Типы корневых систем. Виды корневой системы растений
Типы корневых систем
Корень - это осевой подземный орган.
Основные функции корня: обеспечивает закрепление растения в почве, всасывание почвенного водного раствора солей и транспорт его к надземным частям растения.
Дополнительные функции: запасание питательных веществ, фотосинтез, дыхание, вегетативное размножение, выделение, симбиоз с микроорганизмами, грибами. Первые настоящие корни появились у папоротникообразных.
Зародыш корня называется зародышевым корнем и закладывается одновременно с почкой в зародыше семени.
У растений различают:
Главный корень. Он образуется из зародышевого и сохраняется на протяжении всей жизни. Всегда один.
Боковые корни. Ответвляются от корней (главного, дополнительных, боковых). Образуют при ветвлении корни 2-го, 3-го и т. д. порядка.
Придаточные корни. Образуются в любой части растения (стебле, листьях).
Совокупность всех корней растения образует корневую систему. Корневая система формируется в течение всей жизни растения. Ее формирование обеспечивают преимущественно боковые корни. Различают два типа корневой системы: стержневую и мочковатую.
Стержневая система имеет хорошо развитый главный корень, который развивается из зародышевого и ветвится за счет боковых корней. Главный корень способен проникать на значительную глубину.
Мочковатая корневая система образована совокупностью придаточных корней, растущих от стебля, и боковых корней. Главный корень в ней отсутствует. Формируется мочковатая корневая система во время кущения. На подземной части стебля при этом образуется узел кущения, из которого развиваются дополнительные побеги, то есть происходит подземное ветвление стебля, с многочисленными дополнительными корнями.
Мочковатая корневая система
Растение с мочковатой системой
Стержневая корневая система
Растение со стержневой корневой системой
Растение с поверхностной корневой системой
Тип корневой системы является таксономическим признаком: для двудольных характерна преимущественно стержневая корневая система, для однодольных и некоторых травянистых двудольных - мочковатая.
У однодольных растений при прорастании семени главный корень отмирает или развивается слабо, а из тканей стебля прорастают дополнительные, которые образуют мочковатую корневую систему.
Поверхность корневой системы значительно больше, чем поверхность надземной части. У разных видов растений различаются число и длина корней. Особенно глубоко проникает в почву стержневая корневая система. Например, корни осота проникают в почву на глубину 6 м, у люцерны посевной - на 10-12 м, у деревьев - еще глубже (свыше 20 м).
Человек использует знания по формированию корневых систем при пересаживании рассады овощных и декоративных культур. Чем лучше развита корневая система у растений, тем больше площадь питания, надземная часть растения, то есть можно получить больший урожай. У проростка отщепляется кончик главного корня, чтобы усилить ветвление за счет образования новых, разрастания боковых корней. Этот способ получил название пикирования (от франц. пика, пикетка- копье).
Свойство растений - разрастание корневых систем в почве - используют для закрепления оврагов, подвижных песков.
Видоизменения корня. Вследствие обретения новых функций органы способны видоизменяться.
Корнеплод - утолщение главного корня, связанное с отложением в нем запаса питательных веществ (морковь, свекла, редис и т. п.).
Корневые клубни (корнеклубни) - утолщение боковых или дополнительных корней, связанное с отложением запаса питательных веществ (батат, георгин и т. п.).
Корни-присоски. Характерны для растений паразитов или полупаразитов. Такие корни проникают в толщу стебля других растений и потребляют их соки. Повилика - это бесхлорофилльное растение-паразит, которое питается благодаря сокам растения хозяина. Омела - полупаразит. Это зеленое растение, способное к самостоятельному питанию (фотосинтезу), но водные растворы солей она образует от растения, на котором живет.
Дыхательные корни (пневматофоры). Это боковые корни, которые растут вверх и поднимаются над поверхностью воды, почвы. Формируются у растений (мангровые деревья), которые растут на чрезмерно увлажненных почвах, болотах, с низким содержанием кислорода. Поэтому растения с помощью таких корней получают кислород непосредственно из воздуха. Дыхательные корни богаты аэренхимой.
Корни-прицепки.Это дополнительные короткие корни, которые развиваются на растениях с вьющимся стеблем (плющ, фикус цепкий и т. п.), которые плетутся вверх. Корни растут на стебле. С их помощью растение цепляется за трещины, опоры и поднимается выше.
Ходульные корни. Образуются на надземных побегах. Они закрепляются в почве и помогают растению (баньян, кукуруза и т. п.) удерживаться.
Воздушные корни. Развиваются у растений (орхидея), которые поселяются на деревьях, но не паразитируют. Воду и минеральные соли они получают из воздуха с помощью корней, которые свисают в воздухе.
Опорные корни. Встречаются у больших деревьев (вяз, бук, тополь, тропические и т.п.). Представляют собой боковые корни. На боковых корнях, которые проходят возле поверхности почвы, развиваются плоские треугольные и прилегающие к стволу вертикальные надземные отростки, которые напоминают доски, прислоненные к деревьям.
Втяжные, или контрактильные корни. У некоторых растений происходит резкое сокращение корня в продольном направлении у его основания (например, у растений, которые имеют луковицы). Втяжные корни распространены у покрытосеменных растений. Они обусловливают плотное прилегание к земле розеток (например, у подорожника, одуванчика и т. п.), подземное положение корневой шейки и вертикального корневища, обеспечивают некоторое углубление клубней. Таким образом, втяжные корни помогают побегам находить наилучшую глубину залегания в почве. Втяжные корни в Арктике обеспечивают переживание неблагоприятного зимнего периода цветочными почками.
Корневые системы способны улучшать свое питание благодаря взаимодействию с микроорганизмами - грибами, бактериями, водорослями. Симбиоз корней цветочных растений с грибами называется микоризой, с бактериями - бактериоризой. Почвенный слой толщиной 2-3 мм вокруг корней растений образует ризосферу. Корни выделяют в ризосферу вещества, которые привлекают микроорганизмы.
biofile.ru
Мочковатая корневая система: особенности строения и функций
Корень выполняет в растительном организме важнейшие функции. Основные из них - закрепление в почве, всасывание и проведение воды с растворенными в ней веществами, а также вегетативное размножение. Возможность осуществления этих процессов связана с особенностями строения различных корневых систем.
Что такое корень?
Корнем называют подземный орган растения. Хотя в природе встречаются его особые разновидности - дыхательные, которые способны впитывать влагу, находящуюся в воздухе. В зависимости от особенностей строения различают несколько типов корней: главный, боковой и придаточный.
Первый у растения всегда один. От него отходят боковые корни. Обычно их достаточно много, благодаря этому увеличивается площадь всасывательной поверхности. Корни, которые растут сразу от побега, называются придаточными.
Типы корневых систем
Но для обеспечения всего многообразия функций подземного органа одного типа растительному организму недостаточно. Поэтому они объединяются, образуя два вида корневых систем. Стержневая состоит из главного и боковых. Ее основным преимуществом является то, что растения со стержневой системой могут получить воду глубоко из-под земли.
Мочковатая корневая система образована только придаточными корнями, которые отходят от надземной части растения - побега. Они растут крупным пучком, большинство из них имеет одинаковую длину.
Мочковатая корневая система характерна для представителей семейств Злаковые (Мятликовые), Луковые, Лилейные. Все они относятся к классу Однодольные.
Мочковатая корневая система
Среди двудольных подземный орган такого типа есть у подорожника. Мочковатая корневая система развивается на видоизменениях побега. Примером этого могут служить усы клубники или корневища папоротника.
Мочковатая корневая система способна проникать в глубь почвы на расстояние до двух метров. Там она достаточно сильно разрастается в ширину.
С начала развития главный корень этой системы начинает расти. Однако вскоре он отмирает и заменяется на придаточные стеблеродные виды.
Длина мочковатой корневой системы варьируется. У преобладающего большинства злаковых растений она достигает трех метров, а у кукурузы - до десяти. У одних из самых ценных представителей однодольных - пшеницы и ржи - основная масса придаточных корней развивается на глубине до нескольких десятков сантиметров. Поэтому такие растения очень чувствительны к недостатку влаги.
Но у мочковатой корневой системы есть и масса преимуществ. Находясь на небольшой глубине, она охватывает гораздо большую площадь питания. Например, суммарная длина всех корней пшеницы составляет около 20 км.
Растения с мочковатой корневой системой
Если засуха является злейшим врагом злаков и их корней, то для растений влажных природных зон она не страшна. Ведь они, наоборот, страдают от переизбытка воды. Это может вызвать процессы гниения, что неминуемо приведет к гибели растений. Именно поэтому они имеют ряд жизненно важных приспособлений для развития в этой природной зоне. Это и листья с широкой листовой пластинкой, и тонкая кора деревьев. Особое значение имеет и строение подземного органа тропических растений. Большое количество придаточных поверхностных корней обеспечивает быстрое всасывание достаточного количества влаги. По восходящему току эта вода поступает к листьям, которые обеспечивают процесс транспирации - испарения воды с поверхности пластинки.
Мочковатая корневая система характерна для растений, которые имеют луковицы. В них накапливается вода с растворенными питательными веществами. Тюльпан, лилия, лук-порей, чеснок используют их в качестве запаса. Это помогает им пережить неблагоприятный период.
Видоизменения и их функции
В мочковатой корневой системе часто происходят видоизменения. В связи с этим появляются дополнительные функции. Например, придаточные корни георгина, чистяка и сладкого картофеля батата, который является востребованной культурой тропических стран, утолщаются и образуют клубни. Они не только запасают питательные вещества и воду, но и участвуют в вегетативном размножении. Воздушные корни орхидеи также являются придаточными. Они способны впитывать влагу прямо из воздуха.
Мочковатая корневая система характерна и для плюща. С ее помощью он цепляется за опору и растет вверх, вынося листья к свету. Некоторые растения тропиков формируют придаточные корни прямо на стволах и ветвях. Дорастая до земли, они выполняют роль подпорок для широкой кроны. Такое же приспособление имеет и кукуруза. Поскольку придаточные корни обычно занимают поверхностное положение и не способны удержать растение в почве, эту функцию выполняют своеобразные подпорки.
Таким образом, мочковатая корневая система характерна для многих растений и обеспечивает важнейшие функции роста, питания и размножения.
fb.ru
Виды корневых систем
У наземных цветковых растений над землей находится побеги с зелеными листьями, а в почве - корни. Корень - это орган, обеспечивающий растение водой и минеральными веществами и укрепляющий его в почве. Корни, всасывая из почвы с растворенными в ней минеральными веществами, обеспечивают почвенное питание растений. С помощью корней растения прочно укрепляются в почве. Это легко доказать. Попробуйте вырвать с корнями осот, бодяк или другой крупный сорняк. Оказывается это не так-то и легко сделать! В корнях образуются многие важные для жизни растений растений вещества, в том числе некоторые витамины. В корнях моркови, сельдерея и некоторых других растений могут накапливаться запасные вещества.
Каждое растение имеет множество корней. Развитие корней можно проследить в опытах с проращиванием семян в приборе для наблюдения за развитием корневой системы у растений. При проращивании семян фасоли или гороха через 3-4 дня после замачивания разрывается семенная кожура и появляется корешок зародыша. Он быстро растет и со временем развивается в главный корень растения. У многих двудольных растений, в том числе и у фасоли, и у гороха, главный корень растет отвесно вниз и выделяется среди прочих корней большей длиной и толщиной. Такой корень похож на стержень. Через 1-2 дня после начала прорастания на главном корне появляются боковые корни. Они развиваются в строгой последовательность. Первые из них появляются вблизи основания главного корня, а последующие по мере его роста - ближе к кончику. Наиболее старые и соответственно самые длинные боковые корни находятся поэтому вблизи поверхности почвы, а более молодые и короткие - на большой глубине.
У фасоли и гороха корни появляются также на нижней части побега. Граница между стеблем и главным корнем у фасоли и гороха четко видна, поскольку стебель немного толще корня. Вырастающие на побегах корни называют придаточными. Придаточные корни в отличие от боковых образуются без строгой очередности, и длина их поэтому колеблется беспорядочно. Чтобы усилить появление придаточных корней, растение окучивают, подсыпая к основаниям побегов землю. Окучивание повышает урожай таких растений, как картофель, томат, кукуруза, и некоторых других сельскохозяйственных растений.
Корневые системы
Боковые и придаточные корни ветвятся. В итоге одно растение развивает множество корней, общая длина которых достигает несколько сотен и даже тысяч метров. Совокупность всех корней одного растения составляет его корневую систему.
Корни. Фото: Tim Green
Корневые системы, в которых можно различить главный корень, называют стержневыми. Такие корневые системы характерны для фасоли, гороха, свеклы, подсолнечника и многих других двудольных растений.
У однодольных растений, например лука, пшеницы, зародышевый корешок быстро прекращает рост. От оснований побегов у них отрастают многочисленные придаточные корни. Растение развивает пучок или мочку придаточных корней, более-менее одинаковых по толщине, длине и разветвленности.
Корневые системы, образованные множеством обильно ветвящихся придаточных корней, называют мочковатыми. Такие корневые системы свойственны хлебным злакам и другим однодольным растениям. Встречаются они и у некоторых двудольных растений, например у лютика, подорожника, первоцвета.
Корневые системы взрослых растений занимают большой объем почвы. У пшеницы и ржи, например корни распространяются вширь на 1-1,5 м и проникают вглубь до 2 м, при общей длине 500-600 м. Размеры корневых систем обычно намного больше, чем размеры надземных органов. Так, у люцерны длина главного корня в 10 раз превосходит высоту надземной части растения. У плодовых деревьев диаметр корневых систем в 2-5 раз больше диаметра кроны. Изучать корневые системы очень трудно, так как они скрыты в земле. Их изучение требует или тщательных и трудоемких раскопок, или использования специального оборудования: корнеотмывочных машин, с раздвижными стеклянными стенками. По этим причинам мы пока знаем о строении корневых систем намного меньше, чем о строении надземных органов.
В течение жизни растение постоянно увеличивает размеры своих корней. При этом они углубляются в почву и разрастаются далеко в стороны от стебля. Корни свеклы, например, проникают в почву на глубину более 3 м, у кукурузы – 2–2,5 метра, у люцерны – до 5 метров, у пшеницы – на 2-2,5 м. У огурцов корни разрастаются на 1,5-2 м в стороны от стебля, у лука – на 60-70 см. У взрослой яблони корни разрастаются в стороны на 10-12 м от ствола, а у осины – даже на 30 м. Корни обладают неограниченной возможностью роста. Но в природе они редко реализуют такую возможность из-за различных причин: ветвления в почве корней других растений, недостаточности питательных веществ и т. д. В специально созданных условиях растение способно развить огромную массу корней. Например, у четырехмесячного растения озимой ржи, выращенного в теплице, образовалась огромная корневая система. Общая длина всех ее корней составила 623 км, что равно расстоянию от Москвы до Санкт-Петербурга. Причем общая поверхность всех корней этого растения была в 130 раз больше поверхности наземных органов растения. Общий прирост всех корней только за одни сутки достигал 4,8 км, и ежесуточно на них образовывалось более 100 млн корневых волосков.
Корни растут в течение всей жизни растения.
Рост корня осуществляется путем деления и растяжения клеток, находящихся на верхушке (кончике) корня. Все корни растут верхушечной частью. Обнаружить это можно с помощью следующего опыта. На корешок проростка фасоли или тыквы нанесите черной тушью тонкие черточки-метки на одинаковом расстоянии друг от друга. Уже через день можно увидеть, что на участке, расположенном ближе к верхушке корня, расстояние между метками увеличилось, тогда как у основания корня оно не изменилось. Если удалить верхушку, то рост корня в длину прекратится, но зато образуется много боковых корней. Эта особенность растений используется человеком при выращивании рассады культурных растений. Корень удлиняется и продвигается в почве в результате деления и растяжения клеток верхушки корня.
Типы корневой системы зависят от ее происхождения. При семенном размножении растений корневая система характеризуется наличием явно выраженного стержневого корня; при черенковом - имеет достаточно развитые вертикальные и горизонтальные корни при отсутствии стержневого. Отпрысковая корневая система характеризуется преимущественным развитием горизонтальных корней и небольшой глубиной их залегания.
Корневые системы семенного происхождения имеют сеянцы растений, а также культурные плодовые деревья с привитыми на них сортами. Они имеют главный (стержневой) корень и много боковых, которые с возрастом превращаются в горизонтальные и вертикальные, образуя разветвления корней разных порядков. У поверхности почвы растения, имеющие такую корневую систему, имеют расширенную часть отвода, так называемую корневую шейку - место перехода надземной части ствола в подземную. При перенесении саженца на постоянное место в сад важно не заглубить дерево ниже корневой шейки, т.е. посадить на такую глубину, на какой саженец рос в питомнике. При значительном заглублении деревья плохо растут, имеют метельчатую форму, мало плодоносят и не имеют производственного значения.
Корневая система семенных растений образует значительное количество вертикальных корней и проникает в почвогрунт до глубины 3-10 м и более в зависимости от вида и разновидности подвоя, а также качества почвы и глубины залегания грунтовых вод. Это необходимо учитывать при закладке сада на семенных подвоях. Корневые системы, возникающие из черенков и отводков, при вегетативном способе размножения наиболее характерны для таких плодовых растений, как дусен, парадизка, айва, а также корнесобстственных сортов плодовых деревьев. Они имеют достаточно развитые вертикальные, и особенно горизонтальные корни при отсутствии главного (стержневого). Корни проникают на глубину до 2-3 м. Саженцы не имеют корневой шейки, но место перехода надземной части в подземную называют условной корневой шейкой, которую легко можно определить по цвету коры. У припочвенной части ствол зеленовато-серый, а у заглубленной - красновато-коричневый. Саженцы, привитые на вегетативно размножаемых подвоях, необходимо садить до условной корневой шейки.
Корневые системы отпрысковых растений характерны для деревьев, обладающих способностью образовывать побеги из спящих (адвентивных) почек на своих корнях. Из таких побегов вырастают новые плодовые деревья. Корни располагаются в почвогрунте главным образом горизонтально и на небольшой глубине (20-40 см), а незначительная часть их проникает вглубь до 2-3 м. Из плодовых деревьев такую корневую систему имеют корнеотпрысковые вишни, сливы, терн. Настоящей корневой шейки они не имеют, а условная расположена у поверхности почвы. Сажать деревца или сорта, привитые на них, необходимо только до условной корневой шейки, которую хорошо видно на выкопанном отпрыске. В нижней части стволик зеленый или серовато-зеленый, а в заглублении - темно-коричневый.
Описанные типы корневых систем характеризуются большим разнообразием форм. Та или иная конкретная форма корневой системы имеет значение в определении густоты посева семян и посадки растений, глубины обработки почвы, глубины внесения удобрений. Исследование форм корневой системы позволяет судить о взаимодействии ее с почвогрунтом в конкретных почвенно-климатических условиях.
Изученные автором корневые системы подвоев для яблони, груши, сливы, черешки, вишни, абрикоса и персика имели большое разнообразие форм. В одних случаях вертикальные корни были рассредоточены по периферии раскопок, в других - только в срединной части. Большое разнообразие естественных форм корней трудно привести к сопоставимой системе. Поэтому возникает потребность построения такой системы для научных и практических целей. Одним из путей здесь, по нашему мнению, может явиться построение на основе полученных при раскопках количественных данных условных графических изображений корневых систем. За основу нами приняты показатели измерений общей длины всех корней в каждом 20-сантиметровом слое почвогрунте. Большинство изученных нами корневых систем плодовых деревьев можно свести к четырем характерным графическим изображениям, имеющим формы: веретенообразную с сужающимся заостренным хвостом; веретенообразную с широким хвостом; веретенообразную с широким, переменносужающимся хвостом; моркововидную.
biofile.ru
