ТЕМА занятия: КОРЕНЬ Тело высших растений

ТЕМА занятия: КОРЕНЬ
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.
Ко́рень (лат. radix) — осевой, обычно подземный вегетативный орган высших растений
(сосудистых растений), обладающий радиальной симметрией и неограниченным ростом в длину
положительным геотропизмом и отрицательным гелиотропизмом. 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.
Основные функции корня:
* поглощение воды и растворенных в ней минеральных солей,
* закрепление растения в субстрате
* синтез органические веществ ( цитокинины, амиды),
* взаимодействие с корнями других растений (симбиоз), грибами, микроорганизмами,
обитающими в почве (микориза, клубеньки представителей семейства Бобовые). Сообщество
микроорганизмов составляет его ризосферу корня.
* вегетативное размножение,
*запас питательных веществ ,
У многих растений корни выполняют особые функции (воздушные корни, корни-присоски).
Основные отличия корня от побега:
* положительный геотропизм,
* не имеет метамерного строения,
* не образует почек и листьев,
* апикальная (верхушечная) меристема прикрыта корневым чехликом.
Типы корней:
Главный корень – составляет ось растения, развивается из зародышевого корешка.
Придаточные корни – отходят от побега и его частей.
Боковые корни - корни ветвления, отходят от главного или придаточных корней.
Происхождение корня
Тело первых вышедших на сушу растении (риниофитов) 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 мохообразных 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.
Видоизменения корней:
Запасающие корни. Корнеплод — утолщённый главный 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. С их помощью растение цветёт быстрее. Запасающая паренхима находится в
первичной коре( морковь), в древесине(репа) или сердцевине.
Корни-зацепки — своеобразные придаточные корни. При помощи этих корней растение
«приклеивается» к любой опоре.
Ходульные корни — выполняют роль опоры.
Досковидные корни представляют собой боковые корни, проходящие у самой поверхности почвы
или над ней, образующие треугольные вертикальные выросты, примыкающие к стволу.
Характерны для крупных деревьев тропического дождевого леса.
Воздушные корни — боковые корни, растут в надземной части. Поглощают дождевую воду и
кислород из воздуха. Образуются у многих тропических растений в условиях недостатка
минеральных солей в почве тропического леса.
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 азотом.
Дыхательные корни — у тропических растений — выполняют функцию дополнительного дыхания.
Втягивающие корни. Способны укорачиваться у своего основания, что приводит к втягиванию
побега( луковицы, корневища) в почву и помогает находить наилучшуюглубину залегания в
почве.
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.
Совокупность корней одного растения называют корневой системой.
В состав корневых систем входят корни различной природы.
Различают:
главный корень,
боковые корни,
придаточные корни.
Типы корневых систем
В стержневой корневой системе главный сильно развит и хорошо заметен среди других корней
(характерна для двудольных). Разновидность стержневой корневой системы — ветвистая
корневая система: состоит из нескольких боковых корней, среди которых не различают главный
корень; характерна для деревьев.
В мочковатой корневой системе на ранних этапах развития главный корень, образованный
зародышевым корешком, отмирает, а корневая система составляется придаточными корнями
(характерна для однодольных). Стержневая корневая система проникает в почву обычно глубже,
чем мочковатая, однако мочковатая корневая система лучше оплетает прилегающие частицы
грунта.
Корневые системы классифицируют также по признаку распределения массы корней по
горизонтам почвы. Формирование поверхностных, глубинных и универсальных корневых систем
отражает приспособление растений к условиям почвенного водоснабжения.
Зоны корня
Различные части корня выполняют неодинаковые функции и различаются по внешнему виду. Эти
части получили название зон.
Кончик корня снаружи всегда прикрыт корневым чехликом, защищающим нежные клетки
меристемы. Чехлик состоит из живых клеток, которые постоянно обновляются. Клетки корневого
чехлика выделяют слизь, она покрывает поверхность молодого корня. Благодаря слизи снижается
трение о почву, её частицы легко прилипают к корневым окончаниям и корневым волоскам. В
редких случаях корни лишены корневого чехлика (водные растения, некоторые растенияпаразиты).
Под чехликом располагается зона деления, представленная образовательной тканью —
меристемой. Если эта апикальная меристема обособлена и образует только клетки корневого
чехлика (как у большинства однодольных растений), её называют калиптрогеном. У большинства
двудольных меристематическая ткань кончика корня сливается с меристемой, образующей зону
всасывания, и называется дерматокалиптрогеном. Клетки зоны деления тонкостенные и
заполнены цитоплазмой, вакуоли отсутствуют. Зону деления можно отличить на живом корешке
по желтоватой окраске, длина её около 1 мм.
Вслед за зоной деления располагается зона растяжения. Она также невелика по протяжённости:
составляет всего несколько миллиметров, выделяется светлой окраской и как бы прозрачна.
Клетки зоны роста уже не делятся, но способны растягиваться в продольном направлении,
проталкивая корневое окончание вглубь почвы . Клетки, пока их клеточные стенки не станут
жёсткими, растягиваются в длину при всасывании воды. В пределах зоны роста происходит
разделение клеток на ткани.
Окончание зоны роста хорошо заметно по появлению многочисленных корневых волосков.
Корневые волоски располагаются в зоне всасывания. Длина её от нескольких миллиметров до
нескольких сантиметров. В отличие от зоны роста участки этой зоны уже не смещаются
относительно частиц почвы. Основную массу воды и питательных веществ молодые корни
всасывают с помощью корневых волосков.
Корневые волоски — это выросты клеток поверхностной ткани поглощающей зоны корня
растения. Они увеличивают всасывающую поверхность корня, выделяют продукты обмена;
находятся чуть выше корневого чехлика. Все вместе они создают впечатление белого пушка
вокруг корня. У растения, только что вынутого из почвы, всегда можно увидеть прилипшие к
корневым волоскам комочки почвы. Они содержат слой протоплазмы, ядро, крупную вакуоль; их
тонкие, легко проницаемые для воды оболочки плотно склеиваются с комочками почвы.
Корневые волоски выделяют в почву различные вещества. Длина варьируется у разных видов
растений от 0,06 до 10 мм. С увеличением влажности почвы образование замедляется; не
образуются они и в очень сухой почве. 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. Корневые волоски появляются в
виде небольших сосочков — выростов клеток. По прошествии определённого времени корневой
волосок отмирает. Продолжительность его жизни не превышает 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.
Выше зоны всасывания, там, где исчезают корневые волоски, начинается зона проведения. По
этой части корня вода и растворы минеральных солей, поглощённые корневыми волосками,
транспортируются в вышележащие отделы растения.
Анатомическое строение корня
В зоне роста клетки начинают дифференцироваться на ткани и в зоне всасывания и проведения
формируются проводящие ткани, обеспечивающие подъем питательных растворов в надземную
часть растения. Уже в самом начале зоны роста корня масса клеток дифференцируется на три
зоны: ризодерму, кору и осевой цилиндр.
Ризодерма — покровная ткань, которой снаружи покрыты молодые корневые окончания. Она
содержит корневые волоски и участвует в процессах всасывания. В зоне всасывания ризодерма
пассивно или активно поглощает элементы минерального питания, затрачивая в последнем
случае энергию. В связи с этим клетки ризодермы богаты митохондриями.
Экзодерма — опробковевшая покровная ткань, приходящая на смену отмирающей ризодерме.
Веламен — многослойная ризодерма, относится к первичным покровным тканям и происходит из
поверхностного слоя апикальной меристемы корня. Состоит из пустотелых клеток с тонкими,
опробковевшими оболочками, имеющими сетчатые или спиральные утолщения. Всасывает воду
не осмотическим, а капиллярным путем.
Кора — образована паренхимой, обычно дифференцируется на уровне зоны растяжения. Она
рыхлая и имеет систему межклетников, по которой вдоль оси корня циркулируют газы,
необходимые для дыхания и поддержания обмена веществ. У болотных и водных растений
межклетники коры особенно обширны. Кора является той частью корня, через которую активно
проходит радиальный (ближний) транспорт воды и растворенных солей от ризодермы к осевому
цилиндру. В тканях коры осуществляется активный синтез метаболитов и откладываются запасные
питательные вещества.
Осевой цилиндр — представляет собой сложный комплекс из проводящей, образовательной и
основной тканей.
На поперечном разрезе в корне отличают кору и центральный цилиндр .
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, 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 транспор . Главными движущими силами, обеспечивающими передвижение
почвенного раствора по сосудам корня и стебля к ночкам, листьям и цветкам, являются
присасывающая сила транспирации и корневое давление.
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, фосфоробактерин) — это препараты,
содержащие полезные для сельскохозяйственных растений почвенные микроорганизмы,
способные улучшать корневое питание растений.
Выполните тест:
1.У каких растений отсутствует корневой чехлик:
а.паразитических; б.живущих на соленых почвах; в.водных; г.а+в.
2.Расположите по порядку зоны корня, начиная с верхушки: а.корневой чехлик; б.зона
проведения; в.зона роста; г.зона деления; д.зона корневых волосков.
А. г,а,б.в.д; Б. а,в,г,д,б; В. а,г,в,д,б; Г. б,д,в,г.а.
3.Клетки какой меристемы находятся в зоне деления корня:
а.апикальной; б. интерколярной; в.латеральной; г. вставочной.
4.Клетки корневого чехлика:
а. облегчают продвижение корня в почве; б.выполняют функцию защиты меристематических
клеток; в. определяют положительный геотропизм; г.а+б+в.
5.Дифферинциация клеток происходит в зоне:
А.деления; б.роста; в.всасывания; г.проведения.
6.Всасывание осуществляется:
А.паренхимой; б.ризодермой; в.меристемой; г.ксилемой.
7.Корневые волоски:
а.являются наружными выростами клеток ризодермиса; б.происходят из перицикла;
в.образуются из паренхимных клеток первичной коры; г.являются производными ксилемы.
8.Внутренний слой клеток первичной коры носит название:
а.перицикл; б.камбий; в.эндодерма; г.феллоген.
9.Наружный слой осевого цилиндра образован:
а.феллогенои; б.перициклом; в.эндодермой4 г.феллодермой.
10.Клетки эндодермы:
а. мертвые, пропитаны суберином; б.живые, пропускают воду в осевой цилиндр; в.имеют пояски
Каспари; г.а+б+в.
11.Перицикл образует:
а. феллоген; б.боковые корни; в.паренхимные лучи4 г. а+б+в.
12.Какие корни формируются на стеблях, листьях и старых корнях:
а.боковые; б.главные; в.придаточные; г.выводковые.
13.Всасывание воды и неорганических веществ происходит за счет:
а. сосущей силы листьев; б.корневого давления; в.когезии (взаимного сцепления молекул воды
между собой); г.адгезии (сцепления молекул воды со стенками сосудов)
14.Выберите правильную последовательность поступления воды в корень:
а.боковые корни –– корневые волоски - пропускные клетки энтодермы – элементы флоэмы сосуды;
б. корневые волоски – эндодерма – паренхима первичной коры – перицикл – элементы ксилемы;
в.пробка - пропускные клетки - элементы ксилемы;
г.клетки ризодермы - паренхима первичной коры - пропускные клетки энтодермы – осевой
цилиндр - элементы ксилемы.
15. Клубеньковые растения чаще обитают на корнях:
а. хвойных; б.березовых; в. бобовых; г. злаковых.
16. В формировании корнеплода принимает(ют) участие:
а. главный корень; б. придаточные корни; в.стебель; г.а+в.
17.Корневые клубни являются видоизменением:
а. главного корня; б.придаточных корней; в. стебля; г. а+б.
18.Укажите правильное соответствие:
Пердставители
1баньян
2.повилика
3.мангровое дерево
4.плющ
5.свекла
6.фикус
7.тюльпан
8.георгин
9.морковь
10.батат
Видоизменения (метоморфозы) корней
А. корнеплод
Б. корневые клубни
В. втягивающиеся корни
Г. гаустории
Д. пневмотофоры
Е. корни – прицепки
Ж. ходульные корни
З. досковидные корни
19.Составить последовательность расположения тканей в корне древесного двудольного
растения, начиная с внутренней:
1. Ксилема; 2.флоэма; 3.камбий; 4.сердцевина; 5.эндодерма.
20. Составить последовательность расположения тканей в корне древесного двудольного
растения, начиная с внутренней:
1.пробка; 2.камбий; 3.пробковый камбий; 4.ксилема; 5.сердцевина.