Насінина: будова, період спокою і умови проростання

Насінина — це зачаток нової рослини, що утворюється з насінного зачатка після подвійного запліднення. Ти вже знаєш з уроку «Подвійне запліднення у квіткових рослин», що один спермій зливається з яйцеклітиною, утворюючи зиготу ($2n$), а другий — із центральною клітиною, даючи триплоїдний ендосперм ($3n$). Саме з цих структур і розвиваються частини насінини.

Походження частин насінини

Кожна частина насінини має чітке походження:

• насінна шкірка — утворюється з покривів насінного зачатка (інтегументів); вона захищає зародок від висихання, механічних пошкоджень і проникнення мікроорганізмів

• зародок — розвивається із зиготи ($2n$); це власне зачаток майбутньої рослини

• ендосперм — утворюється з триплоїдної клітини ($3n$); у ньому накопичуються запасні поживні речовини

На насінній шкірці добре помітні два утвори: рубчик — слід від прикріплення насінини до насінної ніжки, і насінний вхід (мікропіле) — маленький отвір, крізь який під час набухання в насінину надходить вода.

Будова зародка

Зародок складається з кількох частин:

• зародковий корінець — дає початок головному кореню; саме він першим виходить із насінини під час проростання

• зародкове стебельце (гіпокотиль) — сполучає корінець із брунечкою

• брунечка (плюмула) — зачатковий пагін, що містить конус наростання й перші справжні листки

• сім'ядолі — перші зародкові листки; у різних рослин вони виконують функцію запасу поживних речовин або їхнього всмоктування з ендосперму

Запасні речовини в насінині

У насінині накопичуються різні органічні речовини, які живлять проросток, доки він не почне самостійно фотосинтезувати:

Запасні речовини можуть зберігатися в ендоспермі або в сім'ядолях зародка — це залежить від виду рослини.

Будова насінини суттєво відрізняється в дводольних і однодольних рослин. Найкраще це видно на прикладі квасолі (дводольна) та пшениці (однодольна).

Насінина квасолі (дводольна)

Під твердою насінною шкіркою квасолі міститься зародок із двома великими м'ясистими сім'ядолями. Саме в них зосереджено весь запас поживних речовин (білки, крохмаль, олії). Між сім'ядолями розташовані зародковий корінець, зародкове стебельце й брунечка з двома першими справжніми листками.

Важливо: у зрілій насінині квасолі ендосперму немає — його повністю поглинув зародок під час дозрівання. Тому запасні речовини містяться в сім'ядолях. Таку саму будову мають насінини гороху, гарбуза, соняшнику. Однак у деяких дводольних (наприклад, у томата й перцю) ендосперм у зрілій насінині зберігається.

Зернівка пшениці (однодольна)

Те, що ми називаємо «зерном пшениці», насправді є плодом — зернівкою. У ньому тонкий оплодень (стінка плода) зрісся з насінною шкіркою, тому відокремити їх неможливо. Більшу частину зернівки займає ендосперм, багатий на крохмаль. Збоку від ендосперму лежить невеликий зародок, який має лише одну сім'ядолю — щиток. Щиток прилягає до ендосперму й під час проростання всмоктує з нього поживні речовини.

Порівняльна таблиця

Запам'ятай: кількість сім'ядоль — ключова ознака для визначення класу покритонасінної рослини. Дводольні мають дві сім'ядолі, однодольні — одну.

Насінина — не просто зачаток нової рослини. Вона виконує три найважливіші функції, які забезпечують виживання й поширення виду.

Функції насінини

• Розмноження — одна рослина може дати сотні й тисячі насінин, що значно збільшує шанси на продовження роду.

• Розселення — насінини разом із плодами поширюються вітром, водою, тваринами (докладніше — у наступному уроці «Плоди»).

• Переживання несприятливих умов — завдяки міцній насінній шкірці, запасу поживних речовин і дуже низькому вмісту води насінина здатна витримувати зиму, посуху, високі й низькі температури.

У сухій насінині обмін речовин майже зупинений. Завдяки цьому вона довго зберігає схожість — здатність проростати. Термін зберігання схожості дуже різний: у деяких видів — лише кілька днів чи тижнів (верба, тополя), в інших — кілька місяців (клен), ще в інших — роки (квасоля — до 5 років, конюшина — до 20), а в окремих рослин (лотос) насіння проростає навіть через сотні років.

Період спокою

Період спокою — це стан, за якого насінина не проростає навіть за сприятливих умов (достатньо води, кисню й тепла). Це не «поломка», а важливе пристосування. Якби насінина проростала відразу після достигання восени, то ніжні сходи загинули б від зимових морозів. Спокій дає змогу «перечекати» зиму й прорости навесні.

Причини періоду спокою:

• недорозвинений зародок — йому потрібен час, щоб дозріти

• тверда непроникна насінна шкірка — вода й кисень не можуть потрапити всередину

• хімічні речовини-інгібітори, що гальмують проростання

Як подолати спокій

Людина навчилася штучно переривати період спокою двома основними способами:

• Стратифікація — витримування насіння у вологому піску за низької температури ($+2\dots +5{}^{\circ }\text{C}$) протягом кількох тижнів або місяців. Так імітують природне перебування під снігом. Застосовують для насіння яблуні, груші, липи, клена.

• Скарифікація — механічне пошкодження твердої насінної шкірки (надпилювання, надрізання, обробка наждачним папером). Після цього вода й кисень вільно проникають у насінину. Потрібна для насіння акації, лотоса, деяких бобових.

Щоб насінина проросла, потрібне поєднання трьох основних умов. Якщо хоча б однієї з них бракує, проростання не відбудеться.

Три обов’язкові умови

• Вода — насінина набухає, активуються ферменти, які розщеплюють запасні речовини (крохмаль, білки, олії) на прості розчинні сполуки, що живлять зародок.

• Кисень — необхідний для дихання клітин зародка. Дихання дає енергію, потрібну для росту проростка. Без кисню насінина задихається, навіть якщо води достатньо.

• Певна температура — для кожного виду вона своя. Теплолюбні рослини (огірок, кукурудза, квасоля) потребують $+15\dots +25{}^{\circ }\text{C}$, а холодостійкі (пшениця, горох) можуть проростати вже за $+2\dots +5{}^{\circ }\text{C}$.

Світло більшості насінин не потрібне. Навпаки, у деяких рослин (наприклад, салату, тютюну, селери) світло стимулює проростання, а насіння цибулі добре проростає й у темряві; для більшості насінин світло не є обов’язковою умовою.

Класичний дослід із трьома склянками

Візьми три склянки й помісти в кожну по кілька насінин гороху або квасолі:

• Склянка 1 — сухе насіння, води немає.

• Склянка 2 — насіння повністю залите водою (доступу повітря немає).

• Склянка 3 — насіння лежить на вологій тканині, має доступ повітря.

Результат: проросте лише насіння в третій склянці. У першій бракує води, у другій — кисню. Цей дослід показує, що для проростання потрібні одночасно і вода, і кисень.

Хід проростання

Коли умови сприятливі, насінина починає проростати в такій послідовності:

1. Першим із насінини виходить зародковий корінець. Він закріплює проросток у ґрунті й починає всмоктувати воду.

2. Потім зародкове стебельце виносить брунечку на поверхню.

3. З брунечки розвивається пагін із першими справжніми листками, які починають фотосинтезувати.

Надземне й підземне проростання

Залежно від того, чи виносяться сім’ядолі на поверхню, розрізняють два типи проростання:

Практичні висновки

Глибина сівби залежить від розміру насінини й типу проростання. Дрібне насіння (мак, салат) загортають дуже мілко або взагалі не загортають, бо запасу поживних речовин не вистачить, щоб проросток дістався поверхні. Велике насіння (квасоля, гарбуз) можна сіяти глибше. Ущільнений або залитий водою ґрунт позбавляє насіння кисню, тому на важких глинистих ґрунтах сходи бувають рідкими.

Розгляньмо типові завдання НМТ на тему насінини. Кожен приклад має повний розв’язок і пояснення помилок.

Приклад 1. Логічні пари: частина насінини → функція

Установи відповідність між частиною насінини квасолі (1–4) та її функцією (А–Д). Одна функція зайва.

Залишилася функція Д — «всмоктує поживні речовини з ендосперму під час проростання». Вона зайва, тому що в квасолі ендосперму в зрілій насінині немає, а всмоктування з ендосперму виконує щиток — єдина сім’ядоля пшениці.

Правильні пари: 1–А, 2–Б, 3–В, 4–Г.

Приклад 2. Вибір однієї відповіді: запас речовин у зернівці пшениці

Де зосереджено запас поживних речовин у зернівці пшениці?

• А у двох сім’ядолях

• Б в ендоспермі

• В у насінній шкірці

• Г у брунечці

Правильна відповідь: Б — в ендоспермі. Пшениця — однодольна рослина: зародок у її зернівці має лише одну сім’ядолю (щиток), а більшу частину зерна займає ендосперм, багатий на крохмаль.

Чому інші варіанти неправильні: А — у пшениці одна сім’ядоля, а не дві (дві сім’ядолі — ознака дводольних, як квасоля); В — насінна шкірка виконує захисну функцію, вона не запасає поживних речовин; Г — брунечка — це зачатковий пагін, у ній речовини не накопичуються.

Приклад 3. Два судження учнів: зерно пшениці

Юля: «Зерно пшениці — насінина, бо з нього виростає нова рослина». Андрій: «Зерно пшениці — плід зернівка, бо його оплодень зрісся з насінною шкіркою». Хто має рацію?

• А лише Юля

• Б лише Андрій

• В обоє мають рацію

• Г обоє помиляються

Правильна відповідь: Б — лише Андрій. Зерно пшениці — це плід зернівка, у якому оплодень зрісся з насінною шкіркою. Юля помиляється, бо з плода теж виростає нова рослина, але це не робить плід насіниною. Ботанічно зернівка — плід, а всередині нього міститься власне насінина.

Приклад 4. Вибір однієї відповіді: чому не проросло насіння

Насіння гороху повністю залили водою в теплій кімнаті, і воно не проросло. Яка причина?

• А нестача води

• Б нестача кисню

• В відсутність світла

• Г занадто низька температура

Правильна відповідь: Б — нестача кисню. Вода є (насіння залите повністю), температура в кімнаті тепла — отже, умови води й тепла виконані. Але шар води перекриває доступ кисню до насіння, і без кисню дихання зародка неможливе. Світло більшості насінин не потрібне для проростання.

Приклад 5. Вибір однієї відповіді: надземне проростання

У якої рослини під час проростання сім’ядолі виходять на поверхню ґрунту й зеленіють?

• А горох

• Б пшениця

• В квасоля звичайна

• Г дуб

Правильна відповідь: В — квасоля звичайна. У квасолі сім’ядолі виносяться на поверхню, зеленіють і тимчасово фотосинтезують (надземне проростання). Горох, пшениця й дуб мають підземне проростання — їхні сім’ядолі лишаються в ґрунті.

Ось помилки, яких часто припускаються учні, вивчаючи цю тему, і як їх уникнути.

• Вважають зернівку пшениці насіниною, а не плодом. Запам’ятай: зернівка — це плід, у якого оплодень зрісся з насінною шкіркою. Справжня насінина міститься всередині.

• Шукають ендосперм у зрілій насінині квасолі. У квасолі ендосперм поглинається зародком під час дозрівання, тому поживні речовини зосереджені в сім’ядолях.

• Вважають, що насінина розвивається із зав’язі. Насправді із зав’язі розвивається плід, а насінина — з насінного зачатка, що міститься всередині зав’язі.

• Вважають світло обов’язковою умовою проростання більшості насінин. Насправді більшість насінин проростає в темряві; світло потрібне лише деяким видам. Натомість кисень — обов’язкова умова, про яку часто забувають.

• Думають, що першим із насінини з’являється пагін чи листки. Насправді першим завжди виходить корінець — він закріплює проросток і починає всмоктувати воду.

• Плутають рубчик із насінним входом. Рубчик — це слід від насінної ніжки (місце прикріплення), а насінний вхід (мікропіле) — отвір, крізь який під час набухання надходить вода.

Тема «Насінина: будова, функції, період спокою, умови проростання» належить до пункту 3.6 програми НМТ з біології. Від тебе вимагають:

• знати будову насінини одно- й дводольних рослин

• розуміти, що таке ендосперм і де він міститься

• візуально розпізнавати елементи будови насінини на рисунках

Формати завдань

• Завдання 1–24 — вибір однієї відповіді з чотирьох (А–Г), 0 або 1 бал. Серед них трапляється підтип «два судження учнів» (демоваріант 2026, № 4 і 16).

• Завдання 25–28 — логічні пари 1–4 → А–Д (одна буква зайва), по 1 балу за пару, до 4 балів. У демоваріанті 2026 тема 3.6 є основною в № 26 — логічні пари за зображеннями 1–4. Форма чудово підходить для пар «частина насінини → функція».

Рисунок, схема або фото супроводжують 15 завдань із 30 у демоваріанті, тому важливо вміти розпізнавати будову насінини за зображенням.

Стратегія виконання

Коли бачиш рисунок насінини, спершу порахуй сім’ядолі. Якщо їх дві — це дводольна рослина, і запас речовин, найімовірніше, у сім’ядолях. Якщо одна — це однодольна, і запас речовин в ендоспермі. Потім знайди корінець, стебельце й брунечку — вони розташовані між сім’ядолями або збоку від ендосперму.

• Насінина = насінна шкірка + зародок (корінець, стебельце, брунечка, сім’ядолі) + часто ендосперм.

• Насінна шкірка — з покривів насінного зачатка, зародок — із зиготи ($2n$), ендосперм — із триплоїдної клітини ($3n$).

• Квасоля (дводольна): 2 сім’ядолі із запасом речовин, ендосперму в зрілій насінині немає.

• Пшениця (однодольна): зернівка — плід, запас речовин в ендоспермі, одна сім’ядоля (щиток).

• Функції насінини: розмноження, розселення, переживання несприятливих умов.

• Період спокою долають стратифікацією (холод) або скарифікацією (пошкодження шкірки).

• Умови проростання: вода, кисень, температура. Світло більшості насінин не потрібне.

• Першим із насінини виходить корінець.

• Надземне проростання (сім’ядолі на поверхні) — квасоля, гарбуз, огірок, соняшник.

• Підземне проростання (сім’ядолі в ґрунті) — горох, дуб, пшениця, кукурудза.