Les plantes sont originaires des milieux marins, où elles dépendaient de l'eau pour transporter leurs gamètes afin de se reproduire. Lorsque les plantes se sont déplacées vers la terre, l'eau n'était pas toujours présente pour le transfert des gamètes. Les plantes à graines - les gymnospermes et les angiospermes - ont développé la stratégie consistant à enfermer le germoplasme tendre dans une graine qui résiste aux environnements terrestres difficiles. La taille et la forme des graines sont extrêmement variables, allant des graines d'orchidées poussiéreuses aux très grosses graines de cocotier (Cocos nucifera).
Notions de base sur les semences
Comprendre la structure de la graine est utile pour comprendre les fonctions de la graine. Les graines ont un tégument extérieur qui varie de fin et papyracé à dur comme de la pierre. À l'intérieur de la graine se trouve la plante embryonnaire et généralement une sorte de nutrition appelée endosperme. Les feuilles des graines, ou cotylédons, peuvent également contenir une source de nourriture. L'approvisionnement alimentaire soutient le semis en germination jusqu'à ce qu'il développe une racine et puisse fabriquer sa propre nourriture. Les graines peuvent également avoir des structures accessoires qui viennent des parois de l'ovaire ou de différentes parties persistantes de la fleur.
Perpétuation des espèces
La fonction la plus fondamentale d'une graine est de maintenir une espèce en vie. Tous les différents mécanismes de fonctionnalité fonctionnent ensemble pour maintenir l'embryon de plante à l'intérieur de la graine vivant jusqu'à ce que les conditions soient réunies pour que la graine germe avec une chance que la plantule survie. Un certain nombre de facteurs influencent la germination des graines, notamment la quantité de lumière solaire qu'elles reçoivent ainsi que l'humidité et la température. Une espèce s'éteint si les graines ne peuvent pas produire de semis qui fleurissent et produisent des graines à leur tour.
Dispersion de graine
Si les graines tombent à côté de la plante mère, les semis s'entassent et rivalisent entre eux ainsi qu'avec la plante mère, ce qui nuit à la capacité de survie de l'espèce. Les graines voyagent au moyen de l'eau, du vent et des animaux qui passent. La noix de coco, résistante aux zones de rusticité 10b à 11 du département de l'Agriculture des États-Unis, flotte sur l'eau de mer. Les plantes annuelles et les graminées ont des graines légères transportées par le vent. Certaines graines se dispersent incrustées dans des structures formées par l'ovaire. Les exemples sont les fruits comestibles tels que les pommes (Malus domestica), rustiques dans les zones USDA 3 à 8 ou les baies mangées par les oiseaux. Les graines à l'intérieur des fruits comestibles ont généralement un tégument dur qui survit au passage dans le tube digestif d'un animal. D'autres graines sont incrustées dans des structures équipées d'éperons ou de crochets et font de l'auto-stop sur les animaux de compagnie, la faune et les randonneurs.
Capsules de temps de vie
Les plantes qui poussent dans des environnements difficiles peuvent durer longtemps, parfois des décennies, avant que des conditions de germination favorables pour une espèce particulière ne se produisent. Dans de tels cas, les graines sont comme des capsules temporelles programmées, dormant dans le sol en attendant de bonnes conditions pour germer. Les fleurs sauvages annuelles du désert démontrent la longévité des graines. Dans le désert de Sonora en Arizona, de bonnes fleurs sauvages du désert ne se sont produites que quatre fois au cours des six décennies entre 1940 et 1998. Le vainqueur de tous les temps pour la longévité des graines est le lotus sacré (Nelumbo nucifera). Selon un rapport de 1995, une graine vieille de 1 300 ans provenant d'un lit de lac en Chine a germé et a poussé.
Source de nourriture des semis
Les graines fournissent à l'embryon qu'elles contiennent suffisamment de nourriture pour leur permettre de germer. L'endosperme peut contenir des glucides, des graisses ou des protéines. Les petites graines à germination rapide et à croissance rapide ne contiennent généralement pas beaucoup d'endosperme. Pour les graines qui subissent des conditions difficiles pendant de longues périodes, une grande quantité d'endosperme permet la survie des graines et des plantules. Les noix de coco survivent en flottant sur des milliers de kilomètres pour atteindre les plages côtières, où elles peuvent mettre plusieurs mois à germer. La graine fournit un endocarpe abondant sous forme de chair de noix de coco et de lait pour durer pendant cette période.