Корень и корневая система
Корень — один из основных вегетативных органов листостебельных растений.
Корни выполняют две основные функции:
1) поглощают из почвы воду и полезные вещества, проводят их к стеблю;
2) закрепляют и удерживают растения в почве.
По типу происхождения и развития корни делятся на главные, боковые и придаточные (рис. 1). Главный корень развивается из зародышевого корешка семени. При прорастании семени он углубляется в почву. От главного корня отходят боковые корни. Они участвуют во всасывании воды и питательных веществ из почвы. Придаточные корни отрастают от стебля и листьев.
Рис.1 Корневая система растения
Корневая система — это совокупность всех корней одного растения. Она бывает двух типов. При преобладающем росте главного корня образуется стержневая корневая система (рис. 2).
Рис.2 Стрежневая корневая система одуванчика
При слабом росте или отмирании главного корня и развитии большого числа придаточных корней — мочковатая (рис. 3).
Рис.3 Мочковатая корневая система пшеницы
В стержневой корневой системе очень хорошо развит главный корень. От него по бокам отходят боковые корни. Стержневую корневую систему имеют все двудольные растения: деревья и кустарники, а также многие травянистые — хлопчатник, фасоль, тыква, подсолнечник и др.
В начале развития молодых растений корни удлиняются быстрее, чем стебли, поскольку им приходится всасывать воду из глубоких слоев почвы.
Зоны корня
Корень – орган минерального питания. Видоизменения корня
В мочковатой корневой системе главный корень отсутствует или не выделяется среди других. Мочковатую корневую систему составляют многочисленные боковые и придаточные корни одинаковой толщины, собранные в пучок. Такую корневую систему имеют все однодольные растения: злаковые и «лилейные» (луковичные), например пшеница, кукуруза, ячмень, овес, просо, рис, лук, чеснок и др.
Корень — один из основных вегетативных органов листостебельных растений. Корни поглощают из почвы воду и полезные вещества, закрепляют и удерживают растения в почве. Корневая система — это совокупность всех корней одного растения. Выделяют два типа — стержневую и мочковатую корневые системы.
Рост и развитие органа
Зачаток корня закладывается одновременно с почечкой в зародыше семени и называется зародышевым корешком. При прорастании семени этот корешок превращается в главный, или первичный, корень, способный ветвиться. По мере роста у него появляются боковые корни первого порядка, которые в свою очередь дают корни второго порядка, образующие корни третьего порядка и т. д.
Кроме главного и боковых корней у растений образуются придаточные корни, которые формируются на стеблях, листьях, но не на корне.
Растет корень своей верхушкой, углубляясь в нижние слои почвы. При повреждении кончика главного корня начинается усиленный рост его боковых ответвлений. Это свойство корня используют при выращивании рассады культурных растений со стержневым корнем.
У молодых растений удаляют — прищипывают — кончик главного корня, тем самым останавливают его рост и вызывают разрастание боковых корней в верхнем наиболее плодородном слое почвы. После прищипывания рассаду высаживают на постоянное место произрастания с помощью заостренного колышка — пикетки, за что процесс получил название пикировки.
Видоизменённые корни
Вследствие смены функций, корневая система изменяет и своё строение. Это закрепляется в генотипе растения и передаётся из поколения в поколение. Видоизмененные корни, связанные с выполняемой ими работой, бывают очень разными.
- Корни-прицепки. Если побегу по какой-то причине нужно подняться вверх, используя опору, он превращает свои придаточные корни в прицепки. Такие видоизменённые корни есть у многих лиан, например, у плюща.
Корни-прицепки плюща
- Корни-присоски развиваются у облигатных и факультативных растений-паразитов. С их помощью повилика проникает в тело растения-хозяина и получает от него питательные вещества.
Повилика
- Микориза (грибокорень) – тесный симбиоз корня и гифов грибов. За счёт этого сожительства у растений увеличивается всасывающая поверхность и количество получаемой ими воды, минеральных и органических веществ. Гриб получает от растения сахара и другие полезные компоненты. Симбиоз не исключает того, что гриб на определённых этапах жизни может просто паразитировать на растении, а растения часто «переваривают» гифы грибов. Поэтому микоризу можно рассматривать как своеобразный тип паразитизма.
Гифы проникают в корень через корневые волоски, растут по межклетникам и закрепляются в коре в зоне поглощения корня. Если гифы образуют чехол, расположенный снаружи корня, то говорят об эктомикоризе. Этот тип характерен для кустарников и деревьев. Эктомикориза способна заменять корням корневые волоски, которые при этом часто не развиваются совсем. Если все гифы находятся внутри корня, то микоризу именуют эндомикоризой (лук, злаки, грецкий орех, виноград). Большинство современных трав и деревьев образуют микоризу, а орхидеи, верески и грушанки вообще не могут жить без симбиоза с грибами.
- Бактериальные клубеньки на корнях бобовых – видоизмененные корни боковых, приспособление к симбиозу с бактериями из рода Rhizobium. Эти микроорганизмы проникают внутрь молодых корней через корневые волоски и вызывают образование клубеньков. Бактерии находятся в цитоплазме клеток бактероидной ткани. Снаружи клубенёк покрыт перидермой, между ней и бактероидной тканью находятся проводящие пучки, связанные с проводящей системой материнского корня. Между клетками корня и бактериями существует тесное биохимическое взаимодействие. Бактерии фиксируют азот из воздуха почвенных скважин и делятся им с растением. Сами же от них получают органические вещества. Это очень важный для нас симбиоз. Благодаря нему бобовые очень богаты белками из-за большого количества азота, доступного им. Кроме бобовых, и другие растения способны образовывать симбиоз с азотфиксирующими бактериями, это лох, ольха, облепиха, подокарпус и др.
Бактериальные клубеньки на корнях клевера
- Ходульные корни (корни-подпорки) образуются у деревьев мангровых зарослей. У ризофоры (Rhizophora) от ствола отходят мощные придаточные видоизменённые корни, которые, достигнув земли, разветвляются и врастают в неё. Благодаря ходульным корням деревья приобретают большую площадь опоры и удерживаются на зыбком илистом грунте даже во время отливов. Такие же корни есть и у растений со слабым стеблем, живущих в других природных комплексах, например у форм индийских баньянов.
Ходульные корни мангровых обитателей 
Корни-подпорки баньяна
- Дисковидные видоизменённые корни характерны для крупных деревьев, растущих в тропических дождевых лесах. Они развиваются у основания ствола и обеспечивают их дополнительной опорой.
Дисковидные корни
- Воздушные корни. Эти видоизмененные корни формируется у многих тропических эпифитов, например, у орхидей, бромелий. Эпифиты используют деревья, чтобы подняться по ним к свету. Воздушные корни орхидей свободно висят в воздухе, они приспособлены к поглощению влаги, попадающей на них в виде росы или дождя. На поверхности воздушных корней образуется особая покровная ткань – веламен. Она похожа на ризодерму, но отличается многослойностью и тем, что её клетки отмирают. Поэтому воду веламен впитывает не осмотическим, а капиллярным путём.
Воздушные корни смоковницы 
Эпифитное растение бромелия
- Дыхательные корни (пневматофоры)развиты из подземных боковых корней у мангровых тропических деревьев, обитателей болотистых побережий океанов, в полосе приливов и отливов. У авиценнии (Avicennia) дыхательные корни растут вертикально вверх. На их концах в перидерме находится много чечевичек, связанных с аэренхимой (воздухоносной тканью). По этим тканям воздух поступает в подземные органы растения.
- Втягивающие корни (контрактильные). Это боковые или придаточные корни, способные укорачиваться у основания, что приводит к втягиванию побега на глубину. Их можно узнать по поперечному утолщению с морщинами. Втягивающие корни помогают побегу (луковице, корневищу, клубнелуковице и др.) находить удобное положение в почве. Там, где климатические условия требуют переживания суровой зимы, они помогают многолетним растениям спрятаться на глубину и пережить суровые условия их почкам возобновления. У некоторых растений с укороченным стеблем втягивающие корни обеспечивают плотное прилегание розеток к земле (одуванчик, подорожник). Контрактильные корни есть у пролески, шафрана, лука, наземных орхидей.
- Запасающие корни чаще бывают сильно утолщёнными и богатыми паренхимными клетками. Запасающая основная ткань находится в сердцевине, первичной коре и древесине видоизменённого корня. Утолщённые боковые или придаточные корни любки, георгины, батата, чистяка называются корневыми шишками, или корнеклубнями. У двулетних на первый год жизни, реже у других стержнекорневых растений, появляется образование, называемое корнеплодом. Запасая вещества, он помогает растению пережить период покоя и завершить развитие в нужное время. В образовании корнеплода участвует главный корень и переходная между стеблем и корнем (гипокотель) ткань. У моркови почти весь корнеплод, за исключением верхней части составлен корнем. У репы корень образует лишь самую нижнюю часть корнеплода, а его основная часть сформирована гипокотелем. У редиса даже разные сорта характеризуются разной степенью участия стебля и гипокотеля в формировании корнеплода. Корнеплоды и корнеклубни формируют придаточные почки и служат для вегетативного размножения. Сочные и крупные корнеплоды культурных растений появились в результате длительного искусственного отбора.
- Корневые отпрыскиобразуются из придаточных почек, возникающих на корнях многих двудольных. Они развиваются в надземный побег и ещё называются корневой порослью. Обычно такие видоизменённые корни есть у многолетних растений, таких как вишня, малина, сирень, осина, тополь и др. Корневые отпрыски служат для вегетативного размножения. Растения, выросшие из поросли одной особи называют клонами.
Корень
Корень — вегетативный орган растения, обладающий положительным геотропизмом (растет по направлению силы притяжения), имеющий цилиндрическую форму и радиальную симметрию. До тех пор пока на кончике корня есть верхушечная (апикальная) меристема, корень способен к росту. Ключевое отличие корня от побега в том, что верхушечная меристема защищена корневым чехликом, который покрывает ее. Запомните также, что на корне никогда нельзя найти листья. Основные функции корня:
- Опорная функция — закрепляет растение в почве (заякоривание)
- Всасывание воды и растворенных в ней минеральных веществ из почвенного раствора
- Синтез органических веществ — в клетках корня происходит образование важных для растения соединений (алкалоиды, гормоны, аминокислоты)
- Запасание питательных веществ — корень накапливает крахмал, масла
- Вегетативное размножение — может осуществляться частями корня
Иногда на корнях закладываются придаточные почки — так называют почки, которые закладываются вне типичных мест развития почек (вне пазухи листа и верхушки побега). Из них прорастают побеги, часто называемые корневой порослью или корневыми отпрысками.
Симбиоз с бактериями, грибами
Клубеньковые (азотфиксирующие) бактерии объединяются на корнях в особые образования — клубеньки. Эти бактерии способны преобразовывать атмосферный азот (молекулярное вещество) в азотсодержащие сложные вещества, которые усваиваются растениями. С мицелием грибов корень образует симбиоз, который называется микориза (или грибокорень).
Корневая система и происхождение корней
Корневую систему образуют в совокупности все корни растения. Она обеспечивает надежное заякоривание растения в почве. У растений встречается три основных типа:
-
Стержневая корневая система
Хорошо выражен, развит главный корень, выделяется на фоне остальных корней. Боковые и придаточные корни не выделяются, занимают по отношению к главному подчиненное положение. Характерна для двудольных растений: клевера, одуванчика лекарственного, лопуха большого.
Мочковатая корневая система
Главный корень не развит или быстро отмирает, преобладают придаточные корни, растущие от побега. Корни равнозначны между собой. Мочковатая система характерна для большинства однодольных растений: лук репчатый, злаки. Для некоторых двудольных: подорожник большой, лютик едкий.
Смешанная корневая система
Можно отличить главный корень, он выделяется по размеру. Однако, хорошо развиты множественные придаточные и боковые корни. Смешанная корневая система характерна для клубники, земляники.
Зоны корня
Зоны корня являются отражением его роста и развития. Я всегда говорю учениками, что воображение — это самое важное. Представьте корень, растущий вглубь почвы. Он сталкивается со множеством проблем и задач, которые зоны корня помогают решать. По мере роста вглубь, зоны корня сменяют друг друга в направлении роста. Итак, какие же зоны корны выделяют?
Это зона представлена мелкими, быстро делящимися клетками верхушечной (апикальной) меристемы, расположенной на верхушке конуса нарастания. Такие молодые клетки особенно уязвимы, поэтому с целью защиты зону размножения покрывает корневой чехлик. Его клетки постоянно погибают от соприкосновения с почвой, образуя слизистый чехол, способствующий росту корня вглубь почвы и снижающий трение о почву.
Корневой чехлик у злаковых растений образуется из меристематических клеток, совокупность которых называется калиптрогеном. У двудольных растений имеется дерматокалиптроген, из которого помимо корневого чехлика развивается протодерма, из которой далее дифференцируется ризодерма (эпиблема).
В этой зоне поделившиеся «молодые клетки — взрослеют», набирают цитоплазматическую массу, увеличиваются в размерах. Именно за счет их роста зона деления корня проталкивается вглубь почвы, что и обеспечивает рост корня.
Здесь происходит дифференцировка клеток, формируются основные типы тканей. Клетки ризодермы (эпиблемы) образуют корневые волоски — волосовидный вырост. Важно отметить, что корневой волосок это вырост одной клетки. Однако клеток очень много, и в совокупности все их корневые волоски существенно увеличивают площадь всасывания корня. Врастая в почву, корневые волоски выполняют одну из важнейших функций корня — всасывание воды и растворенных в ней минеральных солей из почвенного раствора. По длине зона всасывания занимает 1-1,5 см.
По мере роста корня вглубь почвы корневые волоски отпадают, когда-то активная зона всасывания теперь становится другой крайне важной зоной — проведения. По протяженности зона проведения корня превосходит все остальные: она тянется вплоть до корневой шейки — места перехода корня в стебель, достигает десятков сантиметров.
Пикирование (пикировка) корня
Это удаление верхушки главного корня вместе с зоной размножения. Таким образом садоводы останавливают рост главного корня и стимулируют развитие боковых и придаточных корней, корневая система получается разветвленной, и растение дает хороший урожай.
Корневое дыхание
В корнях идет процесс дыхания, подобно тому, как и в других органах. Для нормального роста и развития к корню должен поступать свежий воздух, содержащий кислород. При плохой структуре почвы ее насыщение водой приводит к настоящему кислородному голоданию корней — асфиксии, и далеко не все растения устойчивы к этому явлению. Есть виды, которые совершенно не переносят затоплений и требуют хорошей аэрации почвы — дуб черешчатый, бук.
Отметьте для себя важность аэрации корней растения, посмотрев на следующий опыт. С помощью груши в левой части рисунка в воду накачивают воздух, частично растворяющийся в воде — корни получают кислород, растение развивается. Справа корневое дыхание затруднено, развитие растения замедлено, и, если асфиксия корней продолжится, растение погибнет.
Видоизменения корней
Запасающий орган, в котором складируется крахмал, сахароза, белки, клетчатка, минеральные соли. Формируется корнеплод из главного корня и основания стебля побега. Корнеплод характерен для двулетних растений: свеклы, петрушки, брюквы, моркови.
В первый год жизни у них формируется корнеплод с запасом питательных веществ, к осени надземная часть отмирает. Следующей весной растение «оживает» именно благодаря запасу веществ в корнеплоде с прошлого года. На второй год растения плодоносят и цветут, после чего отмирают полностью.
Представляют собой видоизменения боковых и придаточных корней. Выполняют запасающую функцию. Внешне утолщены и напоминают клубни. Имеются у чистяка, ятрышника, георгина, батата (сладкий картофель).
Некоторые растения образуют корни в воздушной среде. Воздушные корни встречаются у лиан и эпифитов, растущих в условиях тропиков, где воздух настолько влажный, что из него в буквальном смысле можно всасывать воду, что и делают воздушные корни. Многослойная покровная ткань воздушных корней подобно губке впитывает воду из влажного воздуха. Имеются у тропических папоротников, орхидеи, монстеры.
Слово эпифиты происходит от греч. ἐπι- — «на» и φυτόν — «растение», так обозначают растения, прикрепленные или произрастающие на других растениях, при этом совершенно не получающие от них питательных веществ, то есть явление паразитизма исключается.
Это видоизмененные придаточные корни, выполняющие опорную функцию. Они прикрепляют растения к объектам окружающей внешней среды: стволам деревьев, фасадам зданий, корни прицепки помогают занять растению наиболее благоприятное с точки зрения освещенности место. Яркий примеры — плющ, ваниль.
Видоизмененные придаточные одревесневшие корни, растут на стволах и ветвях до почвы, у ее поверхности сильно разветвляются, тем самым «подпирая» растение. Придают опору растению и его ветвям, закрепляют его в почве. Встречаются у тропических растений: баньян, фикус.
Формируются у растений, произрастающих в воде или на болоте, в качестве механизма адаптации к недостаточному снабжению корней воздухом. Они приподнимаются над поверхностью воды и поглощают воздух. Такие корни имеет болотный кипарис (таксодиум).
Образуются на стволах деревьев для опоры. Могут поддерживать ствол дерева над уровнем воды при затоплениях, укрепляют растение в иле или песчаном грунте приливной полосы морских побережий. Имеются у пандануса.
Видоизменения корней растений-паразитов, с помощью которых они высасывают питательные вещества из клеток растения-хозяина. Эти корни внедряются в стебли других растений и поглощают их соки: воду, растворенные в ней минеральные вещества, органические вещества. Имеются у повилики и заразихи. У омелы, погремка тоже имеются корни-присоски, но они всасывают только воду и растворенные в ней соли.
Бактериальные клубеньки представляют собой видоизмененные боковые корни, которые образуются в результате симбиоза растения и азотфиксирующих бактерий.
Данная статья написана Беллевичем Юрием Сергеевичем и является его интеллектуальной собственностью. Копирование, распространение (в том числе путем копирования на другие сайты и ресурсы в Интернете) или любое иное использование информации и объектов без предварительного согласия правообладателя преследуется по закону. Для получения материалов статьи и разрешения их использования, обратитесь, пожалуйста, к Беллевичу Юрию.
Источники: