Схема строения корня. Строение и функции корня. Корень и корневые системы цветковых растений, их строение и функции

Одной из важнейших частей растения является корень. Именно он обеспечивает нормальную жизнедеятельность деревьев, трав, кустарников и даже водных представителей флоры. Зачастую надземная часть растения — это лишь верхушка айсберга. Большая его часть может находиться под землёй. Неслучайно корни столь велики, ведь на них возложены очень важные функции. Давайте поближе познакомимся с удивительными особенностями растительного мира.

Функции корней

Корни каждого растения выполняют целый спектр задач, который может разниться от вида к виду, но в большинстве случаев эти задачи одинаковы как для деревьев, так и для меньших их собратьев. Корни деревьев и других надземных растений позволяют им удерживаться в вертикальном положении, противостоять ветру и животным. Это особенно актуально для больших деревьев из-за их массы и высоты. Корневая система помогает им прикрепляться ко дну, а также предотвращает переворачивание некоторых из них.

Ещё одна функция корней — питательная. Они поглощают воду и из почвы и доставляют их в нужные места. Также в них синтезируются некоторые аминокислоты, алкалоиды и другие элементы, в которых нуждаются растения. Некоторые из представителей флоры вообще запасают полезные вещества прямо в корнях (в основном это крахмал и прочие углеводы). Также не стоит забывать о такой вещи, как микориза — симбиоз растения с грибами. Ключевую роль в нём играет именно корень. таково, что некоторые растения размножаются с его помощью - корневыми отпрысками.

Виды корней

В зависимости от строения и функции, которая на них возлагается, существуют разные типы корней. Первый — главный. Он вырастает прямо из семени при его прорастании, чтобы затем стать основной осью всей корневой системы. Помимо главного корня есть также придаточные. Они образуются из разнообразных мест — на стеблях, иногда на листьях, а в некоторых случаях даже на цветах. Ещё один вид — боковые корни. Они появляются из главного или придаточных корней и ветвятся в стороны, образуя новые и новые отростки.

Корневые системы

Все корни, которыми располагает растение, образуют корневую систему. В зависимости от роли различных корней в жизни их хозяина, различают два вида систем — стержневую и мочковатую. Первую отличает ориентированность на главный корень, который разрастается наиболее интенсивно. В этом типе основной стержень развивается значительно эффективнее, нежели боковые. Однако это различие можно заметить в основном на начальном этапе роста. Со временем боковые корни начинают неумолимо догонять своего главного собрата, а у старых растений они даже больше, чем основной. Стержневая система характерна в основном для

Второй тип отличают противоположные стержневому особенности корня. Такую систему называют мочковатой. Она характерна для и отличают её многочисленные придаточные и боковые отростки, заполоняющие пространство под растением. При этом главный корень обычно развит слабо или практически неразвит.

Корень. Строение корня

Каждый корень разделяется на несколько зон, каждая из которых отвечает за собственные уникальные функции. Одно из важнейших мест — зона деления. Она находится на кончике каждого корня и отвечает за его рост в длину. Здесь постоянно размножаются мириады маленьких клеточек. Такой процесс позволяет этой части корня выполнять свою нелёгкую задачу. Но зона деления бесполезна без корневого чехлика, который находится на конце каждого корешка. Он представляет собой слои сросшихся клеток, которые защищают делящиеся клетки от механических повреждений. Помимо этого, корневой чехлик выделяет своеобразную слизь, способствующую продвижению корней в почве.

Следующий сегмент корня — зона растяжения. Она располагается сразу за областью деления и отличается тем, что её клетки постоянно растут, хотя в них практически полностью отсутствует процесс деления. Затем идёт зона всасывания — место, в котором втягиваются из почвы вода и минеральные вещества. Происходит это благодаря мириадам крошечных волосков, покрывающих этот участок. Они существенно увеличивают общую площадь поглощения. При этом каждый волосок работает как насос, всасывая из почвы всё необходимое. Дальше идёт зона проведения, отвечающая за транспортировку воды с минеральными веществами наверх. Также отсюда спускаются вниз элементы, отвечающие за жизнедеятельность корневой системы. Эта часть весьма прочна и именно из неё растут боковые корни.

Поперечный срез

Если разрезать корень, то можно увидеть слои, из которых он состоит. Сначала идёт кожица шириной всего лишь в одну клетку. Под ней можно увидеть основу корня — паренхиму. Именно через её рыхлую ткань вода с минеральными веществами поступает в осевой цилиндр. Формирует его перикамбий — образовательная которая обычно окружает

Вокруг проводящего цилиндра располагаются плотно сомкнутые клетки эндодермы. Они водонепроницаемы, что заставляет живительную влагу с минералами двигаться вверх. Но как же тогда жидкость попадает внутрь? Это происходит благодаря специальным пропускным клеткам, расположенным на эндодерме. В большинстве случаев корни травы, деревьев, кустарников имеют такую структуру, хотя иногда бывают различия.

Микориза

Зачастую корни деревьев являются местом их симбиоза с другими формами жизни. Наиболее частыми партнёрами растений становятся грибы.

Это явление называется микоризой, что расшифровывается как "грибокорень". В это трудно поверить, но большинство деревьев зависят от плодотворного союза с мицелием. Привычные нам берёзки, клёны и дубы извлекают немало пользы из этого симбиоза.

При взаимодействии грибницы с корнями происходит обмен, при котором мицелий отдаёт дереву незаменимые минеральные вещества, получая взамен углеводы. Этот эволюционный ход позволил многим видам растений жить в условиях, неподходящих для их вида. Более того, некоторые представители флоры не существовали бы вовсе, если бы не микориза. Помимо симбиоза с грибами, есть выгодное сотрудничество с бактериями, к которому прибегает корень. Строение корня в этом случае будет отличаться от привычного нам. На нём можно обнаружить клубеньки, в которых обитают специальные бактерии, снабжающие дерево атмосферным азотом.

Вывод

Одной из важнейших частей любого растения является корень. Строение корня идеально приспособлено для задач, которые он выполняет. Корневая система — удивительный механизм, питающий растения. Не напрасно различные мистические течения считают, что дерево объединяет в себе силы неба и земли. Его надземная часть поглощает солнечный свет, а корни получают питание из почвы.

Значение корневой системы не очевидно, так как основное внимание приковывает к себе надземная часть растения: листва, ствол, цветок, стебель. Корень при этом остаётся в тени, скромно выполняя свою почётную миссию.

В зоне деления корня в апикальной меристеме в определенной последовательности и строго закономерно возникают внутренние ткани. Причем, здесь есть четкое разделение на два отдела. От среднего слоя инициальных клеток происходит наружный отдел, который называется периблемой . От верхнего слоя инициальных клеток происходит внутренний отдел, его называют плеромой .

Из плеромы в последствии формируется стела (центральный цилиндр ), одни из ее клеток превращаются в сосуды и трахеиды, из других происходят ситовидные трубки, из третьих - клетки сердцевины и т.д.

Из клеток периблемы образуется первичная кора корня , которая состоит из паренхимных клеток основной ткани.

Из дерматогены (наружного слоя клеток), расположенной на поверхности корня, обособляется первичная покровная ткань, которую называют эпиблемой или ризодермой . Ризодерма — однослойная ткань, которая достигает своего полного развития в зоне поглощения.

является результатом дифференциации меристемы апекса. В первичной структуре корня в области его кончика, можно выделить 3 слоя: наружный — эпиблему , средний — первичную кору и центральный осевой цилиндр — стелу . См. рисунок ниже.

В сформированной ризодерме образуется множество тончайших выростов - корневых волосков (см. рисунки ниже).

Корневые волоски недолговечны. Воду и и растворённые в воде вещества они могут активно поглощать лишь только в растущем состоянии. Благодаря образованию волосков увеличивается более чем в 10 раз общая поверхность зоны всасывания. Как правило, длина волосков составляет не более 1 мм. Они покрыты очень тонкой оболочкой, состоящей из целлюлозы и пектиновых веществ.

В клетки корневых волосков вода проникает пассивно , а именно, благодаря разности в осмотическом давлении почвенного раствора и клеточного сока. А вот минеральные вещества поступают в корневые волоски в результате активного всасывания . Это процесс протекает с затратами энергии, чтобы преодолеть градиент концентрации. После попадания в цитоплазму, минеральные вещества передаются от корневого волоска до ксилемы от клетки к клетке. Благодаря корневому давлению, которое создается силой всасывания всех корневых волосков, а также испарению воды с поверхности листьев растения (транспирацией) обеспечивается движение почвенного раствора вверх по сосудам корня и стебля.

Все эти энергоемкие процессы растение может обеспечивать за счет дыхания !

В результате диффузии кислорода из почвы в ткани происходит дыхание. Для дыхания растениям необходимы органические вещества. Эти органические вещества поступают в корень из листьев. Энергия, образуемая в процессе дыхания, запасается в молекулах АТФ. Эта энергия будет расходоваться на деление клеток, рост, процессы синтеза, транспорт веществ и т.п. Именно по этой причине необходимо, чтобы в почву проникал воздух, а для этого почву надо рыхлить. Кроме того, благодаря рыхлению почвы в ней сохраняется влага, поэтому рыхление часто называют еще «сухим поливом».

Первичная кора, которая, как было сказано выше, образуется из периблемы, состоит из живых тонкостенных паренхимных клеток. В первичной коре можно выделить 3 четко различающихся друг от друга слоя: эндодерму , мезодерму и экзодерму .

Эндодерма — это внутренний слой первичной коры, который прилегает непосредственно к центральному цилиндру или стеле. Эндодерма состоит из одного ряда клеток, у которых есть утолщения на радиальных стенках (также они называются пояски Каспари), чередуемых с тонкостенными пропускными клетками. Эндодерма контролирует прохождение веществ из коры в центральный цилиндр и обратно, так называемые горизонтальные токи.

Следующим слоем, идущим после эндодермы является мезодерма или средний слой первичной коры. В состав мезодермы входят клетки с системой межклетников, расположенные рыхло. По этим клеткам идет интенсивный газообмен. В мезодерме происходит синтез пластических веществ и дальнейшее их передвижение в другие ткани, накапление запасных веществ, а также располагается микориза.

Последний, наружный слой первичной коры называют экзодермой . Экзодерма располагается непосредственно под ризодермой, а по мере того, как отмирают корневые волоски, оказывается на поверхности корня. В данном случае экзодерма может выполнять функции покровной ткани: у нее происходит утолщение и опробковение клеточных оболочек, отмирание содержимого клеток. Среди этих опробковевших клеток остаются неопробковевшие пропускные клетки. Через эти пропускные клетки происходит прохождение веществ.

Наружный слой стелы, который примыкает к эндодерме, называют перициклом . Его клетки в течение длительного времени сохраняют способность к делению. В этом слое происходит зарожение боковых корешков, поэтому перицикл еще называют корнеродным слоем. Характерной чертой корней является чередование в стеле участков ксилемы и флоэмы. Ксилема образует звезду. У различных групп растений число лучей этой звезды может быть разным. Между лучами этой зведы располагается флоэма. В самом центре корня могут располагаться элементы первичной ксилемы, склеренхима или тонкостенная паренхима. Характерной особенностью корня, которая отличает его по анатомической структуре от стебля, является чередование первичной ксилемы и первичной флоэмы по периферии стелы.

Такое первичное строение корня характерно для молодых корней у всех групп высших растений. У папоротников, хвощей, плаунов и представителей класса однодольных цветковых растений первичная структура корня сохранятся в течение всей его жизни.

Вторичное строение корня.

У голосеменных и двудольных покрытосеменных растений первичная структура корня сохраняется только до начала процесса его утолщения Этот процесс — результат деятельности вторичных боковых меристем - камбия и феллогена (или пробкового камбия).

Началом процесса вторичных изменений является появление прослоек камбия под участками первичной флоэмы, направленных вовнутрь от неё. Возникает камбий из слабо дифференцированной паренхимы центрального цилиндра. Наружу он откладывает элементы вторичной флоэмы (или луба), а вовнутрь — элементы вторичной ксилемы (или древесины). В начале этого процесса прослойки камбия разобщены, в дальнейшем происходит их смыкание и образуется сплошной слой. Это происходит благодаря тому, что клетки перицикла интенсивно делятся напротив лучей ксилемы. Из камбиальных участков, которые возникли из перицикла, образуются только паренхимные клетки, так называемых сердцевинных лучей. А вот остальные клетки камбия образуют проводящие элементы: ксилему и флоэму.

Корневой системой называют все корни растения. Ее формируют главный корень, боковые корни и придаточные корни. Главный корень растения развивается из зародышевого корешка. Придаточные корни обычно отрастают от нижних частей стебля растения. Боковые корни развиваются на главном и придаточном корнях.

Корневая система растений выполняет две основные функции. Во-первых, она удерживает растение в почве. Во вторых, корни всасывают из почвы необходимые растению воду и растворенные в ней минеральные вещества.

Если у растения развивается мощный главный корень, то формируется стержневая корневая система . Если же главный корень остается неразвитым или отмирает, а развитие получают придаточные корни, то у растения формируется мочковатая корневая система .

Стержневой тип корневой системы

Для стержневой корневой системы характерен хорошо развитый главный корень. По внешнему виду он похож на стержень. Главный корень вырастает из зародышевого корешка.

Стержневую корневую систему формирует не только главный корень, но и отходящие от него маленькие боковые корни.

Стержневая корневая система характерна для многих двудольных растений. Хорошо развитый главный корень есть у фасоли, клевера, подсолнечника, моркови, одуванчика.

Однако у многих многолетних растений с изначальной стержневой корневой системой рано или поздно главный корень отмирает. Вместо него от стебля отрастают многочисленные придаточные корни.

Существует подтип стержневой корневой системы - ветвистая корневая система . В этом случае сильное развитие получают несколько боковых корней. В то время как главный корень остается укороченным. Тип ветвистой корневой системы характерен для многих деревьев. Такая корневая система позволяет прочно удерживать мощные ствол и крону дерева.

Стержневая корневая система проникает в почву глубже, чем мочковатая.

Мочковатый тип корневой системы

Для мочковатой корневой системы характерно наличие множества приблизительно одинаковых придаточных корней, которые формируют своеобразный пучок. Придаточные корни отрастают от надземных и подземных частей стебля, реже от листьев.

У растений с мочковатой корневой системой может быть и живой главный корень. Однако если он сохраняется, то не отличается по размеру от остальных корней.

Мочковатая корневая система характерна для многих однодольных растений. Среди них пшеница, рож, лук, чеснок, кукуруза, картофель.

Мочковатая корневая система хотя не проникает в почву так глубоко как стержневая, но она занимает большую площадь у поверхности почвы и плотнее оплетает частицы грунта, что улучшает всасывание водного раствора.

На продольном разрезе различают следующие зоны корня (участки корня растения):

• Зона роста с корневым чехликом;
• зона растяжения и начала дифференцировки клеток;
• зона всасывания;
• проводящая зона.

Зоны корня

Роста

Зона роста (зона деления) корня занимает кончик длиной 2-3 мм. Это зона активно делящихся клеток, меристема корня. Все ткани корня возникают из этой образовательной ткани.

Зона роста покрыта корневым чехликом , который защищает ее от повреждений и облегчает продвижение корня в почве. Клетки чехлика обладают повышенным тургором. По мере углубления корня в почве они стираются, наружный слой их слущивается, а изнутри нарастают новые клетки за счет меристемы корня.

Растяжения

В зоне растяжения клетки сильно увеличиваются в продольном направлении и становятся цилиндрическими. В них появляются большие вакуоли. Совокупный рост клеток этой зоны создает силу, благодаря которой корень углубляется в почву.

Эта зона также невелика и занимает несколько миллиметров. В верхней ее части клетки начинают специализироваться, превращаясь окончательно в зоне всасывания в сосуды, трахеиды и другие виды клеток корня.

Всасывания

Зона всасывания корня имеет длину от нескольких миллиметров до нескольких сантиметров. Поверхность ее защищена покровной тканью - кожицей с корневыми волосками. Под кожицей находится кора корня, окружающая его центральную часть с проводящей системой.

Проводящая зона - вся остальная часть корня, начиная от всасывающей и до стебля растения. Этот участок имеет более плотную покровную ткань, утолщен, число сосудов и ситовидных трубок увеличено за счет деятельности камбия.

Зона проведения корня - посредник между всасывающей зоной и надземной частью растения.

Сводная таблица строения и функций зон корня

Внутреннее строение корня растения

Наружная покровная ткань корня - кожица - отличается от кожицы стебля и листа наличием корневых волосков, отсутствием устьиц и кутикулы, легкой проницаемостью для воды, поглощающей способностью.

Клетки кожицы располагаются в один слой. Многие из них имеют корневые волоски - удлиненные цилиндрические выросты внешней стенки клеток кожицы, длиной от 0,15мм до 1см при поперечнике в сотые доли миллиметра. Ядро клетки переходит в корневой волосок и располагается обычно на самом его конце.

В цитоплазме корневого волоска кроме ядра содержатся вакуоли с клеточным соком, бесцветные пластиды. Поверхность волосков покрыта слизистым веществом, склеивающим их с частичками почвы.

Корневые волоски недолговечны. Формируются они за 30-40 часов, живут 10-20 дней, затем отмирают. На смену их на молодом участке корня образуются новые, а участок с отмершими волосками становится проводящей зоной. Количество корневых волосков на 1мм 2 достигает нескольких сотен (например, у кукурузы - 425, у гороха - 230). Благодаря их наличию всасывающая поверхность корня увеличивается в десятки раз.

Кора корня , прилегающая к кожице изнутри, состоит из расположенных в несколько рядов клеток основной ткани. Клетки коры имеют разные размеры. Непосредственно под кожей они крупные, а в слоях, лежащих глубже, - более мелкие.

Самый внутренний слой коры (энтодерма ), облегающий центральную часть корня (центральный цилиндр) с проводящей системой, состоит из одного ряда плотно уложенных клеток. Наружные их стенки (со стороны коры) тонкие, а боковые и внутренние - утолщены и непроницаемы для воды и газов.

Между толстостенными клетками есть небольшое число тонкостенных, расположенных против сосудов центрального цилиндра. Это пропускные клетки, они проводят воду из коры корня в сосуды центрального цилиндра.

Центральный цилиндр занимает срединную часть стебля и состоит из различных тканей. Наружный его слой, примыкающий изнутри к энтодерме, состоит из тонкостенных паренхимных клеток и называется перициклом, или корнеродным слоем.

Клетки перицикла (вторичная образовательная ткань) периодически делятся и дают начало боковым корням, паренхиме корня, придаточным почкам корнеотпрысковых растений, камбию.

Далее, к центру осевого цилиндра, располагается закрытый сосудисто-волокнистый пучок, в котором чередуются участки флоэмы и ксилемы, расположенные радиально. Центр осевого цилиндра корня у большинства видов растений занят одним крупным или несколькими мелкими сосудами. У некоторых видов центр занят клетками основной ткани (паренхимы), заполняющей также промежутки между флоэмными и ксилемными участками.