Биоразнообразие растений

февраля 20, 2024

МОРФОЛОГИЯ КОРНЯ

Корень - один из основных вегетативных (осевых) органов листостебельных растений, обладающий радиальной симметрией, растущий неограниченно долго своей верхушкой (за счет апекальной меристемы), способный ветвиться. Он никогда не несет на себе никаких других боковых органов, не имеет узлов и междоузлий. Кончик его, как правило, покрыт корневым чехликом (защищает клетки меристемы от механических повреждений при продвижении корня между частицами почвы). Главная функция корня - поглощение воды с растворенными в ней минеральными веществами. Корень выполняет и другие функции -прикрепление растения к субстрату, синтез и выделение различных веществ, у многолетников он является местом отложения питательных веществ, а у некоторых растений (одуванчик и др.) может служить для вегетативного размножения.

По происхождению различают корни: главные, боковые и придаточные (рис.1).

Рис. 1. Корневые системы. А - главного корня (аллоризная) одуванчика;

Б - первично-гаморизная у селагтеллы тамарисколистной;

В - вторично гоморизная: а -у лютика едкого, б -у пшеницы;

Г - главного и придаточных корней (смешанная у земляники):

1 - главный корень, 2 - боковые, 3 - придаточные корни

Главный корень развивается из зародышевого корешка семени, отличается своими более крупными размерами и обладает явно выраженным положительным геотропизмом (направленным ростом к земле).

Придаточные (адвентивные) корни возникают, как правило, эндогенно на других органах растения - на гипокотиле, нижних междоузлиях стебля (стеблеродные придаточные корни), листьях (листородные придаточные корни), реже - на старых участках корней (корнеродные придаточные корни). Придаточные корни часто образуются у однодольных, преимущественно злаковых растений. Они образуются и при вегетативном размножении растений: на стеблевых черенках, корневищах, изолированных листьях и пр. Придаточные корни обладают слабо выраженным положительным геотропизмом.

Боковые корни могут образовываться (всегда эндогенно) на главном и придаточных корнях как их боковые ответвления, они почти не обладают или обладают очень слабым положительным геотропизмом и поэтому могут расти даже горизонтально, способствуя лучшему укреплению растения и захвату дополнительной площади питания. В почве они могут развиваться на разных уровнях.

Совокупность всех корней растения образует корневую систему. В зависимости от характера развития главного, боковых и придаточных корней различают 3 типа корневых систем: стержневую, мочковатую и смешанную (рис. 1).

Стержневая корневая система (система главного корня) представлена главным и боковыми корнями разных порядков, причем главный корень более толстый и длинный, чем боковые корни. Характерна она для представителей класса двудольных. Частной формой стержневой корневой системы является ветвистая система. У ветвистой корневой системы главный корень особо не выделяется по степени своего развития из остальной массы боковых или придаточных корней (деревья, кустарники).

Некоторые виды растений способны к образованию корнями придаточных почек, из которых развиваются побеги - корневые отпрыски (осина, малина, сирень, бодяк и др.). Придаточные почки возникают на корнях эндогенно и потому снаружи не видны. Способностью растений давать корневые отпрыски пользуются растениеводы для размножения растений отрезками корней - корневыми черенками.

Мочковатая корневая система (система придаточных корней) состоит обычно из большого количества преимущественно придаточных корней, приблизительно одинаковой длины и толщины, отходящих от гипокотиля и нижних междоузлий стебля (рис. 1, Б). Главный корень при этом обычно отстает в росте, или прекращает рост в первый же вегетационный период, или отмирает на ранних стадиях развития, или не отличается от других корней. Этот тип корневой системы наиболее характерен для представителей класса однодольных растений (злаковые, осоковые, луковичные).

Стержневую корневую систему с возникающими затем на стебле придаточными корнями именуют смешанной корневой системой (земляника, подсолнечник, фасоль).

Только придаточными корнями представлена вся корневая система у высших споровых растений (плауны, хвощи, папоротники и др.), так как у них семя, а следовательно, и зародыш с зародышевым корешком, из которого формируется главный корень, отсутствуют. Придаточные корни у них закладываются на побеге очень рано (в апикальной меристеме) и на более старых участках побегов закладываться уже не могут. Именно такую корневую систему рассматривают как наиболее примитивную и называют первичногоморизной (греч. homos - одинаковый; rhiza - корень). Корневая же система, составленная главным и придаточными корнями (с их боковыми ответвлениями), получила название аллоризной (греч. allos -другой) (преимущественно покрытосеменные растения). У многих покрытосеменных главный корень отмирает очень рано, еще на стадии проростка, или вообще не развивается, и тогда вся корневая система бывает составлена только системами придаточных корней. Такая корневая система получила название вторичногоморшной. Кроме однодольных растений, такими системами обладают многие двудольные, особенно размножающиеся вегетативно (земляника, картофель, мать-и-мачеха и др.). Иногда (у некоторых клеверов, лапчаток) придаточные корни, возникающие на горизонтальном побеге, сильно утолщаются, ветвятся и образуют вторично-стержневую корневую систему.

В одной и той же корневой системе существуют корни, выполняющие разные функции, и эта дифференциация настолько глубока, что сказывается на морфологии корня. Так, у большинства растений отчетливо различаются ростовые и сосущие (питающие) окончания корней (рис. 2).

Рис.2. Дифференциация корней в корневой системе:

1 – ростовые корни;

2 – сосущие окончания

Ростовые окончания (корешки) обычно более мощные по сравнению с сосущими окончаниями (корешками), быстро удлиняются и продвигаются в глубь почвы. Сосущие окончания, возникающие в большом количестве на ростовых корнях, удлиняются медленно, и их апикальные (верхушечные) меристемы почти перестают работать, они как бы останавливаются в почве и интенсивно ее "обсасывают". Сосущие корешки обычно недолговечны. Ростовые корни могут превращаться в длительно существующие или же через несколько лет отмирают вместе с сосущими ответвлениями.

В зависимости от субстрата, откуда растения черпают воду с растворенными питательными веществами, различают 4 экологических типа корней:

1) подземные - корни целиком или частично расположены в субстрате
(грунте), свойственны до 70 % высших растений;

2) водяные - корни всегда расположены в толще воды и никогда не
достигают дна водоема (ряска, водокрас обыкновенный и др.);

3) воздушные - корни, находящиеся в воздухе, поглощая
атмосферную влагу, свойственные растениям-эпифитам — обитателям
влажных тропических лесов;

4) гаустории - корни-присоски паразитических растений (повилика,
омела).

МЕТАМОРФОЗЫ КОРНЯ

У ряда растений корни, помимо своей основной функции - укрепления растения и поглощения воды с растворенными в ней минеральными веществами, в процессе эволюции приспособились выполнять и ряд других функций, в связи с чем претерпели наследственные видоизменения (метаморфозы) как во внешнем виде, так и во внутреннем строении (рис. 3), т.е. шла специализация - усиление одной или нескольких функций за счет ослабления других. Такое резкое наследственно закрепленное видоизменение органа, вызванное сменой функций, именуют метаморфозом органов, в данном случае - корня.

Ряд корней (преимущественно стержневых) приспособился к накоплению запасных питательных веществ. При этом они сильно разрастаются, и их обычно называют "корнеплодами", хотя ничего общего с плодами они не имеют (рис. 3, 1). В образовании "корнеплодов" могут участвовать не только главный корень, но и нижняя часть стебля, гипокотиль (подсемядольное колено) и корневая шейка. К примеру: у моркови, петрушки "корнеплоды" образуются преимущественно из главного корня; у репы, редиса - из корневой шейки и гипокотиля; у свеклы - преимущественно из нижней части стебля. Все "корнеплоды" характерны для двулетних растений. У ряда многолетних растений с мочковатой корневой системой утолщаются придаточные корни, их называют корневыми шишками, или корнеклубнями (георгины, орхидные, чистяк и др.) (рис. 3,2).

Наблюдается еще целый ряд видоизменений корней (воздушные, втягивающие, дыхательные, ходульные, корни-подпорки и др.).

Рис. 4. Втягивающие корни (1):

а - крокуса; б - кислицы; в - лилии