15. Корни Отбирая кандидатов в будущие космонавты, руководители космической программы обращали внимание и на такие, казалось бы, «мелочи», как происхождение. У Гагарина в этом отношении всё было в порядке. Отец являлся потомственным крестьянином. А матушка – из семьи

Корень. Функции. Виды корней и корневых систем. Анатомическое строения корня. Механизм поступления почвенного раствора в корень и его передвижение в стебель. Видоизменения корней. Роль минеральных солей. Понятие о гидропонике и аэропонике.

Высшие растения в отличие от низших характеризуются расчленением тела на органы, выполняющие различные функции. Различают вегетативные и генеративные органы высших растений.

Вегетативные органы – части тела растений, выполняющие функции питания и обмена веществ. Эволюционно они возникли в результате усложнения тела растений при выходе их на сушу и освоения воздушной и почвенной сред. К вегетативным органам относят корень, стебель и лист.

1. Корень и корневые системы

Корень – осевой орган растений с радиальной симметрией, нарастающий за счет апикальной меристемы и не несущий листьев. Конус нарастания корня защищен корневым чехликом.

Корневая система – совокупность корней одного растения. Форма и характер корневой системы определяются соотношением роста и развития главного, боковых и придаточных корней. Главный корень развивается из зародышевого корешка и обладает положительным геотропизмом. Боковые корни возникают на главном или придаточных корнях как ответвления. Они характеризуются трансверсальным геотропизмом (диагеотропизмом). Придаточные корни возникают на стеблях, корнях и редко на листьях. В том случае, когда у растения хорошо развит главный и боковые корни, формируется стержневая корневая система, которая может содержать и придаточные корни. Если же у растения преобладающее развитие получают придаточные корни, а главный корень незаметный или отсутствует, то формируется мочковатая корневая система.

Функции корня:

Всасывание из почвы воды с растворенными в ней минеральными солями, Функцию всасывания выполняют корневые волоски (или микоризы), расположенные в зоне всасывания.

Закрепление растения в почве.

Синтез продуктов первичного и вторичного метаболизма.

Осуществляется биосинтез вторичных метаболитов (алкалоиды, гормоны и другие БАВ).

Корневое давление и транспирация обеспечивают транспорт водных растворов минеральных веществ по сосудам ксилемы корня (восходящий ток), к листьям и репродуктивным органам.

В корнях откладываются запасные питательные вещества (крахмал, инулин).

Синтезируют в меристематических зонах ростовые вещества, необходимые для роста и развития надземных частей растения.

Осуществляют симбиоз с почвенными микроорганизмами – бактериями и грибами.

Обеспечивают вегетативное размножение.

У некоторых растений (монстера, филодендрон) выполняют функцию дыхательного органа.

Видоизменения корней. Очень часто корни выполняют особые функции, и в связи с этим они претерпевают изменения или метаморфозы. Метаморфозы корней закрепляются наследственно.

Втягивающие (контрактильные) корни у луковичных растений служат для погружения луковицы в почву.

Запасающие корни утолщены и сильно паренхиматизированы. В связи с накоплением запасных веществ они приобретают репчатую, конусовидную, клубневидную и др. формы. К запасающим корням относят 1) корнеплоды у двулетних растений. В их формировании принимает участие не только корень, но и стебель (морковь, репа, свекла). 2)корнеклубни - утолщения придаточных корней. Их также называют корневыми шишками (георгин, батат, чистяк). Необходимы для раннего появления больших цветков.

Корни – прицепки имеют лазающие растения (плющ).

Воздушные корни характерны для эпифитов (орхидеи). Они обеспечивают растению всасывание из влажного воздуха воды и минеральных веществ.

Дыхательные корни имеют растения, растущие на заболоченных почвах. Эти корни приподнимаются над поверхностью почвы и снабжают подземные части растения воздухом.

Ходульные корни образуются у деревьев, произрастающих на литорали тропических морей (мангра). Укрепляют растения в зыбком грунте.

Микориза – симбиоз корней высших растений с почвенными грибами.

Клубеньки - опухолевидные разрастания коры корня в результате симбиоза с клубеньковыми бактериями.

Столбовидные корни (корни – подпорки) закладываются как придаточные на горизонтальных ветвях дерева, достигнув почвы, разрастаются, поддерживая крону. Индийский баньян.

У некоторых многолетних растений в тканях корня закладываются придаточные почки, развивающиеся в дальнейшем в наземные побеги. Эти побеги называют корневыми отпрысками, а растения – корнеотпрысковыми (осина – Populus tremula, малина – Rubus idaeus, осот – Sonchus arvensis и др.).

Отличаются от низших тем, что их тело четко дифференцировано на органы. Они более высоко организованы, имеют сложно устроенные проводящие системы и ткани. Разнообразию их нет предела.

Приспосабливаясь к разным условиям обитания, они были вынуждены сформировать необычные структуры в своем строении. Изменить, модернизировать и адаптировать некоторые части тела, чтобы получить больше шансов на комфортное существование. Больше всего это отразилось на корнях растений.

Органы высших растений

Все их можно разделить на две группы:

• наземные;
• подземные.

К первой следует отнести стебель, листья, цветок и плод. Ко второй - со всеми входящими в ее состав элементами. На первый взгляд ошибочно кажется, что таковых совсем немного, ведь это просто корень. Органы растений представляют собой довольно сложно организованные структуры, поэтому внешняя простота обманчива. Это касается всех частей организма.

Подземный орган корень: виды корней

Корни растений могут быть различными как по окраске, так и по форме, длине, разветвленности. Всего можно выделить три основных разновидности типов корешков. Название видов корней следующее.

Таким образом, для наземных растений характерно три типа корней, которые в общем органичном сочетании формируют целые системы.

Типы корневых систем

Какие бывают виды корней, мы выяснили. Теперь остается разобраться с вопросом систем, ими образованных. Всего различают два основных типа.

1. Стержневая . Характерна для класса (злаки, лилейные, пальмовые и другие). Основная отличительная особенность: ярко выражен главный корень и слабо - придаточные и боковые.
2. Мочковатая . Характерна для класса Двудольные растения (розоцветные, крестоцветные, бобовые и так далее). Особенность, которую имеет корень: виды корней выражены в одинаковой степени. Нет главного, так как придаточные и боковые своим ветвлением его подавляют, и формируется общая сильно изрезанная структура.

Больше вариантов корневых систем не известно.

Разновидности измененных структур

Мы рассмотрели, какие бывают виды корней. Но существуют еще и их измененные формы. То есть когда главный, боковые и преобразуются в несколько иную форму, помогающую растению приспосабливаться к тем или иным условиям обитания.

Виды измененных корней следующие:

У отдельных тропических видов выделяются некоторые узкоспецифичные преобразования корневой системы. Мы же рассмотрим наиболее интересные и распространенные варианты.

Воздушные корни

Растения с воздушными корнями - это обитатели таких мест, в которых почва бедна влагой и кислородом. Это могут быть засоленные земли или избыточно кислые (щелочные). Поэтому таким особям категорически не хватает кислорода. Чтобы улавливать и поглощать его дополнительно, они приспособились следующим образом.

Их боковые корни возвышаются над землей и таким способом поглощают влагу и кислород прямо из окружающего воздуха. Смотрятся растения с видоизмененными корнями очень необычно, иногда даже пугающе. Если воздушных корней образуется слишком много, то дерево выглядит очень объемным, кустистым и каким-то немного сказочным.

В древние времена растениям с подобными особенностями приписывали различные магические свойства, потому что выглядели они действительно мистически. Представителями можно назвать следующие виды:

• орхидеи, в том числе декоративные комнатные растения;
• некоторые ;
• метросидеросы;
• заросли ;
• лианы;
• монстера и прочие.

Ходульные корни

Очевидно, что опора - это главная функция, которую выполняет корень. Виды корней, которые являются измененными придатками основных структур, также могут служить для этой цели. Типичным примером являются ходульные корни. Они формируются у растений, произрастающих:

• в плотном и вязком иле;
• прибрежных зонах (полосах), где погружены в воду;
• в песчаном грунте.

Они очень важны, ведь рост свой начинают именно со стебля. Таким способом организм укрепляется в земле. Многочисленные твердые и прочные ходульные придатки в целом придают растению устойчивость и способствуют плотному укоренению.

Примеры организмов, для которых характерны подобные структуры, можно привести такие:

В целом растения с подобными корнями имеет вид организма, словно стоящего на ходулях. Иногда они похожи на шатер, в других случаях просто создается впечатление многогранного мощного ствола.

Корни-подпорки

Есть множество удивительных вещей, о которых нам рассказывает наука биология. Виды корней у некоторых растений настолько нелепы и нереальны, что сложно вообразить себе их натуральность.

Например, существуют такие разновидности этих органов, как столбовидные, или корни-подпорки. Их главное назначение - обеспечить растению не только дополнительную опору и устойчивость, но и воздушное питание. Наподобие воздушных, они тоже способны фиксировать из воздуха атмосферный кислород.

Таким образом, получается, что столбовидные видоизменения - это сочетание воздушных и ходульных корней. Растения, для которых характерны такие структуры, это:

Особенности формирования таких корней в том, что они возникают от горизонтальных ветвей и затем растут вниз до земли. Достигнув ее, укореняются и становятся надежной дополнительной опорой. А так как находятся над землей, то и вторую функцию - поглощения кислорода - выполняют успешно.

Корнеплоды

Такое видоизменение известно каждому, ведь именно его мы выращиваем на дачных участках. У растений с такими структурами самый сочный и питательный корень. Виды корней подобного изменения могут быть такими:

• клубни;
• корнеплоды.

Корневые клубни формируются из придаточных корешков и боковых. В них накапливается большое количество что позволяет растению ускорить вегетацию и чувствовать себя более защищенным при наступлении неблагоприятных условий. Примеры растений:

• артишок;
• настурция;
• картофель;
• земляная груша;
• бегония;
• каладиум;
• диаскарея;
• кувшинка и другие.

Корнеплоды, хотя и содержат в названии слово "плод", но к этим органам никакого отношения не имеют. Это утолщенный главный корень растения, в котором происходит накопление большой массы питательных веществ, пигментов, витаминов и так далее.

Примеры таких растений самые популярные:

Эти культуры являются одними из самых востребованных культурных растений. Их готовят, используют для приготовления лекарственных средств, получают из них витамины.

Какие функции выполняет корень растения?

Ответ на этот вопрос уже затрагивался в ходе статьи. Остается только лишь подытожить и обобщить все сказанное, чтобы четко обозначить ответ на вопрос: "Какие функции выполняет корень растения?"

1. Якорная, или закрепляющая.
2. Осуществление поглощения и транспорта минеральных соединений и воды.
3. Видоизменения служат для фиксации и хранения питательных веществ.
4. Корень является органом размножения вегетативным способом.
5. В нем происходит формирование витаминов, гормонов, пигментов.
6. Корень вступает в симбиотические взаимоотношения с бактериями, грибами.

Специфические видоизменения корней служат для разных функциональных приспособлений. О них мы уже говорили при рассмотрении каждого конкретного примера.

Дыхательные корни - пневматофоры - развиваются у тропических деревьев, растущих на болотистых или илистых местах. Они представляют собой пористые стержне- или плетеподобные выросты, поднимающиеся в воздух от подземной корневой системы. Многочисленные отверстия в их губчатых тканях позволяют воздуху свободно достигать подземных корней.

Дыхательные корни - пневматофоры

В Новой Зеландии растет гигантский метросидерос , или «рождественское дерево», названное так потому, что оно расцветает на святки (в это время в Южном полушарии весна).

Когда метросидеросы растут на берегу океана, их корни нередко бывают погружены в бурлящие воды прибоя. Такое дерево выбрасывает множество свисающих с веток и никогда не достающих до земли мочковатых корней, окружающих ствол, точно юбочка из травы. Ученые предположили, что воздушные корни служат дереву для дыхания и извлечения влаги из атмосферы.

Наиболее ярким примером растений с корнями-ходулями являются разнообразные виды мангровых деревьев, которые растут в тропиках на побережьях океанов и поболотистым берегам закрытых бухт в тихой соленой воде. Оказывается, корни их - отличные фильтры. Благодаря им, соль «остается за бортом», а к стволу, ветвям илистьям подается уже вода практически пресная.

В составе мангров можно встретить водные папоротники из рода акростихум . Поглощая морскую воду, он опресняет ее иным образом. Излишние соли выделяются на поверхности листьев. Когда лист весь покрывается белесой соляной корочкой, он отмирает, освобождая акростихум от избыточного ненужного груза.

Мангровые заросли образуют густую труднопроходимую чащу. Как бы уходя отчрезмерной тесноты на суше, эти деревья на своеобразных корнях-ходулях устремляются к самому берегу, а некоторые даже «заходят» в прибрежные океанские воды. Во время прилива мангровые леса по самые кроны погружаются в соленые воды океана. Но приходит время отлива, и вода, откатываясь, обнажает густые подводные заросли деревьев, стоящих на оголенных корнях-ходулях. Самое распространенное в мангровых зарослях дерево ризофора , обладающее кроваво-красной из-за большого содержания таннинов древесиной.

Плод ризофоры напоминает грушу, только прикрепленную к ветке другой стороной.Своеобразен способ размножения ризофоры - это живородящее дерево. Ее созревший плод не падает на землю, а остается висеть на ветке, пока его единственное семечко не прорастет, не выпустит корень нового растения. Рост корня длится почти шесть месяцев, он вырастает за это время на 60-70 сантиметров.

Отделение молодого растения от материнского совпадает с морским отливом. Устремившись вниз, молодое растение глубоко вонзается в освободившуюся от воды почву и начинает самостоятельную жизнь. В течение нескольких часов растения прочно закрепляются своими корнями в почве, и прилив им уже не страшен. Если растения не успели закрепиться, им придется поплавать несколько месяцев по океанским волнам, но молодые ризофоры готовы к таким испытаниям. Нередко они преодолевают громадные расстояния и поселяются далеко от своей родины, быстро приживаясь в благоприятных условиях.

Мангровые леса за короткое время образуют густые заросли, предохраняющие берег от разрушения морскими волнами.

Ризофора занимает первую линию мангровых лесов, наиболее глубоко вторгающуюся в океанские воды; вторую образует в основном авиценния, а дальше в заболоченной прибрежной полосе растут лагунария, банистерия и другие.

Интересно, что ходульные корни развиваются не только у мангровых деревьев. Такие же корни имеются и у множества различных деревьев, растущих в пресных болотах. В качестве примера можно привести дикий мускатный орех , встречающийся в заболоченных лесах Малайи.

Панданусы выбрасывают растущие вниз придаточные корни, вероятно, для создания дополнительной опоры. По мере роста дерева у него появляются все новыеподпорки, особенно если оно почему-либо согнуто. Каждая из подпорок, в свою очередь, выпускает дополнительные корни, и поэтому кажется, что дерево куда-то шагает.

Ходульные корни еще одного вида имеет бразильская пальма пашиуба (Iriartea exorrhiza) . При взгляде на это дерево создается впечатление, что его ствол никогда не соприкасался с землей, так как он «висит» в воздухе на высоте 2-3 метров, опираясь на небольшие, расположенные шатром корни.

Такие же корни и у пробочного, или зонтичного, дерева, растущего в тропиках западной Африки.

Услышав слово «корень», мы представляем себе что-то находящееся глубоко под землей, занимающееся всасыванием воды. Но это характерно далеко не для каждого растения. Есть корни, находящиеся в воздухе и способные к фотосинтезу. Бывают корни, создающие причудливые «юбки» вокруг деревьев. А случается и так, что растение вообще прекрасно обходится без корня. На этом уроке мы узнаем, какие же еще бывают корни.

Основная функция корня - всасывание воды и минеральных веществ.

На сухих полях длина корней пшеницы достигает 2,5 м, а на увлажненных - 0,5 м. Но они гораздо гуще. Основное условие - увлажненность почвы.

В тундре корни расположены у поверхности, а сами растения низкорослые. Это связано с низкой питательностью почвы и наличием вечной мерзлоты. Корни карликовой березы (см. Рис. 1) достигают 20 см. Но при помещении растения в более благоприятные условия размеры корней увеличиваются.

Рис. 1. Береза карликовая

Пустынные растения имеют очень длинные корни, что связано с глубоким расположением грунтовых вод. Длина корней ежовника безлистного (см. Рис. 2) - 15 м. Растения без развитой корневой системы приспособлены к поглощению влаги из тумана с помощью стеблей и листьев.

Рис. 2. Ежовник безлистный

Развитие корнеплода

Весной посейте на грядке морковь, свеклу, репу. Через неделю после появления всходов каждую неделю выдергивайте саженцы по одному. Рассматривайте и зарисовывайте корневую систему. Отмечайте дату. Сделайте альбом из рисунков, по которому проследите развитие корнеплодов.

Редис, свекла (см. Рис. 3), репа, морковь запасают питательные вещества в увеличенных корнях. При накоплении в них запасных питательных веществ становятся мясистыми. Если эти образования съедобны для человека или животных, их называют корнеплодами.

Рис. 3. Свекла обыкновенная

В образовании корнеплодов принимают участие главный корень и нижние участки стебля.

Корневые клубни (см. Рис. 4) появляются в результате утолщения боковых или придаточных корней. Развиты у георгин, чистяка, батата, маниоки.

Рис. 4. Корневые клубни батата

Втягивающие корни - корни, способные сильно укорачиваться. Они втягивают под землю луковицу лука, пролесок, тюльпанов, орхидей, шафрана. Корни имеют поперечные морщины.

Знаете ли вы, что…

Из корнеплодов сахарной свеклы получают сахар.

Корневая система кукурузы разрастается в стороны от стебля почти на 2 метра, репчатого лука - на 60-70 см.

Основная масса корней большинства растений разрастается на глубине 15-18 см.

Корни моркови длиннее надземной части растения примерно в 7 раз.

У плющей развиваются корни-прицепки (см. Рис. 5), которыми растение крепится к опоре (скале, стволу дерева).

Рис. 5. Корни-прицепки плюща

Корнеплоды и корневые клубни не следует путать с корневищами и настоящими клубнями. Корневища и клубни - видоизменения побегов, не имеющие отношения к корням.

Рис. 6. Орхидея

У некоторых эпифитов вообще нет корней - тилландсия луковичная (см. Рис. 7).

Рис. 7. Тилландсия луковичная

Дыхательные корни (пневматофоры) - образуются у голосеменных и покрытосеменных растений, произрастающих на топкой почве (берега рек). Например, у ивы ломкой (см. Рис. 8), мангр. Корни растут вертикально вверх, пока не достигают поверхности почвы. По межклетникам воздух перемещается к корням, находящимся глубже, - в условиях недостатка кислорода.

Рис. 8. Ива ломкая

Ходульные корни (см. Рис. 9) - образуются на стволах и ветвях, служат подпорками. Характерны для тропических деревьев.

Рис. 9. Опорные корни

Досковидные корни (см. Рис. 10) - вертикальные выросты корней, упирающиеся в ствол и поддерживающие его. Образуются у крупных деревьев. Высота корней достигает 9 м.

Рис. 10. Досковидные корни

Столбовидные корни - отрастают от горизонтальных ветвей дерева вниз, поддерживают крону дерева (индийский баньян).

Рис. 11. Омела белая

Рис. 12. Погремок

Список литературы

1. Биология. Бактерии, грибы, растения. 6 кл.: учеб. для общеобразоват. учреждений / В.В. Пасечник. - 14-е изд., стереотип. - М.: Дрофа, 2011. - 304 с.: ил.
2. Тихонова Е.Т., Романова Н.И. Биология, 6. - М.: Русское слово.
3. Исаева Т.А., Романова Н.И. Биология, 6. - М.: Русское слово.

1. Biofile.ru ().
2. Фестиваль педагогических идей "Открытый урок" ().
3. Bsu.ru ().

Домашнее задание

1. Биология. Бактерии, грибы, растения. 6 кл.: учеб. для общеобразоват. учреждений / В.В. Пасечник. - 14-е изд., стереотип. - М.: Дрофа, 2011. - 304 с.: ил. - с. 106, задания и вопросы 1, 4 ().
2. Какие существуют видоизменения корней?
3. Какие особенности корневой системы орхидей вам известны?
4. * Назовите минимум 5 растений с видоизмененными корнями, произрастающих в вашей области. Охарактеризуйте эти видоизменения.