ФУНКЦИИ КОРНЯ -ПОГЛОЩЕНИЕ ИЗ ПОЧВЫ ВОДЫ С РАСТВОРЕННЫМИ В НЕЙ МИНЕРАЛЬНЫМИ ВЕЩЕСТВАМИ (КОРНЕВОЕ ПИТАНИЕ); -ЗАКРЕПЛЕНИЕ РАСТЕНИЯ В ПОЧВЕ; -АККУМУЛЯЦИЯ (запасание) ПИТАТЕЛЬНЫХ ВЕЩЕСТВ; -ПЕРВИЧНЫЙ СИНТЕЗ НЕКОТОРЫХ ОРГАНИЧЕСКИХ ВЕЩЕСТВ (в воздушных корнях некоторых тропических растений вырабатывается хлорофилл (лейкопласты хлоропласты) темно, недостаток света, повышение интенсивности ф/с); - ВЕГЕТАТИВНОЕ РАЗМНОЖЕНИЕ У КОРНЕОТПРЫСКОВЫХ РАСТЕНИЙ (МАЛИНА, СЛИВА, ОБЛЕПИХА)

Чем можно объяснить, что корни некоторых растений, например, орхидей, могут зеленеть на свету? 1) Орхидеи обитают в темных тропических лесах. 2) Для увеличения интенсивности процесса фотосинтеза в клетках корней образуется хлорофилл

ЗОНЫ КОРНЯ. МИКОРИЗА КОРНЕВОЙ ВОЛОСОК – БОКОВОЙ ВЫРОСТ КЛЕТКИ КОЖИЦЫ КОРНЯ = ЗОНА ВСАСЫВАНИЯ. МИКОРИЗА (ГРИБОКОРЕНЬ)– СИМБИОЗ ГРИБНИЦЫ И КОРНЯ. ГРИБНИЦА ВЫПОЛНЯЕТ ФУНКЦИЮ КОРНЕВЫХ ВОЛОСКОВ (ВОДА, МИНЕРАЛЬНЫЕ СОЛИ, ВИТАМИНЫ) – УВЕЛИЧЕНИЕ ВСАСЫВАЮЩЕЙ ПОВЕРХНОСТИ КОРНИ – ОТДАЮТ ГРИБНИЦЕ РАСТВОР ОРГАНИЧЕСКИХ ВЕЩЕСТВ (ГРИБЫ – ГЕТЕРОТРОФЫ)

ПЕРИЦИКЛ – (наружный слой прокамбия) наружная зона центрального цилиндра стебля и корня; состоит из одного (в корне) или нескольких (в стебле) слоев клеток. В молодых органах ПЕРИЦИКЛ представлен первичной латеральной меристемой, клетки которой в стебле позже утрачивают способность делиться и полностью дифференцируются, превращаясь в склеренхимные волокна. В корне ПЕРИЦИКЛ участвует в образовании камбия, феллогена, боковых корней и корневых отпрысков. Заложение боковых корней (а) в перицикле главного корня: 1 - центральный цилиндр главного корня, 2 - перицикл, 3 - эндодерма, 4 - коровая паренхима, 5 - ризодерма.

группе исследователей под руководством ботаника из университета Висконсина Саймона Гилроя с помощью ультрасовременного оборудования удалось получить видеоизображение роста тонких удлинений отдельных корневых клеток, известных как корневые волоски. Корни растения буквально покрыты миллионами таких удлиненных кожистых выростов. Ученые уже давно поняли, что корневые волоски значительно увеличивают площадь по верхности корневой системы растения, а значит, увеличивают и объем почвы, из которой корни берут воду и минеральные вещества.

Корневой волосок Путь по апопласту Транспорт воды и минеральных солей Путь по симпласту эпидермис ко ра Транспорт воды и минеральных солей по системе апопласта (связанных друг с другом клеточных стенок) и симпласта (по цитоплазме через поры в клеточной стенке) эндодермис перицикл сосуды

ВОДА ПОПАДАЕТ В КЛЕТОЧКУ КОРНЕВОГО ВОЛОСКА БЛАГОДАРЯ ЯВЛЕНИЮ ОСМОСА (ОСМОС – ДИФФУЗИЯ ВОДЫ) ЛИСТЬЯ РАСТЕНИЙ ПОСТОЯННО ИСПАРЯЮТ ВОДУ, ОСОБЕННО ДНЕМ (ТРАНСПИРАЦИЯ). ВОДА ПРОНИКАЕТ В КОРНЕВОЙ ВОЛОСОК, ПОСКОЛЬКУ КОНЦЕНТРАЦИЯ КЛЕТОЧНОГО СОКА У КОРНЕВОГО ВОЛОСКА, КАК ПРАВИЛО, ВЫШЕ, ЧЕМ У ПОЧВЕННОГО РАСТВОРА. КЛЕТОЧНАЯ СТЕНКА СВОБОДНО ПРОПУСКАЕТ ВОДУ, НО ПРИЛЕГАЮЩАЯ К НЕЙ ПЛАЗМАЛЕММА (клеточная мембрана), ОКРУЖАЮЩАЯ ЦИТОПЛАЗМУ, ПОЛУПРОНИЦАЕМА И ЗАДЕРЖИВАЕТ РАСТВОРЕННЫЕ ВЕЩЕСТВА. УСТАНАВЛИВАЕТСЯ ОДНОСТОРОННИЙ ТОК, ПРИ КОТОРОМ ВОДА НЕПРЕРЫВНО ПОСТУПАЕТ В РАСТЕНИЕ. КЛЕТКИ, РАСПОЛОЖЕННЫЕ БЛИЖЕ К ЦЕНТРУ КОРНЯ, В ОТЛИЧИЕ ОТ ПЕРИФЕРИЙНЫХ КЛЕТОК СОДЕРЖАТ КОНЦЕНТРИРОВАННЫЕ РАСТВОРЫ ГЛЮКОЗЫ И ДРУГИХ ОРГАНИЧЕСКИХ ВЕЩЕСТВ. ПОЭТОМУ И ОСМОТИЧЕСКАЯ СИЛА ВОЗРАСТАЕТ ПО МЕРЕ УДАЛЕНИЯ ОТ КОРНЕВЫХ ВОЛОСКОВ К ЦЕНТРУ КОРНЯ. ВОДА, ТАКИМ ОБРАЗОМ, ПОСТОЯННО ПЕРЕДВИГАЕТСЯ ИЗ КЛЕТКИ В КЛЕТКУ, ПОКА НЕ ПОПАДАЕТ В КОНЦЕ КОНЦОВ В СОСУДЫ ДРЕВЕСИНЫ КОРНЯ, А ПОТОМ И СТЕБЛЯ.

ПОГЛОЩЕНИЕ КОРНЯМИ ВОДЫ И МИНЕРАЛЬНЫХ ВЕЩЕСТВ. Поглощение питательных веществ корнем происходит активным и пассивным путем. Активный связывают с процессами метаболизма, с затрачиванием энергии, с процессами дыхания. Второй, пассивный, связывают с диффузией веществ. Он не зависит от процессов метаболизма. Через корневые волоски вода с минеральными веществами попадает по пропускным клеткам в сосуды центрального цилиндра. Место перехода корня в стебель, то есть корневых сосудов в стебле, называется корневой шейкой. Оно несколько утолщено. Гидростатическое давление формируется вследствие вхождения воды в сосуд из паренхимных клеток, которые их окружают. Такое давление называется корневым давлением. Возможность корневой системы поднимать воду по стеблю называют нижним корневым двигателем. Восходящий ток от корня к надземной части растения объясняется наличием корневого давления и всасывающего действия листьев благодаря транспирации (испарению воды листьями).

НАСЫЩЕННОСТЬ КЛЕТОК ВОДОЙ – ТУРГОР Величина тургорного давления во всех частях растения одинакова. Тургор(от лат. turgor- вздутие, наполнение) - это напряженное состояние клеточной оболочки, которое возникает благодаря гидростатическому давлению содержимого клетки. Благодаря тургору ткани растений имеют определенную упругость. Осмотическое давление- это избыточное давление со стороны раствора, которое препятствует проникновению растворителя через полупроницаемую мембрану из менее концентрированного в более концентрированный раствор. Осмос- это диффузия воды через полупроницаемую мембрану из области меньшей концентрации растворенного вещества в область с большей его концентрацией до их выравнивания. Всасывающая сила больше в части, где больше осмотическое давление: S= P-T, где S - всасывающая сила, Р- осмотическое давление, Т - тургорноедавление. Внутреннее давление на стенку клетки растений всегда превышает давление на нее из внешней среды.

МИКОРИЗА – СИМБИОЗ (МУТУАЛИЗМ) ГРИБНИЦЫ И КОРНЯ. ГРИБНИЦА – ФУНКЦИЯ КОРНЕВЫХ ВОЛОСКОВ - ДАЕТ ДЕРЕВУ ВОДУ И МИНЕРАЛЬНЫЕ СОЛИ ДЕРЕВО – РАСТВОР ОРГАНИЧЕСКИХ ВЕЩЕСТВ ГРИБНИЦЕ (ГРИБ – ГЕТЕРОТРОФ).

КОРНЕВАЯ СИСТЕМА – ВСЕ КОРНИ ОДНОГО РАСТЕНИЯ ГЛАВНЫЙ КОРЕНЬ – РАЗВИВАЕТСЯ ИЗ ЗАРОДЫШЕВОГО КОРЕШКА (всегда 1), положительный геотропизм ПРИДАТОЧНЫЕ КОРНИ – РАЗВИВАЮТСЯ ОТ ПОБЕГА (стебель, лист, цветок) ТРОПИЗМ – НАПРАВЛЕННОЕ ДВИЖЕНИЕ БОКОВЫЕ КОРНИ – ОТРАСТАЮТ ОТ ГЛАВНОГО И ПРИДАТОЧНЫХ КОРНЕЙ

Почему окучивание картофеля способствует повышению его урожайности? 1) Окучивание стимулирует образование придаточных корней, а значит, увеличивает массу корневой системы. 2) В результате улучшается корневое питание и повышается урожайность картофеля. 3) Окучивание стимулирует образование столонов клубней

СТЕРЖНЕВАЯ КОРНЕВАЯ СИСТЕМА ХОРОШО ВЫРАЖЕН ГЛАВНЫЙ КОРЕНЬ КОРНИ: ГЛАВНЫЙ + БОКОВЫЕ + ПРИДАТОЧНЫЕ МОЧКОВАТАЯ ГЛАВНЫЙ КОРЕНЬ НЕ ВЫРАЖЕН (НЕ РАЗВИЛСЯ И НЕ ОТЛИЧАЕТСЯ ОТ БОКОВЫХ И ПРИДАТОЧНЫХ КОРНЕЙ, ИЛИ ПОГИБАЕТ) КОРНИ: ПРИДАТОЧНЫЕ КОРНИ + БОКОВЫЕ Нитчатый, веретеновидный, репчатый, древовидный; мочковатая

АЗОТ БЕЛКИ, АТФ, НУКЛЕИНОВЫЕ КИСЛОТЫ БОБОВЫЕ – «РАСТИТЕЛЬНАЯ ГОВЯДИНА» На корнях многих бобовых развиваются небольшие клубеньки, образованные разросшейся тканью после внедрения в нее бактерий рода ризобиум. Они способны фиксировать атмосферный азот, переводя его в соединения, легко усваиваемые растениями.

МЕДОВЫЙ МЕСКИТ (СЕМЕЙСТВО БОБОВЫЕ) КОРЕНЬ НЕКОТОРЫХ БОДЯК РАСТЕНИЙ МОЖЕТ УХОДИТЬ НА БОЛЬШУЮ ГЛУБИНУ В ЗАВИСИМОСТИ ОТ УСЛОВИЙ ОБИТАНИЯ. НАПРИМЕР, У ЛЮЦЕРНЫ СЕРПОВИДНОЙ СВЫШЕ 2 М (ПРИ ВЫСОТЕ НАЗЕМНОЙ ЧАСТИ 60 СМ), У БОДЯКА – БОЛЕЕ 6 М (НАДЗЕМНАЯ ЧАСТЬ 1 М), У ВЕРБЛЮЖЬЕЙ КОЛЮЧКИ БОБЫ ДО 20 М (НАДЗЕМНАЯ ЧАСТЬ МЕСКИТОВОГО ДЕРЕВА 50 -60 СМ). РЕКОРДНАЯ ГЛУБИНА ЗАФИКСИРОВАНА У ПУСТЫННОГО МЕСКИТОВОГО КУСТАРНИКА (PROSOPIS JULIFLORA) – 53, 3 М.

ПО ФОРМЕ: ЦИЛИНДРИЧЕСКИЙ – одинаковый диаметр по всей длине (пион, мак); УЗЛОВАТЫЙ – неровные утолщения в виде узлов (таволга, имбирь)

Корневая система - совокупность корней одного растения. Классификация корневых систем по происхождению: система главного корня – развивается из зародышевого корешка. Представляет собой главный корень первого порядка с боковыми корнями второго и последующих порядков (у деревьев и кустарников и у однолетних и многолетних травянистых двудольных); система придаточных корней – из семени развивается зародышевый клубень, а на нем – придаточные корни (у орхидных); смешанная корневая система – в течение жизни тип корневой системы меняется, система главного корня заменяется системой придаточных корней (у однодольных и двудольных). Классификация корневых систем по форме: стержневая – главный корень длиннее боковых; мочковатая – главный и боковой корни одинаковые по длине. Благодаря цепкости данной корневой системы, создается дерновый покров, предупреждающий эрозию почв. Корень некоторых растений может уходить на большую глубину в зависимости от условий обитания. Например, у люцерны серповидной свыше 2 м (при высоте наземной части 60 см), у бодяка – более 6 м (надземная часть 1 м), у верблюжьей колючки до 20 м (надземная часть 5060 см). Рекордная глубина зафиксирована у пустынного мескитового кустарника (Prosopis Juliflora) – 53, 3 м.

КОРНЕПЛОД СТЕБЕЛЬ КОРЕНЬ ВИДОИЗМЕНЕНИЕ ГЛАВНОГО КОРНЯ ВСЕГДА ОДИН КОРНЕПЛОД Корневой сельдерей ВЕРХУШКА КОРНЕПЛОДА – УКОРОЧЕННЫЙ ВИДОИЗМЕНЕННЫЙ СТЕБЕЛЬ (ЗЕЛЕНЕЕТ НА СВЕТУ) + УТОЛЩЕННЫЙ ВИДОИЗМЕНЕННЫЙ ГЛАВНЫЙ КОРЕНЬ

КОРНЕПЛОД - УТОЛЩЕНИЕ ГЛАВНОГО КОРНЯ, СВЯЗАННОЕ С ОТЛОЖЕНИЕМ В НЕМ ЗАПАСА ПИТАТЕЛЬНЫХ ВЕЩЕСТВ (МОРКОВЬ, СВЕКЛА, РЕДИС И Т. П.).

КОРНЕКЛУБНИ ВИДОИЗМЕНЕНИЯ БОКОВЫХ ИЛИ ПРИДАТОЧНЫХ КОРНЕЙ ВСЕГДА МНОГО КОРНЕВЫЕ КЛУБНИ (КОРНЕКЛУБНИ) - УТОЛЩЕНИЕ БОКОВЫХ (георгин) ИЛИ ПРИДАТОЧНЫХ КОРНЕЙ (хлорофитум), СВЯЗАННОЕ С ОТЛОЖЕНИЕМ ЗАПАСА ПИТАТЕЛЬНЫХ ВЕЩЕСТВ (БАТАТ, ГЕОРГИН, ХЛОРОФИТУМ и др.).

ВОЗДУШНЫЕ КОРНИ (РАСТЕНИЯ-ЭПИФИТЫ) Чем можно объяснить, что корни некоторых растений, например, орхидей, могут зеленеть на свету? 1) Орхидеи обитают в темных тропических лесах. 2) Для увеличения интенсивности процесса фотосинтеза в клетках корней образуется хлорофилл

ВОЗДУШНЫЕ КОРНИ ПРИДАТОЧНЫЕ КОРНИ, ВОЗНИКАЮЩИЕ У РАСТЕНИЙ НА НАДЗЕМНЫХ ПОБЕГАХ ВЫСОКО НАД ЗЕМЛЁЙ КОРНИ -ПРИЦЕПКИ ЗНАЧЕНИЕ КОРНИ –ПРИСОСКИ (ГАУСТОРИИ) ДЛЯ ПОГЛОЩЕНИЯ ВЛАГИ НЕПОСРЕДСТВЕННО ИЗ ВОЗДУХА КОРНИ –ПОДПОРКИ ХОДУЛЬНЫЕ КОРНИ ДЫХАТЕЛЬНЫЕ КОРНИ ХАРАКТЕРНЫ ДЛЯ ЛИАН И ЭПИФИТОВ (ИЗ СЕМ. ОРХИДНЫХ, АРОИДНЫХ И ДР.). У НЕКОТОРЫХ ТРОПИЧЕСКИХ ДЕРЕВЬЕВ (НАПРИМЕР, ИНДИЙСКОГО БАНЬЯНА) В. К. СВЕШИВАЮТСЯ С ВЕТВЕЙ, ДОСТИГАЮТ ПОЧВЫ И СТАНОВЯТСЯ КОРНЯМИПОДПОРКАМИ. У МАНГРОВЫХ ДЕРЕВЬЕВ В. К. - ХОДУЛЬНЫЕ, СОЗДАЮЩИЕ ОПОРУ В ЗЫБКОМ ГРУНТЕ, А ТАКЖЕ ДЫХАТЕЛЬНЫЕ, КОТОРЫЕ НАЧИНАЮТ РАСТИ ПОДЗЕМНО, А ЗАТЕМ ВЫХОДЯТ НА

ПРИДАТОЧНЫЕ КОРНИ, ВОЗНИКАЮЩИЕ У РАСТЕНИЙ НА НАДЗЕМНЫХ ПОБЕГАХ ВЫСОКО НАД ЗЕМЛЁЙ И СЛУЖАЩИЕ ДЛЯ ПОГЛОЩЕНИЯ ВЛАГИ НЕПОСРЕДСТВЕННО ИЗ ВОЗДУХА

ОПОРНЫЕ КОРНИ. ВСТРЕЧАЮТСЯ У БОЛЬШИХ ДЕРЕВЬЕВ (ВЯЗ, БУК, ТОПОЛЬ, ТРОПИЧЕСКИЕ И Т. П.). ПРЕДСТАВЛЯЮТ СОБОЙ БОКОВЫЕ КОРНИ. НА БОКОВЫХ КОРНЯХ, КОТОРЫЕ ПРОХОДЯТ ВОЗЛЕ ПОВЕРХНОСТИ ПОЧВЫ, РАЗВИВАЮТСЯ ПЛОСКИЕ ТРЕУГОЛЬНЫЕ И ПРИЛЕГАЮЩИЕ К СТВОЛУ ВЕРТИКАЛЬНЫЕ НАДЗЕМНЫЕ ОТРОСТКИ, КОТОРЫЕ НАПОМИНАЮТ ДОСКИ, ПРИСЛОНЕННЫЕ К ДЕРЕВЬЯМ. ВТЯЖНЫЕ, ИЛИ КОНТРАКТИЛЬНЫЕ КОРНИ. У НЕКОТОРЫХ РАСТЕНИЙ ПРОИСХОДИТ РЕЗКОЕ СОКРАЩЕНИЕ КОРНЯ В ПРОДОЛЬНОМ НАПРАВЛЕНИИ У ЕГО ОСНОВАНИЯ (НАПРИМЕР, У РАСТЕНИЙ, КОТОРЫЕ ИМЕЮТ ЛУКОВИЦЫ). ВТЯЖНЫЕ КОРНИ РАСПРОСТРАНЕНЫ У ПОКРЫТОСЕМЕННЫХ РАСТЕНИЙ. ОНИ ОБУСЛОВЛИВАЮТ ПЛОТНОЕ ПРИЛЕГАНИЕ К ЗЕМЛЕ РОЗЕТОК (НАПРИМЕР, У ПОДОРОЖНИКА, ОДУВАНЧИКА И Т. П.), ПОДЗЕМНОЕ ПОЛОЖЕНИЕ КОРНЕВОЙ ШЕЙКИ И ВЕРТИКАЛЬНОГО КОРНЕВИЩА, ОБЕСПЕЧИВАЮТ НЕКОТОРОЕ УГЛУБЛЕНИЕ КЛУБНЕЙ. ТАКИМ ОБРАЗОМ, ВТЯЖНЫЕ КОРНИ ПОМОГАЮТ ПОБЕГАМ НАХОДИТЬ НАИЛУЧШУЮ ГЛУБИНУ ЗАЛЕГАНИЯ В ПОЧВЕ. ВТЯЖНЫЕ КОРНИ В АРКТИКЕ ОБЕСПЕЧИВАЮТ ПЕРЕЖИВАНИЕ НЕБЛАГОПРИЯТНОГО ЗИМНЕГО ПЕРИОДА ЦВЕТОЧНЫМИ ПОЧКАМИ.

ЖИЗНЕННАЯ ФОРМА «БАНЬЯН» удивительна. У взрослых растений из ствола и ветвей образуются длинные воздушные корни, которые достигают земли и укореняются, обеспечивая фикус водой и питательными веществами. Со временем корни утолщаются и превращаются в дополнительные стволы, опоры для единой густой кроны. Таким образом, баньян растет вширь, «шагает» новыми стволами во все стороны от центрального ствола, и из одного дерева со временем образуется роща или лес. Баньян может занимать территорию до нескольких гектаров. Имеются данные, что некоторые старые баньяны, которым сотни (и даже тысячи) лет, достигали высоты более 30 метров и более 400 метров в окружности, формировали до 1300 побочных стволов и до 3000 воздушных корней. По оценкам, под кроной одного такого дерева могло бы поместиться около 10000 человек. Для развития баньянов благоприятен влажный тропический климат. Наиболее известные баньяны Фикусы бенгальские находятся в Индии (Калькутта, Бангалор, Адьяр, Ауровиль) и США (Гавайи, Флорида). http: //ficusweb. ru/banyan. html

ОТКРЫТЫЕ ПУЧКИ МЕЖДУ КСИЛЕМОЙ И ФЛОЭМОЙ ЕСТЬ КАМБИЙ (двудольные и голосеменные) ЗАКРЫТЫЕ ПУЧКИ МЕЖДУ КСИЛЕМОЙ И ФЛОЭМОЙ НЕТ КАМБИЯ (однодольные)

У СОСУДИСТЫХ РАСТЕНИЙ ПЕРЕДВИЖЕНИЕ ВЕЩЕСТВ ОСУЩЕСТВЛЯЕТСЯ ПО ДВУМ СИСТЕМАМ: КСИЛЕМЕ (ВОДА И МИНЕРАЛЬНЫЕ СОЛИ) И ФЛОЭМЕ (ОРГАНИЧЕСКИЕ ВЕЩЕСТВА). Передвижение веществ по ксилеме направлено от корней к надземным частям растения; по флоэме питательные вещества движутся от листьев. ОДНИМ ИЗ ВАЖНЕЙШИХ МЕХАНИЗМОВ ТРАНСПОРТА ВЕЩЕСТВ В РАСТЕНИИ ЯВЛЯЕТСЯ ОСМОС – ЭТО ПЕРЕХОД МОЛЕКУЛ РАСТВОРИТЕЛЯ (НАПРИМЕР, ВОДЫ) ИЗ ОБЛАСТЕЙ С БОЛЕЕ ВЫСОКОЙ КОНЦЕНТРАЦИЕЙ В ОБЛАСТИ С БОЛЕЕ НИЗКОЙ КОНЦЕНТРАЦИЕЙ ЧЕРЕЗ ПОЛУПРОНИЦАЕМУЮ МЕМБРАНУ. Этот процесс похож на обычную диффузию, но протекает быстрее. Численно осмос характеризуется осмотическим давлением – давлением, которое нужно приложить, чтобы предотвратить осмотическое поступление воды в раствор. КЛЕТОЧНАЯ СТЕНКА ПРОНИЦАЕМА ДЛЯ ВОДЫ. В РАСТЕНИЯХ РОЛЬ ПОЛУПРОНИЦАЕМЫХ МЕМБРАН ИГРАЮТ ПЛАЗМАТИЧЕСКАЯ МЕМБРАНА И ТОНОПЛАСТ (МЕМБРАНА, ОКРУЖАЮЩАЯ ВАКУОЛЬ). Если клетка контактирует с гипертоническим раствором (то есть раствором, в котором концентрация воды меньше, чем в самой клетке), то вода начинает выходить из клетки наружу. Этот процесс называется плазмолизом. Клетка при этом сморщивается. Плазмолиз обратим: если такую клетку поместить в гипотонический раствор (с более высоким содержанием воды), то вода начнёт поступать внутрь, и клетка снова набухнет. При этом внутренние части клетки (протопласт) оказывают давление на клеточную стенку. У растительной клетки набухание останавливается жесткой клеточной стенкой. У животных клеток жёстких стенок нет, а плазматические мембраны слишком нежны; необходим особый механизм, регулирующий осмос.

ОСНОВНАЯ МАССА ВОДЫ ПОГЛОЩАЕТСЯ МОЛОДЫМИ ЗОНАМИ КОРНЕЙ РАСТЕНИЙ В ОБЛАСТИ КОРНЕВЫХ ВОЛОСКОВ – ТРУБЧАТЫХ ВЫРОСТОВ ЭПИДЕРМИСА. Благодаря им значительно увеличивается всасывающая воду поверхность. Вода поступает в корень за счёт осмоса и движется вверх к ксилеме по апопласту (по клеточным стенкам), симпласту (по цитоплазме и плазмодесмам), а также через вакуоли. Надо заметить, что в клеточных стенках имеются полоски, называемые поясками Каспари. Они состоят из водонепроницаемого суберина и препятствуют продвижению воды и растворённых в ней веществ. В этих местах вода вынуждена проходить через плазматические мембраны клеток; полагают, что таким образом растения защищаются от проникновения токсичных веществ, патогенных грибов и т.

ПОДЪЁМ ВОДЫ ПО КСИЛЕМЕ ПРОИСХОДИТ, ПО-ВИДИМОМУ, ЗА СЧЁТ ИСПАРЕНИЯ ВОДЫ В ЛИСТЬЯХ. В ПРОЦЕCСЕ ИСПАРЕНИЯ В КРОНЕ ОБРАЗУЕТСЯ НЕДОСТАТОК ВОДЫ. ПОВЕРХНОСТНОЕ НАТЯЖЕНИЕ В СОСУДАХ КСИЛЕМЫ СПОСОБНО ТЯНУТЬ ВВЕРХ ВЕСЬ СТОЛБ ВОДЫ, СОЗДАВАЯ МАССОВЫЙ ПОТОК. Скорость подъёма воды составляет около 1 м/ч (до 8 м/ч в высоких деревьях); чтобы поднять воду к вершине высокого дерева, требуется давление порядка 40 атм. Следует иметь в виду, что одни только капиллярные эффекты способны поднять воду на высоту не более 3 м. ВТОРАЯ ВАЖНАЯ СИЛА, УЧАСТВУЮЩАЯ В ПОДЪЁМЕ ВОДЫ, – ЭТО КОРНЕВОЕ ДАВЛЕНИЕ. Оно составляет 1– 2 атм (в исключительных случаях – до 8 атм). Этой величины, конечно, недостаточно, чтобы в одиночку обеспечить движение жидкости, но её вклад у многих растений несомненен.

Водообмен у растений складывается из трех этапов: 1) поглощения воды корнями, 2) передвижения ее по сосудам, 3) транспирации, т. е. испарения воды листьями. Каждый из этих этапов в свою очередь состоит из нескольких взаимосвязанных процессов.

Хотя небольшие количества воды могут поглощаться и надземными частями растений, практически вся вода и минеральные соли поступают в организм высших растений через корневую систему из почвы.

Основной функцией корня является всасывание воды из почвы с растворенными в ней элементами минерального питания.

Зона наиболее интенсивного поглощения воды совпадает с зоной развития корневых волосков, за счет которых увеличивается всасывающая поверхность корня. Например, у 4-месячного растения ржи, выращенного в оптимальных условиях, насчитывалось в среднем 13 800 000 корней с обшей площадью поверхности 232 м2, количество живых корневых волосков -- 14 млрд. с площадью поверхности 399 м2. Суммарная площадь корней и корневых волосков составляла 631 м2 и они размещались в 0,05 м3 почвы. В данном случае общая поверхность всей корневой системы в 130 раз превышала поверхность надземных частей того же самого растения. Эпидермальные клетки, лишенные волосков, поглощают воду с такой же скоростью на единицу поверхности, как и клетки, несущие корневые волоски. Выше зоны корневых волосков скорость всасывания воды снижается из-за опробковения клеток. Однако и через опробковевшие участки корней вода частично транспортируется. У растений, обладающих микоризой, последняя также выполняет функцию дополнительной поглощающей поверхности, особенно в более старых частях корня.

*Рост корня, его ветвление продолжаются в течение всей жизни растительного организма, т. е. практически он не ограничен. Меристемы -- образовательные ткани -- расположены на верхушке каждого корня. Доля меристематических клеток сравнительно велика.

Рост корней отличается большой скоростью. Считается, что одно растение риса в благоприятных условиях может образовать до 5 км новых корней в сутки. За счет этого прироста корневой системы в растение может дополнительно поступать 1,5 л воды. Важное значение имеет явление гидротропизма, при котором рост корневой системы как бы идет из более иссушенных слоев почвы к более влажным. В зависимости от типа растений распределение корневой системы в почве различно. У некоторых растений корневая система проникает на большую глубину, у других главным образом распространяется в ширину.

Рис.5.

А - продольный разрез: 1 - корневой чехлик; 2 - меристема; 3 - зона растяжения; 4 - зона корневых волосков; 5 - зона ветвления; Б- поперечный разрез: 1 - ризодерма; 2 - корневой волосок, 3 - паренхима, 4 - эндодерма; 5 - пояски Каспари, 6 - перицикл, 7 - флоэма, 8 - ксилема. Стрелки - пути передвижения веществ, поглощаемых из наружного раствора. Сплошные стрелки - путь раствора по симпласту; прерывистые - по апопласту.

С физиологической точки зрения корневая система неоднородна. Далеко не вся поверхность корня участвует в поглощении воды. В каждом корне различают несколько зон (рис. 5), правда, не всегда все зоны выражены одинаково четко. Окончание корня снаружи защищено корневым чехликом, напоминающим округлый колпачок, состоящий из живых тонкостенных продолговатых клеток. Корневой чехлик служит защитой для точки роста. Клетки корневого чехлика слущиваются, что уменьшает трение и способствует проникновению корня в глубь почвы. Под корневым чехликом расположена меристематическая зона. Меристема состоит из многочисленных мелких, усиленно делящихся, плотно упакованных клеток, почти целиком заполненных протоплазмой. Следующая зона -- зона растяжения. Здесь клетки увеличиваются в объеме (растягиваются). Одновременно в этой зоне появляются дифференцированные ситовидные трубки. Затем следует зона корневых волосков. При дальнейшем увеличении возраста клеток, а также расстояния от кончика корня корневые волоски исчезают, начинается кутинизация и опробковение клеточных оболочек. Поглощение воды происходит главным образом клетками зоны растяжения и зоны корневых волосков. Некоторое количество воды может поступать и через опробковевшую зону корня. Это главным образом наблюдается у деревьев. В этом случае вода проникает через чечевички или поранения.

Поверхность корня в этой зоне корневых волосков покрыта ризодермой. Это однослойная ткань с двумя видами клеток, формирующими и не формирующими корневые волоски. Корневые волоски растут путем растяжения клеточной оболочки, которое происходит с большой скоростью (0,1 мм/ч). Для их роста очень важно присутствие кальция.

У большинства растений клетки ризодермы обладают тонкими стенками. Вслед за ризодермой до перицикла идут клетки коры. Кора состоит из нескольких слоев паренхимных клеток. Важной особенностью коры является развитие системы крупных межклетников. На границе коры и центрального цилиндра развивается один слой плотно прилегающих друг к другу клеток -- эндодерма, для которой характерно наличие поясков Каспари. Цитоплазма в клетках эндодермы плотно прилегает к клеточным оболочкам. По мере старения вся внутренняя поверхность клеток эндодермы, за исключением пропускных клеток, покрывается суберином. При дальнейшем старении сверху могут накладываться еще слои. По-видимому, именно клетки эндодермы служат основным физиологическим барьером для передвижения как воды, так и питательных веществ. В центральном цилиндре расположены проводящие ткани корня. Обычно поглощающая зона составляет около 5 см в длину. Величина ее зависит от скорости роста корня в целом. Чем медленнее растет корень, тем зона поглощения короче.

Корневые системы изменяются под влиянием тех или иных условий. Хорошо показано влияние температуры на формирование корневых систем. Как правило, оптимальная температура для роста корневых систем несколько ниже по сравнению с ростом надземных органов того же растения. Все же сильное понижение температуры заметно тормозит рост корней и способствует образованию толстых, мясистых, мало ветвящихся корневых систем.

Большое значение для формирования корневых систем имеет влажность почвы. Распределение корней по горизонтам почвы часто определяется распределением воды в почве. Обычно в первый период жизни растительного организма корневая система растет чрезвычайно интенсивно и, как следствие, скорее достигает более влажных слоев почвы. Некоторые растения развивают поверхностную корневую систему. Располагаясь близко к поверхности, сильно ветвящиеся корни перехватывают атмосферные осадки. В засушливых районах часто глубоко и мелко укореняющиеся виды растений растут рядом. Первые обеспечивают себя влагой за счет глубоких слоев почвы, вторые за счет усвоения выпадающих осадков. Важное значение для развития корневых систем имеет аэрация. Именно недостаток кислорода является причиной плохого развития корневых систем на заболоченных почвах. Растения, приспособленные к росту на плохо аэрируемых почвах, имеют в корнях систему межклетников, которые вместе с межклетниками в стеблях и листьях составляют единую вентиляционную систему.

Большое значение имеют условия питания. Показано, что внесение фосфорных удобрений способствует углублению корневых систем, а внесение азотных удобрений -- их усиленному ветвлению.

Особенности корневой системы как органа поглощения воды. Д.А. Сабинин, анализируя поглотительную деятельность корневой системы, обратил внимание на то, что скорость передвижения воды в почве крайне мала. За счет диффузии влага в почве передвигается не более чем на 1 см/сут. Уже при поглощении воды со скоростью 1 мг/(ч*см 2) быстро наступает иссушение почвы. Следовательно, в почве не вода движется к корню, а корень движется к воде в процессе роста. Н.А. Максимов очень образно писал об этом: «вопреки ходячему представлению, корневая система вовсе не неподвижна закреплена в определенном участке почвы, но все время движется в ней вперед и вперед, словно огромная стая мелких роющих животных, «обсасывая» каждую встречную песчинку и «слизывая» с нее, если так можно выразиться, те тончайшие пленки воды, которые ее одевают».

Это обстоятельство предопределяет специфическую организацию корневой системы – ее большие размеры и сильную разветвленность. Общая поверхность корней обычно превышает поверхность надземных органов в 130-140 раз. Уже у однолетнего сеянца яблони формируется 5-7 порядков ветвления корней общей протяженностью 250 м, а с корневыми волосками около 3 км. У взрослых растений корневая система измеряется десятками километров. Плотность корней древесных и травянистых растений в пахотном слое достигает 0,3-5 см на 1 см 3 почвы, тогда как для успешного азотного питания достаточно 01-1 см/см 3 .

Уникальная возможность корней осваивать новые объемы почвы, иссушив пространства, непосредственно прилегающие к ним, связана с наличием большого количества точек роста (на меристематические ткани приходится 10% массы корня, в стебле – только 1%), высокой скоростью ростовых процессов (1-10см/сут) и положительным гидротропизмом. Благодаря корневым волоскам увеличивается эффективный радиус корня. Корневые волоски играют заметную роль в снабжении растений водой и минеральными веществами, только если их диффузия к поверхности корня затруднена. В водной культуре корневые волоски обычно не образуются.

Следовательно, решающее значение для функционирования корневой системы как поглощающего воду органа является не столько ее общая протяженность или поглощающая поверхность, динамический признак – скорость новообразования и роста корней. У растения ржи, выращенного в искусственных условиях, общая длина всех корней увеличивалась за сутки на 5 км. Однако в биогеоценозе с большой густотой стояния растений размеры корневой системы значительно меньше. Недостаток влаги в почве вызывает торможение роста надземных органов, рост же корневой системы сначала может стимулироваться. Исследование как травянистых, так и древесных растений показали, что водный дефицит и хорошая аэрация почвы стимулируют образование более мощной корневой системы и проникновение ее в более глубокие слои почвенного профиля. Это защитная реакция растений, направленная на добывание воды. при этом надо иметь в виду, что при недостатке воды рост корня ориентирован по градиенту влажности, а не силы тяжести. В засушливых условиях формируется в 3-4 раза большая корневая система, чем во влажных. Во время засухи сначала тормозится рост побегов, а потом уже корней. Усиленное разрастание корневой системы отрицательно сказывается на приросте надземной массы и продуктивности растений. Оптимальное соотношение надземной и подземной массы обеспечивается достаточным водоснабжением и питанием сельскохозяйственных культур и является залогом их высокой продуктивности.

Особенности анатомического строения корня, обуславливающие поглотительную функцию. Известно, что корень делится на четыре зоны (рис.8): деления клеток, растяжения, всасывания (или корневых волосков), и проводящую (или зону опробковения).

Рис. 8 Строение корня:

а – зоны корня: 1 – корневой чехлик; 2 – зона деления клеток; 3 – зона растяжения клеток; 4 – зона дифференцировки клеток (зона корневых волосков); 5 - зона опробковения (зона проведения); б – поперечный разрез: 1 – корневой волосок; 2 – первичная кора; 3 – эндодерма; 4 – перицикл; 5 – ситовидные трубки; 6 - сосуды

Зона деления клеток, защищенная корневым чехликом, нуждается в небольшом количестве воды, клетки характеризуются корневыми ядрами, большой насыщенностью цитоплазмой, отсутствием вакуолей, первичным строением клеточных оболочек. Их водный потенциал определяется в основном матричным потенциалом, то есть способностью к набуханию коллоидов протоплазмы и клеточных стенок (- = - m).

Поглощение воды интенсивно начинается с зоны растяжения. Здесь идет усиленное новообразование белков цитоплазмы (их содержание в пересчете на клетку возрастает в 1,5 – 2 раза), что усиливает возможности матричного связывания воды. значительное увеличение объема клеток достигается за счет образования крупной центральной вакуоли, которая служит резервуаром осмотически активных веществ. Так появляется второй компонент водного потенциала – осмотический. Одновременно с возрастанием объема наблюдается размягчение и растяжение клеточной оболочки. Благодаря эластичности они не оказывают сопротивления поглощению воды. поэтому водный потенциал определяется суммой матричного и осмотического потенциалов: - = (- m) + (- π) и обеспечивает коллосальную способность поглощать воду. Содержание воды в расчете на клетку возрастает от (1-5)*10 -8 2 в зоне деления до (6-35)*10 -8 2 при растяжении.

Зона корневых волосков является основной поглощающей зоной корня, которая направляет воду в русло дальнего транспорта. Эпиблема покрывает молодые корни. Она состоит из одного слоя клеток. Наружные стенки клеток эпиблемы не имеют ни кутикулы, ни воска, поэтому они хорошо приспособлены для поступления воды. Некоторые клетки эпиблемы вытягиваются и превращаются в корневые волоски. Следовательно, эпиблема как поглощающая ткань неоднородна. Благодаря корневым волоскам поверхность корня, соприкасающаяся с почвой, увеличивается в 10-15 раз. Кроме того, транспортные белки, находящиеся в плазмалемме корневых волосков, активнее, чем в других клетках. Из корневых волосков идет больше плазмодесм в клетки экзодермы. Корневые волоски живут несколько дней и отмирают. Вместо них в верхней части зоны растяжения образуются новые. Постепенно по мере роста корня эпиблема заменяется пробкой. Сильная вакуолизация клеток зоны всасывания (с корневыми волосками и без них), высокая степень развития мембранных структур и ограниченная растяжимость закончивших формирование клеточных стенок выполняют роль механизмов осмотической регуляции транспорта воды, при этом наряду с осмотическими силами большое значение имеет развиваемое гидростатическое давление (Ψ р). Поэтому –Ψ = (-Ψ π) + Ψ р.

Поглотительная функция проводящей зоны корня из-за опробковения покровных тканей заметно снижена. Однако и опробковевшая часть корня может поглощать воду. Это имеет особое значение для многолетних растений. У растений, обладающих микоризой, последняя выполняет функцию дополнительной поглощающей поверхности, особенно в более старых частях корня.

Механизм поступления воды из почвы в корень . Почти вся поглощаемая растением вода поступает в него через корни. Лишь незначительное количество воды поглощают надземные органы растений. Для поступления воды в корень необходимо, чтобы водный потенциал почвы был более высоким, чем водный потенциал корня. То есть должен быть градиент водного потенциала между почвенным раствором и клетками корня.

Величина водного потенциала почвы определяется выражением:

Ψ поч. = Р – π поч. – m поч. ,

где Р, π поч, m поч – гидростатическое, осмотическое и матричное давление в почве. Величина Ψ поч. Сильно варьирует в зависимости от типа почвы и окружающих условий. После дождя водный потенциал почвы равен нулю, и вода легко поступает в корни. По мере подсыхания почвы её водный потенциал понижается (становится отрицательным). Когда водный потенциал почвы ниже водного потенциала клеток корня, растения завядают. Такую степень увлажнения почвы называют влажностью завядания . Для разных почв она различна: для песка – 1,3 %, для суглинка – 14,5 %. Устойчивое завядание растений часто происходит, когда Ψ поч. падает ниже -1,5 МПа. В этих условиях ни одно растение не может получить воду из почвы. Можно считать, что мезофиты хорошо обеспечены водой, если Ψ поч. не опускается ниже -0,5 МПа. В природных условиях, а также при выращивании отдельных растений без полива в средней климатической зоне Ψ поч. колеблется в диапазоне от -0,5 до -1,2 МПа. В этих условиях вода остается доступной для растений без заметного снижения скорости её поглощения и подавления роста.

Градиент водного потенциала между почвой и клетками корня создается с помощью двух механизмов. Во-первых, благодаря активному поглощению клетками веществ из почвы и, во-вторых, благодаря испарению воды из листьев. В результате этих двух процессов повышается концентрация клеточного сока в клетках корня. Чем меньше насыщенность клеток водой, тем меньше их водный потенциал (более отрицателен). Поступление воды в корень идет в сторону более отрицательного водного потенциала.

Вопросы:
1.Функции корня
2.Виды корней
3.Типы корневой системы
4.Зоны корня
5.Видоизменение корней
6.Процессы жизнедеятельности в корне

1. Функции корня
Корень – это подземный орган растения.
Основные функции корня:
- опорная: корни закрепляют растение в почве и удерживают на протяжении всей жизни;
- питательная: через корни растение получает воду с растворенными минеральными и органическими веществами;
- запасающая: в некоторых корнях могут накапливаться питательные вещества.

2. Виды корней

Различают главные, придаточные и боковые корни. При прорастании семени первым появляется зародышевый корешок, который превращается в главный. На стеблях могут появляться придаточные корни. От главных и придаточных корней отходят боковые корни. Придаточные корни обеспечивают растение дополнительным питанием и выполняют механическую функцию. Развиваются при окучивании, например, томатов и картофеля.

3. Типы корневой системы

Корни одного растения – это корневая система. Корневая система бывает стержневая и мочковатая. В стержневой корневой системе хорошо развит главный корень. Ее имеет большинство двудольных растений (свекла, морковь). У многолетних растений главный корень может отмирать, а питание происходит за счет боковых корней, поэтому главный корень можно проследить только у молодых растений.

Мочковатая корневая система образована только придаточными и боковыми корнями. В ней нет главного корня. Такую систему имеют однодольные растения, например, злаки, лук.

Корневые системы занимают много места в почве. Например, у ржи корни распространяются вширь на 1-1,5 м и проникают вглубь до 2 м.

4. Зоны корня
В молодом корне можно выделить следующие зоны: корневой чехлик, зона деления, зона роста, зона всасывания.

Корневой чехлик имеет более темный цвет, это самый кончик корня. Клетки корневого чехлика защищают верхушку корня от повреждений твердыми частицами почвы. Клетки чехлика образованы покровной тканью и постоянно обновляются.

Зона всасывания имеет множество корневых волосков, которые пред-ставляют собой вытянутые клетки длиной не более 10 мм. Выглядит эта зона в виде пушка, т.к. корневые волоски очень маленькие. Клетки корневого волоска также, как и другие клетки, имеют цитоплазму, ядро и вакуоли с клеточным соком. Эти клетки недолговечны, быстро отмирают, а на их место образуются новые из более молодых поверхностных клеток, расположенных ближе к кончику корня. Задача корневых волосков – всасывание воды с растворенными питательными веществами. Зона всасывания постоянно перемещается за счет обновления клеток. Она нежная и легко повреждается при пересадке. Здесь присутствуют клетки основной ткани.

Зона проведения . Находится выше всасывания, не имеет корневых во-лосков, поверхность покрыта покровной тканью, а в толще находится проводящая ткань. Клетки зоны проведения представляют собой сосуды, по которым вода с растворенными веществами перемещается в стебель и в листья. Здесь так же находятся клетки-сосуды, по которым органические вещества из листьев поступают в корень.

Весь корень покрыт клетками механической ткани, что обеспечивает прочность и упругость корня. Клетки вытянутые, покрыты толстой обо-лочкой и заполнены воздухом.

5. Видоизменение корней

Глубина проникновения корней в почву зависит от условий, в которых находятся растения. На длину корней влияет влажность, состав почвы, вечная мерзлота.

Длинные корни образуются у растений в засушливых местах. Особенно это характерно для растений пустынь. Так у верблюжьей колючки корневая система достигает 15-25 м в длину. У пшеницы на неорошаемых полях корни достигают в длину до 2,5 м, а на орошаемых – 50 см и увеличивается их густота.

Вечная мерзлота ограничивает рост корней в глубину. Например, в тундре у карликовой березы корни всего 20 см. Корни поверхностные, ветвистые.

В процессе приспособления к условиям среды корни растений видоизменились и стали выполнять дополнительные функции.

1. Корневые клубни выполняют роль хранилища питательных веществ вместо плодов. Возникают такие клубни в результате утолщения боковых или придаточных корней. Например, георгины.

2. Корнеплоды – видоизменения главного корня у таких растений, как морковь, репа, свекла. Корнеплоды образуются нижней частью стебля и верхней частью главного корня. В отличие от плодов они не имеют семян. Корнеплоды имеют двулетние растения. В первый год жизни они не цветут и накапливают в корнеплодах много питательных веществ. На второй – они быстро зацветают, используя накопленные питательные вещества и образуют плоды и семена.

3. Корни-прицепки (присоски) – придаточные кори, развивающиеся у растений тропических мест. Они позволяют крепиться к вертикальным опорам (к стене, скале, стволу дерева), вынося листву к свету. Примером может быть плющ и ломонос.

4. Бактериальные клубеньки. Своеобразно изменены боковые корни у клевера, люпина, люцерны. В молодых боковых корешках поселяются бактерии, что способствует усвоению газообразного азота почвенного воздуха. Такие корни приобретают вид клубеньков. Благодаря этим бактериям эти растения способны жить на бедных азотом почвах и делать их более плодородными.

5. Воздушные корни образуются у растений, произрастающих во влажных экваториальных и тропических лесах. Такие корни свисают вниз и поглощают дождевую воду из воздуха – встречаются у орхидей, бромелиевых, у некоторых папоротников, у монстеры.

Воздушные корни-подпорки – это придаточные корни, образующиеся на ветвях деревьев и достигающие земли. Возникают у баньяна, фикуса.

6. Ходульные корни. У растений, произрастающих в приливно-отливной зоне, развиваются ходульные корни. Они высоко над водой удерживают на зыбком илистом грунте крупные облиственные побеги.

7. Дыхательные корни образуются у растений, которым не хватает кислорода для дыхания. Растения произрастают в преизбыточно увлажненных местах – в топких болотах, заводях, морских лиманах. Корни растут вертикально вверх и выходят на поверхность, поглощая воздух. Примером могут быть ива ломкая, болотный кипарис, мангровые леса.

6. Процессы жизнедеятельности в корне

1 - Всасывание корнями воды

Всасывание воды корневыми волосками из почвенного питательного раствора и проведение её по клеткам первичной коры происходит за счет разницы давлений и осмоса. Осмотическое давление в клетках заставляет минеральные вещества проникать в клетки, т.к. их содержание солей в них меньше, чем в почве. Интенсивность поглощения воды корневыми волосками называется сосущей силой. Если концентрация веществ почвенного питательного раствора будет выше, чем внутри клетки, то вода будет выходить из клеток и наступит плазмолиз – растения завянут. Такое явление наблюдается в условиях сухости почвы, а также при неумеренном внесении минеральных удобрений. Корневое давление можно подтвердить с помощью серии опытов.

Растение с корнями опускается в стакан с водой. Поверх воды для защиты её от испарения нальём тонкий слой растительного масла и отметим уровень. Через день-два вода в ёмкости опустилась ниже отметки. Следовательно, корни всосали воду и подали её наверх к листьям.

Цель: выяснить основную функцию корня.

Срежем у растения стебель, оставив пенёк высотой 2-3 см. На пенёк наденем резиновую трубку длиной 3 см, а на верхний конец наденем изогнутую стеклянную трубку высотой 20-25 см. Вода в стеклянной трубке поднимается, и вытекает наружу. Это доказывает, что воду из почвы корень всасывает в стебель.

Цель: выяснить, как температура влияет на работу корня.

Один стакан должен быть с тёплой водой (+17-18ºС), а другой с холодной (+1-2ºС). В первом случае вода выделяется обильно, во втором – мало, или совсем приостанавливается. Это является доказательством того, что температура сильно влияет на работу корня.

Тёплая вода активно поглощается корнями. Корневое давление повышается.

Холодная вода плохо поглощается корнями. В этом случае корневое давление падает.

2 - Минеральное питание

Физиологическая роль минеральных веществ очень велика. Они являются основой для синтеза органических соединений и непосредственно влияют на обмен веществ; выполняют функцию катализаторов биохимических реакций; воздействуют на тургор клетки и проницаемость протоплазмы; являются центрами электрических и радиоактивных явлений в растительных организмах. С помощью корня осуществляется минеральное питание растения.

3 - Дыхание корней

Для нормального роста и развития растения необходимо чтобы к корню поступал свежий воздух.

Цель: проверить наличие дыхания у корней.

Возьмём два одинаковых сосуда с водой. В каждый сосуд поместим развивающие проростки. Воду в одном из сосудов каждый день насыщаем воздухом с помощью пульверизатора. На поверхность воды во втором сосуде нальём тонкий слой растительного масла, так как оно задерживает поступление воздуха в воду. Через некоторое время растение во втором сосуде перестанет расти, зачахнет, и в конце концов погибнет. Гибель растения наступает из-за недостатка воздуха, необходимого для дыхания корня.

Установлено, что нормальное развитие растений возможно только при наличии в питательном растворе трёх веществ – азота, фосфора и серы и четырёх металлов – калия, магния, кальция и железа. Каждый из этих элементов имеет индивидуальное значение и не может быть заменён другим. Это макроэлементы, их концентрация в растении составляет 10-2–10%. Для нормального развития растений нужны микроэлементы, концентрация которых в клетке составляет 10-5–10-3%. Это бор, кобальт, медь, цинк, марганец, молибден др. Все эти элементы есть в почве, но иногда в недостаточном количестве. Поэтому в почву вносят минеральные и органические удобрения.

Растение нормально растёт и развивается в том случае, если в окружающей корни среде будут содержаться все необходимые питательные вещества. Такой средой для большинства растений является почва.

Водообмен у растений складывается из трех этапов: 1) погло­щения воды корнями, 2) передвижения ее по сосудам, 3) транспирации, т. е. испарения воды листьями. Каждый из этих эта­пов в свою очередь состоит из нескольких взаимосвязанных процессов.

Хотя небольшие количества воды могут поглощаться и над­земными частями растений, практически вся вода и мине­ральные соли поступают в организм высших растений через корневую систему из почвы.

Основной функцией корня является всасывание воды из почвы с растворенными в ней элементами минерального питания.

Зона наиболее интенсивного поглощения воды совпадает с зоной развития корневых волосков , за счет которых увеличивается всасывающая поверхно­сть корня. Например, у 4-месячного растения ржи, выращенно­го в оптимальных условиях, насчитывалось в среднем 13 800 000 корней с обшей площадью поверхности 232 м 2 , коли­чество живых корневых волосков - 14 млрд. с площадью по­верхности 399 м 2 . Суммарная площадь корней и корневых во­лосков составляла 631 м 2 и они размещались в 0,05 м 3 почвы. В данном случае общая поверхность всей корневой системы в 130 раз превышала поверхность надземных частей того же самого растения. Эпидермальные клетки , лишенные волосков, поглощают воду с такой же скоростью на единицу поверхности, как и клетки, несущие корневые волоски. Выше зоны корневых волосков скорость всасывания воды снижается из-за опробковения клеток. Однако и через опробковевшие участки корней вода частично транспортируется. У растений, обладающих микоризой , последняя также выполняет функцию дополнительной поглощающей поверхности, особенно в более старых частях корня.

*Рост корня, его ветвление продолжаются в течение всей жизни растительного организма, т. е. практически он не ограничен. Меристемы - образовательные ткани - расположены на верхушке каждого корня. Доля меристематических клеток сравнительно велика.

Рост корней отличается большой скоростью. Считается, что одно растение риса в благоприятных условиях может образовать до 5 км новых корней в сутки. За счет этого прироста корневой системы в растение может дополнительно поступать 1,5 л воды. Важное значение имеет явление гидротропизма, при котором рост корневой системы как бы идет из более иссушенных слоев почвы к более влажным. В зависимости от типа растений распределение корневой системы в почве различно. У некоторых растений корневая система проникает на большую глубину, у других главным образом распространяется в ширину.

Рис.5. Схема строения корня:

А – продольный разрез: 1 – корневой чехлик; 2 – меристема; 3 – зона растяжения; 4 – зона корневых волосков; 5 – зона ветвления; Б- поперечный разрез: 1 – ризодерма; 2 – корневой волосок, 3 – паренхима, 4 – эндодерма; 5 – пояски Каспари, 6 – перицикл, 7 – флоэма, 8 – ксилема. Стрелки – пути передвижения веществ, поглощаемых из наружного раствора. Сплошные стрелки – путь раствора по симпласту; прерывистые – по апопласту.

С физиологической точки зрения корневая система неоднородна. Далеко не вся поверхность корня участвует в поглощении воды. В каждом корне различают несколько зон (рис. 5), правда, не всегда все зоны выражены одинаково четко. Окончание корня снаружи защищено корневым чехликом, напоминающим округлый колпачок, состоящий из живых тонкостенных продолговатых клеток. Корневой чехлик служит защитой для точки роста. Клетки корневого чехлика слущиваются, что уменьшает трение и способствует проникновению корня в глубь почвы. Под корневым чехликом расположена меристематическая зона. Меристема состоит из многочисленных мелких, усиленно делящихся, плотно упакованных клеток, почти целиком заполненных протоплазмой. Следующая зона - зона растяжения. Здесь клетки увеличиваются в объеме (растягиваются). Одновременно в этой зоне появляются дифференцированные ситовидные трубки. Затем следует зона корневых волосков. При дальнейшем увеличении возраста клеток, а также расстояния от кончика корня корневые волоски исчезают, начинается кутинизация и опробковение клеточных оболочек. Поглощение воды происходит главным образом клетками зоны растяжения и зоны корневых волосков. Некоторое количество воды может поступать и через опробковевшую зону корня. Это главным образом наблюдается у деревьев. В этом случае вода проникает через чечевички или поранения.

Поверхность корня в этой зоне корневых волосков покрыта ризодермой. Это однослойная ткань с двумя видами клеток, формирующими и не формирующими корневые волоски. Корневые волоски растут путем растяжения клеточной оболочки, которое происходит с большой скоростью (0,1 мм/ч). Для их роста очень важно присутствие кальция.

У большинства растений клетки ризодермы обладают тонкими стенками. Вслед за ризодермой до перицикла идут клетки коры. Кора состоит из нескольких слоев паренхимных клеток. Важной особенностью коры является развитие системы крупных межклетников. На границе коры и центрального цилиндра развивается один слой плотно прилегающих друг к другу клеток - эндодерма, для которой характерно наличие поясков Каспари. Цитоплазма в клетках эндодермы плотно прилегает к клеточным оболочкам. По мере старения вся внутренняя поверхность клеток эндодермы, за исключением пропускных клеток, покрывается суберином. При дальнейшем старении сверху могут накладываться еще слои. По-видимому, именно клетки эндодермы служат основным физиологическим барьером для передвижения как воды, так и питательных веществ. В центральном цилиндре расположены проводящие ткани корня. Обычно поглощающая зона составляет около 5 см в длину. Величина ее зависит от скорости роста корня в целом. Чем медленнее растет корень, тем зона поглощения короче.

Корневые системы изменяются под влиянием тех или иных условий. Хорошо показано влияние температуры на формирование корневых систем. Как правило, оптимальная температура для роста корневых систем несколько ниже по сравнению с ростом надземных органов того же растения. Все же сильное понижение температуры заметно тормозит рост корней и способствует образованию толстых, мясистых, мало ветвящихся корневых систем.

Большое значение для формирования корневых систем имеет влажность почвы. Распределение корней по горизонтам почвы часто определяется распределением воды в почве. Обычно в первый период жизни растительного организма корневая система растет чрезвычайно интенсивно и, как следствие, скорее достигает более влажных слоев почвы. Некоторые растения развивают поверхностную корневую систему. Располагаясь близко к поверхности, сильно ветвящиеся корни перехватывают атмосферные осадки. В засушливых районах часто глубоко и мелко укореняющиеся виды растений растут рядом. Первые обеспечивают себя влагой за счет глубоких слоев почвы, вторые за счет усвоения выпадающих осадков. Важное значение для развития корневых систем имеет аэрация. Именно недостаток кислорода является причиной плохого развития корневых систем на заболоченных почвах. Растения, приспособленные к росту на плохо аэрируемых почвах, имеют в корнях систему межклетников, которые вместе с межклетниками в стеблях и листьях составляют единую вентиляционную систему.

Большое значение имеют условия питания. Показано, что внесение фосфорных удобрений способствует углублению корневых систем, а внесение азотных удобрений - их усиленному ветвлению.

Состояние воды в почве. Почва - многофазное тело, состоя­щее из четырех главных компонентов: твердых минеральных

частиц, opi анического вещества (гумуса), почвенного раствора и почвенного воздуха. Минеральные частицы и гумус образуют почвенную структуру, а вода и воздух заполняют полости этой структуры.

Способность почвы удерживать воду зависит от ее состава и свойств. Относительно крупные кристаллы силикатов (песок) связывают воду в значительной степени. Разнообразные гли­нистые минералы (алюмосиликаты) и гетерогенные гумусовые вещества, будучи коллоидами, могут удерживать значительные количества гидратационной воды. Такая вода условно назы­вается связанной. Вода, содержащаяся в капиллярах почвы, мо­жет условно считаться свободной. Определенное количество во­ды входит в состав минеральных компонентов почвы. Эта вода химически связана и практически недоступна для растений.

В пределах значений влажности, важных с биологической точки зрения, главную роль играют два механизма удержания воды в почве: 1) за счет сил, действующих на разделе фаз жид­кость - воздух, при этом поверхностное натяжение уравнове­шивает силы, способствующие удалению воды; 2) благодаря силам, действующим на поверхностях раздела жидкой и твер­дой фаз.

Существуют различные термины, применяемые для обозна­чения доступности почвенной влаги. При поступлении воды в сухую почву она вначале впитывается очень быстро. Затем скорость просачивания воды в нижние горизонты становится все медленнее. Когда скорость нисходящего движения воды оказывается резко сниженной, влажность почвы достигает уровня, называемого полевой влагоемкостью. Если понятие «полевая влагоемкость» широко применяется для характери­стики максимальных размеров запаса почвенной влаги, ко­торый может быть использован для роста растений, то влаж­ность устойчивого завядания служит показателем мини­мальных размеров такого запаса. Под влажностью устойчиво­го завядания понимают такую влажность почвы, при которой растения остаются увядшими до тех пор, пока в почву не по­дается вода. Влажность почвы, при которой наступает завяда-ние различных растений, варьирует незначительно. Влажность устойчивого завядания представляет собой нижнюю границу того интервала влажности почвы, в котором возможен рост растений.

Под доступной для растений почвенной влагой понимается то количество воды, которое накапливается в почве от уровня влажности устойчивого завядания до полевой влагоемкости. В среднем легкодоступная для растений влага удерживается в почве силой до 0,5 МПа, среднедоступная - до 1,0-1,2 МПа, а труднодоступная - до 2,5-3,0 МПа. Определение доступной почвенной влаги имеет большое практическое значение для вы­яснения сельскохозяйственной ценности почв, поскольку из­вестно, что в умеренной зоне за вегетационный период расте­ния испаряют больше воды, чем ее выпадает за это время в виде атмосферных осадков. При этом растения используют накопленную с весны доступную почвенную влагу. Вода в по чве передвигается благодаря разности водных потенциалов между различными частями системы (от более высокого к бо­лее низкому потенциалу). По мере иссушения почвы скорость движения воды в ней значительно замедляется.