Біологія - Навчальный посібник - В. О. Мотузний 2009

Частина IІ. Ботаніка
2. Особливості будови рослин - 2.3. Вегетативні та репродуктивні органи рослин
2.3.1. Корінь, особливості його будови та функцій

Вегетативні органи виконують функції підтримання індивідуального життя рослини і забезпечують її живлення та ріст, а також вегетативне розмноження. У водоростей тіло (талом, слань) не почленоване на органи, а представлене однією клітиною, нитками, колоніями або пластинками. У деяких із них помітно диференціювання талому на органи, зовні подібні до стебла і листка вищих рослин. Морфологічна й анатомічна будова вегетативних органів пристосована до виконання властивих їм функцій. У разі зміни функцій відповідно змінюються і вегетативні органи (метаморфоз). Вегетативними органами рослини є корінь і пагін.

Репродуктивні органи рослин забезпечують спорове і статеве розмноження. У спорових рослин є такі спорові органи, як спорангії, соруси, а генеративними органами у квіткових є квітка, плід і насінина.

Корінь - це вегетативний (переважно підземний) орган з необмеженим ростом, яким рослина закріплюється в субстраті. Він поглинає воду й розчинені в ній мінеральні та частково органічні речовини, які з кореня надходять у стебло, синтезує деякі органічні речовини. Через корінь здійснюється зв’язок рослини з мікроорганізмами ґрунту — грибами, бактеріями. Корінь є місцем зберігання запасних речовин, слугує для вегетативного розмноження. У багаторічних рослин корінь втягує у ґрунт основу пагонів з бруньками відновлення. Росте в довжину лише верхівковою меристемою, виявляючи позитивний геотропізм. Тільки в деяких рослин, що ростуть на заболочених ґрунтах і майже не містять повітря, бічні корені можуть рости вгору. На коренях немає вузлів, меживузлів, бруньок (за винятком додаткових).

Шар ґрунту, в якому містяться корені рослин, називається ризосферою. Вона збагачена кореневими виділеннями, відмерлими кореневими волосками і є поживним середовищем для бактерій, грибів, що поселяються тут. Установлено, що в ризосфері бактерій у сотні й тисячі разів більше, ніж поза нею. Завдяки цьому ґрунтові процеси відбуваються в ній інтенсивніше. Представники мікрофлори ризосфери забезпечують рослини азотом, синтезують речовини, що стимулюють ріст, мінералізують органічні сполуки, деякі з них пригнічують рослини, виділяючи токсини, або паразитують на них.

Корені й кореневі системи розвиваються не тільки в ґрунті. Деякі рослини (епіфіти, зокрема, тропічні орхідні) розвивають кореневу систему в повітрі, у воді (гідрофіти: ряска, жабуриння), у товщі стебел інших рослин (видозмінені корені рослин паразитів і напівпа-разитів — омели, повитиці тощо).

За формою корені дуже різноманітні: ниткоподібні, конусоподібні, веретеноподібні, бульбоподібні тощо (мал. 2.11).

Мал. 2.11. Форми коренів:

1 — ниткоподібний: 2 — веретеноподібний; 3 — ріпчастий (2, 3 — запасальні); 4 — стрижнеподібний (типовий); 5 — мичкуватий

Корені рослин проникають у ґрунт на велику глибину, досягаючи ґрунтових вод. Наприклад, головний корінь верблюжої колючки (рослина посушливих напівпустель з родини Бобові) досягає глибини 20 м, головний корінь дворічного дуба — 2 м. На глибину 2 м проникають кореневі системи злакових рослин, а трав’янистих бобових — на 10 м і більше. Загальна довжина всіх коренів дуже велика. Коренева система рослин значно краще розвинена, ніж надземна частина. Наприклад, корені будяку заглиблюються більш як на 6 м за висоти надземної частини 1 м. За звичайних умов вирощування хлібні злаки (пшениця, овес, ячмінь) мають кореневу систему загальною довжиною 20 км, гарбузи — близько 25 км, а загальна довжина кореневої системи жита, яке вирощували в дослідних умовах, сягала 63,2 км. Діаметр кореневої системи плодових дерев у 2—5 разів більший за діаметр крони.

Корені використовують у різних галузях народного господарства: в медицині — як лікарську сировину (корені валеріани, алтеї, женьшеню, ревеню та ін.), в цукровому виробництві (коренеплоди цукрових буряків), у їжу (коренеплоди моркви, петрушки, редису, редьки тощо), в тваринництві як кормові культури (кормові буряки, турнепс тощо), в різних галузях промисловості: для виробництва каучуку (корені кок-сагизу, тау-сагизу, крим-сагизу тощо), гутаперчі (корені бруслини бородавчастої), рослинних барвників (корені алкани красильної, марени красильної, кермеку тощо).

Види коренів. Типи кореневих систем. За походженням розрізняють головний, бічні й додаткові корені (мал. 2.12). Головний корінь (вісь першого порядку) утворюється тільки із зародкового корінця насінини.

Додаткові корені беруть початок від зони кущіння зародка, від стебла і листків або їхніх видозмін. Від головного й додаткових коренів відходять бічні корені — осі другого й наступних порядків галуження. При вирощуванні рослин для збільшення маси додаткових коренів у поверхневих родючих шарах ґрунту на приземні ділянки стебел нагортають купи землі. Щоб збільшити масу бічних коренів, проводять пікірування проростків (переважно при вирощуванні культурних рослин розсадою).

Мал. 2.12. Види коренів:

1 — додаткові; 2 — головний; 3 — ріпчастий; 4 — бульбоподібний; 5 — конусоподібний; 6 — бічні; 7 — кореневий волосок

Головний, бічні й додаткові корені разом становлять кореневу систему. Розрізняють стрижневу, мичкувату та змішану кореневі системи. Стрижневу кореневу систему має більшість представників двосім’ядольних рослин (люцерна, соя, горох, соняшник тощо). У цієї системи переважає головний корінь, а інші займають додаткове положення. Мичкувата коренева система характерна для рослин класу односім’ядольних (жито, пшениця, овес, кукурудза та ін.). У цих рослин головного кореня немає (а якщо він зберігся, то за розмірами не вирізняється серед додаткових), і система представлена мичкою додаткових коренів, що утворилися від вузла кущіння. Змішана коренева система характерна здебільшого для представників трав’янистих двосім’ядольних рослин (суниці, полуниці), в яких відносно добре розвинені усі три типи коренів.

Характеристика зон кореня: особливості їхньої будови та функцій. Зазвичай у корені виділяють такі зони (мал. 2.13): кореневий чохлик, зону поділу клітин, зону росту, зону диференціації, зону всмоктування (зона кореневих волосків, поглинання), провідну зону (зону бічних коренів, зону укріплення).

Мал. 2.13. Зони кореня

Кореневий чохлик захищає молоді тонкостінні клітини меристеми від механічних пошкоджень. Він утворюється зовнішнім шаром клітин апікальної меристеми. Тривалість життя його клітин 2—9 діб, залежно від фізичного стану ґрунту і виду рослин. Крім захисту меристематичних клітин кореневий чохлик сприяє проникненню кореня в глибину. Кореневий чохлик виділяє слиз, яким обволікається корінь, що полегшує його просування між частинками ґрунту, а також забезпечує реакцію кореня на гравітацію (позитивний геотропізм). У клітинах кореневого чохлика функціонує складна система реагування на дію сили гравітації, яка визначає напрямок росту кореня. У бічних коренів другого й наступних порядків, які ростуть не тільки в глибину, а й горизонтально, такої системи немає. Кореневого чохлика немає і на кінчиках тих коренів, які постійно перебувають у товщі води і не контактують з твердим субстратом.

У зоні поділу клітин розміщена апікальна меристема, клітини якої постійно діляться. Її довжина становить близько 1 мм.

Зона росту (витягування) міститься вище зони поділу клітин і має довжину 2—5 мм. Чіткої межі між цими зонами немає. Особливість зони росту полягає в тому, що її клітини не діляться, а ростуть. Їхні оболонки розтягуються, у клітинах з’являються вакуолі, спостерігається диференціація клітин у постійні тканини кореня. Тут формуються епіблема, первинна кора та центральний циліндр.

Довжина зони всмоктування (поглинання) становить 5—20 мм. Розміщена вона вище зони росту і характеризується наявністю кореневих волосків — видовжених виростів (0,15—10 мм завдовжки) клітин епіблеми (ризодерми). Стінка кореневого волоска тонка, целюлозна, ядро зазвичай міститься в його кінчику. Немає кореневих волосків лише у водних і болотних рослин. Корені цієї зони мають первинну анатомічну будову. На 1 мм2 площі поверхні кінчика кореня утворюється близько 400 волосків, залежно від виду рослини, умов зволоження, аерації й температури ґрунту. До прикладу, загальна кількість кореневих волосків у трав’янистих рослин може сягати кількох мільярдів.

Кореневі волоски функціонують упродовж 10—20 діб. У багаторічних злаків та складноцвітих життєдіяльність кореневих волосків довша і живуть вони упродовж одного, а то й двох вегетаційних періодів. У верхній частині зони вони постійно відмирають, а в нижній — постійно утворюються. Тому зона всмоктування ніби переміщується протягом усього періоду росту кореня вниз і завжди перебуває поблизу кінчика кореня. Кореневими волосками верхівка кореня закріплюється в ґрунті, отже, вони сприяють її просуванню між частинками ґрунту.

Провідна зона (зона укріплення бічних коренів) найдовша. Вона збільшується завдяки утворенню бічних коренів і розміщена між зоною всмоктування та кореневою шийкою. Ця зона виконує функцію укріплення рослини в ґрунті та надходження розчинів мінеральних речовин до наземних органів рослини, а органічних — до клітин кореня.

Особливості внутрішньої будови кореня. Для кореня характерне радіальне розміщення провідних тканин (мал. 2.14). Бічні корені формуються із перицнклу, тобто мають ендогенне походження, й закладаються в глибоких шарах кореневої тканини. Деякі корені (в орхідних) мають хлоропласти і здатні до фотосинтезу.

Мал. 2.14. Анатомічна будова кореня:

а — одно- і б — двосім’ядольних рослин; в — закладання бічного кореня; 1 — епіблема; 2 — кореневий волосок; 3 — екзодерма; 4 — мезодерма (корова паренхіма); 5 — ендодерма: 6 — пропускна клітина (3—6 — первинна кора); 7 — перицикл; 8, 9 — первинна флоема та ксилема; 10 — склеренхіма; 11 — основна паренхіма (7—11 — центральний циліндр)

Диференціація тканин кореня відбувається у зоні всмоктування. За походженням це первинні тканини, бо утворюються з первинної меристеми зони поділу. Тому мікроскопічна будова кореня в цій зоні називається первинною. Тут розрізняють центральний (осьовий) циліндр і первинну кору, вкриту одним рядом клітин з кореневими волосками — епіблемою (ризодермою). Зовнішній шар центрального циліндра — перицикл складається з одного (рідше кількох) ряду живих паренхімних клітин. З нього утворюються бічні корені (тому перицикл називають коренерідним шаром), а при переході кореня до вторинної будови формуються вторинні твірні тканини: камбій і корковий камбій — фелоген.

Первинна кора зазвичай досить добре розвинена. На її частку припадає основна маса первинних тканин кореня. В ній розрізняють зовнішню (ектодерма), середню (мезодерма, корова паренхіма) і внутрішню (ендодерма) частини. Клітини екзодерми живі, тісно зімкнені, з потовщеними оболонками. Коли ризодерма з кореневими волосками відмирає, розміщені під нею клітини екзодерми злегка корковіють і до утворення вторинної покривної тканини виконують захисну й частково — механічну функції.

Центральний циліндр займає центральну частину кореня і складається із первинної твірної тканини — перициклу, судинно-волокнистого пучка, клітин основної і механічної тканин. У судинно-волокнистому пучку чергуються ділянки ксилеми й флоеми. У корені ксилема розвинена краще, ніж флоема. Вона досягає центра кореня і розходиться від нього променями (у двосім’ядольних рослин їх 2—5, в односім’ядольних більш як 5). Флоема займає невеликі ділянки між променями ксилеми. На відміну від стебла, в корені зазвичай немає розвиненої серцевини.

В односім’ядольних і папоротей первинна анатомічна будова кореня зберігається упродовж усього життя. В голонасінних і покритонасінних двосім’ядольних у зоні закріплення будова кореня змінюється, що зумовлено утворенням вторинних твірних тканин камбію і коркового камбію.

Ріст кореня та чинники впливу на цей процес. Корінь росте в довжину за рахунок верхівкової меристеми, що міститься під кореневим чохликом. В товщину він може наростати за рахунок вторинних твірних тканин — камбію й коркового камбію. На ріст і розвиток кореневих систем впливають вологість ґрунту, температура, доступ кисню, вміст поживних речовин, а в культурних рослин — умови догляду. Чим краще розвинена коренева система, тим більше вона забезпечує рослину потрібними поживними речовинами, а отже, сприяє підвищенню врожаю.

Дихання коренів. Корені, як і інші органи, дихають. Оскільки, в них не відбувається фотосинтез, необхідну для життєдіяльності енергію вони отримують, тільки розщеплюючи органічні речовини, що надходять низхідними потоками флоеми від фотосинтезуючих частин рослини. Для дихання потрібний доступ кисню. Дихання у багатьох водних і болотних рослин забезпечує добре розвинена аеренхіма в стеблах, завдяки якій повітря надходить до коренів. У деяких рослин цю функцію виконують дихальні корені.

Для того щоб до коренів культурних рослин надходило повітря, розпушують ґрунт. Краще робити це навесні й після дощів, коли на поверхні утворюється кірка, яка перешкоджає надходженню повітря в ґрунт. Особливо потерпають від нестачі повітря рослини, що ростуть на важких глинистих або дуже зволожених ґрунтах, де вода витісняє повітря й нормальне дихання коренів порушується. У важкий суглинистий ґрунт надходить недостатньо повітря. Це призводить до так званого повітряного (кисневого) голодування коренів.

Ґрунт і його значення в житті рослин. Ґрунт — верхній шар земної кори, який зазнав сумісного впливу клімату, рослинних і тваринних організмів (а на окультурених територіях — і діяльності людини), здатний забезпечувати кореневе живлення рослин. Основною характеристикою ґрунту є родючість — здатність забезпечувати потреби рослин в елементах живлення, воді, повітрі, теплоті для їхньої нормальної життєдіяльності та для вирощування врожаю.

Родючість ґрунту може виявлятися тільки в процесі його сільськогосподарського використання. Вирощувані людиною сільськогосподарські культури є продуктами харчування і сировиною для виготовлення промислових виробів. Отже, ґрунт — основне джерело харчових ресурсів для людства, головне багатство, від якого залежить наше життя. Турбота про ґрунт та його захист гарантує наступним поколінням людей отримання необхідних ресурсів для вирощування сільськогосподарських рослин.

Родючість здебільшого залежить від структури ґрунту та запасів у ньому гумусу. Елементарні частинки ґрунту — структурні агрегати — зазвичай склеєні в грудочки різної форми й розмірів. Властивість ґрунту утворювати агрегати певної форми й розміру називають структурністю ґрунту, а самі агрегати — структурою. Структура ґрунту формується за достатнього вмісту в ньому мулу, гумусу, увібраного кальцію або магнію та за активної діяльності мікроорганізмів. Вважають, що найкращими для росту культурних рослин є ґрунтові умови, коли грудочки ґрунту мають розмір від 0,25 до 10 мм у діаметрі і є стійкими проти розмивання. Структурні ґрунти добре вбирають і зберігають воду, містять більше повітря, завдяки чому в них створюються сприятливі водний, повітряний і поживний режими.

Найкращу структуру і механічний склад мають чорноземні ґрунти.

Склад ґрунту. Ґрунт містить елементи материнської породи, воду, повітря, органічні й мінеральні речовини та різноманітні живі організми (едафофон, мал. 2.15). У ньому поряд із рослинами живе багато живих організмів — від мікроорганізмів до дрібних ссавців (кроти, землерийки, бурундуки). Багато риючих істот, серед яких особливе місце посідають мурашки і дощові черв’яки, аерують ґрунт та поліпшують його зволоженість. Дощові черв’яки, яких Аристотель назвав «кишками землі», пропускають ґрунт через свій травний апарат, поліпшуючи стан ґрунту. За один рік дощові черв’яки можуть переробити до 500 т ґрунту на площі 1 га. Цей ґрунт дуже родючий і містить порівняно з навколишнім у 5 разів більше Нітрогену, в 7 разів — Фосфору, в 11 разів — Калію, утричі — Магнію і удвічі більше Кальцію. Бактерії та гриби — основні деструктори органічних речовин у ґрунті.

Мал. 2.15. Фрагмент ділянки ґрунту

Тварини використовують ґрунт по-різному. Одні постійно заселяють його порожнини різного діаметра чи водні плівки, другі здатні самостійно робити ходи, нори, змінюючи тим самим структуру ґрунту; треті лише тимчасово закопуються у ґрунт, використовуючи його як схованку від впливу несприятливих умов середовища або для проходження певної фази розвитку.

Гумус — складний комплекс органічних речовин, який утворюється в ґрунті при розкладанні рослинних решток і тваринних організмів (перегній). За складом гумус неоднорідний, для кожного типу ґрунту характерний певний його склад. Важливу роль відіграє він у процесах склеювання ґрунтових агрегатів. Повільно розкладаючись у ґрунті, слугує джерелом зольних елементів живлення рослин, а вбираючи розчинні елементи живлення (Калій, Фосфор), запобігає їх вимиванню. Чим більше гумусу, тим родючіший ґрунт. Найбільш родючими є багаті на гумус чорноземи й темні лучні ґрунти заплав і трав’янистих прерій; підзолисті, глинисті й піщані ґрунти не мають грудочкової структури, бідні на гумус і менш родючі.

Рослина і ґрунт перебувають у постійному і тісному взаємозв’язку. Щороку рослини вбирають із ґрунту велику кількість поживних речовин, запас яких поповнюється органічними рештками відмерлих рослин і тварин. На культурних ґрунтах повернення поживних речовин недостатнє, тому з кожним роком кількість їх зменшується.

Нестачу поживних речовин у ґрунті компенсують внесенням добрив — органічних (гній, пташиний послід, торф, сечовина тощо) і мінеральних (амонію сульфат, селітри, попіл, калію хлорид, суперфосфат тощо). При цьому потрібно враховувати норми і час внесення добрив, їхню розчинність, потребу в них рослин, тип ґрунту.

Для того щоб вирощувати високі врожаї сільськогосподарських культур, слід також створювати сприятливі умови для дихання коренів, здійснюючи відповідний обробіток ґрунту. Розпушування ґрунту поліпшує умови дихання коренів і зберігає вологу (тому його називають сухим поливанням), а поливання забезпечує розчинення потрібних рослині поживних речовин.

Ґрунти поділяють переважно за їх материнською породою або механічним складом. Найбільш поширені в Україні ґрунти дерново-підзолисті, дернові, болотні, сірі лісові, бурі лісові, опідзолені чорноземні, чорноземно-лучні, чорноземні, каштанові, солончаки.

Необхідність охорони ґрунтів. У процесі обробітку ґрунту людина намагається підвищувати його родючість. Але внаслідок дії людини на ґрунт у ньому відбуваються й негативні процеси: ерозія, забруднення хімічними речовинами, засолення, заболочування, а також пряме знищення й відведення ґрунтів під споруди, будови, водосховища тощо. Ерозія грунту — це руйнування його водою (водна ерозія), вітром (вітрова, або еолова, ерозія), в процесі обробітку (агротехнічна ерозія) із зміною властивостей і цілісності його поверхні, що звичайно супроводжується перенесенням ґрунтових частинок з одного місця на інше. Причинами ерозії є: 1) безконтрольне вирубування лісів; 2) нерегульоване випасання худоби; 3) неправильна оранка ґрунту на схилах; 4) застосування неправильних способів землеробства.

Природна ґрунтова ерозія — процес досить повільний. Наприклад, шар ґрунту 20 см під покривом лісу може бути знесений поверхневими водами за 174 тис. років, під лукою — за 29 тис. років. Поля правильних сівозмін втрачають 20 см ґрунту за 100 років, а при монокультурі кукурудзи — за 15 років. В останніх двох випадках швидкість руйнування ґрунтового покриву набагато перевищує швидкість ґрунтоутворення. Ерозія зумовила повну втрату родючості більш як половини всіх орних земель світу. Щороку через ерозію із сільськогосподарського використання вибуває від 50 до 70 тис. га земель (більш як 3 % ріллі за рік).

Крім ерозії негативно впливають на ґрунти засолення й заболочення. Засолення виникає через безсистемне поливання без застосування дренажу. Небезпечним є так зване повторне засолення, яке може відбуватися, коли ґрунтові води, що залягають неглибоко і піднімаються по ґрунтових капілярах, випаровуються, залишаючи на поверхні ґрунту солі. За неправильного поливання відбуваються підняття ґрунтових вод, заболочення і засолення ґрунту солями, розчиненими в цих водах.

Заболочення ґрунтів тісно пов’язане з їхнім водним режимом і можливе тільки за постійного або тривалого їх перезволоження. Особливо часто цеіі процес спостерігається у прилеглих до водосховищ зонах. Рівень ґрунтових вод тут різко підвищується, внаслідок чого починається заболочення рівнинних ділянок. Близько 5 млн га у південних районах України, на яких широко проводиться зрошувальна меліорація або які прилягають до штучних водойм чи підтоплені, мають підвищений вміст солей. Тому ці масиви менш продуктивно використовують у сільському господарстві або взагалі вилучають із сільськогосподарського обробітку. Хімічна меліорація таких ґрунтів за допомогою гіпсування — один із способів збереження родючості земель України.

Проте внаслідок бурхливого розвитку хімізації всіх галузей народного господарства й побуту різко зросли масштаби забруднення ґрунтів хімічними речовинами. Досить негативно позначається на ґрунтах неправильне застосування мінеральних добрив і пестицидів. Установлено, що стійкі пестициди, відіграючи позитивну роль у захисті рослин і тварин від хвороб, бур’янів, шкідників, водночас негативно впливають на чисельність і активність ґрунтової фауни й мікроорганізмів. Залишки пестицидів або продукти їх перетворення надходять у вигляді домішок в природні води, в харчі й часто стають досить шкідливими для людини.

Незбалансоване внесення в ґрунт мінеральних добрив зумовило в усіх регіонах країни надмірну концентрацію шкідливих речовин у сільськогосподарських продуктах. У рослинницькій і тваринницькій продукції міститься надлишкова кількість гербіцидів, пестицидів, нітратних форм Нітрогену, тобто біологічно активних речовин, які негативно впливають на організм людини.

Ґрунти забруднюються також відходами промислового виробництва — газами металургійних заводів, відходами нафтових промислів, пилом цементних заводів і пустої породи, яку викидають на поверхню в районах видобутку вугілля і рудних родовищ. Особливо інтенсивно забруднюються ґрунти навколо металургійних та хімічних підприємств. У ґрунті також нагромаджуються Арсен, Меркурій, Флуор, Плюмбум та інші хімічні елементи. Забруднення ґрунту пилом металів у поєднанні із суперфосфатом токсично діє на кореневу систему рослин, затримує їх ріст, зумовлює їх загибель. Вчені підрахували, що в Україні нині забруднено близько 60 % чорноземів.

Охорона ґрунтів — це система правових, організаційних, економічних та інших заходів щодо їх раціонального використання, запобігання необгрунтованому вилученню земель із сільськогосподарського обороту, захисту від шкідливих антропічних впливів, а також щодо відтворення і підвищення родючості ґрунтів.

Правові основи охорони земель закладено в Земельному кодексі України.

Мінеральне живлення рослин: поглинання води та мінеральних речовин із ґрунту. Живлення рослин полягає у поглинанні ними із навколишнього середовища речовин, потрібних для процесів життєдіяльності, а також розподіл та використання їх в обміні речовин. У процесі фотосинтезу рослинні організми синтезують органічні речовини, частину яких використовують для побудови самого організму, а частину витрачають як джерело енергії. До складу органічних речовин входять різні хімічні елементи, які надходять до рослин із ґрунту.

Більшість рослин поглинають воду пасивно — силою, що утворюється завдяки різниці між осмотичним і тургорним тиском. Рослини, що адаптувалися до існування на засолених субстратах, використовують активне транспортування води проти градієнта концентрації солей, витрачаючи на це значну частину продуктів асиміляції. Через це вони завжди низькорослі. Мінеральні речовини рослини поглинають активним всмоктуванням. Проте рослини здатні не тільки поглинати мінеральні речовини із ґрунтового розчину, а й розчиняти нерозчинні у воді сполуки. Цьому сприяють виділювані рослиною органічні кислоти — яблучна, лимонна та ін.

Через різницю в концентрації солей ґрунтового розчину і цитоплазми клітин епіблеми виникає осмос — переміщення розчинника з ґрунту у волосконосні клітини. Відомо, що концентрація речовин у клітинах кореня зростає від периферії до центра (градієнт концентрації). Внаслідок цього вода й розчинені в ній речовини переміщуються до судин центрального циліндра кореня, і виникає кореневий тиск (мал. 2.16), під дією якого розчин рухається до стебла. Крім кореневого тиску (нижній водяний насос) рух розчину по судинах підтримує також процес транспірації в листках (верхній водяний насос). Під дією великої сили зчеплення молекул води між собою утворюються своєрідні стовпчики води у провідній системі рослини. Починаються такі стовпчики у кореневих волосках, а закінчуються — у продихах листків. Кореневим тиском вода ніби «закачується» до ксилеми, а транспірація забезпечує її транспортування на потрібну висоту.

Мал. 2.16. Вимірювання кореневого тиску

Роль мінеральних речовин у процесах життєдіяльності рослин в той чи інший період вегетації визначають методом водних культур. Водна культура — це рослини, вирощені без ґрунту в посудинах з водними розчинами мінеральних солей при надходженні в розчин повітря (аерація розчину). При цьому використовують різні варіанти поживних середовищ, змінюючи в них вміст тих чи інших компонентів і порівнюючи характер вегетації рослин на цих середовищах з вегетацією культур, для вирощування яких використовують «стандартний» набір речовин.

Рух неорганічних та органічних речовин по кореню. Рух води і розчинених у ній речовин у рослині відбувається переважно двома шляхами: дифузією та потоком. Дифузія води і речовин відбувається за градієнтом концентрації, а рух потоком — за градієнтом гідростатичного тиску. По судинах вода рухається, як по трубах, за загальними законами гідродинаміки, а в паренхімних клітинах — осмотичним шляхом, причому пересування води в живих клітинах значно утруднене.

У корені рух води та розчинених у ній речовин починається із всмоктування її кореневими волосками. Із волосків до ксилеми центрального циліндра вода надходить через цитоплазму живих клітин кори кореня, а також по клітинних стінках. Таким шляхом вода пересувається повільно й на невелику відстань. Нарешті, вода й розчинені в ній речовини надходять до ксилеми (ксилемний сік), а далі ксилемний сік по судинах ксилеми рухається завдяки кореневому тискові. По ксилемі кореня можуть переміщуватися й органічні речовини, наприклад запасні речовини кореня навесні.

Добрива. З кожним урожаєм із ґрунту виноситься певна частина мінеральних речовин, і він поступово виснажується. Запас необхідних елементів поповнюється мінеральними (амонію сульфат, сечовина, калію хлорид, суперфосфат, фосфоритне борошно; калієва, кальцієва і натрієва селітри та ін.) та органічними (перегній, торф, торфокомпосте, зелені добрива, пташиний послід) добривами, які в тій чи іншій формі (порошок, розчини для рідкого підживлення) застосовують у різні строки залежно від типу ґрунту, його родючості й потреб рослин. Наприклад, азотовмісні добрива, які сприяють росту рослин, вносять перед висіванням або на початку літа. У період формування плодів рослинам потрібно більше Фосфору та Калію.

Кількість добрив, які потрібно внести в ґрунт, визначають за допомогою хімічного аналізу ґрунту. Як надлишок окремих елементів у ґрунті, так і їх нестача можуть негативно впливати на врожайність культур. Строки внесення добрив визначають з урахуванням їх здатності розчинятись у воді. Важкорозчинні (фосфатні) й нерозчинні (органічні) добрива вносять восени, щоб до весни вони під дією ґрунтових організмів розклалися до розчинних у воді мінеральних сполук і з талими водами надійшли в ґрунт. Добрива можна вносити в окремі фази розвитку рослин як підживлення. Воно буває сухим (розсипають порошкоподібні добрива) та вологим (у ґрунт вносять розчини добрив).

Основні видозміни кореня. Корені можуть видозмінюватись залежно від функцій, які виконують. До видозмінених коренів (метаморфозів) належать: запасальні корені; коренеплоди й коренебульби (кореневі шишки), повітряні, дихальні, ходульні корені; гаусторії; контрактильні корені; мікоризні та бульбочкові корені (мал. 2.17). Запасальними є корені, в паренхімі яких відкладаються запасні поживні речовини. Коренеплоди формуються за рахунок головного кореня і пагона. Кореневі бульби (кореневі шишки) утворюються бічними й додатковими коренями (жоржини, батат тощо). Вони не мають вічок (бічних бруньок) і лусок — видозмінених листків, які є у бульб картоплі.

Повітряні корені за походженням є додатковими. Вони утворюють повітряну мичкувату кореневу систему (орхідні) або формуються на пагонах рослин, ростуть униз і, досягаючи ґрунту, вростають у нього, виконуючи функції звичайних коренів.

Мал. 2.17. Видозміни коренів:

а — повітряні (орхідеї); б — опорні додаткові колені кукурудзи; в — дихальні (видимі після відливу) та ходульні (є) корені мангрових рослин; г — гаусторії омели; е — бульбочкові: 1 — гороху; 2 — конюшини червоної; 3 — серадели; 4 — люпину; 5 — буркуну; ж — коренебульби (1 — жоржини; 2 — орхідеї); д — коренеплоди моркви: з — буряку; і — зовнішня; к — внутрішня мікоризи

Ходульні корені є додатковими за походженням. Розвиваються в так званих мангрових рослин, що ростуть у зоні приливів, і є додатковою опорою для рослини. Мангрова рослинність характерна для побережжя океанів.

Гаусторії — це додаткові всмоктувальні корені рослин-паразитів і напівпаразитів, які проникають у корені або пагони рослин-хазяїнів.

Контрактильні, або втягувальні, корені можуть бути головними і додатковими. Здатні скорочуватись, втягуючи рослину або її частину (кореневища, цибулини тощо) глибоко в ґрунт, що дає змогу їм витримувати несприятливі кліматичні умови (проліски, конюшина, морква тощо).

Причіпки — додаткові корені, розміщені вздовж наземного стебла. За їх допомогою рослини із слабким стеблом прикріплюються до опори (плющ).

На коренях можуть оселятися гриби або бактерії. Якщо на них оселяється гриб, то утворюється симбіотична структура — грибокорінь, або мікориза. В цьому разі гіфи гриба замінюють рослині кореневі волоски. Майже 80 % вищих рослин мають мікоризу. За розміщенням гіфів гриба розрізняють ектомікоризу (гіфи обплітають корінь) й ендомікоризу (гіфи проникають у тканини кореня). У корені бобових рослин проникають бактерії, які зумовлюють утворення наростів-бульбочок (бактеріоризні корені). Особливість бульбочкових бактерій виявляється у їх здатності засвоювати молекулярний азот повітря і переводити його в сполуки, які можуть споживати вищі рослини. Підраховано, що на 1 га посіву люцерни бульбочкові бактерії можуть засвоїти 150—200 кг вільного азоту. Тому бобові рослини використовують як зелені добрива.





Відвідайте наш новий сайт - Матеріали для Нової української школи - планування, розробки уроків, дидактичні та методичні матеріали, підручники та зошити