Переоценить значение подземного органа растений сложно. Ведь он надежно удерживает в почве даже деревья огромного размера, обеспечивает их водой и достаточным запасом Иногда условия окружающей среды требуют выполнения дополнительных функций. И тогда происходит видоизменение корня.
Корень и его строение
По особенностям строения выделяют несколько типов корней. Главный корень выполняет функцию стержня. Его легко отличить от других. У растения он всегда один. От главного корня отходят боковые. Они необходимы для увеличения площади покрытия поверхности почвы, чтобы иметь возможность впитывать больше влаги. Корневую систему, состоящую из таких корней, называют стержневой. Корни, которые растут прямо от побега (надземной части растения), называют придаточными. Их пучок образует
Видоизменения корней растений
Классическое системы делает возможным выполнение только определенных функций. Для выживания растений в сложных условиях необходимо видоизменение корня. Рассмотрим каждое из них подробнее.
Корнеплоды
Все помнят сказку про вершки и корешки. Такое видоизменение корня, как корнеплоды, являются примером вкусных и сочных корешков. Морковь, редис, репа, свекла... Невозможно представить и одного дня без присутствия этих полезных и вкусных продуктов в нашем рационе.
Они являются результатом утолщения главного корня стержневой системы. Для того чтобы пережить холодную осень и зиму и сформировать семена, растение под землей запасает воду с минеральными веществами. А человек использует сочные корнеплоды в пищу.
Корневые клубни
Что является видоизменением корня можно также рассмотреть на примере корневых клубней. Это тоже утолщение корней. Но не главного, а придаточных корней мочковатой системы. В результате подземный пучок становится мощным и тяжелым из-за значительного запаса воды. Встречается он у георгина, аспарагуса, лапчатки, батата.
Дополнительной функцией корневых клубней является вегетативное размножение. Оно возможно благодаря наличию придаточных почек на этих видоизменениях, которые часто еще называют корневыми шишками.
Воздушные корни
Условия произрастания и видоизменения корней неразрывно связаны. произрастают в условиях повышенной влажности. Таким растениям нет нужды доставать влагу из почвы, поскольку ее достаточно в воздухе. Например, орхидея растет прямо на стволах деревьев, с которых свисают воздушные корни. Поглощая воду прямо из воздуха, они обеспечивают растение этим необходимым веществом при помощи воздушных (дыхательных) корней. Фикус, толстянка, монстера - комнатные растения, у которых также формируются воздушные корни. Для их нормального развития необходимо достаточное увлажнение воздуха в комнате.
Корни-подпорки
Видоизменением корня является и корень-подпорка. Уже само название говорит о выполняемых им функциях. Действительно, прочные придаточные корни подобно искусственному креплению удерживают побег. Их часто можно увидеть у кукурузы. Побег этого растения с плодами достаточно увесист. А мочковатая имеет достаточно поверхностные корни, не способные удержать растение во время сильных порывов ветра. Тут на помощь и приходит специальное приспособление - корни-подпорки.
Многие видели в цирке человека на ходулях, а вот в природе на таких приспособлениях можно встретить растения. Ходульные корни похожи на подпорки, но растут из побега вниз. У мангровых зарослей тропических лесов они дополнительно выполняют функцию впитывания влаги из воздуха. Растения зоны приливов и отливов они как будто приподнимают над водой, обеспечивая их нормальное функционирование.
Корни-прицепки
Всем известный плющ способен занять любую поверхность. Даже вертикальная скала не будет для него особой преградой. Такую способность он приобрел благодаря наличию придаточных корней-прицепок, способных прикрепиться к любой поверхности.
Все знают, что подберезовик растет под березой, а подосиновик под осиной. Но не все догадываются, почему именно так. Дело в том, что корни некоторых растений взаимовыгодно сожительствуют с грибами. От такого симбиоза хорошо всем. Грибы получают от дерева органические вещества, которые произвести самостоятельно не могут, поскольку неспособны к фотосинтезу. А деревья при помощи грибов обеспечиваются водой с раствором неорганических веществ.
Видоизменение корня помогает растению выжить в условиях дефицита или избытка влаги, лучше удерживаться в почве, прикрепляться к опоре и продолжительное время оставаться жизнеспособными, давая прекрасный урожай.
Человек уже давно научился использовать их в своей деятельности. Корнеплоды, содержащие большое количество ценных витаминов и минеральных веществ, используются в пищу. Причем не только в сыром, но и в вареном, жаренном и консервированном виде. Кормовые сорта свеклы и репы выращиваются для скота. Из особого вида свеклы путем переработки получают сахар. А вот у петрушки ценят не горький корень, а сочные и целебные листья побега. Вот так, видоизменяясь, корни приносят пользу не только растительным, но и животным организмам и человеку.
Типы корня
1) Главный корень - это корень, который развивается из зародышевого корешка
2) Боковые корни - это корни, которые отходят от более или менее молодых участков корня (главного, придаточных)
3) Придаточные корни – это корни, отходящие от участков побега и от старых участков других корней
Корневые системы и их виды
Совокупность корней одного вида растения
I В зависимости от происхождения:
· Смешанная- главный коре выражен, но нет сильного доминирования над остальными корнями
II
Глубина проникновения
Видоизменения корней
1) Микориза - это симбиотическое взаимодействие гиф-гриба и корневых окончаний растений. Грибы, живущие на корнях растений, используют органические вещества, которые синтезируются растениями, поставляют воду и минеральные вещества. Благодаря сильно разветвленным гифы гриба у растения увеличивается всасывающая поверхность.
2) Воздушные корни - образуются у многих тропических травянистых растений, живущих на деревьях. Эти корни свободно свисают вниз. Они способны усваивать влагу в виде дождя и росы. Например: ОРХИДЕЯ
3) Корневые клубни (корневые шишки)- это утолщенные участки корней (не путать с клубнями, например картофеля, клубень картофеля- видоизмененный побег). Образуются у многих однодольных и двудольных в результате метаморфоза придаточных корней. Имеют ограниченный рост. Овальная или веретеновидная форма. Выполняют запасающую функцию, а поглощение почвенных растворов за них выполняют хорошо ветвящиеся, всасывающий корни. Например: ЧИСТЯК
4) Корнеплоды- утолщенный главный корень, нижняя часть которого формируется из главного, средняя- гипокотиля, а верхняя из основания стебля главного побега. Например: РЕПА, ТУРНЕПС, ЦЕКОРИЙ, РЕДЬКА, РЕДИС и др.
5) Корни зацепки - это своеобразные придаточные корни, с их помощью растение «приклеивается» к любой форме. Например: ПЛЮЩ, ХМЕЛЬ и др.
6) Ходульные корни (корни подпорки)- они выполняют функцию подпорки. Например: КОРНИ КУКУРУЗЫ
7) Клубеньки (бактериальные клубеньки) – они образуются в результате проникновения через корневые волоски в корень бактерии рода: Rizobium. Бактерии фиксируют атмосферный молекулярный азот и переводят его в связанное состояние в виде азотистых соединений усваиваемых растений. Очень важен в сельском хозяйстве. Он насыщает почву азотом. Бобовые (горох, клевер, люпин и др.)
Некоторые корни выполняют особые функции, в связи, с чем меняется их строение. Различают:
1. Запасающие корни – запасают питательные вещества. При разрастании главного корня образуется корнеплоды (Рис. 22-А) (морковь, репа, свекла), а при разрастаний боковых или придаточных корней образуется корневые клубни (георгины) или корневые шишки (таволга) (Рис. 22-Б).
Б 
Рис. 22. А – корнеплоды моркови (1, 2), репы (3, 4), свеклы (5, 6, 7).
На поперечных разрезах ксилема показана черной; пунктирной линией обозначена граница стебля и корня.
Б – корневые клубни георгина (1) и любки (2).
2. Втягивающие корни – отходят от луковиц, корневищ и, укорачиваясь, втягивают их в почву, на оптимальную для их сохранения глубину зимой или летом, в засуху (луковичные растения).
3. Шнуровидные корни – это равномерно утолщенные придаточные корни, отходящие от корневища (чемерица).
4. Дыхательные корни – характерны для растений, живущих на бедных кислородом, затопляемых почвах (болотные растения).
5. Корни-подпорки – придаточные корни, отходящие от стволов деревьев на разной высоте и поддерживающие растение.
6. Клубеньки – образуются на корнях бобовых растений азотфиксирующими бактериями, которые усваивают азот из воздуха. Благодаря этому почвы обогащаются азотом (Рис. 23).
Рис. 23. Клубеньки (1) на корнях бобовых.
7. Микориза – это симбиоз корней высших растений и почвенных грибов. Гифы грибов заменяют корневые волоски и поглощают из почвы воду и минеральные вещества, а высшие растения снабжает грибы органическими веществами.
Морфология стебля
Побег – это вегетативный орган растения, состоит из стебля, листьев и почек, имеет неограниченный рост за счет верхушечной меристемы.
Стебель – осевая часть побега. Участок стебля, от которого отходит лист (или листья), называется узлом. Участки стебля между соседними узлами – междоузлия. На верхушке побега располагается верхушечная почка.
Почка – это зачаточный укороченный побег. За счет нее осуществляется рост побега. Внутренний угол между листом и стеблем называется пазухой листа, а почка, расположенная в ней – пазушной или боковой почкой. Придаточные почки возникают на взрослых частях того или иного органа из внутренних тканей и обеспечивают вегетативное возобновление. Помимо чисто вегетативных почек бывают смешанные (вегетативно-генеративные). Они несут зачаточные листья, цветки и соцветия. Цветочные почки несут только зачаточные цветки или соцветия. Почки окружены чешуями – видоизмененными листьями. Они защищают конус нарастания почки от внешних воздействий. Конус нарастания состоит из верхушечной меристемы, в результате меристематической активности апекса образуются зачатки листьев, зачаточные узлы и междоузлия (Рис. 24).
Видоизменения корней. Вы уже знаете, что основные функции корня – закрепление растения в почве, всасывание из почвы растворов минеральных соединений и их транспорт в надземные его части. Однако корень может выполнять и некоторые дополнительные функции. При этом он приобретает определенные особенности строения, называемые видоизменениями корня.
У многих растений (например, у свеклы, моркови) в главном корне и основании побега откладываются запасные питательные вещества. В результате этого главный корень утолщается и превращается в корнеплод. У других видов растений (например, у георгин, чистяка весеннего, батата) запасные питательные вещества откладываются в дополнительных или боковых корнях, которые приобретают клубневидную форму. Такие видоизменения называют корневыми клубнями.
У некоторых растений, произрастающих на болотах и переувлажненных почвах, формируются дыхательные корни. Это боковые корни, растущие вверх и поднимающиеся над поверхностью почвы (или воды). В переувлажненных почвах из–за низкого содержания кислорода дыхание подземной части растения усложняется. Поэтому такие видоизмененные корни поглощают кислород непосредственно из влажного воздуха.
Встречаются и корни–прицепки. Это короткие дополнительные корни, отрастающие вдоль надземной части стебля. С их помощью вьющиеся стебли растений цепляются за опору. Вспомните плющ, способный прикрепляться даже к гладким вертикальным стенам домов. Есть также опорные корни, выполняющие функции подпорок.
Особый тип видоизменений корня наблюдается у орхидей. Некоторые виды этих растений способны поселяться на стволах деревьев влажных тропических лесов. Но, в отличие от повилики или омелы, орхидеи не питаются соками деревьев. Их воздушные корни свободно свисают и позволяют получать воду из влажного воздуха.
Значение видоизменений корней в жизни растений и хозяйственной деятельности человека. Мы уже знаем, что видоизменения корня связаны с приспособлением растений к определенным местам произрастания. Например, корнеплоды развиваются у многих двулетних (морковь, петрушка, свекла) и некоторых многолетних (хрен) растений. На протяжении первого года жизни у этих растений над почвой формируются только листья, расположенные на укороченном стебле. Образованные в них органические соединения постепенно накапливаются в главном корне, который при этом утолщается и превращается в корнеплод. Зимой листья отмирают, а корнеплоды зимуют в почве. На второй год за счет запасенных питательных веществ у растений формируются цветки и плоды. Такую же роль в жизни растений играют и корневые клубни.
За два года жизни у этих растений над почвой формируются только листья, расположенные на укороченном стебле. Образованные в них органические соединения постепенно накапливаются в главном корне, который при этом утолщается и превращается в корнеплод. Зимой листья отмирают, а корнеплоды зимуют в почве. На второй год за счет запасенных питательных веществ у растений формируются цветки и плоды. Такую же роль в жизни растений играют и корневые клубни.
Корнеплоды человек использует в пищу (морковь, свекла, репа, редис, пастернак, петрушка, хрен), на корм домашним животным (кормовая свекла, репа, турнепс), как сырье для пищевой промышленности (сахарная свекла).
Вредное влияние на почвы и их обитателей оказывают пестициды – химические соединения, служащие для защиты растений от вредителей и болезней. Чрезмерное и неправильное их использование приводит к загрязнению окружающей среды.
Главный корень пустынного кустарника верблюжьей колючки достигает глубины 15 м, на которой расположен водоносный слой почвы.
Почва на 30-40% состоит из полостей, заполненных смесью газов. Состав этой смеси может отличаться от состава атмосферного воздуха: в нем с увеличением глубины содержание кислорода уменьшается, а углекислого газа – увеличивается (до 1%, тогда как в воздухе – только 0,03%). В плотных почвах
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
- Биология. Бактерии, грибы, растения. 6 кл.: учеб. для общеобразоват. учреждений / В.В. Пасечник. - 14-е изд., стереотип. - М.: Дрофа, 2011. - 304 с.: ил.
- Тихонова Е.Т., Романова Н.И. Биология, 6. - М.: Русское слово.
- Исаева Т.А., Романова Н.И. Биология, 6. - М.: Русское слово.
- Biofile.ru ().
- Фестиваль педагогических идей "Открытый урок" ().
- Bsu.ru ().
Домашнее задание
- 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 ().
- Какие существуют видоизменения корней?
- Какие особенности корневой системы орхидей вам известны?
- * Назовите минимум 5 растений с видоизмененными корнями, произрастающих в вашей области. Охарактеризуйте эти видоизменения.
