Исследовательская работа по биологии "Благоприятные условий прорастания семян разных семейств растений"

Муниципальное автономное общеобразовательное учреждение

«Средняя школа №8»

городского округа город Урюпинск Волгоградской области

Благоприятные условий прорастания семян разных семейств растений

Работу выполнила

ученица 5 класса

МАОУ «С Ш №8»

Умарова Валерия

Руководитель Ларкина В.И.

г. Урюпинск -2016

Введение

Выращивание растений из семян – очень увлекательный процесс. Наблюдение за всеми фазами развития растения от прорастания семечка до появления первых цветов или плодов – волшебство природы в действии. Требуется много времени и терпения, прежде чем вырастет полноценное растение. Для прорастания семян необходимо наличие влаги, кислорода и благоприятных условий. Прорасти и дать начало новому растению способны только семена с живым зародышем. Семена с погибшими зародышами теряют всхожесть. Семена, используемые для посева, должны обладать высокими посевными качествами (всхожесть, энергия прорастания, крупность, чистота, влажность) . Одинаковые по размерам семена дают дружные и ровные всходы, которые в последующем лучше развиваются и равномерно созревают. Хорошие семена являются основой качественной рассады.

Актуальная задача современной агротехнологии - получение качественных семян, дружных всходов, красивых, сильных и плодородных растений является.

Целью представленной нами исследовательской работы является рассмотрение влияния внешних факторов на проращивание семян.

Исследуя условия прорастания семян, изучая влияние различных факторов на данный процесс, мы ставили перед собой следующие задачи:

1. Дать характеристику процесса проращивания семян.

2. Выделить основные условия, влияющие на проращивание семян.

3. На практике установить, как влияет на проращивание семян наличие или отсутствие кислорода и влаги, какой температурный режим необходим при проращивании семян.

4. Проводя практические исследования, доказать важность таких показателей как всхожесть семян и глубина заделки семян.

Цель работы.

Выявить и изучить влияние внешних факторов на проращивание семян

Задачи:

Провести наблюдение за прорастанием семян разных семейств растений.

Проанализировать действия различных факторов на прорастание семян растений.

.

Обоснования выбора темы

Данная работа является актуальной , так как зная влияние внешних факторов на проращивание семян можно получить дружные всходы и высокий урожай.

Объект изучения

Объект изучения- семена растений, такие как фасоль, томаты, горох, пшеница.

Методы работы

Информационно-поисковый , исследовательский.

Роль семян в жизни растения.

Семя растения - это потомство растения, без семян продолжение жизни какого-либо растения просто прекратится. Смысл жизни растения: пить, есть, рост, размножаться.

Условия для прорастания семян растений

Для прорастания семян необходимы вода, тепло и воздух. Прежде чем зародыш тронется в рост, семена впитывают в себя воду и набухают, при этом разрывается их оболочка и раздвигаются окружающие семя частицы почвы. Под влиянием воды и притока воздуха в семенах увеличивается содержание ферментов. При их участии находящиеся в семенах нерастворимые питательные вещества переходят в легкоусвояемые, и начинается новая жизнь. 
Для прорастания семян различных растений требуется неодинаковое количество воды: так, для семян горчицы полевой, льна обыкновенного,подсолнечника однолетнего, редьки дикой, свербиги восточной и сурепицы обыкновенной - 30-40% от их массы, для злаковых - 50-70%, для прорастания растений из семейства бобовых (горох, фасоль, вика, клевер, чина, донник и др.) - 100% и более. 

Требования различных растений к температуре, необходимой для прорастания семян, также неодинаковы. Семена растений южного происхождения обычно нуждаются для прорастания в более высокой температуре, чем те, у которых родиной являются страны умеренного климата. 
Не менее требовательны семена и к достаточному количеству воздуха. Глубоко заделанные семена из-за его недостатка не прорастают. Задыхаются и гибнут семена некоторых растений и при длительном затоплении почвы в половодье. 
У многих растений созревшие семена (особенно если их развитие происходит во второй половине лета при наступлении прохладной погоды) долго не прорастают, находятся в состоянии покоя. Такое свойство предохраняет их от несвоевременного прорастания. Период покоя семян (в равной мере клубней и луковиц) объясняется исключительно воздухонепроницаемостью, а у некоторых и водонепроницаемостью покрывающих их оболочек. Пока к питательным веществам семени не поступают воздух и вода, они недоступны для зародыша. Но стоит осторожно, хотя бы частично нарушить оболочку семени, как оно при благоприятных влажности и температуре начнет прорастать. Чтобы обеспечить дружную всхожесть семян, имеющих твердую оболочку, их перетирают с сухим речным песком, царапая таким образом оболочку. Этот способ обработки получил название скарификации. 

Растянутый период прорастания (иногда на много лет) имеют семена злостных сорных растений, что значительно затрудняет борьбу с ними. Прорастание одних семян и задержка с прорастанием других объясняется в основном только различной степенью доступа воздуха и воды к их запасным питательным веществам. Препятствия, ограничивающие доступ воздуха и воды внутрь семени, у различных видов растений неодинаковы. У клевера лугового и ползучего часть семян имеет твердую водонепроницаемую оболочку (отчего они называются "твердокаменными"), а у овсюга оболочка может впитывать воду, но не пропускает воздух. У таких растений, как правило, надолго сохраняется всхожесть семян. Семена щавеля курчавого, например, обладают хорошей всхожестью и сохраняют ее в течение 25 лет, ели высокой - 8-10 лет, а у кислицы обыкновенной, обитающей в этих же местах, всхожесть семян сохраняется всего несколько часов. 

При прорастании семян прежде всего появляется корешок. Он быстро проникает в почву и начинает извлекать из нее воду и питательные вещества. У многих злаков при прорастании образуется несколько корешков: у пшеницы и овса - 3, ржи - 4, ячменя - 5-7. Корешки, образующиеся у злаков при прорастании, называются первичными, так как позднее из узлов подземной части стебля растения появляются вторичные корни. В первый период роста и развития растения из семени усиленно развивается корневая система, а затем начинается и быстрый рост надземной его части. Ко времени образования 2-3 настоящих листьев корни кукурузы достигают, например, 30 см, пшеницы - 45 см, люпина - 70 см, овса - 80 см, а люцерны - более 100 см. Важным условием прорастания семян является температура. Различают температуры прорастания семян минимальные, при которых прорастание едва начинается, оптимальные, при которых прорастание идет наиболее энергично, и, наконец, максимальные, при которых прорастание начинает прекращаться. Опыты показывают, что для каждого растения существуют свои температуры минимума, оптимума и максимума прорастания. Вот примерные данные. Несколько обобщая эти и другие данные, можно сказать, что для хлебных злаков (ржи, пшеницы, овса и ячменя), а также для гречихи, конопли, льна, клевера, люцерны, вики и конского боба минимальная температура колеблется от 1 до 5°, оптимальная – от 20 до 30° и максимальная – от 28 до 37°. 
Для кукурузы и подсолнечника минимальная температура от 5 до 10°, оптимальная от 30 до 35° и максимальная от 40 до 44°. 
Для тыквы, дыни, риса, хлопчатника и табака минимальная температура от 10 до 15°, оптимальная от 30 до 37° и максимальная от 40 до 48°. 
Ненабухшие семена способны также переносить низкие температуры – до -60° и ниже. В опытах Р. Коха обезвоженные семена выдерживали охлаждение до -180° и даже до -235°.

Семена высевают в рыхлую почвенную смесь. Она должна быть влажной, но не мокрой.

Существует несколько способов посева и проращивания семян:

• Первый – сажают по одному семечку в каждый горшок. Этот способ применяют для больших семян.

• Второй – использование горшков и плошек , в которые высаживаются несколько семян. Когда сеянцы подрастают, их рассаживают в индивидуальные емкости.

• Третий – применяется очень широко – это комбинация первого и второго. Семена высаживают в невысокие емкости с посадочной смесью, высотой всего несколько сантиметров.

Важным фактором при посеве семян являются время посева и глубина заделки семян. Время посева семян определяют, учитывая условия, необходимые для прорастания семян. Прорастающим семенам необходимы вода, воздух, тепло. Все это семена получают при своевременном посеве. Ранней весной в почве накапливается много дождевой и талой воды, но почва еще не успела прогреться. Ранней весной высевают семена только холодостойких растений (пшеница, овес, ячмень, горох). Семена этих растений прорастают при низкой температуре и обилии влаги.

Семена растений, более требовательных к теплу высевают когда почва достаточно прогреется. Однако с посевом семян теплолюбивых растений (кукуруза, фасоль, огурцы, тыква, дыня, томат) запаздывать нежелательно. С каждым днем солнце пригревает все сильнее и почва все более высыхает. Поэтому опоздание с посевом семян этих растений снижает урожай. Учитывая это семена теплолюбивых растений высевают как только почва нагреется до 10–12 градусов. Позднее семена попадут в теплую, но сухую почву и будут прорастать медленно, что снизит урожай.

Если семена посеяны своевременно, но не глубоко, то они высохнут под жаркими лучами весеннего солнца. А если семена окажутся слишком глубоко в почве, всходы будут плохие. На большой глубине проросткам не хватает воздуха, молодым побегам трудно пробиться на поверхность. Поэтому семена высевают на определенную глубину.

Глубина заделки семян зависит от их размера и свойств почвы. Чем крупнее семена, тем глубже их сеют. В крупных семенах достаточно питательных веществ и ростки не погибают, пробиваясь с большой глубины в течение долгого времени. Мелкие семена репы, лука высевают на глубину 1–2 см, семена средних размеров редиса, огурцов – на глубину 2–4 см. крупные семена фасоли, гороха, бобов требуют глубину 4–5 см. Если крупные семена посеять менее глубоко, им не хватит влаги.

Семена, выходя из состояния покоя, должны поглотить некоторое количество воды для того, чтобы у них возобновились физиологические процессы, связанные с прорастанием. Абсолютное количество воды, необходимое для начала прорастания, относительно невелико, как правило, не превышает 2-3-кратного веса семян. Растущий проросток нуждается в большом количестве воды.

Прорастанию семян предшествует их набухание. Набухание семян вызывает вода, которая проникает внутрь семени. Набухают как всхожие, так и невсхожие семена. Исследуя влияние влаги на проращивание семян, мы высеивали невсхожие и всхожие семена фасоли. При одинаковом поливе обоих групп мы наблюдали загнивание набухших невсхожих семян и прорастание всхожих семян.

Семена могут долго лежать в бумажных пакетах, в мешках из ткани, в зернохранилищах, не прорастая. А семена, попавшие в землю или помещенные в тарелку с влажной тряпочкой или промокательной бумагой, быстро набухают и прорастают. При набухании клетки семена поглощают воду, крахмал и белки переходят в растворимую форму. Это необходимое условие для роста семени, перехода его из покоящегося состояния к активной жизни.

Необходимость воздуха объясняется тем, что семена дышат, то есть они поглощают кислород и выделяют углекислый газ. Дыхание необходимо на ранней фазе прорастания семян, поэтому снабжение кислородом влияет на прорастание. Семена обычно нуждаются в более высоких концентрациях кислорода для прорастания, чем это требуется для последующего роста проростков. Относительно высокая потребность в кислороде у семян некоторых видов растений объясняется наличием кожуры, являющейся барьером для диффузии кислорода в семена. Выдерживание семян, освобожденных от кожуры, при высокой концентрации кислорода ускоряет дыхание.

Если семенам достаточно воды и воздуха, но не хватает тепла, они не прорастут и, в конце концов, погибнут. Следовательно, для прорастания семян необходима определенная температура.

Семена одних растений при прорастании требуют много тепла, другие – мало. Зерновки пшеницы и ржи прорастают при температуре 1 – 2 градуса, кукурузы, огурцов и тыквы при 12 – 14 градуса. С этими особенностями семян связаны разные сроки посевов. Пшеницу и рожь высевают ранней весной, вскоре после таяния снега. Огурцы и кукурузу высевают только в конце весны, когда почва хорошо прогреется.

Результаты исследований

Для наблюдения я использовала крупные семена двудольного растения фасоли, в зародыше которого хорошо видны все органы. Это семя лишено эндосперма, и питательные вещества отложены в самом зародыше – в его семядолях. Зародыш состоит из двух семядолей и расположенных между ними корешка, стебелька и почечки. Я проследила за развитием зародыша при прорастании, рассматривая «наклюнувшиеся» семена и проростки различного возраста.

При прорастании у зародыша начинают работать верхушечные меристемы и, кроме того происходит вставочный рост стебелька. Разрывается кожура и появляется молодой корень, развивающийся из зародышевого корешка. Он быстро растет и укрепляется в почве. Затем начинает расти зародышевый стебелек, который поднимает над поверхностью почвы семядоли и почечку. Из нее развивается надземный стебель фасоли с листьями. У гороха семядоли остаются в почве. Надземный побег развивается из почечки зародыша. У проростков фасоли мы наблюдали отчетливую картину появления боковых корней.

Я также проращивала семена томатов двумя способами:

• Первый способ: провела сухой посев семян томатов без предварительного проращивания семян. При этом я наблюдала медленное прорастание семян и в результате получили слабые всходы.

• Второй способ: Для предварительного проращивания семян поместила их во влажную среду с температурой от 20 до 25 градусов. При этом, в широкую посуду положили марлю, а сверху постелили лоскут ткани поплотнее. Все это смочила водой. Предварительно замоченные семена томатов, тонким слоем выложили в подготовленную посуду и сверху накрыли другим лоскутом смоченной ткани. Посуду поместила в теплое место. Спустя 3-4 дня семена проросли, и их можно было использовать для посева.

По результатам наблюдений я сделала вывод о том, что способ предварительного проращивания семян томатов дал хорошие результаты по сравнению со способом сухого посева семян. Посев семян я проводила в рыхлый, воздухопроницаемый, не зараженный вредителями субстрат. Наполняли плошку субстратом почти до краев и хорошенько поливали. Затем равномерно распределяли семена по поверхности почвы.

2)В две небольшие стеклянные банки я поместила одинаковое количество семян пшеницы и гороха. В первой банке семена оставили сухими. Во второй на дно налили немного воды. Обе емкости закрыли стеклом и поставили в теплое место. Через 4 суток в банке, где была вода, семена проросли. В емкости без воды семена не изменились.

Результаты опыта показали, что семена легко впитывают воду и набухают, увеличиваясь в объеме и начинают прорастать. При набухании клетки семена поглощают воду, крахмал и белки переходят в растворимую форму. Это необходимое условие для роста семени, перехода его из покоящегося состояния к активной жизни.

На практике я убедилась в том, что вода необходима для прорастания семян, так как зародыш может потреблять только растворенные питательные вещества. Для прорастания семян разных растений требуется различное количество воды. Я выяснила, что для прорастания для гороха необходимо больше воды, чем при прорастании пшеницы.

3) Чтобы установить дышат семена или нет, я взяла два стеклянных цилиндра. Один наполнили на 1/3 набухшими семенами гороха, а другой оставили пустым. Оба цилиндра закрыли стеклом. Через сутки горящую лучинку внесла в пустой цилиндр. Лучинка продолжала гореть. Опустила ее в цилиндр с семенами. Лучинка погасла. Кислород воздуха поддерживает горение и поглощается при дыхании, а углекислый газ горение не поддерживает и выделяется при дыхании. Таким образом, опыт показывает, что прорастающие семена поглощают кислород из воздуха, который был в цилиндре, и выделяет углекислый газ. Значит, семена дышат.

Для того, чтобы проверить необходим ли воздух при проращивании семян я провела следующий опыт: В два стакана поместила немного зерновок пшеницы и томата. Первый стакан до краев наполнили водой. Во втором стакане семена лишь смочили. Стаканы прикрыли стеклом и поставили в теплое место. Через 4 суток в стакане с небольшим количеством воды семена проросли. В стакане, наполненном водой, семена набухли, но не проросли, а погибли. Здесь вода вытеснила из стакана воздух, необходимый семенам для дыхания. Следовательно, для произрастания семенам необходим воздух.

4) Я провела опыты по определению всхожести семян. Отсчитала 100 семян гороха подряд без выбора, разложили их на мокрой фильтровальной бумаге. Через 4 дня и через 10 дней подсчитали число проросших семян. Первый учет показал, насколько дружно прорастают семена ( через 4 дня проросло 70 семян из 100), второй – какова их окончательная всхожесть (через 10 дней проросло 87 семян из 100). Всхожесть оценивали в процентах, подсчитывая число проросших семян из 100 посеянных. Таким образом, всхожесть семян гороха в нашем опыте составила 87%, что является высоким показателем.

Заключение

Я проследила механизм прорастания семян и установила какие факторы влияют на этот процесс. Исследуя влияние внешних условий на проращивание семян, я провела ряд исследований , в результате которых на практике убедились в том, что при прорастании семян растений разных семейств, для получения дружных всходов и высокого урожая, очень важно знать и учитывать условия, влияющие на их прорастание .

Исходя из вышеизложенного, опираясь на результаты проведенных исследований я сделала следующие выводы:

1. Для прорастания семян необходима влага. Семена поглощают воду для того, чтобы у них возобновились физиологические процессы, связанные с прорастанием. В дальнейшем растущий проросток нуждается в большом количестве воды.

2. Прорастание семян невозможно без присутствия воздуха.

3. Необходимость воздуха объясняется тем, что семена дышат, то есть они поглощают кислород и выделяют углекислый газ.

4. Для успешного прорастания семян кроме воды и кислорода, необходима благоприятная температура. Если семенам достаточно воды и воздуха, но не хватает тепла, они не прорастут и, в конце концов, погибнут.

5. Всхожесть семян – важный показатель их качества, который необходимо знать, прежде чем засевать поля и огороды. Прорасти и дать начало новому растению способны только семена с живым зародышем. Семена с погибшими зародышами теряют всхожесть.

6. Важным фактором при посеве семян являются время посева и глубина заделки семян. Семена растений сильно различаются по размеру и массе. Размер семени определяет способ и глубину посева. Чем крупнее семя, тем легче оно преодолевает механическое сопротивление почвы и с большей глубины может прорасти.

Таким образом, при возделывании культурных растений важно учитывать влияние окружающих факторов на проращивание семян, чтобы в последующем получить дружные всходы и высокий урожай.