为什么植物种子不死(种子的生长过程)
因为植物种子处于休眠状态,内部的生理活动极其缓慢,所以能保持生命活力很长时间,最长的可达千年以上。
为什么自然界中,植物或者花的种子或者果实落到地上,第二年还能发芽却没有被冻死淹死或者烂掉?实验证实,低温、低湿,黑暗以及降低空气中的含氧量为理想的贮存条件。所以,别小看遗落的种子,它们的生命力是很强的,自然界中这种现象很多的。而你自己播种的种子,却会因为不适宜的温度光照湿度,常常导致不发芽。
植物种子的寿命有多长?
植物种子寿命有长有短,有人说:“隔年陈种,一点无用”。但也有人说:“连种连种,百年可用”。由于植物的种子种类不同,种子的内外结构不同,种子保贮环境不同,对种子寿命影响很大。
生物科学研究证明,含油份高的种子一般寿命短,而表面坚硬并木质化的种子寿命就长一些。如花生种子,种皮很薄,一动就破,再加上种子易裂和变质,种子隔年发芽率就很低。甘蔗的种子成熟后,呼吸作用仍很旺盛,在高温通气的条件下,种子的养份很快被消耗掉,种子当即就失去发芽能力。板栗种子尽管表皮有一层硬壳,由于种子水份较高,如干燥失水,自然就不会发芽。杨树种子,在一般通气条件下只能活3—4天,但把它藏在密封的瓶子里,3年仍有发芽率。这就告诉人们,不论什么植物的种子,只要在低温、干燥、密封的条件下保藏,种子寿命就可延长。这只能说有一定的科学道理,但不是绝对的,如前面说到的板栗种子一干燥就失去活力,不干燥种子也会变质而同样死亡。
长寿型种子寿命到底有多长,这也是一个难解之谜。如我国新疆维吾尔自治区若羌古墓里发现的两粒小麦种子,曾在地下沉睡了500多年,播种后仍能发芽结实,并育成了“戈壁麦”在若羌地区推广。又如1951年我国在辽宁省新金县普兰店镇从泥炭土中挖出的古莲种子,经中国科学院当时用碳测定,距今已有多年。北京植物园对这些古莲种子进行了发芽试验,结果第一批种植的古莲已开花结子。1974年中国科学院的专家对古莲种子结构进行研究,他们发现古莲种子有一层坚硬的外壳,由栅栏细胞和纤维组织组成,可以防止水分和空气内渗或外泄。同时,在古莲种子里还有一个小气孔,里面大约贮存着0.2立方毫米的氧气、二氧化碳和氮气,这样长期维持在最低限度下的种子生命力。
植物种子是怎么保持生命力的?植物种子取得后,应根据种子的习性进行妥善保存,否则种子将丧失生命力。植物种子的保存有干藏和湿藏保存。干藏又分为普通干藏和密封干藏。普通干藏是将种子贮藏在干燥的地方。安全含水率低的种子,在自然条件下不会很快失去发芽力,都可进行普通干藏保存,适合干藏的种子有针叶树的多数种类、白蜡树类、槭树类、楝树、槐树、刺槐、合欢、金合欢、相思树、黑荆等种子。但容易失去发芽力的种子如杨树、柳树、榆树、桦木、旱冬瓜、桉树等不可进行普通干藏保存。密封干藏是把种子在贮藏期间与外界隔绝,不受外界空气水分的影响,这样,种子保持生命力的时间较长。安全含水率低的种子,均可用干藏保存。
湿藏是将种子贮藏在湿润、适度低温和通气的环境中,在贮藏期间使种子经常保持湿润状态。适于安全含水率高的种子,如栎类、板栗、榛子、水青冈、油桐、胡桃、七叶树、檫树、楠木、樟树、榉树、油茶、厚朴、油棕和银杏等的种子。湿藏法的温度要控制在0℃,最高不超过5℃。如果种子含水量高且贮藏温度也高,易使种子发霉变质,失去生命力。
为什么种子的寿命有长有短?种子具有寿命,但不同的种子,寿命长短差别很大。原来种子的寿命关键是要使种子的胚保持生命力。种子的萌发只要满足胚对水分、空气、适宜温度等条件的需要就能实现。经科学家研究,种子外表的蜡质和厚厚的角质层都能使种子具备不透性而难以萌发,而长寿种子更是具备不易透水、不易透气的坚硬、致密的种皮。据研究,豆科植物种子寿命较长的原因很可能就是具备不透性的原因。在豆科植物种子的种皮中,存在种皮栅栏细胞角质层,莲子外面的果皮是坚硬的硬壳,里面存在着一种叫马氏细胞明线的物质引起不透性,再加上致密的细胞壁,更不易透水透气。种子的胚得不到充足的水分和氧气,生理活动微弱,就处于休眠状态而成为长寿种子,一旦种皮破坏,胚得到萌发条件就会打破休眠状态而萌动。
有人认为影响种子寿命的最主要的因素有两个,一个是种子的含水量,一个是种子的温度。含水量与温度降低则会延长种子的寿命。人们在实践中也发现调节短命种子的贮藏温度和湿度,寿命会相对延长,例如只有几小时生命力的梭梭种子,若在适宜条件下能保持1~2年的发芽力,带翅种子贮存7个月后才失去生命力。
由此可见,所谓“短命种子”只是贮存条件的不适宜而造成的,合适的贮存条件可延长种子的寿命,这在农业和林业生产上都具有重要意义。
请问为什么有些种子能埋藏地下千年不腐?首先,莲子具有一层坚实而致密的种皮,这是其能保存很长时间的重要因素。我们常见的新鲜莲子,其种皮厚而柔韧。它是由多层致密的细胞构成的。随着莲子的干燥,这层种皮逐渐脱水并木质化,最终形成一个坚硬、致密、不透水和空气的保护层。这一保护层极为坚硬,除非长时间浸泡或机械加工,否则难以破坏。这层坚硬的种皮让其中具有活力的胚得到了严密的保护,能使其保存极长时间而不受损害。
其次,莲子在干燥过程中,其含水量会下降到约10%~12%。如此低的含水量抑制了胚的生理活动,使其处于休眠状态,因此得以渡过漫长的时光。
第三,莲子内主要储存的营养物质是淀粉,而淀粉在干燥状态下性质十分稳定,可以长期保存。相对而言,以蛋白质或脂肪为储存物质的植物种子来说,由于其稳定性低于淀粉,因此寿命就没有莲子长。尤其是脂肪,由于容易氧化而变质,因此油料作物的种子的寿命更为短暂。
具有坚硬致密的保护层、含水量低、储存物质稳定,这是莲子得以拥有极长寿命的三个至关重要的因素。纵观植物界,要凑齐这三个条件的物种还真不算多。比如,虽然大部分禾本科植物的种子都以淀粉为主,然而却缺少坚硬致密的种皮,因此在地下埋藏时间稍久就会腐烂,甚至炭化。而很多坚果类种子,虽然具有坚硬的果皮、种皮保护,却因为含油量较高,因此活力也无法保持较长时间。
不过,具有优良的自身条件固然重要,但环境对种子寿命的影响也极为重大。比如莲子虽多,但能保存千年还能萌发的,也不过那几个例子。可见埋藏条件也是极为重要的。
考察那些古莲子埋藏的条件可以看出,挖掘出古莲子的,几乎都是地下的泥炭层内。泥炭层是古代湿地中,植物组织腐烂、堆积的水下腐殖层,经干涸、埋藏转变而来。水下的腐殖层由于微生物的分解作用,因此呈缺氧环境,并且由于水体的保护,温度也较为稳定。而当泥炭层干涸、埋藏之后,又会迅速排水而形成干燥的环境。因此,这些埋藏的莲子,实际上处于泥炭层那干燥、缺氧的环境之中。而河南、辽宁、日本等地位于温带地区,年均温较低,这也有利于这些莲子寿命的延长。
由此可见,干燥、低氧、低温,这三个因素是延长种子寿命的环境因素。因此在农业上,粮仓、种子库等单位内,就会人为的创造这些条件,来延长粮食籽粒或种子的保存时间。根据测算,含水量每下降1%,可以将种子寿命延长近一倍,而4-5℃左右的储存温度,则是大多数粮食的最佳储存温度。此外,粮仓内还会采用充氮等措施,降低氧气含量,以此延长保存期。