Вегетативные органы растений

ТЕМА 11: ВЕГЕТАТИВНЫЕ ОРГАНЫ РАСТЕНИЯ. КОРЕНЬ. МОРФОЛОГИЧЕСКОЕ СТРОЕНИЕ КОРНЯ. КОРНЕВЫЕ СИСТЕМЫ

 

ПЛАН:

 

1. Функции корня
2. Эволюционное возникновение корня
3. Морфологическая природа корней в корневой системе
4. Классификация корневых систем
5. Дифференциация корней в корневых системах
6. Обновление корней в корневых системах

Список используемых источников

 

1. Функции корня

 

Наряду с побегом корень - основной орган высшего растения. В типичном случае он выполняет функцию минерального и водного питания. Другая важная функция корня, тесно связанная  с основной, - закрепление, "заякоривание" растения в почве.

Через корень растения поглощают из почвы воду, ионы минеральных солей, которые взаимодействуют с притекающими из листьев продуктами фотосинтеза, образуя ряд органических соединений - продуктов первичного и вторичного метаболизма . Под действием корневого давления и транспирации ионы и органические молекулы передвигаются по сосудам ксилемы в стебель и листья. В корнях осуществляется также биосинтез ряда вторичных метаболитов, в частности алкалоидов . Отсюда же из корня движутся некоторые гормоны (особенно цитокинины и гиббереллины ), синтезированные в меристематических зонах корней и необходимые для роста и развития надземных частей растений.

Помимо двух главнейших, корень нередко  приобретает и другие функции, так  как способен к метаморфозам. Наиболее часто он является местом хранения запасных питательных веществ. Иногда корень выполняет роль дыхательного органа, взаимодействует с корнями других растений, микроорганизмами и грибами, находящимися в почве.

Корень - осевой орган, имеющий более  или менее цилиндрическую форму  и обладающий радиальной симметрией. Он способен к росту до тех пор, пока сохраняется апикальная (верхушечная) меристема . Морфологически корень отличается от побега тем, что на нем никогда не возникают листья, а апикальная меристема покрыта так называемым корневым чехликом .

Корень, как и побег, обладает неограниченным ростом. Растет он меристематической верхушкой, которая защищена корневым чехликом .

Подобно побегу, корень способен к ветвлению.

Общая длина корней в корневой системе одного растения может достигать десятков и даже тысяч километров. В естественных условиях рост и ветвление корней помимо наследственных факторов ограничены влиянием корней других растений. Молодые корни легко отмирают и заменяются новыми.

У двулетних и многолетних травянистых  растений в связи с ежегодным  отмиранием и возобновлением побегов  в корнях нередко откладываются  запасные питательные вещества. Они  накапливаются либо в паренхиме вторичной ксилемы (редька, репа ), либо главным образом в паренхиме коровой части корня (морковь, петрушка ). Изредка запасные вещества откладываются в паренхиме, образованной деятельностью нескольких добавочных колец камбия (свекла).

 

2. Эволюционное возникновение корня

 

Тело  риниофитов (см. введение) еще не было расчленено на побеги и корни. Оно состояло из осевых органов, которые нарастали в длину с помощью апикальных меристем и ветвились дихотомически. Одни из ответвлений поднимались вертикально, а другие прижимались к почве и поглощали воду и минеральные соли. Несмотря на примитивное строение, эти растения были обеспечены водой, так как имели небольшие размеры, жили у воды и в воде, а климат был влажным.

В ходе дальнейшей эволюции некоторые  ответвления стали углубляться в почву и дали  начало корням, приспособленным к более совершенному почвенному питанию. Возникновение корней как специализированных органов почвенного питания сопровождалось глубокой перестройкой их структуры и 
появлением специализированных тканей.

Функцию поглощения веществ из почвы приняли  на себя молодые окончания, сохраняющие  на поверхности жизнедеятельные клетки. Эти клетки образовали важнейшую в функциональном отношении ткань — ризодерму.

Общая поглощающая поверхность корней увеличилась благодаря:

  а) «обильному ветвлению и образованию большого числа всасывающих окончаний;

б) постоянному нарастанию корней и  передвижению всасывающих 
окончаний в новые участки почвы;

в) образованию корневых волосков;

г) образованию новых придаточных корней.

Защиту  апикальной меристемы от повреждений  при нарастании корней в плотной  почве обеспечило возникновение чехлика.

Образование корней было крупным эволюционным достижением, благодаря которому растения смогли осваивать более сухие почвы и образовывать крупные побеги, поднятые вверх, к свету.

 

3. Морфологическая природа корней в корневой системе

 

Обычно растения обладают многочисленными  и сильно разветвленными корнями. Совокупность всех корней одной особи образует единую в морфологическом и физиологическом  отношении систему — корневую систему растения.

В состав корневых систем входят корни  различной морфологической природы — главный корень, боковые и придаточные корни. 
Главный корень развивается из зародышевого корешка. Боковые корни возникают на корне (главном, боковом, придаточном), который по отношению к ним можно обозначить как материнский.

Заложение бокового корня начинается с деления клеток перицикла и  образования меристематического бугорка  на поверхности стемы. В результате ряда делений возникает корешок, обладающий собственной апикальной меристемой и чехликом.

Растущий зачаток прокладывает себе путь через первичную кору материнского корня и выдвигается наружу.

Боковые корни закладываются в  определенном отношении к проводящим тканям материнского корня.

Придаточные корни возникают на разных органах растений — на стеблях (стеблеродные придаточные корни), листьях, корнях. В подавляющем числе случаев они возникают эндогенно, в тканях, способных к меристематической активности, — в перицикле, камбии и даже феллогене.

 

4. Классификация корневых систем

 

Типы корневых систем. В формировании корневых систем главный и придаточный  корни могут принимать различное  участие:

1. Корневая система растения может быть представлена только системой главного корня, т. е. состоять из главного корня, его боковых корней первого и последующих порядков, а также придаточных корней, возникающих на перечисленных корнях;
2. Корневая система растения может быть составлена системой главного корня и возникающими затем на стебле системами придаточных корней (подсолнечник, фасоль);
3. Корневая система растения может быть составлена исключительно системами стеблеродных придаточных корней. но при этом надо различать два случая:

а) у многих семенных растений главный  корень развивается слабо, быстро отмирает и заменяется придаточными корнями  с их боковыми ответвлениями;

б) у высших споровых (плаунов, хвощей, папоротников и т. д.) с самого начала развития особи образуются только придаточные корни, а главный корень у таких растений вообще отсутствует.

Морфологические типы корневых систем устанавливаются и по другим признакам. Очень часто употребляют понятия  стержневая и мочковатая корневая система.

Стержневая корневая система предполагает сильно развитый главный корень, который  хорошо выделяется среди остальных  корней. 
В мочковатой системе главный корень отсутствует или не заметен среди многочисленных придаточных корней.

Между этими типами корневых систем существуют промежуточные формы.

В любой корневой системе непрерывно происходят изменения, уравновешивающие ее с системой побегов в соответствии с возрастом растения, отношением к корням окружающих растений, сменой сезонов года и т. д.

Структурные изменения в корневых системах культурных растений представляют чрезвычайный интерес для растениеводов, поскольку почти все агротехнические  приемы (вспашки, удобрения, полив, прополка, пересадка) направлены на создание оптимальных  условий для развития и деятельности корневых сосущих окончаний.

 

5. Дифференциация корней в корневых системах

 

У большинства растений отчетливо  различаются ростовые и сосущие  окончания.

Ростовые  окончания обычно более мощные по сравнению с сосущими, быстро удлиняются и продвигаются в глубь почвы. Зона роста в них хорошо выражена и апикальные меристемы энергично  работают. Сосущие окончания, возникающие  в большом числе на ростовых корнях, удлиняются медленно, и их апикальные меристемы часто почти прекращают деятельность. Сосущие окончания  как бы останавливаются в почве  и интенсивно ее «обсасывают». 
Сосущие корешки обычно недолговечны. Ростовые корни могут превращаться в длительно существующие или же они через несколько лет отмирают вместе с сосущими ответвлениями.

У плодовых и других деревьев различают  толстые скелетные и полускелетные  корни, на которых возникают недолговечные  обрастающие корневые мочки.

Дифференциация  корней в корневой системе проявляется  в том, что в одних корнях камбий наращивает большое количество вторичных  тканей, тогда как другие корни  остаются тонкими, даже бескамбиальными. У однодольных растений во всех корнях камбий отсутствует вообще, а различия корней часто очень резкие, определяются при их формировании из апикальных меристем. 
В корневых системах непрерывно идут процессы отмирания одних корней и возникновения других. Это обновление может иметь самые различные формы и размеры.

У многолетних растений обновление протекает  значительно сложнее, причем как  отмирание, так и образование  молодых корней приурочено к определенным сезонам года (весна, осень). Многие луковичные и клубневые растения в конце вегетации теряют все  корни и заново образуют их в начале нового вегетационного периода.

На  рост и обновление корней сильное  влияние оказывают изменение  температуры и иссушение почвы. Установлено, что у плодовых и  лесных деревьев умеренный климатической  зоны корни способны нарастать в  течение всего года, однако наблюдаются  периоды приостановки роста из-за снижения температуры почвы зимой  и иссушения почвы летом.

 

6. Обновление корней в корневых системах

 

Обновление  корней в корневых системах. В корневых системах непрерывно идут процессы отмирания одних корней и возникновения других. Это обновление имеет самые различные формы и размеры.

У большинства однолетних растений в  течение вегетационного периода  корни ветвятся и нарастают в  длину, а отмирание всей системы наступает в конце вегетации.

У многолетних растений обновление имеет  более сложный характер. Как отмирание, так и образование молодых корней приурочено к сезонам года (весне, осени). Многие луковичные и клубневые растения в конце вегетации теряют все или почти все корни, заново образуя их в начале нового вегетационного периода.

У некоторых многолетников со стержневой корневой системой осенью почти полностью  отмирают мелкие корешки, растущие на толстом главном корне, а весной на нем появляются многочисленные новые тонкие придаточные корешки. Очень наглядно выражено обновление корневой системы у растений, 
обладающих корневищами, длительно нарастающими в длину.

Многие  растения, живущие в условиях засушливого  лета с периодическими дождями, промачивающими лишь верхние слои почвы, способны образовывать очень недолговечные, эфемерные придаточные корешки, погибающие при последующем пересыхании почвы.

Очень сложны и недостаточно выяснены процессы обновления корней у древесных растений. Тонкие обрастающие корни, появляющиеся на скелетных корнях, как правило, недолговечны. Прямые наблюдения за сосущими корневыми окончаниями ели показали, что они почти все отмирают в течение одного — пяти лет, причем к концу четвертого года остается менее одной пятой их первоначального числа. У яблони в течение жизни дерева происходит постепенное отмирание мелких мочек сначала на близких к стволу толстых, а затем на более тонких скелетных корнях. Новые корневые мочки возникают все дальше от ствола, что ухудшает питание.

На  рост и обновление корней сильное  влияние оказывают изменение  температуры и иссушение почвы летом. В южных областях, например в Крыму, корни яблони продолжают расти зимой. У лесных деревьев при летнем иссушении верхних слоев почвы рост корешков продолжается в более влажных глубоких слоях.

Приостановка  роста корней у многих трав и деревьев часто сопровождается метакугинизацией корневых окончаний, которая выражается в том, что клетки, покрывающие апексы, в том числе и чехлик, опробковевают. образуя защитные футляры. Весной эти футляры разрываются и из-под них выдвигаются растущие апексы корней.

 

 

 

 

СПИСОК  ИСПОЛЬЗУЕМЫХ ИСТОЧНИКОВ

 

1. Морфология и анатомия растений под. ред. Серебрякова, М.: 1988г.
2. Электронный ресурс: http://www.botanik-learn.ru