Что такое корень и зачем он нужен
В ботанике корень определяют как осевой, подземный вегетативный орган высших растений (кроме мхов), обладающий неограниченным ростом и радиальной симметрией.
Осевой орган — значит, у него есть продольная ось, и он обычно вытянут в длину.
Подземный — большинство корней растет в почве (хотя бывают и исключения — воздушные корни).
Вегетативный — это часть тела растения, которая не участвует в размножении напрямую (в отличие от цветков и семян).
Неограниченный рост — корень способен расти всю жизнь растения, увеличиваясь в длину и осваивая новые пространства.
Радиальная симметрия — это значит, что через корень можно провести множество осей симметрии (как через колесо или морскую звезду).
Важная особенность корня: на нем никогда не образуются листья. Это главное отличие корня от стебля. Если вы видите подземный орган с листьями или почками — это не корень, а корневище (видоизмененный побег).
Функции корня
Корень выполняет множество жизненно важных функций. Ученые делят их на главные и дополнительные. Главные функции:
Закрепление в почве («якорная» функция). Корень прочно удерживает растение в вертикальном положении, противостоит ветрам, дождям и другим механическим воздействиям. Представьте, как трудно было бы высокому подсолнуху устоять без мощного корня.
Поглощение воды и минеральных веществ. Это, пожалуй, самая известная функция. Корни, как насосы, всасывают из почвы воду с растворенными в ней солями и доставляют их в стебель и листья \. Именно благодаря корням растение получает минеральное питание.
Проведение веществ. Корень не только всасывает, но и транспортирует поглощенные растворы вверх, в побег. Кроме того, по нему в обратном направлении (из листьев) движутся органические вещества, необходимые для роста самого корня \.
Дополнительные функции:
Запасание питательных веществ. Многие растения откладывают «запасы на черный день» в корнях. Из-за этого корни утолщаются и превращаются в корнеплоды (морковь, свекла, редька) или корневые клубни (георгин, батат) \.
Участие в синтезе органических веществ. В клетках корня синтезируются некоторые важные для растения соединения, например, гормоны роста и аминокислоты.
Вегетативное размножение. Корни многих растений (малина, осина, вишня) способны давать новые побеги. Такое размножение называется корнеотпрысковым.
Выделение продуктов обмена. Корни могут выделять в почву углекислый газ и другие вещества, которые влияют на растворимость минеральных солей.
Взаимодействие с другими организмами. Корни образуют союзы с грибами (микориза) и бактериями (клубеньки на корнях бобовых), что помогает растению лучше питаться.
Виды корней: главный, боковые и придаточные
Ученые выделяют три типа корней в зависимости от их происхождения.
Главный корень — это корень, который развивается из зародышевого корешка семени. Когда семя прорастает, первым из него появляется именно маленький корешок. Он дает начало главному корню, который становится центральным и обычно растет вертикально вниз, углубляясь в почву.
У большинства растений главный корень хорошо заметен и отличается от других корней — он обычно толще и длиннее. Особенно мощным он бывает у деревьев и многих травянистых растений, например, у одуванчика или фасоли.
Боковые корни — это корни, которые развиваются на любом другом корне (главном, придаточном или другом боковом) и являются образованиями второго и последующих порядков ветвления.
Они отходят от главного корня в зоне проведения и располагаются перпендикулярно или под углом к нему, расползаясь в стороны. Боковые корни, в свою очередь, тоже могут ветвиться, образуя корни третьего, четвертого и так далее порядков. Благодаря этому корневая система становится густой и охватывает большой объем почвы.
Придаточные корни — это корни, которые образуются не из корешка зародыша, а на других органах растения — на стеблях, листьях, а иногда и на старых корнях. Свое название они получили потому, что появляются «в дополнение» к главному корню, как бы «придаются» ему. Придаточные корни могут расти:
От основания стебля (у многих злаков, лука).
От ползучих стеблей (у земляники, клевера).
От листьев (у некоторых растений, например, у бегонии, если ее лист поставить в воду).
Именно способность образовывать придаточные корни лежит в основе вегетативного размножения черенками. Если срезать веточку тополя или ивы и поставить в воду, из нее разовьются придаточные корни, и мы получим новое растение.
Типы корневых систем
Все корни одного растения составляют его корневую систему. Посмотрите на корни разных растений — они могут выглядеть совершенно по-разному. У одних мы видим четкий центральный стержень, у других — пучок похожих друг на друга корней. В зависимости от того, какие корни преобладают и как выглядит система, выделяют два основных типа: стержневая и мочковатая.
Стержневая корневая система — это система, в которой хорошо развит и четко выделяется главный корень, напоминающий стержень. От этого стержня отходят более тонкие боковые корни.
Характерные черты стержневой системы:
Главный корень растет быстрее и сильнее боковых.
Хорошо заметен на протяжении всей жизни растения.
Растение обычно уходит корнями глубоко в почву.
Примеры растений
Стержневая корневая система характерна для большинства двудольных растений. Ее имеют:
Фасоль, горох, бобы (все бобовые)
Подсолнечник
Одуванчик, пастушья сумка, крапива
Морковь, свекла, петрушка (у них она видоизменена в корнеплод)
Яблоня, дуб, береза (все деревья)
Благодаря мощному стержневому корню, эти растения могут добывать воду с большой глубины. Например, корни верблюжьей колючки проникают на глубину до 15-20 метров!
Мочковатая корневая система — это система, в которой главный корень либо рано отмирает, либо растет слабо и не отличается от множества других корней . Основную массу составляют придаточные и боковые корни. Они растут пучком, похожим на мочалку (отсюда и название) или небольшую метелку.
Характерные черты мочковатой системы:
Главный корень не выделяется.
Много примерно одинаковых по размеру корней (в основном придаточных).
Корни располагаются ближе к поверхности, занимая большой объем почвы вширь.
Примеры растений
Мочковатая корневая система типична для однодольных растений. Ее имеют:
Пшеница, рожь, овес, кукуруза (все злаки).
Лук, чеснок.
Ландыш, тюльпан, лилия.
Подорожник (интересное исключение — он двудольный, но имеет мочковатую систему) .
Мочковатая система отлично скрепляет верхний слой почвы. Поэтому травы с такой корневой системой используют для укрепления склонов и создания дерна.
Сравнение типов корневых систем
Для наглядности представим различия в таблице:
Признак | Стержневая корневая система | Мочковатая корневая система |
Главный корень | Хорошо выражен, заметен | Выражен слабо или отсутствует |
Основа системы | Главный и боковые корни | Придаточные и боковые корни |
Форма | Напоминает стержень | Напоминает пучок или мочалку |
Глубина проникновения | В основном глубокая | В основном поверхностная |
Для каких растений характерна | Для двудольных | Для однодольных |
Примеры | Фасоль, одуванчик, морковь, дуб | Пшеница, лук, ландыш, кукуруза |
В биологии всегда есть исключения. Подорожник, как мы уже упоминали, — двудольное растение, но у него мочковатая корневая система. И наоборот, у некоторых однодольных, например у пальм, может развиваться мощный главный корень, и система внешне напоминает стержневую. Кроме того, у многих растений с вегетативным размножением (земляника, картофель) главный корень быстро отмирает, и система становится мочковатой, хотя они и являются двудольными.
Внутреннее строение корня
Чтобы понять, как корень выполняет свои функции, нужно заглянуть внутрь него. Если рассмотреть молодой корень под микроскопом, вдоль его длины можно выделить несколько участков — зон, каждая из которых выполняет свою работу.
Самая верхушка корня покрыта корневым чехликом. Он похож на маленький наперсток или колпачок. Его клетки постоянно слущиваются и разрушаются, защищая нежную верхушку корня от повреждений о твердые частицы почвы. На смену старым клеткам изнутри постоянно образуются новые. Кроме защиты, клетки чехлика определяют направление роста корня (вниз, к центру Земли) благодаря чувствительности к силе тяжести.
Под чехликом находится зона деления. Она состоит из мелких, постоянно делящихся клеток образовательной ткани. Эти клетки имеют тонкие оболочки, густую цитоплазму и крупные ядра. Именно благодаря их работе корень растет в длину. Протяженность этой зоны всего около 1 мм.
Выше зоны деления расположена зона растяжения (или зона роста). Здесь клетки перестают делиться, но начинают сильно вытягиваться, увеличиваясь в размерах. Это тоже обеспечивает рост корня в длину. В этой зоне клетки постепенно начинают специализироваться, превращаясь в клетки разных тканей.
Следующая зона — зона всасывания. Она легко узнаваема, потому что покрыта множеством нежных выростов — корневых волосков. Каждый корневой волосок — это вытянутая клетка покровной ткани. Длина волоска может достигать 1-2 мм . Они очень нежные и живут всего 10-20 дней, но их количество огромно и многократно увеличивает поверхность всасывания корня.
Именно через корневые волоски растение всасывает воду с растворенными минеральными солями. Волоски плотно прилегают к частицам почвы, как бы обсасывая их. Зона всасывания имеет длину от нескольких миллиметров до нескольких сантиметров.
Выше зоны всасывания начинается зона проведения (или зона ветвления). Она занимает большую часть корня вплоть до корневой шейки. В этой зоне нет корневых волосков. Ее главная задача — проводить воду с минеральными веществами, всосанными внизу, вверх, к стеблю и листьям. Также по этой зоне вниз, к растущим клеткам, доставляются органические вещества, синтезированные в листьях.
Именно в зоне проведения корень ветвится — здесь закладываются и выходят наружу боковые корни. Происходит это за счет деления клеток особого слоя — перицикла.
Для лучшего запоминания представим зоны корня в виде таблицы:
Зона корня | Особенности строения | Функция |
Корневой чехлик | Клетки живые, постоянно слущиваются | Защита верхушки корня |
Зона деления | Мелкие, постоянно делящиеся клетки | Рост корня в длину (образование новых клеток) |
Зона растяжения | Вытягивающиеся клетки | Рост корня в длину (растяжение клеток) |
Зона всасывания | Наличие корневых волосков | Всасывание воды и минеральных веществ |
Зона проведения | Наличие сосудов и ситовидных трубок | Проведение растворов, ветвление корня |
Рост корня и управление им
Корень растет в длину своей верхушкой (верхушечный рост). Именно поэтому при пересадке растений так важно сохранить кончики корней. Если верхушка повреждена, рост в длину останавливается, но растение может начать активно развивать боковые корни. Это свойство используют садоводы.
Еще одна удивительная способность корня — геотропизм. Корень всегда растет вниз, по направлению к центру Земли. Если проросток перевернуть, корень изогнется и снова начнет расти вниз. Это называется положительным геотропизмом (в отличие от побега, который растет вверх — отрицательный геотропизм).
Человек научился управлять ростом корней. Два важных агротехнических приема — окучивание и пикировка.
Окучивание — это подгребание влажной почвы к нижней части стебля растений (например, картофеля, томатов, капусты). В результате на стебле, засыпанном землей, начинают активно расти придаточные корни. Корневая система становится мощнее, растение получает больше питания и лучше держится в почве, что повышает урожайность.
Пикировка — это прищипывание (удаление) кончика главного корня при пересадке молодого растения . После пикировки главный корень перестает расти в длину, но зато начинают активно развиваться боковые и придаточные корни в верхнем, самом плодородном слое почвы. Это делает корневую систему более разветвленной и эффективной.
Видоизменения корней
В процессе эволюции у многих растений корни приспособились выполнять дополнительные функции и изменили свой внешний вид. Такие изменения называют видоизменениями, или метаморфозами.
Корнеплоды — это утолщенные главные корни, в которых запасаются питательные вещества (крахмал, сахара, витамины) . В образовании корнеплода участвуют не только главный корень, но и нижняя часть стебля. Корнеплоды характерны для двулетних растений: в первый год жизни они накапливают запасы, а на второй год цветут и плодоносят, используя эти запасы. Классические примеры: морковь, свекла, редька, репа, петрушка, сельдерей.
Корневые клубни — это утолщения боковых или придаточных корней. Они тоже служат для хранения питательных веществ. Их можно увидеть у георгина, батата (сладкого картофеля), чистяка, любки.
У растений, которые живут на стволах деревьев в тропических лесах (эпифиты, например, орхидеи), развиваются воздушные корни. Они свисают вниз и поглощают влагу прямо из влажного тропического воздуха.
У растений, растущих на болотах или по берегам океанов в мангровых зарослях, есть дыхательные корни. Они растут вертикально вверх, возвышаясь над водой или почвой, и через особые отверстия поглощают кислород, которого не хватает в илистом грунте.
Некоторые тропические деревья (например, баньян, панданус) образуют ходульные корни, которые отрастают от ствола и ветвей и, достигнув земли, укрепляют растение, как подпорки.
У растений-паразитов (повилика, омела, петров крест) корни превратились в присоски, которые проникают в тело растения-хозяина и высасывают из него питательные вещества.
У лазящих растений, таких как плющ, придаточные корни превращаются в прицепки, позволяющие стеблю прикрепляться к вертикальным опорам — стенам, стволам деревьев, скалам.
Корень и другие организмы: дружба на пользу
Корни редко бывают одиноки. Они тесно взаимодействуют с другими жителями почвы.
Микориза (грибокорень). Более 90% наземных растений живут в тесном симбиозе с грибами. Грибницы грибов оплетают молодые корни или даже проникают внутрь них, образуя микоризу. Гриб получает от растения органические вещества (сахара), а растение с помощью гриба гораздо эффективнее всасывает воду и минеральные соли, особенно фосфор. Растения с микоризой растут лучше и быстрее.
Клубеньки на корнях бобовых. На корнях растений семейства Бобовые (горох, фасоль, клевер, люпин, соя) часто можно увидеть небольшие вздутия — клубеньки. В них живут особые бактерии (клубеньковые бактерии). Эти бактерии обладают уникальной способностью фиксировать атмосферный азот, превращая его в соединения, доступные для питания растений. Растение дает бактериям дом и пищу, а бактерии снабжают его азотным удобрением. После отмирания бобовых почва обогащается азотом, поэтому их часто используют как сидераты (зеленые удобрения).
Значение знаний о корнях для человека
Понимание строения и функций корней имеет огромное практическое значение в сельском хозяйстве и повседневной жизни.
Правильный уход за растениями. Зная, что корни дышат, мы понимаем, почему нужно рыхлить почву. Рыхление разрушает почвенную корку и улучшает доступ воздуха к корням. Его даже называют «сухим поливом».
Полив. Знание о типах корневых систем помогает правильно поливать. Растения со стержневой системой (например, томаты, деревья) требуют редкого, но обильного полива, чтобы вода промочила почву глубоко. Растения с мочковатой системой (огурцы, злаки) лучше поливать чаще, но умеренно, так как их корни расположены поверхностно.
Внесение удобрений. Чтобы удобрения быстро достигли всасывающих зон корней, их вносят в зону проекции кроны, где находится основная масса активных корней.
Борьба с эрозией почвы. Растения с мощной мочковатой системой (злаковые травы) специально высаживают для закрепления песков, склонов оврагов и насыпей.
Использование корнеплодов. Мы ежедневно употребляем в пищу видоизмененные корни — морковь, свеклу, редьку, хрен, петрушку, сельдерей.
Заключение
Корень — это удивительный и совершенный орган, созданный природой для выполнения множества сложных задач. Мы узнали, что корни бывают разными по происхождению (главные, боковые, придаточные) и образуют корневые системы двух типов — стержневую и мочковатую, которые помогают растениям выживать в самых разных условиях. Теперь, глядя на любое растение — от травинки до огромного дерева, — мы знаем, что под землей скрывается целый мир, не менее сложный и интересный, чем то, что мы видим на поверхности. Этот мир — корневая система, которая питает, удерживает и защищает зеленого друга человека.
Обложка и иллюстрации сгенерированы ИИ: Sora
Комментарии