растения. Корени на растенията. Видове коренова система. Функции на корена. Коренови зони. Модификация на корените Всички растения имат ли корени?
Въпроси:
1. Основни функции
2.Видове корени
3.Видове коренова система
4. Коренови зони
5. Модификация на корените
6. Жизнените процеси в основата
1. Основни функции
корен- Това е подземният орган на растението.
Основни функции на корена:
- опора: корените закотвят растението в почвата и го държат през целия му живот;
- питателна: чрез корените растението получава вода с разтворени минерални и органични вещества;
- съхранение: в някои корени могат да се натрупват хранителни вещества.
2. Видове корени
Има главни, адвентивни и странични корени. Когато семето покълне, ембрионалният корен се появява първо и се превръща в основен. На стъблата могат да се появят допълнителни корени. Страничните корени се простират от главните и страничните корени. Допълнителните корени осигуряват на растението допълнително хранене и изпълняват механична функция. Те се развиват при хълмиране, например домати и картофи.
3. Видове коренова система
Корените на едно растение са коренова система. Кореновата система може да бъде коренова или влакнеста. Основната коренова система е с добре развит основен корен. Повечето двусемеделни растения (цвекло, моркови) го имат. U многогодишни растенияОсновният корен може да умре, а храненето става през страничните корени, така че основният корен може да бъде проследен само при млади растения.
Влакнестата коренова система се формира само от адвентивни и странични корени. Няма основен корен. Едносемеделните растения, например зърнени култури и лук, имат такава система.
Кореновата система заема много място в почвата. Например при ръжта корените се разпростират на 1-1,5 м ширина и проникват до 2 м дълбочина.
4. Коренови зони
В млад корен могат да се разграничат следните зони: коренова шапка, зона на разделяне, зона на растеж, зона на засмукване.
кореново капаче има повече тъмен цвят, това е самият връх на корена. Клетките на кореновата шапка предпазват върха на корена от увреждане от твърди почвени частици. Клетките на шапката се образуват от покривната тъкан и постоянно се обновяват.
Смукателна зона има много коренови власинки, които са удължени клетки с дължина не повече от 10 mm. Тази зона прилича на оръдие, т.к. кореновите косми са много малки. Клетките на кореновата коса, подобно на други клетки, имат цитоплазма, ядро и вакуоли с клетъчен сок. Тези клетки са краткотрайни, умират бързо и на тяхно място се образуват нови от по-млади повърхностни клетки, разположени по-близо до върха на корена. Задачата на кореновите власинки е да абсорбират вода и разтворени хранителни вещества. Зоната на абсорбция непрекъснато се движи поради обновяването на клетките. Той е деликатен и лесно се поврежда при трансплантация. Ето клетките на основната тъкан.
Място на провеждане . Разположен е над всмукването, няма коренови косми, повърхността е покрита с покривна тъкан, а в дебелината има проводяща тъкан. Клетките на проводящата зона са съдове, през които водата и разтворените вещества се движат в стъблото и в листата. Тук има и съдови клетки, през които органичните вещества от листата навлизат в корена.
Целият корен е покрит с механични тъканни клетки, което осигурява здравина и еластичност на корена. Клетките са продълговати, покрити с плътна обвивка и пълни с въздух.
5. Модификация на коренитеДълбочината на проникване на корените в почвата зависи от условията, в които се намират растенията. Дължината на корените се влияе от влажността, състава на почвата, вечната замръзналост.
Дълги корени се образуват в растенията на сухи места. Това важи особено за пустинните растения. Така кореновата система на камилския трън достига 15-25 м дължина. При пшеницата на неполивни полета корените достигат дължина до 2,5 m, а на поливни - 50 cm и плътността им се увеличава.
Вечната замръзналост ограничава дълбочината на растеж на корените. Например в тундрата корените на джуджевата бреза са само 20 см. Корените са повърхностни и разклонени.
В процеса на адаптиране към условията на околната среда корените на растенията се промениха и започнаха да работят допълнителни функции.
1. Кореновите грудки действат като склад за хранителни вещества вместо плодове. Такива грудки възникват в резултат на удебеляване на страничните или страничните корени. Например, далии.
2. Кореноплодни зеленчуци - модификации на основния корен на растения като моркови, ряпа и цвекло. Корените се образуват от долната част на стъблото и горната част на главния корен. За разлика от плодовете, те нямат семена. Кореноплодните имат двугодишни растения. През първата година от живота те не цъфтят и натрупват много хранителни вещества в корените. На втория бързо цъфтят, като използват натрупаните хранителни вещества и образуват плодове и семена.
3. Корените на ремаркетата (издънките) са допълнителни корени, които се развиват в растенията в тропическите райони. Те ви позволяват да се прикрепите към вертикални опори (към стена, скала, ствол на дърво), като извеждате листата на светлината. Пример за това са бръшлян и клематис.
4. Бактериални възли. Страничните корени на детелина, лупина и люцерна са особено променени. Бактериите се установяват в младите странични корени, което насърчава усвояването на газообразен азот от почвения въздух. Такива корени придобиват вид на възли. Благодарение на тези бактерии тези растения могат да живеят в бедни на азот почви и да ги направят по-плодородни.
5. Въздушни коренисе образуват в растения, растящи във влажни екваториални и тропически гори. Такива корени висят надолу и абсорбират дъждовна вода от въздуха - те се намират в орхидеи, бромелии, някои папрати и монстера.
Въздушните опорни корени са случайни корени, които се образуват върху клоните на дърветата и достигат до земята. Срещат се в банян, фикус.
6. Корени от кокили. Растенията, растящи в приливната зона, развиват наклонени корени. Те държат големи листни издънки върху нестабилна кална почва високо над водата.
7. Дихателните корени се образуват в растенията, на които им липсва кислород за дишане. Растенията растат на прекалено влажни места - в блатисти блата, потоци, морски естуари. Корените растат вертикално нагоре и излизат на повърхността, абсорбирайки въздух. Пример за това са крехка върба, блатен кипарис, мангрови гори.
6. Жизнените процеси в основата
1 - Поглъщане на вода от корените
Абсорбцията на вода от кореновите власинки от почвения хранителен разтвор и нейното провеждане през клетките на първичната кора се дължи на разликата в налягането и осмозата. Осмотичното налягане в клетките принуждава минералите да проникват в клетките, т.к. тяхното съдържание на сол е по-малко, отколкото в почвата. Интензивността на поглъщане на вода от кореновите власинки се нарича смукателна сила. Ако концентрацията на вещества в хранителния разтвор на почвата е по-висока, отколкото вътре в клетката, тогава водата ще напусне клетките и ще настъпи плазмолиза - растенията ще изсъхнат. Това явление се наблюдава при сухи почвени условия, както и при прекомерно приложение. минерални торове. Кореновото налягане може да бъде потвърдено чрез серия от експерименти.
Растение с корени пада в чаша с вода. Изсипете тънък слой върху водата, за да я предпазите от изпаряване. растително маслои маркирайте нивото. След ден-два водата в резервоара падна под марката. В резултат на това корените изсмукват водата и я отвеждат до листата.
Цел: разберете основната функция на корена.
Отрязваме стъблото на растението, като оставяме пънче с височина 2-3 см. На пънчето поставяме гумена тръба с дължина 3 см, а в горния край поставяме извита стъклена тръбичка с височина 20-25 см. Водата в стъклената тръба се издига и изтича. Това доказва, че коренът абсорбира вода от почвата в стъблото.
Цел: разберете как температурата влияе на функцията на корена.
Една чаша трябва да е с топла вода(+17-18ºС), а другият със студ (+1-2ºС). В първия случай водата се отделя обилно, във втория - малко или спира напълно. Това е доказателство, че температурата значително влияе върху функцията на корените.
Топлата вода се абсорбира активно от корените. Натискът върху корена се увеличава.
Студената вода се абсорбира слабо от корените. В този случай налягането на корените пада.
2 - Минерално хранене
Физиологичната роля на минералите е много голяма. Те са в основата на синтеза органични съединенияи пряко влияят на метаболизма; действат като катализатори за биохимични реакции; повлияват клетъчния тургор и пропускливостта на протоплазмата; са центрове на електрически и радиоактивни явления в растителните организми. Коренът осигурява минерално хранене на растението.
3 – Коренно дишане
За нормалния растеж и развитие на растението е необходимо коренът да получава Свеж въздух.
Цел: проверка за дишане в корените.
Да вземем два еднакви съда с вода. Поставете развиващи се разсад във всеки съд. Всеки ден насищаме водата в един от съдовете с въздух с помощта на спрей. Изсипете тънък слой растително масло върху повърхността на водата във втория съд, тъй като забавя притока на въздух във водата. След известно време растението във втория съд ще спре да расте, ще изсъхне и в крайна сметка ще умре. Смъртта на растението възниква поради липса на въздух, необходим за дишането на корена.
Установено е, че нормалното развитие на растенията е възможно само ако в хранителния разтвор има три вещества - азот, фосфор и сяра и четири метала - калий, магнезий, калций и желязо. Всеки от тези елементи има индивидуално значение и не може да бъде заменен с друг. Това са макроелементи, концентрацията им в растението е 10-2-10%. За нормалното развитие на растенията са необходими микроелементи, чиято концентрация в клетката е 10-5-10-3%. Това са бор, кобалт, мед, цинк, манган, молибден и др. Всички тези елементи присъстват в почвата, но понякога в недостатъчни количества. Поради това в почвата се добавят минерални и органични торове.
Растението расте и се развива нормално, ако средата около корените съдържа всички необходими хранителни вещества. Тази среда за повечето растения е почвата.
Коренът на растенията изпълнява различни механични и физиологични функции. Най-важните от тях са: усвояването на вода, органични и минерални вещества от почвата и пренасянето им в корените и листата. В допълнение, корените помагат на растението да се закрепи в почвата, което го прави по-малко чувствително към въздействието на атмосферните явления (силен вятър, дъжд и др.). Те практически растат заедно с растението, така че доста често, когато растението се изтръгне, върху малки власинки остават частици пръст.
С помощта на корените растението комуникира с организмите, които обитават слоя (микориза). Тази важна част от растителния организъм помага за синтеза и натрупването на полезни вещества, необходими за растежа на растенията. В допълнение, коренът е отговорен за вегетативно размножаване- образуването на ново растение, което се появява чрез разпадане на грудки или коренища от майчиното растение.
Но не всички растения имат еднакви корени. Доста често срещана структура е коренът. Тази подземна структура на растителния организъм има една голяма пръчка, от която се простират голям брой малки косми. Има туфест, в който има няколко големи пръчковидни косми (например много видове треви). Такива растения са изключително полезни за почвата, тъй като тяхната плътна структура предотвратява ерозията.
Всички са добре запознати с растенията, които, докато растат, натрупват много полезни вещества. Сладки картофи и ярко чепример. Освен това има растения, които не се нуждаят от почва. И така, някои видове орхидеи растат на дървета и получават всички необходими вещества и влага от въздуха и, например, отровен бръшлянприкрепя се към дървета с въздушни корени.
Видео по темата
Коренът е аксиален орган на висшите растения, обикновено разположен под земята, който осигурява усвояването и транспортирането на вода и минерали, а също така служи за закрепване на растението в почвата. В зависимост от структурата има три вида коренови системи: коренова, влакнеста и смесена.
Кореновата система на растението се формира от корени от различно естество. Има главен корен, който се развива от ембрионалния корен, както и странични и адвентивни. Страничните корени са разклонение от главния и могат да се образуват във всяка негова част, докато адвентивните корени най-често започват да растат от долната част на стъблото на растението, но могат да се образуват дори върху листата.
Докоснете кореновата система
Стрешната коренова система се характеризира с развит главен корен. Има формата на пръчка и поради това сходство този вид е получил името си. Страничните корени на такива растения са изключително слабо изразени. Коренът има способността да расте неограничено, а основният корен на растенията с коренова система достига внушителни размери. Това е необходимо, за да се оптимизира извличането на вода и хранителни вещества от почви, където подземните води се намират на значителна дълбочина. Много видове имат главна коренова система - дървета, храсти, както и тревисти растения: бреза, дъб, глухарче, слънчоглед, .
Влакнеста коренова система
При растенията с влакнеста коренова система основният корен практически не е развит. Вместо това те се характеризират с множество разклонени странични или странични корени с приблизително еднаква дължина. Често растенията първо израстват основен корен, от който започват да излизат странични корени, но в процеса по-нататъчно развитиерастения умира. Влакнестата коренова система е характерна за растенията, които се размножават вегетативно. Обикновено се случва в - кокосово дърво, орхидеи, папрати, зърнени култури.
Смесена коренова система
Често се разграничава и смесена или комбинирана коренова система. Растенията от този тип имат добре диференциран главен корен и множество странични и адвентивни корени. Това устройство на кореновата система може да се наблюдава например при ягодите и дивите ягоди.
Коренни модификации
Корените на някои растения са толкова видоизменени, че на пръв поглед е трудно да се припишат към някакъв вид. Тези модификации включват корени - удебеляване на главния корен и долната част на стъблото, което може да се види при ряпата и морковите, както и коренови грудки - удебеляване на странични и адвентивни корени, което може да се види при сладките картофи. Освен това някои корени може да не служат за абсорбиране на вода с разтворени в нея соли, а за дишане (дихателни корени) или допълнителна опора (коленни корени).
Корените закотвят растението в почвата, осигуряват почвена вода и минерално хранене и понякога служат като място за отлагане на резервни хранителни вещества. В процеса на адаптиране към условията на околната среда корените на някои растения придобиват допълнителни функции и се модифицират.
Какви видове корени има?
Растенията се делят на главни, адвентивни и странични корени. Когато семето покълне, то първо развива ембрионален корен, който по-късно се превръща в основен корен. Допълнителните корени растат по стъблата и листата на някои растения. Страничните корени също могат да възникнат от главните и допълнителните корени.
Коренови системи
Всички корени на растението образуват коренова система, която може да бъде влакнеста или влакнеста. При главната коренова система главният корен е по-развит от останалите и прилича на пръчка, а при влакнестите е недоразвит или рано загива. Първият е най-характерен за, вторият - за едносемеделните. Въпреки това, основният корен обикновено е добре изразен само при младите двусемеделни растения, а при старите той постепенно умира, отстъпвайки място на допълнителни корени, израстващи от стъблото.
Колко дълбоки са корените?
Дълбочината на корените в почвата зависи от условията на отглеждане на растението. Корените на пшеницата например растат 2,5 м в сухи полета и не повече от половин метър в напоявани полета. Въпреки това, в последният случайкореновата система е по-плътна.
Самите тундрови растения са с нисък растеж и корените им са концентрирани близо до повърхността поради вечната замръзналост. При джуджевата бреза например те се намират на дълбочина около 20 см максимум. корени пустинни растения, напротив, са много дълги - това е необходимо да се постигне подземни води. Например, безлистна тревна трева корени 15 m в почвата.
Коренни модификации
Да се адаптират към условията заобикаляща средакорените на някои растения са се променили и са придобили допълнителни функции. По този начин кореноплодите от репички, цвекло, ряпа, ряпа и рутабага, образувани от главния корен и долните части на стъблото, съхраняват хранителни вещества. Удебеленията на страничните и страничните корени на chistya и dahlias станаха коренови грудки. Закрепващите корени на бръшляна помагат на растението да се прикрепи към опора (стена, дърво) и да носи листата към светлината.
Коренът е един от основните органи на растението. Той изпълнява функцията на абсорбиране на минерални хранителни елементи от почвата, разтворени в него. Коренът закрепва и задържа растението в почвата. Освен това корените имат метаболитно значение. В резултат на първичния синтез в тях се образуват аминокиселини, хормони и др., които бързо се включват в последващата биосинтеза, протичаща в стъблото и листата на растението. Резервните хранителни вещества могат да се отлагат в корените.
Коренът е аксиален орган с радиално симетрична анатомична структура. Коренът расте на дължина неограничено поради дейността на апикалната меристема, чиито деликатни клетки почти винаги са покрити от кореновата шапка. За разлика от издънката, коренът се характеризира с липсата на листа и следователно разделяне на възли и междувъзлия, както и наличието на капачка. Цялата нарастваща част на корена не надвишава 1 см.
Кореновата шапка с дължина около 1 мм се състои от рехави тънкостенни клетки, които постоянно се заменят с нови. Обвивката на нарастващия корен се подновява практически всеки ден. Ексфолираните клетки образуват слуз, което улеснява напредването на върха на корена в почвата. Функциите на кореновата шапка са да защитава точката на растеж и да осигурява на корените положителен геотропизъм, който е особено изразен при главния корен.
В непосредствена близост до обвивката има зона на делене с размер около 1 mm, съставена от меристемни клетки. Меристемата, в процеса на митотично делене, образува маса от клетки, осигурявайки растежа на корена и попълвайки клетките на кореновата шапка.
Зоната на разделяне е последвана от зона на разширение. Тук дължината на корена се увеличава в резултат на растежа на клетките и придобиването на нормална форма и размер. Дължината на зоната на разтягане е няколко милиметра.
Зад зоната на разтягане има зона на засмукване или абсорбция. В тази зона клетките на първичния покривен корен - епиблемата - образуват множество коренови косми, които абсорбират почвения разтвор на минерални вещества.Абсорбционната зона е с дължина няколко сантиметра, тук корените абсорбират по-голямата част от водата и солите разтворен в него. Тази зона, подобно на предишните две, постепенно се движи, променяйки мястото си в почвата с растежа на корена. Кореновите власинки умират, докато коренът расте, върху новорастящата част на корена се появява зона на абсорбция и хранителните вещества се абсорбират от нов обем почва. На мястото на предишната зона на абсорбция се образува зона на проводимост.
Първична структура на корена
Първичната структура на корена възниква в резултат на диференциация на апикалната меристема. В първичната структура на корена близо до върха му се разграничават три слоя: външният слой е епиблемата, средният слой е първичната кора, а централният аксиален цилиндър е стелата.
Вътрешните тъкани естествено и в определена последователност възникват в зоната на делене в апикалната меристема. Тук се спазва ясно разделениена два отдела. Външният участък, получен от средния слой на първоначалните клетки, се нарича Periblema. Вътрешният участък идва от горния слой на първоначалните клетки и се нарича плерома.
Плеромата дава началото на стелата, докато някои клетки се превръщат в съдове и трахеиди, други в ситовидни тръби, трети в сърцевини и т.н. Периблемните клетки се превръщат в първична коренова кора, състояща се от паренхимни клетки на основната тъкан.
От външния слой клетки - дерматоген - на повърхността на корена се отделя първичната покривна тъкан - епиблема или ризодерма. Това е еднослойна тъкан, която достига пълно развитие в зоната на абсорбция. Образуваната ризодерма образува най-фините многобройни израстъци - коренови власинки. Кореновата коса е краткотрайна и само в растящо състояние активно абсорбира вода и разтворени в нея вещества. Образуването на косми спомага за увеличаване на общата повърхност на зоната на засмукване 10 или повече пъти. Дължината на косъма е не повече от 1 мм. Черупката му е много тънка и се състои от целулоза и пектинови вещества.
Първичната кора, която възниква от периблемата, се състои от живи тънкостенни паренхимни клетки и е представена от три ясно обособени слоя: ендодерма, мезодерма и екзодерма.
Непосредствено до централния цилиндър (стела) е вътрешният слой на първичната кора - ендодермис. Състои се от един ред клетки с удебеления по радиалните стени, така наречените Каспарови пояси, които са осеяни с тънкостенни клетки - пасажни клетки. Ендодермата контролира потока на веществата от кората към централния цилиндър и обратно.
Извън ендодермата е мезодермата - средният слой на първичната кора. Състои се от рехаво разположени клетки със система от междуклетъчни пространства, през които се осъществява интензивен газообмен. В мезодермата се синтезират и преместват пластични вещества в други тъкани, натрупват се резервни вещества и се намира микориза.
Външната част на първичната кора се нарича екзодерма. Намира се непосредствено под коренището и с отмирането на кореновите власинки се появява на повърхността на корена. В този случай екзодермата може да изпълнява функцията на покривна тъкан: настъпва удебеляване и суберизация на клетъчните мембрани и смърт на клетъчното съдържание. Сред суберизираните клетки остават несуберизирани клетки, през които преминават веществата.
Външният слой на стелата, съседен на ендодермиса, се нарича перицикъл. Клетките му запазват способността да се делят дълго време. В този слой се образуват странични корени, поради което перицикълът се нарича коренов слой.
Корените се характеризират с редуващи се участъци от ксилема и флоема в стелата. Ксилема образува звезда (с различен брой лъчи в различните групи растения), а между нейните лъчи е разположена флоема. В самия център на корена може да има ксилема, склеренхим или тънкостенен паренхим. Редуване на ксилема и флоема по периферията на стелата - забележителна характеристикакорен, което рязко го отличава от стъблото.
Описаната по-горе първична коренова структура е характерна за младите корени във всички групи висши растения. При мъховете, хвощовете, папратите и представителите на клас Едносемеделни от отдела Цъфтящи растения първичната структура на корена се запазва през целия живот.
Вторична структура на корена
В корените на голосеменните и двусемеделните покритосеменни растенияпървичната структура на корена се запазва само докато започне неговото удебеляване в резултат на дейността на вторични странични меристеми - камбий и фелоген (корков камбий). Процесът на вторични промени започва с появата на слоеве камбий под областите на първичната флоема, навътре от нея. Камбият възниква от слабо диференцирания паренхим на централния цилиндър. Вътре отлага елементи от вторична ксилема (дървесина), а отвън - елементи от вторична флоема (лико). Първоначално слоевете на камбия са разделени, но след това се затварят заедно и образуват непрекъснат слой. Това се случва поради деленето на перицикълните клетки срещу лъчите на ксилема. Камбиалните области, произтичащи от перицикъла, се образуват само от паренхимните клетки на медуларните лъчи; останалите камбиеви клетки образуват проводящи елементи - ксилема и флоема. Този процес може да продължи дълго време и корените достигат значителна дебелина. В корена на многогодишното растение в централната му част остава ясно очертана радиална първична ксилема.
Корковият камбий (фелоген) също се появява в перицикъла. Той излага слоеве от клетки от вторична покривна тъкан - корк. Първичната кора (ендодерма, мезодерма и екзодерма), изолирана от корковия слой от вътрешните живи тъкани, умира.
Коренови системи
Съвкупността от всички корени на растението се нарича коренова система. В състава му участват главният корен, страничните и допълнителните корени.
Кореновата система може да бъде коренова или влакнеста. Основната коренова система се характеризира с преобладаващо развитие на главния корен по дължина и дебелина и се откроява добре сред другите корени. В главната коренова система, освен главните и страничните корени, могат да се появят и допълнителни корени. Повечето двусемеделни растения имат главна коренова система.
При всички едносемеделни растения и при някои двусемеделни растения, особено тези, които се размножават вегетативно, главният корен умира рано или се развива слабо и кореновата система се образува от допълнителни корени, които възникват в основата на стъблото. Тази коренова система се нарича влакнеста.
За развитието на кореновата система голямо значениеимат свойствата на почвата. Почвата оказва влияние върху структурата на кореновата система, растежа на нейните корени, дълбочината на проникване и тяхното пространствено разпределение в почвата.
Кореновите секрети създават зона в почвата около него, която гъмжи от бактерии, гъбички и други микроорганизми, наречена ризосфера. Образуването на повърхностни, дълбоки и други коренови системи отразява адаптацията на растенията към условията на водоснабдяване на почвата.
Освен това във всяка коренова система има непрекъснати промени, свързани с възрастта на растенията, смяната на сезоните и т.
Коренни специализации и метаморфози
В допълнение към основните функции, корените могат да изпълняват някои други, докато корените претърпяват модификации, техните метаморфози.
В природата феноменът на симбиозата на корените на висшите растения с почвените гъби е широко разпространен. Краищата на корените, сплетени от повърхността с хифи на гъбата или съдържащи ги в кората на корена, се наричат микориза (буквално - "гъбичен корен"). Микоризата е външна или ектотрофна, вътрешна или ендотрофна и външно-вътрешна.
Ектотрофната микориза замества кореновите власинки на растението, които обикновено не се развиват. Външна и външно-вътрешна микориза е отбелязана в дървесни и храстовидни растения (например в дъб, клен, бреза, леска и др.).
Вътрешната микориза се развива при много видове тревисти и дървесни растения(например в много видове зърнени храни, лук, орех, грозде и др.). Видове от семейства като Heather, Wintergreen и Orchids не могат да съществуват без микориза.
Симбиотичната връзка между гъбата и автотрофното растение се проявява в следното. Автотрофните растения осигуряват на гъбичния симбионт достъпни разтворими въглехидрати. От своя страна, гъбичният симбионт доставя на растението най-важните минерали (азотфиксиращият гъбичен симбионт доставя азотни съединения в растението, бързо ферментира слабо разтворимите резервни хранителни вещества, довеждайки ги до глюкоза, чийто излишък повишава абсорбционната активност на корени.
В допълнение към микоризата (микозимбиотрофия), в природата съществува симбиоза на корени с бактерии (бактериосимбиотрофия), която няма такива широко разпространен, като първия. Понякога върху корените се образуват израстъци, наречени възли. Вътре в нодулите има много нодулни бактерии, които имат свойството да фиксират атмосферния азот.
Корени за съхранение
Много растения са способни да отлагат резервни хранителни вещества (нишесте, инулин, захар и др.) в корените си. Модифицираните корени, които изпълняват функцията за съхранение, се наричат "кореноплодни зеленчуци" (например цвекло, моркови и др.) Или коренови конуси (силно удебелени случайни корени на георгина, чистяка, любовка и др.). Има многобройни преходи между кореноплодни култури и кореноплодни шишарки.
Ретракторни или контрактилни корени
При някои растения има рязко намаляване на корена в надлъжна посока в основата му (напр. луковични растения). Прибиращите се корени са широко разпространени при покритосеменните. Тези корени определят плътното прилягане на розетките към земята (например при живовляк, глухарче и др.), Подземното положение на кореновата шийка и вертикалното коренище и осигуряват известно задълбочаване на грудките. По този начин прибиращите се корени помагат на издънките да намерят най-добрата дълбочина в почвата. В Арктика прибиращите се корени осигуряват оцеляване при неблагоприятни условия. зимен периодцветни пъпки и възобновителни пъпки.
Въздушни корени
Въздушните корени се развиват в много тропически епифити (от семействата на орхидеи, аронникови и бромелиеви). Те имат аеренхим и могат да абсорбират атмосферната влага. На блатисти почви в тропиците дърветата образуват дихателни корени (пневматофори), които се издигат над повърхността на почвата и снабдяват подземните органи с въздух през система от отвори.
Дърветата, растящи по бреговете на тропическите морета като част от мангровите гори в зоната на приливите и отливите, образуват наклонени корени. Поради силното разклоняване на тези корени, дърветата остават стабилни на нестабилна почва.
Филогенетично коренът възниква по-късно от стъблото и листата - във връзка с прехода на растенията към живот на сушата и вероятно произхожда от кореноподобни подземни клони. Коренът няма нито листа, нито в определен редразположени бъбреци. Характеризира се с апикален растеж на дължина, страничните му клони произлизат от вътрешните тъкани, точката на растеж е покрита с коренова шапка. Кореновата система се формира през целия живот на растителния организъм. Понякога коренът може да служи като място за съхранение на хранителни вещества. В този случай се променя.
Видове корени
Основният корен се образува от ембрионалния корен по време на покълването на семената. От него излизат странични корени.
Допълнителните корени се развиват върху стъблата и листата.
Страничните корени са клони на всякакви корени.
Всеки корен (главен, страничен, адвентивен) има способността да се разклонява, което значително увеличава повърхността на кореновата система, а това спомага за по-доброто укрепване на растението в почвата и подобряване на неговото хранене.
Видове коренови системи
Има два основни вида коренови системи: главна, която има добре развит основен корен и влакнеста. Влакнестата коренова система се състои от голямо числоадвентивни корени със същия размер. Цялата маса от корени се състои от странични или адвентивни корени и има вид на лоб.
Силно разклонената коренова система образува огромна абсорбираща повърхност. Например,
- общата дължина на корените на зимната ръж достига 600 км;
- дължина на кореновите косми - 10 000 км;
- общата коренова повърхност е 200 m2.
Това е много пъти площта на надземната маса.
Ако растението има добре изразен главен корен и се развият допълнителни корени, тогава се образува коренова система от смесен тип (зеле, домати).
Външна структура на корена. Вътрешна структура на корена
Коренови зони
кореново капаче
Коренът расте на дължина от върха си, където се намират младите клетки на образователната тъкан. Растящата част е покрита с коренова шапка, която предпазва върха на корена от увреждане и улеснява движението на корена в почвата по време на растеж. Последната функция се осъществява благодарение на свойството външните стени на кореновата шапка да бъдат покрити със слуз, което намалява триенето между корена и почвените частици. Те дори могат да разделят частиците на почвата. Клетките на кореновата шапка са живи и често съдържат нишестени зърна. Клетките на капачката постоянно се обновяват поради делене. Участва в положителни геотропни реакции (посока на растежа на корените към центъра на Земята).
Клетките от зоната на делене активно се делят, дължината на тази зона е различни видовеи различните корени на едно и също растение не са еднакви.
Зад зоната на разделяне има зона на разширение (зона на растеж). Дължината на тази зона не надвишава няколко милиметра.
С приключването на линейния растеж започва третият етап на образуване на корен - неговата диференциация; образува се зона на клетъчна диференциация и специализация (или зона на коренови косми и абсорбция). В тази зона вече се разграничават външният слой на епиблемата (ризодерма) с коренови косми, слоят на първичната кора и централния цилиндър.
Коренна структура на косата
Кореновите власинки са силно удължени израстъци на външните клетки, покриващи корена. Броят на кореновите косми е много голям (на 1 mm2 от 200 до 300 косми). Дължината им достига 10 мм. Космите се образуват много бързо (при млади разсад на ябълково дърво за 30-40 часа). Коренните косми са краткотрайни. Те умират след 10-20 дни, а върху младата част на корена израстват нови. Това осигурява развитието на нови почвени хоризонти от корените. Коренът непрекъснато расте, образувайки нови и нови области от коренови косми. Космите могат не само да абсорбират готови решениявещества, но и за насърчаване на разтварянето на определени почвени вещества и след това да ги абсорбира. Областта на корена, където кореновите косми са умрели, може да абсорбира вода за известно време, но след това се покрива с тапа и губи тази способност.
Черупката на косъма е много тънка, което улеснява усвояването на хранителните вещества. Почти цялата космена клетка е заета от вакуола, заобиколена от тънък слой цитоплазма. Ядрото е в горната част на клетката. Около клетката се образува лигавична обвивка, която насърчава залепването на кореновите косми към почвените частици, което подобрява контакта им и повишава хидрофилността на системата. Усвояването се улеснява от отделянето на киселини (въглена, ябълчена, лимонена) от кореновите власинки, които разтварят минералните соли.
Кореновите власинки играят и механична роля – служат за опора на върха на корена, който минава между почвените частици.
Под микроскоп напречен разрез на корена в зоната на абсорбция показва неговата структура на клетъчно и тъканно ниво. На повърхността на корена има ризодерма, под нея има кора. Външният слой на кората е екзодермисът, навътре от него е основният паренхим. Неговите тънкостенни живи клетки изпълняват функция за съхранение, провеждат хранителни разтвори в радиална посока - от абсорбиращата тъкан към съдовете на дървото. Те съдържат и синтеза на редица жизненоважни за растението вещества. органична материя. Вътрешният слой на кората е ендодермата. Хранителните разтвори, влизащи в централния цилиндър от кората през ендодермалните клетки, преминават само през протопласта на клетките.
Кората обгражда централния цилиндър на корена. Граничи със слой от клетки, които запазват способността си да се делят дълго време. Това е перициклет. Перицикличните клетки пораждат странични корени, допълнителни пъпки и вторични образователни тъкани. Навътре от перицикъла, в центъра на корена, има проводими тъкани: лико и дърво. Заедно те образуват радиален проводим сноп.
Кореновата съдова система провежда вода и минерали от корена към стъблото (възходящ поток) и органични вещества от стъблото към корена (нисходящ поток). Състои се от съдово-фиброзни снопове. Основните компоненти на снопа са участъци от флоема (през които веществата се движат към корена) и ксилема (през които веществата се движат от корена). Основните проводящи елементи на флоема са ситовидните тръби, ксилемите са трахеите (съдовете) и трахеидите.
Коренни жизнени процеси
Транспорт на вода в корена
Абсорбция на вода от кореновите власинки от почвения хранителен разтвор и провеждането й в радиална посока по протежение на клетките на първичната кора през пасажните клетки в ендодермата до ксилемата на радиалния съдов сноп. Интензивността на поглъщане на вода от кореновите власинки се нарича смукателна сила (S), тя е равна на разликата между осмотичното (P) и тургорното (T) налягане: S=P-T.
Когато осмотичното налягане е равно на тургорното налягане (P=T), тогава S=0, водата спира да тече в клетката на корена. Ако концентрацията на вещества в хранителния разтвор на почвата е по-висока, отколкото вътре в клетката, тогава водата ще напусне клетките и ще настъпи плазмолиза - растенията ще изсъхнат. Това явление се наблюдава при условия на суха почва, както и при прекомерно прилагане на минерални торове. Вътре в кореновите клетки силата на засмукване на корена се увеличава от ризодермата към централния цилиндър, така че водата се движи по концентрационен градиент (т.е. от място с по-висока концентрация към място с по-ниска концентрация) и създава кореново налягане, което повдига водния стълб през ксилемните съдове, образувайки възходящ ток. Това може да се намери на безлистни стволове през пролетта, когато се събира „сокът“, или на отсечени пънове. Потокът на вода от дърво, пресни пънове и листа се нарича „плач“ на растенията. Когато листата цъфтят, те също създават смукателна сила и привличат вода към себе си - във всеки съд се образува непрекъснат воден стълб - капилярно напрежение. Кореновото налягане е долният двигател на водния поток, а всмукателната сила на листата е горният. Това може да се потвърди с прости експерименти.
Абсорбция на вода от корените
Мишена:разберете основната функция на корена.
Какво правим:растение, отглеждано върху мокри дървени стърготини, отърсете кореновата му система и потопете корените в чаша с вода. За да го предпазите от изпарение, изсипете тънък слой растително масло върху водата и маркирайте нивото.
Какво наблюдаваме:След ден-два водата в съда падна под марката.
Резултат:следователно корените изсмукват водата и я отвеждат до листата.
Можете също така да направите още един експеримент, за да докажете усвояването на хранителни вещества от корена.
Какво правим:отрязваме стъблото на растението, като оставяме пънче с височина 2-3 см. На пънчето поставяме гумена тръба с дължина 3 см, а в горния край поставяме извита стъклена тръба с височина 20-25 см.
Какво наблюдаваме:Водата в стъклената тръба се издига и изтича.
Резултат:това доказва, че коренът абсорбира вода от почвата в стъблото.
Температурата на водата влияе ли върху интензивността на абсорбцията на вода от корените?
Мишена:разберете как температурата влияе върху функцията на корена.
Какво правим:една чаша трябва да е с топла вода (+17-18ºС), а другата със студена вода (+1-2ºС).
Какво наблюдаваме:в първия случай водата се отделя обилно, във втория - малко или спира напълно.
Резултат:това е доказателство, че температурата значително влияе върху функцията на корените.
Топлата вода се абсорбира активно от корените. Натискът върху корена се увеличава.
Студената вода се абсорбира слабо от корените. В този случай налягането на корените пада.
Минерално хранене
Физиологичната роля на минералите е много голяма. Те са в основата на синтеза на органични съединения, както и фактори, които променят агрегатното състояние на колоидите, т.е. пряко влияят върху метаболизма и структурата на протопласта; действат като катализатори за биохимични реакции; повлияват клетъчния тургор и пропускливостта на протоплазмата; са центрове на електрически и радиоактивни явления в растителните организми.
Установено е, че нормалното развитие на растенията е възможно само ако в хранителния разтвор има три неметала - азот, фосфор и сяра и четири метала - калий, магнезий, калций и желязо. Всеки от тези елементи има индивидуално значение и не може да бъде заменен с друг. Това са макроелементи, концентрацията им в растението е 10 -2 -10%. За нормалното развитие на растенията са необходими микроелементи, чиято концентрация в клетката е 10 -5 -10 -3%. Това са бор, кобалт, мед, цинк, манган, молибден и др. Всички тези елементи присъстват в почвата, но понякога в недостатъчни количества. Поради това в почвата се добавят минерални и органични торове.
Растението расте и се развива нормално, ако средата около корените съдържа всички необходими хранителни вещества. Тази среда за повечето растения е почвата.
Дишане на корените
За нормален растеж и развитие на растението трябва да се подава чист въздух към корените. Да проверим дали е така?
Мишена:имат ли корените нужда от въздух?
Какво правим:Да вземем два еднакви съда с вода. Поставете развиващи се разсад във всеки съд. Всеки ден насищаме водата в един от съдовете с въздух с помощта на спрей. Изсипете тънък слой растително масло върху повърхността на водата във втория съд, тъй като забавя притока на въздух във водата.
Какво наблюдаваме:След известно време растението във втория съд ще спре да расте, ще изсъхне и в крайна сметка ще умре.
Резултат:Смъртта на растението възниква поради липса на въздух, необходим за дишането на корена.
Коренни модификации
Някои растения съхраняват резервни хранителни вещества в корените си. Те натрупват въглехидрати, минерални соли, витамини и други вещества. Такива корени нарастват значително на дебелина и придобиват необичаен вид. И коренът, и стъблото участват в образуването на кореноплодни култури.
корени
При натрупване на резервни вещества в главния корен и в основата на стъблото на главния летораст се образуват кореноплодни (моркови). Растенията, които образуват кореноплодни култури, са предимно двугодишни. През първата година от живота те не цъфтят и натрупват много хранителни вещества в корените. На втория бързо цъфтят, като използват натрупаните хранителни вещества и образуват плодове и семена.
Кореновите грудки
При георгините резервните вещества се натрупват в случайни корени, образувайки коренови грудки.
Бактериални възли
Страничните корени на детелина, лупина и люцерна са особено променени. Бактериите се установяват в младите странични корени, което насърчава усвояването на газообразен азот от почвения въздух. Такива корени придобиват вид на възли. Благодарение на тези бактерии тези растения могат да живеят в бедни на азот почви и да ги направят по-плодородни.
Стилати
Рампата, която расте в приливната зона, развива наклонени корени. Те държат големи листни издънки върху нестабилна кална почва високо над водата.
Въздух
U тропически растенияживеещи на клоните на дърветата развиват въздушни корени. Те често се срещат в орхидеи, бромелии и някои папрати. Въздушните корени висят свободно във въздуха, без да достигат земята, и абсорбират влагата от дъжда или росата, които падат върху тях.
Ретрактори
При луковичните и луковичните растения, като минзухарите, сред многобройните нишковидни корени има няколко по-дебели, така наречените ретракторни корени. Свивайки се, такива корени издърпват луковицата по-дълбоко в почвата.
Колонен
Фикусовите растения развиват колоновидни надземни корени или опорни корени.
Почвата като местообитание за корените
Почвата за растенията е средата, от която те получават вода и хранителни вещества. Количеството минерални вещества в почвата зависи от специфичните характеристики на основната скала, активността на организмите, жизнената активност на самите растения и вида на почвата.
Почвените частици се конкурират с корените за влага, задържайки я на повърхността си. Това е така наречената свързана вода, която се разделя на хигроскопична и филмова вода. Задържа се на място от силите на молекулярното привличане. Достъпната за растението влага е представена от капилярна вода, която е концентрирана в малките пори на почвата.
Развива се антагонистична връзка между влагата и въздушната фаза на почвата. Колкото повече големи пори има в почвата, толкова по-добър е газовият режим на тези почви, толкова по-малко влага задържа почвата. Най-благоприятен водно-въздушен режим се поддържа при структурните почви, където водата и въздухът съществуват едновременно и не си пречат - водата запълва капилярите вътре в структурните единици, а въздухът запълва големите пори между тях.
Естеството на взаимодействието между растението и почвата до голяма степен е свързано с поглъщателната способност на почвата – способността да задържа или свързва химически съединения.
Почвената микрофлора разлага органичните вещества до повече прости връзки, участва в образуването на структурата на почвата. Естеството на тези процеси зависи от вида на почвата, химичен съставрастителни остатъци, физиологични свойства на микроорганизмите и други фактори. Почвените животни участват в образуването на структурата на почвата: пръстеновидни червеи, ларви на насекоми и др.
В резултат на комбинация от биологични и химични процеси в почвата се образува сложен комплекс от органични вещества, който се обединява с термина "хумус".
Метод на водна култура
От какви соли се нуждае растението и какъв е ефектът им върху растежа и развитието му, е установено чрез експеримент с водни култури. Методът на водната култура е отглеждането на растения не в почвата, а във воден разтвор на минерални соли. В зависимост от целта на експеримента можете да изключите отделна сол от разтвора, да намалите или увеличите съдържанието му. Установено е, че торовете, съдържащи азот, спомагат за растежа на растенията, съдържащите фосфор - най-ранното узряване на плодовете, а тези, съдържащи калий - най-бързото изтичане на органични вещества от листата към корените. Във връзка с това азотните торове се препоръчват да се прилагат преди сеитбата или през първата половина на лятото, съдържащите фосфор и калий - през втората половина на лятото.
Използвайки метода на водната култура, беше възможно да се установи не само нуждата на растението от макроелементи, но и да се изясни ролята на различни микроелементи.
В момента има случаи, когато растенията се отглеждат с помощта на методи на хидропоника и аеропоника.
Хидропониката е отглеждане на растения в контейнери, пълни с чакъл. Хранителен разтвор, съдържащ необходими елементи, се подава в съдовете отдолу.
Аеропониката е въздушна култура на растенията. При този метод кореновата система е във въздуха и автоматично (няколко пъти в рамките на един час) се напръсква със слаб разтвор на хранителни соли.
