КОРЕНЬ
Понятие об органах растений
Органом называют часть тела организма, имеющую определенное строение и выполняющую определенные функции.
Тело высших растений дифференцировано на вегетативные и генеративные (репродуктивные) органы.
Генеративными называют органы, в которых развиваются половые клетки – гаметы (цветок, плод, семя). Они бывают женскими (яйцеклетки) и мужскими (спермии). Последние отличаются от сперматозоидов тем, что не способны самостоятельно передвигаться. Для оплодотворения им необходим ветер или вода.
Вегетативные органы образуют тело высшего растения и длительное время поддерживают его жизнь (корень, стебель, лист) — осуществляются все проявления жизни растения как целостного организма: поглощение воды и минеральных веществ из почвы, фототрофное питание, дыхание, рост и развитие, вегетативное размножение.
Функции корня
Корень — это осевой орган растения, служащий:
1) для укрепления растения в субстрате;
2) для поглощения из него воды и растворенных минеральных веществ;
3) в корне синтезируются различные органические вещества (гормоны роста, алкалоиды и др.), которые затем перемещаются по сосудам ксилемы в другие органы растений или остаются в самом корне.
4) часто он является местом хранения запасных питательных веществ.
5) у корнеотпрысковых растений (осины, тополя, ивы, малины, вишни, сирени, осота полевого и др.) корень выполняет функцию вегетативного размножения: на корнях у них образуются придаточные почки, из которых развиваются надземные побеги — корневые отпрыски.
Образование корней было значительным эволюционным достижением, благодаря которому растения приспособились к более совершенному почвенному питанию и смогли образовывать крупные побеги, поднимающиеся вверх, к солнечному свету.
Виды корней и типы корневых систем
Корень, развивающийся из зародышевого корешка семени, называется главным. От него отходят боковые корни, способные к ветвлению. Корни могут формироваться также на надземных частях растений — стеблях или листьях; такие корни называются придаточными. Совокупность всех корней растения составляет корневую систему.
Рис. 1. – главный корень; 2 – придаточный корень; 3 – боковой корень
Различают два основных типа корневых систем:
стержневую, имеющую хорошо развитый главный корень, который длиннее и толще других, и мочковатую, в которой главный корень отсутствует или не выделяется среди многочисленных придаточных корней. Стержневая корневая система характерна главным образом для двудольных растений, мочковатая — для большинства однодольных.
Рис. 1- стержневая; 2 – мочковатая корневые системы
Корень растет в длину благодаря делению клеток верхушечной (апикальной) меристемы. Кончик корня покрыт в виде наперстка корневым чехликом, который защищает нежные клетки апикальной меристемы от механических повреждений и способствует продвижению корня в почве. Корневой чехлик, состоящий из живых тонкостенных клеток, непрерывно обновляется: но мере того как с его поверхности слущиваются старые клетки, меристема образует новые молодые клетки. Клетки чехлика продуцируют обильную слизь, которая обволакивает корень, облегчая его скольжение между частицами почвы. Кроме того, слизь создает благоприятные условия для поселения полезных бактерий. Она может также влиять на доступность почвенных ионов и обеспечивать кратковременную защиту корня от высыхания, Продолжительность жизни клеток корневого чехлика от 4 до 9 дней в зависимости от длины чехлика и вида растения.
Анатомия корня. На продольном разрезе кончика корня можно выделить несколько зон: деления, роста, всасывания и проведения.
Рис. Зоны молодого корня (а — общий вид; б — продольный разрез верхушки корня):
I — корневой чехлик; II — зона роста; III — зона корневых волосков (зона всасывания); IV—зона проведения; I — закладывающийся боковой корень; 2 — корневые волоски на эпиблеме; 3 - — эпиблема; 4 — экзодерма; 5 — первичная кора; б — эндодерма; 7 — перицикл; 8 — осевой цилиндр; 9 — клетки корневого чехлика; 10 — апикальная меристема
Зона деления находится под чехликом и представлена клетками апикальной меристемы. Ее длина около 1 мм.
За зоной деления расположена зона роста длиной всего несколько миллиметров. Рост клеток именно в этой зоне обеспечивает основное удлинение корня.
Зона всасывания (зона корневых волосков) длиной донескольких сантиметров начинается над зоной растяжения; функция данной зоны понятна из ее названия.
Необходимо отметить, что переход от одной зоны к другой происходит постепенно, без резких границ. Некоторые клетки начинают удлиняться и дифференцироваться еще в зоне деления, в то время как другие достигают зрелости в зоне растяжения.
Поступление почвенного раствора в корень происходит преимущественно через зону всасывания, поэтому чем больше поверхность этого участка корня, тем лучше он выполняет свою основную всасывающую функцию. Именно в связи с этой функцией часть клеток кожицы вытянута в корневые волоски длиной 0,1—8 мм. Почти всю клетку корневого волоска занимает вакуоль, окруженная тонким слоем цитоплазмы. Ядро располагается в цитоплазме возле верхушки волоска. Корневые волоски способны охватывать частички почвы, как будто срастаются с ними, что облегчает поглощение из почвы воды и минеральных веществ. Поглощению способствует также выделение корневыми волосками различных кислот (угольной, яблочной, лимонной, щавелевой), которые растворяют частички почвы.
Формируются корневые волоски очень быстро (у молодых сеянцев яблони за 30—40 ч). У одной особи четырехмесячного растения ржи примерно 14 млрд. корневых волосков с площадью поглощения около 400 м2 и суммарной длиной более 10 тыс. км; поверхность всей корневой системы, включая корневые волоски, составляет примерно 640 м2, т. е. в 130 раз больше, чем у побега. Функционируют корневые волоски недолго — обычно 10—20 дней. Сменяют отмершие корневые волоски в более нижней части корня новые. Таким образом, наиболее деятельная, всасывающая зона корней все время перемещается вглубь и в стороны вслед за растущими кончиками разветвлений корневой системы. При этом общая всасывающая поверхность корней все время увеличивается.
Далее располагается зона проведения воды и минеральных веществ в надземные части растения. Она составляет основную массу корня. В этой зоне отсутствуют корневые волоски и образуются боковые корни.
Рис. Поперечный срез корня
На поперечном разрезе в корне отличают кору и центральный цилиндр.
Первичная кора покрыта своеобразным эпидермисом, клетки которого участвуют в образовании корневых волосков.
Осевой, или центральный, цилиндр состоит из проводящей системы (ксилемы и флоэмы).
Внутреннюю часть центрального цилиндра у большинства корней занимает сложный проводящий пучок радиального строения: радиально расположенные участки первичной ксилемы чередуются с участками первичной флоэмы. У однодольных и папоротников первичная структура корня сохраняется в течение всей жизни. У двудольных и голосеменных растений за счет деятельности камбия образуется вторичная структура корня: в центральном цилиндре происходят изменения (камбий образует вторичные проводящие ткани), обусловливающие рост корня в толщину.