2. Виды корней, типы корневых систем и видоизменения корня. Функции корня. Внутреннее строение корня.

Корень является осевым органом, обладает положи­тельным геотропизмом, неограниченным ростом и выпол­няет следующие функции:

- закрепляет растение в почве;

- поглощает воду и растворы минеральных солей и проводит их в надземные органы;

- служит депо запасных питательных веществ (свекла, морковь);

- участвует в дыхании;

- синтезирует биологически активные вещества (гор­моны, алкалоиды, витамины, аминокислоты);

- выделяет в почву различные кислоты (угольную, яб­лочную);

- осуществляет симбиоз с другими организмами;

- является органом вегетативного размножения. Количество корней у одного растения может быть очень большим, сотни, тысячи, а иногда и несколько миллионов. Степень их развития зависит от условий окружающей среды. Совокупность всех корней одного растения называется корневой системой. Ее составляют разновидности корней: главный, боковые и придаточные.

Главный корень развивается из корешка зародыша при прорастании семени. Боковые корни являются разветвлениями главного или придаточных корней. Придаточные корни образуются на стеблях, у некоторых растений на листьях (на этом свойстве основано размножение черенка ми; окучивание картофеля способствует развитию прида­точных корней).

Корневая система, в которой хорошо выражен главный корень, называется стержневой.

Она харак­терна для большинства двудольных растений (щавель, подсолнечник, клевер). Если зародышевый корешок рано отмирает или рост его приоста­навливается, а корневая система состоит из массы придаточных и боковых корней, она носит назва­ние мочковатой. Моч­коватая корневая система харак­терна для однодольных и травя­нистых двудольных растений (хлебные злаки, лук, чеснок, тюльпан).

Размеры корневой системы у разных растений различны. Кор­ни яблони проникают в почву на глубину 3-4 м, а в стороны от ствола - до 15 м, у клевера и пше­ницы на глубину до 2 м; у расте­ний водоемов они располагаются близко к поверхности почвы.

У некоторых растений разви­ваются надземные корни следую­щих типов:

- воздушные орхидеи) - обра­зуются на стеблях свисают вниз;

- ходульные, (мангровые расте­ния тропиков)- отходят от ствола, достигают Поверхности, почвы и внедряются в нее;

- цепляющиеся (плющ);

- дыхательные (болотные растения тропиков) - под­нимаются над поверхностью болота и обеспечивают дыха­ние растений;

- корни-подпорки (у болотных растений).

По форме корни довольно однообразны: цилиндриче­ские (хрен), конические (одуванчик) или нитевидные (пшеница, подорожник). Внутреннее строение можно рас­смотреть на продольном и поперечном срезах корня.

На продольном срезе растущего корня можно выделить следующие зоны: зону деления клеток, зону роста, зону всасы­вания и зону проведения. Любой корень - главный, боковой или придаточный - растет своей верхушкой, где находится образовательная, ткань (верхушечная меристела), клетки которой интенсивно делятся. Зона деления (конус нарастания) с мелкими тонкостенными заполнен­ными цитоплазмой клетками прикрыта корневым чехликом (длиной около 1 мм). Его клетки выполняют защит­ную функцию, выделяют слизь, которая облегчает про­движение корня в почве, и определяют направление роста корня (положительный геотропизм). Клетки корневого -чехлика недолговечны. Они быстро отмирают, слущиваются и постоянно заменяются новыми. Перестав делить­ся, клетки зоны деления вытягиваются вдоль оси корня и увеличиваются: в размерах. Они составляют следующую зону - зону растяжения, или роста. На расстоянии 2-3 мм от кончика корня находится зона всасывания, или зона корневых волосков. Корневые волоски хорошо заметны невооруженным глазом у некоторых проростков (горох, пшеница), имеют вид легкого пушка. Они образуются из клеток первичной покровной ткани корня (эпиблемы). Корневой волосок представляет собой выпячивание (до 10 мм длиной) клетки кожицы корня. Он покрыт клеточной обо­лочкой, под которой находятся цитоплазма, ядро, лейко­пласты, вакуоль с клеточным соком, митохондрии. Корневые волоски живут 10-20 суток, а затем отмирают. По мере роста корня образуются новые корневые волоски. Проникая между частицами почвы, они всасывают воду и растворенные в ней минеральные вещества. За зоной вса­сывания следует зона проведения, по клеткам которой во­да с минеральными солями передвигается к стеблю. В этой зоне начинается ветвление главного корня и появление боковых корней.

На поперечном срезе молодого корня определяется первич­ное его строение: наружный слой - покровно-всасывающая ткань (ризодерма, эпиблема), средний - первичная кора, в центре - осевой цилиндр, или стела. Эпиблема корня – кожица с корневыми волосками - выполняет как покров­ную функцию, так и функцию всасывания воды и мине­ральных веществ из почвы.

Первичная кора состоит из экзодермы, мезодер­мы и эндодермы. Клетки экзодермы расположены плотно, в несколько рядов. Их оболочки пропитаны суберином и лигнином и непроницаемы для воды и газов. Вода и мине­ральные вещества проходят по пропускным клеткам с тонкими целлюлозными стенками, которые расположены под корневыми волосками. Мезодерма - это паренхима первичной коры. Ее клетки живые; они выполняют за­пасающую функцию и про­водят воду и минеральные соли от корневых волосков в центральный осевой ци­линдр. Эндодерма - это вто­рой слой коры из клеток, рас­положенных в один ряд. Их стенки могут быть утолщен­ными или тонкими.

Наружный слой стелы (центрального осевого ци­линдра) состоит из клеток перицикла (образователь­ная ткань, зачатки боковых корней и придаточных по­чек). В стеле элементы пер­вичной флоэмы чередуются с лучами первичной ксилемы.

У споровых и растений класса Однодольные первич­ная структура корня сохра­няется в течение всей жизни, у голосеменных и двудоль­ных - до появления камбия и начала утолщения корня.

Вторичное строение корня формируется с появлением прослоек камбия из тонкостенных клеток паренхимы цент­рального цилиндра под участками первичной флоэмы. К центру камбий откладывает клетки вторичной ксилемы (древесины), а к периферии - элементы вторичной флоэмы (луб). В перицикле появляется на пробковый камбий (феллоген), который наружу откладывает клетки вторичной по­кровной ткани - пробки. Пробка изолирует первичную ко­ру от проводящих тканей, она отмирает и сбрасывается. Ко­рень вторичного строения содержит пробку и вторичную кору, камбий и ксилему с сердцевинными лучами.

Для нормального роста корня необходимо обеспечение его растворами минеральных веществ и в достаточном ко­личестве - водой. Почва должна быть взрыхленной, чтобы в нее свободно поступал воздух, обеспечивая дыха­ние корней, и достаточно теплой.

Поступление раствора минеральных веществ в корневой волосок происхо­дит благодаря разности их концентраций в клеточном соке и в почве (посред­ством диффузии и актив­ного транспорта). Далее эти растворы продвигают­ся по паренхиме от клеток с меньшей сосущей силой к клеткам с большей сосущей силой. Величина сосущей силы определяется раз­ностью осмотического и тургорного давления. Различие в концентрации солей создает осмотическое давление, ко­торое обусловливает диффузию веществ через клеточную оболочку. Тургорное давление - это давление, которое ока­зывает живое содержимое клетки на ее оболочку. Движе­ние раствора минеральных солей от корня вверх по сосу­дам обеспечивается корневым давлением, которое с силой выталкивает раствор из клеток корня в сосуды, и испаре­нием воды листьями.

Растения в теплицах можно выращивать без почвы, на водной среде, содержащей все необходимые им элементы. Такой способ получил название гидропоники. Существует также способ аэропоники - воздушной культуры, когда корневая система находится в воздухе и периодически опрыскивается питательным раствором.