Отправить свою хорошую работу в базу знаний просто. Используйте форму, расположенную ниже
Студенты, аспиранты, молодые ученые, использующие базу знаний в своей учебе и работе, будут вам очень благодарны.
Размещено на http://www.allbest.ru/
Основные функции корней растений
Введение
3. Функции корня
5. Анатомия корня
Литература
Введение
Комрень -- осевой, (обычно) подземный вегетативный орган высших 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.
Основные функции корня
Закрепление растения в субстрате;
Всасывание, проведение воды и минеральных веществ;
Запас питательных веществ;
Взаимодействие с корнями других растений (симбиоз) , грибами, микроорганизмами, обитающими в почве (микориза, клубеньки бобовых).
Вегетативное размножение
Синтез биологически активных веществ
У многих растений корни выполняют особые функции (воздушные корни, корни-присоски).
Происхождение корня.
Тело первых вышедших на сушу растений ещё не было расчленено на побеги и корни. Оно состояло из ответвлений, одни из которых поднимались вертикально, а другие прижимались к почве и поглощали воду и питательные вещества. Несмотря на примитивное строение, эти растения были обеспечены водой и питательными веществами, так как имели небольшие размеры и жили около воды.
В ходе дальнейшей эволюции некоторые ответвления стали углубляться в почву и дали начало корням, приспособленным к более совершенному почвенному питанию. Это сопровождалось глубокой перестройкой их структуры и появлением специализированных тканей. Образование корней было крупным эволюционным достижением, благодаря которому растения смогли осваивать более сухие почвы и образовывать крупные побеги, поднятые вверх к свету. Например, у моховидных настоящих корней нет, их вегетативное тело небольших размеров -- до 30 см, обитают мхи во влажных местах. У папоротникообразных появляются настоящие корни, это приводит к увеличению размеров вегетативного тела и к расцвету этой группы в каменноугольный период.
1. Видоизменения и специализация корней
Корни некоторых строений имеют склонность к метаморфозу.
Видоизменения корней:
Корнеплод -- утолщенный придаточный 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.
Корни-зацепки -- своеобразные придаточные корни. При помощи этих корней растение «приклеивается» к любой опоре.
Ходульные корни -- выполняют роль опоры.
Воздушные корни -- боковые корни, растут в надземной части. Поглощают дождевую воду и кислород из воздуха. Образуются у многих тропических растений в условиях повышенной влажности.
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 почвы азотом.
Дыхательные корни -- у тропических растений -- выполняют функцию дополнительного дыхания.
2. Особенности строения корней
Совокупность корней одного растения называют корневой системой.
В состав корневых систем входят корни различной природы.
Различают:
главный корень,
боковые корни,
придаточные корни.
Главный корень развивается из зародышевого корешка. Боковые корни возникают на любом корне в качестве бокового ответвления. Придаточные корни образованы побегом и его частями.
Органом называют часть тела организма, имеющую определенное строение и выполняющую определенные функции.
Тело высших растений дифференцировано на вегетативные и генеративные (репродуктивные) органы.
Вегетативные органы образуют тело высшего растения и длительное время поддерживают его жизнь. За счет тесного структурного и функционального взаимодействия вегетативных органов -- корня, стебля и листа -- осуществляются все проявления жизни растения как целостного организма: поглощение воды и минеральных веществ из почвы, фототрофное питание, дыхание, рост и развитие, вегетативное размножение.
3. Функции корня
Корень -- это осевой орган растения, служащий для укрепления растения в субстрате и поглощения из него воды и растворенных минеральных веществ. Кроме того, в корне синтезируются различные органические вещества (гормоны роста, алкалоиды и др.), которые затем перемещаются по сосудам ксилемы в другие органы растений или остаются в самом корне. Часто он является местом хранения запасных питательных веществ.
У корнеотпрысковых растений (осины, тополя, ивы, малины, вишни, сирени, осота полевого и др.) корень выполняет функцию вегетативного размножения: на корнях у них образуются придаточные почки, из которых развиваются надземные побеги -- корневые отпрыски.
Образование корней было значительным эволюционным достижением, благодаря которому растения приспособились к более совершенному почвенному питанию и смогли образовывать крупные побеги, поднимающиеся вверх, к солнечному свету.
4. Виды корней и типы корневых систем
Корень, развивающийся из зародышевого корешка семени, называется главным. От него отходят боковые корни, способные к ветвлению. Корни могут формироваться также на надземных частях растений -- стеблях или листьях; такие корни называются придаточными. Совокупность всех корней растения составляет корневую систему.
Различают два основных типа корневых систем: стержневую, имеющую хорошо развитый главный корень, который длиннее и толще других, и мочковатую, в которой главный корень отсутствует или не выделяется среди многочисленных придаточных корней. Стержневая корневая система характерна главным образом для двудольных растений, мочковатая -- для большинства однодольных.
Корень растет в длину благодаря делению клеток верхушечной (апикальной) меристемы. Кончик корня покрыт в виде наперстка корневым чехликом, который защищает нежные (слетки апикальной меристемы от механических повреждений и способствует продвижению корня в почве. Корневой чехлик, состоящий из живых тонкостенных клеток, непрерывно обновляется: но мере того как с его поверхности слущиваются старые клетки, меристема образует новые молодые клетки. Клетки чехлика продуцируют обильную слизь, которая обволакивает корень, облегчая его скольжение между частицами почвы. Кроме того, слизь создает благоприятные условия для поселения полезных бактерий. Она может также влиять на доступность почвенных ионов и обеспечивать кратковременную защиту корня от высыхания, Продолжительность жизни клеток корневого чехлика А--9 дней в зависимости от длины чехлика и вида растения.
5. Анатомия корня
На продольном разрезе кончика корня можно выделить несколько зон: деления, роста, всасывания и проведения (рис. 8.6).
Рис. 8.6. Зоны молодого корня
(а--общий вид; б--продольный разрез верхушки корня): I -- корневой чехлик; II -- зона роста; III -- зона корневых волосков (зона всасывания); IV--зона проведения; I --закладывающийся боковой корень; 2 -- корневые волоски на эпиблеме; 3 --- эпиблема; 4 -- экзодерма; 5 -- первичная кора; б -- эндодерма; 7 -- перицикл; 8 -- осевой цилиндр; 9 -- клетки корневого чехлика; 10 -- апикальная меристема.
Зона деления находится под чехликом и представлена клетками апикальной меристемы. Ее длина около 1 мм. За зоной деления расположена зона растяжения (зона роста) длиной всего несколько миллиметров. Рост клеток именно в этой зоне обеспечивает основное удлинение корня. Зона всасывания (зона корневых волосков) длиной до нескольких сантиметров начинается над зоной растяжения; функция данной зоны понятна из ее названия.
Необходимо отметить, что переход от одной зоны к другой происходит постепенно, без резких границ. Некоторые клетки начинают удлиняться и дифференцироваться еще в зоне деления, в то время как другие достигают зрелости в зоне растяжения.
Поступление почвенного раствора в корень происходит преимущественно через зону всасывания, поэтому чем больше поверхность этого участка корня, тем лучше он выполняет свою основную всасывающую функцию. Именно в связи с этой функцией часть клеток кожицы вытянута в корневые волоски длиной 0,1--8 мм (см. рис. 8.6). Почти всю клетку корневого волоска занимает вакуоль, окруженная тонким слоем цитоплазмы. Ядро располагается в цитоплазме возле верхушки волоска. Корневые волоски способны охватывать частички почвы, как будто срастаются с ними, что облегчает поглощение из почвы воды и минеральных веществ. Поглощению способствует также выделение корневыми волосками различных кислот (угольной, яблочной, лимонной, щавелевой), которые растворяют частички почвы.
Формируются корневые волоски очень быстро (у молодых сеянцев яблони за 30--40 ч). У одной особи четырехмесячного растения ржи примерно 14 млрд. корневых волосков с площадью поглощения около 400 м2 и суммарной длиной более 10 тыс. км; поверхность всей корневой системы, включая корневые волоски, составляет примерно 640 м2, т. е. в 130 раз больше, чем у побега. Функционируют корневые волоски недолго -- обычно 10--20 дней. Сменяют отмершие корневые волоски в более нижней части корня новые. Таким образом, наиболее деятельная, всасывающая зона корней все время перемещается вглубь и в стороны вслед за растущими кончиками разветвлений корневой системы. При этом общая всасывающая поверхность корней все время увеличивается.
корневая система растение анатомическое
Рис. 8.7. Поперечный срез корня
(а -- однодольного, 6 -- двудольного растения): I-- центральный (осевой) цилиндр; 2 -- остатки эпибле-мы; 3 -- экзодерма; 4 -- паренхима первичной коры; 5 -- эндодерма; 6 -- перицикл; 7 -- флоэма; 8 -- ксилема; 9 -- пропускные клетки эндодермы; 10 -- корневой волосок.
На поперечном разрезе в корне отличают кору и центральный цилиндр (рис. 8.6 и 8.7).
Первичная кора покрыта своеобразным эпидермисом, клетки которого участвуют в образовании корневых волосков. В связи с этим эпидермис корня называется ризодермой или эпиблемой.
В состав первичной коры входят экзодерма, паренхима и эндодерма. Экзодерма состоит с одного или нескольких слоев клеток, стенки которых способны утолщаться. После отмирания эпидермы эти слои коры выполняют функцию покровной ткани. Утолщения оболочки имеет и внутренний слой коры -- эндодерма.
Осевой, или центральный, цилиндр состоит из проводящей системы (ксилемы и флоэмы), окруженной кольцом живых клеток перицикла, способного к меристематической деятельности.
За счет деления клеток перицикла образуются боковые корни. Внутреннюю часть центрального цилиндра у большинства корней занимает сложный проводящий пучок радиального строения: радиально расположенные участки первичной ксилемы чередуются с участками первичной флоэмы. У однодольных и папоротников первичная структура корня сохраняется в течение всей жизни. У двудольных и голосеменных растений за счет деятельности камбия образуется вторичная структура корня: в центральном цилиндре происходят изменения (камбий образует вторичные проводящие ткани), обусловливающие рост корня в толщину.
6. Минеральное питание растений
Минеральное питание--это совокупность процессов поглощения из почвы, передвижения и усвоения макро- и микроэлементов (N, S, Р, К, Са, Mg, Mп, Zn, Fе, Си и др.), необходимых для жизни растительного организма. Вместе с фотосинтезом минеральное питание составляет единый процесс питания растений.
Поступление воды и растворенных веществ в клетки корня через биологические мембраны осуществляются благодаря таким процессам, как осмос, диффузия, облегченная диффузия, активный транспорт (см. гл. 1).
Главными движущими силами, обеспечивающими передвижение почвенного раствора по сосудам корня и стебля к ночкам, листьям и цветкам, являются присасывающая сила транспирации и корневое давление.
Практически все минеральные вещества и воду, необходимые для роста и развития, растения получают из почвы -- верхнего плодородного слоя земной коры, измененного под влиянием природных факторов и деятельности человека.
7. Значение обработки почвы и внесения удобрений в жизни культурных растений
Количество воды и минеральных веществ в почве обусловлено ее физическими и химическими свойствами, жизнедеятельностью микроорганизмов и растений, типом почвы и т. д. Совокупность всех этих факторов определяет плодородие почвы, от которого в значительной мере зависит урожайность сельскохозяйственных растений. Поэтому научно обоснованная обработка почвы (лущение, вспашка, культивация, прикатывание, боронование и др.) играет первостепенную роль в повышении ее плодородия. В результате растения получают наилучшие условия для роста и развития в течение всего периода вегетации.
Обработка почвы сопровождается уменьшением размера почвенных частиц. Это ведет к увеличению поглотительной и во-доудерживающей способности почвы. Раздробленность почвенных частиц способствует увеличению их поверхности, что и позволяет почве долго удерживать растворы минеральных веществ, связывать их в менее растворимые соединения и тем самым замедлять их вымывание.
Рыхлая почва отличается хорошей водопроницаемостью и повышенной влагоемкостью. При малой водопроницаемости дождевая и особенно талая вода не успевает впитываться в почву, стекая по уклонам, унося с собой мелкие частицы почвы, вызывая ее эрозию- При отсутствии стока вода застаивается на поверхности поля, закрывая доступ воздуха в почву. Это приводит к угнетению и даже гибели растений (например, вымоканию озимых культур весной). Рыхлая почва содержит значительное количество капиллярной влаги, которая заполняет капиллярные промежутки между почвенными частицами. Под воздействием капиллярных сил эта влага может подниматься в верхние горизонты почвы, создавая восходящий ток. Это особенно важно в летний период, когда усиливается скорость испарения воды с поверхности почвы и растения испытывают затруднения в водоснабжении.
Тепловой режим почв связан с водным и воздушным режимами. Например, повышение температуры почвы усиливает передвижение воды в ней, а также разложение органических соединений и образование минеральных веществ. Поэтому чем быстрее весной будет обработана почва, тем скорее и глубже она прогреется, особенно если в почве имеются крупные поры.
Таким образом, механическая обработка почвы создает в меру рыхлый пахотньй слой, оптималъньй водный, воздушный и тепловой режим почвы, активизирует жизнедеятельность микроорганизмов, переводящих органические вещества гумуса в минеральные соли, которые в виде водных растворов поглощаются корнями растений. При обработке почвы уничтожаются сорняки, вредители и возбудители болезней растений, заделываются в почву растительные остатки, удобрения.
Обычно в плодородной почве содержится достаточное количество таких важнейших элементов минерального питания, как азот, фосфор, калий, сера, кальций, магний и др. Их количество, выносимое с одним урожаем, сравнительно невелико. Однако, когда с поля снимается один урожай за другим и необходимые элементы изымаются из круговорота, содержание некоторых из них (чаще всего калия) может настолько уменьшиться, что возникает потребность вносить удобрения, содержащие дефицитные элементы. Недостаток питательных веществ не могут заменить никакие другие агротехнические приемы.
Удобрения -- вещества, необходимые для минерального питания растений и повышения плодородия почвы. По химическому составу удобрения обычно разделяют на органические и минеральные.
Органические удобрения (навоз, торф, навозная жижа, компост, сапропели, птичий помет и др.) содержат питательные вещества в форме органических соединений растительного и животного происхождения. Они разлагаются очень медленно и длительное время могут обеспечивать растения как макро-, так и микроэлементами. Кроме того, органические удобрения улучшают физические свойства почвы: повышают ее структурированность, водоудерживающую способность, улучшают тепловой режим, активизируют деятельность почвенных микроорганизмов.
Дозы навоза зависят от почвенно-климатическнх условий, биологических особенностей культуры и качества удобрений. Например, оптимальными дозами подстилочного навоза под основные культуры считаются следующие: под озимые зерновые -- 20--30 т/га, под кукурузу и картофель -- 50--70, под корнеплоды и овощи -- 70--80 т/га. При этом необходимо дополнительно вносить минеральные удобрения.
Минеральные удобрения содержат все необходимые для растений питательные вещества. В основу их классификации положен химический состав удобрений -- азотные, фосфорные, калийные, комплексные, известковые, микроудобрения. Все они легче и быстрее, чем органические, разлагаются в почве. Минеральные удобрения вносят осенью или весной одновременно с посевом семян, часто в виде подкормки в различные периоды вегетации растений.
Бактериальные удобрения (нитрагин, азотобактерин, фосфо-робактерин) -- это препараты, содержащие полезные для сельскохозяйственных растений почвенные микроорганизмы, способные улучшать корневое питание растений.
Удобрения способны значительно повысить урожайность сельскохозяйственных культур. Считается, что в мире каждый четвертый житель питается продуктами, полученными в результате применения удобрений.
Значение удобрений состоит также и в том, что они не только повышают урожайность, но и при правильном применении улучшают качество растениеводческой продукции. Например, азотная подкормка озимой пшеницы в период колошения (молочной спелости) повышает содержание белка в зерне на 1 --3%, а внесение фосфорных и калийных удобрений увеличивает содержание крахмала в клубнях картофеля, сахара в корнеплодах, выход у льна-долгунца.
Видоизменения (метаморфозы) корней. В процессе исторического развития корни многих видов растений приобрели, помимо основных, некоторые дополнительные функции. Одной из таких функций является запасающая. Утолщенный в результате откладывания питательных веществ главный корень называется корнеплодом. Корнеплоды образуются у ряда двулетних растений (репы, моркови, свеклы, брюквы и др.). Утолщения боковых или придаточных корней (ятрышник, любка, чистяк, георгин и др.) называются корневыми клубнями или корневыми шишками. Запасные питательные вещества корнеплодов и корневых клубней расходуются на образование и рост вегетативных и генеративных органов растений.
У многих растений развиваются сократительные, воздушные, ходульные и другие виды корней.
Сократительные, или втягивающие, корни способны значительно сокращаться в продольном направлении. При этом они втягивают нижнюю часть стебля с почками возобновления, клубни, луковицы глубоко в почву и таким образом обеспечивают перенесение неблагоприятного холодного зимнего периода. Такие корни имеются у тюльпана, нарцисса, гладиолуса и др.
У тропических растений придаточные воздушные корни способны улавливать атмосферную влагу, а мощные ветвистые ходульные корни на стволах мангровых деревьев обеспечивают сопротивляемость растений прибойным волнам. Во время отлива деревья возвышаются на корнях, как на ходулях.
Растения, произрастающие на болоте или почвах, бедных кислородом, образуют дыхательные корни. Это отростки боковых корней, растущие вертикально вверх и возвышающиеся над водой или почвой. Они богаты воздухоносной тканью -- аэренхимой -- с крупными межклеточными пространствами, через которые атмосферный воздух поступает в подземные части корней.
Литература
1. Фёдоров Ал. А., Кирпичников М.Э. и Артюшенко З.Т. Атлас по описательной морфологии высших растений.
2. Стебель и корень / Академия наук СССР. Ботанический институт им. В.Л. Комарова. Под общ. ред. чл.-корр. АН СССР П.А. Баранова.
3. Фотографии М. Б. Журманова -- М.--Л.: Изд-во Академии наук СССР, 1962. -- 352 с. -- 3 000 экз.
Размещено на Allbest.ru
Подобные документы
Основной план строения тела растения и место корня в системе его органов. Особенности строения корня и корневой системы высших растений. Функции коры и ризодермы. Метаморфозы корней, симбиозы с грибницами: эктомикориза и эндомикориза. Значение корня.
реферат , добавлен 18.02.2012
Распространение плодов и семян. Почки и их типы. Происхождение и морфологическое строение цветка. Стерильные и фертильные его части, андроцей и гинецей. Видоизменения клеточной оболочки. Проводящие ткани и их функции. Строение корня однодольных растений.
контрольная работа , добавлен 17.01.2011
Происхождение цветка, основные теории. Микроспорогенез, строение мужского гаметофита (пыльцевого зерна). Ботаническая характеристика рода Паслен, русские и латинские названия сорных растений из разных семейств. Характеристика суккулентов, примеры.
контрольная работа , добавлен 12.07.2012
Исследование основных жизненных форм растений. Описание тела низших растений. Характеристика функций вегетативных и генеративных органов. Группы растительных тканей. Морфология и физиология корня. Видоизменения листа. Строение почек. Ветвление побегов.
презентация , добавлен 18.11.2014
Ткани высших растений (покровные, проводящие, механические, основные, выделительные). Строение растения и функции его органов: корня, стебля, листа, побега и цветка. Разновидности корневых систем. Роль цветка как особой морфологической структуры.
презентация , добавлен 28.04.2014
Рост и развитие корня растения, особенности и этапы данного процесса в ходе прорастания семени, классификация и типы. Факторы, влияющие на рост корневой системы, способствующие вещества и их эффективность. Понятие и строение, развитие воздушных корней.
контрольная работа , добавлен 08.01.2015
Покровная, пучковая и основная ткани растений. Ткани и локальные структуры, выполняющее одинаковые структуры функции. Клеточное строение ассимиляционного участка листа. Внутреннее строение стебля. Отличие однодольных растений от двудольных растений.
презентация , добавлен 27.03.2016
Активирование определенных ферментативных систем растений с помощью микроэлементов. Роль почвы как комплексного эдафического фактора в жизни растений, соотношение микроэлементов. Классификация растений в зависимости от потребности в питательных веществах.
курсовая работа , добавлен 13.04.2012
Закаливание растений. Сущность закаливания растений и его фазы. Закалка семян. Закаливание рассады. Реакция адаптации корневых систем, воздействуя на них температурами закаливания. Холодостойкость растений. Морозоустойчивость растений.
курсовая работа , добавлен 02.05.2005
Изучение методов и задач морфологии растений - отрасли ботаники и науки о формах растений, с точки зрения которой, растение состоит не из органов, а из членов, сохраняющих главные черты своей формы и строения. Функции корня, стеблей, листьев и цветков.
Корни подавляющего большинства растений выполняют шесть основных функций:
Корни удерживают растение в определённом положении. Эта функция очевидна для наземных растений, особенно значима она для крупных деревьев с большой массой ветвей и листьев. У многих водных растений закрепление на дне позволяет выгодно распределить в пространстве листья. У плавающих растений, например у ряски, корни не позволяют растению переворачиваться.
Корни осуществляют почвенное питание растения, поглощая из почвы воду с растворёнными в ней минеральными веществами, и проведение веществ к побегу (рис. 1).
У некоторых растений в главном корне осуществляется хранение запасных питательных веществ, таких как крахмал и другие углеводы.
В корнях происходит образование определённых веществ, нужных организму растения. Так, в корнях осуществляется восстановление нитратов до нитритов, синтез некоторых аминокислот и алкалоидов.
Корни могут осуществлять симбиоз с грибами и микроорганизмами, обитающими в почве (микориза, клубеньки представителей семейства Бобовые).
С помощью корней может осуществляться вегетативное размножение (например, корневыми отпрысками). Корневыми отпрысками размножаются такие растения, как одуванчик, слива, малина, сирень.
Поглощение воды и минеральных веществ корнем
Эта функция возникла у растений в связи с выходом на сушу.
Поглощение воды и минеральных веществ растением происходит независимо друг от друга, так как эти процессы основаны на различных механизмах действия. Вода проходит в клетки корня пассивно, а минеральные вещества поступают в клетки корня в основном в результате активного транспорта, идущего с затратами энергии.
Рис. 1. Горизонтальный транспорт воды:
1 - корневой волосок; 2 - апопластный путь; 3 - симпластный путь; 4 - эпиблема (ризодерма); 5 - эндодерма; 6 - перицикл; 7 - сосуды ксилемы; 8 - первичная кора; 9 - плазмодесмы; 10 - пояски Каспари.
Вода поступает в растение в основном по закону осмоса. Корневые волоски имеют огромную вакуоль с концентрированным клеточным соком, обладающую большим осмотическим потенциалом, который обеспечивает поступление воды из почвенного раствора в корневой волосок.
Горизонтальный транспорт веществ
Вода попадает в тело растения через ризодерму, поверхность которой сильно увеличена благодаря наличию корневых волосков.
В этой зоне в проводящем цилиндре корня формируется проводящая система корня - сосуды ксилемы, необходимая для обеспечения восходящего тока воды и минеральных веществ.
Вода с минеральными солями поглощается корневыми волосками. Эндодерма перекачивает эти вещества в проводящий цилиндр, создавая корневое давление и не позволяя воде выходить назад. Вода с солями поступает в сосуды проводящего цилиндра и поднимается транспирационным током по стеблю к листьям.
ВЕРТИКАЛЬНЫЙ ТРАНСПОРТ ВЕЩЕСТВ
Корни осуществляют проведение воды и минеральных веществ к наземным органам растения.
Вертикальное перемещение воды происходит по мёртвым клеткам ксилемы, которые не способны толкать воду к листьям. Это движение поддерживается транспирационной функцией листьев.
Определение
Корневое давление - сила, с которой корень нагнетает воду в стебель.
Корень активно перекачивает минеральные и органические вещества в сосуды ксилемы; в результате возникает повышенное осмотическое давление в сосудах корня относительно с давлением почвенного раствора. Величина корневого давления может достигать 3 атм. Доказательством наличия корневого давления служит, например, гуттация (выделение капелек воды листьями).
ОСМОС И ТУРГОР
Поступление воды из почвы в корень и продвижение её по стеблю обусловлено разностью осмотического давления.
Давление раствора клеточного сока, оказываемое на цитоплазму и стенки клетки, называется осмотическим.
Поскольку концентрация органических и минеральных веществ внутри корневого волоска выше, чем в почве, окружающая среда по отношению к клеточному соку корневых волосков представляет гипотонический раствор. Всасывая воду, клетка волоска разбавляет концентрацию клеточного сока. Постепенно клеточный сок волосков становится гипотоническим по отношению к глубже расположенным клеткам коры. И вода, поступая в них из корневых волосков, также снижает концентрацию веществ в соке. Теперь, в следующих группах клеток, концентрация сока будет выше, чем в предыдущих. По мере всасывания воды концентрация сока от клеток коры к сосудам ксилемы будет повышаться. Однако в связи с тем, что вода уходит из корневого волоска, концентрация органических веществ в нём снова увеличивается, что обеспечивает дальнейшее поглощение воды из почвы. Наружная мембрана клеток кожицы корня и корневого волоска представляет собой полупроницаемую перепонку, проницаемую для почвенного раствора и почти не проницаемую для растворённых в клеточном соке веществ.
Одностороннее прохождение растворов через полупроницаемые мембраны, отделяющие растворы разных концентраций, называется осмосом.
Осмотическому давлению противопоставляется давление растянувшейся клеточной стенки -тургорное. Интенсивность поглощения воды наружными клетками корня зависит от сосущей силы, с которой вода проникает внутрь вакуоли клетки.
Определение
Сосущая сила - это разность между осмотическим и тургорным давлениями.
Всасывающая сила всех корневых волосков корня создает корневое давление, благодаря которому вода поступает в сосуды и поднимается вверх. Сила, с которой вода поступает из корня в стебель, называется корневым давлением.
Таким образом, продвижению воды и растворённых в ней солей способствует сосущая сила корневых волосков, корневое давление, сила сцепления между молекулами воды и стенками сосудов, а также сосущая сила листьев, которые, постоянно испаряя воду, притягивают её из корней.
Развернуть
В живых клетках корня происходит первый отбор веществ, допускаемых внутрь растения. Участие живых клеток в принятии веществ обусловливает избирательную способность растения, благодаря которой различные вещества поглощаются в разных количествах. Так как поступление в сильной степени зависит от потребления, растение принимает на различных стадиях развития то одни соли, то другие. Чем сильнее развита корневая система, тем активнее идёт поглощение воды и солей.
Часто возникают ситуации, когда корни растений выполняют некоторые дополнительные функции или одна из основных функций требует большего развития. В таких случаях образуются видоизменения корней (см. Видоизменения органов растения).
Вопросы:
1.Функции корня
2.Виды корней
3.Типы корневой системы
4.Зоны корня
5.Видоизменение корней
6.Процессы жизнедеятельности в корне
1. Функции корня
Корень
– это подземный орган растения.
Основные функции корня:
- опорная: корни закрепляют растение в почве и удерживают на протяжении всей жизни;
- питательная: через корни растение получает воду с растворенными минеральными и органическими веществами;
- запасающая: в некоторых корнях могут накапливаться питательные вещества.
2. Виды корней
Различают главные, придаточные и боковые корни. При прорастании семени первым появляется зародышевый корешок, который превращается в главный. На стеблях могут появляться придаточные корни. От главных и придаточных корней отходят боковые корни. Придаточные корни обеспечивают растение дополнительным питанием и выполняют механическую функцию. Развиваются при окучивании, например, томатов и картофеля.
3. Типы корневой системы
Корни одного растения – это корневая система. Корневая система бывает стержневая и мочковатая. В стержневой корневой системе хорошо развит главный корень. Ее имеет большинство двудольных растений (свекла, морковь). У многолетних растений главный корень может отмирать, а питание происходит за счет боковых корней, поэтому главный корень можно проследить только у молодых растений.
Мочковатая корневая система образована только придаточными и боковыми корнями. В ней нет главного корня. Такую систему имеют однодольные растения, например, злаки, лук.
Корневые системы занимают много места в почве. Например, у ржи корни распространяются вширь на 1-1,5 м и проникают вглубь до 2 м.
4. Зоны корня
В молодом корне можно выделить следующие зоны: корневой чехлик, зона деления, зона роста, зона всасывания.
Корневой чехлик имеет более темный цвет, это самый кончик корня. Клетки корневого чехлика защищают верхушку корня от повреждений твердыми частицами почвы. Клетки чехлика образованы покровной тканью и постоянно обновляются.
Зона всасывания имеет множество корневых волосков, которые пред-ставляют собой вытянутые клетки длиной не более 10 мм. Выглядит эта зона в виде пушка, т.к. корневые волоски очень маленькие. Клетки корневого волоска также, как и другие клетки, имеют цитоплазму, ядро и вакуоли с клеточным соком. Эти клетки недолговечны, быстро отмирают, а на их место образуются новые из более молодых поверхностных клеток, расположенных ближе к кончику корня. Задача корневых волосков – всасывание воды с растворенными питательными веществами. Зона всасывания постоянно перемещается за счет обновления клеток. Она нежная и легко повреждается при пересадке. Здесь присутствуют клетки основной ткани.
Зона проведения . Находится выше всасывания, не имеет корневых во-лосков, поверхность покрыта покровной тканью, а в толще находится проводящая ткань. Клетки зоны проведения представляют собой сосуды, по которым вода с растворенными веществами перемещается в стебель и в листья. Здесь так же находятся клетки-сосуды, по которым органические вещества из листьев поступают в корень.
Весь корень покрыт клетками механической ткани, что обеспечивает прочность и упругость корня. Клетки вытянутые, покрыты толстой обо-лочкой и заполнены воздухом.
5. Видоизменение корнейГлубина проникновения корней в почву зависит от условий, в которых находятся растения. На длину корней влияет влажность, состав почвы, вечная мерзлота.
Длинные корни образуются у растений в засушливых местах. Особенно это характерно для растений пустынь. Так у верблюжьей колючки корневая система достигает 15-25 м в длину. У пшеницы на неорошаемых полях корни достигают в длину до 2,5 м, а на орошаемых – 50 см и увеличивается их густота.
Вечная мерзлота ограничивает рост корней в глубину. Например, в тундре у карликовой березы корни всего 20 см. Корни поверхностные, ветвистые.
В процессе приспособления к условиям среды корни растений видоизменились и стали выполнять дополнительные функции.
1. Корневые клубни выполняют роль хранилища питательных веществ вместо плодов. Возникают такие клубни в результате утолщения боковых или придаточных корней. Например, георгины.
2. Корнеплоды – видоизменения главного корня у таких растений, как морковь, репа, свекла. Корнеплоды образуются нижней частью стебля и верхней частью главного корня. В отличие от плодов они не имеют семян. Корнеплоды имеют двулетние растения. В первый год жизни они не цветут и накапливают в корнеплодах много питательных веществ. На второй – они быстро зацветают, используя накопленные питательные вещества и образуют плоды и семена.
3. Корни-прицепки (присоски) – придаточные кори, развивающиеся у растений тропических мест. Они позволяют крепиться к вертикальным опорам (к стене, скале, стволу дерева), вынося листву к свету. Примером может быть плющ и ломонос.
4. Бактериальные клубеньки. Своеобразно изменены боковые корни у клевера, люпина, люцерны. В молодых боковых корешках поселяются бактерии, что способствует усвоению газообразного азота почвенного воздуха. Такие корни приобретают вид клубеньков. Благодаря этим бактериям эти растения способны жить на бедных азотом почвах и делать их более плодородными.
5. Воздушные корни образуются у растений, произрастающих во влажных экваториальных и тропических лесах. Такие корни свисают вниз и поглощают дождевую воду из воздуха – встречаются у орхидей, бромелиевых, у некоторых папоротников, у монстеры.
Воздушные корни-подпорки – это придаточные корни, образующиеся на ветвях деревьев и достигающие земли. Возникают у баньяна, фикуса.
6. Ходульные корни. У растений, произрастающих в приливно-отливной зоне, развиваются ходульные корни. Они высоко над водой удерживают на зыбком илистом грунте крупные облиственные побеги.
7. Дыхательные корни образуются у растений, которым не хватает кислорода для дыхания. Растения произрастают в преизбыточно увлажненных местах – в топких болотах, заводях, морских лиманах. Корни растут вертикально вверх и выходят на поверхность, поглощая воздух. Примером могут быть ива ломкая, болотный кипарис, мангровые леса.
6. Процессы жизнедеятельности в корне
1 - Всасывание корнями воды
Всасывание воды корневыми волосками из почвенного питательного раствора и проведение её по клеткам первичной коры происходит за счет разницы давлений и осмоса. Осмотическое давление в клетках заставляет минеральные вещества проникать в клетки, т.к. их содержание солей в них меньше, чем в почве. Интенсивность поглощения воды корневыми волосками называется сосущей силой. Если концентрация веществ почвенного питательного раствора будет выше, чем внутри клетки, то вода будет выходить из клеток и наступит плазмолиз – растения завянут. Такое явление наблюдается в условиях сухости почвы, а также при неумеренном внесении минеральных удобрений. Корневое давление можно подтвердить с помощью серии опытов.
Растение с корнями опускается в стакан с водой. Поверх воды для защиты её от испарения нальём тонкий слой растительного масла и отметим уровень. Через день-два вода в ёмкости опустилась ниже отметки. Следовательно, корни всосали воду и подали её наверх к листьям.
Цель: выяснить основную функцию корня.
Срежем у растения стебель, оставив пенёк высотой 2-3 см. На пенёк наденем резиновую трубку длиной 3 см, а на верхний конец наденем изогнутую стеклянную трубку высотой 20-25 см. Вода в стеклянной трубке поднимается, и вытекает наружу. Это доказывает, что воду из почвы корень всасывает в стебель.
Цель: выяснить, как температура влияет на работу корня.
Один стакан должен быть с тёплой водой (+17-18ºС), а другой с холодной (+1-2ºС). В первом случае вода выделяется обильно, во втором – мало, или совсем приостанавливается. Это является доказательством того, что температура сильно влияет на работу корня.
Тёплая вода активно поглощается корнями. Корневое давление повышается.
Холодная вода плохо поглощается корнями. В этом случае корневое давление падает.
2 - Минеральное питание
Физиологическая роль минеральных веществ очень велика. Они являются основой для синтеза органических соединений и непосредственно влияют на обмен веществ; выполняют функцию катализаторов биохимических реакций; воздействуют на тургор клетки и проницаемость протоплазмы; являются центрами электрических и радиоактивных явлений в растительных организмах. С помощью корня осуществляется минеральное питание растения.
3 - Дыхание корней
Для нормального роста и развития растения необходимо чтобы к корню поступал свежий воздух.
Цель: проверить наличие дыхания у корней.
Возьмём два одинаковых сосуда с водой. В каждый сосуд поместим развивающие проростки. Воду в одном из сосудов каждый день насыщаем воздухом с помощью пульверизатора. На поверхность воды во втором сосуде нальём тонкий слой растительного масла, так как оно задерживает поступление воздуха в воду. Через некоторое время растение во втором сосуде перестанет расти, зачахнет, и в конце концов погибнет. Гибель растения наступает из-за недостатка воздуха, необходимого для дыхания корня.
Установлено, что нормальное развитие растений возможно только при наличии в питательном растворе трёх веществ – азота, фосфора и серы и четырёх металлов – калия, магния, кальция и железа. Каждый из этих элементов имеет индивидуальное значение и не может быть заменён другим. Это макроэлементы, их концентрация в растении составляет 10-2–10%. Для нормального развития растений нужны микроэлементы, концентрация которых в клетке составляет 10-5–10-3%. Это бор, кобальт, медь, цинк, марганец, молибден др. Все эти элементы есть в почве, но иногда в недостаточном количестве. Поэтому в почву вносят минеральные и органические удобрения.
Растение нормально растёт и развивается в том случае, если в окружающей корни среде будут содержаться все необходимые питательные вещества. Такой средой для большинства растений является почва.
Корень - это неограниченно растущий вегетативный орган, обеспечивающий закрепление растения в субстрате, поглощение и транспорт воды и минеральных веществ.
Особенности строения
Морфология корней, глубина и ширина их проникновения в почву зависят от вида растения, условий его обитания, методов искусственного воздействия на рост растения. По объему корневые системы растений всегда больше их надземных частей.
Корень, как и все другие органы, имеет клеточное строение. Различные его участки состоят из неодинаковых клеток, образующих зоны корня. Это хорошо видно на молодых корнях лука, фасоли, подсолнечника, пшеницы и других растений.
Видоизменения корня и его функции
Появление корня в процессе эволюции растений - важный ароморфоз, одно из приспособлений к обитанию на суше.
Кроме процессов поглощения воды и минеральных веществ, корень растений выполняет следующие функции:
- Поглощение продуктов жизнедеятельности почвенных микроорганизмов и корней других растений;
- выделение в почву продуктов обмена веществ;
- первичный синтез органических веществ;
- вегетативное размножение.
Впервые настоящие корни появляются у папоротникообразных. В дальнейшем у цветковых растений, благодаря идиоадаптации, формировались различные типы корней, способные выполнять дополнительные функции.
У тропических деревьев, живущих на бедных кислородом почвах или на болотах, образуются дыхательные корни - пневматофоры (мангровые), растущие вверх; они поднимаются над поверхностью субстрата и обеспечивают дыхание. Ходульные корни образуются на надземных побегах, укрепляются в почве и прочно удерживают растение (фикус-баньян, кукурузу).
Микроорганизмы-симбионты входят в состав ризосферы - почвенного слоя толщиной в 2-3мм, прилегающего к корням растений. Скопление большого количества грибов и бактерий в ризосфере связано с выделением корнями растений веществ, которыми питаются эти микроорганизмы.
Рост и развитие органа
Зачаток корня закладывается одновременно с почечкой в зародыше семени и называется зародышевым корешком. При прорастании семени этот корешок превращается в главный, или первичный, корень, способный ветвиться. По мере роста у него появляются боковые корни первого порядка, которые в свою очередь дают корни второго порядка, образующие корни третьего порядка и т. д.
Кроме главного и боковых корней у растений образуются придаточные корни, которые формируются на стеблях, листьях, но не на корне.
Растет корень своей верхушкой, углубляясь в нижние слои почвы. При повреждении кончика главного корня начинается усиленный рост его боковых ответвлений. Это свойство корня используют при выращивании рассады культурных растений со стержневым корнем.
У молодых растений удаляют - прищипывают - кончик главного корня, тем самым останавливают его рост и вызывают разрастание боковых корней в верхнем наиболее плодородном слое почвы. После прищипывания рассаду высаживают на постоянное место произрастания с помощью заостренного колышка - пикетки, за что процесс получил название пикировки.
Корневые системы
Совокупность всех корней образует корневую систему. По форме различают два типа корневых систем: стержневую и мочковатую.
Стержневая имеет хорошо выраженный главный корень, занимающий в почве вертикальное положение, и боковые ответвления, расположенные радиально. Она встречается у большей части двудольных растений.
У мочковатой системы нельзя заметить главный корень. Множество корней растет пучком от основания стебля. Они примерно одинаковы по длине и толщине, по происхождению это придаточные корни.
Мочковатая корневая система злаков формируется во время кущения. При этом под поверхностью почвы образуется узел кущения, в котором начинается подземное ветвление стебля. Из него развиваются добавочные побеги и многочисленные придаточные корни, усиливающие питание растений. Мочковатая корневая система характерна для большинства однодольных растений.
Отличие этих двух основных типов корневых систем проявляется уже при прорастании семян. У двудольных растений из зародыша семени прорастает один корешок, который впоследствии становится главным корнем. У однодольных растений чаще прорастает несколько корешков. Вскоре их рост останавливается и на подземной части стебля формируется пучок придаточных корней.
Основные функции корня растений следующие:
- служит основным органом поглощения минеральных элементов и из почвы;
- первично синтезирует некоторые органические вещества, содержащие азот, фосфор и серу;
- часто является вместилищем запасных питательных веществ;
- закрепляет растение в почве.
Функции корня растений в исследованиях ученых
- Еще И. В. Мичурин установил, что корни оказывают весьма существенное влияние на ряд физологических особенностей привитых растений. Корни дикого подвоя, (поробнее: ) обычно ухудшали качество плодов, корни культурного сорта его улучшали.
- Л. С. Литвиновым и Н. Г. Потаповым было показано, что превращение некоторых минеральных веществ, (подробнее: ) поступивших из почвы, в сложные органические соединения происходит в тканях корня.
- По данным Н. Г. Потапова, у кукурузы от 50 до 70% поглощенного азота поступает в надземную часть в виде органических соединений, из которых до 30% приходится на аминокислоты.
- А. Л. Курсанов, применяя С 14 и N 15 , (подробнее: ) установил, что углекислота, поглощаемая корнями, входит в состав органических кислот. Превращение фосфора и серы также частично происходит в корнях.
- И. И. Колосов, работая с Р 32 , выяснил вопрос о превращении фосфора в корнях: в надземные органы он поступил уже в виде нуклеопротеидов и липоидов.
- А. А. Шмук и Г. С. Ильина показали, что образование никотина происходит в корнях растения: при прививках табака на корни томата и паслена в листьях не было никотина.
Строение корня
Морфолого-анатомическое строение корня хорошо приспособлено для поглощения воды и минеральных элементов из почвы. Однако в поглощении минеральных элементов и воды участвует не весь корень, а только его поглощающая зона - часть корня, несущая корневые волоски.
Схема растущей зоны корня.
1 - зона корневых волосков, 2 - зона растяжения, 3 - зона интенсивного клеточного деления, 4 - корневой чехлик.
Корневые волоски во много раз увеличивают всасывающую поверхность корня, и вследствие этого возрастает поверхность соприкосновения корня и почвы. Корневые волоски очень недолговечны и через 10-20 суток отмирают. Новые корневые волоски все время образуются на растущей зоне корня.