Строение корня растения

Воздушные корни

Растения с воздушными корнями – это обитатели таких мест, в которых почва бедна влагой и кислородом. Это могут быть засоленные земли или избыточно кислые (щелочные). Поэтому таким особям категорически не хватает кислорода. Чтобы улавливать и поглощать его дополнительно, они приспособились следующим образом.

Их боковые корни возвышаются над землей и таким способом поглощают влагу и кислород прямо из окружающего воздуха. Смотрятся растения с видоизмененными корнями очень необычно, иногда даже пугающе. Если воздушных корней образуется слишком много, то дерево выглядит очень объемным, кустистым и каким-то немного сказочным.

В древние времена растениям с подобными особенностями приписывали различные магические свойства, потому что выглядели они действительно мистически. Представителями можно назвать следующие виды:

• орхидеи, в том числе декоративные комнатные растения;
• некоторые виды фикусов;
• метросидеросы;
• заросли мангровых деревьев;
• лианы;
• монстера и прочие.

КОРЕНЬ

Ключевые слова конспекта: почвенное питание, корень, функции корня, типы корней, корневые системы, внутреннее строение корня, зоны корня, клеточное строение корня, видоизменения корней.

Почвенное питание

Почва состоит из твердых частиц, oбразующихся из материнскoй пoрoды, тип кoтoрoй oпределяет минеральный сoстав пoчвы. Сoдержание в пoчве вoды — главный фактoр для развития растений. Наибoлее благoприятными для удержания вoды считаются пoчвы, сoстoящие из частиц разнoгo размера. Живые кoмпoненты пoчвы (микрooрганизмы, грибы, беспoзвoнoчные и мелкие пoзвoнoчные живoтные) спoсoбствуют улучшению плoдoрoдия пoчв. Так, азoтфиксирующие бактерии и сине-зеленые вoдoрoсли oбoгащают пoчву связанным азoтoм, микoризooбразующие грибы стимулируют минеральнoе питание растений. Oчень важнo наличие в пoчве oрганических oстаткoв, кoтoрые пoстoяннo пoдвергаются минерализации микрooрганизмами и являются непрерывным истoчникoм пoчвеннoгo питания.  Чем больше органических остатков в почве, тем она плодороднее.

Корень. Функции корня

Корень — подземная часть вегетативного тела растения, закрепляющая его в почве. Появился впервые у сосудистых растений.

Корень — осевой орган, обладающий радиальной симметрией и неопределенно долго нарастающий в длину, благодаря деятельности апикальной (верхушечной) меристемы. От стебля он отличается тем, что на нем никогда не нарастают листья, а апикальная меристема прикрыта чехликом. Функции корня:

1. Механическая — закрепление растения в почве.
2. Питательная — поглощение воды и минеральных веществ.
3. Проводящая — транспорт воды и растворов веществ.
4. Запасающая — «депо» запасных веществ.
5. Синтезирующая — синтез органических веществ (гормонов).
6. Связующая — взаимодействие с корнями других растений, грибами и бактериями.

Дополнительные функции — дыхательная у водных растений, «подпорочная» (закрепление на опоре у лиан) и др.

Типы корней

В корне различают главный корень, боковые и придаточные корни. Первичный корень закладывается еще в зародыше, он ориентирован вниз и становится у голосеменных и цветковых растений главным. Боковые корни формируются на главном.

Внутреннее строение корня

Проводящая система корня (ситовидные трубки и сосуды) радиально расположена в центре корня, образуя клетками основной ткани осевой цилиндр. Пo сoсудам прoисхoдит транспoрт вoды с раствoренными в ней веществами к наземным oрганам растения oт кoрневых вoлoскoв. Между тяжами сoсудoв нахoдятся ситoвидные трубки. Oни служат для транспoртирoвки oрганических раствoрoв oт наземнoй части растения к клеткам кoрня.

Между флoэмoй и ксилемoй распoлoжена oбразoвательная ткань — камбий, клетки кoтoрoгo непрерывнo делятся, oбеспечивая рoст кoрня в тoлщину. Всасывание вoды с раствoренными в ней веществами oсуществляется в зoне кoрневых вoлoскoв. Корневой волосок — это вырост клетки, он живет около 20 дней и заменяется новым.

Зоны корня на продольном разрезе:

1. Корневой чехлик.
2. Зонa деления — делящиеся клетки обрaзовaтельной ткaни.
3. Зонa ростa — осуществляет рост корня в длину.
4. Зонa всaсывaния — рaсположенa выше зоны ростa. Ее поверхность покрытa выростaми нaружных клеток — корневыми волоскaми, которые всaсывaют из почвы воду с рaстворенными в ней веществaми. Корневые волоски покрыты слизью, которaя рaстворяет минерaльные чaстицы почвы, и корни прочно сцепляются с субстрaтом. В этой зоне зaклaдывaются боковые корни.
5. Зонa проведения — в центре корня нaходится проводящaя ткaнь, обрaзовaннaя древесиной (ксилемой) и лубом (флоэмой). Для зоны хaрaктерен постоянный рост. Нa ее долю приходится большaя чaсть длины корня. Здесь корень утолщается, благодаря делению клеток камбия. В зоне проведения корень ветвится.

Видоизменения корней.

Корнеплоды вследствие сильного разрастания паренхимы или за счет деятельности дополнительных слоев камбия происходит утолщение корня, его видоизменение в корнеплод. У редьки, свеклы и репы большая часть корнеплода образована разросшимся основанием стебля; у моркови, наоборот, главную часть корнеплода формирует главный корень. Корнеплоды приспособлены для запасания питательных веществ.

Другие видоизменения: корнеклубни (георгин), воздушные корни (кукуруза).

Это конспект по теме «Корень». Выберите дальнейшие действия:

• Перейти к следующему конспекту: Побег (лист, стебель, почка)
• Вернуться к списку конспектов по Биологии.
• Проверить знания по Биологии за 6 класс.

Поглощение корнями воды и минеральных веществ

Поглощение корнями воды и минеральных веществ

Поглощение питательных веществ корнем происходит активным и пассивным путем. Активный связывают с процессами метаболизма, с затрачиванием энергии, с процессами дыхания. Второй, пассивный, связывают с диффузией веществ. Он не зависит от процессов метаболизма.

Через корневые волоски вода с минеральными веществами попадает по пропускным клеткам в сосуды центрального цилиндра. Место перехода корня в стебель, то есть корневых сосудов в стебле, называется корневой шейкой. Оно несколько утолщено. Гидростатическое давление формируется вследствие вхождения воды в сосуд из паренхимных клеток, которые их окружают. Такое давление называется корневым давлением. Возможность корневой системы поднимать воду по стеблю называют нижним корневым двигателем. Восходящий ток от корня к надземной части растения объясняется наличием корневого давления и всасывающего действия листьев благодаря транспирации (испарению воды листьями).

Величина тургорного давления во всех частях растения одинакова. Тургор (от лат. turgor – вздутие, наполнение) – это напряженное состояние клеточной оболочки, которое возникает благодаря гидростатическому давлению содержимого клетки. Благодаря тургору ткани растений имеют определенную упругость. Осмотическое давление – это избыточное давление со стороны раствора, которое препятствует проникновению растворителя через полупроницаемую мембрану из менее концентрированного в более концентрированный раствор. Осмос – это диффузия воды через полупроницаемую мембрану из области меньшей концентрации растворенного вещества в область с большей его концентрацией до их выравнивания. Всасывающая сила больше в части, где больше осмотическое давление:

S = P — T,

где S – всасывающая сила, Р – осмотическое давление, Т – тургорное давление.

Внутреннее давление на стенку клетки растений всегда превышает давление на нее из внешней среды.

Поперечное строение корня.

На
поперечном срезе в зоне всасывания у
двудольных растений, а у однодольных –
и в зоне проведения выделяют три основные
части: покровно-всасывательная ткань,
первичная кора и центральный осевой
цилиндр.

Покровно-всасывательная
ткань – ризодерма выполняет покровную,
всасывательную, а также, частично,
опорную функции. Представлена одним
слоем клеток эпиблемы.

Первичная
кора корня наиболее мощно развита.
Состоит из экзодермы, мезодермы =
паренхимы первичной коры и эндодермы.
Клетки экзодермы многоугольные, плотно
прилегающие друг к другу, располагаются
в несколько рядов. Их клеточные стенки
пропитаны суберином (опробковение) и
лигнином (одревеснение). Суберин
обеспечивает непроницаемость клеток
для воды и газов. Лигнин придает ей
прочность. Поглощенные ризодермой вода
и минеральные соли проходят через
тонкостенные клетки экзодермы = пропускные
клетки. Они расположены под корневыми
волосками. По мере отмирания клеток
ризодермы эктодерма может выполнять и
покровную функцию.

Мезодерма
располагается под эктодермой и состоит
из живых паренхимных клеток. Они выполняют
запасающую функцию, а также функцию
проведения воды и растворенных в ней
солей от корневых волосков в центральный
осевой цилиндр.

Внутренний
однорядный слой первичной коры представлен
эндодермой. Выделяют эндодерму с поясками
Каспари и эндодерму с подковообразными
утолщениями.

Эндодерма с поясками
Каспари – начальный этап формирования
эндодермы, при котором утолщены только
радиальные стенки ее клеток за счет
пропитывания их лигнином и суберином.

У
однодольных растений в клетках эндодермы
происходит дальнейшее пропитывание
суберином клеточных стенок. В результате
неутолщенной остается только наружная
клеточная стенка. Среди этих клеток
наблюдаются клетки с тонкими целлюлозными
оболочками. Это пропускные клетки. Они
обычно располагаются напротив лучей
ксилемы пучка радиального типа.

Считают,
что эндодерма является гидравлическим
барьером, способствуя продвижению
минеральных веществ и воды из первичной
коры в центральный осевой цилиндр, и
препятствуя их обратному току.

Центральный
осевой цилиндр состоит из однорядного
перицикла и радиального сосудисто-волокнистого
пучка. Перицикл способен к меристематической
активности. Он образует боковые корни.
Сосудисто-волокнистый пучок является
проводящей системой корня. В корне
двудольных растений радиальный пучок
состоит из 1 – 5 лучей ксилемы. У однодольных
– от 6 и более лучей ксилемы. Сердцевины
корни не имеют.

У
однодольных растений строение корня в
течение жизни растения не претерпевает
значительных изменений.

Для
двудольных растений
на границе зоны всасывания и зоны
укрепления (проведения) происходит
переход от первичного ко вторичному
строению
корня. Процесс вторичных изменений
начинается с появления прослоек камбия
под участками первичной флоэмы, внутрь
от нее. Камбий возникает из слабо
дифференцированной паренхимы центрального
цилиндра (стелы).

Между
лучами первичной ксилемы из клеток
прокамбия (боковая меристема) образуются
дуги камбия, замыкающиеся на перицикле.
Перицикл частично формирует камбий и
феллоген. Камбиальные участки, возникшие
из перицикла, образуют только паренхимные
клетки сердцевинных лучей. Клетки камбия
к центру откладывают вторичную ксилему,
а кнаружи – вторичную флоэму. В результате
деятельности камбия между лучами
первичной ксилемы формируются открытые
коллатеральные сосудисто-волокнистые
пучки, число которых равно числу лучей
первичной ксилемы.

На
месте перицикла закладывается пробковый
камбий (феллоген), дающий начало перидерме
– вторичной покровной ткани. Пробка
изолирует первичную кору от центрального
осевого цилиндра. Кора отмирает и
сбрасывается. Покровной тканью становится
перидерма. И корень фактически представлен
центральным осевым цилиндром. В самом
центре осевого цилиндра сохранены лучи
первичной ксилемы, между ними располагаются
сосудисто-волокнистые пучки. Комплекс
тканей снаружи от камбия получил название
вторичной коры. Т.о. корень вторичного
строения состоит из ксилемы, камбия,
вторичной коры и пробки.

Поверхностная корневая система

Поверхностная корневая система образуется у сосны также при неглубоком залегании плотного тяжелого карбонатного суглинка и на таких почвах нередко наблюдается ветровал сосновых семенников, а иногда и семенников лиственницы. Это явление встречается, например, в ряде мест Плесецкого района Архангельской области. На Кольском полуострове ( Мурманская область) ветровал сосновых семенников выражен в местах выхода на дневную поверхлость кристаллических горных пород.

Поверхностная корневая система у сосны, как мы уже говорили, образуется также при неглубоком залегании плотного тяжелого карбонатного суглинка. На таких почвах часто вываливаются ветром сосновые семенники, а иногда и семенники лиственницы, например в некоторых местах Плесецкого района Архангельской области.

На Кольском полуострове ( Мурманская область) и в Северной Карелии ветровал сосновых семенников происходит в местах выхода на дневную поверхность кристаллических горных пород.

Поверхностную корневую систему со слабым развитием вертикально развивающихся корней, всего на 0 5 — 1 м в глубину, образует сосна и на бедных влагой песчаных почвах, где она также может вываливаться сравнительно легко от ветра.

Деревья с поверхностной корневой системой больше подвержены ветровалу, более ослаблены и чаще отмирают на корню.

Диспропорция между усилившейся после рубки транспирацией и ограниченным поступлением влаги из почвы, а также разрывы мелких корней вследствие раскачивания деревьев ветром приводят на неглубоких тяжелых влажных почвах к снижению прироста сразу после рубки. Напротив, деревья на глубоких дренированных почвах, где они образуют глубоко идущие в почву корни и лучше обеспечены влагой, сравнительно хорошо выдерживают изменение обстановки и способны увеличить прирост по диаметру через 2 — 3 года, а иногда и сразу после рубки.

Эти различия отражаются и на анатомическом строении дерева.

Деревья с поверхностной корневой системой больше подвержены ветровалу, более ослаблены и чаще отмирают на корне.

Поврежденная копытами скота поверхностная корневая система ели не в состоянии оказывать сопротивление опенку.

Известны факты воздействия ветра, когда от ветровала страда ПТК с ослабленным дренажом, формирующие поверхностную корневую систему деревьев и расположенные на ветробойных местоположениях.

Ветровал развивается часто в ПТК ельников аккумулятивных склонов с богатыми влажными суглинками, где ель имеет маломощную поверхностную корневую систему. Более ветроустойчивы древостой ПТК денудационных склонов с гльгбово-каменными субстратами, где ель прочно укореняется в расщелинах глыб.

Огонь даже низовой уничтожает тонкокорую, с кроной, низко опускающейся по стволу, с более тонкокорой поверхностной корневой системой ель и пихту и удаляет таким образом сразу два основных препятствия к появлению самосева сосны.

Старые же деревья сосны при любых пожарах имеют шансы уцелеть вследствие более толстой коры, высоко поднятой кроны и весьма глубоко уходящей в почву корневой системы; эти старые деревья остаются в качестве семенников разбросанными в большем или меньшем количестве и после сильных пожаров.

После цветения растения пересаживают в широкие и неглубокие горшки или плошки, так как у азалий поверхностная корневая система, проводят обрезку, удаляя слабые, жирующие побеги и прищипывают верхушки молодых побегов, стимулируя их ветвление. Пинцировку проводят в два-три приема, прищипывая побеги с тремя-четырьмя развитыми листьями. В конце июня пинцировку прекращают, так как в это время на побегах начинается формирование цветочных почек будущего года.

Азалии нуждаются во влажном воздухе. В период активного роста, с марта по сентябрь, их регулярно опрыскивают мягкой водой. Не рекомендуют опрыскивать в период цветения, чтобы избежать появления пятен на цветках. Для нормального цветения нужны высокая интенсивность света и подкормки комплексным удобрением.

Веймутова сосна является относительно ветроустойчивой породой, но, как и обыкновенная сосна, может давать и поверхностную корневую систему, например на мелких почвах. К фабричному дыму веймутова сосна не менее чувствительна, чем обыкновенная сосна.

Значительные по площади участки подземных сооружений, обвалованных достаточным слоем земли, озеленяют небольшими группами кустарников, имеющих поверхностную корневую систему, или многолетников.

При необходимости декоративного оформления на них устраивают небольшие рокарии. Во избежание обледенения посадки деревьев и кустарников предусматривают на расстоянии не менее 40 м от открытых брызгальных устройств, а от градирен — на расстоянии не менее 1 5 их высоты.

Внешнее строение корня.

Внутреннее строение корня

Корневой чехлик

Корень растёт в длину своей верхушкой, где находятся молодые клетки образовательной ткани. Растущая часть покрыта корневым чехликом, защищающим кончик корня от повреждений, и облегчает продвижение корня в почве во время роста.

Последняя функция осуществляется благодаря свойству внешних стенок корневого чехлика покрываться слизью, что уменьшает трение между корнем и частичками почвы.

Могут даже раздвигать частички почвы. Клетки корневого чехлика живые, часто содержат зёрна крахмала. Клетки чехлика постоянно обновляются за счёт деления. Участвует в положительных геотропических реакциях (направление роста корня к центру Земли).

Клетки зоны деления активно делятся, протяженность этой зоны у разных видов и у разных корней одного и того же растения неодинакова.

За зоной деления расположена зона растяжения (зона роста).

Протяжённость этой зоны не превышает нескольких миллиметров.

По мере завершения линейного роста наступает третий этап формирования корня— его дифференциация, образуется зона дифференциации и специализации клеток (или зона корневых волосков и всасывания).

В этой зоне уже различают наружный слой эпиблемы (ризодермы) с корневыми волосками, слой первичной коры и центральный цилиндр.

Строение корневого волоска

Корневые волоски — это сильно удлинённые выросты наружных клеток, покрывающих корень. Количество корневых волосков очень велико (на 1 мм2 от 200 до 300 волосков).

Их длина достигает 10 мм. Формируются волоски очень быстро (у молодых сеянцев яблони за 30-40 часов). Корневые волоски недолговечны.

Они отмирают через 10-20 дней, а на молодой части корня отрастают новые. Это обеспечивает освоение корнем новых почвенных горизонтов. Корень непрерывно растёт, образуя всё новые и новые участки корневых волосков. Волоски могут не только поглощать готовые растворы веществ, но и способствовать растворению некоторых веществ почвы, а затем всасывать их.

Участок корня, где корневые волоски отмерли, некоторое время способен всасывать воду, но затем покрывается пробкой и теряет эту способность.

Оболочка волоска очень тонкая, что облегчает поглощение питательных веществ. Почти всю клетку волоска занимает вакуоль, окружённая тонким слоем цитоплазмы. Ядро находится в верхней части клетки.

Вокруг клетки образуется слизистый чехол, который содействует склеиванию корневых волосков с частицами почвы, что улучшает их контакт и повышает гидрофильность системы. Поглощению способствует выделение корневыми волосками кислот (угольной, яблочной, лимонной), которые растворяют минеральные соли.

Корневые волоски играют и механическую роль — они служат опорой верхушке корня, которая проходит между частичками почвы.

Под микроскопом на поперечном срезе корня в зоне всасывания видно его строение на клеточном и тканевом уровнях.

На поверхности корня — ризодерма, под ней — кора. Наружный слой коры — экзодерма, вовнутрь от неё — основная паренхима. Её тонкостенные живые клетки выполняют запасающую функцию, проводят растворы питательных веществ в радиальном направлении — от всасывающей ткани к сосудам древесины.

В них же происходит синтез ряда жизненно важных для растения органических веществ. Внутренний слой коры — эндодерма. Растворы питательных веществ, поступающие из коры в центральный цилиндр через клетки эндодермы, проходят только через протопласт клеток.

Кора окружает центральный цилиндр корня.

Она граничит со слоем клеток, долго сохраняющих способность к делению. Это перицикл. Клетки перицикла дают начало боковым корням, придаточным почкам и вторичным образовательным тканям. Вовнутрь от перицикла, в центре корня, находятся проводящие ткани: луб и древесина. Вместе они образуют радиальный проводящий пучок.

Проводящая система корня проводит воду и минеральные вещества из корня в стебель (восходящий ток) и органические вещества из стебля в корень (нисходящий ток).

Состоит она из сосудисто-волокнистых пучков. Основными слагаемыми частями пучка являются участки флоэмы (по ним вещества передвигаются к корню) и ксилемы (по которым вещества передвигаются от корня).

Основные проводящие элементы флоэмы — ситовидные трубки, ксилемы — трахеи (сосуды) и трахеиды.

Корневые системы и их классификация. Типы корневых систем

Видоизменения корней:

Корнеплод — утолщённый главный корень.

В образовании корнеплода участвуют главный корень и нижняя часть стебля.

Большинство корнеплодных растений двулетние. Корнеплоды состоят в основном из запасающей основной ткани (репа, морковь, петрушка).

Корневые клубни (корневые шишки) образуются в результате утолщения боковых и придаточных корней.

С их помощью растение цветёт быстрее.

Корни-зацепки — своеобразные придаточные корни. При помощи этих корней растение «приклеивается» к любой опоре.

Ходульные корни — выполняют роль опоры.

Досковидные корни представляют собой боковые корни, проходящие у самой поверхности почвы или над ней, образующие треугольные вертикальные выросты, примыкающие к стволу. Характерны для крупных деревьев тропического дождевого леса.

Воздушные корни — боковые корни, растут в надземной части.

Поглощают дождевую воду и кислород из воздуха. Образуются у многих тропических растений в условиях недостатка минеральных солей в почве тропического леса.

Микориза — сожительство корней высших растений с гифами грибов. При таком взаимовыгодном сожительстве, называемом симбиозом, растение получает от гриба воду с растворёнными в ней питательными веществами, а гриб — органические вещества.

Микориза характерна для корней многих высших растений, особенно древесных. Грибные гифы, оплетающие толстые одревесневшие корни деревьев и кустарников, выполняют функции корневых волосков.

Бактериальные клубеньки на корнях высших растений — сожительство высших растений с азотфиксирующими бактериями — представляют собой видоизменённые боковые корни, приспособленные к симбиозу с бактериями.

Бактерии проникают через корневые волоски внутрь молодых корней и вызывают у них образование клубеньков. При таком симбиотическом сожительстве бактерии переводят азот, содержащийся в воздухе, в минеральную форму, доступную для растений.

А растения, в свою очередь, предоставляют бактериям особое местообитание, в котором отсутствует конкуренция с другими видами почвенных бактерий. Бактерии также используют вещества, находящиеся в корнях высшего растения.

Чаще других бактериальные клубеньки образуются на корнях растений семейства Бобовые. В связи с этой особенностью семена бобовых богаты белком, а представителей семейства широко используют в севообороте для обогащения почвы азотом.

Дыхательные корни — у тропических растений — выполняют функцию дополнительного дыхания.

Типы корневых систем

В стержневой корневой системе главный корень сильно развит и хорошо заметен среди других корней (характерно для двудольных).

Разновидность стержневой корневой системы — ветвистая корневая система: состоит из нескольких боковых корней, среди которых не различают главный корень; характерна для деревьев.

В мочковатой корневой системе на ранних этапах развития главный корень, образованный зародышевым корешком, отмирает, а корневая система составляется придаточными корнями (характерна для однодольных). Стержневая корневая система проникает в почву обычно глубже, чем мочковатая, однако мочковатая корневая система лучше оплетает прилегающие частицы грунта.

Придаточные корни растут непосредственно из стебля.

Они отрастают от луковицы (представляющей собой особый стебель) или от садовых черенков.

Воздушные корни. Корни, которые растут от стебля, но не проникают в землю.

Они используются лазящими растениями для закрепления, как, например, у плюща.

Опорные (ходульные) корни.

Особый тип воздушных корней. Они отрастают от стебля и затем проникают в землю, которая может быть покрыта водой. Они поддерживают тяжёлые растения, например, мангры.