Корень - подземный вегетативный орган растений

Определение 1

Корень - это подземный вегетативный орган, который характеризуется радиальной симметрией, неограниченным верхушечным ростом в длину и способностью к ветвлению.

Боковые разветвления корня возникают эндогенно (из внутренних тканей). Точка роста корня покрыта корневым чехликом. У корня нет ни листьев, ни в определённом порядке размещённых почек.

Корень возник позже стебля и листа - в связи с переходом растений к жизни на суше. Настоящие корни впервые образовались у плаунов, но наивысшей дифференциации и специализации достигли у семенных растений.

По происхождению различают такие типы корней:

• главный, который образуется из зародышевого корешка семени;
• придаточные, которые образуются на стеблях, листьях или их видоизменениях;
• боковые, которые отходят от главного или дополнительных корней.

Зародышевый корень, который при прорастании семени выходит из него, даёт главный корень. Участок на границе между главным корнем и стеблем называется корневой шейкой. Разветвления главного корня образуют боковые корешки.

Придаточные корни, развивающиеся не из корня, а из иной части тела растения, увеличивают корневую систему, а там, где нет главного и боковых корней, заменяют их. Такие корни образуются у однодольных растений из нижней части стебля; при окучивании некоторых растений (картофель, капуста) - из той части стебля, которая засыпается землей; у многолетних трав - на подземных стеблях (корневищах); на луковицах - из донца; при вегетативном размножении - на листьях (фиалки, бегония).

У многих растений поверхность корня намного больше поверхности надземной части (у озимой ржи - в $130$ раз). Корни могут углубляться более чем на 20 м (растения пустыни).

Глубина проникновения корней, степень их ветвления и глубина, на которой оно происходит характерны для каждого отдельного вида растений и зависят от внешних условий.

Корневая система. Типы корневых систем

Определение 2

Корневая система - это совокупность всех корней одного растения.

По происхождению различают такие типы корневых систем:

По характеру распределения основной массы корней в почве различают такие корневые системы:

• поверхностную - корни располагаются близко к поверхности почвы (у тюльпана, ели);
• глубинную - корни развиваются в глубину (верблюжья колючка, саксаул); универсальную - корни равномерно развиваются вглубь и вширь (картофель, пшеница).

Зоны корня

В направлении снизу вверх в корне расположены корневой чехлик и несколько функциональных зон.

1. корневой чёхлик;
2. зона деления клеток (конус нарастания);
3. зона растяжения клеток;
4. зона всасывания (зона корневых волосков);
5. проводящая зона (зона боковых корней).

Определение 3

Корневой чехлик - специальное образование, которое подобно колпачку прикрывает растущую верхушку корня, защищает её от повреждений твёрдыми частичками грунта и способствует (благодаря слизи и постоянному отделению клеток внешнего слоя) движению корня в грунте.

От образования каждой клетки чёхлика до её отмирания у разных видов растений проходит $4-9$ суток. У некоторых водных растений, например, у ряски, вместо корневого чёхлика кончик корня гнадёжно защищён специальным кармашком от вымывающего действия воды.

Под корневым чехликом находится конус нарастания корня, или зона деления клеток, образованая клетками с тонкими стенками, которые плотно сомкнуты между собой и беспрестанно делятся.

За зоной деления находится зона растяжения клеток, где они вытягиваются и приобретают постоянную форму. Благодаря удлинению клеток корень растёт в длину. Вместе зона деления и зона растяжения клеток образуют зону роста корня.

Выше зоны роста корня размещена зона всасывания, или зона корневых волосков длиной $1,5 - 2$ см. В этой зоне клетки внешнего слоя корня образуют многочисленные одноклеточные выросты - корневые волоски, которые поглощают из почвы воду и растворённые в ней соли, увеличивая поглощающую поверхность корней во много раз. Корневые волоски очень густо покрывают корешок.

Пример 1

На $1$ мм поверхности корня яблони есть около $300$ корневых волосков, а кукурузы - более $400$.

Длина корневых волосков у разных растений колеблется от $0,05$ до $10$ мм. Они недолговечны.

Пример 2

У яблони корневые волоски живут $10 - 20$ суток, а потом отмирают и соскабливаются.

Вместо отмерших волосков образуются новые, потому по мере роста корня в глубину перемещается и зона корневых волосков.

Над зоной всасывания размещена проводящая зона, или зона боковых корней, составляющая большую часть корней. В этой зоне корни не имеют корневых волосков, но тут образуются боковые корни, которые удерживают растение в почве. По проводящим элементам (сосудам и ситовидным трубкам) этого участка вода и растворённые в ней минеральные соли двигаются к надземным органам растения, а необходимые для питания клеток корня органические вещества перемещаются вниз.

Внутреннее строение корня в зоне корневых волосков.

В зоне всасывания внутреннее строение корней всех растений одинаково. Покровная ткань - эпиблема - состоит из одного шара живых тонкостенных плотно сомкнутых клеток, которые способны образовывать корневые волоски.

Под эпиблемой размещена первичная кора, которая состоит из трёх слоёв. Внешний - экзодерма) -образован несколькими слоями многоугольных плотно прилегающих клеток, которые со временем опробковвевают и исполняют защитную функцию. Средний шар - мезодерма - образован живыми клетками паренхимы, в которых запасаются питательные вещества. В этих же клетках синтезируются некоторые органические соединения и происходит их транспорт в ткани. Благодаря наличию в этом шаре межклетников происходит газообмен. Мезодерма занимает наибольший объём первичной коры. Внутренний слой первичной коры - эндодерма - состоит из одного ряда клеток, которые в молодом состоянии живы, а со временем опробковевают, древеснеют и отмирают. Они становятся непроницаемыми для воды. Раствор минеральных солей из почвы может проникать к центру корня лишь сквозь тонкостенные живые пропускные клетки.

Непосредственно под эндодермой находится центральный цилиндр. Его внешний слой - перицикл - это образующая ткань, которая даёт начало боковым корням, потому его часто называют корнетворным слоем.

В средине центрального цилиндра расположена живая паренхимная ткань, в которую углублён проводящий пучок и механические элементы.

Рост корня. Факторы, влияющие на процесс роста корня

Развитие и рост корневой системы растений зависят от плодородия почвы, её влажности и температуры, а так же воздухопроницаемости почвы. На уплотнённых и чрезмерно влажных почвах корни замедляют рост. Но при недостаточной влажности почвы рост и развитие корней так же задерживаются.

Как и надземные органы, корневая система будет лучше и интенсивнее развиватьсяпри оптимальной для данного вида температуре. При незначительном снижении температуры будут лучше расти корни, а при повышении - надземные органы растения.

Рост и развитие корневой системы в значительной степени зависит и от плодородия почвы. На низкоплодородных почвах корни развиваются лучше, чем надземная часть растения, а на высокоплодородных - наоборот. Лучшему росту корней способствует внесение фосфорных удобрений.

Рост корней зависит так же от интенсивности фотосинтеза. При регулярном скашивании надземной части растений замедляется рост корней, что приводит к уменьшению их массы. Обильный урожай так же замедляет рост корней, а удаление соцветий наоборот стимулирует его.

Строение корня растения

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.

Рост корня, его ветвление продолжается в течение всей жизни растительного организма, то есть практически он не ограничен. Меристемы- образовательные ткани- расположены на верхушке каждого корня. Доля меристематических клеток сравнительно велика (10% по массе против 1% у стебля).

Определение размеров корневых систем требует специальных методов. Оказалось, что общая поверхность корней обычно превышает поверхность надземных органов в 104-150 раз. При выращивании одиночного растения ржи было установлено, что общая длинна его корней достигает 600 км., при этом на них образуется 15 млрд. корневых волосков. Эти данные говорят об огромной потенциальной способности к росту корневых систем. Однако эта способность не всегда проявляется. При росте растений в фитоценозах, с достаточно большой густотой их строение, размеры корневых систем заметно уменьшаются.

С физиологической точки зрения корневая система не однородна. Довольно не вся поверхность корня участвует в поглощении волы. В каждом корне различают несколько зон (рис.1). Правда, не всегда все зоны выражены одинаково четко.

Окончание корня с наружи защищено корневым чехликом, напоминающим округлый колпачок, таящий 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, усилено делящихся, плотно упакованных клеток, почти целиком заполненных протоплазмой. Следующая зона-зона растяжения. Здесь клетки увеличиваются в объеме (растягиваются). Одновременно в этой зоне появляются дифференцированные ситовидные трубки, затем следует зона корневых волосков. При дальнейшем увеличении возраста клеток, а так же 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.

Рис. 1. Схема строения корня:

А - продольный разрез: 1-корневой чехлик; 2- меристема; 3-зона растяжения; 4- зона корневых волосков; 5- зона ветвления;

Б - поперечный разрез (по М.Ф. Даниловой): 1 - ризодерма; 2 - корневой волосок; 3 - паренхима; 4 - эндодерма; 5- пояски Каспари; 6 - перицикл; 7 - флоэма; 8 - ксилема. Пунктирные стрелки- пути передвижения веществ, поглощаемых из наружного раствора. Сплошные стрелки путь растворов по симпласту; прерывистые - путь по апопласту.

Поверхность корня в зоне корневых волосков 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. 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 системных 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, покрывается суберином. 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. В центральном цилиндре расположены проводящие ткани корня.. При рассмотрении структуры корня в продольном направлении важно отметить, что начало роста корневых волосков, появление волосков Каспари в стенках эндодермы и дифференциация сосудов ксилемы происходят на одном и том же расстоянии от апикальной меристемы. Именно эта зона является основной зоной снабжения растений питательными веществами. Обычно поглощающая зона составляет 5-10 см в длину. Величина ее зависит от скорости роста корня в целом. Чем медленнее растет корень, тем зона поглощения короче.

Корень по длине можно разделить на несколько участков, имеющих различное строение и выполняющих различные функции. Эти участки называют зонами корня. Выделяют корневой чехлик и следующие зоны: деления, растяжения, всасывания и проведения.

Дифференциация тканей корня происходит в зоне всасывания. По происхождению это первичные ткани, так как они образуются из первичной меристемы конуса нарастания. Поэтому микроскопическое строение корня в зоне всасывания называют первичным. У однодольных растений первичное строение сохраняется и в зоне проведения. Здесь лишь отсутствует самый поверхностный слой с корневыми волосками - ризодерма (эпиблема). Защитную функцию выполняет ниже лежащая ткань - экзодерма.

В первичном строении корня выделяют три части: ризодерму, первичную кору и осевой (центральный) цилиндр.

На первичную кору приходится основная масса первичных тканей корня. Ее клетки накапливают крахмал и другие вещества. Эта ткань содержит многочисленные межклетники, имеющие значение для аэрации клеток корня. Наружные клетки первичной коры, лежащие непосредственно под ризодермой, называются экзодермой. Основная масса коры (мезодерма) образована паренхимными клетками. Самый внутренний слой носит название эндодермы. Это ряд плотно сомкнутых клеток (без межклетников).
Центральный или осевой цилиндр (стела) состоит из проводящих тканей, окруженных одним или несколькими слоями клеток - перициклом.
Внутренняя часть центрального цилиндра у большинства растений занимает сплошной тяж первичной ксилемы, дающий к перициклу выступы в виде ребер. Между ними размещаются тяжи первичной флоэмы.

У двудольных и голосеменных растений уже в раннем возрасте в центральном цилиндре корня между ксилемой и флоэмой появляется камбий, деятельность которого приводит к вторичным изменениям и в конечном итоге формируется вторичная структура корня. К центру камбий откладывает клетки вторичной ксилемы, а к периферии - клетки вторичной флоэмы. В результате деятельности камбия первичная флоэма оттесняется кнаружи, а первичная ксилема остается в центре корня.

Вслед за изменениями в центральном цилиндре корня происходят изменения в коровой части. Клетки перицикла начинают делиться по всей окружности, в результате чего возникает слой клеток вторичной меристемы - феллогена (пробкового камбия). Феллоген, в свою очередь, делясь, откладывает наружу феллему, а внутрь - феллодерму. Образуется перидерма, пробковый слой которой изолирует первичную кору от центрального цилиндра. В результате вся первичная кора отмирает и постепенно сбрасывается; наружным слоем корня становится перидерма. Клетки феллодермы и остатки перицикла в дальнейшем разрастаются и составляют паренхимную зону, которую называют вторичной корой корня (рис. 2).

При развитии запасающей паренхимы главного корня происходит формирование запасающих корней или корнеплодов. Различают корнеплоды:

1. Монокамбиальные (редька, морковь) - закладывается только один слой камбия, а запасные вещества могут накапливаться либо в паренхиме ксилемы (ксилемный тип - редька), либо в паренхиме флоэмы (флоэмный тип - морковь);

2. Поликамбиальные - через определенные промежутки времени происходит заложение нового слоя камбия (свекла).

Рис. 2. Переход от первичного строения корня к вторичному:

1 - первичная флоэма, 2 - первичная ксилема, 3 - камбий, 4 - перицикл, 5 - эндодерма, 6 - мезодерма, 7 - ризодерма, 8 - экзодерма, 9 - вторичная ксилема, 10 - вторичная флоэма, 11 - вторичная кора, 12 - феллоген, 13 - феллема.

Надо отметить, что в целом корневые системы значительно менее разнообразны по сравнению с надземными организмами, 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 играет 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 перехватываются 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.

Важное значение для развития корневых систем имеет аэрация . 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.

Большое значение имеют условия питания . Показано, что внесение фосфорных удобрений способствует углублению корневых систем, а внесение азотных удобрений – их усиленному ветвлению.

Видоизменение корней

Корень растения выполняет множество функций. Наиболее важные из них для жизнедеятельности растения – удержание растения в почве и поглощение воды с растворенными минеральными веществами. Помимо вышеуказанных корням свойственно выполнение еще и ряда других функций, из-за чего происходит видоизменение их структуры. Вследствие метаморфоз видоизмененный корень теряют схожесть с обычным корнем.

Корнеплод

У некоторых двулетних растений (репы, петрушки, моркови) корень преобразуется в корнеплод, который представляет собой утолщенный придаточный корень. В формировании корнеплода принимают участие главный корень и нижний участок стебля. В структуре корнеплода главное место принадлежит запасающей основной ткани.
В зависимости от строения корня различают три типа корнеплодов: морковный, свекольный и редечный.

1. Корнеплоды морковного типа - овощи с удлиненной формой корня, который может быть цилиндрическим, коническим, удлиненно - коническим, веретенообразным и тупым или острым концом. У корнеплодов этого типа четко разграничены кора (флоэма) и сердцевина (ксилема). Между ними находится пробковый камбий. Сверху корнеплод покрыт естественной перидермой. По составу и количеству питательных веществ кора более ценная, чем сердцевина. К корнеплодам этого типа относится морковь, петрушка, сельдерей, пастернак.

2. Корнеплоды свекольного типа - овощи с округлыми, кругло-плоскими, овальными или удлиненными корнеплодами. Представлены столовой и сахарной свеклой. В качестве овощной культуры используется лишь столовая свекла. У корнеплода темно-красная мякоть с кольцами более светлого тога, что обусловлено чередованием тканей ксилемы (светлых колец) и флоэмы (темных колец). Чем меньше удельный вес занимают, такни ксилемы, тем выше пищевая ценность свеклы.

3. Корнеплоды редечного типа - овощи с округленными, реповидными, удлиненно-коническими корнеплодами. Особенностью их внутреннего строения является радиальное расположение вторичной ксилемы, флоэмы и паренхимной ткани. Камбиальный слой находится непосредственно под перидермой. К корнеплодам этого типа относятся редька, редис, брюква и репа.
Для корнеплодов всех типов характерны общие морфологические признаки: головка в верхней части с черешками листьев и почками в основании, корневое тело (основная съедобная часть) и кончик корня (основной), а у корнеплодов свекольного типа наличие боковых корешков. У остальных корнеплодов тонкие боковые корешки при уборке легко отрываются и, как правило, отсутствуют.
Особенность всех корнеплодов - их способность заживлять механические повреждениям путем суберинизации клеток, а так же их легкая усвояемость. Наиболее легко увядающими являются корнеплоды морковного типа, редис, наименее - свекла, редька, репа и брюква.

Корневые клубни (корневые шишки)

Многие покрытосеменные растения имеют на корнях корневые клубни (или корневые шишки). Их происхождение связано с утолщением придаточных и боковых корней. Корневые клубни – это вместилище питательных веществ. Их также используют для вегетативного размножения растений.
Самое известное из растений с типичным корнеклубнем - георгина. Вздутые корневые шишки отходят из одной точки - основания старого стебля. Эти видоизмененные корни обеспечивают растение питательными веществами. В период роста от них отрастают собственные тонкие корешки, которые добывают из почвы воду и питательные вещества. Размножают растения с корневыми шишками отдельными шишками с почкой (глазком) на конце (георгина, эремурус, кливия, лютик).

Корни-зацепки, ходульные корни, воздушные корни, досковидные корни, корни-присоски

Корни-зацепки – своеобразные придаточные корни, позволяющие растению легко прикрепляться к любой опоре. Такие корни встречаются у плюща и других лазающих растений.
Удивительное явление в природе – ходульные корни, которые выполняют у растения роль опоры. Такие корни имеют способность противодействовать сильным нагрузкам, благодаря наличию механических тканей во всех отделах. Встречаются у растений рода пандаус, призрастающих на океанических островах в тропиках, где господствуют сильные ураганные ветры.

Воздушные (дыхательные) корни имеются у тропических деревьев, которые растут на почвах, обедненных кислородом, пресноводных тропических болотах. Это боковые корни, располагающиеся над землей. Благодаря воздушным корням, кислород и вода поглощаются растением из воздуха в условиях повышенной влажности. Так дыхательные корни обеспечивают функцию дополнительного дыхания.

Досковидные корни - это вертикальные надземные корни, характерные для крупных деревьев, растущих в дождевых тропических лесах. Развиваются у основания ствола, выглядят как доски, прилегающие к стволу, обеспечивая растению дополнительную опору.

Микориза

Микориза представляет собой симбиоз корней высших растений с гифами грибов. Это сожительство выгодно для обоих организмов, так как гриб получает от растения готовые органические вещества, а растение всасывает от гриба воду с минеральными веществами. Микориза часто встречается на корнях высших растений, особенно древесных. Можно представить грибные гифы, переплетающиеся с толстыми корнями деревьев, как корневые волоски, поскольку функции их аналогичны.
Большая часть многолетних растений имеет микоризу. Предполагается, что микориза является одним из факторов, способствовавших прогрессу цветковых растений. Растения, питающиеся с помощью микоризных грибов, называются микотрофными.

Различают два основных типа микоризы: эктотрофную и эндотрофную . Гифы эктотрофной микоризы охватывают корень только снаружи, иногда проникая в межклетники коровой паренхимы. Эктомикориза обычная у многих древесных (сосна, берёза, дуб, бук и др.), а также ряда травянистых сельскохозяйственных растений, особенно у злаков. Гриб поселяется на проросшем корешке семени и в дальнейшем развитии, особенно в фазе кущения, обеспечивает обильное почвенное питание растения.
Эндотрофная микориза встречается более широко. Она характерна для большинства цветковых. Эндомикориза не образует грибной чехол вокруг корня, корневые волоски не отмирают, но гифы проникают в корень и внедряются в клетки коровой паренхимы.

У эпифитных тропических орхидей и некоторых других растений существуют так называемые воздушные корни. Они покрывают многослойной эпиблемой, называемой веламеном. Веламен выполняет иногда фотосинтезирующую функцию, а позже может участвовать в поглощении атмосферной влаги, образуя мёртвый губчатый гигроскопичный покров корня.
Без микоризы мицелий симбиотических грибов может определенное время существовать в почве, но при этом никогда не будет образовывать плодовых тел. Поэтому в искусственных условиях нельзя получить плодовые тела белого гриба, сыроежковых грибов, мухоморов - все они являются микоризообразователями, и без определенной древесной породы не будут плодоносить. В свою очередь растение без своих грибных симбионтов развивается плохо, медленно, легко подвергается заболеваниям и даже может погибнуть.

Огромное значение микориза имеет в тропических дождевых лесах. Из-за сильного промывного режима (ежедневное выпадение осадков) эти леса практически лишены почвы (все питательные вещества из почвы вымываются). Перед растениями остро встает проблема питания. В то же время, свежей органики очень много: опавшие ветви, листья, плоды, семена. Но эта органика недоступна высшим растениям, и они вступают в тесный контакт с сапротрофными грибами. Таким образом, основным источником минеральных веществ в этих условиях является не почва, а почвенные грибы. Минеральные вещества поступают в корень непосредственно из гиф микоризных грибов, именно поэтому для растений дождевого леса характерна поверхностная корневая система. О том, насколько эффективно работает микориза, можно судить хотя бы по тому, что тропические дождевые леса являются самыми продуктивными на Земле сообществами, здесь развивается максимально возможная биомасса.

Бактериальные клубеньки

Также растения могут взаимовыгодно сожительствовать с азотфиксирующими бактериями. Так на корнях высших растений появляются бактериальные клубеньки – видоизмененные боковые корни, которые имеют приспособления для симбиоза с бактериями. Через корневые волоски бактерии попадают внутрь молодых корней и провоцируют формирование клубеньков. Роль данных бактерий состоит в том, что они преобразуют азот из воздуха в минеральную форму таким образом, что он становится доступным для усвоения растениями. Растения выполняют функцию защиты для бактерий от конкурирующих видов почвенных бактерий. Также бактерии питаются веществами из корней высших растений. Зафиксировано появление клубеньковых бактерий, в основном, на корнях растений из семейства бобовые. Поэтому семена бобовых обогащены белком, а в сельском хозяйстве представителей этого семейства используют в севообороте, чтобы обогатить азотом почву.

Во влажных тропических лесах имеются растения, произрастающие в кронах деревьев. Их называют эпифитами (от греч. «эпи» - на и «фитон» - растение). Корни таких растений называют воздушными, так как они обычно свешиваются с ветвей и способны подобно промокательной бумаге поглощать влагу и мелкие частицы, находящиеся в воздухе. К эпифитам относят, например, многие орхидеи

Строение корня растения изучает наука ботаника. Изучение данного материала поможет узнать особенности этой части растений.

Что такое корень

Корень – постоянно растущий и развивающийся орган. Самая главная его функция – это выполнение роста и жизнедеятельности растения. Это и обеспечение питанием, а также дыхательная функция. Длина и форма его постоянно меняется с ростом стебля.

Внутри этого органа находятся все витамины и вещества, которые получены и образованы путем синтеза.

Зоны корня

Подробные таблицы с описанием зон корневой системы можно посмотреть в учебных пособиях по ботанике. Мы расскажем основные моменты.

В структуре корневой системы выделяют важные зоны от верхушки до хвоста. Корневой чехлик служит прикрытием хвостовой части, защищает конец от повреждений. С каждым ростом конца корня можно наблюдать образующиеся сморщивания чехлика и появления новых его клеток.

Ниже чехлика расположена зона деления. Здесь происходит клеточное размножение. Длина этой зоны обычно составляет всего лишь несколько миллиметров. Над ней располагается зона роста, в которой эти клетки вытягиваются в длину.

Далее идет зона всасывания. Ее длина около одного сантиметра. Здесь образуются проростки. Они носят название корневые волоски. Все они отчетливо видны невооруженным взглядом, и вместе образуют белый тонкий пушок на корешке. Корневые волоски состоят из ядра, оболочки, лейкоцитов и цитоплазмы.

Зона всасывания обеспечивает питание жидкостью и минералами. Корневые волоски проникают между клетками почвы и поглощают питание. Далее питательные вещества продвигаются по внутренним клеткам корня к зоне проведения. Эта зона осуществляет переход необходимых важных элементов питания к клеткам стебля.

Между корнем и стеблем происходит непрерывная взаимосвязь. От стебля в корень попадают все необходимые для его роста органические питательные вещества. Зона проводящей системы находится и в кончике корня. С помощью волокон происходит взаимодействие между элементами корня.

Видоизменения корней

Для выживания в различных условиях у растений могут быть совершенно разные по виду корни. Особенности растения плюща помогают ему забираться на любую возвышенность с помощью корней-прицепок.

Корнеплоды имеются у брюквы, репы, моркови. В основном это двулетние растения. Если человеку надо получить семена, то плод оставляют на будущий год. Но, в основном, корнеплоды едят.

Корневые клубни имеются у лилий, георгинов и других цветов. В них накапливаются все полезные вещества для питания. Они образуются из боковых или придаточных корней.

Корни-подпорки имеются у многих тропических деревьев. Они выпирают из-под почвы, создавая столбовидные опоры для растений. Например, растение баньян, некоторые виды фикусов.

Воздушные корни имеют орхидеи и другие тропические цветы. Рост и жизнь растения происходит при том, что свисающие корешки втягивают воду и питание из воздушной сферы.

Корни-присоски бывают у многих ядовитых растений. С их помощью они присасываются к другим растениям, высасывая из них питательные вещества и влагу.

Виды корней

В биологии есть три вида корней:

1. Придаточными называются отростки, направленные горизонтально, параллельно почве. Отходят от различных органов растения: на стеблях, листьях, главном корне.
2. Главный корень обычно самый большой, уходит вниз в землю, растет вертикально вниз. Он вырастает из зародышевого семени.
3. Боковые могут расти и на придаточных корешках, и на главном.

Типы корневых систем

Есть два типа корневой системы: мочковатая и стержневая . Структура стержневого типа состоит из основного главного корня. Он крепкий и хорошо развит.

Мочковатый тип состоит из одинаковых нескольких отростков, которые переплетаются между собой, по форме напоминают гнездо или пучок.

Внутреннее строение корня

Осмотрим микроскопическое строение корневой системы на поперечном срезе с помощью рисунка с подписями. Продольный разрез может показать, как устроен корень внутри.

У корня известно несколько слоев:

• кожура;
• первичная кора;
• ткань, образующая внешний слой;
• проводящие ткани;
• сосуды, по которым перемещаются питательные вещества, минералы и вода;
• ткань, в которой хранятся запасы питательных веществ.

Заключение

Мы разобрались, какие бывают корни по форме и виду, для чего они служат растениям, какую важную роль играют. Изучив анатомическое строение корневой системы, можно узнать ее значение и функцию.

Различные части корня выполняют неодинаковые функции и характеризуют­ся определенными морфологическими особенностями. Эти части получили назва­ние зон корня (рис. 5.3.):

–зона деления – апикальная меристема корня (от 1 до 5 мм), в результате интенсивного деления ее клеток формируются все прочие зоны и ткани корня; от по­вреждений защищена корневым че­х­ликом – постоянно обнов­ляю­щимся образованием на верхушке растущего корня – представлен особой паренхим­ной тканью, которая защищает апи­кальную меристему от трения о почвенные частицы и способствует продвижению корня благодаря выде­лению слизи; вод­ные растения, как правило, корневого чехлика не имеют (вместо него формируется чехликоподобное образование – корневой кар­машек );

–

Рис. 5.3. Общий вид (А) и продольный раз-

рез (схема Б) молодого корешка:

I– корневой чехлик, прикрывающий зону деления;II– зона роста; III – зона всасывания; IV – зона проведения;

1 – корневой чехлик, 2 – апекс корня, 3 – калиптроген, 4 – корневые волоски, 5, 6 – боковые корни.

зона роста, или растяжения – зона роста клеток (несколько мм), рас­тягиваясь в продольном направлении, проталкивает корневое окон­чание вглубь почвы; клетки зоны характеризуются высоким тургором; в этой зоне начинается дифференциация клеток;

– зона всасывания (от нескольких мм до нескольких см) ответственна за поглощение воды и минеральных веществ при помощи корневых волосков – выростов клеток эпиблемы (ризодермы) продолжительность жизни корневых волосков – 10–20 дней;

У одного растения ржи примерно 14 млрд. корневых волосков суммарной длиной более 10 000 км.

– зона проведения обладает хорошо развитой проводящей тканью, передает почвенные растворы в вышележащие отделы растения; корневые волоски вместе с клетками ризодермы погибают, и формируется покровная ткань, защищающая живые ткани корня; здесь появляются боковые корни (отсюда и второе название зоны – зона ветвления); составляет основную массу корня.

Резких границ между зонами корня нет.

Место перехода корня в стебель называется корневой шейкой.

4. Внутреннее (первичное и вторичное) строение корня

Снаружи молодые корневые окон­чания покрыты эпиблемой (ризодермой) – однослойной первичной покровной тканью корня (образуется из дерматогена – на­ружный слой верхушечной меристе­мы кончика кор­ня) (рис. 5.4.). В зоне погло­щения клет­ки эпиблемы образуют корневые во­лоски, а в зоне проведения они довольно быстро слущиваются. Про­никновение во­ды и солей в корневые волоски и далее в клетки коры и центрального цилиндра происходит путем осмоса, диф­фузии и активного переноса.

Подэпиблемой располагается пер­вичная кора (дифференцируется из периб­лемы – периферийный отдел верхушечной меристемы, лежащий глубже дермато­гена ).

Наружные клетки первичной коры, лежащие непосредственно под эпиблемой, называются экзодермой. Она бывает однослойной и многослойной (2 – 3 слоя). В зоне проведения после слущивания эпиблемы экзодерма оказывается снаружи, может опробковевать и выполняет функцию защитной покровной ткани.

Основная масса первичной коры –мезодерма – образована паренхимными клетками: многослойная, рыхлая, с межклетниками. Через нее проходит радиаль­ный (ближний) транспорт воды с минеральными веществами от эпиблемы к цен­тральному цилиндру; здесь осуществляется активный синтез метаболитов и от­кладываются запасные питательные вещества.

Самым внутренним слоем коры является эндодерма , которая выполняет роль барьера – контролирует передвижение веществ из коры в осевой цилиндр и обратно (рис. 5.5.). На ранних этапах развития эндодерма состоит из живых, тонкостенных клеток, расположенных плотно, без межклетников. Позднее ее клетки приобрета­ют некоторые характерные структурные особенности: на радиальных стенках клеток эндодермы появляются особые утолщения (в результате суберинизации и одревеснения) – пояски Каспари, с помощью которых перекрывается передвиже­ние растворов вдоль клеточных стенок (апопластный путь ). В результате этого все вещества в центральный цилиндр и из него могут проникать только через живые протопласты кле­­ток эндодермы (сим­пластный путь ) и под их контролем (избирательная проницаемость, защита от проникновения болезнетвор­ных микроорганиз­мов). У однодольных в клетках эндодермы могут происходить дальнейшие изменения: на внутренней поверхности первичных оболочек клеток откладывается суберин и да­лее вторичная целлю­лоз­ная оболочка, которая со временем одревесневает, та­ким образом перекры­вается и второй путь передвижения веществ – симпластный (че­рез цито­­плазму клеток). На не­которых клетках этого не происходит и они ос­та­ются только с поясками Кас­пари, это так называемые пропускные клетки – у одно­доль­ных только через них осу­ществляется фи­зиологическая связь ме­ж­ду первичной корой и осевым цилиндром. Пропускных клеток в эндодерме мало, а ее диаметр намного меньше, чем внешний диаметр корня в области эпиблемы, по­этому вокруг эндодермы образуется повышенное в сравнении с другими тканями количество воды. В результате этого вода проникает через пропускные клетки в сосуды ксилемы с определенным давлением, которое получило название корнево­го давления (рис. 5.6.).

Рис. 5.6. Схема передвижения воды в корне.

Центральный (осевой) цилиндр (формируется из плеромы – внутренней части апикальной меристемы) начинает дифференцироваться в зоне роста, вплотную к зоне деления. Наружный его слой – перицикл представляет собой однослойную образовательную ткань, состоящую из живых паренхимных клеток. В перицикле закладываются боковые корни, а также у некоторых растений возникают зачатки прида­точных почек. У двудольных растений он участвует во вторичном утолщении корня, отчас­ти образуя камбий и феллоген.

Центральную часть цилиндра занимает сосудистоволокнистый пучок, со­стоящий из первичной ксилемы и первичной флоэмы (проводящие ткани образуются из прокамбия, который закладывается под перициклом). Элементы флоэмы и ксилемы заклады­ваются по кругу, чередуясь друг с другом, и развиваются центростремительно (по направлению к центру корня), однако ксилема растет быстрее и занимает центр корня – сформировавшаяся структура проводящей ткани получила название ра­диального проводящего пучка.

Сердцевина не типична для корня, но иногда (например, у кукурузы ) заметна в центре в виде небольшого участка механической ткани или тонкостенных кле­ток, возникающих из прокамбия.

Такое первичное строение корня сохраняется до конца жизни у хвощей , плаунов, папоротников и однодольных , а у остальных – только в зоне всасывания.

Для голосеменных и двудольных растений характерны вторичные изменения в строении корня, обеспечивающие его рост в толщину. Вторичные изменения происходят за счет вторичных меристем – камбия и феллогена (рис. 5.7.).

Вначалекамбий появляется из клеток паренхимы центрального цилиндра (прокамбия) между сосудами первичной ксилемы и первичной фло­эмы (с внут­ренней стороны). Участки камбия постепенно разрастаются, огибают флоэму и соприкасаются с перициклом. Клетки камбия прокамбиаль­ного происхождения делятся и дифференцируются: к центру откладывается вторичная кси­лема, к на­ружи – вторичная флоэма. В местах, где сосуды первичной ксилемы соприкасают­ся с перициклом, клетки последнего также пре­вращаются в камбий (перициклического происхождения), но он диф­ференцируется только в паренхиму, которая обра­зует радиальные лучи напротив первичной ксилемы. Образуется камбиальное кольцо.

Вследствие быстрого нарастания изнутри вторичных тканей, обусловливаю­щего сильное утолщение корня, первичная кора нередко разрывается.

Перицикл также становится меристематически активным: он делится и в цен­тробежном направлении откладывает пробковый камбий – феллоген. Феллоген де­лится и кнаружи откладывает пробку (феллему) – вторичную покровную ткань корня. Пробка изолирует первичную кору от проводящих тканей, она теряет связь с живыми клетками центрального цилиндра, отмирает и слущивается. Внутрь феллоген откладывает феллодерму, которая затем превращается в паренхимную ткань и образует вместе с перициклом вторичную кору. Снаружи корни двудоль­ных растений, имеющие вторичное строение, покрыты перидермой. Корка образуется ред­ко, лишь на старых корнях деревьев.

Многолетние корни древесных растений в результате длительной камбиаль­ной активности нередко сильно утолщаются. Вторичная ксилема у таких корней сливается в сплошной цилиндр, окруженный снаружи кольцом камбия и сплош­ным кольцом вторичной флоэмы.

Таким образом, этапы перехода корня от первичного строения ко вторичному следующие:

1. Появление камбия между лучами ксилемы и флоэмы и образование камбиального кольца;

2. Образование феллогена перициклом, возникновение вторичной коры;

3. Сбрасывание первичной коры;

4. Смена радиального расположения тканей ксилемы и флоэмы коллатеральным .

Получение органических веществ и увеличение размера происходит в разных зонах корня. Каждая зона отличается строением, длиной, функцией.

Как расположены зоны

Главный корень развивается из зародыша и растёт исключительно вглубь почвы. Он разделяется на пять зон. Ниже описаны зоны корня по порядку от кончика к стеблю.

• Корневой чехлик . Это более плотное и тёмное образование на самом конце корня. Чехлик можно увидеть без лупы. Он не меняется в размерах и всегда, на протяжении всей жизни прикрывает верхушку (кончик) корня.
• Деления . Находится сразу за чехликом и составляет всего 1 мм в длину. Здесь образуются клетки всего корня.
• Роста или растяжения . Это гладкий отрезок корня, длина которого составляет 6-9 мм. Клетки здесь практически не делятся.
• Всасывания . Самая важная часть корня. Длина составляет несколько сантиметров. Тонкие волоски образуют «пушок» вокруг корня. Волоски вырастают до 1 см.
• Проведения или зона боковых корней . Вся остальная часть корня от волосков до зелёного стебля. Имеет плотный покров и широкий диаметр. В этом месте корень разветвляется в стороны.

Рис. 1. Схема корневых зон.

Место, где корень переходит в стебель, называется корневой шейкой. Обычно это часть тёмная и напоминает по плотности кору.

Корневые зоны и их функции

Клетки каждой зоны отличаются морфологией и функциями. В таблице “Зоны корня и их функции” описаны основные процессы, происходящие в разных частях корня.

Зона	Клетки	Функция
	Уплотнённые, быстро отмирают, выделяют слизь	Защита молодых клеток от повреждений почвы
Разделения	Мелкие, быстро делящиеся	Происходит непрерывное увеличение корня в длину за счёт деления клеток
Растяжения	Имеют цилиндрическую, вытянутую форму, мелкие вакуоли сливаются в одну большую	Клетки растягиваются и способствуют продвижению корня вглубь почвы
Всасывания	Имеют тонкую мембрану и всасывающие волоски	Из почвы с помощью волосков с водой всасываются минеральные вещества
Боковых корней	Мёртвые и живые, проводящие жидкости	Вверх по стеблям к листьям проводятся питательные вещества, полученные из почвы, а вниз - органические вещества для питания клеток корня.

Корень растения обладает положительным геотропизмом, т.е. постоянно растёт вниз, к центру Земли. За эту способность отвечают клетки корневого чехлика.

Свойства тканей

Внутреннее строение корня представлено тремя типами ткани:

• эпиблема (ризодерма) - внешняя кожица;
• первичная кора - включает экзодерму, мезодерму, эндодерму;
• центральный, осевой цилиндр или стела - состоит из перицикла и прокамбия.

Рис. 2. Внутреннее строение корня.

Рассмотрим подробнее особенности каждой ткани.

ТОП-4 статьи которые читают вместе с этой

• Эпиблема . Каждый корневой волосок длиной 8-10 мм - это часть клетки ризодермы. Тонкие волоски плотно расположены друг к другу. На один квадратный миллиметр приходится до 300 волосков. Большую часть клетки занимает вакуоль, которую окружает тонкий слой цитоплазмы. Благодаря создающемуся давлению через мембрану в клетку попадает вода и минеральные соли. Волоски отмирают через 10-12 дней. За это время в нижней части зоны вырастают новые отростки. Такая смена клеток позволяет волоскам оставаться на одинаковом расстоянии от кончика и постоянно по мере увеличения корня углубляться в почву.

Рис. 3. Строение корневого волоска.

• Первичная кора. Экзодерма содержит более крупные клетки, по сравнению с внутренними слоями. Когда эпиблема отмирает, её место занимает экзодерма. В мезодерме происходит накапливание питательных веществ. Эндодерма образована одним клеточным слоем, опоясывающим осевой цилиндр.
• Стела. Перицикл - верхний слой осевого цилиндра. Прокамбий включает ткани двух типов - ксилему или древесину и флоэму или луб. В состав более плотной ксилемы входят сосуды, доставляющие от волосков питательные вещества в стебли и листья. По тонкому лубу, содержащему ситовидные трубки, приходят органические вещества к каждой клетке корня.

Из-за постоянно растущего кончика клетки постепенно замещают друг друга в разных зонах. Верхние поделившиеся клетки по мере продвижения корня в почву растягиваются и становятся клетками зоны растяжения. Вытянутые клетки всасывают и проводят органические вещества.

Что мы узнали?

Каждый участок корня выполняет определённую функцию за счёт особых клеток, образующих ткани. Зоны позволяют расти внутрь земли, всасывать вещества из почвы и проводить их ко всем остальным растительным частям.

Тест по теме

Оценка доклада

Средняя оценка: 4.7 . Всего получено оценок: 418.