Корень. Корневые системы. Видоизменения корней. В корнях растений
Корень растений
Чтобы жить, организму нужна вода. А растениям – особенно. Ведь влага нужна им еще и для того, чтобы образовывать органические вещества. Но дерево не может сходить к роднику или реке, чтобы напиться воды. Но где же оно берет воду? В почве. В этом растению помогает корень. К тому же, корень позволяет растению закрепиться на определенном месте и занять нужное положение – ведь без корня не мог бы удержаться не только могучий дуб, но и крохотный цветок.
Какие бывают корни?
У большинства деревьев ветвистая корневая система, где нет выраженного главного корня
У растения может быть один толстый корень, уходящий глубоко в землю, от которого отходит в стороны множество более мелких ответвлений. В таком случае говорят, что у растения стержневая корневая система. Если у растения множество похожих корешков, среди которых нельзя найти главный корень (это тот, который развился из того крошечного корешка зародыша), говорят, что у растения мочковатая корневая система.
Стержневой корень одуванчика может достигать 30 см в глубину
Иногда корень утолщается, запасая питательные вещества, как, например, у моркови, свеклы, лука. У корней некоторых растений (например, бобовых), на корнях образуются клубеньки, где обитают особые бактерии, помогающие растению «добывать» из почвы азот, из которого образуется белок. Именно благодаря таким образованиям плоды гороха, фасоли и прочих бобовых очень богаты белком.
Мощные мочковатые корни осоки способствуют образованию кочек на влажных лугах
Корень в разрезе
Если корень разрезать поперек, то можно увидеть, что в нем есть три основные зоны. Внешнюю оболочку, которая содержит корневые волоски, называют ризодермой.
Следующая зона называется корой. Ее обычно можно хорошо разглядеть в нижней зоне корня. Здесь запасаются питательные вещества.
Кроме того, здесь циркулируют газы – ведь корню тоже нужно дышать. Внутреннюю область называют осевым цилиндром. Здесь расположены сосуды, проводящие воду и минеральные вещества вверх и доставляющие органические вещества к корню.
Поделиться ссылкой
sitekid.ru
Значение корней для растений и в природе — Науколандия
Корень - это важный орган растения. Он выполняет ряд жизненно необходимых функций, и ими определяется его значение для растений.
Корень осуществляет почвенное питание растения, он всасывает воду и минеральные вещества. Поэтому чем лучше у растения развита корневая система, тем оно лучше его почвенное питание. Среди минеральных веществ, которые в растение поступают из почвы, есть соли калия, кальция, магния, фосфора, ряд соединений азота и серы. Все эти вещества необходимы для обмена веществ, образования клеток и их органелл. Например, магний важен для образования хлорофилла.
Помимо почвенного питания корень выполняет еще одну важную функцию. Он удерживает растение в почве. Причем удерживает его достаточно прочно, чтобы ни сильный ветер, ни проливные дожди не выдернули или не вымыли растение из почвы. Корень не только прочный, но и гибкий. Это достигается расположением проводящих сосудов и механической ткани в его центре.
С помощью корня может осуществляться вегетативное размножение. В этом случае на корнях образуются придаточные почки. Из них потом развиваются побеги. Они могут быть отделены от растения и жить самостоятельно. Такими корневыми отпрысками размножаются, например, одуванчик, слива, малина, сирень.
Еще одной функцией корня является запас питательных веществ. У ряда растений они откладываются в корне.
Корни имеют значение не только для самих растений, но и для остальной природы. Корни растений укрепляют почвы. Особенно это важно для рыхлых песчаных почв. Если же почва глинистая или каменистая, то корни делают их более рыхлыми. Отмирающие корни и их корневые волоски, отпавшие слизистые клетки корневого чехлика служат пищей для других организмов почвы, в том числе бактерий и грибов. Таким образом, корни делают почву более плодородной.
Кроме того сами корни могут служить пищей животным и человеку, когда в них накапливается запас питательных веществ.
Кроме перечисленных функций у некоторых растений корни могут выполнять другие специфические функции.
scienceland.info
Корневая система - Выращивание растений на гидропонике.
Корень — основной орган высшего растения. В зависимости от типа растения корневая система может быть разной длины. Независимо от физического размера растения, корни выполняют три основные функции:
1 — поглощение воды и питательных веществ, 2 — хранение «строительных материалов» растения, 3 — физическая поддержка растения над землей.
Через корень растения поглощают из почвы воду, ионы минеральных солей, которые взаимодействуют с притекающими из листьев продуктами фотосинтеза, образуя ряд органических соединений — продуктов первичного и вторичного метаболизма. Под действием корневого давления и транспирации ионы и органические молекулы передвигаются по сосудам ксилемы в стебель и листья. В корнях осуществляется также биосинтез ряда вторичных метаболитов, в частности алкалоидов. Отсюда же из корня движутся некоторые гормоны (особенно цитокинины и гиббереллины), синтезированные в меристематических зонах корней и необходимые для роста и развития надземных частей растений.
Помимо главнейших, корень нередко приобретает и другие функции, так как способен к метаморфозам. Иногда корень выполняет роль дыхательного органа, взаимодействует с корнями других растений, микроорганизмами и грибами, находящимися в почве.
Корень — осевой орган, имеющий более или менее цилиндрическую форму и обладающий радиальной симметрией. Он способен к росту до тех пор, пока сохраняется апикальная (верхушечная) меристема. Морфологически корень отличается от побега тем, что на нем никогда не возникают листья, а апикальная меристема покрыта так называемым корневым чехликом. Подобно побегу, корень способен к ветвлению. В результате образуется корневая система, под которой понимают совокупность корней одного растения.
Первый корень семенного растения развивается из зародышевого корешка. Он называется главным. У двудольных и голосеменных от главного корня отходят боковые корни первого порядка, в свою очередь дающие начало боковым корням второго порядка и т. д. В результате формируется стержневая или ее разновидность — ветвистая корневая система.
У высших споровых растений — плаунов, хвощей, папоротников — главный корень вообще не образуется и с самого начала формируются только придаточные корни.
Корень, как и побег, обладает неограниченным ростом. Растет он меристематической верхушкой, которая защищена корневым чехликом.
{hsimage||center}Зоны молодого корня. Различные части корня выполняют неодинаковые функции и характеризуются определенными морфологическими особенностями. Эти части получили название зон (см.рисунок). Кончик корня снаружи всегда прикрыт корневым чехликом, защищающим апикальную меристему. Клетки корневого чехлика продуцируют слизь, покрывающую поверхность молодого корня. Благодаря слизи снижается трение о субстрат, и его частицы легко прилипают к корневым окончаниям и корневым волоскам. Корневой чехлик выполняет и другую важную функцию, контролируя, в частности, реакцию корня на гравитацию (положительный геотропизм).
Под чехликом располагается зона деления, представленная меристематической верхушкой корня, его апексом. В результате активности апикальной меристемы формируются все прочие зоны и ткани корня. Делящиеся клетки сосредоточены в зоне деления, имеющей размеры около 1 мм. Эта часть молодого корня заметно отличается от прочих зон своей желтой окраской.
Вслед за зоной деления располагается зона растяжения (роста). Она также невелика по протяженности (несколько миллиметров), выделяется светлой окраской и как бы прозрачна. Клетки этой зоны практически не делятся, но способны растягиваться в продольном направлении, проталкивая корневое окончание в глубь субстрата. Они характеризуются высоким тургором, что способствует активному раздвиганию частиц почвы. В пределах зоны роста происходит дифференциация первичных проводящих тканей.
Окончание зоны роста заметно по появлению на эпиблеме многочисленных корневых волосков. Корневые волоски располагаются в зоне всасывания, функция которой понятна из ее названия. На корне она занимает участок от нескольких миллиметров до нескольких сантиметров. В отличие от зоны роста участки этой зоны уже не смещаются относительно частиц субстрата.
Основную массу воды и растворов солей молодые корни усваивают в зоне всасывания с помощью корневых волосков.
Выше зоны всасывания, там, где исчезают корневые волоски, начинается зона проведения. Строение этой зоны на разных ее участках неодинаково. По этой части корня вода и растворы солей, поглощенные корневыми волосками, транспортируются в вышележащие органы растения.
Гидропоника — наука о здоровых корнях! Впитывание воды и питание происходит только через кончик корня, с помощью крошечных корневых волосков. Эти корневые волоски очень нежные и как правило отмирают при росте корней вглубь среды. Метод, с помощью которого корни впитывают воду и питательные вещества называется диффузией. В этом процессе, вода и кислород попадают в структуру корня через мембраны в стенках клеток растений. Интересным моментом является то, что диффузия на самом деле происходит на ионном уровне, т.е. происходит обмен питательными элементами с помощью заряженных частиц.
Истиной является то, что растения могут усваивать только неорганические химические элементы, не важно, что является их источником. Другими словами, в процессе питания, растения не могут поглощать органику, не расщепленные на элементарные химические элементы и не имеет значения, откуда они появились. Так как гидропонные системы значительно стерильнее, чем смешанные органические среды для выращивания, то гидропонные системы сами по себе являются превосходной средой для выращивания. Однако не забывайте первый принцип гидропоники: GIGO — вложишь мусор, мусор получишь, что посеешь, то и пожнешь!
Гидропоника хороша, если применяется качественное питание для растений.
Очень важен для здоровых корней кислород . Кислород впитывается корнями, перерабатывается при росте и потом корни возвращают углекислый газ. Отсутствие кислорода в зоне корней вызывает удушье, из-за которого корневая зона повреждается и это влияет на все растение в целом. Застой воды в корневой зоне также вызывает удушье корней, в дополнение к корневой гнили. Как только корни растения погибают или становятся дегидратированными, смерть всего организма становится неизбежной.
Многочисленные исследования показали, что оксигенация (аэрирование, насыщение кислородом) корневой зоны является главным условием при реализации растением потенциала роста. По-сути, методика под названием «Аэропоника» является продолжением улучшений методов выращивания, основанных на гидропонике.
Растения, выращиваемые аэропонически, имеют корни, которые фактически находятся в воздушной среде! Аэропоника учит нас тому, что растения могут нормально расти, даже если его корни находятся на свету, но при условии 100% относительной влажности.
Однако, воздействие света приводит к появлению водорослей. Водоросли появляются в виде зеленой или коричневой слизи на корнях, стенках контейнера и в трубах. Некоторые исследования показали, что растения страдают, когда их корни подвергаются воздействию света, однако это, вероятнее всего, объясняется воздействием на корни появляющихся водорослей. Водоросли являются конкурентом для растений как за воду и питание, так и за кислород. Чтобы предохранить себя от этой неприятности рекомендуется использовать непрозрачные контейнеры, трубы и резервуары для любых гидропонических систем. Темные цвета, такие как темно-зеленый, темно-синий и черный лучше всего при защите от прямого света.
Также следует помнить, что корни растения очень нежные и их очень легко можно повредить, даже дотронувшись рукой. На каком-то этапе вам необходимо будет пересадить вашу рассаду или черенки в ваш гидропонный сад. Будьте очень терпеливы и нежны, корни всегда должны быть увлажнены. Возможно корни при росте могут начать препятствовать нормальному омыванию или дренажу в системе, у вас не будет других вариантов, кроме как поправить их положение — вы можете их случайно повредить, если не будете осторожны.
Крайне важно постоянно поддерживать достаточную влажность корневой системы растения. Низкая влажность может вызвать пересыхание и гибель корней будет неизбежна. Также помните, что нельзя оставлять корни погруженными в стоячую воду, так как они могут погибнуть от недостатка кислорода. Гибель корня можно увидеть, если он высох, сморщен, иногда начинается гниль. Если корни растения погибнут, шанса вернуть их к жизни уже не будет. Если повреждение корней серьезное, вы рискуете потерять урожай.
Источник: Яковлев Г.П., Аверьянов Л.В. БОТАНИКА ДЛЯ УЧИТЕЛЯ, ч. 1 и How-To Hydroponics, Keith Roberto, 2003, перевод orgail
gidroponika.com
Корень, лист и побег как органы растений
Органы растения: корень
Корень – это орган растения, обладающий неограниченным верхушечным ростом, имеющий радиальное строение и не несущий листьев.
Это осевой, обычно подземный вегетативный орган высших сосудистых растений, обладающий неограниченным ростом в длину и положительным геотропизмом. Корень осуществляет закрепление растения в почве и обеспечивает поглощение и проведение воды с растворёнными минеральными веществами к стеблю и листьям.
На корне нет листьев, в клетках корня нет хлоропластов.
Кроме основного корня, многие растения имеют боковые и придаточные корни. Совокупность всех корней растения называют корневой системой. В случае, когда главный корень незначительно выражен, а придаточные корни выражены значительно, корневая система называется мочковатой. Если главный корень выражен значительно, корневая система называется стержневой.
Некоторые растения откладывают в корне запасные питательные вещества, такие образования называют корнеплодами.
Корень, листья и побег
Корневые системы:
1) Стержневая
– хорошо развит главный корень;
– характерна для двудольных растений (одуванчик, морковь).
2) Мочковатая
– главный корень не выделяется среди придаточных;
– характерна для однодольных растений
Главные функции корня – всасывающая и опорная.
Дополнительные функции – является органом вегетативного размножения, осуществляет синтез органических веществ или запасает питательные вещества.
Органы растения: лист
Лист – боковой вегетативный орган растения.
Лист состоит из листовой пластинки, черешка и основания. Листья, не имеющие черешка, называют сидячими (злаки).
На листовой пластинке заметны многочисленные жилки. Их функции – проводящая и механическая.
Листья бывают:
– простые (край листовой пластинки или ровный, или зубчатый, или пильчатый, или выемчатый).
– сложные (черешок разветвленный и на нем сидят несколько листовых пластинок).
Листорасположение: очередное, супротивное и мутовчатое.
Сверху и снизу лист покрыт эпидермисом (кожица). Эпидермис защищает растение и регулирует газообмен. В эпидермисе есть специальные образования – устьица, служащие для регулярного испарения и газообмена.
Между двумя слоями эпидермиса лежит основная ткань листа – зеленые клетки или паренхима. Основная функция этих клеток – фотосинтез. В паренхиме проходят сосуды, волокна и ситовидные трубки, через которые осуществляется минеральное питание.
Растение, благодаря листьям, обеспечивают условия полноценной жизни всем анаэробным организмам на планете, поглощают углекислый газ и выделяют кислород.
Для растений характерен газообмен (ночью поступает кислород в растение, а днем он его выделяет). Помимо кислорода в листьях на свету образуется сахар, который затем превращается в крахмал.
Органы растения: побег
Побег – стебель, с расположенными на нем листьями и почками. Это основная часть растения, состоящая из узлов и междоузлий, которая растет в длину за счет верхушечных и вставочных меристем (образовательная ткань).
Функции стебля:
– проведение водных растворов из корня в листья и обратно;
– увеличение поверхности растения путем ветвления;
– образование листьев и цветков;
– накопление питательных веществ;
– вегетативного размножения;
– опорная
Место прикрепления листьев и почек к стеблю – узел. Участок стебля, расположенный между узлами – междоузлие. Почка – это зачаточный побег.
По расположению почки делятся на:
– верхушечные, за счет которых удлиняется стебель,
– пазушные,
– придаточные.
Бывают:
– вегетативные – состоят из придаточного стебля, чешуи, зачаточных листьев и конуса нарастания
– генеративные – состоят из зачаточного стебля, чешуи и зачатка цветка или соцветия.
Внутреннее строение стебля:
– на поверхности среза различается кора, состоит из пробки и луба.
– глубже находится древесина – основная ткань, в центре – рыхлая сердцевина.
Между корой и древесиной находится камбий – образовательная ткань, от которой зависит утолщение стебля. Пробка защищает глубже лежащие клетки стебля от излишнего испарения, в ней осуществляется газообмен. Через луб перемещаются растворы органических веществ. Древесина основная часть ствола дерева. В состав древесины входят длинные трубкообразные сосуды. Все слои клеток древесины, образовавшиеся за год, составляют годичное кольцо прироста. Сердцевина состоит из крупных клеток с тонкими оболочками.
biofile.ru
Вегетативные органы растения - корень и побег
Корень
Корни, поглощая из почвы воду и растворенные в ней вещества, обладают способностью подавать эту воду вверх в стебель и листья. Способность корней нагнетать в стебли воду из почвы называется корневым давлением, которое обычно у растений равно 0,2...0,3 МПа (2...3 ат), а у некоторых растений оно бывает значительно выше. Растения, обладающие очень высоким корневым давлением, произрастают обычно в сухих степях и пустынях, где они поглощают воду из глубоких слоев почвы. Сильное корневое давление способно подать воду по стеблю на высоту до 115 м. Подача корнем воды вверх по стеблю бывает хорошо заметна весной на пнях, на поверхности которых появляется в большом количестве сок. Корни, как и все другие органы растений, дышат, используя кислород воздуха почвы и одновременно выделяя в почву углекислый газ.
Морфологическое строение. Как уже указывалось, корень закладывается в виде первичного корешка уже в зародыше семени. При прорастании семян из зародышевого корешка развивается либо один, либо несколько настоящих корней. Молодые корни имеют однообразную удлиненно-цилиндрическую форму. Форма же развитых корней разнообразна у различных видов растений: конусовидная, репчатая, цилиндрическая и др. По происхождению корни делятся на 2 группы: зародышевые и придаточные.
Зародышевые корни. Корни, которые развиваются из зародышевого корешка семени, называются зародышевыми, или первичными. Формируются они у различных растений неодинаково. У большинства растений при прорастании семени из корешка зародыша развивается один хорошо выраженный корень, который называется главным. По мере роста главный корень значительно утолщается и сильно разветвляется, образуя боковые корни. Такое формирование корня свойственно двудольным растениям, особенно древесным (береза, дуб, груша и др.) и многим травянистым (фасоль, горох, свекла и др.). У большинства двудольных растений главный корень бывает тоньше, чем стебель, поэтому переход стебля в корень выражен довольно ясно. Этот участок перехода стебля в корень носит специальное название — корневая шейка. У представителей другой группы растений в зародыше семени заложено несколько зародышевых корешков (2...5), которые при прорастании семени развиваются почти одновременно, и не всегда среди них можно выделить главный корень. Такое формирование зародышевых корней свойственно группе однодольных растений (пшеница, овес, ячмень и др.).
Придаточные корни. Часто у растений, кроме главного и боковых корней, развиваются придаточные корни, которые образуются не из зародыша и не из корня, а из других органов растения — из стеблей, листьев, корневищ. Придаточные корни не развиваются из главного или боковых корней. Наличие придаточных корней хорошо выражено у кукурузы. Придаточные корни образуются у этого растения в несколько ярусов из узлов стебля, расположенных иногда высоко над землей. Разрастаясь, придаточные корни углубляются в землю и выполняют все функции корня. Придаточные корни кукурузы нередко называют неверно воздушными, или ходульными, У таких растений, как фикус, бегония и др., придаточные корни образуются из листьев. У многих растений, как например у однодольных (пшеница, рожь, лук и др.), корневая система состоит главным образом из придаточных корней. Придаточные корни часто составляют основную массу корней и у двудольных растений. При вегетативном размножении этих растений, т. е. при размножении их черенками, усами, отводками, клубнями, корневищами, развиваются только придаточные корни. У картофеля, например, при размножении клубнями образуются только придаточные корни, а при размножении семенами формируется хорошо выраженный зародышевый главный корень. Внешне придаточные корни не отличаются от обычных боковых корней и выполняют те же функции.
Ветвление корня. Корни обладают способностью ветвиться. Разветвления главного корня называют боковыми корнями. Они закладываются эндогенно, в перицикле и через первичную кору выходят наружу. По мере роста главного корня появляются боковые корпи первого порядка, которые в дальнейшем разветвляются и образуют корни второго порядка, а из них формируются корни третьего порядка и т. д. Ветвление корня способствует увеличению поглощающей и укрепляющей поверхности корня.
Видоизменения (метаморфозы) корней. В зависимости от ряда причин у многих растений наблюдаются значительные изменения в строении корней, что связано с выполнением корнями дополнительных функций. Видоизменениями корней являются: запасающие, ходульные, дыхательные, воздушные, корни-присоски и др.
Запасающие корни. У некоторых растений корни становятся местом отложения питательных веществ. Поэтому они имеют своеобразное строение и сильно утолщенную форму. По форме запасающие корни делят на корнеплоды и корнеклубни, корнеплод (у свеклы, редьки, моркови, репы и др.) представляет собой утолщенный, сочный, мясистый главный корень. У корнеплода различают 3 составные части головку, шейку и собственно корень, которые имеют различное происхождение. Головкой корнеплода называют его верхнюю часть, которая несет листья и листовые почки. С морфологической точки зрения головка корнеплода представляет собой укороченный стебель, на нем развивается обычно большое количество листьев, которые образуют прикорневую розетку листьев Под головкой расположена шейка корнеплода, она гладкая и не несет на себе ни листьев, ни корней. Шейки, так же как и головки, у различных форм корнеплодов бывают разные — короткие и длинные.
В морфологическом смысле шейка корнеплода представляет собой разросшееся подсемядольное колено (гипокотиль) т. е. шейка корнеплода имеет также стеблевое происхождение. И только нижняя часть корнеплода является собственно корнем, сильно утолщенным, на котором образуется большое количество боковых корней. Корнеплоды в большинстве случаев образуются у двулетних растений (свекла, морковь, брюква и др.) в 1-й год их жизни, в них накапливаются питательные вещества. У дикорастущих двулетних растений корнеплоды перезимовывают в почве; корнеплоды же культурных растений (свекла, морковь и др.) осенью выкапывают и хранят без листьев в специальных хранилищах. Весной на 2-й год корнеплоды высаживают в почву, и они образуют репродуктивные органы — цветки, плоды и семена. Корнеклубни, клубневидные корни, корневые шишки по форме напоминают клубни картофеля, но отличаются почки имеются только наверху, у основания корневой шейки. Корневые клубни имеют такие растения, как георгины, батат (сладкий картофель), аконит и др.
Ходульные корни. Эти корни развиваются у своеобразных тропических мангровых растений. В южных тропических условиях такие растения образуют огромные заросли на приморских, затопляемых приливами, низменных местах. У этих растений в большом количестве формируются корни, полупогруженные в ил, они и называются ходульными. Такие корни бывают хорошо заметны во время отлива.
Дыхательные корни. У некоторых растений боковые корни иногда растут из почвы вверх. Такое расположение корней обычно наблюдается у растений, растущих на местах избыточного увлажнения, особенно хорошо они развиты у тропических болотных растений. При избыточном увлажнении корни растений не могут получить из почвы достаточного количества кислорода для дыхания. Функцию дыхания в таких случаях выполняют частично дыхательные корни, в которые кислород воздуха поступает через чечевички.
Воздушные корни. Многие тропические растения имеют специальные воздушные придаточные корни, которые при помощи особой поверхностной ткани поглощают воду из водяных паров воздуха и атмосферных осадков. Такие корни образуются на ветвях тропических растений (баньян) и растут сверху вниз; у некоторых растений достигая земли они сильно утолщаются, укореняются и служат растению и опорой, и органом питания. Воздушные корни образуются и у растений-эпифитов. Эпифитами называются растения, которые растут на стволах других растений, используя их в качестве субстрата, но не являются паразитами — они питаются самостоятельно из окружающей среды Эпифитные растения имеют особенно широкое распространение в тропиках, встречаются редко и в умеренной зоне. К эпифитным растениям относятся орхидеи и др.
Корни-присоски, или прицепки. Представляют собой измененные воздушные корни. Они развиваются преимущественно у тропических растений с длинными, тонкими стеблями (лианы). При помощи присосок лианы прикрепляются к стоящим рядом деревьям и сохраняют вертикальное положение. У растений паразитов присоски проникают внутрь растения-хозяина и высасывают из него питательные вещества, отчего растение-хозяин в конце концов погибает. Корни-присоски имеются у плюща, погремка и др. Корневые отпрыски. Многие растения образуют на своих корнях придаточные почки, из них развиваются надземные побеги, которые называются корневыми отпрысками, или корневой порослью, имеется среди сорных растений (щавелек, вьюнок, молочай, бодяк, осот и др.), которые сильно засоряют поля.
Симбиоз корней. Высшие растения при помощи корней могут вступать в симбиоз (сожительство) с бактериями или грибами. Наиболее распространенными видами корневого симбиоза являются микориза и симбиоз с клубеньковыми бактериями.
Микориза. Часто внутри или на поверхности корней многих растений поселяются грибы, которые вступают в сложные взаимоотношения с корнями. Такое сожительство, или симбиоз, корней высших растений и грибов носит специальное название — микориза, или грибокорень.
Корневые системы. Совокупность всех корней одного растения и их ответвлений называется корневой системой. Мощность и строение корневой системы зависят, от характера ветвления корней, от образования придаточных, корней и от внешних условий (почва, удобрения). Различают 2 основных типа корневых систем: стержневую и мочковатую.
Рис.1. Корневые системы
А - стержневая, Б - мочковая
Стержневая корневая система встречается у двудольных растений. Она состоит из мощного главного корня, расположенного вертикально вниз, и слабо развитых растущих из него боковых корней, способных многократно ветвиться на корни первого, второго и последующих порядков. Все окончания молодых корней покрыты корневыми волосками, которые образуют, так называемую, зону всасывания. У однодольных растений главный корень отмирает рано и на его месте появляются растущие из стебля придаточные корни, образующие, так называемую, мочковатую корневую систему.
При дальнейшем росте растения, кроме зародышевых корней, которые часто совсем отмирают, образуется большое количество придаточных корней. Эти корни формируются на нижних узлах стебля; развиваясь, они создают мочковатую корневую систему и выполняют основные функции — поглощение питательных веществ из почвы и укрепления в ней растений.
Побег
Побег является надземной (иногда подземной) частью растения, состоящей из стебля и листьев. На верхушке побега находится верхушечная почка, отличающаяся от остальных: боковые почки закладываются в пазухах листьев, между стеблями и листом. На побеге выделяются узлы, то есть места, из которых вырастают листья, и междоузлия – отрезки стебля, лежащие между ними.
Главный побег у деревьев называется стволом, боковые побеги деревянистых растений, кустарников и полукycтapникoв – ветками. Побеги могут быть вытянутыми, с длинными или укороченными междоузлиями, с близко лежащими друг от друга узлами, и, наконец, короткими, с сильно сближенными междоузлиями. Осевой частью побега является стебель; он может быть приподнимающимся, стелющимся, вьющимся, угловатым, округлым, толстым, плотным и т.д. Безлистный стебель, растущий непосредственно из корневища или корня, несет цветок или соцветие и называется стрелкой.
Стебель может быть простым или разветвленным. Каждое растение стремится увеличить площадь своего соприкосновения со средой, будь то вода, воздух или почва. Для этого оно ветвится. Ветвление бывает разного рода. Дихотомическое (вильчатое) ветвление – когда из верхушечной точки роста развиваются два побега. Такого типа ветвление встречается у мхов, плаунов, некоторых папоротников, низших растений, например, у водорослей.
У семенных растений встречаются моноподиальный, симподиальный и ложнодихотомический типы ветвления. Моноподиальное (одноосевое) ветвление имеет место, когда основной побег развивается из верхушечной почки, а из боковых почек вырастают тонкие боковые побеги. Этот тип ветвления присущ большинству хвойных. Но он имеет свои недостатки. Если верхушка дерева будет повреждена или упрётся в процессе роста в ветвь другого дерева, весь рост дерева может почти остановиться. Симподиальное (многоосевое) ветвление имеют растения, у которых верхушечная почка не развивается, или главный побег рано отмирает, а из близкой боковой почки вырастает побег, продолжающий ось главного побега. Так ветвится большинство лиственных деревьев.
Ложнодихотомическое ветвление наблюдается в случае, когда верхушечная почка не развивается, или когда развивающийся из нее побег быстро отмирает, а из двух других ниже лежащих боковых почек вырастают два равноценных побега.
Рис.2. Ползучие побеги
А - надземные, Б - подземные
Надземные побеги имеют многочисленные видоизменения (метаморфозы). У некоторых растений побеги такие тонкие, что не могут подняться вверх, а стелются по земле. Это, так называемые, стелющиеся побеги. Растения благодаря таким побегам могут размножаться вегетативно, поскольку в узлах могут возникать придаточные корни. Иногда стелющиеся побеги имеют очень длинные междоузлия, а в узлах вместо ассимилирующих листьев вырастают незеленые, чешуйчатые листья, Это, так называемые, ползучие побеги или столоны, служащие для вегетативного размножения. Они образуют в узлах чешуйчатых листьев почки и придаточные корни, а после отделения такой части столонов от материнского растения дают начало новому организму.
У вьющихся растений тонкие побеги взбираются вверх по подпоркам. Это вьющиеся стебли. Среди них можно выделить два вида: обвивающие и цепляющиеся. Стебли обвивающие вьются сами вокруг подпорки (например хмель). Цепляющиеся не обладают такой способностью, они цепляются за подпорку специальными органами, такими как шипы, колючки, цепляющие волоски, присоски, усы, которые представляют собой видоизмененные побеги или части, придаточные корни, листья и даже верхушечную часть листа.
У многих растений укороченные побеги превращаются в заостренные, часто окруженные почками колючки, У некоторых короткие побеги могут быть сплющены, они становятся похожими на листья и выполняют функцию ассимиляции. Они называются филлодиевыми. Подземные побеги встречаются у многолетних растений с зелеными надземными побегами. Они выполняют функцию запасающих органов, в которых растение откладывает в летний период запасные вещества. Подземные побеги нужны также для вегетативного возобновления. Весной из них вырастают надземные зеленые побеги, питающиеся запасом питательных веществ из подземных. Среди видоизменений подземных побегов можно назвать корневища, клубни и луковицы.
Рис.3. Подземные побеги
А - корневище, Б - луковица, В - клубень
Корневище – подземный продолговатый побег с укороченными междоузлиями. Обычно они утолщенные, иногда мясистые, расположены в земле горизонтально или наклонно. Корневище имеет на одном конце верхушечную почку, этим концом оно растет; противоположный конец его постепенно отмирает. В узлах побега находятся мелкие, чешуйчатые листочки, а в их пазухах – боковые почки. Из боковых и верхушечной почек вырастают надземные побеги. На нижней стороне корневища образуются мочковатые придаточные корни. Длинные, тонкие, разветвленные корневища, ненакапливающие питательные вещества, называются подземными ползучими побегами. Они служат для вегетативного возобновления.
Клубень является сильно утолщенным, коротким, вздутым подземным побегом, накапливающим запасные питательные вещества, На его поверхности в углублениях находятся почки, одиночные или собранные по несколько штук в пазухах чешуйчатых быстро опадающих листочков Из этих почек весной вырастают зеленые надземные побеги. Некоторые растения имеют одновременно два клубня, один старый, другой новый, последнего года.
Луковица состоит из очень укороченного, конусовидного стебля, образующего, так называемое, донце, а также окружающих его незеленых чешуйчатых или мясистых листьев, в которых накапливаются запасные вещества. Листья плотно прилегают друг к другу и образуют большую луковицу, покрытую внешними, сухими, защитными чешуями. Из луковицы весной вырастает зеленый, облиственный, цветоносный побег. Новые луковички образуются в мясистых пазухах старых чешуек и служат для вегетативного возобновления. Такие подземные побеги встречаются у растений однодольных, а также с коротким периодом вегетации (так называемые, весенние эфемероиды)
biofile.ru
Роль корня в обеспечении растения водой и минералами
Большую работу выполняют корни по обеспечению растения водой, которая прежде всего необходима ему как составная часть организма. Зеленая масса растения содержит 80% воды и более. Вода пропитывает клеточные оболочки растения, заполняет вакуоли, придает протоплазме жидкое подвижное состояние, создает внутри клеток среду, которая наиболее благоприятна для жизненных процессов. Если растение теряет много воды, оно погибает. Только синезеленые водоросли, мхи, лишайники и некоторые другие растения могут высыхать и вновь оживать после обильных дождей. Вода необходима растениям и для построения органического вещества. Однако основная масса воды расходуется растением на транспирацию. Одно растение подсолнечника или кукурузы испаряет в среднем за вегетационный период 200-250 кг воды. С 1 га многолетнего злакового травостоя, дающего за сезон 8-10 т сена, должно испариться 5-6 тыс. т воды.
Основной источник влаги для растений — вода, находящаяся в почве, и основным органом поглощения воды является корневая система. Роль этого органа прежде всего заключается в том, что благодаря огромной поверхности обеспечивается поступление воды в растение из почвы. Сформировавшаяся корневая система представляет собой сложный орган с хорошо дифференцированной внешней и внутренней структурой. Определение размеров корневых систем требует специальных методов. Очень много в этом отношении достигнуто благодаря работам русских физиологов В.Г. Ротмистрова, А.П. Модестова, И.В. Красовской. Оказалось, что общая поверхность корней обычно превышает поверхность надземных органов в 140— 150 раз. Подсчитано, что число корней у однолетних сеянцев яблони достигает 45 тыс. Корневые системы даже однолетних хлебных злаков проникают в почву на глубину 1,5—2 м. При выращивании одиночного растения ржи было установлено, что общая длина его корней может достигать 600 км, при этом на них образуется 15 млрд корневых волосков. Эти данные говорят об огромной потенциальной способности к росту корневых систем. Однако при росте растений в фитоценозах, размеры их корневых систем заметно уменьшаются.
Всасывание и вывод веществ корнями
Рост корня, его ветвление продолжаются в течение всей жизни растительного организма, т. е. практически он не ограничен. Меристемы — образовательные ткани — расположены на верхушке каждого корня. Доля меристематических клеток сравнительно велика (10% по массе против 1% у стебля). В зависимости от типа растений распределение корневой системы в почве различно. У некоторых растений корневая система проникает на большую глубину, у других, главным образом, распространяется в ширину. Рост корней отличается большой скоростью. Считается, что одно растение риса в благоприятных условиях может образовать до 5 км новых корней в сутки. За счет этого прироста корневой системы в растение может дополнительно поступать 1,5 л воды. Только благодаря такому интенсивному росту корневые системы растений могут использовать скудно рассеянную в почве воду, поскольку скорость передвижения воды в почве за счет диффузии крайне мала — 1 см/сут. Важное значение имеет явление гидротропизма, при котором рост корневой системы как бы идет из более иссушенных слоев почвы к более влажным.
С физиологической точки зрения корневая система неоднородна. Далеко не вся поверхность корня участвует в поглощении воды. В каждом корне различают несколько зон, правда, не всегда все зоны выражены одинаково четко. Окончание корня снаружи защищено корневым чехликом, напоминающим округлый колпачок, состоящий из живых тонкостенных продолговатых клеток. Корневой чехлик служит защитой для точки роста. Клетки корневого чехлика слущиваются, что уменьшает трение и способствует проникновению корня в глубь почвы. Под корневым чехликом расположена меристематическая зона. Меристема состоит из многочисленных мелких, усиленно делящихся, плотно упакованных клеток, почти целиком заполненных цитоплазмой. Следующая зона — зона растяжения. Здесь клетки увеличиваются в объеме (растягиваются). Затем следует зона корневых волосков. При дальнейшем увеличении возраста клеток, а также расстояния от кончика корня, корневые волоски исчезают, начинается кутинизация и опробковение клеточных оболочек. Поглощение воды происходит главным образом клетками зоны растяжения и зоны корневых волосков. Некоторое количество воды может поступать и через опробковевшую зону корня. Это главным образом наблюдается у деревьев. В этом случае вода проникает через чечевички. Рассмотрим несколько подробнее поперечное строение корня в зоне корневых волосков. Поверхность корня в этой зоне покрыта ризодермой. Это однослойная ткань с двумя видами клеток, формирующими и не формирующими корневые волоски. В настоящее время показано, что клетки, формирующие корневые волоски, отличаются особым типом обмена веществ. Корневые волоски растут путем растяжения клеточной оболочки, которое происходит с большой скоростью (0,1 мм/ч). Для их роста очень важно присутствие кальция. У большинства растений клетки ризодермы обладают тонкими стенками. Вслед за ризодермой до перицикла идут клетки коры. Кора состоит из нескольких слоев паренхимных клеток. Важной особенностью коры является развитие системы крупных межклетников.
На границе коры и центрального цилиндра развивается один слой плотно прилегающих друг к другу клеток — эндодерма, для которой характерно наличие поясков Каспари. Цитоплазма в клетках эндодермы плотно прилегает к клеточным оболочкам. По мере старения вся внутренняя поверхность клеток эндодермы, за исключением пропускных клеток, пропитывается суберином, что не позволяет передвигаться воде и растворенным в ней веществам. При дальнейшем старении сверху могут накладываться еще слои. По-видимому, именно клетки эндодермы служат основным физиологическим барьером для передвижения как воды, так и питательных веществ по свободному пространству (межклетникам и клеточным оболочкам). В центральном цилиндре расположены проводящие ткани корня. При рассмотрении структуры корня в продольном направлении важно отметить, что начало роста корневых волосков, появление поясков Каспари в стенках эндодермы и дифференциация сосудов ксилемы происходят на одном и том же расстоянии от апикальной меристемы. Именно эта зона является зоной снабжения растений питательными веществами. Обычно поглощающая зона составляет около 5 см в длину. Величина ее зависит от скорости роста корня в целом. Чем медленнее растет корень, тем зона поглощения короче.
Корень растения под микроскопом
Надо отметить, что в целом корневые системы значительно менее разнообразны по сравнению с надземными органами, в связи с тем, что среда их обитания более однородна. Это не исключает того, что корневые системы изменяются под влиянием тех или иных условий. Хорошо показано влияние температуры на формирование корневых систем. Как правило, оптимальная температура для роста корневых систем несколько ниже по сравнению с ростом надземных органов того же растения. Все же сильное понижение температуры заметно тормозит рост корней и способствует образованию толстых, мясистых, мало ветвящихся корневых систем. Большое значение для формирования корневых систем имеет влажность почвы. Распределение корней по горизонтам почвы часто определяется распределением воды в почве. Обычно в первый период жизни растительного организма корневая система растет чрезвычайно интенсивно и, как следствие, скорее достигает более влажных слоев почвы. Некоторые растения развивают поверхностную корневую систему. Располагаясь близко к поверхности, сильно ветвящиеся корни перехватывают атмосферные осадки. В засушливых районах часто глубоко и мелко укореняющиеся виды растений растут рядом. Первые обеспечивают себя влагой за счет глубоких слоев почвы, вторые за счет усвоения выпадающих осадков. Развитие корневых систем зависит от аэрации. Именно недостаток кислорода является причиной плохого развития корневых систем на заболоченных почвах. Растения, приспособленные к росту на плохо аэрируемых почвах, имеют в корнях систему межклетников, которые вместе с межклетниками в стеблях и листьях составляют единую вентиляционную систему. Значение имеют и условия питания. Показано, что внесение фосфорных удобрений способствует углублению корневых систем, а внесение азотных удобрений — их усиленному ветвлению.
Поглощение минеральных веществ корнями
Корни не только способны находить в почве пищу, но и могут, если необходимо, превратить ее в более удобную для усвоения форму. Выделяемые ими угольная и органические кислоты способствуют использованию труднорастворимых фосфатов и других солей. Установлено также, что корни выделяют в наружную среду разнообразные ферменты. Предварительное ферментативное расщепление органических веществ помогает дальнейшему усвоению их растениями. Так, например, благодаря выделению корнями фермента фосфатазы они способны более эффективно усваивать фосфорорганические соединения, отщепляя от них минеральную форму - фосфорную кислоту.
Растения способны поглощать все элементы, встречающиеся в земной коре. Количественное соотношение поступающих в корни минеральных элементов зависит от содержания их в почве, от ее влажности и температуры и, конечно, от самого вида растений. Так, например, в одинаковых условиях корни гороха поглощают калия в 3 раза больше, чем натрия, а корни пшеницы - в 20 раз больше! Известны некоторые растения, накапливающие большое количество лития, кобальта, золота и других элементов. Растения хвоща полевого и лугового, различных видов осок и луговика дернистого (щучки) содержат много кремниевой кислоты, благодаря чему употребляются в сельской местности для чистки металлической посуды и полировки дерева.
Механизм поглощения минеральных веществ корнями растений очень важен для физиологии и в то же время весьма сложен. В клетках корня, как и в клетках зеленого листа, протекают сложные реакции.
Пища, которую доставляют корни в надземные органы растений, содержит и свободные минеральные элементы, и готовые органические вещества в виде белков, аминокислот, фосфорорганических соединений, соединений серы и железа, алкалоидов и др. Среди этих веществ есть и такие, которые создаются только в корнях и не образуются в листьях, поэтому работа листьев зависит и от состава тех веществ, которые они получают из корней. От содержания минеральных веществ в растении зависит состав протоплазмы и ее свойства, что в свою очередь определяет характер и интенсивность многих биохимических и физиологических процессов, протекающих в течение всего вегетационного периода в надземных органах.
biofile.ru
Корень. Корневые системы. Видоизменения корней
Корень – это осевой вегетативный орган высших растений, для которого характерны следующие признаки:
- радиально-симметричное анатомическое строение;
- неограниченный верхушечный рост, причем апикальная меристема расположена не на самом конце корня, а под корневым чехлихом;
- отсутствие листьев;
- боковое ветвление;
- наличие корневых волосков.
Эволюция корня. Предшественником корня у древних примитивных наземных растений служили подземные дихотомически разветвленные теломы с ризоидами – тонкими нежными волоскообразными выростами, поглощающими из почвы воду (см. рис. 17). Ризоиды слабо прикрепляли растение к субстрату и механического значения практически не имели (в настоящее время ризоиды существуют у зеленых мхов). Теломы с ризоидами называют ризомоидами. Считают, что из ризоидов в процессе эволюции развились корневые волоски, а из ризомоидов – корневища и корни.
Классификация корней по происхождению.
Главный корень. Это ось первого порядка. Он развивается из зародышевого корешка и обладает выраженным положительным геотропизмом (растет вертикально вниз) (рис. 18).
Рис. 18. Виды корней: 1 — главный корень; 2 — придаточные корни; 3 — боковые корниБоковые корни. Образуются на главном корне, формируя оси второго, третьего и прочих порядков, и на придаточных корнях. Развиваются из делящихся клеток перицикла на поверхности осевого цилиндра. Закладываются поочередно, поэтому выше расположенные корни старше и длиннее нижних (см. рис. 18).
Придаточные корни. Образуются на стеблях, листьях, старых корнях без строгой очередности, поэтому имеют разную длину (см. рис. 18). Развиваются из разных групп живых клеток (камбия, феллогена, коровой паренхимы и др.). В случае гибели основной корневой системы, возникшей из главного корня, растение образует новую корневую систему с помощью придаточных корней. Также придаточные корни обеспечивают возможность вегетативного размножения.
Типы корневых систем. Корневая система – это совокупность корней одного растения. По строению различают два типа корневых систем: стержневую и мочковатую (рис. 19).
Рис. 19. Типы корневых систем: А — стержневая; Б - мочковатая
В стержневой корневой системе хорошо развит главный корень, который развивается из зародышевого корешка и сохраняется в течение всей жизни растения. От него отходят способные ветвиться боковые корни. Такая корневая система образуется у голосеменных и большинства двудольных растений.
Мочковатая корневая система состоит из придаточных корней, развивающихся на нижней части стебля. Они имеют приблизительно сходные размеры и могут ветвиться. В этой корневой системе главный корень рано отмирает или развивается слабо. Мочковатую систему имеют однодольные растения и некоторые двудольные (подорожник, лютик).
Как правило, размеры корневой системы намного превышают размеры надземных органов растения. Хорошо развитая корневая система надежно закрепляет растение в почве и имеет огромную поверхность поглощения воды.
В зависимости от распределения корней в почве выделяют поверхностные и глубинные корневые системы.
Поверхностно располагаются корни большинства однолетних растений и некоторых многолетних, например кактусов, которые вынуждены использовать влагу, оседающую ночью на поверхность почвы. Из-за плохой аэрации близко к поверхности почвы располагаются корневые системы растений дождевых лесов и болотистой местности. Глубинные корневые системы характерны для растений, живущих в условиях дефицита влаги. Их корни достигают уровня грунтовых вод (верблюжья колючка).
Видоизменения корней. В процессе эволюции корни некоторых растений начали выполнять дополнительные функции, что привело в итоге к их видоизменению. Кроме того, многие покрытосеменные растения вступили в симбиотические отношения с почвенными организмами.
Микориза. Корни большинства покрытосеменных растений активно взаимодействуют с почвенными грибами. Тесную ассоциацию корня растения и гриба называют микоризой (от греч. mykes – гриб и rhiza – корень). Микориза бывает наружной, или эктотрофной, когда основания корней оплетены с поверхности гифами гриба; внутренней, или эндотрофной, если гифы располагаются в коре корня, и наружно-внутренней. При эктотрофной микоризе корневые волоски обычно не развиваются. Этот тип взаимодействия характерен для дуба, клена, орешника и других древесных и кустарниковых растений. Внутренняя микориза чаще развивается у травянистых растений, например злаков. За счет микоризы растение увеличивает всасывающую поверхность. Грибы улучшают снабжение высших растений водой, витаминами, стимулирующими рост корней, разлагают вещества, переводя их в доступную для растений форму. В свою очередь, растения обеспечивают гриб растворимыми углеводами.
Клубеньки. На корнях бобовых растений поселяются клубеньковые бактерии, способные усваивать молекулярный азот. Проникая в корневую паренхиму, они стимулируют деление клеток. В результате происходит мощное разрастание коры и образуется опухоль – клубенек (рис. 20, А). Бактерии внутри клубенька получают от высшего растения органические и минеральные вещества, снабжая при этом растение соединениями азота. После гибели растения азот остается в почве, улучшая питание нового поколения растения.
Рис. 20. Видоизменения корней: А – клубеньки на корнях люпина; Б – корневые клубни георгина; В – воздушные корни орхидных; Г – корни-подпорки кукурузы; Д – корневые отпрыскиЗапасающие корни. Многие растения способны накапливать в клетках паренхимы корня запасные питательные вещества. У некоторых двулетних растений образуется корнеплод, в формировании которого принимает участие зона, переходная между корнем и стеблем, и в меньшей степени сам корень (репа, редька, свекла). У моркови весь корнеплод, за исключением самой верхней части, состоит из корня.
При утолщении боковых или придаточных корней образуются корневые шишки (клубни), как у георгина или батата (рис. 20, Б).
Воздушные корни. Это придаточные корни, развивающиеся у многих тропических орхидей и лиан, живущих на стволах и ветвях деревьев. Свисая вниз, корни поглощают воду и минеральные вещества из влажного воздуха тропических лесов (рис. 20, В).
Дыхательные корни (пневматофоры). Характерны для древесных тропических растений, обитающих на заболоченных морских побережьях. Развиваются из подземных боковых корней. Растут вертикально вверх, проявляя отрицательный геотропизм и поднимаясь над поверхностью заболоченной почвы или воды. Хорошо развитая система межклетников снабжает растение воздухом.
Ходульные корни (корни-подпорки). Эти придаточные корни растут от стволов вертикально вниз и служат опорой для растений со слабым стеблем и для тропических деревьев, живущих в полосе прилива или на заболоченных почвах (рис. 20, Г).
Досковидные корни. Вертикальные надземные корни, характерные для крупных деревьев, растущих в дождевых тропических лесах. Развиваются у основания ствола и имеют вид досок, прилегающих к стволу. Обеспечивают растению дополнительную опору.
Корни-присоски. Характерны для растений-паразитов, например повилики. Служат для проникновения в тело растения-хозяина, откуда поглощают необходимые питательные вещества.
Втягивающиеся (контрактильные) корни. Придаточные корни многих покрытосеменных растений, способные к сокращению своей длины. Обеспечивают плотное прилегание к земле розеток, погружение глубже в почву клубня, луковицы или корневища.
Корневые отпрыски. На корнях многих двудольных растений из перицикла могут образовываться придаточные почки, развивающиеся в дальнейшем в надземные побеги, называемые корневыми отпрысками или корневой порослью. Корневые отпрыски встречаются обычно у многолетних растений (осины, тополя, сирени, барбариса, малины, вишни, иван-чая и др.) и обеспечивают вегетативное размножение растений (рис. 20, Д).
Вопросы для повторения и задания
- Дайте определение корня.
- Что такое главный корень? Из чего он образуется?
- Какие корни называют придаточными?
- Что называют корневой системой?
- Какая корневая система формируется, если развиваются только придаточные корни?
- Охарактеризуйте корневые системы в зависимости от расположения корней в почве.
- Сравните эктотрофную и эндотрофную микоризу.
- В чем отличие корневых клубней и корнеплодов?
- Сравните строение и функции воздушных и дыхательных корней.
blgy.ru
