Механизмы всасывания корня растений

Корень

Опорная функция — закрепляет растение в почве (заякоривание)
Всасывание воды и растворенных в ней минеральных веществ из почвенного раствора
Синтез органических веществ — в клетках корня происходит образование важных для растения соединений (алкалоиды, гормоны, аминокислоты)
Запасание питательных веществ — корень накапливает крахмал, масла
Вегетативное размножение — может осуществляться частями корня

Иногда на корнях закладываются придаточные почки — так называют почки, которые закладываются вне типичных мест развития почек (вне пазухи листа и верхушки побега). Из них прорастают побеги, часто называемые корневой порослью или корневыми отпрысками.

Клубеньковые (азотфиксирующие) бактерии объединяются на корнях в особые образования — клубеньки. Эти бактерии способны преобразовывать атмосферный азот (молекулярное вещество) в азотсодержащие сложные вещества, которые усваиваются растениями. С мицелием грибов корень образует симбиоз, который называется микориза (или грибокорень).

Корневая система и происхождение корней

Хорошо выражен, развит главный корень, выделяется на фоне остальных корней. Боковые и придаточные корни не выделяются, занимают по отношению к главному подчиненное положение. Характерна для двудольных растений: клевера, одуванчика лекарственного, лопуха большого.

Главный корень не развит или быстро отмирает, преобладают придаточные корни, растущие от побега. Корни равнозначны между собой. Мочковатая система характерна для большинства однодольных растений: лук репчатый, злаки. Для некоторых двудольных: подорожник большой, лютик едкий.

Можно отличить главный корень, он выделяется по размеру. Однако, хорошо развиты множественные придаточные и боковые корни. Смешанная корневая система характерна для клубники, земляники.

Зоны корня

Зоны корня являются отражением его роста и развития. Я всегда говорю учениками, что воображение — это самое важное. Представьте корень, растущий вглубь почвы. Он сталкивается со множеством проблем и задач, которые зоны корня помогают решать. По мере роста вглубь, зоны корня сменяют друг друга в направлении роста. Итак, какие же зоны корны выделяют?

Это зона представлена мелкими, быстро делящимися клетками верхушечной (апикальной) меристемы, расположенной на верхушке конуса нарастания. Такие молодые клетки особенно уязвимы, поэтому с целью защиты зону размножения покрывает корневой чехлик. Его клетки постоянно погибают от соприкосновения с почвой, образуя слизистый чехол, способствующий росту корня вглубь почвы и снижающий трение о почву.

Корневой чехлик у злаковых растений образуется из меристематических клеток, совокупность которых называется калиптрогеном. У двудольных растений имеется дерматокалиптроген, из которого помимо корневого чехлика развивается протодерма, из которой далее дифференцируется ризодерма (эпиблема).

В этой зоне поделившиеся «молодые клетки — взрослеют», набирают цитоплазматическую массу, увеличиваются в размерах. Именно за счет их роста зона деления корня проталкивается вглубь почвы, что и обеспечивает рост корня.

Здесь происходит дифференцировка клеток, формируются основные типы тканей. Клетки ризодермы (эпиблемы) образуют корневые волоски — волосовидный вырост. Важно отметить, что корневой волосок это вырост одной клетки. Однако клеток очень много, и в совокупности все их корневые волоски существенно увеличивают площадь всасывания корня. Врастая в почву, корневые волоски выполняют одну из важнейших функций корня — всасывание воды и растворенных в ней минеральных солей из почвенного раствора. По длине зона всасывания занимает 1-1,5 см.

По мере роста корня вглубь почвы корневые волоски отпадают, когда-то активная зона всасывания теперь становится другой крайне важной зоной — проведения. По протяженности зона проведения корня превосходит все остальные: она тянется вплоть до корневой шейки — места перехода корня в стебель, достигает десятков сантиметров.

Пикирование (пикировка) корня

Это удаление верхушки главного корня вместе с зоной размножения. Таким образом садоводы останавливают рост главного корня и стимулируют развитие боковых и придаточных корней, корневая система получается разветвленной, и растение дает хороший урожай.

Корневое дыхание

В корнях идет процесс дыхания, подобно тому, как и в других органах. Для нормального роста и развития к корню должен поступать свежий воздух, содержащий кислород. При плохой структуре почвы ее насыщение водой приводит к настоящему кислородному голоданию корней — асфиксии, и далеко не все растения устойчивы к этому явлению. Есть виды, которые совершенно не переносят затоплений и требуют хорошей аэрации почвы — дуб черешчатый, бук.

Отметьте для себя важность аэрации корней растения, посмотрев на следующий опыт. С помощью груши в левой части рисунка в воду накачивают воздух, частично растворяющийся в воде — корни получают кислород, растение развивается. Справа корневое дыхание затруднено, развитие растения замедлено, и, если асфиксия корней продолжится, растение погибнет.

Видоизменения корней

Запасающий орган, в котором складируется крахмал, сахароза, белки, клетчатка, минеральные соли. Формируется корнеплод из главного корня и основания стебля побега. Корнеплод характерен для двулетних растений: свеклы, петрушки, брюквы, моркови.

В первый год жизни у них формируется корнеплод с запасом питательных веществ, к осени надземная часть отмирает. Следующей весной растение «оживает» именно благодаря запасу веществ в корнеплоде с прошлого года. На второй год растения плодоносят и цветут, после чего отмирают полностью.

Представляют собой видоизменения боковых и придаточных корней. Выполняют запасающую функцию. Внешне утолщены и напоминают клубни. Имеются у чистяка, ятрышника, георгина, батата (сладкий картофель).

Некоторые растения образуют корни в воздушной среде. Воздушные корни встречаются у лиан и эпифитов, растущих в условиях тропиков, где воздух настолько влажный, что из него в буквальном смысле можно всасывать воду, что и делают воздушные корни. Многослойная покровная ткань воздушных корней подобно губке впитывает воду из влажного воздуха. Имеются у тропических папоротников, орхидеи, монстеры.

Слово эпифиты происходит от греч. ἐπι- — «на» и φυτόν — «растение», так обозначают растения, прикрепленные или произрастающие на других растениях, при этом совершенно не получающие от них питательных веществ, то есть явление паразитизма исключается.

Это видоизмененные придаточные корни, выполняющие опорную функцию. Они прикрепляют растения к объектам окружающей внешней среды: стволам деревьев, фасадам зданий, корни прицепки помогают занять растению наиболее благоприятное с точки зрения освещенности место. Яркий примеры — плющ, ваниль.

Видоизмененные придаточные одревесневшие корни, растут на стволах и ветвях до почвы, у ее поверхности сильно разветвляются, тем самым «подпирая» растение. Придают опору растению и его ветвям, закрепляют его в почве. Встречаются у тропических растений: баньян, фикус.

Формируются у растений, произрастающих в воде или на болоте, в качестве механизма адаптации к недостаточному снабжению корней воздухом. Они приподнимаются над поверхностью воды и поглощают воздух. Такие корни имеет болотный кипарис (таксодиум).

Образуются на стволах деревьев для опоры. Могут поддерживать ствол дерева над уровнем воды при затоплениях, укрепляют растение в иле или песчаном грунте приливной полосы морских побережий. Имеются у пандануса.

Видоизменения корней растений-паразитов, с помощью которых они высасывают питательные вещества из клеток растения-хозяина. Эти корни внедряются в стебли других растений и поглощают их соки: воду, растворенные в ней минеральные вещества, органические вещества. Имеются у повилики и заразихи. У омелы, погремка тоже имеются корни-присоски, но они всасывают только воду и растворенные в ней соли.

Бактериальные клубеньки представляют собой видоизмененные боковые корни, которые образуются в результате симбиоза растения и азотфиксирующих бактерий.

Данная статья написана Беллевичем Юрием Сергеевичем и является его интеллектуальной собственностью. Копирование, распространение (в том числе путем копирования на другие сайты и ресурсы в Интернете) или любое иное использование информации и объектов без предварительного согласия правообладателя преследуется по закону. Для получения материалов статьи и разрешения их использования, обратитесь, пожалуйста, к Беллевичу Юрию.

Источник

12 Поглощ. Воды раст. Всасывание и нагнетание воды корневой сист.

Большая часть воды усваивается корнями. Поэтому корневую сист. (растущую часть корня с корневыми волосками) считают органом поглощения воды, которое может осуществляться 2 способами: Всасывание — пассивный осмотический пр-сс, который осуществляется за счет сосущих сил клеток корня. Для этого необходимо, чтобы поглощенная вода передвигалась по растению. Поэтому всасывание происходит при недостатке воды в растении. Хотя процесс и считается пассивным, растение может в некоторых пределах увеличивать всасывание. Это достигается повышением осмотического потенциала и сосущих сил кл. корня за счет активного закачивания ионов натрия. Нагнетание воды — активный процесс поглощения, который происходит при достаточном или высоком содержании воды в растении. Основой нагнетания служит корневое давление, т. е. активное выдавливание воды корнем в направлении от периферии к центру. Наличие корневого давления подтверждают следующие явления: Плач растений — вытекание жидкости из перерезанного у корневой шейки стебля. Если на пенек растения надеть трубку, то вытекающая из среза жидкость — поднимется на определенную высоту, которая обусловлена величиной корневого давления; в среднем 1,5 атм. Гуттация — выделение воды, которое наблюдается на листьях обычно утром во влажную погоду при хорошем водоснабжении и слабом испарении. В виде капель выделяется вода, которая активно нагнетается растением, но не успевает испаряться. Гуттация прекращается при обработке растений дыхательными ядами — 2,4-динитрофенолом, хлороформом. До опред. конц. эти в-ва не приводят раст. к гибели, но подавляют многие жизненные процессы, в том числе и нагнетание воды.

Механизм корневого давления

Принято различать два компонента — осмотический и неосмотический (метаболический). Осмотический компонент объясняют гипотезой Пристли — Сабинина, смысл которой заключается в том, что сами всасывающие клетки, насыщены водой, сосущих сил не имеют и воду всасывать не могут. Клетки листа постоянно испаряют воду, в них образуются сосущие силы, передающиеся в сосуды стебля. Раствор в сосудах сосет воду с силой осмотического давления. Развивающиеся сосущие силы передаются в клетки корня, в которые поступает вода. Т. о., клетки корня пассивно профильтровывают через себя воду, а сосет ее раствор в сосудах. Для работы этого механизма не должно быть боковой диффузии воды. Действительно, для этого существует препятствие в виде эндодермы, которая пропускает воду только в определенных местах через пропускные клетки. Неосмотический метаболический компонент корневого Р энергозависим, т.к. участие его в нагнетании воды увеличивается при введении в растение АТФ и уменьшается при введении -2,4-ДНФ. Неосмотический компонент слагается из нескольких элементов. Одним из них выступает неодинаковая проницаемость цитоплазмы по отношению к воде в различных частях кл.. Она увелич-ся от периферийной к центральной части корня, вследствие чего вода устремляется по направлению к его центру, переходит через мембрану в соседнюю клетку и в том же направлении движется внутри нее дальше. Вторым эл-ом, являются сократительные актомиозиноподобные белки. Производя импульсивные сокращения и расслабления подобно мышечным белкам, они сокращают и расслабляют паренхимные клетки корня, которые проталкивают воду. Третий элемент — эндодермальный скачок водного потенциала, приводящий к уменьшению сосущих сил в центральном цилиндре корня после прохождения эндодермы.

Источник