Коріння закріплюють рослини в грунті і забезпечують поглинання і транспортування води з розчинами мінеральних речовин до стебла і листя.
Займаючись посадками і вирощуванням рослин, необхідно знати тип кореневої системи кожного вирощуваного рослини, щоб забезпечити йому хороші умови зростання, розвитку і плодоношення, а також щоб правильно поєднувати рослини в змішаних інтенсивних посадках.
Крім основного кореня багато рослин мають бічні і додаткові корені. Все коріння рослини утворюють кореневу систему. Якщо головний корінь малий, а додаткові корені великі, кореневу систему називають мочковатой.
Кореневу систему називають стрижневий. якщо головний корінь значно переважає.
Якщо добре розвинені і головний корінь, і додаткові корені, то кореневу систему називають змішаною.
Історичний розвиток кореня
Филогенетически корінь виник пізніше стебла і листа - в зв'язку з переходом рослин до життя на суші і ймовірно, походить від коренеподібні підземних гілочок. У кореня немає ні листя, ні в певному порядку розташованих нирок. Для нього характерний верхівковий ріст в довжину, бічні розгалуження його виникають з внутрішніх тканин, точка росту покрита кореневих чехликом. Коренева система формується протягом усього життя рослинного організму. Іноді корінь може служити місцем відкладення в запас поживних речовин. В такому випадку він видозмінюється.
види коренів
Головний корінь утворюється з зародкового корінця при проростання насіння. Від нього відходять бічні корені.
Додаткові корені розвиваються на стеблах і листках.
Бічні корені представляють собою відгалуження будь-яких коренів.
Кожен корінь (головний, бічні, додаткові) має здатність до розгалуження, що значно збільшує поверхню кореневої системи, а це сприяє кращому зміцненню рослини в грунті і поліпшенню його харчування.
Типи кореневих систем
Розрізняють два основних типи кореневих систем: стрижнева, що має добре розвинений головний корінь, і мочковатая. Мочковатая коренева система складається з великого числа додаткових коренів, однакових за величиною. Вся маса коренів складається з бічних або додаткових корінців і має вигляд мочки.
Сильно розгалужена коренева система утворює величезну поглинаючу поверхню. наприклад,
- загальна довжина коренів озимого жита досягає 600 км;
- довжина кореневих волосків - 10 000 км .;
- загальна поверхня коренів - 200 м 2.
Це у багато разів перевищує площу надземної маси.
Якщо у рослини добре виражений головний корінь і розвиваються додаткові корені, то формується коренева система змішаного типу (капуста, помідор).
Зовнішня будова кореня. Внутрішня будова кореня
зони кореня
кореневої чохлик
Корінь росте в довжину своєї верхівкою, де знаходяться молоді клітини освітньої тканини. Зростаюча частина покрита кореневих чехликом, що захищає кінчик кореня від пошкоджень, і полегшує просування кореня в грунті під час росту. Остання функція здійснюється завдяки властивості зовнішніх стінок кореневого чохлика покриватися слизом, що зменшує тертя між коренем і частинками грунту. Можуть навіть розсовувати частинки грунту. Клітини кореневого чохлика живі, часто містять зерна крохмалю. Клітини чехлика постійно оновлюються за рахунок ділення. Бере участь в позитивних геотропіческіх реакціях (напрямок росту кореня до центру Землі).
Клітини зони поділу активно діляться, протяжність цієї зони у різних видів і у різних коренів одного і того ж рослини неоднакова.
За зоною поділу розташована зона розтягування (зона росту). Протяжність цієї зони не перевищує декількох міліметрів.
У міру завершення лінійного росту настає третій етап формування кореня - його диференціація, утворюється зона диференціації та спеціалізації клітин (або зона кореневих волосків і всмоктування). У цій зоні вже розрізняють зовнішній шар епіблеми (ризодерма) з кореневими волосками, шар первинної кори і центральний циліндр.
Будова кореневого волоска
Кореневі волоски - це сильно подовжені вирости зовнішніх клітин, що покривають корінь. Кількість кореневих волосків дуже велике (на 1 мм 2 від 200 до 300 волосків). Їх довжина досягає 10 мм. Формуються волоски дуже швидко (у молодих сіянців яблуні за 30-40 годин). Кореневі волоски недовговічні. Вони відмирають через 10-20 днів, а на молодої частини кореня відростають нові. Це забезпечує освоєння коренем нових грунтових горизонтів. Корінь безперервно росте, утворюючи все нові і нові ділянки кореневих волосків. Волоски можуть не тільки поглинати готові розчини речовин, але і сприяти розчиненню деяких речовин грунту, а потім поглинати їх. Ділянка кореня, де кореневі волоски відмерли, деякий час здатний поглинати воду, але потім покривається пробкою і втрачає цю здатність.
Оболонка волоска дуже тонка, що полегшує поглинання поживних речовин. Майже всю клітку волоска займає вакуоль, оточена тонким шаром цитоплазми. Ядро знаходиться у верхній частині клітини. Навколо клітини утворюється слизовий чохол, який сприяє склеюванню кореневих волосків з частинками грунту, що покращує їх контакт і підвищує гідрофільність системи. Поглинанню сприяє виділення кореневими волосками кислот (вугільної, яблучної, лимонної), які розчиняють мінеральні солі.
Кореневі волоски грають і механічну роль - вони служать опорою верхівці кореня, яка проходить між частинками грунту.
Під мікроскопом на поперечному зрізі кореня в зоні всмоктування видно його будова на клітинному і тканинному рівнях. На поверхні кореня - ризодерма, під нею - кора. Зовнішній шар кори - екзодерма, всередину від неї - основна паренхіма. Її тонкостінні живі клітини виконують запасаючу функцію, проводять розчини поживних речовин в радіальному напрямку - від всмоктуючої тканини до судин деревини. У них же відбувається синтез ряду життєво важливих для рослини органічних речовин. Внутрішній шар кори - ендодерма. Розчини поживних речовин, що надходять з кори в центральний циліндр через клітини ендодерми, проходять тільки через протопласт клітин.
Кора оточує центральний циліндр кореня. Вона межує з шаром клітин, довго зберігають здатність до поділу. Це перицикл. Клітини перициклу дають початок бічним кореням, підрядним нирках і вторинним освітнім тканинам. Всередину від перициклу, в центрі кореня, знаходяться провідні тканини: луб і деревина. Разом вони утворюють радіальний провідний пучок.
Провідна система кореня проводить воду і мінеральні речовини з кореня в стебло (висхідний струм) і органічні речовини з стебла в корінь (спадний струм). Складається вона з судинно-волокнистих пучків. Основними складовими частинами пучка є ділянки флоеми (по ним речовини пересуваються до кореня) і ксилеми (за якими речовини пересуваються від кореня). Основні провідні елементи флоеми - сітовідние трубки, ксилеми - трахеї (судини) і трахеіди
Процеси життєдіяльності кореня
Транспорт води в корені
Всмоктування води кореневими волосками з грунтового живильного розчину і проведення її в радіальному напрямку по клітинам первинної кори через пропускні клітини в ендодерми до ксилеме радіального проводить пучка. Інтенсивність поглинання води кореневими волосками називається смокче силою (S), вона дорівнює різниці між осмотичним (P) і тургорного (T) тиском: S = P-T.
Коли осмотичний тиск дорівнює тургорного (P = T), то S = 0, вода перестає надходити в клітину кореневого волоска. Якщо концентрація речовин ґрунтового живильного розчину буде вище, ніж усередині клітини, то вода буде виходити з клітин і настане плазмоліз - рослини зів'януть. Таке явище спостерігається в умовах сухості грунту, а також при надмірному внесенні мінеральних добрив. Усередині клітин кореня сосущая сила кореня зростає від ризодерма у напрямку до центрального циліндра, тому вода рухається по градієнту концентрації (т. Е. З місця з більшою її концентрацією в місце з меншою концентрацією) і створює кореневе тиск, який піднімає стовпчик води по судинах ксилеми , утворюючи висхідний струм. Це можна виявити на весняних безлистних стовбурах, коли збирають «сік», або на зрізаних пнях. Витікання води з деревини, свіжих пнів, листя, називається «плачем» рослин. Коли розпускаються листя, то вони теж створюють ссуть силу і притягують воду до себе - утворюється безперервний стовпчик води в кожній посудині - капілярний натяг. Кореневе тиск є нижнім двигуном водного струму, а сосущая сила листя - верхнім. Підтвердити це можна за допомогою нескладних дослідів.
Всмоктування води коренями
А чи впливає температура води на інтенсивність всмоктування коренем води?
Температура сильно впливає на роботу кореня.
Тепла вода активно поглинається корінням.
мінеральне харчування
Фізіологічна роль мінеральних речовин дуже велика. Вони є основою для синтезу органічних сполук, а також факторами, які змінюють фізичний стан колоїдів, тобто безпосередньо впливають на обмін речовин і будова протопласта; виконують функцію каталізаторів біохімічних реакцій; впливають на тургор клітини і проникність протоплазми; є центрами електричних і радіоактивних явищ в рослинних організмах.
Встановлено, що нормальний розвиток рослин можливо тільки при наявності в живильному розчині трьох неметалів - азоту, фосфору і сірки і - і чотирьох металів - калію, магнію, кальцію і заліза. Кожен з цих елементів має індивідуальне значення і не може бути замінений іншим. Це макроелементи, їх концентрація в рослині становить 10 -2 -10%. Для нормального розвитку рослин потрібні мікроелементи, концентрація яких в клітці становить 10 -5 -10 -3%. Це бор, кобальт, мідь, цинк, марганець, молібден ін. Всі ці елементи є в грунті, але іноді в недостатній кількості. Тому в грунт вносять мінеральні та органічні добрива.
Рослина нормально росте і розвивається в тому випадку, якщо в навколишньому коріння середовищі будуть міститися всі необхідні поживні речовини. Такий середовищем для більшості рослин є грунт.
дихання коренів
Для нормального росту і розвитку рослини необхідно, щоб до кореня надходив свіже повітря.
Загибель рослини настає через нестачу повітря, необхідного для дихання кореня.
видозміни коренів
У деяких рослин в коренях відкладаються запасні поживні речовини. У них накопичуються вуглеводи, мінеральні солі, вітаміни та інші речовини. Такі коріння сильно розростаються в товщину і набувають незвичайний зовнішній вигляд. У формуванні коренеплодів беруть участь і корінь, і стебло.
Коренеплоди
Якщо запасні речовини накопичуються в головному корені і в основі стебла головного пагона, утворюються коренеплоди (морква). Рослини, що утворюють коренеплоди, в основному дворічники. У перший рік життя вони не цвітуть і накопичують в коренеплодах багато поживних речовин. На другий - вони швидко зацвітають, використовуючи накопичені поживні речовини і утворюють плоди і насіння.
кореневі бульби
У жоржини запасні речовини накопичуються в придаткових коренях, утворюючи кореневі бульби.
бактеріальні бульби
Своєрідно змінені бічні коріння у конюшини, люпину, люцерни. У молодих бічних корінцях поселяються бактерії, що сприяє засвоєнню газоподібного азоту грунтового повітря. Такі коріння набувають вигляду бульб. Завдяки цим бактеріям ці рослини здатні жити на бідних азотом грунтах і робити їх більш родючими.
У пандуса, що росте в приливно-відливної зоні, розвиваються ходульні коріння. Вони високо над водою утримують на хиткому мулистому грунті великі облистнені пагони.
У тропічних рослин, що живуть на гілках дерев, розвиваються повітряні коріння. Вони часто зустрічаються у орхідей, бромелієвих, у деяких папоротей. Повітряне коріння вільно висять в повітрі, не досягаючи землі і поглинаючи потрапляє на них вологу від дощу або роси.
втягують
У цибулинних і бульбоцибульних рослин, наприклад у крокусів, серед численних ниткоподібних коренів є кілька більш товстих, так званих втягують, коренів. Скорочуючи, такі коріння втягують клубнелуковицу глибше в грунт.
столбовідние
У фікуса розвиваються столбовідние надземні коріння, або коріння-підпірки.
Грунт як середовище проживання коренів
Грунт для рослин є середовищем, з якої воно отримує воду та батареї. Кількість мінеральних речовин в грунті залежить від специфічних особливостей материнської гірської породи, діяльності організмів, від життєдіяльності самих рослин, від типу грунту.
Грунтові частинки конкурують з корінням за вологу, утримуючи її своєю поверхнею. Це так звана зв'язана вода, яка поділяється на гигроскопическую і плівкову. Утримується вона силами молекулярного тяжіння. Доступна рослині волога представлена капілярної водою, яка зосереджена в дрібних порах грунту.
Між вологою і повітряної фазою грунту складаються антагоністичні стосунки. Чим більше в грунті великих пір, тим краще газовий режим цих грунтів, тим менше вологи утримує грунт. Найбільш сприятливий водно-повітряний режим підтримується в структурних ґрунтах, де вода і повітря знаходяться одночасно і не заважають один одному - вода заповнює капіляри усередині структурних агрегатів, а повітря - великі пори між ними.
Характер взаємодії рослини і грунту в значній мірі пов'язаний з поглинаючою здатністю грунту - здатність утримувати або пов'язувати хімічні сполуки.
Мікрофлора грунту розкладає органічні речовини до більш простих з'єднань, бере участь у формуванні структури грунту. Характер цих процесів залежить від типу грунту, хімічного складу рослинних залишків, фізіологічних властивостей мікроорганізмів і інших чинників. У формуванні структури грунту беруть участь грунтові тварини: кільчасті черви, личинки комах і ін.
В результаті сукупності біологічних і хімічних процесів в грунті утворюється складний комплекс органічних речовин, який об'єднують терміном «гумус».
Метод водних культур
За допомогою методу водних культур вдалося встановити не тільки потреба рослини в макроелементах, але і з'ясувати роль різних мікроелементів.
В даний час відомі випадки, коли вирощують рослини методами гідропоніки і аеропоніки.
Гідропоніка - вирощування рослин в судинах, заповнених гравієм. Поживний розчин, що містить необхідні елементи, подається в судини знизу.
Аеропоніка - це повітряна культура рослин. При цьому способі коренева система знаходиться в повітрі і автоматично (кілька разів протягом години) обприскується слабким розчином поживних солей.