Вегетативні органи рослини. Будова та функції кореня квіткової рослини

Теофраст (IV в. до н.е.) виділив в тілі рослин основні вегетативні органи: корінь, стебло та листки. Цей поділ зберігся у науці і в наш час, хоча морфологи вважають, що правильним буде говорити про два органи - пагін і корінь, тому що пагін (стебло з листками) - є похідні однієї верхівкової твірної тканини.

Типи коренів і кореневих систем. Корінь розвивається з зародкового корінця насіння і називається головним, а корені, які виникають на інших органах рослини (пагоні, листку, квітці ), називаються додатковими. (10.3).

Бічні корені утворюються на головному і додаткових коренях. Внаслідок їх подальшого галуження з’являються бічні корені вищого порядку. Головний корінь має позитивний геотропізм; під впливом земного тяжіння він проростає у грунт своєю верхівкою. Для великих бічних коренів властивий поперечний геотропізм, тобто під дією тієї ж сили вони ростуть майже під кутом до поверхні землі. Тонкі (всмоктувальні) корені геотропізму не мають і ростуть в усіх напрямках. (10.3).

Сукупність усіх коренів однієї рослини називається кореневою системою. За походженням кореневі системи можуть бути трьох типів: система головного кореня складається з головного кореня, а також бічних коренів другого і наступних порядків; система додаткових коренів складається з додаткових і їх бічних розгалужень; змішана коренева система складається з системи головного кореня і системи додаткових коренів.

Кореневі системи багатьох рослин розвинені краще ніж крона. Наприклад, у качанної капусти коренева система досягає глибини 1,5 м, а в об’ємі до 1,2 м. У люцерни серповидної корені заглиблюються в грунт на глибину 2 м при висоті надземної частини до 60 см; у чортополоху - на глибину 6 м при висоті надземної частини 1 м, верблюжої колючки - на глибину до 20 м, при тому що надземна частина не перевищує 50 - 60 см. Особливо довгі корені у рослин, які ростуть на пісках і скелях, де вони беруть воду глибоких водоносних шарів. Діаметр кореневої системи плодових дерев у 2-5 разів перевищує діаметр крони. Довжина всіх коренів однієї рослини культурного злаку 500-600 м, а довжина всіх кореневих волосків пшениці біля 20 м.

Рис. 10.3. Види коренів:

1 - головний корінь; 2 - бічні корені; 3 - додаткові корені.

Внутрішня будова кореня. Корінь росте у довжину за завдяки поділу клітин верхівкової твірної тканини. ЇЇ ніжні клітини завжди захищені, немов наперстком, кореневим чохликом. Саме він захищає верхівку кореня від пошкодження частинками ґрунту. Живі тонкостінні клітини чохлика безперервно оновлюються. Під час росту його старі клітини злущуються, а заміняють їх молоді нові клітини. Зовнішні клітини чохлика виділяють слиз, який зменшує тертя і полегшує його ріст. Клітини твірної тканини поступово диференціюються у різні тканини. Саме це дозволяє поділити його на декілька зон в залежності від виконання функцій. Зона поділу знаходиться під чохликом і представлена клітинами верхівкової твірної тканини, її довжина 1мм. Зона розтягування (росту) розташована над зоною поділу.

Основні функції кореня. Мінеральне живлення. Поглинання коренями води і мінеральних солей - найбільш важлива функція. Вода поглинається завдячуючи силі, яка являє собою різницю між осмосом і тургором, тобто пасивно. Мінеральні речовини поглинаються рослинами унаслідок активного всмоктування. Рослини здатні не тільки всмоктувати мінеральні речовини з грунту, але й активно розчиняти нерозчинні у воді сполуки, наприклад, органічні кислоти - яблучну, лимонну, винну.

Зовнішня мембрана цитоплазми клітин шкірочки кореня з кореневими волосками представляють собою напівпроникну перетинку для ґрунтового і майже непроникну для розчинених у клітинному сокові речовин. Однобічне проходження розчинів через напівпроникні мембрани, обмежуючи рух розчинів різних концентрацій, називають осмосом.

Досліджено, що нормальний розвиток рослин можливий за наявності в субстраті трьох неметалів - азоту, фосфору, сірки і чотирьох металів - калію, магнію, кальцію і заліза. Кожен з цих елементів має індивідуальне значення і є незамінним, концентрація яких у рослині складає 10-10^-2 %с - це макроелементи. Для розвитку рослин потрібні також мікроелементи, концентрація яких в клітині складає 10^-3 - 10^-5.%. До них відносяться бор, кобальт, мідь, цинк, марганець, молібден, які є у грунті. Але з кожним врожаєм кількість цих речовин зменшується. Найбільш важливими є азот, фосфор, калій. Запас необхідних елементів поповнюється (сульфат амонію, хлористий калій, сечовина, суперфосфат, фосфорна мука, калієва, кальцієва і натрієва селітра і органічні (торф, перегній, торфокомпости) добрива, які в тій чи іншій формі (порошок, рідна підкормка) вноситься відповідно до типу ґрунту, його плодючості і потреб рослини.

Плодючі чорноземи з товстим шаром перегною (до 1м) менше потребують добрив. Підзолисті ґрунти містять в середньому 15 см перегною і ще бідніші перегноєм глинисті і піщані. Їх необхідно покращити внесенням добрив, введенням сівозмін з бобовими рослинами, вапнуванням. Корені рослин потребують кисню для процесу дихання, а для забезпечення надходження повітря проводять рихлення ґрунту. Особливо це необхідно на тяжких глинистих і заболочених ґрунтах. Однією з найважливіших умов отримання врожаю є забезпечення водою коренів рослин. За недостатньої кількості опадів використовують зрошення, штучний полив та зберігають вологу мульчуванням.

Видозміни коренів пов’язані з виконанням додаткової функції накопичення поживних запасних речовин - крохмалю, цукру та інших. При цьому корені розростаються, стають товстими і м’ясистими. Потовщений, загасаючий головний корінь, називається коренеплодом (морква, петрушка, редька ).Видозмінені м’ясисті бічні і додаткові корені називаються кореневими бульбами або кореневими шишками (жоржини, ботат).

Всмоктувальні корені розвиваються у багатьох цибулевих і кореневищних рослин. В основі таких коренів утворюються складки і зморшки, за рахунок чого вкорочуються на 10 - 70 % від первинної довжини. Вкорочення кореня призводить до втягування пагонів у грунт на необхідну глибину. Повітряні корені утворюються в багатьох тропічних епіфітів - рослин, що живуть на гілках дерев, які використовують їх у якості підставки для підняття до світла (обхідні, папороті). Такі корені здатні поглинати вологу з повітря і можуть виконувати функцію фотосинтезу. Корені присоски - розвиваються у рослин паразитів (омела, повитиця ), які виділяють органічні речовини, що здатні розчиняти поверхневі тканини рослини хазяїна, а потім провідні системи рослин об’єднуються. Корені багатьох рослин вступають з ґрунтовими грибами у симбіоз, утворюючи мікоризу (грибокорінь).

Вегетативне розмноження за допомогою коренів відбувається у рослин, які розмножуються кореневими живцями. На коренях утворюються додаткові бруньки, з яких розвиваються надземні пагони - кореневі живці (осика, тополя, біла акація, малина, слива, хрін). Серед цих рослин багато бур’янів (осот польовий, гірчак повзучий, в’юнок польовий), енергія їх розмноження велика: на 1 га чортополох може утворювати 5 млн. кореневих живців, а осот до 16 млн. (рис.10.4).

Рис. 10.4. Види коренів.

Запитання для самоконтролю

1.Які види коренів є у квіткових рослин ?

2. Які типи кореневих систем є у квіткових рослин ?

3. Які корені називаються додатковими, їх значення ? 4.Чим відрізняються між собою типи кореневих систем?

5. Які зони має корінь рослин?

6. У якій зоні кореня знаходиться верхівкова твірна тканина, її значення?

7.Чим відрізняється зона поділу від зони розтягування?

8. Яка будова та функції зони кореневих волосків?

9. Яку роль зовнішньої мембрани кореневого волоска при всмоктуванні води та мінеральних речовин?

10. Що таке осмотичний тиск? Які закони дифузії діють у клітині?

11.Якими тканинами представлена кора кореня і центральний циліндр?

12. Як створюється кореневий тиск і яке його значення при потраплянні води у весняні пагони?

13. Які функції виконує коренева система рослин?

14. Які видозміни кореня мають рослини і які рослини?

Тестові завдання

1. Як називається корінь, розвинений з зародкового корінця

а. бічний

б. додатковий

в. головний

2. Як називається корінь, який росте з стебла, листка

а. бічний

б. додатковий

в. головний

3. У яких рослин добре розвинений головний корінь

а. мохи

б. папороті

в. голонасінні

г. покритонасінні

4. Яку форму має система додаткових коренів

а. стрижнева

б. мичкувата

в. бічна

5. У якій зоні кореня відбувається мітотичний поділ клітин

а. зона всмоктування

б. зона проведення

в. зона поділу

г. зона розтягування

6. Що характерно для кори кореня

а. провідна тканина

б. її відсутність

в. судини

7. Які тканини знаходяться у центральному циліндрі кореня

а. покривні

б. провідні

в. основні

8. Які тканини проводять воду з мінеральними речовинами

а. ситоподібні трубки

б. судини

в. волокна

г. камбій

9. По яких тканих рухаються вуглеводи

а. судини

б. ситоподібні трубки

в. камбій

10. Як називається вирощування рослин на дистильованій воді з добавкою поживних солей

а. гідропоніка

б. водяні культури

в. штучне

11.3.