý právě proto, že jsou šťavnaté a sladké. U suchých plodů je oplodí kožovité nebo zkostnatělé. Jeho vrstvy obvykle splývají v jednu,spolehlivě chrání semena uvnitř. Krabice máku, lusk hořčice, zrnko pšenice mají přesně takovou strukturu.
Biologická role semen
Většina rostlin na planetě používá k rozmnožování semena. Struktura semen moderních rostlin je výsledkem dlouhého vývoje. Tyto generativní orgány obsahují embryo a zásobu látek, které zajišťují jeho růst a vývoj i za nepříznivých podmínek. Semena mají úpravy pro šíření, což zvyšuje jejich šanci na přežití a usazení.
Semínko je tedy výsledkem procesu hnojení. Jde o strukturu sestávající z embrya, rezervních látek a ochranné kůry. Všechny její prvky plní určité funkce, díky nimž skupina semenných rostlin zaujala dominantní postavení na planetě.
