Внешнее и внутреннее строение корня

Корни чаще всего имеют форму:

• цилиндрическую (у хрена);

• коническую или конусовидную (у одуванчика);

• нитевидную (у ржи, пшеницы, лука).

Каждый корень растет верхушкой за счет деления клеток верхушечной меристемы. На кончике корня находится корневой чехлик, похожий на маленький колпачок. Корневой чехлик защищает нежные клетки образовательной ткани. Клетки чехлика выделяют слизь, которая обволакивает кончик корня, что облегчает его прохождение в почве.

Клетки корневого чехлика не только защищают меристему при углублении корня в почву. Они несут дополнительную функцию — служат рецепторами гравитации: в них содержатся крупные крахмальные зерна, играющие роль статолитов, т. е. опускающиеся на «дно» клетки под действием силы тяжести.

У корня различают зоны: деления, роста, всасывания, проведения (или укрепления).

В зоне деления, прикрытой корневым чехликом, клетки постоянно делятся.

Зона роста длиной несколько миллиметров, здесь клетки растут, вытягиваются в длину, обеспечивая рост корня. Здесь клетки постепенно перестраиваются и превращаются в клетки покровной, проводящих и других тканей. Некоторая дифференцировка клеток начинается еще в зоне деления с развития первых ситовидных элементов флоэмы.

Зона поглощения (зона корневых волосков) имеет длину несколько сантиметров. Корень в этой зоне покрыт нежными и тонкими корневыми волосками — выростами клеток покровной ткани, через которые осуществляется поглощение воды и минеральных веществ из почвы. Живут корневые волоски 10—20 дней.

Выше зоны всасывания находится зона проведения. Снаружи в этой зоне корень уже покрыт пробкой — мертвой покровной тканью, клетки которой заполнены воздухом. Внутренняя часть корня состоит из проводящих тканей, главным образом — из сосудов ксилемы. В зоне проведения появляются боковые корни — здесь корень ветвится.

На поперечном срезе молодого корня в зоне поглощения видно, что он покрыт кожицей с корневыми волосками. Клетка корневого волоска окружена тонкой оболочкой и содержит цитоплазму, ядро и вакуоль с клеточным соком.

Под кожицей находятся крупные округлые клетки с тонкими оболочками — кора. Внутренний слой коры (эндодерма) образован клетками с опробковевшими оболочками. Клетки эндодермы не пропускают воду. Среди них есть живые тонкостенные клетки — пропускные. Через них вода из коры поступает в проводящие ткани, которые расположены в центральной части стебля под эндодермой. Проводящие ткани в корне образуют продольные тяжи, где участки ксилемы чередуются с участками флоэмы. Элементы ксилемы расположены напротив пропускных клеток. Промежутки между ксилемой и флоэмой заполнены живыми клетками паренхимы. Проводящие ткани образуют центральный, или осевой цилиндр. С возрастом между ксилемой и флоэмой возникает образовательная ткань — камбий. Благодаря делению клеток камбия образуются новые элементы ксилемы и флоэмы, механической ткани, что обеспечивает рост корня в толщину. Корень при этом приобретает дополнительные функции — опоры и запасания питательных веществ.

Из почвы вода поступает в корневые волоски осмотическим путем, проходя через их оболочки. При этом происходит наполнение клетки водой. Часть воды поступает в вакуоль и разбавляет клеточный сок. Таким образом, в соседних клетках создаются различные плотность и давление. Клетка с более концентрированным вакуолярным соком берет часть воды из клетки с разбавленным вакуолярным соком. Эта клетка посредством осмоса по цепочке передает воду другой соседней клетке. Кроме того, часть воды проходит по межклетникам, как по капиллярам между клетками коры. Достигнув эндодермы, вода устремляется через пропускные клетки в ксилему. Поскольку площадь поверхности пропускных клеток эндодермы намного меньше площади поверхности кожицы корня, на входе в центральный цилиндр создается значительное давление, что позволяет воде проникать в сосуды ксилемы. Это давление получило название корневого. Благодаря корневому давлению вода не только поступает в центральный цилиндр, но и поднимается в стебель на значительную высоту.

4. Видоизменение (метаморфоз) корня связано с приспособлением его к выполнению определенных функций в определенных условиях обитания.

Типы видоизменений корней:

1. Запасающие корни (корнеплоды, корневые клубни) позволяют растениям запасать питательные вещества и в таком со стоянии переживать неблагоприятные (зимние или засушливые условия. Корнеплоды — толстые, мясистые корни. Нижняя част« корнеплода по своему происхождению — это главный коренЦ верхняя — стебель. Корнеплоды образуются у двулетних растений: моркови, свеклы, репы, брюквы, редиса (однолетнее растение). Корневые клубни, или корневвге шишки образуются у георгина,, чистяка, ночной фиалки, батата. Здесь запасающую функцию выполняют утолщенные боковые или придаточные корни.

2. Воздушные корни запасают воду. У тропических растений, часто на стеблях развиваются шнуровидные придаточные воздушные корни. Воздушные корни не контактируют с почвой. Они име особые клетки, которые во время дождя впитывают воду и могут долго ее хранить. У эпифитных растений (у орхидей) развиты плоско-сплюснутые корни, которыми они прикрепляются к коре стволов деревьев и улавливают воду, стекающую по стволам.

3. Ходульные и опорные корни дают дополнительную опору. Ходульные корни формируются на стволах мангровых деревьев'' (авиценния, ризофора). Они характерны для некоторых видов-пальм, трав тропических лесов и для кукурузы. Наиболее развиты ходульные корни у фикуса бенгальского (баньяна). Крона фикуса благодаря корням-подпоркам покрывает площадь 500 м². Опорные досковидные корни характерны для крупных деревьев тропического леса. В отличие от ходульных, опорные корни являются, видоизмененными боковыми корнями. У поверхностно расположенных боковых корней развиваются плоские выросты, приле гающие к стволу. Слаборазвитые досковидные корни встречаются у тополя, вяза, бука. j

4. Дыхательные корни выполняют функцию дополнительного снабжения растения кислородом (у ивы ломкой по топким берегам рек, у некоторых тропических деревьев на заболоченных почвах). Такие корни растут вертикально вверх, пока не достигнут поверхности почвы. По межклетникам дыхательных корней воздух перемещается в более глубокие корни, находящиеся в условиях недостатка кислорода.

5. Цепляющиеся корни помогают взбираться на опоры. У плюща придаточные корни видоизменяются в прицепки.

6. Корни-присоски обеспечивают питание растений-паразитов (омела, повилика).

7. Втягивающие корни обеспечивают погружение нижней части стебля, луковиц в почву (гладиолус, тюльпан, нарцисс и др.).

Корень всегда можно определить по отсутствию на нем листьев, наличию чехлика, прикрывающего верхушечную меристему.

5. Побег. Почка. Развитие побегов

Побег состоит из стебля — оси побега — и расположенных на нем листьев и почек. Место стебля, от которого отходит лист, называется узлом. Участки стебля между соседними узлами — это междоузлия. Угол между листом и стеблем называется пазухой листа. Различают удлиненные (с хорошо выраженными междоузлиями) и укороченные побеги.

У плодовых деревьев (яблоня, груша, черешня) укороченные побеги называют плодушками. Обычно побег заканчивается верхушечной почкой, в пазухах листьев располагаются пазушные, или боковые, почки. Пазушные почки могут располагаться на стебле поочередно (ива, липа, ольха, осина), супротивно (бузина, клен, сирень, ясень), мутовчато (олеандр).

Почка — это зачаточный побег. Почки различаются по внешнему виду (форме, окраске, размерам, опушению) и внутреннему строению. По внутреннему строению различают почки вегетативные и генеративные (цветочные). Вегетативная почка состоит из укороченного стебля и расположенных на нем зачаточных листьев. Внутри почки на верхушке стебля находится конус нарастания. В генеративных почках на стебле кроме зачаточных листьев, находятся зачатки цветков или одного цветка. Цветочные почки отличаются от вегетативных размерами и формой: они более крупные и нередко округлые.

Почки снаружи покрыты почечными чешуями. Весной почки распускаются, почечные чешуи опадают, оставляя у основания рубчики в виде кольца (почечное кольцо), образующие границы годичных приростов.

Развитие побегов из почек связано с ростом междоузлий и листьев. Побег, развившийся из почки в течение лета, называют годичным побегом.

6. Стебель — это осевой орган растения, который несет на себе листья, почки, цветки и плоды. Функции стебля: опорная, проводящая, запасающая, фотосинтезирующая, рост и ветвление растения, вегетативное размножение.

По расположению в пространстве различают стебли прямостоячие (ель, сосна, кукуруза); лежачие бывают стелющиеся (горец птичий) и ползучие (земляника лесная, тыква); лазящие (горошек мышиный); вьющиеся (хмель, фасоль многоцветная).

Растения с лазящими и вьющимися стеблями называются лианами.

Стебель обладает отрицательным геотропизмом, т. е. растет вверх. Растет стебель верхушкой. Стебли способны ветвиться, благодаря чему формируется крона определенной формы и увеличивается листовая поверхность растения. Прищипка огурцов ведет к образованию боковых побегов, а пасынкование томатов направлено на развитие сильного главного побега.

Внутреннее строение стебля соответствует выполняемым функциям. Стебель состоит из коры, древесины и сердцевины.

Кора имеет сложное строение. Под эпидермисом (у липы сохраняется 3—4 г.) находится буро-коричневая пробка (покровная ткань). Весной в пробке формируются чечевички — маленькие бугорки с отверстиями, через которые осуществляется газообмен. С возрастом пробка образует корку дерева. Под пробкой находятся живые клетки основной ткани с хлоропластами.

Внутренний слой коры называется лубом (флоэмой). Луб состоит из ситовидных трубок, лубяной паренхимы и лубяных волокон. Ситовидные трубки проводят органические вещества из листьев в стебель и корень (нисходящий ток).

Между клетками луба и древесины находится камбий — образовательная ткань, которая обеспечивает рост стебля в толщину. Древесину (ксилему) в основном образуют отмершие клетки — сосуды и древесные волокна. Между сосудами и волокнами располагаются живые паренхимные клетки. Древесина обеспечивает проведение воды и минеральных веществ из корня в листья и механическую прочность стебля.

Сердцевина состоит из крупных живых клеток с тонкими оболочками. В них откладываются в запас питательные вещества.

Для стебля характерна радиальная симметрия, т. е. ткани в стебле залегают в виде концентрических окружностей. Стебли способны расти в толщину благодаря делению клеток камбия.

Из клеток, которые образовались в результате деления клеток камбия, весной в древесине образуются сосуды с широкими просветами и относительно тонкими оболочками. В конце лета — начале осени в древесине образуются сосуды с узкими просветами и толстыми оболочками.

Древесина, образованная камбием за один вегетационный период, формирует годичное кольцо.

У травянистых двудольных растений в основной ткани кольцом располагаются проводящие пучки, состоящие из флоэмы, камбия и ксилемы. Хорошо развиты кора и сердцевина.

Стебель однодольных растений отличается тем, что проводящие пучки в нем располагаются по всей толщине стебля без определенной закономерности и в стебле отсутствует сердцевина. Стебель однодольных не растет в толщину, так как проводящие пучки не имеют камбия.

Стебли ветвятся, при этом различают три типа ветвления (рис. ):

• дихотомическое;

• моноподиальное;

• симподиальное.

Рис. Типы ветвления стеблей

При дихотомическом ветвлении верхушечная инициальная клетка конуса нарастания стебля дает начало двум осям, каждая из которых продолжает ветвиться вильчато тем же способом. Это наиболее примитивное ветвление, оно характерно для плаунов, мохообразных, водорослей и не встречается у цветковых.

При моноподиальном ветвлении верхушечная почка в течение всей жизни растения продолжает рост главного стебля, который удлиняется и утолщается в большей степени, чем боковые ветви. Моноподиальное ветвление характерно для ели, сосны, пихты, бука и др.

При симподиальном ветвлении верхушечная почка замирает, а ближайшая от нее почка дает побег, продолжающий рост стебля. Симподиальное ветвление характерно для тыквы, картофеля, томата, яблони, сливы, грецкого ореха, березы, липы и др.