У каждого живого существа есть свои приспособления для нормальной жизни, позволяющие защищаться от самых разных неприятностей, начиная от врагов и заканчивая климатическими невзгодами. Растения не являются исключением. Например, водоросли, чтобы защитить себя от силы течения воды и его скорости, имеют специализированные ризоиды - присоски, которыми крепятся к субстрату и остаются на месте.
А вот высшие растения для этого имеют корни самой разной формы и длины. Однако при этом и сам подземный орган также нуждается в защите, ведь почва - достаточно жесткая среда обитания. В этом ему помогает корневой чехлик, особенности строения которого мы и рассмотрим в данной статье.
Особенности строения растений
С самой начальной школы каждый ребенок знает основные особенности устройства тела высшего растения. Конечно, внутреннее содержание остается неизученным для многих, кроме специально интересующихся людей. Однако наружные органы знают все. Это:
- побег, представленный наружной частью: стебель, лист, цветок (для покрытосеменных);
- подземная часть, сформированная корневой системой.
Поэтому ничего необычного здесь назвать нельзя. Единственное отличие между всеми представителями - это способ размножения, а соответственно, И строение репродуктивных органов. У голосеменных это шишка с семенами, у покрытосеменных - цветок с внутренними органами репродукции, у споровых - спорангии со спорами.
Однако единым для всех обозначенных групп органом являются корни растений. Именно они являются его важной подземной частью, выполняющей целый ряд жизненно необходимых функций.
- Подобно якорю, корень закрепляет растение в почве.
- Служит для всасывания и проведения по телу воды и растворенных в ней минеральных веществ.
- У многих видов является местом накопления дополнительных питательных веществ.
- Обеспечивает всем представителям положительный геотропизм (особую роль в этом играет именно кончик корня).
- У некоторых видов служит дополнительным органом для поглощения кислорода воздуха или воды.
Очевидно, что орган этот чрезвычайно важен. Известно, что если комнатному растению при пересадке повредить корневую систему достаточно сильно, оно погибнет либо будет сильно и продолжительно болеть. Это связано с тем, что корни растений восстанавливаются, как и все другие органы, но при обширных поражениях начинают отмирать.
Корень растений: виды
Естественно, подземный орган растения должен иметь такие особенности строения и развития, которые позволяют ему быть максимально выносливым и устойчивым к механическим повреждениям. Немаловажную роль в этом играет корневой чехлик. Однако прежде, чем рассматривать данный орган изнутри, разберем, каким он является снаружи.
Все виды корней можно разделить на три категории.
- Главный - центральный корешок, который начинает расти первым.
- Боковые корни - ответвления, появляющиеся на главном с течением жизни.
- Придаточные - многочисленные волоски, формирующиеся на стебле, которые могут иметь самые разные размеры: от тонких и практически незаметных до гигантских столбовидных подпорок.
Все вместе они обеспечивают всему растению выполнение вышеобозначенных функций.
Типы корней
Типы корней - это те видоизменения и необычные их проявления, которые встречаются у растений в природе. Они формируются с целью приспособления либо к конкретным условиям произрастания, либо для победы в конкурентной борьбе за территорию и минеральное питание, воду. Можно выделить несколько самых распространенных типов.
- Корни-подпорки - придаточные, отходящие от стебля и самостоятельно закрепляющиеся в почве. Формируются с целью дополнительного укрепления обширной кроны дерева. Такие растения принято называть баньянами.
- Корни-прицепки - служат для дополнительного укрепления растения на поверхности какого-нибудь субстрата. Например, плющ, дикий виноград, фасоль, горох и прочие.
- Присоски - это приспособления растений-паразитов и полупаразитов для проникновения внутрь стеблей хозяина с целью высасывания из него питательных веществ. Другие их название - гаустории. Пример: омела, петров крест, повилика и другие.
- Дыхательные корни. Это боковые корешки, которые служат для поглощения кислорода в условиях произрастания растения в избытке влаги. Пример: мангровые заросли, ива ломкая, болотный кипарис.
- Воздушные - придаточные корешки, которые выполняют функцию поглощения дополнительной влаги из воздуха. Пример: орхидные и другие эпифиты.
- Клубни - разрастания под землей боковых и придаточных корешков с целью запасания сложных углеводов и других соединений. Пример: картофель.
- Корнеплоды - подземный орган, формирующийся путем разрастания главного корешка, запасающего питательные вещества. Примеры: морковь, редис, свекла и прочие.
Таким образом, мы рассмотрели части корня растения, которые можно увидеть невооруженным глазом, если высвободить его из земли.
Корневая система растений
Все обозначенные виды корней у каждого растения образуют целую систему. Она носит название корневой и бывает двух основных типов.
- Мочковатая - выражены боковые и придаточные, не видно главного.
- Стержневая - центральный главный корень выражен отчетливо, а боковые и придаточные слабо.
Такие типы корневых систем характерны для всех покрытосеменных представителей флоры.
Особенности строения корня растения (таблица)
Теперь заглянем внутрь растения, чтобы уже добраться и изучить корневой чехлик, особенности строения которого так помогают всему организму. Однако кроме верхушки корня существуют и другие его части. Чтобы рассмотреть все особенности строения корня растения, таблица будет очень удобна.
| Часть корня | Особенности строения | Выполняемая функция |
| Калиптра, или корневой чехлик | Ниже рассмотрим подробнее. | Защита от механических повреждений (основная) |
| Зона деления | Представлена мелкими клетками, имеющими густую цитоплазму и крупные ядра. Постоянно происходит деление, так как именно здесь располагается апикальная меристема, дающая начало всем остальным клеткам и тканям корня. Цвет зоны при рассмотрении темный, чуть желтоватый. Размер - около одного миллиметра. | Главная функция - обеспечение постоянного деления и наращивания массы недифференцированных клеток, которые в дальнейшем пойдут на разные специализации. |
| Зона растяжения (роста) | Представлена крупными клетками с клеточными стенками, со временем одревесневающими. Пока они еще мягкие, данные структуры запасают много воды, растягиваются и тем самым проталкивают корневой чехлик глубже в землю. Размер данного участка - несколько миллиметров, при рассмотрении он прозрачный. | Растяжение и продвижение растения вглубь почвы. |
| Зона поглощения, дифференциации | Образована богатыми на митохондрии клетками, которые собираются в эпиблему или ризодерму. Это покровная ткань, выстилающая снаружи корневые волоски, расположенные на данном участке. Они могут быть разных размеров и длины. Часть из них отмирает, однако ниже формируются новые. По размеру данная зона составляет несколько сантиметров, является хорошо заметной. | Поглощение почвенного раствора и воды из земли |
| Зона проведения | Представлена клетками экзодермы. Это ткань, сменяющая эпиблему. Клетки экзодермы имеют толстые стенки, часто одревесневают, имеют вид пробки. Корень в этой части более тонкий, но прочный, данный участок представляет собой первичную кору. При рассмотрении переход от эпиблемы к экзодерме практически незаметен, он условный. | Проведение питательных веществ (почвенного раствора и воды) от зоны поглощения в стебель и листья растения. |
Таким образом, мы выяснили, что рост корней растений начинается с калиптры и заканчивается участком с первичной корой. Теперь более подробно рассмотрим строение и функции самой верхушки подземной части этих удивительных существ.
Верхушка корня
Существует несколько названий, которыми обозначают данную часть подземного органа. Итак, синонимы следующие:
- калиптра, от лат. calyptra;
- корневой чехлик;
- верхушка корня;
- калиптроген;
- кончик корня.
Однако каким бы ни было название, функции корневого чехлика у растений остаются неизменными. В целом, данный участок представляет собой слегка утолщенное образование на самом кончике корешка под землей. В микроскоп оно видится как колпачок, надетый сверху для защиты нежных тканей от почвенных частиц. Размеры калиптры небольшие, всего 0,2 мм. Только у таких видоизмененных структур, как дыхательные корни, он достигает нескольких миллиметров.
Внешним видом определяется и главная функция корневого чехлика - естественно, это защита от механических повреждений. Однако она не единственная.
Какие клетки в корневом чехлике?
Клетки корневого чехлика двух типов. Первая часть - это наружные. Они представляют собой продолговатые, вытягивающиеся и растущие образования, плотно прилегающие друг к другу. Поэтому межклетники практически отсутствуют. Жизнь этих клеток очень недолгая и составляет всего от 4 до 9 дней. За это время они должны успеть вырасти и разделиться.
Поэтому процессы митоза на кончике корня происходят постоянно. Происхождение клеток калиптры обычное - от апикальной меристемы, расположенной сразу над чехликом. Клеточные стенки этих структур достаточно тонкие, неодревесневшие.
В течение жизни данные клетки слущиваются, отмирая, выделяют смесь полисахаридов - слизь. Поэтому функция корневого чехлика заключается в обеспечении защитного слизевого покрытия верхушки подземного органа для его безопасного продвижения между почвенными частицами.
Благодаря слизи калиптры, твердые земляные структуры прилипают к корешку и облегчают его скольжение вниз. Однако это не единственные клетки, которыми образован чехлик.
Существуют еще ячейки, которыми калиптра образована в центральной своей части - колумелле. Это крахмальные зерна, или амилопласты. Они являются по происхождению производными пластидов, не имеющими хлорофилла. То есть изначально представляли собой отдельные организмы, научившиеся жить в симбиозе с более высокоорганизованными существами и постепенно ставшие для них незаменимыми внутренними структурными ячейками.
Амилопласты - это клетки, накапливающие внутри себя крупные зерна полисахарида крахмала. Снаружи они округлые, друг к другу прилегают так же плотно, как и рассмотренные выше структуры калиптры.
С ними связана еще одна функция корневого чехлика, о которой скажем ниже. Заметим также, что крахмал в амилопластах может служить дополнительным источником энергии для растения, если того потребуют условия окружающей среды.
Функции корневого чехлика у растений
Одну из них, основную, мы уже обозначили. Повторим ее еще раз и добавим те, о которых еще не упоминали.
Функции корневого чехлика у растений:
- Наружный слой клеток калиптры секретирует полисахаридную слизь, которая служит для облегчения продвижения корня вглубь почвы.
- Этот же слизевый чехлик позволяет растению избежать пересыхания.
- Клетки колумеллы (центральной части калиптры) содержат крахмальные зерна, являясь за счет этого статолитами и выполняя функции георецепции для корня. Благодаря этому у него всегда положительный геотропизм.
Опыты показали, что если у растения удалить калиптру, то его рост в длину прекратится. Однако оно не погибнет, а начнет активно развивать боковые и придаточные корни, расширяя ареал захвата почвы в ширину. Это свойство используют садоводы и огородники при выращивании сельскохозяйственных культур.
Очевидно, что функции корневого чехлика у растений крайне важны. Ведь каждый боковой или придаточный корешок также имеет калиптру на своей верхушке. Иначе растение при удалении чехлика с центрального осевого корешка погибло бы. Существуют исключения. Это те виды растений, корни которых совсем лишены обозначенных структур. Примеры: водяной орех, ряска, водокрас. Понятно, что в основном это водные представители растительного мира.
Функция амилопластов
Мы уже сказали, что существует функция корневого чехлика, связанная с амилопластами. Они накапливают зерна крахмала и превращаются в настоящие статолиты. Это практически то же самое, что и статоцисты (отолиты) во внутреннем ухе млекопитающих. Они играют важную роль при ощущении равновесия.
Этим же занимаются и статолиты амилопластов. Благодаря им растение "чувствует" расположение земного радиуса и растет всегда согласно ему, то есть ориентируется на силу гравитации. Эта особенность была впервые установлена Томасом Найтом в 1806 году, который провел ряд подтверждающих опытов. Также подобное явление принято называть геотропизмом растений.
Геотропизм
Геотропизмом, или гравитропизмом, принято называть особенность растений и их частей расти только по направлению земного радиуса. Это значит, что если, например, дать семенам прорасти в обычном состоянии, а затем перевернуть горшок на бок, то через какое-то время кончик корня также сделает изгиб и начнет расти вниз с учетом нового положения.
Каково значение корневого чехлика в этом явлении? Именно амилопласты калиптры позволяют корню обладать положительным геотропизмом, то есть расти всегда вниз. В то время как у стеблей, напротив, отрицательный геотропизм, так как их рост осуществляется вверх.
Именно благодаря этому явлению все растения, страдающие от непогоды и поваленные стеблями на землю, после природных явлений (грозы, града, сильного дождя, ветра), способны снова восстанавливать прежнее состояние за небольшой промежуток времени.
