как узнать какой частью корень растет в длину
Как узнать какой частью корень растет в длину
Как узнать какой частью корень растет в длину
1.4.1. Рост корня в длину
Цель опыта — выяснить, как, какой частью корень растет в длину.
Объекты и оборудование. Проросшие семена гороха или фасоли, бобов с корнем около 2 см, влажная камера, приготовленная из чашки Петри, блюдца или банки (см. 1.2), тушь черная, лучше предварительно налитая в блюдце и загустевшая в результате частичного высыхания, миллиметровая линейка, небольшие палочки (спички), лезвие бритвы, фильтровальная (промокательная) бумага, пластилин, канцелярские булавки — для влажной камеры, приготовленной из банки.
Постановка опыта. Для опыта отбирают 3-4 семени с более или менее прямым корнем, без признаков повреждения и начала образования боковых корней. Семена кладут во влажную камеру, из которой прежде сливают всю свободную воду. Поверхность корня должна быть не влажной. Если корни оказались мокрыми, их можно осторожно обсушить фильтровальной бумагой, но лучше сделать иначе — предварительно выдержать 1-2 ч эти семена во влажной камере, в которой нет свободной воды.
Остро и тонко заточенной спичкой по всей длине корня наносят (по одной стороне) метки тушью в виде небольших, но хорошо заметных точек или коротких черточек на расстоянии одна от другой в 1,5-2 мм. Семя при этом надо держать за семядоли (трогать руками корень не следует), прикосновение к корню концом спички должно быть очень легким, особенно у кончика, а пребывание корней на воздухе — вне влажной камеры — как можно меньшим. Начинать разметку лучше с основания корня.
Семя с размеченным корнем помещают во влажную камеру так, чтобы кончик корня непременно касался влажной бумаги, а сторона с метками не касалась ее. Лучше семя положить у стенки камеры, желательно фиксировать его кусочком пластилина. Если используется влажная камера, приготовленная из банки, семя прикрепляется булавкой к картонной стойке корнем вниз и так, чтобы он касался влажного картона на высоте 5-6 см над водой. Булавкой прокалываются обе семядоли (по центру их) и картон (см. рис. 3).
Убедительный результат опыта получается через 1-2 дня (в зависимости от температуры в помещении): метки заметно расходятся только у кончика корня. В дальнейшем корни значительно вырастают в длину, при этом метки становятся плохо заметными.
При демонстрации опыта крышку влажной камеры снимают. Для большей наглядности поблекшие метки можно обновить тушью.
Вопросы на осмысление методики опыта. Почему надо наносить метки тушью по всему корню, а не по части его? Почему расстояния между метками должны быть одинаковыми и небольшими? В какой части корня метки стали бледнее и почему? Что доказывает опыт с метками?
Можно делать метки фломастером темного цвета (кроме красного), а также пастой для шариковых ручек или масляной краской. Последние не смываются водой и сохраняются лучше, чем метки тушью, однако надо предварительно проверить пригодность этих веществ, так как некоторые виды их оказывают неблагоприятное воздействие на корень. Наносится краска или паста в виде мелких капелек-точек обычной швейной иглой — легким прикосновением поверхности кончика иглы.
Рост корневой системы
Корень — это орган, который первым вырастает у растения. Когда семя начинает прорастать, то первым растет зародышевый корешок, который развивается в корень растения. При этом он использует питательные вещества семени. Клетки зародышевого корешка делятся и растут, в результате чего корень вытягивается в длину.
Если удалить верхушку (кончик), то рост корня в длину остановится. Однако при этом на остальной части корня начнут усиленно расти боковые корни. У каждого из них есть свой кончик с зоной деления клеток. Кроме боковых корней могут начать расти придаточные корни. В результате корневая система растения становится более мощной. Удаление кончика главного корня растения часто используют в сельском хозяйстве, чтобы вызвать разрастание корневой системы томатов, картофеля, капусты и др. Этот процесс называют пикировкой, или прищипыванием корня. Чем мощнее корневая система, тем больше растение получает воды и минеральных веществ, а, следовательно, лучше и быстрее растет.
Чем шире разрастается корневая система, тем с большей площади растение получает водный раствор. У некоторых травянистых растений корневая система разрастается более чем на 1 метр в каждую сторону от стебля (например, у кукурузы). Однако у деревьев корневая система может разрастаться на десятки метров. При этом основная часть корней находится близко к поверхности почвы, где-то на глубине от 10 до 20 см. Поэтому под деревьями не следует высаживать другие растения. Иначе корням деревьев может не хватить влаги и минеральных веществ.
При всей выгоде разрастания корневой системы в ширину, у многих видов растений корни растут в глубину на много метров. Это связано с особенностью мест их произрастания и свойством почв. Например, в пустынной местности влаги мало, и она уходит глубоко в почву.
УДИВИТЕЛЬНО, НО ФАКТ… (Часть 19)
Добрый день! Мы вновь приветствуем вас в рубрике «Удивительно, но факт…»!
Продолжаем наш рассказ о ярких представителях флоры – растениях-рекордсменах…
Давайте мы с вами поговорим о корнях. Нет, не о математических))), а о корнях растений…
Корень – вегетативный (выполняет функции питания и обмена веществ с внешней средой) орган растения, который закрепляет растение в почве и обеспечивает поглощение воды с растворенными в ней солями.
Большинство растений на нашей планете накрепко прикреплено к земле корнем. Этот уходящий глубоко в почву стержень надежно удерживает их на месте, выполняя роль своеобразной опоры. Без сомнения, это очень важная функция, но не основная. Главная задача корня — снабжать растение водой из почвы с растворенными в ней микроэлементами.
Филогенетически корень возник позже стебля и листа — в связи с переходом растений к жизни на суше и вероятно, произошёл от корнеподобных подземных веточек. У корня нет ни листьев, ни в определённом порядке расположенных почек. Для него характерен верхушечный рост в длину, боковые разветвления его возникают из внутренних тканей, точка роста покрыта корневым чехликом. Корневая система формируется на протяжении всей жизни растительного организма. Иногда корень может служить местом отложения в запас питательных веществ, в таком случае он видоизменяется…
И сегодня мы узнаем корни каких растений самые длинные и самые глубокие…
САМЫЕ ДЛИННЫЕ И САМЫЕ ГЛУБОКИЕ КОРНИ РАСТЕНИЙ:
Основная функция корневой системы – это снабжение растения содержащимися в почве питательными веществами и, главное, влагой. Поэтому самые длинные корни у растений там, где вода труднодоступна, а именно, в засушливых районах земного шара.
Растениям пустынь и полупустынь, для того чтобы выжить, приходится использовать либо влагу незначительных осадков, которая проникает лишь в верхние слои почвы, либо искать её в глубоких водоносных слоях.
Но и среди этих растений есть свои рекордсмены…
САМЫЕ ДЛИННЫЕ КОРНИ СРЕДИ РАСТЕНИЙ ПУСТЫНЬ И ПОЛУПУСТЫНЬ:
САКСАУЛ
Самыми глубокими корнями среди растений обладает саксаул. Это растение относится к семейству Амарантовые и растет в пустыне. В Казахстане, Туркмении и Узбекистане нередко можно встретить настоящие леса из саксаула.
Внешне это растение представляет собой кустарник или небольшое дерево с листьями в виде бесцветных чешуек. Фотосинтез у саксаула происходит не в листьях, а в зеленых ветвях.
Саксаул характеризуется чрезвычайно мощной корневой системой. Зачастую его корни уходят на глубину 10 метров и более. Это объясняется тем, что в пустынях, где растет саксаул, водоносные слои залегают на большой глубине и крупные растения отращивают длинные мощные корни, чтобы добраться до воды.
Наиболее известными видами саксаула являются саксаул черный и саксаул белый. Их зеленые ветви служат прекрасным, а часто – единственно доступным кормом для верблюдов. Оба считаются единственными видами деревьев, которые способны расти в пустыне. Чёрный саксаул может произрастать и на совершенно не пригодных для других растений солончаковых почвах.
Корень
Историческое развитие корня
Филогенетически корень возник позже стебля и листа — в связи с переходом растений к жизни на суше и вероятно, произошёл от корнеподобных подземных веточек. У корня нет ни листьев, ни в определённом порядке расположенных почек. Для него характерен верхушечный рост в длину, боковые разветвления его возникают из внутренних тканей, точка роста покрыта корневым чехликом. Корневая система формируется на протяжении всей жизни растительного организма. Иногда корень может служить местом отложения в запас питательных веществ. В таком случае он видоизменяется.
Виды корней
Главный корень образуется из зародышевого корешка при прорастании семени. От него отходят боковые корни.
Придаточные корни развиваются на стеблях и листьях.
Боковые корни представляют собой ответвления любых корней.
Каждый корень (главный, боковые, придаточные) обладает способностью к ветвлению, что значительно увеличивает поверхность корневой системы, а это способствует лучшему укреплению растения в почве и улучшению его питания.
Типы корневых систем
Различают два основных типа корневых систем: стержневая, имеющая хорошо развитый главный корень, и мочковатая. Мочковатая корневая система состоит из большого числа придаточных корней, одинаковых по величине. Вся масса корней состоит из боковых или придаточных корешков и имеет вид мочки.
Сильно разветвлённая корневая система образует огромную поглощающую поверхность. Например,
Это во много раз превышает площадь надземной массы.
Если у растения хорошо выражен главный корень и развиваются придаточные корни, то формируется корневая система смешанного типа (капуста, помидор).
Внешнее строение корня. Внутреннее строение корня
Зоны корня
Корневой чехлик
Корень растёт в длину своей верхушкой, где находятся молодые клетки образовательной ткани. Растущая часть покрыта корневым чехликом, защищающим кончик корня от повреждений, и облегчает продвижение корня в почве во время роста. Последняя функция осуществляется благодаря свойству внешних стенок корневого чехлика покрываться слизью, что уменьшает трение между корнем и частичками почвы. Могут даже раздвигать частички почвы. Клетки корневого чехлика живые, часто содержат зёрна крахмала. Клетки чехлика постоянно обновляются за счёт деления. Участвует в положительных геотропических реакциях (направление роста корня к центру Земли).
Клетки зоны деления активно делятся, протяженность этой зоны у разных видов и у разных корней одного и того же растения неодинакова.
За зоной деления расположена зона растяжения (зона роста). Протяжённость этой зоны не превышает нескольких миллиметров.
По мере завершения линейного роста наступает третий этап формирования корня — его дифференциация, образуется зона дифференциации и специализации клеток (или зона корневых волосков и всасывания). В этой зоне уже различают наружный слой эпиблемы (ризодермы) с корневыми волосками, слой первичной коры и центральный цилиндр.
Строение корневого волоска
Корневые волоски — это сильно удлинённые выросты наружных клеток, покрывающих корень. Количество корневых волосков очень велико (на 1 мм 2 от 200 до 300 волосков). Их длина достигает 10 мм. Формируются волоски очень быстро (у молодых сеянцев яблони за 30-40 часов). Корневые волоски недолговечны. Они отмирают через 10-20 дней, а на молодой части корня отрастают новые. Это обеспечивает освоение корнем новых почвенных горизонтов. Корень непрерывно растёт, образуя всё новые и новые участки корневых волосков. Волоски могут не только поглощать готовые растворы веществ, но и способствовать растворению некоторых веществ почвы, а затем всасывать их. Участок корня, где корневые волоски отмерли, некоторое время способен всасывать воду, но затем покрывается пробкой и теряет эту способность.
Оболочка волоска очень тонкая, что облегчает поглощение питательных веществ. Почти всю клетку волоска занимает вакуоль, окружённая тонким слоем цитоплазмы. Ядро находится в верхней части клетки. Вокруг клетки образуется слизистый чехол, который содействует склеиванию корневых волосков с частицами почвы, что улучшает их контакт и повышает гидрофильность системы. Поглощению способствует выделение корневыми волосками кислот (угольной, яблочной, лимонной), которые растворяют минеральные соли.
Корневые волоски играют и механическую роль — они служат опорой верхушке корня, которая проходит между частичками почвы.
Под микроскопом на поперечном срезе корня в зоне всасывания видно его строение на клеточном и тканевом уровнях. На поверхности корня — ризодерма, под ней — кора. Наружный слой коры — экзодерма, вовнутрь от неё — основная паренхима. Её тонкостенные живые клетки выполняют запасающую функцию, проводят растворы питательных веществ в радиальном направлении — от всасывающей ткани к сосудам древесины. В них же происходит синтез ряда жизненно важных для растения органических веществ. Внутренний слой коры — эндодерма. Растворы питательных веществ, поступающие из коры в центральный цилиндр через клетки эндодермы, проходят только через протопласт клеток.
Кора окружает центральный цилиндр корня. Она граничит со слоем клеток, долго сохраняющих способность к делению. Это перицикл. Клетки перицикла дают начало боковым корням, придаточным почкам и вторичным образовательным тканям. Вовнутрь от перицикла, в центре корня, находятся проводящие ткани: луб и древесина. Вместе они образуют радиальный проводящий пучок.
Проводящая система корня проводит воду и минеральные вещества из корня в стебель (восходящий ток) и органические вещества из стебля в корень (нисходящий ток). Состоит она из сосудисто-волокнистых пучков. Основными слагаемыми частями пучка являются участки флоэмы (по ним вещества передвигаются к корню) и ксилемы (по которым вещества передвигаются от корня). Основные проводящие элементы флоэмы — ситовидные трубки, ксилемы — трахеи (сосуды) и трахеиды.
Процессы жизнедеятельности корня
Транспорт воды в корне
Всасывание воды корневыми волосками из почвенного питательного раствора и проведение её в радиальном направлении по клеткам первичной коры через пропускные клетки в эндодерме к ксилеме радиального проводящего пучка. Интенсивность поглощения воды корневыми волосками называется сосущей силой (S), она равна разнице между осмотическим (P) и тургорным (T) давлением: S=P-T.
Когда осмотическое давление равно тургорному (P=T), то S=0, вода перестаёт поступать в клетку корневого волоска. 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. Внутри клеток корня сосущая сила корня возрастает от ризодермы по направлению к центральному цилиндру, поэтому вода движется по градиенту концентрации (т. е. из места с большей её концентрацией в место с меньшей концентрацией) и создаёт корневое давление, которое поднимает столбик воды по сосудам ксилемы, образуя восходящий ток. Это можно обнаружить на весенних безлистных стволах, когда собирают «сок», или на срезанных пнях. Истекание воды из древесины, свежих пней, листьев, называется «плачем» растений. Когда распускаются листья, то они тоже создают сосущую силу и притягивают воду к себе — образуется непрерывный столбик воды в каждом сосуде — капиллярное натяжение. Корневое давление является нижним двигателем водного тока, а сосущая сила листьев — верхним. Подтвердить это можно с помощью несложных опытов.
Всасывание воды корнями
Цель: выяснить основную функцию корня.
Что делаем: растение, выращенное на влажных опилках, отряхнём его корневую систему и опустим в стакан с водой его корни. Поверх воды для защиты её от испарения нальём тонкий слой растительного масла и отметим уровень.
Что наблюдаем: через день-два вода в ёмкости опустилась ниже отметки.
Результат: следовательно, корни всосали воду и подали её наверх к листьям.
Можно ещё проделать один опыт, доказывающий всасывание питательных веществ корнем.
Что делаем: 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.
Что наблюдаем: вода в стеклянной трубке поднимается, и вытекает наружу.
Результат: это доказывает, что воду из почвы корень всасывает в стебель.
А влияет ли температура воды на интенсивность всасывания корнем воды?
Цель: выяснить, как температура влияет на работу корня.
Что делаем: один стакан должен быть с тёплой водой (+17-18ºС), а другой с холодной (+1-2ºС).
Что наблюдаем: в первом случае вода выделяется обильно, во втором — мало, или совсем приостанавливается.
Результат: 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.
Минеральное питание
Физиологическая роль минеральных веществ очень велика. Они являются основой для синтеза органических соединений, а также факторами, которые изменяют физическое состояние коллоидов, т.е. непосредственно влияют на обмен веществ и строение протопласта; выполняют функцию катализаторов биохимических реакций; воздействуют на тургор клетки и проницаемость протоплазмы; являются центрами электрических и радиоактивных явлений в растительных организмах.
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.
Дыхание корней
Для нормального роста и развития растения необходимо чтобы к корню поступал свежий воздух. Проверим, так ли это?
Цель: нужен ли воздух корню?
Что делаем: 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.
Что наблюдаем: через некоторое время растение во втором сосуде перестанет расти, зачахнет, и в конце концов погибнет.
Результат: гибель растения наступает из-за недостатка воздуха, необходимого для дыхания корня.
Видоизменения корней
У некоторых растений в корнях откладываются запасные питательные вещества. В них накапливаются углеводы, минеральные соли, витамины и другие вещества. Такие корни сильно разрастаются в толщину и приобретают необычный внешний вид. В формировании корнеплодов участвуют и корень, и стебель.
Корнеплоды
Если запасные вещества накапливаются в главном корне и в основании стебля главного побега, образуются корнеплоды (морковь). Растения, образующие корнеплоды, в основном двулетники. 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.
Корневые клубни
У георгина запасные вещества накапливаются в придаточных корнях, образуя корневые клубни.
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.
Ходульные
У пандуса, произрастающего в приливно-отливной зоне, развиваются ходульные корни. Они высоко над водой удерживают на зыбком илистом грунте крупные облиственные побеги.
Воздушные
У тропических растений, живущих на ветвях деревьев, развиваются воздушные корни. Они часто встречаются у орхидей, бромелиевых, у некоторых папоротников. Воздушные корни свободно висят в воздухе, не достигая земли и поглощая попадающую на них влагу от дождя или росы.
Втягивающие
У луковичных и клубнелуковичных растений, например у крокусов, среди многочисленных нитевидных корней имеется несколько более толстых, так называемых втягивающих, корней. Сокращаясь, такие корни втягивают клубнелуковицу глубже в почву.
Столбовидные
У фикуса развиваются столбовидные надземные корни, или корни-подпорки.
Почва как среда обитания корней
Почва для растений является средой, из которой оно получает воду и элементы питания. Количество минеральных веществ в почве зависит от специфических особенностей материнской горной породы, деятельности организмов, от жизнедеятельности самих растений, от типа почвы.
Почвенные частицы конкурируют с корнями за влагу, удерживая её своей поверхностью. Это так называемая связанная вода, которая подразделяется на гигроскопическую и плёночную. Удерживается она силами молекулярного притяжения. Доступная растению влага представлена капиллярной водой, которая сосредоточена в мелких порах почвы.
Между влагой и воздушной фазой почвы складываются антагонистические отношения. Чем больше в почве крупных пор, тем лучше газовый режим этих почв, тем меньше влаги удерживает почва. Наиболее благоприятный водно-воздушный режим поддерживается в структурных почвах, где вода и воздух находятся одновременно и не мешают друг другу — вода заполняет капилляры внутри структурных агрегатов, а воздух — крупные поры между ними.
Характер взаимодействия растения и почвы в значительной степени связан с поглотительной способностью почвы — способностью удерживать или связывать химические соединения.
Микрофлора почвы разлагает органические вещества до более простых соединений, участвует в формировании структуры почвы. Характер этих процессов зависит от типа почвы, химического состава растительных остатков, физиологических свойств микроорганизмов и других факторов. В формировании структуры почвы принимают участие почвенные животные: кольчатые черви, личинки насекомых и др.
В результате совокупности биологических и химических процессов в почве образуется сложный комплекс органических веществ, который объединяют термином «гумус».
Метод водных культур
В каких солях нуждается растение, и какое влияние оказывают они на рост и развитие его, было установлено на опыте с водными культурами. Метод водных культур — это выращивание растений не в почве, а в водном растворе минеральных солей. В зависимости от поставленной цели в опыте можно исключить отдельную соль из раствора, уменьшить или увеличить ее содержание. Было выяснено, что удобрения, содержащие азот, способствуют росту растений, содержащие фосфор — скорейшему созреванию плодов, а содержащие калий — быстрейшему оттоку органических веществ от листьев к корням. В связи с этим содержащие азот удобрения рекомендуется вносить перед посевом или в первой половине лета, содержащие фосфор и калий — во второй половине лета.
С помощью метода водных культур удалось установить не только потребность растения в макроэлементах, но и выяснить роль различных микроэлементов.
В настоящее время известны случаи, когда выращивают растения методами гидропоники и аэропоники.
Гидропоника — выращивание растений в сосудах, заполненных гравием. Питательный раствор, содержащий необходимые элементы, подаётся в сосуды снизу.
Аэропоника — это воздушная культура растений. При этом способе корневая система находится в воздухе и автоматически (несколько раз в течение часа) опрыскивается слабым раствором питательных солей.