Kiełkowanie jest pierwszym etapem rozwoju rośliny nasiennej. Podczas tego procesu nasiono, które znajdowało się w stanie spoczynku, podejmuje czynności życiowe prowadzące do rozwoju młodej rośliny.

RRUZxWVckXkXH
Siewki czosnku.
Źródło: Сергей Шабанов, Pixabay, domena publiczna.
Aby zrozumieć poruszane w tym materiale zagadnienia, przypomnij sobie:
  • jakie są cechy roślin okrytonasiennych;

  • jak zbudowane są kwiaty i jaka jest ich rola;

  • czym są owoce i do czego służą roślinom;

  • jak przenoszone są owoce;

  • czym są nasiona i jak są zbudowane;

  • czym jest oddychanie komórkowe (oddychanie tlenowe i fermentacja).

Twoje cele
  • Opiszesz proces kiełkowania nasion.

  • Wyjaśnisz wpływ czynników środowiska (temperatury, dostępu tlenu, światła i wody) na kiełkowanie nasion.

  • Przedstawisz sposoby rozprzestrzeniania się nasion oraz wskażesz występujące w budowie owoców przystosowania do tego procesu.

bg‑yellow

1. Funkcje i budowa nasion

NasionanasionoNasiona są organami roślinnymi, które umożliwiają zarodkomzarodekzarodkom roślin rozprzestrzenianie się w środowisku oraz pełnią funkcję przetrwalną – umożliwiają im przetrwanie w niekorzystnych do rozwoju warunkach, np. podczas zimy lub suszy.

Nasiona są przystosowane do tego, by w uśpieniu czekać na warunki do kiełkowaniakiełkowaniekiełkowania: przede wszystkim odpowiednią temperaturę i ilość wody. W dojrzałym nasionie ustaje wszelki wzrost i rozwój, a oddychanieoddychanie komórkoweoddychanie jest bardzo silnie zahamowane. Okres spoczynkustan spoczynkuspoczynku może trwać od kilku dni do wielu lat. Rośliny jednoroczne, które nie są w stanie przetrwać zimy lub pory suchej, jedynie w postaci nasion mogą doczekać sprzyjających warunków. Przez nasiona rozmnażają się również rośliny wieloletnie, czyli byliny.

W skład typowego nasiona wchodzi zarodek, tkanka odżywczatkanka odżywczatkanka odżywczałupina nasiennałupina nasiennałupina nasienna.

11
Laboratorium 1

Przeprowadź doświadczenie polegające na wykrywaniu substancji zapasowych w nasionach. Zanotuj wyniki i wnioski. Zweryfikuj hipotezę.

Zapoznaj się z opisem symulatora przedstawiającego doświadczenie polegające na wykrywaniu substancji zapasowych w nasionach. Zanotuj wyniki i wnioski. Zweryfikuj hipotezę.

Co będzie potrzebne?

  • nasiona pszenicy, słonecznika oraz grochu;

  • skrobia ziemniaczana;

  • olej spożywczy;

  • surowe białko jaja kurzego;

  • moździerz z tłuczkiem;

  • 12 szkiełek zegarkowych;

  • płyn Lugola;

  • bibuła;

  • zapalniczka;

  • tryskawka z wodą;

  • łyżeczka;

  • pipeta;

  • marker.

R1dbJWhzPOrhm
Symulacja przedstawia wykrywanie substancji zapasowych w nasionach. Po kliknięciu przycisku rozpocznij pojawia się stół. Widać na nim: stojak z probówkami, łyżkę, tryskawkę z wodą, zapalarkę, pipetę, nasiona grochu, nasiona słonecznika, nasiona pszenicy, szalkę ze skrobią, dziewięć szalek niepodpisanych, moździerz, bibułę, płyn Lugola, szalkę z olejem oraz szalkę z białkiem. W górnym prawym rogu znajduje się przycisk z instrukcją. Po kliknięciu na niego pojawia się następujący tekst: Punkt pierwszy. Podpisz po trzy szkiełka zegarkowe każdym z gatunków roślin, czyli groch, słonecznik i pszenica. Punkt drugi. Przenieś nasiona grochu do moździerza, rozgnieć je za pomocą tłuczka i nanieś łyżką na trzy szkiełka podpisane „groch”. Wyczyść moździerz i łyżkę wodną i wysusz bibułą. Punkt trzeci. Przenieś nasiona słonecznika do moździerza, rozgnieć je za pomocą tłuczka i nanieś łyżką na trzy szkiełka podpisane „słonecznik”. Wyczyść moździerz i łyżkę wodą i wysusz bibułą. Punkt czwarty. Przenieś nasiona pszenicy do moździerza, rozgnieć je za pomocą tłuczka i nanieś łyżką na trzy szkiełka podpisane „pszenica”. Punkt piąty. Sprawdź, czy nasiona zawierają: punkt a. skrobię – dodaj po trzy krople płynu Lugola na szalkę ze skrobią oraz na próbki materiału pochodzącego z każdej rośliny; punkt b. tłuszcz – umieść bibułę na szalce z olejem oraz po jednej czystej bibule na szkiełkach z materiałem pochodzącym z każdej rośliny i mocno przyciśnij ją do zgniecionych nasion; punkt c. białko – podpal białko jaja oraz każdą z próbek. Punkt szósty. Zanotuj wyniki obserwacji. Po wyłączeniu instrukcji wracamy do widoku stołu ze sprzętem. Podpisujemy dziewięć szalek po trzy na każdy gatunek rośliny, czyli groch, słonecznik, pszenica. Przenosimy kolejno nasiona do moździerza i rozkładamy je na szalkach przy pomocy łyżki. Przed wsypaniem nowych nasion do moździerza przemywamy go i łyżkę wodą, a następnie osuszamy bibułą. Następnie pobieramy pipetą płyn Lugola. Nakraplamy go na skrobię, jedną szalkę z grochem, jedną ze słonecznikiem i jedną z pszenicą. Kolor skrobi i pszenicy zmienił się na różowy. Na kolejne trzy szalki z nasionami nakładamy bibułę. Nakładamy ją również na szalkę z olejem. Na bibułce położonej na olej i na słonecznik pojawiły się duże tłuste plamy. Kolejne trzy szalki z nasionami podpalamy. Podpalamy również szalkę z białkiem. Białko na szalce oraz groch zmieniły kolor na czarny.

Symulacja przedstawia wykrywanie substancji zapasowych w nasionach. Po kliknięciu przycisku rozpocznij pojawia się stół. Widać na nim: stojak z probówkami, łyżkę, tryskawkę z wodą, zapalarkę, pipetę, nasiona grochu, nasiona słonecznika, nasiona pszenicy, szalkę ze skrobią, dziewięć szalek niepodpisanych, moździerz, bibułę, płyn Lugola, szalkę z olejem oraz szalkę z białkiem. W górnym prawym rogu znajduje się przycisk z instrukcją. Po kliknięciu na niego pojawia się następujący tekst: Punkt pierwszy. Podpisz po trzy szkiełka zegarkowe każdym z gatunków roślin, czyli groch, słonecznik i pszenica. Punkt drugi. Przenieś nasiona grochu do moździerza, rozgnieć je za pomocą tłuczka i nanieś łyżką na trzy szkiełka podpisane „groch”. Wyczyść moździerz i łyżkę wodną i wysusz bibułą. Punkt trzeci. Przenieś nasiona słonecznika do moździerza, rozgnieć je za pomocą tłuczka i nanieś łyżką na trzy szkiełka podpisane „słonecznik”. Wyczyść moździerz i łyżkę wodą i wysusz bibułą. Punkt czwarty. Przenieś nasiona pszenicy do moździerza, rozgnieć je za pomocą tłuczka i nanieś łyżką na trzy szkiełka podpisane „pszenica”. Punkt piąty. Sprawdź, czy nasiona zawierają: punkt a. skrobię – dodaj po trzy krople płynu Lugola na szalkę ze skrobią oraz na próbki materiału pochodzącego z każdej rośliny; punkt b. tłuszcz – umieść bibułę na szalce z olejem oraz po jednej czystej bibule na szkiełkach z materiałem pochodzącym z każdej rośliny i mocno przyciśnij ją do zgniecionych nasion; punkt c. białko – podpal białko jaja oraz każdą z próbek. Punkt szósty. Zanotuj wyniki obserwacji. Po wyłączeniu instrukcji wracamy do widoku stołu ze sprzętem. Podpisujemy dziewięć szalek po trzy na każdy gatunek rośliny, czyli groch, słonecznik, pszenica. Przenosimy kolejno nasiona do moździerza i rozkładamy je na szalkach przy pomocy łyżki. Przed wsypaniem nowych nasion do moździerza przemywamy go i łyżkę wodą, a następnie osuszamy bibułą. Następnie pobieramy pipetą płyn Lugola. Nakraplamy go na skrobię, jedną szalkę z grochem, jedną ze słonecznikiem i jedną z pszenicą. Kolor skrobi i pszenicy zmienił się na różowy. Na kolejne trzy szalki z nasionami nakładamy bibułę. Nakładamy ją również na szalkę z olejem. Na bibułce położonej na olej i na słonecznik pojawiły się duże tłuste plamy. Kolejne trzy szalki z nasionami podpalamy. Podpalamy również szalkę z białkiem. Białko na szalce oraz groch zmieniły kolor na czarny.

RTwcgd1J4vC1J
Źródło: GroMar Sp. z o.o., licencja: CC BY-SA 3.0.
11
Polecenie 1
Rn2m89W7jsFqK
Źródło: GroMar Sp. z o.o., licencja: CC BY-SA 3.0.
1
Polecenie 1
R1TpvIBFo1w3m
Źródło: GroMar Sp. z o.o., licencja: CC BY-SA 3.0.
1
Polecenie 2
RoWc2vSt7c3KV
Źródło: GroMar Sp. z o.o., licencja: CC BY-SA 3.0.
1
Polecenie 3
RbyNd96WwqJjk
Źródło: GroMar Sp. z o.o., licencja: CC BY-SA 3.0.
Ciekawostka

Wielkość nasion nie ma związku z rozmiarami rośliny. Rośliny produkujące małe nasiona zwykle wytwarzają je w ogromnej ilości. Natomiast rośliny tworzące duże nasiona produkują ich zazwyczaj niewiele. Rośliną, której nasiona są uważane za największe na świecie, jest lodoicja seszelska, występująca wyłącznie na Seszelach. Jej podwójne owoce o charakterystycznym, sercowatym kształcie zawierają po jednym nasionie. Osiągają one masę od 15 do 30 kg. Do najmniejszych należą nasiona storczyków. Są tak lekkie, że ich milion waży niewiele ponad 1 gram.

bg‑yellow

2. Czynniki środowiska wpływające na kiełkowanie nasion

Niezbędnymi czynnikami środowiskowymi umożliwiającymi rozpoczęcie kiełkowania nasion są:

  • dostęp do wody – woda jest niezbędna do kiełkowania, ponieważ stanowi środowisko, w którym zachodzą wszystkie reakcje, w tym także rozkład substancji zapasowych zgromadzonych w tkance odżywczej nasiona. Ponadto na skutek wchłaniania wody nasiono powiększa się, co powoduje pęknięcie łupiny nasiennej, umożliwiając zarodkowi rośliny wzrost.

  • temperatura – odpowiednia temperatura (powyżej 0°C) wpływa na aktywność enzymówenzymyenzymów regulujących pracę organizmu roślinnego podczas kiełkowania. Zakresy temperatur, w jakich zachodzi kiełkowanie różnią się w zależności od gatunku rośliny.

  • dostęp do światła – światło jest czynnikiem kontrolującym proces kiełkowania większości nasion. Niektóre gatunki wymagają jego obecności, inne nie, a jeszcze inne są niewrażliwe (obojętne) na jego działanie i kiełkują w każdych warunkach oświetlenia.

  • dostęp do tlenu – tlen wykorzystywany jest w procesie oddychania tlenowego, w wyniku którego uwalnia się energia niezbędna do kiełkowania (m.in. do rozkładu substancji zapasowych oraz budowy organów nowej rośliny).

1
Laboratorium 2

Przeprowadź doświadczenie badające wpływ temperatury na kiełkowanie nasion. Zanotuj wyniki i wnioski. Zweryfikuj hipotezę.

Zapoznaj się z opisem symulatora przedstawiającego doświadczenie badające wpływ temperatury na kiełkowanie nasion. Zanotuj wyniki i wnioski. Zweryfikuj hipotezę.

Co będzie potrzebne?

  • nasiona sałaty;

  • nasiona rzeżuchy;

  • szalki Petriego;

  • szkiełko zegarkowe;

  • tryskawka z wodą;

  • pęseta;

  • marker.

R1NFpDTe8OaZm
Symulacja przedstawia wpływ temperatury na kiełkowanie nasion. Po kliknięciu przycisku rozpocznij pojawia się stół. Widać na nim: mikroskop, stojak z probówkami, lodówkę, termometr, bibułę, pęsetę, tryskawkę z wodą, flamaster, nasiona rzeżuchy i nasiona sałaty dwa szkiełka zegarkowe oraz cztery szalki Petriego. W górnym prawym rogu znajduje się przycisk z instrukcją. Po kliknięciu na niego pojawia się następujący tekst: Punkt pierwszy. Podpisz szalki „sałata temperatura”, „sałata”, „rzeżucha temperatura” i „rzeżucha”. Punkt drugi. Wyłóż wszystkie szalki bibułą i zwilż wodą z tryskawki. Punkt trzeci. Wysyp nasiona sałaty na szkiełko zegarkowe, a następnie za pomocą pęsety przenieś po dziesięć sztuk na każdą z szalek podpisanych „sałata”. Punkt czwarty. Wysyp nasiona rzeżuchy na wolne szkiełko zegarkowe, a następnie za pomocą pęsety przenieś po dziesięć sztuk na każdą z szalek podpisanych „rzeżucha”. Punkt piąty. Przenieś szalki z dopiskiem „temperatura” do lodówki i zablokuj wyłącznik światła, tak aby nasiona były oświetlane. Pozostałe szalki pozostaw w temperaturze pokojowej. Punkt szósty, aby bibuła w szalkach była stale wilgotna. Po zmierzchu wyłączaj światło w lodówce i włączaj je o wschodzie słońca. Po upływie tygodnia policz, ile nasion sałaty i rzeżuchy wykiełkowało w każdej szalce. Po wyłączeniu instrukcji należy wykonać doświadczenie zgodnie z nią. W efekcie na szalce z sałatą, która była w lodówce wykiełkowały cztery nasiona, a na szalce z sałatą, która była w temperaturze pokojowej wykiełkowały wszystkie. Podobnie jest z rzeżuchą. Na szalce z lodówki wykiełkowały dwa nasiona, a na szalce w temperaturze pokojowej wszystkie.

Symulacja przedstawia wpływ temperatury na kiełkowanie nasion. Po kliknięciu przycisku rozpocznij pojawia się stół. Widać na nim: mikroskop, stojak z probówkami, lodówkę, termometr, bibułę, pęsetę, tryskawkę z wodą, flamaster, nasiona rzeżuchy i nasiona sałaty dwa szkiełka zegarkowe oraz cztery szalki Petriego. W górnym prawym rogu znajduje się przycisk z instrukcją. Po kliknięciu na niego pojawia się następujący tekst: Punkt pierwszy. Podpisz szalki „sałata temperatura”, „sałata”, „rzeżucha temperatura” i „rzeżucha”. Punkt drugi. Wyłóż wszystkie szalki bibułą i zwilż wodą z tryskawki. Punkt trzeci. Wysyp nasiona sałaty na szkiełko zegarkowe, a następnie za pomocą pęsety przenieś po dziesięć sztuk na każdą z szalek podpisanych „sałata”. Punkt czwarty. Wysyp nasiona rzeżuchy na wolne szkiełko zegarkowe, a następnie za pomocą pęsety przenieś po dziesięć sztuk na każdą z szalek podpisanych „rzeżucha”. Punkt piąty. Przenieś szalki z dopiskiem „temperatura” do lodówki i zablokuj wyłącznik światła, tak aby nasiona były oświetlane. Pozostałe szalki pozostaw w temperaturze pokojowej. Punkt szósty, aby bibuła w szalkach była stale wilgotna. Po zmierzchu wyłączaj światło w lodówce i włączaj je o wschodzie słońca. Po upływie tygodnia policz, ile nasion sałaty i rzeżuchy wykiełkowało w każdej szalce. Po wyłączeniu instrukcji należy wykonać doświadczenie zgodnie z nią. W efekcie na szalce z sałatą, która była w lodówce wykiełkowały cztery nasiona, a na szalce z sałatą, która była w temperaturze pokojowej wykiełkowały wszystkie. Podobnie jest z rzeżuchą. Na szalce z lodówki wykiełkowały dwa nasiona, a na szalce w temperaturze pokojowej wszystkie.

R14FwpvmK5gzM
Źródło: GroMar Sp. z o.o., licencja: CC BY-SA 3.0.
11
Polecenie 1
R1HUSLtfHxGHT
Źródło: GroMar Sp. z o.o., licencja: CC BY-SA 3.0.
1
Polecenie 2
R1XXLNU3Zr2M9
Źródło: GroMar Sp. z o.o., licencja: CC BY-SA 3.0.
1
Polecenie 3
R69W0hcoD6MxI
Źródło: GroMar Sp. z o.o., licencja: CC BY-SA 3.0.
bg‑yellow

3. Rozprzestrzenianie się nasion i owoców

Rozprzestrzenianie się roślin jest możliwe dzięki owocom i nasionom, które mogą  mogą przemieszczać się samoczynnie lub za pośrednictwem wiatru, wody oraz zwierząt. U niektórych roślin rozsiewane są tylko nasiona, a u innych całe owoce.

R17eqjbEz9cy51

Słownik

enzymy
enzymy

cząsteczki, głównie białka, które przyspieszają reakcje zachodzące w organizmie

kiełkowanie
kiełkowanie

pierwsza faza rozwoju i wzrostu zarodka roślin, podczas której z nasiona rozwija się młoda roślina

łupina nasienna
łupina nasienna

wielowarstwowa okrywa chroniąca nasiona roślin przed uszkodzeniami

nasiono
nasiono

organ przetrwalny roślin nasiennych służący im do rozprzestrzeniania się; zawiera zarodek, tkankę odżywczą i łupinę nasienną

oddychanie komórkowe
oddychanie komórkowe

ciąg reakcji zachodzących w każdej żywej komórce, polegających na rozkładzie substancji pokarmowych i uwalnianiu zgromadzonej w nich energii

pęcznienie
pęcznienie

proces zwiększania objętości wskutek nasiąkania cieczą, np. wodą

stan spoczynku
stan spoczynku

stan zahamowania wzrostu, silnego ograniczenia procesów życiowych przy jednoczesnym zachowaniu pełnej zdolności do życia

siewka
siewka

młoda roślina wyrosła z nasiona

tkanka odżywcza
tkanka odżywcza

tkanka występująca w nasionie, magazynująca substancje zapasowe, głównie skrobię, białka i tłuszcze

zarodek
zarodek

zawiązek rośliny rozwijający się w nasionie

Zadania

R1RoHqw8Aj65U1
Ćwiczenie 1
Źródło: GroMar Sp. z o.o., licencja: CC BY-SA 3.0.
RkZVwgWV4dhE01
Ćwiczenie 2
Źródło: GroMar Sp. z o.o., licencja: CC BY-SA 3.0.
R1cEtErTff4142
Ćwiczenie 3
Uzupełnij na schemacie funkcje poszczególnych elementów składających się na nasiono.
Źródło: GroMar Sp. z o.o., licencja: CC BY-SA 3.0.
Rm8alpYXZy3jz1
Ćwiczenie 3
Dopasuj nazwy elementów nasiona z odpowiadającą im funkcją.
Źródło: GroMar Sp. z o.o., licencja: CC BY-SA 3.0.
Rc2VtTbQdWkX72
Ćwiczenie 4
Źródło: GroMar Sp. z o.o., licencja: CC BY-SA 3.0.
R148Jrm2TLfZ82
Ćwiczenie 5
Na podstawie budowy nasion i owoców dopasuj sposoby ich rozsiewania.
Źródła zdj.: NoName_13, Pixabay; Andy Faeth, Pixabay; Geoluro11, Pixabay; Nick Fewings, Unsplash, licencja: CC 0.
Źródło: GroMar Sp. z o.o., licencja: CC BY-SA 3.0.
RSqQP16WooxLh2
Ćwiczenie 5
Dopasuj sposoby rozsiewania nasion do odpowiadających im nazw.
Źródło: GroMar Sp. z o.o., licencja: CC BY-SA 3.0.
R12RNyvdr13rQ
Ćwiczenie 6
Źródło: GroMar Sp. z o.o., licencja: CC BY-SA 3.0.
31
Ćwiczenie 7
R180v17gVNH5x
Źródło: GroMar Sp. z o.o., licencja: CC BY-SA 3.0.
31
Ćwiczenie 8
RPofb8aN0UROy
Źródło: GroMar Sp. z o.o., licencja: CC BY-SA 3.0.
bg‑yellow

Notatnik

RkJPlU3TzIANo
Źródło: GroMar Sp. z o.o., licencja: CC BY-SA 3.0.

Bibliografia

Internetowa encyklopedia PWN, Wydawnictwo Naukowe PWN, www.encyklopedia.pwn.pl.

Reece J.B. i in., Biologia Campbella, tłum. K. Stobrawa i in., Dom Wydawniczy REBIS, Poznań 2021.