Pat skolā botānikas kursā (6. klase) sēklas uzbūve bija diezgan vienkārša un atmiņā paliekoša tēma. Faktiski šis auga ģeneratīvais orgāns radās ilgstoša evolūcijas procesa rezultātā, un tam ir sarežģīta un unikāla struktūra. Mūsu rakstā mēs apskatīsim tās strukturālo daļu īpatnības, divdīgļlapju sēklu struktūru, kā arī noteiksim augu sēklu bioloģisko lomu.
Sēklas parādīšanās evolūcijas procesā
Augi ne vienmēr spēja veidot sēklas. Ir zināms, ka dzīvība radās ūdenī, un aļģes bija pirmie augi. Viņiem bija primitīva struktūra un tie vairojās veģetatīvi - ar talusa daļām un ar specializētu mobilo šūnu palīdzību - zoosporām. Pirmie uz sauszemes izkāpa degunradži. Tie, tāpat kā viņu nākamie pēcteči – augstākas sporas augi, vairojās ar sporu palīdzību. Taču ūdens bija nepieciešams šo specializēto šūnu attīstībai. Tāpēc, mainoties vides apstākļiem, arī to skaits samazinājās.
Nākamais evolūcijas solis bija sēklas parādīšanās. Tas bija milzīgs solis uz priekšu daudzu sugu adaptācijā un izplatībāaugi. Sēklu ārējā un iekšējā struktūra nosaka uzticamu embrija aizsardzību, ko ieskauj ūdens un barības vielu piegāde. Tas nozīmē, ka tie palielina planētas floras dzīvotspēju un sugu daudzveidību.
Sēklu veidošanās process
Aplūkosim šo procesu uz mūsdienu pasaulē dominējošās augu grupas piemēra. Tie ir Angiosperms departamenta pārstāvji. Visi no tiem veido ziedu - vissvarīgāko ģeneratīvo orgānu. Tās piestiņā ir ola, un putekšņlapu putekšņos ir sperma. Pēc apputeksnēšanas procesa, t.i. putekšņu pārnešana no putekšņlapas uz stigmu, spermatozoīdi pārvietojas pa dīgļa caurulīti uz putekšņlapu olnīcu, kur notiek gametu saplūšanas process - apaugļošanās. Tā rezultātā veidojas embrijs. Kad otrais spermatozoīds saplūst ar centrālo dzimumšūnu, veidojas rezerves barības viela. To sauc arī par endospermu. Sēklas struktūru pabeidz spēcīgs ārējais apvalks. Šāda struktūra ir pamats topošā augu organisma attīstībai.
Sēklu ārējā struktūra
Kā jau minēts, sēklas ārpuse ir pārklāta ar mizu. Tas ir pietiekami blīvs, lai aizsargātu embriju iekšpusē no mehāniskiem bojājumiem, temperatūras izmaiņām un kaitīgu mikroorganismu iekļūšanas. Bet sēklu krāsa ir ļoti atšķirīga: no melnas līdz spilgti sarkanai. Šo sēklu struktūru ir viegli izskaidrot. Dažos augos krāsa kalpo kā maskēšanās. Piemēram, lai putni pēc stādīšanas tos neredzētu augsnē. Savukārt citi augi,pielāgots dažādu dzīvnieku sēklu izplatīšanai. Kopā ar nesagremotām pārtikas atliekām tie izvada tās tālu ārpus mātes auga dzīvotnes.
Sēklas iekšējā struktūra
Jebkuras sēklas galvenā daļa ir dīglis. Tas ir nākotnes organisms. Tāpēc tas sastāv no tādām pašām daļām kā pieaugušais augs. Tie ir dīgļu sakne, kāts, lapa un pumpuri. Dažādu augu sēklu struktūra var ievērojami atšķirties. Lielākajā daļā no tām endospermā uzkrājas rezerves barības vielas. Tas ir apvalks, kas ieskauj embriju, aizsargājot un barojot to visā individuālās attīstības periodā. Bet ir gadījumi, kad sēklu nobriešanas un dīgšanas procesā tā pilnībā patērē endospermas vielas. Tad tie uzkrājas galvenokārt embrija gaļīgajās daļās. Tos sauc par dīgļlapām. Šāda struktūra ir raksturīga, piemēram, ķirbjiem vai pupiņām. Bet ganu makā vielu padeve koncentrējas embrionālās saknes audos. Atšķiras arī dažādu sistemātisku augu grupu sēklas.
Gimnosperm sēklu īpašības
Šīs organismu grupas sēklas ārējo un iekšējo uzbūvi raksturo tas, ka embrija veidošanās un attīstības process notiek uz sēklas apvalka virsmas. Papildus galvenajām daļām ģimnosēklu sēklām ir pterigoīds membrānas izaugums. Tas palīdz izplatīt šo augu sēklas ar vēja palīdzību.
Vairākviena ģimnosēklu sēklu iezīme ir to veidošanās ilgums. Lai tie kļūtu dzīvotspējīgi, vajadzētu ilgt no četriem mēnešiem līdz trim gadiem. Sēklu nobriešanas process notiek čiekuros. Tas nemaz nav auglis. Tās ir specializētas aizbēgšanas modifikācijas. Dažas skujkoku sēklas var uzglabāt konusos gadu desmitiem. Visu šo laiku viņi saglabā savu dzīvotspēju. Lai sēklas iekristu zemē, čiekuru zvīņas atveras pašas no sevis. Tos savāc vējš, dažkārt aiznesot tos ievērojamos attālumos. Ja čiekuri ir mīksti, ārēji atgādina riekstus, tie atveras nevis paši, bet gan ar putnu palīdzību. Īpaši patīk mieloties ar sēklām, dažāda veida sīļiem. Tas arī veicina Gymnosperms nodaļas pārstāvju pārvietošanu.
Pats šīs sistemātiskās vienības nosaukums norāda, ka topošā auga embrijs ir slikti aizsargāts. Patiešām, endospermas klātbūtne garantē tikai sēklu attīstību. Bet daudzu augu čiekuri atveras nelabvēlīgos attīstības apstākļos. Nokļūstot augsnes virspusē, sēklas tiek pakļautas zemai temperatūrai un mitruma trūkumam, tāpēc ne visas no tām dīgst un veido jaunu augu.
Ziedošu augu sēklu īpašības
Salīdzinot ar ģimnosēkļiem, Ziedēšanas nodaļas pārstāvjiem ir vairākas būtiskas priekšrocības. To sēklu veidošanās notiek ziedu olnīcās. Šī ir visizplatītākā pistoles daļa, un tā rada augļus. Rezultātā sēklas attīstās to iekšienē. Tie ir apvilkti ar trim perikarpa kārtām, kas atšķiras pēc to īpašībām unfunkcijas. Apsveriet to struktūru, izmantojot plūmju kauleņu piemēru. Ārējais ādainais slānis aizsargā pret mehāniskiem bojājumiem, nodrošinot integritāti. Medium ir sulīgs un gaļīgs. Tas baro un nodrošina embriju ar nepieciešamo mitrumu. Iekšējais pārkaulotais slānis ir papildu aizsardzība. Rezultātā sēklām ir visi nepieciešamie apstākļi attīstībai un dīgšanai pat nelabvēlīgos apstākļos.
Vienkoka sēklas
Viendīgļdziedzera sēklu struktūru ir ļoti viegli noteikt. Viņu embrijs sastāv tikai no vienas dīgļlapas. Šīs daļas sauc arī par dīgļu slāņiem. Visi graudaugu, sīpolu un liliju dzimtas augi ir viendīgļaugi. Ja jūs diedzēsiet kukurūzas vai kviešu sēklas, tad drīz no katra graudiņa uz augsnes virsmas izveidosies viena lapiņa. Tas ir dīgļlapas. Vai esat mēģinājuši sadalīt rīsu graudu vairākos gabalos? Dabiski, ka tas nav iespējams. Tas ir tāpēc, ka tā embriju veido viena dīgļlapa.
Dikkoka sēklas
Rosaceae, Solanaceae, Asteraceae, pākšaugu, kāpostu un daudzu citu ģimeņu sēklas pēc struktūras nedaudz atšķiras. Pat pamatojoties uz nosaukumu, ir viegli uzminēt, ka viņu embrijs sastāv no divām dīgļlapām. Šī ir galvenā sistemātiskā iezīme. Divdīgļlapju augu sēklu struktūra ir viegli pamanāma ar neapbruņotu aci. Piemēram, saulespuķu sēklas ir viegli sadalīt divās vienādās daļās. Šī ir tā embrija dīgļlapa. Divdīgļlapju sēklas struktūru var redzēt arī pēc jauniem stādiem. Mēģiniet diedzēt parasto pupiņu sēklas mājās. Un jūs redzēsiet, ka virs zemes parādīsies divi spārni.
Sēklu dīgšanas nosacījumi
Divdīgļlapju augu, kā arī citu šīs savvaļas dzīvnieku valstības sistemātisko vienību pārstāvju sēklu struktūra nosaka visu embrija attīstībai nepieciešamo vielu klātbūtni. Bet dīgšanai ir nepieciešami citi apstākļi. Katram augam tie ir pilnīgi atšķirīgi. Pirmkārt, tā ir noteikta gaisa temperatūra. Siltumu mīlošiem augiem tas ir +10 grādi pēc Celsija. Bet ziemas kvieši sāk attīstīties jau pie + 1. Vajadzīgs arī ūdens. Pateicoties tam, graudi uzbriest, kas paātrina elpošanas un vielmaiņas procesus. Uzturvielas tiek pārveidotas tādā formā, kādā tās var absorbēt auglis. Gaisa un pietiekama saules gaismas klātbūtne ir vēl divi nosacījumi sēklu dīgšanai un visa auga attīstībai, jo bez tiem nav iespējama fotosintēze.
Sēklas un augļi
Katrs auglis satur sēklas. Augstāko augu sēklu struktūra ir gandrīz identiska. Bet augļi ir daudzveidīgāki. Piešķiriet sausus un sulīgus augļus. Tie atšķiras ar slāņu struktūru, kas atrodas ap sēklu. Sukulentam viens no perikarpa slāņiem noteikti ir gaļīgs. Plūmju, persiku, ābolu, aveņu, zemeņu… Šos gardumus mīl visi tieši tāpēc, ka tie ir sulīgi un saldi. Žāvētos augļos perikarps ir ādains vai pārkaulojies. Tās slāņi parasti saplūst vienā,droši aizsargājot sēklas iekšpusē. Magoņu kastītei, sinepju pākstim, kviešu graudam ir tieši tāda struktūra.
Sēklu bioloģiskā loma
Lielākā daļa planētas augu reprodukcijai izmanto sēklas. Mūsdienu augu sēklu struktūra ir ilgstošas evolūcijas rezultāts. Šajos ģeneratīvajos orgānos atrodas embrijs un vielu krājums, kas nodrošina tā augšanu un attīstību pat nelabvēlīgos apstākļos. Sēklām ir pielāgojumi izkliedēšanai, kas palielina to izdzīvošanas un nosēšanās iespējas.
Tātad sēklas ir mēslošanas procesa rezultāts. Tā ir struktūra, kas sastāv no embrija, rezerves vielām un aizsargājoša miziņas. Visi tās elementi veic noteiktas funkcijas, pateicoties kurām sēklaugu grupa ir ieņēmusi dominējošo stāvokli uz planētas.
