Услышав слово «корень», мы представляем себе что-то находящееся глубоко под землей, занимающееся всасыванием воды. Но это характерно далеко не для каждого растения. Есть корни, находящиеся в воздухе и способные к фотосинтезу. Бывают корни, создающие причудливые «юбки» вокруг деревьев. А случается и так, что растение вообще прекрасно обходится без корня. На этом уроке мы узнаем, какие же еще бывают корни.

Основная функция корня - всасывание воды и минеральных веществ.

На сухих полях длина корней пшеницы достигает 2,5 м, а на увлажненных - 0,5 м. Но они гораздо гуще. Основное условие - увлажненность почвы.

В тундре корни расположены у поверхности, а сами растения низкорослые. Это связано с низкой питательностью почвы и наличием вечной мерзлоты. Корни карликовой березы (см. Рис. 1) достигают 20 см. Но при помещении растения в более благоприятные условия размеры корней увеличиваются.

Рис. 1. Береза карликовая

Пустынные растения имеют очень длинные корни, что связано с глубоким расположением грунтовых вод. Длина корней ежовника безлистного (см. Рис. 2) - 15 м. Растения без развитой корневой системы приспособлены к поглощению влаги из тумана с помощью стеблей и листьев.

Рис. 2. Ежовник безлистный

Развитие корнеплода

Весной посейте на грядке морковь, свеклу, репу. Через неделю после появления всходов каждую неделю выдергивайте саженцы по одному. Рассматривайте и зарисовывайте корневую систему. Отмечайте дату. Сделайте альбом из рисунков, по которому проследите развитие корнеплодов.

Редис, свекла (см. Рис. 3), репа, морковь запасают питательные вещества в увеличенных корнях. При накоплении в них запасных питательных веществ становятся мясистыми. Если эти образования съедобны для человека или животных, их называют корнеплодами.

Рис. 3. Свекла обыкновенная

В образовании корнеплодов принимают участие главный корень и нижние участки стебля.

Корневые клубни (см. Рис. 4) появляются в результате утолщения боковых или придаточных корней. Развиты у георгин, чистяка, батата, маниоки.

Рис. 4. Корневые клубни батата

Втягивающие корни - корни, способные сильно укорачиваться. Они втягивают под землю луковицу лука, пролесок, тюльпанов, орхидей, шафрана. Корни имеют поперечные морщины.

Знаете ли вы, что…

Из корнеплодов сахарной свеклы получают сахар.

Корневая система кукурузы разрастается в стороны от стебля почти на 2 метра, репчатого лука - на 60-70 см.

Основная масса корней большинства растений разрастается на глубине 15-18 см.

Корни моркови длиннее надземной части растения примерно в 7 раз.

У плющей развиваются корни-прицепки (см. Рис. 5), которыми растение крепится к опоре (скале, стволу дерева).

Рис. 5. Корни-прицепки плюща

Корнеплоды и корневые клубни не следует путать с корневищами и настоящими клубнями. Корневища и клубни - видоизменения побегов, не имеющие отношения к корням.

Рис. 6. Орхидея

У некоторых эпифитов вообще нет корней - тилландсия луковичная (см. Рис. 7).

Рис. 7. Тилландсия луковичная

Дыхательные корни (пневматофоры) - образуются у голосеменных и покрытосеменных растений, произрастающих на топкой почве (берега рек). Например, у ивы ломкой (см. Рис. 8), мангр. Корни растут вертикально вверх, пока не достигают поверхности почвы. По межклетникам воздух перемещается к корням, находящимся глубже, - в условиях недостатка кислорода.

Рис. 8. Ива ломкая

Ходульные корни (см. Рис. 9) - образуются на стволах и ветвях, служат подпорками. Характерны для тропических деревьев.

Рис. 9. Опорные корни

Досковидные корни (см. Рис. 10) - вертикальные выросты корней, упирающиеся в ствол и поддерживающие его. Образуются у крупных деревьев. Высота корней достигает 9 м.

Рис. 10. Досковидные корни

Столбовидные корни - отрастают от горизонтальных ветвей дерева вниз, поддерживают крону дерева (индийский баньян).

Рис. 11. Омела белая

Рис. 12. Погремок

Список литературы

1. Биология. Бактерии, грибы, растения. 6 кл.: учеб. для общеобразоват. учреждений / В.В. Пасечник. - 14-е изд., стереотип. - М.: Дрофа, 2011. - 304 с.: ил.
2. Тихонова Е.Т., Романова Н.И. Биология, 6. - М.: Русское слово.
3. Исаева Т.А., Романова Н.И. Биология, 6. - М.: Русское слово.

1. Biofile.ru ().
2. Фестиваль педагогических идей "Открытый урок" ().
3. Bsu.ru ().

Домашнее задание

1. Биология. Бактерии, грибы, растения. 6 кл.: учеб. для общеобразоват. учреждений / В.В. Пасечник. - 14-е изд., стереотип. - М.: Дрофа, 2011. - 304 с.: ил. - с. 106, задания и вопросы 1, 4 ().
2. Какие существуют видоизменения корней?
3. Какие особенности корневой системы орхидей вам известны?
4. * Назовите минимум 5 растений с видоизмененными корнями, произрастающих в вашей области. Охарактеризуйте эти видоизменения.

Корни, помимо своих основных функций, часто выполняют другие функции. При этом происходят так называемые метаморфозы корней. Метаморфозы — это эволюционные видоизменения формы и строения органов.

Рассмотрим их подробнее.

1. Симбиоз корней с почвенными грибами.

Явление симбиоза корней высших растений с почвенными грибами широко распространено в природе.

Окончания корней могут быть либо оплетены с поверхности гифами грибов, либо гифы грибов могут содержаться в коре корня. Такое явление называют микоризой , дословный перевод — «грибокорень «. Микориза может быть наружной (эктотрофной), внутренней (эндотрофной) или наружно-внутренней.

Эктотрофная (наружная) микориза может заменять растению корневые волоски. При этом, корневые волоски часто просто не развиваются. Наружная и наружновнутренняя микориза встречается у древесных и кустарниковых растений (к примеру, береза, клен, дуб, орешник и т.д.).

Внутренняя микориза часто встречается у различных видов травянистых и древесных растений (к примеру, это большинство видов злаков, лук, грецкий орех, виноград и т.п.). Существуют такие виды семейств, которые существовать без микоризы не могут (вересковые, грушанковые и орхидные).

В чем же проявляются симбиотические отношения между автотрофными растениям и грибами? Автотрофные растения снабжают грибной симбионт доступными для них растворимыми углеводами. Грибной симбионт, в свою очередь, обеспечивает растение важными минеральными веществами. Например, азотофиксирующий грибной симбионт снабжает растение азотными соединениями, ферментирует и доводит до глюкозы трудно растворимые запасные питательные вещества. Избыток глюкозы увеличивает всасывающую деятельность корней.

2. Симбиоз корней с бактериями.

Помимо микоризы (микосимбиотрофии ), которая часто встречается в природе, существует другой симбиоз, который встречается не так широко, как первый. Это симбиоз корней растения с бактериями (бактериосимбиотрофия ).

Наиболее часто у бобовых растений, но иногда и у некоторых других растений на корнях образуются паренхимные наросты , которые еще называют клубеньками . Внутри этих клубеньков находится множество клубеньковых бактерий. Особенность этих бактерий в том, что они могут фиксировать атмосферный азот в виде соединений, которые усваиваются растениями. Например, бобовые клевер и люцерна могут накапливать в своих клубеньках 150-300 кг/га азота. Поэтому в сельском хозяйстве бобовые часто высаживают для того, чтобы обогатить почву азотом.

3. Запасающие корни.

В корнях любых растений, как правило, в некоторых количествах откладываются запасные питательные вещества такие, как сахар, крахмал, инулин и т.д. Но встречаются случаи, когда эта запасающая функция гипертрофирована и выходит на первый план. Корни при этом утолщаются и становятся мясистыми.

Такие видоизмененные стержневые корни, которые выполняют функцию запасания назвали «корнеплодами ». Наиболее часто такая структура встречается у двулетников. К примеру, это морковь, свекла, репа, редис и т.д. В формировании этих корнеплодов принимает участие также и часть стебля — гипокотиль (или подсемядольное колено).

Корнеплоды на рисунке: 1 — брюква; 2 — свёкла египетская; 3 — свёкла сорта Маммут; 4 — морковь; с - семядоли; гп - гипокотиль; гк - главный корень .

У некоторых видов растений встречаются так называемые корневые шишки, которые являются сильно утолщенными придаточными корнями. Это, например, георгина, любка, чистяк и т.д. Между корневыми шишками и «корнеплодами» встречаются многочисленные переходы.

4. Втягивающие или контрактильные корни.

Существуют некоторые виды растений, у которых корень резко сокращается в продольном направлении у его основания. К примеру, такое происходит у луковичных растений.
У покрытосеменных растений часто встречаются втягивающие корни , которые обеспечивают плотное прилегание к земле розеток (одуванчик, подорожник и т.д.).
Благодаря подземному положению корневой шейки и вертикального корневища, обеспечивается углубление клубней в почве. Т.е. втягивающие корни дают возможность побегам выбирать наиболее благоприятную глубину залегания в почве. В неблагоприятных климатических условиях, например в Арктике, втягивающие корни помогают пережить сложный зимний период цветковым почкам и почкам возобновления.

Многие тропические растения эпифиты имеют воздушные корни . К примеру, такие корни встречаются у растений семейства орхидных, аронниковых и бромелиевых. У этих растений есть, так называемая аэренхима. Это специальная рыхлая воздухоносная ткань из тонкостенных паренхимных клеток, из которой образованы перемычки между большими воздушными полостями. Благодаря аэренхимы эти растения способны поглощать атмосферную влагу.

В тропиках на заболоченных почвах у деревьев часто образуются дыхательные корни или пневматофоры. Эти дыхательные корни поднимаются вверх (обратите внимание — это отрицательный геотропизм!) над поверхностью заболоченной почвы, чтобы снабжать воздухом подземные органы растения через систему отверстий.

В мангровых зарослях, растущих в приливно-отливной полосе тропических морей, встречаются деревья с так называемыми ходульными корнями . Эти придаточные корни сильно разветвлены и растут вниз, благодаря чему деревья сохранят устойчивость на зыбком грунте.

К наиболее интересным и эффектным ходульным корням можно отнести корни-подпорки мощных ветвей фикуса-баньяна. Многочисленные придаточные корни баньяна также растут вниз, как это видно на рисунке. Внизу они сильно утолщаются, укореняются, развивая при этом свою собственную корневую систему. В результате этого одно единственное дерево баньяна может разрастись в целую «рощу», и занимать при этом площадь до 500 м 2 .

Опорные досковидные корни часто встречаются у крупных деревьев тропического дождевого леса. На мой взгляд, они не менее интересны, чем ходульные корни. Стволы деревьев первого яруса дождевого леса могут достигать гигантских размеров, при этом корневая система у них поверхностная. Этим гигантам необходимо удерживаться в почве (которой практически нет) во время частых штормов и ливней. И корни обычного строения никогда не смогли бы заякоривать такие растения в таких условиях. Поэтому, у таких деревьев на корнях, стелющихся по поверхности почвы, развиваются особые вертикальные выросты. Эти выросты как доски прилегают к стволу дерева. На первом этапе досковидные корни в своем сечении округлы, но затем постепенно происходит сильный односторонний вторичный рост. Высота таких досковидных корней В тропическом дождевом лесу может легко превышать рост человека.

8. Корни-прицепки.

Придаточные корни-прицепки часто встречаются на стеблях различных корнелазающих лиан. К таким, например относится плющ. Окончания этих корней-прищепок густо покрыты всасывающими волосками, которые выделяют слизь. Благодаря этой слизи они очень крепко приклеиваются к своей опоре. Корни-прицепки прочно удерживают растения, проникая в различные неровности или трещины дерева, стены, скалы, или какой-то другой опоре.

У плюща — корни-прицепки

Метаморфозы корня

У многих растений корни способны менять свой обычный вид в связи с выполнением определенных функций. Наследственно закрепленное

Рис. 5.

А - лилейник рыжий (Hemerocallis fulva ); Б - маниок (Manihot esculenta ); В - георгина (Dahlia sp.); Г- батат (Ipomoea batatus );

• 1 - запасающая часть корня; 2 - контрактильная часть корня;
• 3 - всасывающие боковые корни; 4 - почки возобновления

видоизменение корня, вызванное сменой функций, называют метаморфозом. Среди метаморфозов корня наиболее распространены следующие.

Запасающие корни. Отложение в корнях запасных веществ вызывает значительное изменение их формы - они становятся очень толстыми, иногда даже шаровидными из-за мощного развития основной ткани - запасающей паренхимы. Чаще всего утолщается нижняя (базальная) часть корня, а на остальном протяжении он имеет обычное строение. В качестве запасных веществ в корнях могут откладываться: крахмал (у батата, маниока, кислицы клубненосной), инулин (у георгины, цикория), сахара (глюкоза у батата, сахароза у моркови, репы, свеклы).

Различают два типа запасающих корней - корневые клубни и корнеплоды. Корневые клубни (иногда их называют корневыми шишками) - видоизменения придаточных, реже - боковых корней (рис. 5). Клубень представляет собой утолщенную часть корня, в которой откладываются запасные вещества. Растения, образующие корневые клубни, часто выращивают как ценные пищевые культуры. Например, батат, или сладкий картофель, - представитель семейства Вьюнковые - настолько широко распространен в тропических странах, что входит в пятерку наиболее важных пищевых растений мира. Родина батата - тропическая Америка. На его ползучих побегах длиной до 5 м образуются узловые придаточные корни, в нижней зоне которых и откладываются запасные вещества - крахмал и глюкоза (последняя придает клубням сладковатый вкус). Корневые клубни батата могут достигать массы 1 кг. На клубнях образуются придаточные почки, что позволяет использовать их для вегетативного размножения растения. Широко распространено в тропиках еще одно клубненосное растение - маниок, из семейства Молочайные. Родина маниока - Южная Америка, но его широко выращивают в Азии и Африке. Прежде чем изготовлять из клубней маниока (длиной до 1,5 м!) крахмалистую «муку» - топиоку, их вымачивают с целью удаления содержащихся в них ядовитых веществ. В тропических странах культивируют и ямс (растения нескольких видов рода диоскорея из семейства Диоскорейные). Корневые клубни этих лиан содержат очень много крахмала (до 30%) и сахаров (до 17%), достигают 1 м в длину. Есть в них и ядовитые вещества, но они разрушаются при термической обработке.

Среди растений, образующих корневые клубни и культивируемых в условиях умеренного климата, наиболее известны георгина и лилейник. Клубни у них формируются в результате утолщения придаточных корней. Так как на клубнях этих растений не образуются придаточные почки, вегетативное размножение их клубнями невозможно. При искусственном вегетативном размножении у отделенной части растения должна обязательно сохраняться нижняя часть прошлогоднего побега с пазушными почками возобновления.

Корнеплод - метаморфоз смешанного происхождения, в формировании которого в большей или меньшей степени принимает участие утолщенная базальная часть главного корня (рис. 6). Кроме главного корня в состав корнеплода входит утолщенный гипокотилъ и разросшаяся базальная часть стебля главного побега. В агрономии часть корнеплода, развивающуюся из стебля главного побега, называют головкой (на ней располагается розетка листьев). Часть корнеплода, формирующуюся из гипокотиля, называют шейкой , а нижнюю его часть, образующуюся из базальной части главного корня, - собственно корнем. Корневая часть корнеплода определяется по наличию на ней боковых корней. Соотношение частей корнеплода разного происхождения сильно варьируется не только у растений разных видов, но и среди сортов одного вида. У округлых по форме корнеплодов большинства сортов свеклы, репы и редьки основная их часть формируется из гипо- котиля (рис. 6, Г ., Д). Удлиненные (часто конусообразные) корнеплоды моркови, сахарной свеклы, редьки развиваются в основном из главного корня - доля гипокотиля и стебля главного побега в них незначительна (рис. 6, А, Е).

Рис. 6. Корнеплоды моркови посевной - Daucus sativus {А, Б), репы - Brassica гара (В, Г), свеклы обыкновенной - Beta vulgaris {Д, Е, Ж)

(по Т.И. Серебряковой и др., 2006, с изм.). На поперечных срезах ксилема показана черным, пунктирной линией обозначена граница корня

В корнеплодах в качестве запасных веществ обычно откладываются сахара. Особенно велико их содержание у созданных селекционерами современных сортов сахарной свеклы - более 20%. Желтую и оранжевую окраску корнеплодам моркови и репы придают жирорастворимые пигменты - каротиноиды. Корнеплод свеклы окрашен пигментом бетаином из группы водорастворимых пигментов-антоцианов.

Следует отметить, что термин «корнеплод» нельзя признать удачным - ведь никакого отношения к плоду он не имеет. Правильнее этот метаморфоз называть клубнем смешанного происхождения. Однако этот термин так прижился и в агрономии, и в ботанике, что исключение его из употребления в ближайшее время представляется маловероятным.

Контрактилъные (втягивающие) корни. Так называют корни, способные, сокращаясь по длине, втягивать побеги растения в почву на оптимальную глубину. Это необходимо для создания оптимальных условий развития растений, защищает их почки возобновления от вымерзания в зимний период. Обычно в почву втягиваются основания надземных побегов с почками возобновления, луковицы, клубнелуковицы, корне-

Рис. 7. Опорные столбовидные корни баньяна (Ficus benghalensis)

(по Т.И. Серебряковой и др., 2006)

вища. Процесс заглубления этих органов в почву называют геофилией. Происходит он благодаря закреплению верхней, сильно разветвленной части корня в почве и сокращению его неветвящейся базальной части, что обычно внешне выражается в появлении на последней поперечных складок. Втягивающие корни могут сокращаться очень сильно - на 10-70% от их первоначальной длины. Геофилия - обычное явление для многолетних травянистых растений, как дикорастущих, так и культивируемых. Она начинает проявляться уже с первых этапов развития растений. За счет деятельности контрактильных корней ро- зеточные побеги одуванчика и подорожника всегда плотно прижаты к почве, а луковицы луков, лилий, тюльпанов, клубнелуковицы шафранов и гладиолусов, корневища ириса и купены всегда расположены на нужной глубине. Иногда слишком интенсивная геофилия приводит к негативным последствиям. Например, у растущих на хорошо окультуренной рыхлой почве тюльпанов луковицы заглубляются так сильно, что развивающиеся из них побеги не цветут. Именно поэтому луковицы этих растений рекомендуется ежегодно выкапывать и высаживать заново на оптимальную глубину.

Процесс геофилии кроме контрактильных корней могут обеспечивать и обычные корни - главный, придаточные и боковые, но сокращение их не столь заметно.

Ряд метаморфозов корня отличается более ярко выраженными опорными функциями. Столбовидные корни (корни-подпорки ) развиваются у некоторых тропических фикусов, например фикуса бенгальского (баньяна). У этого фикуса некоторые из придаточных корней, образующихся на его ветвях довольно высоко над землей, растут вниз, внедряются в почву и интенсивно в ней ветвятся. Со временем сильно утолщаясь (могут быть диаметром больше 1 м!), они превращаются в мощные столбовидные опоры. Благодаря таким корням крона фикуса разрастается вширь и может покрывать площадь более 1 га.

При этом число опорных корней, образовавшихся на ветвях одного старого дерева, может достигать 3 тыс.! Поэтому часто баньян называют деревом-лесом (рис. 7).

Опорную функцию выполняют и досковидные корни, характерные для деревьев верхнего и среднего ярусов тропических дождевых лесов. Эти корни представляют собой метаморфозы боковых корней, у которых сверху по всей длине образуется плоский гребневидный вырост. Наибольшей высоты этот вырост достигает на базальной части корня - возле ствола дерева. Разрастаясь, он достигает ствола и поднимается вдоль него вверх на 3-5 м, обеспечивая ему дополнительную опору. Постепенно уменьшаясь в высоту, досковидные корни отходят в стороны от ствола примерно на такое же расстояние. Толщина досковидных выростов не превышает 10 см. Вокруг ствола обычно образуется несколько досковидных корней, имеющих вид огромных треугольных пластин. Местное население охотно использует досковидные корни как ценный строительный материал.

Рис. 8.

• 1 - дыхательные корни с пневматофорами у авиценнии;
• 2 - ходульные корни у ризофоры; Ил - поверхность илистого дна;

От и Пр - уровень океана во время соответственно отлива и прилива

Назначение ходульных корней - поддерживать и удерживать кроны растений мангров, обитающих на постоянно затопленной почве (рис. 8, 2). Манграми называют сообщества растений, живущих во влажных тропиках в приливно-отливной полосе океанов. Основные обитатели мангров - вечнозеленые деревья высотой 5-7 м, которые постоянно подвергаются воздействию огромных волн и сильных ветров. Ходульные корни - метаморфозы придаточных корней, которые образуются на главном побеге с первых этапов его развития. У типичных обитателей мангров - растений видов рода ризофора эти корни могут образовываться на их стволе на высоте 2-3 м - по уровню прилива. Так как у взрослых растений часто происходит отмирание главного корня и нижней части ствола, сохраняющаяся крона растения удерживается после этого только сильноветвящимися придаточными корнями, т.е. стоит как бы на ходулях.

Дыхательные корни (пневматофоры ) образуются у растений, обитающих на сильно заболоченных, бедных кислородом почвах (рис. 8, Г). Они представляют собой боковые корни с отрицательным геотропизмом. Выходя на поверхность почвы, пневматофоры достигают высоты 0,5 м. У одного растения может образовываться несколько десятков и даже сотен таких корней. У дыхательных корней хорошо развита воздухоносная паренхима - аэренхима с большими межклетниками. Их функция - обеспечение газообмена и снабжение корневой системы кислородом. Пневматофоры встречаются у растений мангров, например авицении, у болотного кипариса, живущего на болотистых почвах полуострова Флорида.

Рис. 9.

Клетки коры воздушных корней могут содержать хлоропласты, что позволяет им заниматься фотосинтезом. Фотосинтезирующие воздушные корни отличаются зеленоватой окраской.

К метаморфозам часто относят видоизменения корней, связанные со вступлением их в симбиоз с почвенными организмами - грибами или бактериями. Симбиоз с грибами приводит к образованию микоризы, или грибокорня, а симбиоз с бактериями - к образованию на корнях клубеньков.

Рис. 10.

А - эктотрофная микориза дуба (Quercussp.) Б, В - эндотрофная микориза ятрышника (Orchis sp.)

(Б - нити гриба, заполняющие всю клетку, В - более поздняя стадия)

Микориза. Под микоризой понимают совокупность тонких окончаний корней и оплетающих их гиф грибов (рис. 10). Благодаря сильному ветвлению гиф гриба у корней с микоризой значительно повышается всасывающая поверхность. Из гиф грибов растение получает воду и минеральные вещества, а гетеротрофные грибы добывают из растения продукты фотосинтеза - органические вещества. Кроме этого грибы снабжают растения стимуляторами роста, гормонами, витаминами и ферментами.

Обычно микориза развивается с участием всасывающих корней и локализована в коровой части их зоны всасывания (зоны деления и роста грибами, как правило, не затрагиваются). Выделяют два типа микоризы - внешнюю и внутреннюю. Если мицелий гриба (совокупность гиф) покрывает корень только снаружи и проникает лишь в некоторые поверхностные межклетники, то микоризу называют наружной, или эктомикоризой (см. рис. 10, А). Она чаще встречается у древесных растений. Когда же гифы проникают внутрь клеток тканей корня, говорят об эндомикоризе (см. рис. 10, Б, В). Она типична для кустарничков (брусники, черники, вереска) и многих трав. Корни с эндомикоризой внешне мало отличаются от обычных всасывающих корней.

Микориза распространена очень широко. Обычно к каждому виду растения приспособлен определенный вид гриба. Знакомые многим съедобные шляпочные грибы (боровики, подберезовики, маслята, рыжики, лисички и др.) тоже способны образовывать микоризу с определенными видами лесных деревьев. Опытные грибники знают, под каким деревом какой гриб искать.

Рис. 11. Клубеньки на корнях люпина (Lupinus sp.)

(по И.И. Андреевой, Л.С. Родман, 2003)

Клубеньки. В корнях бобовых растений поселяются азотофиксируюшие бактерии из рода Rhizobium. Они проникают в кору корня через корневые волоски. Поселяясь в паренхимных клетках и быстро размножаясь, бактерии вызывают активное деление этих клеток, что приводит к образованию бактероидной ткани. Образование такой ткани сопровождается формированием на поверхности корня желваков, которые называют клубеньками (рис. 11).

Поселившись в корне и используя для своей жизнедеятельности органические вещества растения, бактерии начинают фиксировать азот почвенного воздуха, переводя его в связанное состояние: сначала образуя аммиак, а из него - аминогруппы. Синтезируемых азотистых веществ достаточно и для бактерий, и для бобового растения. После отмирания растения клубеньки разрушаются и обогащают почву азотом. Симбиоз бобовых растений с азотофиксирующими бактериями высоко ценится в практическом растениеводстве. Растения семейства Бобовые - ценные пищевые и кормовые культуры; получая дополнительные азотистые вещества, они отличаются повышенным содержанием белка и в вегетативных органах, и в семенах. Кроме этого выращивание бобовых культур обогащает почву азотом. Однолетние виды люпина (л. белый, л. желтый, л. узколистный) обычно выращивают в качестве растений-сиде- ратов. Сидератами называют растения, которые возделывают именно для обогащения почвы азотом. Как только эти растения зацветают, их запахивают в почву.

В симбиотические отношения с бактериями вступает и ряд других растений. Клубеньки можно обнаружить на корнях ольхи, облепихи, лоха и некоторых других растений.

Контрольные вопросы

Каковы функции корня! Какими бывают корневые системы по происхождению и строению! Какие существуют метаморфозы корня ? Чем по строению корнеплод отличается от корневого клубня ? У каких растений метаморфозы корня используют в пищу ? Что такое микориза ? Чем вызвано образование клубеньков на корнях ряда растении! Что такое сидераты ?

У большинства растений корни выполняют две основные функции — опорную и функцию почвенного питания, и имеют обычное строение. Но у некоторых растений в процессе эволюции корни видоизменились, и стали выполнять дополнительные функции.

Выделяют следующие видоизменения корней:

• Запасающие корни
• Воздушные корни
  • Ходульные корни
  • Досковидные опорные корни
  • Эпифитные корни
  • Дыхательные корни
• Корни-присоски
• Корни-прицепки
• Втягивающие корни

Запасающие корни

У некоторых многолетних растений запасающая функция корня становится основной. Такие корни называют запасающими. Запас питательных веществ позволяет растению переживать холодное время года. Существует два вида запасающих корней — корнеплоды и корневые шишки.

Корнеплоды образуются за счет разрастания главного корня и нижней части стебля. У некоторых растений (свекла, редис, репа) основная масса запасных питательных веществ (крахмал, сахар, минеральные соли, витамины) откладывается в стеблевой части корнеплода, а собственно корень — его нижняя часть, на которой развиваются боковые корни. У других растений (морковь, петрушка) запасные питательные вещества откладываются в паренхиме корня. Корнеплоды содержат много витаминов, минералов и других питательных веществ, и имеют важное хозяйственное значение. Многие из них употребляются в пищу в сыром, вареном и тушеном виде, их сушат и консервируют (морковь, свекла, редис, репа, редька, петрушка). Сочные корнеплоды являются ценным кормом для домашних животных.

Корневые шишки — это разрастания боковых или придаточных корней в мочковатой корневой системе. Корневые шишки образуют георгин, батат, чистяк, ятрышник и многие другие растения. Иногда корневые шишки называют корневыми клубнями.

На корневых шишках образуются придаточные почки, которые служат для вегетативного размножения.

Воздушные корни

Ходульные корни

Ходульные корни (корни — подпорки) — это придаточные корни, растущие вниз от стебля растения и служащие для его дополнительного укрепления на почве. У растений, живущих в зоне затопления, приливов, ходульные корни приподнимают растения над водой, а также выполняют дыхательную функцию. Ходульные корни образуются у особых растительных сообществ тропических лесов — мангровых зарослей, а также у некоторых тропических деревьев и пальм, и даже у кукурузы. Примером ходульных корней также является особая жизненная форма фикуса — баньян.

Досковидные опорные корни

В отличие от ходульных, досковидные корни — это боковые корни. Расположенные у самой поверхности почвы, или выступая над ней, они образуют плоские выросты, создающие дополнительную опору для дерева. Досковидные корни характерны для крупных тропических деревьев.

Эпифитные корни

Эпифиты — это растения, живущие на деревьях. Воздушные корни эпифитов свободно висят в воздухе, впитывая влагу — дождь или капельки росы особой покровной тканью — веламеном. К эпифитам относятся орхидеи, живущие в тропических лесах.

Дыхательные корни (пневматофоры)

Дыхательные корни образуются у деревьев, растущих на затапливаемых или бедных кислородом почвах. Они растут вверх, отходя от подземных боковых корней. Главная функция дыхательных корней — снабжение кислородом подземных частей растения. Кислород проникает через крупные чечевички, расположенные на дыхательных корнях.

Корни-присоски (гаустории)

Некоторые ползучие растения, например, плющ, ваниль, некоторые фикусы, имеют корни-прицепки. Это видоизмененные придаточные корни, с помощью которых растение может прикрепляться к любой поверхности, даже к голым камням, а значит, выносить листья к свету.

Втягивающие корни

Такое видоизменение корней, как втягивающие корни, характерно для многих луков, пролесок, шафрана (крокуса), многих орхидей, водных растений и др. Втягивающие корни благодаря особому строению способны укорачиваться на 10-70%, и втягивать луковицы, клубнелуковицы, корневища и т.д под землю, что предохраняет растения от замерзания в зимний период. Внешне втягивающие корни толстые, с поперечной исчерченностью.

Вопросы:
1.Функции корня
2.Виды корней
3.Типы корневой системы
4.Зоны корня
5.Видоизменение корней
6.Процессы жизнедеятельности в корне

1. Функции корня
Корень – это подземный орган растения.
Основные функции корня:
- опорная: корни закрепляют растение в почве и удерживают на протяжении всей жизни;
- питательная: через корни растение получает воду с растворенными минеральными и органическими веществами;
- запасающая: в некоторых корнях могут накапливаться питательные вещества.

2. Виды корней

Различают главные, придаточные и боковые корни. При прорастании семени первым появляется зародышевый корешок, который превращается в главный. На стеблях могут появляться придаточные корни. От главных и придаточных корней отходят боковые корни. Придаточные корни обеспечивают растение дополнительным питанием и выполняют механическую функцию. Развиваются при окучивании, например, томатов и картофеля.

3. Типы корневой системы

Корни одного растения – это корневая система. Корневая система бывает стержневая и мочковатая. В стержневой корневой системе хорошо развит главный корень. Ее имеет большинство двудольных растений (свекла, морковь). У многолетних растений главный корень может отмирать, а питание происходит за счет боковых корней, поэтому главный корень можно проследить только у молодых растений.

Мочковатая корневая система образована только придаточными и боковыми корнями. В ней нет главного корня. Такую систему имеют однодольные растения, например, злаки, лук.

Корневые системы занимают много места в почве. Например, у ржи корни распространяются вширь на 1-1,5 м и проникают вглубь до 2 м.

4. Зоны корня
В молодом корне можно выделить следующие зоны: корневой чехлик, зона деления, зона роста, зона всасывания.

Корневой чехлик имеет более темный цвет, это самый кончик корня. Клетки корневого чехлика защищают верхушку корня от повреждений твердыми частицами почвы. Клетки чехлика образованы покровной тканью и постоянно обновляются.

Зона всасывания имеет множество корневых волосков, которые пред-ставляют собой вытянутые клетки длиной не более 10 мм. Выглядит эта зона в виде пушка, т.к. корневые волоски очень маленькие. Клетки корневого волоска также, как и другие клетки, имеют цитоплазму, ядро и вакуоли с клеточным соком. Эти клетки недолговечны, быстро отмирают, а на их место образуются новые из более молодых поверхностных клеток, расположенных ближе к кончику корня. Задача корневых волосков – всасывание воды с растворенными питательными веществами. Зона всасывания постоянно перемещается за счет обновления клеток. Она нежная и легко повреждается при пересадке. Здесь присутствуют клетки основной ткани.

Зона проведения . Находится выше всасывания, не имеет корневых во-лосков, поверхность покрыта покровной тканью, а в толще находится проводящая ткань. Клетки зоны проведения представляют собой сосуды, по которым вода с растворенными веществами перемещается в стебель и в листья. Здесь так же находятся клетки-сосуды, по которым органические вещества из листьев поступают в корень.

Весь корень покрыт клетками механической ткани, что обеспечивает прочность и упругость корня. Клетки вытянутые, покрыты толстой обо-лочкой и заполнены воздухом.

5. Видоизменение корней

Глубина проникновения корней в почву зависит от условий, в которых находятся растения. На длину корней влияет влажность, состав почвы, вечная мерзлота.

Длинные корни образуются у растений в засушливых местах. Особенно это характерно для растений пустынь. Так у верблюжьей колючки корневая система достигает 15-25 м в длину. У пшеницы на неорошаемых полях корни достигают в длину до 2,5 м, а на орошаемых – 50 см и увеличивается их густота.

Вечная мерзлота ограничивает рост корней в глубину. Например, в тундре у карликовой березы корни всего 20 см. Корни поверхностные, ветвистые.

В процессе приспособления к условиям среды корни растений видоизменились и стали выполнять дополнительные функции.

1. Корневые клубни выполняют роль хранилища питательных веществ вместо плодов. Возникают такие клубни в результате утолщения боковых или придаточных корней. Например, георгины.

2. Корнеплоды – видоизменения главного корня у таких растений, как морковь, репа, свекла. Корнеплоды образуются нижней частью стебля и верхней частью главного корня. В отличие от плодов они не имеют семян. Корнеплоды имеют двулетние растения. В первый год жизни они не цветут и накапливают в корнеплодах много питательных веществ. На второй – они быстро зацветают, используя накопленные питательные вещества и образуют плоды и семена.

3. Корни-прицепки (присоски) – придаточные кори, развивающиеся у растений тропических мест. Они позволяют крепиться к вертикальным опорам (к стене, скале, стволу дерева), вынося листву к свету. Примером может быть плющ и ломонос.

4. Бактериальные клубеньки. Своеобразно изменены боковые корни у клевера, люпина, люцерны. В молодых боковых корешках поселяются бактерии, что способствует усвоению газообразного азота почвенного воздуха. Такие корни приобретают вид клубеньков. Благодаря этим бактериям эти растения способны жить на бедных азотом почвах и делать их более плодородными.

5. Воздушные корни образуются у растений, произрастающих во влажных экваториальных и тропических лесах. Такие корни свисают вниз и поглощают дождевую воду из воздуха – встречаются у орхидей, бромелиевых, у некоторых папоротников, у монстеры.

Воздушные корни-подпорки – это придаточные корни, образующиеся на ветвях деревьев и достигающие земли. Возникают у баньяна, фикуса.

6. Ходульные корни. У растений, произрастающих в приливно-отливной зоне, развиваются ходульные корни. Они высоко над водой удерживают на зыбком илистом грунте крупные облиственные побеги.

7. Дыхательные корни образуются у растений, которым не хватает кислорода для дыхания. Растения произрастают в преизбыточно увлажненных местах – в топких болотах, заводях, морских лиманах. Корни растут вертикально вверх и выходят на поверхность, поглощая воздух. Примером могут быть ива ломкая, болотный кипарис, мангровые леса.

6. Процессы жизнедеятельности в корне

1 - Всасывание корнями воды

Всасывание воды корневыми волосками из почвенного питательного раствора и проведение её по клеткам первичной коры происходит за счет разницы давлений и осмоса. Осмотическое давление в клетках заставляет минеральные вещества проникать в клетки, т.к. их содержание солей в них меньше, чем в почве. Интенсивность поглощения воды корневыми волосками называется сосущей силой. Если концентрация веществ почвенного питательного раствора будет выше, чем внутри клетки, то вода будет выходить из клеток и наступит плазмолиз – растения завянут. Такое явление наблюдается в условиях сухости почвы, а также при неумеренном внесении минеральных удобрений. Корневое давление можно подтвердить с помощью серии опытов.

Растение с корнями опускается в стакан с водой. Поверх воды для защиты её от испарения нальём тонкий слой растительного масла и отметим уровень. Через день-два вода в ёмкости опустилась ниже отметки. Следовательно, корни всосали воду и подали её наверх к листьям.

Цель: выяснить основную функцию корня.

Срежем у растения стебель, оставив пенёк высотой 2-3 см. На пенёк наденем резиновую трубку длиной 3 см, а на верхний конец наденем изогнутую стеклянную трубку высотой 20-25 см. Вода в стеклянной трубке поднимается, и вытекает наружу. Это доказывает, что воду из почвы корень всасывает в стебель.

Цель: выяснить, как температура влияет на работу корня.

Один стакан должен быть с тёплой водой (+17-18ºС), а другой с холодной (+1-2ºС). В первом случае вода выделяется обильно, во втором – мало, или совсем приостанавливается. Это является доказательством того, что температура сильно влияет на работу корня.

Тёплая вода активно поглощается корнями. Корневое давление повышается.

Холодная вода плохо поглощается корнями. В этом случае корневое давление падает.

2 - Минеральное питание

Физиологическая роль минеральных веществ очень велика. Они являются основой для синтеза органических соединений и непосредственно влияют на обмен веществ; выполняют функцию катализаторов биохимических реакций; воздействуют на тургор клетки и проницаемость протоплазмы; являются центрами электрических и радиоактивных явлений в растительных организмах. С помощью корня осуществляется минеральное питание растения.

3 - Дыхание корней

Для нормального роста и развития растения необходимо чтобы к корню поступал свежий воздух.

Цель: проверить наличие дыхания у корней.

Возьмём два одинаковых сосуда с водой. В каждый сосуд поместим развивающие проростки. Воду в одном из сосудов каждый день насыщаем воздухом с помощью пульверизатора. На поверхность воды во втором сосуде нальём тонкий слой растительного масла, так как оно задерживает поступление воздуха в воду. Через некоторое время растение во втором сосуде перестанет расти, зачахнет, и в конце концов погибнет. Гибель растения наступает из-за недостатка воздуха, необходимого для дыхания корня.

Установлено, что нормальное развитие растений возможно только при наличии в питательном растворе трёх веществ – азота, фосфора и серы и четырёх металлов – калия, магния, кальция и железа. Каждый из этих элементов имеет индивидуальное значение и не может быть заменён другим. Это макроэлементы, их концентрация в растении составляет 10-2–10%. Для нормального развития растений нужны микроэлементы, концентрация которых в клетке составляет 10-5–10-3%. Это бор, кобальт, медь, цинк, марганец, молибден др. Все эти элементы есть в почве, но иногда в недостаточном количестве. Поэтому в почву вносят минеральные и органические удобрения.

Растение нормально растёт и развивается в том случае, если в окружающей корни среде будут содержаться все необходимые питательные вещества. Такой средой для большинства растений является почва.