Довідник з біології

РОСЛИНИ

ОРГАНИ ВИЩИХ РОСЛИН

ВЕГЕТАТИВНІ ОРГАНИ ВИЩИХ РОСЛИН

КОРІНЬ

Корінь (radix) є осьовим органом, характеризується позитивним геотропізмом, необмеженим ростом і виконує наступні функції:

— закріплює рослину в субстраті;

—  поглинає воду й розчини мінеральних солей і проводить їх до надземних органів;

—  служить депо запасних поживних речовин (буряк, морква);

—  бере участь у диханні;

—  синтезує біологічно активні речовини (гормони, алкалоїди, вітаміни, амінокислоти);

—  виділяє в ґрунт різні кислоти (вугільну, яблучну);

—  здійснює симбіоз з іншими організмами;

—  є органом вегетативного розмноження.

Кількість коренів у однієї рослини може бути дуже великою — сотні, тисячі, а іноді й декілька мільйонів. Ступінь їх розвитку залежить від умов навколишнього середовища. Сукупність всього кореня однієї рослини називається кореневою системою. Її складають три різновиди коріння: головний, бічні та додаткові.

Головний корінь розвивається з корінця зародка при проростанні насінини. Бічне коріння є розгілкуваннями головного або додаткового коріння. Додаткове коріння утворюється на стеблах, у деяких рослин — на листі (на цій властивості засновано розмноження живцями; підгортання картоплі сприяє розвитку додаткового коріння).


Рис. 25. Типи кореневої системи: А — стрижнева, Б — мичкувата: 1 — головний корінь; 2 — бічне коріння; 3 — додаткове коріння.


Відомі два типи кореневих систем — стрижньова і мичкува та. Коренева система, в якій добре виражений головний корінь, називається стрижньовою. Вона характерна для більшості дводольних рослин (щавель, соняшник, конюшина). Якщо зародковий корінь рано відмирає або зростання його припиняється, а коренева система складається з маси додаткового та бічного коріння, вона носить назву мичкуватої. Мичкувата коренева система характерна для однодольних і трав'янистих дводольних рослин (хлібні злаки, цибуля, часник, тюльпан).

Розміри кореневої системи у різних рослин різні. Коріння яблуні проникає в ґрунт на глибину 3-4 м, а в сторони від стовбура до 15 м., у конюшини та пшениці — на глибину до 2 м.; у рослин водоймищ вони розташовуються близько до поверхні ґрунту.

У деяких рослин розвивається надземне коріння наступних типів:

—  повітряні (орхідеї) — утворюються на стеблах і звисають униз;

—  ходульні (мангрові рослини тропіків) — відходять від стовбура, досягають поверхні ґрунту й занурюються у нього;

—  чіпкі (плющ);

—  дихальні (болотяні рослини тропіків) — підіймаються над поверхнею болота й забезпечують дихання рослин;

—  коріння — підпори (у болотяних рослин).

Росте корінь своєю верхівкою, заглиблюючись у нижні шари ґрунту. При пошкодженні кінчика головного кореня починається посилений ріст його бічних відгалужень. Цю властивість кореня використовують при вирощуванні розсади культурних рослин із стрижневим коренем. У молодих рослин відщипують кінчик головного кореня, що припиняє його зростання у довжину і спричиняє ріст бічних і додаткових коренів у верхньому, плодючому шарі ґрунту. Після підщипування частини головного кореня розсаду висаджують на постійне місце зростання за допомогою загостреного кілочка — пікетки, звідси цей процес дістав назву пікірування.

Морфологія коренів, глибина і ширина їхнього проникнення у ґрунт залежать від виду рослин, умов їх існування, методів штучного впливу на ріст рослин. За об'ємом кореневі системи рослин завжди більші їхніх надземних частин.

Анатомічна будова кореня. Корінь, як і інші органи рослини, має клітинну будову. Різні його ділянки складаються з неоднакових клітин, що утворюють зони кореня. Це добре видно на молодих коренях цибулі, квасолі, соняшнику, пшениці й інших рослин.


Рис. 26. Ріст кореня верхівкою (а) і посилений ріст бічних коренів після видалення верхівки кореня (б).


На поздовжньому розрізі головні, додаткові та бічні корені мають подібну будову і в них можна виділити такі зони: зона поділу з кореневим чохликом (конус наростання), зона розтягування (власне росту) і початку диференціації клітин, зона всмоктування і провідна зона.

Зона поділу займає верхівку кореня завдовжки 2-3 мм. Це зона клітин, які активно діляться, меристема кореня. Всі тканини кореня виникають із цієї утворювальної тканини. Зона поділу вкрита кореневим чохликом, який захищає верхівку кореня від пошкоджень і полегшує просування кореня в ґрунті. Клітини кореневого чохлика мають підвищений тургор. Вони живуть недовго, поступово відмирають і злущуються. Замість відмерлих клітин постійно утворюються нові за рахунок зони ділення, яку прикриває чохлик.

У зоні розтягування клітини ростуть, збільшуються в довжину і стають циліндричними. У них з'являються великі вакуолі. Сукупний ріст клітин цієї зони створює силу, завдяки якій корінь заглиблюється в ґрунт. Ця зона також невелика і займає декілька міліметрів. У верхній її частині клітини починають спеціалізуватися, перетворюючись повністю в зоні всмоктування в судини, трахеїди та інші види клітин кореня.


Рис. 27. Зони кореня і його первинна будова: а — загальний вигляд;


б — повздовжній розріз; в — поперечний розріз у зоні кореневих волосків: І — зона поділу з кореневим чохликом; II — зона розтягування і початку диференціації клітин; III — зона всмоктування; IV — провідна зона; 1 — початок росту бічного кореня; 2 — кореневі волоски; 3 — волосконосний шар (епіблема, різодерма); 4 — кора кореня; 5 — перицикл; 6 — центральний циліндр; 7 — ксилема; 8 — флоема; 9 — серцевина.


Зона всмоктування (має в довжину від кількох міліметрів до 1-6 см.) характеризується наявністю кореневих волосків — видовжених (0,2-1,0 см.) виростів зовнішніх клітин кореня. Ядро клітин переходить у кореневий волосок і розташовується звичайно в його верхівці. Завдяки великій кількості волосків (кілька сотень на 1 мм2) всмоктувальна поверхня рослин збільшується в десятки разів. Наприклад, загальна всмоктувальна зона кореневої системи озимої пшениці може перевершувати площу надземної частини в 130 разів і становити 100 тис. м2 на 1 га.

Кореневі волоски не довговічні, вони живуть 10—20 днів, а потім відмирають і злущуються. Нові волоски утворюються в процесі росту кінчика кореня в довжину. З ростом кореня в глибину переміщується і зона кореневих волосків.

У різних умовах на коренях навіть однієї і тієї ж рослини кореневі волоски розвиваються неоднаково. Так, у сухому ґрунті вони розвиваються інтенсивніше, ніж у вологому. Коли вологи багато, вони зовсім не розвиваються. У болотяних або водних рослин кореневі волоски звичайно відсутні, проте вони виникають, якщо ці рослини переходять на ґрунтові умови зростання. У епіфітних рослин, які мають повітряні корені, кореневі волоски розвиваються, тільки тоді, коли корінь стикається з твердим субстратом. У деяких рослин роль кореневих волосків виконують гіфи гриба, з яким вони вступають у симбіоз.

Провідна зона, або зона бічних коренів, становить більшу частину кореня, вона розташована над кореневими волосками й досягає кореневої шийки (місця переходу кореня в стебло). У цій зоні утворюються провідні судини та бічні корені. Провідна зона — це посередник між зоною всмоктування кореня і надземною частиною рослини.

У кореня розрізняють первинну і вторинну будову. Первинну будову мають молоді корені. В одних рослин така будова зберігається все життя (більшість однодольних і незначна частина дводольних), а у більшості первинна будова кореня замінюється вторинною. Первинну будову мають коріння всіх рослин у зоні кореневих волосків. На поперечному розрізі добре помітні дві відокремлені частини: центральний циліндр, в якому є радіальний пучок, і периферична частина, що утворює кору кореня з кореневими волосками.

Кора кореня складається з ризодерми і первинної кори. Ризодерма (епіблема) — первинна покривна тканина, клітини якої утворюють кореневі волоски. З ростом кореня клітини ризодерми відмирають, і покривною тканиною кореня стає екзодерма (при збереженні первинної будови) або перидерма (при вторинній будові). Під ризодермою розташована первинна кора кореня. Вона складається з паренхімних клітин, між якими є міжклітинники. Зовнішній шар клітин (екзодерма), розташований під ризодермою, складається з великих, живих клітин. У них відкладаються крохмаль та інші поживні речовини. Ці клітини виконують захисну функцію і здатні пропускати воду й мінеральні солі від кореневих волосків до центрального циліндра. Після відмирання клітин ризодерми екзодерма перетворюється на покривну тканину.

Від центрального циліндра кора кореня відокремлена одним шаром мертвих клітин ендодерми. Внутрішні стінки цих клітин потовщені, не пропускають води та газів. Між мертвими клітинами ендодерми розташовані живі пропускні клітини. Вони тонкостінні, розташовані напроти судин центрального циліндра й легко пропускають розчини речовин до нього.

Центральний циліндр займає середню частину кореня і складається з різних тканин. У периферичній частині його є перицикл, що складається з одного ряду тонкостінних паренхімних клітин. Клітини перициклу (вторинна твірна тканина) періодично діляться і дають початок бічним кореням (звідси — коренетвірний шар), камбію, паренхімі кореня, додатковим брунькам коренепаросткових рослин. Основу центрального циліндра (усередині перициклу) становить паренхімна тканина, в якій радіально розміщений судинний пучок кореня, що складається з ксилеми та флоеми. Судини ксилеми утворюють промені, що йдуть від периферії до центру. Їх звичайно буває три — п'ять, рідко — близько 20. Між променями ксилеми розміщені групи клітин флоеми.

У більшості рослин (дводольних і голонасінних) первинна будова кореня зберігається недовго і переходить у вторинну будову. Така перебудова пов'язана з утворенням на певному етапі їхнього розвитку (після появи перших листків) у центральному циліндрі кореня вторинної меристеми — камбію. За рахунок клітин камбію утворюються вторинні елементи ксилеми і флоеми. У дерев і кущів вторинна ксилема і флоема наростають кільцями, внаслідок чого будова кореня подібна до будови стебла. Первинна кора й ентодерма поступово відмирають і злущуються, а з перициклу утворюється перидерма. Нові шари перидерми закладаються в нижчих шарах вторинної флоеми. Так поступово виникає вторинна будова кореня.

Родючість ґрунту. Для нормального розвитку рослини корені повинні бути забезпечені вологою, свіжим повітрям для дихання і необхідними мінеральними солями. Все це рослини одержують із ґрунту, який є верхнім родючим шаром землі. До складу ґрунту входить пісок, глина, мінеральні солі, гумус, повітря та вода. Гумус — складний комплекс органічних речовин, що утворюється в ґрунті при розкладанні решток рослинних і тваринних організмів (перегній). Він відіграє важливу роль у процесах склеювання агрегатів ґрунту. Родючість ґрунту визначається вмістом у ньому поживних речовин. Найбільш родючі чорноземи, шар гумусу в яких сягає 1 м. Підзолисті ґрунти містять мало перегною (до 20 см). Ще бідніші перегноєм глинисті та піщані ґрунти.

Поглинання коренями води й розчинених у ній мінеральних речовин — найважливіша їх функція, нерозривно пов'язана з усім комплексом процесу обміну речовин рослинного організму. Вода, що надійшла до кореневих волосків, проходить складний шлях по рослині, але, на жаль, фактори, які забезпечують як процес надходження води в кореневі волоски, так і її рух, вивчені ще недостатньо. Є багато різних теорій, які пояснюють ці процеси. Відповідно до гідростатичних законів величина тургорного тиску у всіх частинах клітини однакова, тому сила всмоктування більша в частині, де вищий осмотичний тиск (S = Р - Т, де S — сила всмоктування; Р — осмотичний тиск; Т — тургорний тиск).

Тургор (лат. turgor — здуття, наповнення) — напружений стан клітинної оболонки, створюваний гідростатичним тиском внутріклітинної рідини. В рослинних клітках внутрішній тиск на стіну клітини завжди перевищує тиск на неї зовнішнього середовища. Тургор необхідний для нормального перебігу всіх фізіологічних процесів в організмі рослин. Завдяки тургору тканини рослин мають певну пружність і конструктивну міцність. Зниженням тургору зумовлені процеси в'янення, автолізу та старіння рослин.

Осмос — явище, при якому відбувається вирівнювання концентрацій двох розчинів, розділених напівпроникною оболонкою (наприклад, клітинною мембраною), за рахунок переміщення розчинника з менш концентрованого до більш концентрованого розчину. Осмотичний тиск — надлишковий тиск з боку розчину, що перешкоджає проникненню розчинника з менш концентрованого в більш концентрований розчин через напівпроникну мембрану.

У механізмі поглинання поживних речовин коренем розрізняють два якісно відмінні процеси: метаболічний (активний) і не метаболічний (пасивний). Метаболічне поглинання поживних речовин пов'язується, в першу чергу, з диханням клітин. Дихання визначає існування активної поверхні цитоплазми, швидкість її оновлення, насиченість акцепторами мінеральних сполук, можливість взаємодії з ними.

Не метаболічний механізм поглинання речовин пов'язують з проникненням їх у клітину за градієнтом концентрації. Цей процес не залежить від обміну речовин живої клітини. Основною рушійною силою його визнають дифузію та осмос.

Через кореневі волоски вода надходить у клітини основних тканин кореня. Далі через пропускні клітини — в судини центрального циліндру, а потім у надземну частину рослини по судинах провідної зони. Судини кореня в надземній частині рослини стають судинами стебла. Місце переходу кореня в стебло дещо потовщене й називається кореневою шийкою. Висхідний (від кореня до листків) рух води пояснюється кореневим тиском і присисною дією (транспірацією) листків.

Поряд з цим корінь виконує видільну функцію. Через кореневі волоски виділяються органічні кислоти (оцтова, вугільна, мурашина). Корені виділяють також ферменти та вітаміни, які беруть участь у перетворенні живильних речовин за участю мікрофлори (різосфери) у доступні для рослин форми. Корінь протягом усього життя рослини не припиняє свого росту, має радіальну симетрію.

Для підвищення родючості ґрунту до нього вносять різні добрива. Внесення добрив під час зростання рослин називають підживленням. Залежно від форми внесення добрива підживлення може бути сухим або рідким.

Добрива підрозділяють на дві основні групи:

1.  Мінеральні добрива (або мінеральні солі) — азотні (селітра, сечовина, сульфат амонію), фосфорні (суперфосфат), калієві (хлорид калію, зола). Повні добрива містять азот, фосфор і калій (нітрофоска); до них відносять і органічне добриво — гній. Якщо відсутній один із компонентів, добриво називається неповним.

2.  Органічні добрива — це речовини органічного походження (гній, пташиний послід, торф, гумус).

Виділяють також бактеріальні та «зелені» добрива. Часто у ґрунт вносять гранульовані добрива — суміш торфу або гумусу з мінеральними добривами, приготовану в формі кульок (гранул).

Внесення добрив у ґрунт має бути строго нормованим. Воно залежить від типу ґрунту й потреб рослини. Азотні добрива добре розчиняються у воді та сприяють зростанню надземних частин рослин, тому їх вносять у ґрунт перед посівом. Калій необхідний для росту та розвитку кореневої системи. Фосфор прискорює дозрівання плодів і разом із калієм підвищує холодостійкість рослин. Калієві добрива добре розчиняються у воді, і їх вносять у ґрунт у першій половині літа. Фосфорні добрива погано розчинні у воді, тому їх вносять у ґрунт восени разом із гноєм. Найпоширеніше органічне добриво — гній — містить азот, фосфор і калій, що засвоюються рослиною після розкладання гною мікроорганізмами. Процес цей тривалий, тому гній вносять у ґрунт восени.

Для нормального росту й розвитку рослин у ґрунт у незначній кількості вносять мікроелементи — бор, мідь, марганець, молібден, цинк, алюміній.

Мінеральні солі потрапляють до рослини у вигляді розчинів, тому підживлення краще проводити після дощу, коли ґрунт насичений вологою.

Вода необхідна рослині для підтримки тургора клітин, для набухання та проростання насіння. Особливо багато води необхідно в період зростання. Поливати рослини рекомендується ввечері, коли спадає жара, зрідка, але рясно. Для поливу посадок на великих площах застосовують спеціальні дощувальні установки. У посушливих районах для зрошування ґрунту створюють зрошувальні канали й ставки.

Дихання коренів. Коріння, як і всі органи рослини, дихає, поглинаючи кисень і виділяючи вуглекислий газ. Рослини особливо страждають від нестачі кисню на глинистих і заболочених ґрунтах. Щоб свіже повітря вільно поступало до коріння, ґрунт регулярно розпушують культиваторами або мотиками. Розпушування ґрунту завдяки руйнуванню капілярів дозволяє зберігати вологу, тому його часто називають «сухим поливанням».

Основні видозміни коренів. У процесі пристосування рослин до умов існування коріння придбало крім основних (утримання рослини в ґрунті та всмоктування розчинів) деякі додаткові функції. До них відноситься накопичення запасних поживних речовин, особливо у дво- і багаторічних трав'янистих рослин, які щорічно втрачають надземні пагони. Потовщене в результаті відкладання поживних речовин головне коріння називається коренеплодом (буряк, бруква, ріпа, морква, турнепс, петрушка). Потовщення додаткових коренів (зозулинець, жоржина) називаються кореневими бульбами. У більшості рослин із видозмінами стебла (кореневищні, цибулинні та інші) крім звичайних коренів розвиваються скорочувальні, або втягнуті, корені. Наприклад, у видів крокусу (шафрану) з сімейства ірисових у період цвітіння найнижче міжвузля паростка перетворюється на бульбу, яка вкривається потім зміненим листям (бульбоцибулина).

У деяких тропічних деревних рослин, які мешкають на бідних киснем болотистих ґрунтах, розвивається дихальні корені. Це відростки бічних коренів, які ростуть вертикально вгору й височать над водою або ґрунтом. Вони багаті повітроносною тканиною — аеренхімою — з великими міжклітинними просторами, через які атмосферне повітря проникає в підземні частини коріння.

Корені водяних рослин, які укорінюються в ґрунті, позбавлені кореневих волосків. У рослин — паразитів (повитиця, омела) коріння перетворюються на сисні органи.


Рис. 28. Симбіотічна фіксація азоту в кореневих бульбочках бобових: 1 — корінь гороху з бульбочками; 2 — бульбочки в розрізі; З — проникнення бактерій крізь куприки кореневих волосків.


У більшості видів квіткових рослин молоді корені зростаються з гіфами грибів, утворюючи мікоризу (грибокорінь). Рослина та гриб отримують з такого симбіозу обопільну користь. Деякі види (наприклад, орхідні) навіть не можуть розвиватися без зараження мікоризним грибом. Інші (більшість дерев, чагарники) ростуть і без мікоризи, але при контакті з грибом розвиваються значно краще.

У клітинах коренів деяких рослин (бобові, а також березові, маслинкові, жостерові та інші) поселяються ґрунтові бактерії, що викликать розростання паренхіми й формування так званих бульбочок (рис. 28). Бульбові бактерії-нітрифікатори фіксують атмосферний азот у вигляді сполук, які можуть засвоюватися рослиною. Частина зв'язаного азоту використовується рослиною, а частина залишається в ґрунті. Такі боби, як конюшина та люцерна, накопичують у бульбах азоту від 150 до 300 кг/га. Посіви бобових застосовують у сільському господарстві для збагачення ґрунту азотом.





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