Siemen – määritelmä, rakenne, elinkaari ja ravintoarvo
Siemen on siemenkasvin osa, joka voi kasvaa uudeksi kasviksi. Se on lisääntymisrakenne, joka leviää ja voi säilyä jonkin aikaa. Tyypillisessä siemenessä on kolme perusosaa: (1) alkio, (2) alkion ravinnevarasto ja (3) siemenkuori.
Siemeniä on monenlaisia. Jotkut kasvit tuottavat paljon siemeniä, jotkut vain muutamia. Siemenet ovat usein kovia ja hyvin pieniä, mutta jotkut ovat suurempia. Kookospähkinä on lapsen pään kokoinen, mutta se sisältää muutakin kuin pelkkiä siemeniä. Aluksi siemenet ovat jonkin aikaa lepotilassa (lepäävät kuorensa sisällä). Kun siemen on valmis kehittymään, se tarvitsee vettä, ilmaa ja lämpöä mutta ei auringonvaloa tullakseen taimeksi. On kuitenkin hyvä muistaa, että jotkin lajit vaativat itääkseen valoa – itämisen vaatimukset vaihtelevat lajeittain.
Siemenet sisältävät ravintoa, joka auttaa uutta kasvia kasvamaan. Tämä ravintovarasto on endospermissä ja/tai sikiöissä. Monet siemenet ovat hyvää ravintoa eläimille ja ihmisille. Monenlaiset viljalajit, joita ihmiset kasvattavat, kuten riisi, vehnä ja maissi, ovat kaikki siemeniä. Siemenet ovat usein hedelmien sisällä.
Siemenen rakenne — lyhyesti
- Alkio: kehittyvä kasvi, josta muodostuu juuri (juurakko) ja verso (verso, lehdet ja varsi).
- Ravinnevarasto: endospermi tai varastoaineet sikiössä (kuten tärkkelys, rasva tai proteiinit), jotka antavat energiaa itävälle alkioille.
- Siemenkuori: suojaa siementä ulkoisilta vaurioilta, kuivumiselta ja taudeilta; voi olla kova, kuiva tai ohut riippuen lajista.
Elinkaari ja itäminen
Siemenen elinkaari alkaa pölytyksestä ja hedelmöityksestä, jonka seurauksena kehittyy hedelmä ja siemen. Kun olosuhteet ovat suotuisat, siemen lähtee itämään. Itäminen etenee tyypillisesti seuraavien vaiheiden kautta:
- Imeytyminen: siemen imee vettä ja paisuu.
- Aktiivisten aineenvaihduntaprosessien käynnistyminen.
- Juuren (alkuojun) kasvu ulos siemenkuoresta.
- Verson ja alkuisten lehtien muodostuminen ja fotosynteesin aloittaminen.
Usein itämiseen tarvitaan tietty lämpötila, happi ja kosteus. Monet lajit eivät tarvitse auringonvaloa itämiseen, mutta poikkeuksiakin on: jotkut siemenet vaativat valon tai tietyt valon määrät käynnistääkseen itämisen. Lisäksi monet lajit voivat olla lepotilassa (dormanssi) kuukausia tai vuosia — lepotila voi vaatia esimerkiksi kylmäkytkennän (stratifikaation) tai mekaanisen rikkoutumisen (scarifikaation) ennen itämistä.
Siementen leviäminen
Siemenet leviävät monin tavoin, jotta laji voi levitä uusille kasvupaikoille:
- Tuuli: siemenet, joilla on siipimäisiä tai höyhenmäisiä rakenteita (esim. pihlaja, koivu).
- Vesi: kelluvat siemenet, kuten kookospähkinät, voivat kulkeutua merivirtojen mukana.
- Eläimet: siemenet voivat tarttua eläinten turkkiin tai kulkea eläinten ruoansulatuksen läpi ja itää uuden paikan lannoitteessa.
- Itselevitys (ballistinen): jotkin kasvit heittävät siemenensä kauas mekaanisesti.
Ravintoarvo ja käyttö
Monet siemenet ovat ravintoarvoltaan erittäin tiheitä: ne sisältävät hiilihydraatteja (tärkkelys), rasvaa ja proteiineja. Tämän vuoksi siemenet ja jyvät ovat ihmisen ruokavalion perusta monissa kulttuureissa. Esimerkkejä käyttöalueista:
- Ruoka: vilja (riisi, vehnä, maissi), palkokasvit (pavut, herneet) ja pähkinät.
- Rasvan ja öljyn lähde: auringonkukansiemenet, rapsi, pellava.
- Siemenet ovat myös eläinten rehuna sekä tärkeitä elintarvikkeiden jalostusteollisuudelle.
Varastointi ja itävyyden säilyvyys
Siementen säilyvyys riippuu lajista ja säilytysolosuhteista. Yleisesti ottaen viileä, kuiva ja ilmatiiviisti pakattu ympäristö pidentää siementen elinikää. Kylmäkuivaamista ja pakastamista käytetään usein siemenpankeissa säilyttämään lajien geneettistä materiaalia. On hyvä testata vanhojen siementen itävyys ennen laajamittaista kylvöä.
Yhteenveto
Siemen on tehokas lisääntymis- ja levintärakenne, joka sisältää kehittyvän alkiomateriaalin ja sen tarvitseman ravinnon. Siementen rakenne ja käyttäytyminen vaihtelevat lajeittain, ja niillä on keskeinen rooli niin luonnon ekosysteemeissä kuin ihmisen ruokataloudessakin. Oikeat säilytys- ja käsittelytavat auttavat turvaamaan siementen elinkelpoisuuden ja ravintoarvon.
Pellavansiemenet
Eri kasvien siemenet. Rivi 1: unikko, punainen paprika, mansikka, omenapuu, karhunvatukka, riisi, carum, Rivi 2: sinappi, munakoiso, physalis, viinirypäleet, vadelma, punainen riisi, patchouli, Rivi 3: viikuna, lycium barbarum, punajuuret, mustikka, kultainen kiivi, ruusunmarja, basilika, Rivi 4: Rivi 5: mustapippuri, valkopippuri, valkokaali, napakaali, napakaali, tyrni, persilja, voikukka, Capsella bursa-pastoris, Rivi 6: kukkakaali, retiisi, kiivi, grenadilla, passionhedelmä, melissa, tagetes erecta.
Kehitys siemenestä
Vaikka siemen ei olekaan aktiivinen, se on pieni elävä olento. Se sisältää tulevan kasvin alkion, joka ei muutu eikä kehity: se on lepotilassa. Yleinen ajatus on, että siemen "nukkuu", kunnes se saa tarvitsemansa herätäkseen. Tämä ei pidä paikkaansa. Eri siemenillä on erilaiset tavat, jotka ovat epäilemättä sopeutuneet niiden elinympäristöön. Siemenissä on erilaisia lepovaiheita:
1. Siemenen lepotila: siemen ei kehity vähään aikaan, vaikka olosuhteet olisivat sopivat.p98 Viivästynyt itäminen (kehitys) antaa aikaa leviämiselle. Siemenen sisällä tapahtuu muutoksia, jotka saavat sen ennemmin tai myöhemmin itämään. Yksityiskohdat vaihtelevat suuresti lajien välillä.
2. Siementen talvehtiminen: siemenet eivät idä, koska olosuhteet eivät ole oikeat. Kasvun käynnistävät tietyt tapahtumat ympäristössä. Laukaisevien tekijöiden yksityiskohdat tunnetaan joidenkin, mutta ei kaikkien siementen osalta. Esimerkkejä ovat sade, tulipalo, maan lämpötila. Monet siemenet itävät vasta sen jälkeen, kun ne on syöty ja kulkeneet eläimen ruoansulatuskanavan läpi. Tämä on myös yksi leviämistapa.
Kun siemen itää ("herää"), se alkaa kasvaa pieneksi kasviksi, jota kutsutaan taimeksi. Se käyttää ravinteita (ravintoa) siemenen sisällä olevasta pehmeästä lihaksikkaasta materiaalista, kunnes se on valmis valmistamaan ruokaa itse auringonvalon, veden ja ilman avulla.
Useimmat siemenet itävät maan alla, missä ei ole auringonvaloa. Kasvi ei tarvitse maaperän ravinteita muutamaan päivään tai viikkoon, koska siemenessä on kaikki, mitä se tarvitsee kasvaakseen. Myöhemmin se alkaa kuitenkin tarvita auringonvaloa. Jos siellä on auringonvaloa, kasvi käyttää sitä kasvaakseen terveeksi. Jos valoa ei ole, kasvi kasvaa vielä jonkin aikaa, mutta sen plastidit eivät kypsy: klorofylli ei muutu vihreäksi. Jos kasvi ei saa tarpeeksi valoa, se kuolee lopulta. Se tarvitsee valoa tehdäkseen ravintoa itselleen, kun siemenen varasto loppuu.
- Vanhin kasviksi kasvanut hiili-14-datoitu siemen oli noin 2 000 vuotta vanha Juudean taatelipalmun siemen, joka löydettiin kaivauksista Herodes Suuren palatsista Masadassa Israelissa. Se idätettiin vuonna 2005.
- Suurimmat siemenet tuottaa Coco de mer eli "kaksoiskookospalmu", Lodoicea maldivica. Koko hedelmä voi painaa jopa 23 kiloa, ja siinä on yleensä yksi siemen.
Alkuperä ja kehitys
Siemenet ovat olleet tärkeä tekijä havupuiden ja kukkivien kasvien lisääntymisessä ja leviämisessä. Sammalten, maksaruohojen ja saniaisten kaltaisilla kasveilla ei ole siemeniä, vaan ne käyttävät suojaamattomia itiöitä ja muita menetelmiä lisääntyäkseen. Ennen ylempää devonikauden aikaa maakasvit, kuten nykyiset saniaiset, lisääntyivät lähettämällä itiöitä ilmaan. Itiöt laskeutuivat maahan ja muuttuivat uusiksi kasveiksi vain suotuisissa olosuhteissa. Itiöillä on vain vähän ravintovarastoja, ja ne saattavat olla vain yksittäisiä soluja eivätkä alkioita.
Siementen kehittyminen muutti kasvien elinkaarta vapauttamalla kasvit ulkoisen veden tarpeesta seksuaalista lisääntymistä varten ja tarjoamalla suojaa ja ravinteita kehittyvälle alkiolle. Näiden toimintojen ansiosta kasvit saattoivat levittäytyä vesilähteiden välittömän lähiympäristön ulkopuolelle. Ne pystyivät hyödyntämään ympäristöjä, jotka olivat kuivempia ja ylängöllä.p92Tämä käy ilmi siemenkasvien menestyksestä tärkeissä biologisissa kapeikoissa maalla, metsistä niittyihin sekä lämpimässä että kylmässä ilmastossa. Nykyiset siemenkasvit ovat Gymnospermit, joilla on paljaat siemenet, ja Angiospermit, joilla on peitteiset siemenet, yleensä hedelmät.
Ensimmäiset todelliset siemenet ovat peräisin ylemmästä devonikaudelta 370-354 miljoonaa vuotta sitten, mikä on luultavasti niiden ensimmäisen evolutiivisen säteilyn tapahtumapaikka. Varhaisimmat siemeniä tuottavat puut olivat hiilikauden metsissä. p112Siemenkasveista tuli tasaisesti yksi lähes kaikkien ekosysteemien tärkeimmistä elementeistä.
Kysymyksiä ja vastauksia
K: Mikä on siemen?
A: Siemen on siemenkasvin osa, joka voi kasvaa uudeksi kasviksi. Se on lisääntymisrakenne, joka leviää ja voi säilyä jonkin aikaa.
K: Mitkä ovat tyypillisen siemenen kolme perusosaa?
V: Tyypillisen siemenen kolme perusosaa ovat alkio, alkion ravinnevarasto ja siemenkuori.
K: Tekevätkö kaikki kasvit yhtä monta siementä?
V: Ei, jotkut kasvit tuottavat paljon siemeniä, kun taas toiset kasvit tuottavat vain muutamia.
K: Mikä on endospermi?
V: Endospermi on siemenen ravintovarasto, joka auttaa uutta kasvia kasvamaan.
K: Ovatko siemenet hyvää ravintoa eläimille ja ihmisille?
V: Kyllä, monet siemenlajit ovat hyvää ravintoa eläimille ja ihmisille. Monenlaiset viljalajit, joita ihmiset kasvattavat, kuten riisi, vehnä ja maissi, ovat kaikki siemeniä.
K: Mitä siemenet tarvitsevat kehittyäkseen?
V: Kun siemen on valmis kehittymään, se tarvitsee vettä, ilmaa ja lämpöä, mutta ei auringonvaloa tullakseen taimeksi.
K: Löytyykö siemeniä hedelmien ulkopuolelta?
V: Kyllä, vaikka siemenet ovat usein hedelmien sisällä, niitä voi olla myös muissa kasvin osissa.
