Отправить свою хорошую работу в базу знаний просто. Используйте форму, расположенную ниже

Студенты, аспиранты, молодые ученые, использующие базу знаний в своей учебе и работе, будут вам очень благодарны.

Размещено на http://www.allbest.ru/

Основные функции корней растений

Введение

3. Функции корня

5. Анатомия корня

Литература

Введение

Комрень -- осевой, (обычно) подземный вегетативный орган высших растений, обладающий неограниченным ростом в длину и положительным геотропизмом. Корень осуществляет закрепление растения в почве и обеспечивает поглощение и проведение воды с растворёнными минеральными веществами к стеблю и листьям.

На корне нет листьев, в клетках корня нет хлоропластов.

Кроме основного корня, многие растения имеют боковые и придаточные корни. Совокупность всех корней растения называют корневой системой. В случае, когда главный корень незначительно выражен, а придаточные корни выражены значительно, корневая система называется мочковатой. Если главный корень выражен значительно, корневая система называется стержневой.

Некоторые растения откладывают в корне запасные питательные вещества, такие образования называют корнеплодами.

Основные функции корня

Закрепление растения в субстрате;

Всасывание, проведение воды и минеральных веществ;

Запас питательных веществ;

Взаимодействие с корнями других растений (симбиоз) , грибами, микроорганизмами, обитающими в почве (микориза, клубеньки бобовых).

Вегетативное размножение

Синтез биологически активных веществ

У многих растений корни выполняют особые функции (воздушные корни, корни-присоски).

Происхождение корня.

Тело первых вышедших на сушу растений ещё не было расчленено на побеги и корни. Оно состояло из ответвлений, одни из которых поднимались вертикально, а другие прижимались к почве и поглощали воду и питательные вещества. Несмотря на примитивное строение, эти растения были обеспечены водой и питательными веществами, так как имели небольшие размеры и жили около воды.

В ходе дальнейшей эволюции некоторые ответвления стали углубляться в почву и дали начало корням, приспособленным к более совершенному почвенному питанию. Это сопровождалось глубокой перестройкой их структуры и появлением специализированных тканей. Образование корней было крупным эволюционным достижением, благодаря которому растения смогли осваивать более сухие почвы и образовывать крупные побеги, поднятые вверх к свету. Например, у моховидных настоящих корней нет, их вегетативное тело небольших размеров -- до 30 см, обитают мхи во влажных местах. У папоротникообразных появляются настоящие корни, это приводит к увеличению размеров вегетативного тела и к расцвету этой группы в каменноугольный период.

1. Видоизменения и специализация корней

Корни некоторых строений имеют склонность к метаморфозу.

Видоизменения корней:

Корнеплод -- утолщенный придаточный корень. В образовании корнеплода участвуют главный корень и нижняя часть стебля. Большинство корнеплодных растений двулетние. Корнеплоды состоят в основном из запасающей основной ткани (репа, морковь, петрушка).

Корневые клубни (корневые шишки) образуются в результате утолщения боковых и придаточных корней.

Корни-зацепки -- своеобразные придаточные корни. При помощи этих корней растение «приклеивается» к любой опоре.

Ходульные корни -- выполняют роль опоры.

Воздушные корни -- боковые корни, растут в надземной части. Поглощают дождевую воду и кислород из воздуха. Образуются у многих тропических растений в условиях повышенной влажности.

Микориза -- сожительство корней высших растений с гифами грибов. При таком взаимовыгодном сожительстве, называемом симбиозом, растение получает от гриба воду с растворёнными в ней питательными веществами, а гриб -- органические вещества. Микориза характерна для корней многих высших растений, особенно древесных. Грибные гифы, оплетающие толстые одревесневшие корни деревьев и кустарников, выполняют функции корневых волосков.

Бактериальные клубеньки на корнях высших растений -- сожительство высших растений с азотфиксирующими бактериями -- представляют собой видоизменённые боковые корни, приспособленные к симбиозу с бактериями. Бактерии проникают через корневые волоски внутрь молодых корней и вызывают у них образование клубеньков. При таком симбиотическом сожительстве бактерии переводят азот, содержащийся в воздухе, в минеральную форму, доступную для растений. А растения, в свою очередь, предоставляют бактериям особое местообитание, в котором отсутствует конкуренция с другими видами почвенных бактерий. Бактерии также используют вещества, находящиеся в корнях высшего растения. Чаще других бактериальные клубеньки образуются на корнях растений семейства Бобовые. В связи с этой особенностью семена бобовых богаты белком, а представителей семейства широко используют в севообороте для обогащения почвы почвы азотом.

Дыхательные корни -- у тропических растений -- выполняют функцию дополнительного дыхания.

2. Особенности строения корней

Совокупность корней одного растения называют корневой системой.

В состав корневых систем входят корни различной природы.

Различают:

главный корень,

боковые корни,

придаточные корни.

Главный корень развивается из зародышевого корешка. Боковые корни возникают на любом корне в качестве бокового ответвления. Придаточные корни образованы побегом и его частями.

Органом называют часть тела организма, имеющую определенное строение и выполняющую определенные функции.

Тело высших растений дифференцировано на вегетативные и генеративные (репродуктивные) органы.

Вегетативные органы образуют тело высшего растения и длительное время поддерживают его жизнь. За счет тесного структурного и функционального взаимодействия вегетативных органов -- корня, стебля и листа -- осуществляются все проявления жизни растения как целостного организма: поглощение воды и минеральных веществ из почвы, фототрофное питание, дыхание, рост и развитие, вегетативное размножение.

3. Функции корня

Корень -- это осевой орган растения, служащий для укрепления растения в субстрате и поглощения из него воды и растворенных минеральных веществ. Кроме того, 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. Часто он является местом хранения запасных питательных веществ.

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.

4. 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.

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.

Корень растет в длину благодаря делению клеток верхушечной (апикальной) меристемы. Кончик корня покрыт в виде наперстка корневым чехликом, который защищает нежные (слетки 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 А--9 дней в зависимости от длины чехлика и вида растения.

5. Анатомия корня

На продольном разрезе кончика корня можно выделить несколько зон: деления, роста, всасывания и проведения (рис. 8.6).

Рис. 8.6. 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 растяжения (зона роста) длиной всего несколько миллиметров. Рост клеток именно в этой зоне обеспечивает основное удлинение корня. Зона всасывания (зона корневых волосков) длиной до нескольких 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 (см. рис. 8.6). 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.

корневая система растение анатомическое

Рис. 8.7. Поперечный срез корня

(а -- однодольного, 6 -- двудольного растения): I-- центральный (осевой) цилиндр; 2 -- остатки эпибле-мы; 3 -- экзодерма; 4 -- паренхима первичной коры; 5 -- эндодерма; 6 -- перицикл; 7 -- флоэма; 8 -- ксилема; 9 -- пропускные клетки эндодермы; 10 -- корневой волосок.

На поперечном разрезе в корне отличают кору и центральный цилиндр (рис. 8.6 и 8.7).

Первичная кора покрыта своеобразным эпидермисом, клетки которого участвуют в образовании корневых волосков. В связи с этим эпидермис корня называется ризодермой или эпиблемой.

В состав первичной коры входят экзодерма, паренхима и эндодерма. Экзодерма состоит с одного или нескольких слоев клеток, стенки которых способны утолщаться. После отмирания эпидермы эти слои коры выполняют функцию покровной ткани. Утолщения оболочки имеет и внутренний слой коры -- эндодерма.

Осевой, или центральный, цилиндр состоит из проводящей системы (ксилемы и флоэмы), окруженной кольцом живых клеток перицикла, способного к меристематической деятельности.

За счет деления клеток перицикла образуются боковые корни. 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.

6. Минеральное питание растений

Минеральное питание--это совокупность процессов поглощения из почвы, передвижения и усвоения макро- и микроэлементов (N, S, Р, К, Са, Mg, Mп, Zn, Fе, Си и др.), необходимых для жизни растительного организма. Вместе с фотосинтезом минеральное питание составляет единый процесс питания растений.

Поступление воды и растворенных веществ в клетки корня через биологические мембраны осуществляются благодаря таким процессам, как осмос, диффузия, облегченная диффузия, активный транспорт (см. гл. 1).

Главными движущими силами, обеспечивающими передвижение почвенного раствора по сосудам корня и стебля к ночкам, листьям и цветкам, являются присасывающая сила транспирации и корневое давление.

Практически все минеральные вещества и воду, необходимые для роста и развития, растения получают из почвы -- верхнего плодородного слоя земной коры, измененного под влиянием природных факторов и деятельности человека.

7. Значение обработки почвы и внесения удобрений в жизни культурных растений

Количество воды и минеральных веществ в почве обусловлено ее физическими и химическими свойствами, жизнедеятельностью микроорганизмов и растений, типом почвы и т. д. Совокупность всех этих факторов определяет плодородие почвы, от которого в значительной мере зависит урожайность сельскохозяйственных растений. Поэтому научно обоснованная обработка почвы (лущение, вспашка, культивация, прикатывание, боронование и др.) играет первостепенную роль в повышении ее плодородия. В результате растения получают наилучшие условия для роста и развития в течение всего периода вегетации.

Обработка почвы сопровождается уменьшением размера почвенных частиц. Это ведет к увеличению поглотительной и во-доудерживающей способности почвы. Раздробленность почвенных частиц способствует увеличению их поверхности, что и позволяет почве долго удерживать растворы минеральных веществ, связывать их в менее растворимые соединения и тем самым замедлять их вымывание.

Рыхлая почва отличается хорошей водопроницаемостью и повышенной влагоемкостью. При малой водопроницаемости дождевая и особенно талая вода не успевает впитываться в почву, стекая по уклонам, унося с собой мелкие частицы почвы, вызывая ее эрозию- При отсутствии стока вода застаивается на поверхности поля, закрывая доступ воздуха в почву. Это приводит к угнетению и даже гибели растений (например, вымоканию озимых культур весной). Рыхлая почва содержит значительное количество капиллярной влаги, которая заполняет капиллярные промежутки между почвенными частицами. Под воздействием капиллярных сил эта влага может подниматься в верхние горизонты почвы, создавая восходящий ток. Это особенно важно в летний период, когда усиливается скорость испарения воды с поверхности почвы и растения испытывают затруднения в водоснабжении.

Тепловой режим почв связан с водным и воздушным режимами. Например, повышение температуры почвы усиливает передвижение воды в ней, а также разложение органических соединений и образование минеральных веществ. Поэтому чем быстрее весной будет обработана почва, тем скорее и глубже она прогреется, особенно если в почве имеются крупные поры.

Таким образом, механическая обработка почвы создает в меру рыхлый пахотньй слой, оптималъньй водный, воздушный и тепловой режим почвы, активизирует жизнедеятельность микроорганизмов, переводящих органические вещества гумуса в минеральные соли, которые в виде водных растворов поглощаются корнями растений. При обработке почвы уничтожаются сорняки, вредители и возбудители болезней растений, заделываются в почву растительные остатки, удобрения.

Обычно в плодородной почве содержится достаточное количество таких важнейших элементов минерального питания, как азот, фосфор, калий, сера, кальций, магний и др. Их количество, выносимое с одним урожаем, сравнительно невелико. Однако, когда с поля снимается один урожай за другим и необходимые элементы изымаются из круговорота, содержание некоторых из них (чаще всего калия) может настолько уменьшиться, что возникает потребность вносить удобрения, содержащие дефицитные элементы. Недостаток питательных веществ не могут заменить никакие другие агротехнические приемы.

Удобрения -- вещества, необходимые для минерального питания растений и повышения плодородия почвы. По химическому составу удобрения обычно разделяют на органические и минеральные.

Органические удобрения (навоз, торф, навозная жижа, компост, сапропели, птичий помет и др.) содержат питательные вещества в форме органических соединений растительного и животного происхождения. Они разлагаются очень медленно и длительное время могут обеспечивать растения как макро-, так и микроэлементами. Кроме того, органические удобрения улучшают физические свойства почвы: повышают ее структурированность, водоудерживающую способность, улучшают тепловой режим, активизируют деятельность почвенных микроорганизмов.

Дозы навоза зависят от почвенно-климатическнх условий, биологических особенностей культуры и качества удобрений. Например, оптимальными дозами подстилочного навоза под основные культуры считаются следующие: под озимые зерновые -- 20--30 т/га, под кукурузу и картофель -- 50--70, под корнеплоды и овощи -- 70--80 т/га. При этом необходимо дополнительно вносить минеральные удобрения.

Минеральные удобрения содержат все необходимые для растений питательные вещества. В основу их классификации положен химический состав удобрений -- азотные, фосфорные, калийные, комплексные, известковые, микроудобрения. Все они легче и быстрее, чем органические, разлагаются в почве. Минеральные удобрения вносят осенью или весной одновременно с посевом семян, часто в виде подкормки в различные периоды вегетации растений.

Бактериальные удобрения (нитрагин, азотобактерин, фосфо-робактерин) -- это препараты, содержащие полезные для сельскохозяйственных растений почвенные микроорганизмы, способные улучшать корневое питание растений.

Удобрения способны значительно повысить урожайность сельскохозяйственных культур. Считается, что в мире каждый четвертый житель питается продуктами, полученными в результате применения удобрений.

Значение удобрений состоит также и в том, что они не только повышают урожайность, но и при правильном применении улучшают качество растениеводческой продукции. Например, азотная подкормка озимой пшеницы в период колошения (молочной спелости) повышает содержание белка в зерне на 1 --3%, а внесение фосфорных и калийных удобрений увеличивает содержание крахмала в клубнях картофеля, сахара в корнеплодах, выход у льна-долгунца.

Видоизменения (метаморфозы) корней. В процессе исторического развития корни многих видов растений приобрели, помимо основных, некоторые дополнительные функции. Одной из таких функций является запасающая. Утолщенный в результате откладывания питательных веществ главный корень называется корнеплодом. Корнеплоды образуются у ряда двулетних растений (репы, моркови, свеклы, брюквы и др.). Утолщения боковых или придаточных корней (ятрышник, любка, чистяк, георгин и др.) называются корневыми клубнями или корневыми шишками. Запасные питательные вещества корнеплодов и корневых клубней расходуются на образование и рост вегетативных и генеративных органов растений.

У многих растений развиваются сократительные, воздушные, ходульные и другие виды корней.

Сократительные, или втягивающие, корни способны значительно сокращаться в продольном направлении. При этом они втягивают нижнюю часть стебля с почками возобновления, клубни, луковицы глубоко в почву и таким образом обеспечивают перенесение неблагоприятного холодного зимнего периода. Такие корни имеются у тюльпана, нарцисса, гладиолуса и др.

У тропических растений придаточные воздушные корни способны улавливать атмосферную влагу, а мощные ветвистые ходульные корни на стволах мангровых деревьев обеспечивают сопротивляемость растений прибойным волнам. Во время отлива деревья возвышаются на корнях, как на ходулях.

Растения, произрастающие на болоте или почвах, бедных кислородом, образуют дыхательные корни. Это отростки боковых корней, растущие вертикально вверх и возвышающиеся над водой или почвой. Они богаты воздухоносной тканью -- аэренхимой -- с крупными межклеточными пространствами, через которые атмосферный воздух поступает в подземные части корней.

Литература

1. Фёдоров Ал. А., Кирпичников М.Э. и Артюшенко З.Т. Атлас по описательной морфологии высших растений.

2. Стебель и корень / Академия наук СССР. Ботанический институт им. В.Л. Комарова. Под общ. ред. чл.-корр. АН СССР П.А. Баранова.

3. Фотографии М. Б. Журманова -- М.--Л.: Изд-во Академии наук СССР, 1962. -- 352 с. -- 3 000 экз.

Размещено на Allbest.ru

Подобные документы

Основной план строения тела растения и место корня в системе его органов. Особенности строения корня и корневой системы высших растений. Функции коры и ризодермы. Метаморфозы корней, симбиозы с грибницами: эктомикориза и эндомикориза. Значение корня.

реферат , добавлен 18.02.2012


Распространение плодов и семян. Почки и их типы. Происхождение и морфологическое строение цветка. Стерильные и фертильные его части, андроцей и гинецей. Видоизменения клеточной оболочки. Проводящие ткани и их функции. Строение корня однодольных растений.

контрольная работа , добавлен 17.01.2011


Происхождение цветка, основные теории. Микроспорогенез, строение мужского гаметофита (пыльцевого зерна). Ботаническая характеристика рода Паслен, русские и латинские названия сорных растений из разных семейств. Характеристика суккулентов, примеры.

контрольная работа , добавлен 12.07.2012


Исследование основных жизненных форм растений. Описание тела низших растений. Характеристика функций вегетативных и генеративных органов. Группы растительных тканей. Морфология и физиология корня. Видоизменения листа. Строение почек. Ветвление побегов.

презентация , добавлен 18.11.2014


Ткани высших растений (покровные, проводящие, механические, основные, выделительные). Строение растения и функции его органов: корня, стебля, листа, побега и цветка. Разновидности корневых систем. Роль цветка как особой морфологической структуры.

презентация , добавлен 28.04.2014


Рост и развитие корня растения, особенности и этапы данного процесса в ходе прорастания семени, классификация и типы. Факторы, влияющие на рост корневой системы, способствующие вещества и их эффективность. Понятие и строение, развитие воздушных корней.

контрольная работа , добавлен 08.01.2015


Покровная, пучковая и основная ткани растений. Ткани и локальные структуры, выполняющее одинаковые структуры функции. Клеточное строение ассимиляционного участка листа. Внутреннее строение стебля. Отличие однодольных растений от двудольных растений.

презентация , добавлен 27.03.2016


Активирование определенных ферментативных систем растений с помощью микроэлементов. Роль почвы как комплексного эдафического фактора в жизни растений, соотношение микроэлементов. Классификация растений в зависимости от потребности в питательных веществах.

курсовая работа , добавлен 13.04.2012


Закаливание растений. Сущность закаливания растений и его фазы. Закалка семян. Закаливание рассады. Реакция адаптации корневых систем, воздействуя на них температурами закаливания. Холодостойкость растений. Морозоустойчивость растений.

курсовая работа , добавлен 02.05.2005


Изучение методов и задач морфологии растений - отрасли ботаники и науки о формах растений, с точки зрения которой, растение состоит не из органов, а из членов, сохраняющих главные черты своей формы и строения. Функции корня, стеблей, листьев и цветков.

Лекция № 5. Корень и корневая система.

Вопросы:

Зоны растущего корня.

Апикальная меристема корня.

Первичное строение корня.

Вторичное строение корня.

Определение корня и его функций. Классификация корневых систем по происхождению и строению.

Корень (лат. radix) - осевой орган, обладающий радиальной симметрией и нарастающий в длину до тех пор, пока сохраняется апикальная меристема. От стебля корень морфологически отличается тем, что на нем никогда не возникают листья, а апикальная меристема, как наперстком, прикрыта корневым чехликом. Ветвление и заложение придаточных почек у корнеотпрысковых растений происходит эндогенно (внутриродно) в результате деятельности перицикла (первичной латеральной меристемы).

Функции корня.

1. Корень поглощает из почвы воду с растворенными в ней минеральными веществами;

2. выполняет якорную роль, закрепляя растение в почве;

3. служит вместилищем питательных веществ;

4. принимает участие в первичном синтезе некоторых органических веществ;

5. у корнеотпрысковых растений выполняет функцию вегетативного размножения.

Классификация корней:

I. По происхождению корни делят на главный , придаточные и боковые .

Главный корень развивается из зародышевого корешка семени.

Придаточные корни или адвентивные корни (от лат adventicius - пришлый) образуются на других органах растений (стебле, листе, цветке). Роль придаточных корней в жизни травянистых покрытосеменных огромна, так как у взрослых растений (как однодольных, так и многих двудольных) корневая система в основном (или только) состоит из придаточных корней. Наличие придаточных корней на базальной части побегов дает возможность легко размножать растения искусственно - делением их на отдельные побеги или группы побегов с придаточными корнями.

Боковые корни образуются на главном и придаточном корнях. В результате их дальнейшего ветвления появляются боковые корни более высоких порядков. Чаще всего ветвление происходит до четвертого-пятого порядков.

Главный корень обладает положительным геотропизмом; под влиянием земного притяжения он углубляется в почву вертикально вниз; для крупных боковых корней характерен поперечный геотропизм, т. е. под действием той же силы они растут почти горизонтально или под углом к поверхности почвы; тонкие (всасывающие) корни геотропичностью не обладают и растут во всех направлениях. Рост корней в длину идет периодически - обычно весной и осенью, в толщину - начинается весной и заканчивается осенью.

Отмирание верхушки главного, бокового или придаточного корня иногда вызывает развитие бокового, растущего в том же направлении (в виде его продолжения).

III. По форме корни также весьма разнообразны. Форму отдельного корня называют цилиндрической, если на протяжении почти всей длины он имеет одинаковый диаметр. При этом он может быть толстым (пион, мак); ишуровидным, или струновидным (лук, тюльпан), и нитевидным (пшеница). Кроме того, выделяют узловатые корни - с неровными утолщениями в виде узлов (таволга) и четковидные - c равномерно чередующимися утолщениями и тонкими участками (заячья капуста). Запасающие корни могут быть коническими, реповидными, шаровидными, веретеновидными и др.

Корневая система.

Совокупность всех корней одного растения называется корневой системой.

Классификация корневых систем по происхождению:

система главного корня развивается из зародышевого корешка и представлена главным корнем (первого порядка) с боковыми корнями второго и последующих порядков. Только система главного корня развивается у многих деревьев и кустарников и у однолетних и некоторых многолетних травянистых двудольных;

система придаточных корней развивается на стеблях, листьях, иногда на цветках. Адвентивное происхождение корней рассматривается как более примитивное, так как оно свойственно высшим споровым, у которых имеется только система придаточных корней. Система придаточных корней у покрытосеменных формируется, по-видимому, у орхидных, из семени которых развивается протокорм (зародышевый клубень), а на нем впоследствии - придаточные корни;

смешанная корневая система широко распространена как среди двудольных, так и однодольных. У растения, выросшего из семени, сначала развивается система главного корня, но рост ее продолжается недолго - часто прекращается уже к осени первого периода вегетации. К этому времени последовательно развивается система придаточных корней на гипокотиле, эпикотиле и последующих метамерах главного побега, а впоследствии на базальной части боковых побегов. В зависимости от вида растений они закладываются и развиваются в определенных частях метамеров (в узлах, под и над узлами, на междоузлиях) или по всей их длине.

У растений со смешанной корневой системой обычно уже осенью первого года жизни система главного корня составляет незначительную часть всей корневой системы. Впоследствии (на второй и в по­следующие годы) придаточные корни возникают на базальной части побегов второго, третьего и последующих порядков, а система главного корня через два-три года отмирает, и у растения остается только система придаточных корней. Таким образом, в течение жизни тип корневой системы изменяется: система главного корня - смешанная корневая система - система придаточных корней.

Классификация корневых систем по форме .

Стержневая корневая система – это корневая система, у которой хорошо развит главный корень, заметно превышающий по длине и толщине боковые.

Мочковатой корневая система называется при сходной величине главного и боковых корней. Обычно она представлена тонкими корнями, хотя у некоторых видов они бывают относительно толстыми.

Смешанная корневая система также может быть стержневой, если главный корень значительно крупнее остальных, мочковатой, если все корни по величине относительно одинаковы. Те же термины применяют и к системе придаточных корней. В пределах одной корневой системы корни нередко выполняют разные функции. Бывают корни скелетные (опорные, прочные, с развитыми механическими тканями), ростовые (быстро растущие, но мало ветвящиеся), сосущие (тонкие, недолговечные, интенсивно ветвящиеся).

2. Зоны молодого корня

Зоны молодого корня - это разные части корня по длине, выполняющие неодинаковые функции и характеризующиеся определенными морфологическими особенностями (рис.).

Выше располагается зона растяжения , или роста . В ней клетки почти не делятся, а сильно растягиваются (растут) вдоль оси корня, проталкивая его кончик в глубь почвы. Протяженность зоны растяжения несколько миллиметров. В пределах этой зоны начинается дифференциация первичных проводящих тканей.

Зона корня, несущая корневые волоски, называется зоной всасывания . Название отражает ее функцию. В более старой части корневые волоски постоянно отмирают, а в молодой - постоянно образуются вновь. Эта зона имеет протяженность от нескольких миллиметров до нескольких сантиметров.

Выше зоны всасывания, там, где исчезают корневые волоски, начинается зона проведения , которая простирается вдоль всей остальной части корня. По ней вода и растворы солей, поглощенные корнем, транспортируются в вышележащие органы растения. Строение этой зоны на разных ее участках неодинаково.

3. Апикальная меристема корня.

В отличие от апикальной меристемы побега, занимающей терминальное, т.е. концевое положение, апикальная меристема корня субтерминальная , т.к. она всегда прикрыта чехликом, как наперстком. Апикальная меристема корня всегда прикрыта чехликом, как наперстком. Объем меристемы тесно связан с толщиной корня: в толстых корнях он больше, чем в тонких, но сезонным изменениям меристема не подвержена. В образовании зачатков боковых органов апикальная меристема корня не участвует , поэтому ее единственная функция состоит в новообразовании клеток (функция гистогенная), впоследствии дифференцирующихся в клетки постоянных тканей. Т.о., если апикальная меристема побега играет и гистогенную, и органогенную роль, то апикальная меристема корня – только гистогенную. Чехлик – тоже производное этой меристемы.

Для высших растений характерны несколько типов строения апикальной меристемы корня, различающихся, главным образом, наличием и расположением инициальных клеток и происхождением волосконосного слоя - ризодермы.

В корнях хвощей и папоротников единственная инициальная клетка, как и в апексе их побегов, имеет вид трехгранной пирамиды, выпуклое основание которой обращено вниз, к чехлику. Деления этой клетки происходят в четырех плоскостях, параллельных трем боковым сторонам и основанию. В последнем случае образуются клетки, которые, делясь, дают начало корневому чехлику. Из остальных клеток впоследствии развиваются: протодерма, дифференцирующаяся в ризодерму, зона первичной коры, центральный цилиндр.

У большинства двудольных покрытосеменных инициальные клетки расположены 3 этажами. Из клеток верхнего этажа, называемыми плеромой в дальнейшем образуется центральный цилиндр, клетки среднего этажа - периблема дают начало первичной коре, а нижнего – клеткам чехлика и протодерме. Этот слой называют дермакалиптрогеном .

У злаков, осок, инициали которых также составляют 3 этажа, клетки нижнего этажа производят только клетки корневого чехлика, поэтому этот слой называют калиптрогеном . Протодерма обособляется от первичной коры – производной среднего этажа инициалей – периблемы . Центральный цилиндр развивается из клеток верхнего этажа – плеромы , как и у двудольных.

Таким образом, разные группы растений различаются происхождением протодермы, впоследствии дифференцирующейся в ризодерму. Только у споровых архегониальных и двудольных она развивается из особого инициального слоя, у голосеменных и однодольных ризодерма оказывается образованной первичной корой.

Очень важная особенность апикальной меристемы корня состоит также в том, что собственно инициальные клетки в нормальных условиях делятся очень редко, составляя покоящийся центр . Объем меристемы увеличивается за счет их производных. Однако, при повреждениях кончика корня, вызванных облучением, воздействием мутагенных факторов и другими причинами, покоящийся центр активизируется, его клетки интенсивно делятся, способствуя регенерации поврежденных тканей.

Первичное строение корня

Дифференциация тканей корня происходит в зоне всасывания. По происхождению это первичные ткани, так как они образуются из первичной меристемы зоны роста. Поэтому микроскопическое строение корня в зоне всасывания называют первичным.

При первичном строении в корне различают:

1. покровную ткань, состоящую из одного слоя клеток с корневыми волосками - эпиблему или ризодерму

2. первичную кору,

3. центральный цилиндр.

Клетки ризодермы вытянуты по длине корня. При их делении в плоскости, перпендикулярной продольной оси, образуются два вида клеток: трихобласты , развивающие корневые волоски, и атрихобласты , выполняющие функции покровных клеток. В отличие от клеток эпидермы они тонкостенные и кутикулы не имеют. Расположены трихобласты поодиночке или группами, их размеры и форма варьируют у разных видов растений. Корни, развивающиеся в воде, обычно не имеют корневых волосков, если же эти корни затем проникают в почву, волоски образуются в большом количестве. При отсутствии волосков вода проникает в корень через тонкие наружные стенки клеток.

Корневые волоски появляются в виде небольших выростов трихобластов. Рост волоска происходит у его верхушки. Благодаря образованию волосков общая поверхность всасывающей зоны увеличивается в десять раз и более. Их длина 1...2 мм, а у злаков и осок она достигает 3 мм. Корневые волоски недолговечны. Продолжительность их жизни не превышает 10...20 дней. После их отмирания ризодерма постепенно сбрасывается. К этому времени подстилающий ее слой клеток первичной коры дифференцируется в защитный слой - экзодерму . Ее клетки плотно сомкнуты, после опадения ризодермы их стенки опробковевают. Нередко опробковевают и примыкающие к ней клетки первичной коры. Экзодерма функционально сходна с пробкой, но отличается от нее расположением клеток: таблитчатые клетки пробки, образуемые при тангенталъных делениях клеток пробкового камбия (феллогена), располагаются на поперечных срезах правильными рядами, а клетки многослойной экзодермы, имеющие многоугольные очертания, - в шахматном порядке. В мощно развитой экзодерме нередко встречаются пропускные клетки с неопробковевшими стенками.

Остальная часть первичной коры - мезодерма, за исключением самого внутреннего слоя, дифференцирующегося в эндодерму, состоит из паренхимных клеток, наиболее плотно расположенных в наружных слоях. В средней и внутренней частях коры клетки мезодермы имеют более или менее округлые очертания. Нередко самые внутренние клетки составляют радиальные ряды. Между клетками возникают межклетники, а у некоторых водных и болотных растений - довольно крупные воздухоносные полости. В первичной коре некоторых пальм встречаются одревесневшие волокна, или склереиды.

Клетки коры снабжают ризодерму пластическими веществами и сами участвуют в поглощении и проведении веществ, которые перемещаются как по системе протопластов (симпласту ), так и по стенкам клеток (апопласту ).

Самый внутренний слой коры - эндодерма , которая выполняет роль барьера, контролирующего перемещение веществ из коры в центральный цилиндр и обратно. Эндодерма состоит из плотно сомкнутых клеток, слегка вытянутых в тангентальном направлении и почти квадратных в поперечном сечении. В молодых корнях ее клетки имеют пояски Каспари - участки стенок, характеризующиеся наличием веществ, химически сходных с суберином и лигнином. Пояски Каспари опоясывают поперечные и продольные радиальные стенки клеток посередине. Вещества, откладывающиеся в поясках Каспари, закрывают отверстия находящихся в этих местах плазмодесменных канальцев, однако симпластическая связь между клетками эндодермы на этой стадии ее развития и клетками, прилегающими к ней с внутренней и наружной сторон, сохраняется. У многих двудольных и голосеменных растений дифференциация эндодермы обычно заканчивается образованием поясков Каспари.

У однодольных растений, не имеющих вторичного утолщения, со временем эндодерма изменяется. Процесс опробковения распространяется на поверхность всех стенок, перед этим сильно утолщаются радиальные и внутренние тангентальные стенки, а наружные почти не утолщаются. В этих случаях говорят о подковообразных утолщениях. Утолщенные стенки клеток впоследствии одревесневают, протопласты отмирают. Некоторые клетки остаются живыми, тонкостенными, только с поясками Каспари, их называют пропускными. Они обеспечивают физиологическую связь между первичной корой и центральным цилиндром. Обычно пропускные клетки расположены против тяжей ксилемы.

Центральный цилиндр корня состоит из двух зон: перициклической и проводящей. В корнях некоторых растений внутреннюю часть центрального цилиндра составляет механическая ткань, или паренхима, но эта «сердцевина» не гомологична сердцевине стебля, так как слагающие ее ткани имеют прокамбиальное происхождение.

Перицикл может быть однородным и неоднородным, как у многих хвойных, а из двудольных - у сельдерейных, у которых в перицикле развиваются схизогенные вместилища выделений. Он может быть однослойным и многослойным, как у грецкого ореха. Перицикл представляет собой меристему, так как он играет роль корнеродного слоя - в нем закладываются боковые корни, а у корнеотпрысковых растений - придаточные почки. У двудольных и голосеменных растений он участвует во вторичном утолщении корня, образуя феллоген и частично камбий. Клетки его долго сохраняют способность к делению.

Первичные проводящие ткани корня составляют сложный проводящий пучок, в котором радиальные тяжи ксилемы чередуются с группами элементов флоэмы. Его образованию предшествует заложение прокамбия в виде центрального тяжа. Дифференциация клеток прокамбия в элементы протофлоэмы, а затем и протоксилемы начинается на периферии, т. е. ксилема и флоэма закладываются экзархно, в дальнейшем эти ткани развиваются центростремительно.

Если закладывается один тяж ксилемы и соответственно один тяж флоэмы, пучок называют монархным (такие пучки встречаются у некоторых папоротников), если по два тяжа - диархным, как у многих двудольных, у которых могут быть также три-, тетра- и пентархные пучки, причем у одного и того же растения боковые корни по строению проводящих пучков могут отличаться от главного. Корням однодольных свойственны полиархные пучки.

В каждом радиальном тяже ксилемы внутрь от элементов протоксилемы дифференцируются более широкопросветные элементы метаксилемы.

Сформированный тяж ксилемы может быть довольно коротким (ирис), внутренняя часть прокамбия в этом случае дифференцируется в механическую ткань. У других растений (лука, тыквы) ксилема на поперечных срезах корней имеет звездчатые очертания, в самом центре корня находится наиболее широкопросветный сосуд метаксилемы, от него лучами отходят тяжи ксилемы, состоящие из элементов, диаметры которых постепенно уменьшаются от центра к периферии. У многих растений с полиархными пучками (злаки, осоки, пальмы) отдельные элементы метаксилемы могут быть разбросаны по всему поперечному сечению центрального цилиндра между паренхимными клетками или элементами механической ткани.

Первичная флоэма, как правило, состоит из тонкостенных элементов, лишь у некоторых растений (фасоль) развиваются протофлоэмные волокна.

Вторичное строение корня.

У однодольных и папоротниковидных первичное строение корня сохраняется в течение всей жизни (вторичное строение у них не формируется). С увеличением возраста однодольных растений у корня происходят изменения первичных тканей. Так, после слущивания эпиблемы покровной тканью становится экзодерма, а затем, после ее разрушения, - последовательно слои клеток мезодермы, эндодермы и иногда перицикл, стенки клеток которых опробковевают и одревесневают. В связи с этими изменениями старые корни однодольных имеют меньший диаметр, чем молодые.

Принципиального различия между голосеменными, двудольными и однодольными растениями по первичному строению корней нет, но в корнях двудольных и голосеменных рано закладываются камбий и феллоген и происходит вторичное утолщение, приводящее к значительному изменению их структуры. Отдельные участки камбия в виде дуг возникают из прокамбия или тонкостенных паренхимных клеток с внутренней стороны тяжей флоэмы между лучами первичной ксилемы. Число таких участков равно числу лучей первичной ксилемы. Клетки перицикла, находящиеся против тяжей первичной ксилемы, делясь в тангентальной плоскости, дают начало участкам камбия, замыкающего его дуги.

Обычно еще до появления камбия перициклического происхождения дуги камбия начинают откладывать внутрь клетки, дифференцирующиеся в элементы вторичной ксилемы, прежде всего широкопросветные сосуды, а наружу - элементы вторичной флоэмы, отодвигающие к периферии первичную флоэму. Под давлением образовавшейся вторичной ксилемы камбиальные дуги выпрямляются, затем становятся выпуклыми, параллельными окружности корня.

В результате деятельности камбия снаружи от первичной ксилемы между концами ее радиальных тяжей возникают коллатеральные пучки, отличающиеся от типичных коллатеральных пучков стеблей отсутствием в них первичной ксилемы. Камбий перициклического происхождения продуцирует паренхимные клетки, совокупность которых составляет довольно широкие лучи, продолжающие тяжи первичной ксилемы, - первичные сердцевинные лучи.

В корнях с вторичным строением первичной коры, как правило, нет. Это связано с заложением в перицикле по всей его окружности пробкового камбия - феллогена, отделяющего при тангентальном делении наружу клетки пробки (феллемы), а внутрь - клетки феллодермы. Непроницаемость пробки для жидких и газообразных веществ вследствие суберинизации стенок ее клеток и является причиной отмирания первичной коры, теряющей физиологическую связь с центральным цилиндром. Впоследствии в ней появляются разрывы и она опадает - происходит линька корня.

Клетки феллодермы могут многократно делиться, образуя к периферии от проводящих тканей паренхимную зону, в клетках которой обычно откладываются запасные вещества. Ткани, расположенные кнаружи от камбия (флоэма, основная паренхима, феллодерма и пробковый камбий), называют вторичной корой . Снаружи корни двудольных растений, имеющие вторичное строение, покрыты пробкой, а корка образуется на старых корнях деревьев.

§ Поглощение воды и минеральных веществ. Поступление почвенного раствора в корень происходит через корневые волоски. Волоски активно воздействуют на содержимое почвы, выделяя различные вещества, облегчающие избирательное поглощение ионов из почвы. Так как концентрация минеральных веществ в клеточном соке выше, чем в почвенном растворе, вода с растворенными в ней минеральными солями в виде ионов поступает в корневые волоски. Роль насоса в корневом волоске выполняют вакуоли, в которых создается более высокая концентрация солей, чем в почве. Поступление минеральных солей в корень происходит за счет активного транспорта анионов и катионов, которые входят в состав мембран с использованием энергии АТФ. При этом может происходить обмен ионами между почвой и корнями. Поскольку концентрация клеточного сока в вакуоли выше концентрации раствора почвы, то вода в процессе диффузии устремляется внутрь клетки. Из корневых волосков вода по такому же принципу передвигается в клетки паренхимы коры и через пропускные клетки эндодермы поступают в сосуды. Сила, движущая поток воды к сосудам и во все органы, называется корневым давлением. Согласно гидростатическим законам величина тургорного давления (Т) во всех частях клетки одинакова, поэтому всасывающая сила (S) больше в той части, где больше осмотическое давление (Р). Этот закон можно выразить в виде формулы:

S = Р - T, где S - всасывающая сила; Р - осмотическое давление; Т - тургорное давление.

Обратному току жидкости препятствуют клетки эндодермы с плотными оболочками, которые не пропускают назад в почву вещества, растворенные в воде, создавая высокую концентрацию клеточного сока в центральном цилиндре. Таким образом, продвижению воды и растворенных в ней солей способствует сосущая сила корневых волосков, корневое давление, сила сцепления между молекулами воды и стенками сосудов, а также сосущая сила листьев, которые, постоянно испаряя воду, притягивают ее из корней.

§ Второй главной функцией корня является укрепление растений в почве, которое происходит благодаря ветвлению главного корня. Разветвление главного корня называют боковыми корнями. Они закладываются (эндогенно) в перицикле и через первичную кору выходят наружу. По мере роста главного корня появляются боковые корни первого порядка, которые в дальнейшем разветвляются и образуют корни второго порядка, а из них формируются корни третьего порядка и т.д. Ветвление корня способствует укреплению растения в почве и увеличению поглощающей поверхности корня. Из других функций корня можно назвать следующие.

§ Синтез органических веществ.

§ Запас питательных веществ, такие корни сильно утолщаются и выполняю функцию запаса питательных веществ.

§ За счет корней происходит связь растений с бактериями и грибами. Корень выделяет в почву различные вещества и вступает в симбиоз с грибами и бактериями.

§ С помощью корней осуществляется вегетативное размножение.

Дыхание корня имеет большое значение для нормального функционирования растения. Совокупность процессов, обеспечивающих поступление в растение кислорода и удаление диоксида углерода, а также использование кислорода клетками и тканями для окисления органических веществ с освобождением энергии, необходимой для жизнедеятельности растения, составляет дыхание. Энергия дыхания необходима для поступления, транспорта и синтеза веществ. Из органических соединений, поступающих из листьев и минеральных солей из почвы, в клетках корня синтезируются многие жизненно важные вещества: аминокислоты, ферменты и фитогормоны и т.д. Образующаяся при дыхании углекислота участвует в обмене и поступлении веществ в корень. Корни многих дикорастущих растений способны переносить анаэробные (бескислородные) условия. Большинство культурных растений - аэробы и дыханию у них предшествует гидролиз (превращение полимеров в мономеры) и окисление органических веществ. Дыхание - многоступенчатый процесс. При дыхании в клетках происходит окисление кислородом ряда веществ (главным образом углеводов) и освобождается энергия, необходимая растениям для роста, движения протоплазмы, передвижения веществ. Дыхание – процесс, противоположный фотосинтезу. При фотосинтезе растение поглощает углекислоту и воду и образует сахара. При дыхании сахара окисляются, и образуется углекислота и вода:

фотосинтез

6(СО 2 +Н 2 О) С 6 Н 12 О 6 +6О 2

При окислении одной грамм-молекулы сахара в процессе дыхания освобождается 674 ккал энергии. Освободившаяся энергия расходуется на разнообразные биохимические и физические процессы: синтез органических веществ, передвижение и поглощение растворов, рост и движение органов. Часть освободившейся при дыхании энергии растение выделяет в виде тепла. Особенно энергично дыхание идет в точках роста корня. Увеличение количества кислорода в воздухе, так же, как некоторое уменьшение содержания его, на интенсивности дыхания не отражается, и лишь уменьшение содержания кислорода в воздухе в 10-20 раз против нормального ослабляет дыхание. Корень осуществляет свои функции по обеспечению растения питательными веществами только при достаточном количестве воздуха в почве. Поэтому, выращивая растения, надо следить, чтобы к корням постоянно поступал свежий воздух. Для этого почву регулярно рыхлят культиваторами или мотыгами. Рыхление почвы, кроме того, помогает сохранить влагу на сухих участках. При подсыхании почвы на ее поверхности образуется корка: она способствует быстрому испарению воды. Во время рыхления корка разрушается и в поверхностном слое сохраняется влага. Вода перестает испаряться из более глубоких слоев почвы. Недаром рыхление иногда называют «сухой поливкой». Говорят так: «Лучше один раз хорошо взрыхлить, чем два раза плохо полить». У ряда тропических болотных растений (мангровый лес) в процессе эволюции развиваются дыхательные корни. Они поднимаются вертикально вверх, на их поверхности имеются отверстия, через которые воздух поступает в корни, а затем в части растения, погруженные в болотистую почву.

Почва - это материнская (почвообразующая) порода, обработанная совместным действием климата, растительных и животных организмов, а на окультуренных территориях и деятельностью человека, способная давать урожай растений. Основным свойством почвы является плодородность - способность удовлетворять потребность растений в элементах питания, воде, воздухе, тепле для их нормальной жизнедеятельности и создания урожая. Почва отличается от горных пород, песка или глины наличием гумуса. Плодородие почвы зависит главным образом от структуры почвы и запасов гумуса. Способность почвы образовывать комочки различной величины и формы называют структурностью почвы, а сами комочки - структурой. В зависимости от наличия структурных элементов почвы бывают структурные и бесструктурные. Хорошо оструктуренная почва обеспечивает благоприятные водно-воздушные ее свойства. В состав почвы входят песок, глина и другие нерастворимые минеральные вещества, а также и растворимые минеральные вещества и перегной. В почве содержатся также воздух и вода.

Гумус (перегной) - сложный комплекс органических веществ, образующийся в почве при разложении растительных и животных остатков. Чем толще верхний слой почвы, содержащий гумус, тем она плодороднее. Наиболее плодородными являются богатые гумусом черноземы и темные луговые почвы пойм рек. Подзолистые, глинистые и песчаные почвы не обладают структурой и бедны гумусом, поэтому менее плодородны.

В зависимости от содержания в почве мелких (глинистых) или более крупных (песчаных) частиц, почвы делятся на легкие песчаные, супесчаные, суглинистые и глинистые.

От плодородия почвы зависит урожайность возделываемых культур. Обрабатываемые земли - результат сложных естественных процессов труда многих поколений людей. Одни воздействия человека на почву приводят к повышению их плодородия, другие - к ухудшению, деградации и гибели. К особо опасным последствиям влияния человека на почву следует отнести эрозию, загрязнение чужеродными химическими веществами, засоление, заболачивание, изъятие почв под различные сооружения (транспортные магистрали, водохранилища). Уменьшение площадей плодородных почв происходит во много раз быстрее, чем их образование. Охрана почв должна носить природоохранительный, ресурсосберегающий характер и предусматривать их сохранение. Для обеспечения рационального использования земель в России ведётся Государственный земельный кадастр, который содержит информацию о землях всех категорий. Кадастр принят в 2001 году, он осуществляет следующие основные мероприятия:

1) осуществляет контроль за использованием и охраной земель;

2) ведёт мониторинг земель;

3) выявляет загрязнённые и деградированные земли, подготавливает предложения по их восстановлению и консервации.

Большое значение имеет внедрение почвозащитной бесплужной обработки, которая замедляет нитрофикационные процессы в почве, уменьшает пестицидную нагрузку, уменьшает содержание нитратов в сельскохозяйственной продукции, а также ускоряет восстановительные процессы гумификации органического вещества.

Мониторинг земель – система наблюдений за состоянием земельного фонда для своевременного выявления и оценки изменений, предупреждения и устранения последствий негативных процессов. Мониторинг земель утверждён в 1992 году и является составной частью мониторинга окружающей среды.

В нашей стране принят Закон о земле. Он предусматривает меры по повышению плодородия почвы и ее охране. Неправильное использование почвы, несоблюдение правил выращивания сельскохозяйственных культур может привести к разрушению структуры почвы, эрозии почвы, засолению и заболачиванию ее. Все это ухудшает плодородие почвы, снижает урожай. Вот почему важно проводить мелиорацию (улучшение) земель.

Удобрения. Растительные организмы состоят из органических и неорганических веществ, в состав которых входят различные химические элементы. Для нормального развития растения корни должны доставлять из почвы воду и минеральные соли, макроэлементы (Р, N, K, Ca, Mg, Fe) и микроэлементы
(B, Cu, Mn, Zn, Mo). Известно, что азот входит в состав аминокислот, белков, АТФ, АДФ, витаминов, ферментов. Недостаток его задерживает рост растений. Фосфор входит в состав АТФ и АДФ, аминокислот, ферментов; калий оказывает влияние на состояние цитоплазмы, осмотическое давление клеточного сока, а также влияет на рост растений. Большое значение для жизни растений имеют макро- и микроэлементы. Каждый из элементов имеет индивидуальное значение и не может быть заменен другим. При недостатке или избытке в почве любого минерального элемента происходят различные нарушения процессов жизнедеятельности у растений. Так, при фосфорном голодании у растений наблюдается подавление синтеза и распад ранее образовавшихся белков. Отсутствие калия прекращает рост растений, так как нарушается обмен белков и углеводов. На недостаток железа указывает бледно-зеленый или бледно-желтый цвет, обусловленный недостаточным образованием хлорофилла. Минеральные соли, содержащие как макро-, так и микроэлементы образуются в почве после минерализации органических веществ, растворения минералов, поглощения почвой некоторых элементов из атмосферы. Макро- и микроэлементы находятся в плодородном слое почвы в составе различных соединений. Все вышеперечисленные элементы есть в почве, но иногда в недостаточном количестве. Ежегодно растения выносят из почвы питательные вещества, почва истощается, что снижает урожайность сельскохозяйственных растений. Для улучшения минерального питания в почву вносятся удобрения. Применяя удобрения, человек активно вмешивается в круговорот веществ в природе, создает баланс питательных веществ в почве. Удобрения вносят в почву в определенных дозах, в определенные сроки, что улучшает качество почвы и питание растений.

Различают органические, минеральные, смешанные, зеленые, бактериальные удобрения.

Органические удобрения (навоз, торф, птичий помет, навозная жижа, сапропель и др.). Они содержат питательные вещества в форме органических соединений растительного и животного происхождения. Органические удобрения вносят в почву заблаговременно, обычно осенью, так как они разлагаются медленно и длительное время могут обеспечивать растения элементами минерального питания. Органические удобрения являются полными, они содержат как макро-, так и микроэлементы. Кроме того, они улучшают физические свойства почвы: повышают ее структурность, увеличивают водопроницаемость, водоудерживающую способность, улучшают аэрацию, тепловой режим, активизируют деятельность населяющих почву микроорганизмов.

Минеральные удобрения чаще всего содержат один или два элемента питания, реже - больше, тогда их называют комплексными. Минеральные удобрения легче и быстрее, чем органические, разлагаются в почве.

В зависимости от содержания минеральных веществ различают азотные, фосфорные и калийные минеральные удобрения.

К азотным удобрениям относятся: нитраты - калиевая, кальциевая и натриевая селитры (азот в форме NO аммоний).

К калийным удобрениям относятся: калийные соли (сильвинит, каинит, карналлит); концентрированные калийные удобрения (хлористый калий, сульфат калия и др.).

Фосфорные удобрения - суперфосфат, фосфоритная мука, томасшлак. К смешанным удобрениям относятся органоминеральные - гуматы, гумоаммофосы, нитрогуматы, смеси органических и минеральных удобрений, часто компостированные или изготовленные в виде гранул. В основном это продукты химической обработки органических веществ (торф), аммиаком, азотной или фосфорной кислотой.

Минеральные удобрения вносятся в почву в строго определенной дозе и в определенные сроки. Каждое минеральное удобрение имеет свои специфические особенности. Поэтому весной в период роста растению необходим азот, так как он способствует накоплению вегетативной массы, увеличению хлорофилла и фотосинтезу. К моменту бутонизации и цветения возрастает потребность в фосфоре и калии, так как фосфор, калий и магний влияют на построение новых клеток в эмбриональных тканях (семя). На образование семян и плодов особенно благоприятно влияет калий. Учитывая различную потребность растений в элементах минерального питания в различные фазы развития, удобрения вносят не только перед посевом, но и в период вегетации в виде подкормок, иногда при посеве в рядки. В последнее время распространяется метод внекорневой подкормки, когда жидкие удобрения разбрызгивают непосредственно на растения, часто с самолетов. Растворенные питательные вещества поглощаются листьями. Особенно удобен этот метод для применения микроэлементов, так как достигается равномерное попадание растворов на листья растений и более экономичное использование дефицитных удобрений.

Зеленые удобрения . На площадях, требующих органических удобрений, выращивают такие культуры, как люпин, сераделла, люцерна, горох, клевер, гречиха, горчица и др. В период наибольшей зеленой массы их запахивают. При разложении растений в почве образуются органические вещества.

Бактериальные удобрения . К ним относится нитрагин. Его вносят при посеве семян бобовых растений. Для разных культур используют специфические формы нитрагина, так как расы клубеньковых бактерий, которые развиваются на корнях одного вида, не могут жить на корнях других видов. Азотобактерин, содержащий культуру азотобактера, - специфический для отдельных видов культурных растений. Фосфоробактерин - препарат, содержащий бактерии, которые минерализуют органические соединения фосфорной кислоты. В качестве микроудобрений применяют борные, медные, марганцевые, молибденовые, цинковые и кобальтовые соединения.

Дозы внесения органических и минеральных удобрений зависят от содержания питательных веществ в почве и индивидуальных потребностей растения. Излишнее количество удобрения в почве так же вредно, как и недостаток. Нерациональное применение удобрений наносит серьезный вред не только растениям, но и почве и в конечном счете может привести к повышению кислотности, засолению, а следовательно, и к потере плодородия. Избыточно внесенные удобрения накапливаются в сельскохозяйственной продукции и оказывают вредное действие на организм человека.

Значение обработки почвы. Обработка почвы – это механическое воздействие на почву рабочими органами машин или орудий, обеспечивающими создание наилучших условий для возделывания культур.

Основными задачами обработки почвы являются:

§ Изменение строения пахотного слоя почвы и ее структурного состояния для создания благоприятных водно-воздушного и теплового режимов.

§ Усиление круговорота питательных веществ путем извлечения их из более глубоких горизонтов почвы и воздействия в необходимом направлении на микробиологические процессы.

§ Уничтожение сорных растений путем провоцирования их прорастания, уничтожения всходов, подрезания отпрысков и выворачивания корневищ на поверхность.

§ Заделка жнивья и удобрений.

§ Уничтожение вредителей и возбудителей болезней культурных растений, гнездящихся в растительных остатках или в верхних слоях почвы.

§ Коренное улучшение подзолистых и солонцеватых почв глубокой обработкой.

§ Борьба с водной и ветровой эрозией.

§ Подготовка почв к посеву и уход за растениями: выравнивание и уплотнение поверхности почвы или, наоборот, создание гребнистой поверхности, окучивание растений и т.п.

§ Уничтожение многолетней растительности при обработке целинных и залежных земель, а также пласта сеяных многолетних трав.

Корни многих дикорастущих растений способны переносить анаэробные (бескислородные) условия. Большинство культурных растений – аэробы, и дыханию у них предшествует гидролиз (превращение полимеров в мономеры) и бескислородное окисление органических веществ. Перед посевом культурных растений производят обязательно вспашку на глубину 22-25 см или перекопку. Вспашка – прием обработки почвы, обеспечивающий оборачивание и рыхление обрабатываемого слоя почвы, а также подрезание подземной части растений, заделку удобрений и пожнивных остатков. Это агротехническое мероприятие проводят осенью или ранней весной, перед посевом производят боронование, культивацию (глубокое рыхление) с целью улучшения газообмена в почве. После появления всходов и на протяжении всего вегетационного периода уход за растениями заключается в рыхлении почвы (культивация), внесении удобрений (подкормка) и поливе. Рыхление обеспечивает доступ к корням и микрофлоре почвы кислорода; удобрения, особенно органические, улучшают структуру почвы и почвенное питание. Полив восполняет недостаток воды в жизни растений. Вода, испаряясь, предотвращает перегревание растений, обеспечивает передвижение по растению веществ, поддерживает тургор. При недостатке воды тургор у растений падает и происходит увядание. Поэтому в зоне недостаточного увлажнения проводят полив растений. После полива обязательно необходимо провести рыхление , так как вода вытесняет кислород из почвы. При повышении температуры воздуха на почве образуется корка и происходит сильное испарение воды в результате капиллярности почвы. Чтобы уменьшить испарение, необходимо нарушить капиллярность. Это достигается только рыхлением. Рыхление называют сухим поливом.

Корнеплоды и их использование человеком. В результате длительного процесса эволюции в связи с выполнением специализированных функций типичный главный корень видоизменился в корнеплод. Корнеплод формируется из главного корня благодаря отложению в нем большого количества запасных питательных веществ. Корнеплод представляет собой утолщенный, сочный, мясистый главный корень. У корнеплода различают три составные части: головку, шейку и собственно корень. Головкой корнеплода называют верхнюю часть, которая несет листья и листовые почки. С морфологической точки зрения, головка корнеплода - это укороченный стебель, на нем развивается большое количество листьев. Под головкой расположена шейка корнеплода, она гладкая, не несет на себе ни листьев, ни корней. Головка и шейка - это разросшееся подсемядольное колено (т.е. оно тоже стеблевого происхождения). И только нижняя часть корнеплода является собственно корнем. Корнеплоды образуются у двулетних растений (свекла, морковь, брюква, репа, редька и т.д.). В первый год жизни накапливаются питательные вещества, весной 2-го года корнеплоды высаживают в почву, и они образуют репродуктивные органы - цветки и плоды. Корнеплоды сахарной свеклы являются техническим сырьем для сахарной промышленности, так как они содержат 14-20% углеводов. Корнеплоды брюквы, репы, редьки, моркови, столовой свеклы являются необходимыми продуктами питания и используются как лекарственные растения. Корнеплоды кормовой свеклы используются на корм скоту.

Корневые клубни или корневые шишки представляют мясистые утолщения боковых корней, а также придаточных корней. В корнеклубнях могут накапливаться запасные вещества, преимущественно углеводы, крахмал, инулин. Корнеклубни образуются у орхидей, чистяка, георгины, земляной груши.

ПОБЕГ

Побег - орган высших растений, состоящий из стебля с расположенными на нем листьями и почками. Главная функция побега – фотосинтез. В процессе развития побег формируется как единый орган из почечки семени, а затем из образовательной ткани конуса нарастания. Характерная особенность побега метамерность, т.е. расчленение его оси на сходные участки - узлы с листом и почкой или почками и лежащими под ними междоузлиями. Узлы и междоузлия, стебель, листья, почки - структурные элементы побега.

Рис. 17. Стебель:

а, б – платана восточного (а – удлиненный, б – укороченный); в – многолетний укороченный побег яблони (кольчатка); 1 – междоузлие; 2 – годичные приросты.

Почка. Почка представляет собой зачаточный еще неразвившийся побег, все части которого сильно сближены. Почка состоит из зачаточного стебелька, окруженного зачатками листьев, а в пазухах зачаточных листьев заложены зачаточные боковые почки в виде бугорков. Почки покрыты чешуйками (видоизмененными листьями), которые предохраняют их от низких зимних температур. Чешуи почек часто бывают покрыты волосками, слоем кутикулы, а иногда и смолистыми выделениями, которые плотно склеивают почечные чешуи и тем самым предохраняют почки от вымерзания и высыхания. Почки обеспечивают длительное нарастание побега и его ветвление. Вершина стебелька, находящаяся в почке называется конусом нарастания. Состоит она из меримастической ткани, клетки которой, делясь, образуют ряд слоев однородных клеток. Различают почки боковые и верхушечные. Верхушечные почки располагаются на верхушках стебля и его боковых ответвлениях. Боковые почки могут быть пазушными и придаточными. Пазушные почки располагаются по одной в пазухе листа. У некоторых растений возникает не одна, а несколько почек. Они могут располагаться одна над другой или находиться рядом. Верхушечная и боковые пазушные почки образуются из меристемы конуса нарастания и различаются лишь по местоположению. У деревьев и кустарников пазушные почки бывают ростовыми (вегетативными) с зачатками листьев и стебля и цветочными с зачатками цветков или соцветий. Некоторые пазушные почки могут оставаться в состоянии покоя неопределенно долго. Это "спящие почки". Они начинают функционировать при повреждении верхушечной почки и других повреждениях стебля.

Придаточные почки – могут располагаться в любом месте междоузлия стебля. Они образуются из камбия в нижних частях стеблей, из поверхностных слоев паренхимы в верхней части стебля.

Развитие побега. Рост стебля в высоту обеспечивает верхушечная почка, или почка зародыша семени. Клетки образовательной ткани конуса нарастания постоянно делятся. В процессе деления образуются новые зачатки листьев и почек. За делением следует рост клеток, что влечет за собой удлинение междоузлий и в целом стебля. В развитии побега различают два периода: почечный - закладка элементов будущего побега, и внепочечный - развертывание и рост заложенных в почке структур будущего побега.

По мере удаления от конуса нарастания способность клеток к делению падает, и начинается их дифференцировка с образованием тканей. Возможен другой способ роста стебля: вставочный или интеркалярный. В этом случае образовательная ткань разделена участками неделящихся клеток. Располагается она обычно у основания междоузлий. Такой рост характерен для злаковых.

Рост побега весной начинается с увеличения размеров почек и заложенных в них зачатков стебля и листьев. Почечные чешуйки раздвигаются, опадают, и появляется молодой побег. На самой верхушке конуса нарастания находится верхушечная меристема, которая обеспечивает постоянный рост побега в длину и формирование всех его частей и тканей. Завершается рост побега образованием цветка, соцветия или верхушечной почки.

Стебель - представляет собой осевую часть побега, обладает неограниченным ростом - растет в течение всей жизни растения. Функции стебля:

1) стебель обеспечивает передвижение воды с минеральными веществами от корня вверх и органических веществ от листьев ко всем органам;

2) стебель принимает участие в формировании кроны;

3) является местом отложения запасных питательных веществ;

4) служит для вегетативного размножения;

5) выполняет защитную функцию.

На стебле формируются составные части побега. Узлом называется место прикрепления листа к стеблю. Стеблевой узел обычно имеет некоторое утолщение, особенно хорошо это заметно у злаков (пшеница, бамбук). Участки стебля между двумя соседними узлами называются междоузлиями. Длина междоузлий бывает неодинаковой, как у различных растений, так и на стебле одного растения в зависимости от места расположения. У многих травянистых растений стеблевые междоузлия имеются под землей (одуванчик, маргаритка). Такие растения развивают большое количество густо расположенных листьев, которые образуют на поверхности почвы прикорневую розетку (одуванчик, подорожник). Угол, который образован стеблем и отходящим от него листом называется пазухой листа.

Ветвление стебля (побега). Очень немногие растения имеют неветвящийся стебель. У большинства растений стебель ветвится, в результате чего увеличивается поверхность растения, а следовательно, и его листовая масса. Существует 4 типа ветвления стеблей растений: дихотомическое, моноподиальное, симподиальное и ложнодихотомическое.

Дихотомическое ветвление - является основной первичной формой ветвления растений, от которой возникли остальные. Характеризуется тем, что на верхушке стебля формируются две почки, которые при разрастании образуют две одинаковые ветви в виде вилки. Каждая из этих ветвей продолжает ветвиться таким же способом. Такой тип ветвления характерен для мхов, плаунов, папоротников.

Рис. 18. Ветвление:

А – моноподиальное (а – схема, б – ветка сосны); Б – симподиальное (в – схема, г – ветка черёмухи); В – ложнодихотомическое (д – схема, е – ветка сирени);
1-4 – оси первого и последующих порядков.

Моноподиальное ветвление характеризуется неограниченным верхушечным ростом побега; свойственно растениям, у которых на верхушке побега находится одна почка. Эта почка служит для продолжения роста главного побега (оси), а боковые ветви первого порядка формируются за счет боковых почек, причем боковые ветви не перерастают главный побег (хвойные - ель, сосна, пихта и т.д.).

Симподильное ветвление отличается ранним прекращением верхушечного роста, при этом верхушечная почка отмирает. Вместо нее развивается боковая почка, которая отодвигает главную ось несколько в сторону, а сформировавшийся из этой почки побег дает продолжение основному стеблю. Характерно для древесных - яблоня, груша, персик и т.д., из травянистых - картофель, хлопчатник и др. Характер ветвления определяет внешний вид растения, его габитус.

При ложнодихотомическом ветвлении рост верхушки на главной оси прекращается, и под ней формируются две почки, из которых развиваются более или менее одинаковые ветви, а между ними заметна отмершая верхушечная почка (сирень, каштан). Оно возникает при супротивном расположении листьев, а следовательно, и почек.

Формирование кроны. У разветвленного растения главный стебель называют осью первого порядка, развившиеся из него пазушные почки боковых ветвей – есть оси второго порядка, из них образуются оси третьего порядка и т.д. На деревьях может быть до 20 таких осей. Разветвленная надземная часть дерева называется кроной.

Формирование кроны основано на знании закономерностей развития побега. Удаление конуса нарастания вызывает прекращение роста стебля в длину и усиленный рост боковых почек, т.е. ветвление. Это используют специалисты при озеленении городов и формировании кроны фруктовых деревьев. По форме кроны бывают шаровидные (клен остролистный), пирамидальные (тополь), колоновидные (кипарис) и др. Кроны плодовых и декоративных деревьев формируют обрезкой с учетом их природных особенностей. Овощеводы используют эти данные при выращивании овощей: на боковых побегах огурцов больше формируется женских цветков, чем на главных. При выращивании цветов (розы) удаление боковых цветочных побегов вызывает увеличение размеров главного побега и развивающегося на нем цветка.

Внутреннее строение древесного стебля в связи с его функциями. Рост стебля в толщину. Образование годичных колец. Для древесного стебля характерной особенностью является способность неопределенно долго расти в толщину, давая прирост каждый вегетационный период. Анатомические особенности заключаются в образовании на его поверхности перидермы (вторичной покровной ткани), которая сменяет эпидермис, и появления четко выраженных годичных колец в древесине. В древесном стебле обычно выделяют кору, камбий, древесину и сердцевину.

В состав коры входят все ткани, расположенные к поверхности от камбия. Наружные слои коры представлены перидермой, состоящей из пробки, пробкового камбия и феллодермы. Иногда на поверхности пробки сохраняются остатки эпидермиса. За перидермой расположены элементы первичной коры, возникающие в результате дифференциации первичной образовательной ткани конуса нарастания. К ней относится пластинчатая колленхима, клетки основной ткани, эндодерма, которая содержит крахмальные зерна. За эндодермой располагается перициклическая склеренхима - это одревесневшие склеренхимные волокна. За перициклической склеренхимой начинается флоэма или вторичная кора. В ней выделяют мягкий луб и твердый луб. Мягкий луб представлен ситовидными трубками с клетками-спутницами и флоэмной паренхимой, а твердый луб - вторичными склеренхимными волокнами. Они возникают в результате деятельности и дифференциации клеток камбия. Камбий откладывает попеременно то элементы мягкого, то элементы твердого луба. Волокна твердого луба представляют собой мертвые клетки с сильно утолщенными одревесневшими стенками - лубяные волокна. В зону флоэмы входят первичные сердцевинные лучи, расширяющиеся треугольниками от камбия. Они представлены клетками основной паренхимы и являются местом отложения запасных питательных веществ. Продолжаясь в виде узких полосок по ксилеме, первичные сердцевинные лучи доходят до сердцевины стебля. Имеются и вторичные сердцевинные лучи, которые кончаются в ксилеме не доходя до сердцевины, они значительно уже первичных лучей. Они также возникают из клеток камбия. Часть стебля от камбия до эндодермы называется вторичной корой. Вместе с первичной корой она образует коровую часть стебля.

Камбий состоит из делящихся прямоугольных тонкостенных клеток с живым содержимым. Когда он энергично функционирует, клетки его не успевают дифференцироваться, и камбий вместе с образовавшимися из него клетками хорошо различим.

Рис. 19. Строение ствола двудольного древесного растения:

1 - остатки эпидермы; 2 – перидерма; 3 – колленхима; 4 – паренхима первичной коры; 5 – склеренхима перициклического происхождения; 6 – флоэмная часть первичного сердцевинного луча; 7 – лубяные волокна; 8 – мягкий луб; 9 – камбий; 10 – весенняя древесина; 11 – осенняя древесина; 12 – ксилемная часть первичного сердцевинного луча; 13 – первичная ксилема; 14 – паренхима сердцевины; А – кора (а΄ - первичная; а΄΄ - вторичная); Б – древесина; (I-III – годичные приросты древесины); В – сердцевина.

Основная масса стебля древесного растения состоит из вторичной древесины (составляющей 9/10 объема ствола), которая идет от камбия к центру. Древесина (ксилема) включает трахеи (сосуды), трахеиды, древесную паренхиму и древесные волокна (склеренхиму). Общая особенность всех элементов ксилемы – одревеснение клеточных стенок. Вследствие неравномерной деятельности камбия образованные им клетки древесины имеют различные размеры. Самые крупные клетки образуются весной, когда деятельность камбия наиболее интенсивна. Постепенно деятельность камбия замедляется, и образуемые камбием клетки становятся более мелкими и толстостенными. К зиме камбий вступает в период покоя. Таким образом, за один вегетационный период образуется одно годичное кольцо древесины , в котором хорошо заметны весенние, летние и осенние клетки. После периода зимнего покоя деятельность камбия возобновляется, и формируется новое годичное кольцо , крупные весенние клетки которого непосредственно примыкают к мелким клеткам, образовавшимся осенью предыдущего года. Как правило, за год формируется только одно кольцо древесины . По ширине годичных колец можно узнать в каких условиях росло дерево в разные годы жизни. Узкие годичные кольца свидельствуют о недостатке влаги, о затенении дерева, о его плохом питании. По годичным кольцам можно определить и стороны света. Годичные кольца обычно шире с той стороны дерева, которая обращена к югу, и уже с той, которая обращена к северу. За вторичной древесиной к центру следуют элементы первичной древесины, которые состоят из небольшого числа спиральных и кольчатых сосудов.

В центре стебля находится сердцевина, состоящая из округлых паренхимных клеток. В них накапливаются разнообразные вещества. Рост стебля в толщину происходит за счет клеток вторичной образовательной ткани камбия. В сторону древесины откладывается примерно в четыре раза больше клеток, чем к коре, поэтому древесина толще коры.

Передвижение минеральных и органических веществ по стеблю происходит в двух направлениях. От корня к листьям и всем надземным органам по проводящим сосудам древесины (ксилемы) идет восходящий ток (воды и минеральных солей) . Подъему воды на высоту стебля (а она может достигать около сотни метров) способствует присасывающее действие листьев, корневое давление, сила сцепления молекул воды друг с другом и со стенками сосудов. Благодаря сосущей силе листьев в стебле создается отрицательное гидростатическое давление. Об этом свидетельствуют наблюдения: при рубке дерева воздух с шипением всасывается в древесину. Благодаря силе сцепления между молекулами воды в проводящей системе образуется непрерывный столб жидкости, подтягиваемый сверху сосущей силой листьев и подталкиваемый снизу корневым давлением (восходящий ток).

Передвижение органических веществ происходит по ситовидным трубкам луба (флоэмы) из листьев в корень (нисходящий ток). Это не простое механическое явление, а физиологический процесс, идущий с затратой энергии, т.е. связанный с дыханием. Летом органические вещества поступают не только в корни, но и в цветки и плоды, которые часто располагаются выше листьев. Следовательно, органические вещества передвигаются и вниз и вверх. Кроме передвижения питательных веществ по вертикали, у растений происходит их движение в горизонтальном направлении от сердцевины ствола к периферии. Для этой цели служат сердцевинные лучи, которые состоят из основной ткани и тянутся от сердцевины через древесину к коре. Лучами они названы из-за формы: начинаются узкими полосками в сердцевине, немного расширяются в древесине и очень сильно в коре.

Отложение запасных веществ. Запасные или органические питательные вещества откладываются в специальных запасающих тканях сердцевины, сердцевинных лучах и в клетках основной ткани первичной коры в виде сахара, крахмала, аминокислот, белков, масел. Они могут накапливаться в растворенном (корнеплод свеклы), твердом (зерна крахмала, белка в клубнях картофеля, в плодах злаков, бобовых) или полужидком состояниях (капли масла в эндосперме клещевины). Особенно много веществ откладывается в видоизмененных побегах (корневищах, клубнях, луковицах), а также в семенах и плодах. Значение запасных веществ заключается не только в том, что растение при необходимости питается этими органическими веществами, но и в том, что они являются продуктом питания человека и животных, а также используется как сырье.

Видоизмененные побеги: корневище, клубень, луковица, их строение, биологическое и хозяйственное значение.

В связи с выполнением дополнительных функций стебель претерпевает различные видоизменения, как надземные (усики, колючки), так и подземные - корневища, клубни, луковицы, которые выполняют функции накопления запасных питательных веществ и вегетативного размножения.

Корневище - многолетний подземный побег с чешуйками и почками. Отличается от корня отсутствием корневого чехлика, наличием узлов и междоузлий, листьев (а после их отмирания листовых рубцов), наличием верхушечной и пазушных почек. По форме может быть длинным и тонким (длиннокорневищные растения - пырей) или коротким и толстым (короткокорневищные - щавель, ирис). Ежегодно из верхушки вырастает подземный побег. При повреждении корневища каждый кусочек с почкой дает новое растение, которое располагается параллельно почве.

Рис. 20. Метаморфозы подземных побегов.

Корень - это осевой орган растения, служащий для укрепления растения в субстрате и поглощения из него воды и растворенных минеральных веществ. Кроме того, 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. Часто он является местом хранения запасных питательных веществ (корневище, клубень...).

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.

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.

Корень растет в длину благодаря делению клеток верхушечной (апикальной) меристемы. Кончик корня покрыт в виде наперстка корневым чехликом, который защищает нежные (слетки 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 А-9 дней в зависимости от длины чехлика и вида растения.

Анатомия корня

Анатомия корня. На продольном разрезе кончика корня можно выделить несколько зон: деления, роста, всасывания и проведения (рис. 1).

Зона деления находится под чехликом и представлена клетками апикальной меристемы. Ее длина около 1 мм. За зоной деления расположена зона растяжения (зона роста) длиной всего несколько миллиметров. Рост клеток именно в этой зоне обеспечивает основное удлинение корня. Зона всасывания (зона корневых волосков) длиной до нескольких 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 (см. рис. 1). 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.

На поперечном разрезе в корне отличают кору и центральный цилиндр (рис. 1 и 4). Первичная кора покрыта своеобразным эпидермисом, клетки которого участвуют в образовании корневых волосков. В связи с этим эпидермис корня называется ризодермой или эпиблемой.

В состав первичной коры входят экзодерма, паренхима и эндодерма. Экзодерма состоит с одного или нескольких слоев клеток, стенки которых способны утолщаться. После отмирания эпидермы эти слои коры выполняют функцию покровной ткани. Утолщения оболочки имеет и внутренний слой коры - эндодерма.

Осевой, или центральный, цилиндр состоит из проводящей системы (ксилемы и флоэмы), окруженной кольцом живых клеток перицикла, способного к меристематической деятельности.

За счет деления клеток перицикла образуются боковые корни. 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.

Минеральное питание растений

Минеральное питание-это совокупность процессов поглощения из почвы, передвижения и усвоения макро- и микроэлементов (N, Р, К, Са, Mg, Mn, Zn, Fе, Си и др.), необходимых для жизни растительного организма. Вместе с фотосинтезом минеральное питание составляет единый процесс питания растений.

Поступление воды и растворенных веществ в клетки корня через биологические мембраны осуществляются благодаря таким процессам, как осмос, диффузия, облегченная диффузия, активный транспорт.

Главными движущими силами, обеспечивающими передвижение почвенного раствора по сосудам корня и стебля к ночкам, листьям и цветкам, являются присасывающая сила транспирации и корневое давление.

Виды корня

Видоизменения (метаморфозы) корней. В процессе исторического развития корни многих видов растений приобрели, помимо основных, некоторые дополнительные функции. Одной из таких функций является запасающая. Утолщенный в результате откладывания питательных веществ главный корень называется корнеплодом. Корнеплоды образуются у ряда двулетних растений (репы, моркови, свеклы, брюквы и др.). Утолщения боковых или придаточных корней (ятрышник, любка, чистяк, георгин и др.) называются корневыми клубнями или корневыми шишками. Запасные питательные вещества корнеплодов и корневых клубней расходуются на образование и рост вегетативных и генеративных органов растений.

У многих растений развиваются сократительные, воздушные, ходульные и другие виды корней.

Сократительные, или втягивающие, корни способны значительно сокращаться в продольном направлении. При этом они втягивают нижнюю часть стебля с почками возобновления, клубни, луковицы глубоко в почву и таким образом обеспечивают перенесение неблагоприятного холодного зимнего периода. Такие корни имеются у тюльпана, нарцисса, гладиолуса и др.

У тропических растений придаточные воздушные корни способны улавливать атмосферную влагу, а мощные ветвистые ходульные корни на стволах мангровых деревьев обеспечивают сопротивляемость растений прибойным волнам. Во время отлива деревья возвышаются на корнях, как на ходулях.

Растения, произрастающие на болоте или почвах, бедных кислородом, образуют дыхательные корни. Это отростки боковых корней, растущие вертикально вверх и возвышающиеся над водой или почвой. Они богаты воздухоносной тканью - аэренхимой - с крупными межклеточными пространствами, через которые атмосферный воздух поступает в подземные части корней.