Корень. Функции и морфология

Тело первых наземных растений- псилофитов (или ринионифитов) – не было расчленено на стебле, листья и корни. Имелись осевые органы (теломы), нарастающие в длину с помощью верхушечных меристем (образовательной ткани). Одни ответвления поднимались вертикально, другие прижимались к земле и поглощали воду с минеральными солями. В ходе эволюции некоторые отвлетвения стали углубляться в почву и дали начало корням, приспособленным к почвенному питанию.

Корень – основной вегетативный орган растения. Он закрепляет растение в почве и поглощает воду с растворенными минеральными веществами. В корнях могут синтезироваться различные вещества (аминокислоты, гормоны, алкалоиды), которые затем передвигаются в другие органы. У некоторых растений корни слу-жат местом отложения запасных питательных веществ или с их подошью происходит вегетативное размножение. Корни растений выделяют в почву различные органические вещества — сахара, кислоты (уксусную, муравьиную) и некоторые минеральные со-единения. Благодаря корневым выделениям вокруг растений со-здается определенная зона (ризосфера), благоприятная для разви-тия различных микроорганизмов, деятельность которых имеет большое значение в питании растений.

Корень — это осевой орган, обладающий радиальной симмет-рией и нарастающий в длину за счет верхушечной (апикальной) меристемы. Морфологически корень отличается тем, что на нем никогда не образуются листья и верхушечная меристема прикрыта корневым чахликом. У семенных растений зачаточный корень есть уже у зародыша в семени и при прорастании развивается в главный корень растения, который растет своей верхушкой всегда верти-кально вниз, к центру земли, в сторону, противоположную источ-нику света. Это свойство называется положительным геотропизмом. Участок на границе между главным корнем и стеблем называется корневой шейкой. По мере роста главный корень ветвится, образуя корни первого, второго, третьего и последующих порядков, кото-рые уже не обладают свойством положительного геотропизма и растут в разных направлениях. Кроме главного и боковых корней, у многих растений могут образовываться придаточные корни, разви-вающиеся на стебле и листьях. Придаточные корни увеличивают общую корневую систему растений, а в некоторых случаях полно-стью заменяют главный корень (например, у злаков).

В строении корня в соответствии с выполняемыми им функци-ями выделяют четыре зоны (рис. 1.1).

1. Зона деления. Расположена на верхушке корня. Клетки этой зоны интенсивно делятся. Протяженность зоны 1 — 1,5 мм. Снару-жи ее клетки прикрыты корневым чехликом, который состоит из живых тонкостенных клеток, образующих обильную слизь, снижающую трение корня о частицы почвы и облегчающую его про-движение. Клетки чехлика непрерывно обновляются.

I. Зона роста (растяжения). Характеризуется растяжением об-разовавшихся клеток, что обусловливает рост корня в длину. Про-тяженность этой зоны несколько миллиметров.

Ш. Зона всасывания (поглощения). В ней расположены корне-вые волоски, которые поглощают из почвы воду и минеральные соли. Корневые волоски представляют собой выросты поверхност-ных клеток корня. Длина их колеблется от нескольких сотых до 2,5 — 3 мм. Общее число, длина и поверхность корневых волосков

достигают огромных величин. Например, у однолетнего сеянца яблони общая длина достигает

 

Рис.1.1 Общий вид корневого окончания (схема):

1- Корневой чехлик. I, II – зоны деления и роста (растяжения). III – зона всасывания, или зона корневых волосков. IV – зона проведения и укрепления.

3000 м. число волосков зависит от условий среды. При высокой влажности почвы оно уменьшается, в условиях же водных культур волоски совсем не образуются.Отсутствуют волоски и при существовании наружной мико-ризы. Протяженность этой зоны— насколько сантиметров.

IV. Зона повеления и укрепления. Характеризуется развиты-ми проводящими тканями. Здесь располагается основная масса бо-ковых корней, благодаря кото-

1 рым обеспечивается значительная поверхность соприкосновения и прочность сцепления растения с почвой. Совокупность всех кор-ней одного растения составляет его корневую систему. Различают два основных типа корневых систем: стержневую и мочковатую. В стержневой корневой cucтеме (рис. 1.2) хорошо выражен главный корень, который образует основной стержень. Он может иметь разные форму и ветвление. Стержневую корневую систему имеют сосна, дуб, верблюжья колючка, щавель, люцерна. В мочковатой корневой системе (см. рис. 1.2) нет ясно выраженного главного стерж-невого корня, мощного развития достигают придаточные корни. Такую корневую систему имеют злаки, луковичные растения.

Основная масса корней древесных растений сосредоточена на глубине 1,5 — 2 м, одиночные корни проникают на глубину 5 — 6 м и еще реже на глубину 10 — 15 м. Диаметр корневой системы в 2 5 раз превышает диаметр кроны и достигает 10 — 18 м. Строение, степень развития корневых систем и распространение их в почво-грунте определяются биологическими свойствами растения и фак-торами внешней среды.

Корневые системы разных растений, выросших в одинаковых условиях, отличаются друг от друга глубиной проникновения в почву, распределением в почвенных горизонтах, быстротой рос-та, степенью ветвления, толщиной и т.д. Строение корневых сис-тем пустынных растений определяется главным образом динамикой водного режима.

 

Рис. 1.2. Корневые системы:
А — мочковатая, Б — стержневая, В — корневая система бобового растения, Г—
молодой корень сосны. 1 — с наружной микоризой, 2 — без микоризы

У одних растений корневая система поверхностная, они используют весенние и осенние кратковременные осадки; у других — глубокая, проникающая до грунтовых вод (черный саксаул, верблюжья колючка).

Один и тот же вид растений в зависимости от почвенно-грунтовых условий может развивать разную корневую систему Так, сосна обыкновенная на болоте образует поверхностную корневую систему, а на умеренно влажных и не слишком бедных почвах в средней полосе России болес мощную, состоящую из глубоко проникающего в почву стержневого главного корня и из длинных боковых. У ели обыкновенной корнсвая система располагается неглубоко и недостаточно прочно удерживает растение при ветрах. Такие растения ветровальны.

Процесс формирования корневой системы у растений можно регулировать, что имеет большое практическое значение. Так, при обрезке главного корня у растения развивается более мощная и развлетвленная корнсвая система за счет боковых корней. Такой прием используется в цветоводстве.

В природе широко распространен симбиоз (сожительство) корней высших растений со многими видами почвенных грибов. Образуется так называемая микориза, или грибокорень (см рис. 1.2).

Грибы разлагают недоступные растению органические соединения нгзчвы и обеспечивают получение им фосфора, соединений и азота, вырабатывают витаминоподобные вещества и активаторы роста, гриб получает от высшего растения углеводы, аминокислоты и другие органические вещества. При эктотрофной микоризе грибы оплетают корень, оставаясь на его поверхности (сосна, ель), при эндотрофной микоризе грибные гифы проникают внутрь клеток корня. Степень развития микоризы зависит от условий окружающей среды и от возраста растения. У брусники, черники. вереска зачаток микоризы находится уже в зародыше семени. Грушанки и орхидные для нормального роста и развития должны "заразиться" грибом в стадии проростка. Ряд растений, нсредко имеющих микоризу (береза, липа). в благоприятных условиях питания хорошо развивается и без заражения грибом, и наоборот замечено, что на верхней северной границе леса микориза ибразустся чаще, видимо, повышая устойчивость растений к неблагоприятным условиям.

Особенность строения корней бобовых растений1 заключается в том, что из них образуются особые вздутия — клубеньки (см рис. 1.2), представляюзцие собой разрастание паренхимой ткани корня, иьпианное проникновением бактерий. Бактерии проникают в корень из почвы, первоначально питаются за счет растения-хозяина и являются паразитами. В дальнейшем они начинают вырабатывать азотистые органическис вещества за счет азота воздуха в таком избытке, что их хватает как для удовлетворения потребностей самих бактерий, так и для обильного питания растения-хозяина. Поэтому все ткани бобовых растсннй очень богаты азотом, а сими бобовые используются в сельском хозяйстве для накопления иипа в почве. На корнях ольхи, лоха, облепихи образуются клубеньки наподобие клубеньков у бобовых растений, но в результате симбиоза с грибами, способными фиксировать атмосферный азот.