Морфологическое разнообразие корней
Лабораторная работа
Морфологическое строение корня
Цель работы: изучить морфологическое строение корня, особенности развития главного, боковых и придаточных корней; ознакомиться с основными метаморфозами корня.
Задачи:
1) ознакомиться с типами корневых систем;
2) изучить морфологическое разнообразие корней;
3) изучить метаморфозы корня.
Материалы и оборудование. Гербарий растений с различными типами корневых систем, корнеплоды моркови посевной, свеклы обыкновенной, редьки посевной; корневые системы растений из семейства бобовых; постоянный микропрепарат «Корни любки двулистной»; микроскопы, пинцеты, лезвия, препарировальные иглы, предметные и покровные стекла, чашечки с водой и пипеткой, фильтровальная бумага.
Теоретические сведения
Корень, его происхождение, типы корневых систем
Предполагают, что филогенетически корень возник позднее стебля и произошел от корнеподобных образований первых наземных растений – риниофитов, тело которых состояло из осевых органов, ветвившихся дихотомически. Одни из ответвлений расстилались по земле, образуя корнеподобные веточки – ризомоиды, которые поглощали воду с минеральными солями. В ходе дальнейшей эволюции некоторые ответвления стали углубляться в почву и дали начало корням, приспособленным к более совершенному почвенному питанию.
Настоящие корни первоначально появились у плауновидных и папоротниковых. Эволюционное развитие корня привело к появлению специализированных тканей.
|
|
|
Образование корней было крупным эволюционным шагом, благодаря которому растения смогли осваивать более засушливые местообитания и образовывать крупные побеги, поднимающиеся вверх, к свету.
Корень закладывается уже в зародыше семени. Развивающийся из зародышевого корешка корень называют первичным.
По происхождению различают главный, боковые и придаточные корни.
Главный корень развивается из зародышевого корешка; образуется у семенных растений.
Придаточные корни – корни, образующиеся на любой части побега (на стеблях, листьях, клубнях, луковицах).
Боковые корни – корни, образующиеся на корнях любого происхождения (как главных, так и придаточных).
Совокупность всех корней одного растения независимо от их происхождения и структуры называют корневой системой растения.
В основе классификации коневых систем лежат происхождение (генетический принцип), форма и характер ветвления (морфологический) и отношение к субстрату (экологический). Чаще всего выделяют три типа корневых систем:
1) система главного горня – состоит из главного корня, его боковых корней первого, второго и последующих порядков, а также придаточных корней, возникающих на перечисленных корнях. Такая корневая система характерна для многих трав (особенно однолетних) и для деревьев, не образующих придаточных корней на стеблях. Систему главного корня часто называют стержневой;
|
|
|
2) система придаточных корней. Корневая система растения может быть составлена системой главного корня и возникающими затем на стебле системами придаточных корней (например, у подсолнечника, фасоли и др.). Систему главного корня с возникающими затем на стебле придаточными корнями часто называют смешанной;
3) система стеблеродных придаточных корней – составлена исключительно системами стеблеродных придаточных корней, т.е. образующихся в основном на стебле. При этом различают два случая:
а) у многих семенных растений (злаков – пшеница, ячмень, овес и др., осок, лилейных) главный корень развивается слабо, быстро отмирает и заменяется придаточными корнями с их боковыми ответвлениями;
б) у высших споровых (плаунов, хвощей, папоротников и др.) с самого начала развития особи образуются только придаточные корни, а главный корень у таких растений вообще отсутствует.
|
|
|
В случае системы стеблеродных придаточных корней очень часто используют понятие мочковатых систем. Общий признак мочковатых систем – главный корень отсутствует или не заметен среди многочисленных придаточных корней.
Морфологическое разнообразие корней
Корни исключительно многообразны по форме. Они могут быть нитевидными, шнуровидными, конусовидными, веретеновидными, клубневидными и др.
У многих видов в процессе эволюции корни приспособились к выполнению особых функций, в связи с чем строение их изменилось.
Под метаморфозом понимают резкое наследственно закрепленное видоизменение органа, вызванное сменой функции.
Вокруг корней высших растений находится прикорневая зона – ризосфера, в которой обитает множество микроорганизмов, привлеченных корневыми выделениями. Многие микроорганизмы и гифы грибов, обитающие в ризосфере, проникают в корень. Эти контакты корней с бактериями и грибами носят симбиотический характер.
Корневые окончания многих растений срастаются с гифами грибов, образуя грибокорень, или микоризу (греч. mykes – гриб и rhiza – корень). Грибной компонент облегчает корням получение воды и минеральных веществ из почвы, а также передает им некоторые органические вещества. Гриб получает от высшего растения углеводы и другие питательные вещества.
|
|
|
Различают два типа микоризы: эктотрофную и эндотрофную.
Гифы эктотрофной микоризы охватывают корень только снаружи, иногда проникая в межклетники коровой паренхимы (сосна, береза, дуб, бук, ива, некоторые кустарники, пшеница, просо, лен). При эндотрофной микоризе грибной чехол вокруг корня не образуется, корневые волоски не отмирают, гифы гриба проникают глубоко в корень и внедряются в клетки коровой паренхимы (яблоня, груша, земляника, томат, злаки, орхидные и др.). Растения, питающиеся с помощью микоризных грибов, называют микотрофными.
Симбиоз корня с бактериями хорошо известен у бобовых растений. В коровой паренхиме корней поселяются почвенные бактерии из рода Rhizobium. Они проникают в кору корня через корневые волоски, питаются органическими веществами, усиленно размножаются и заполняют полость паренхимньгх клеток. Появляется бактероидная ткань, образующая выросты на поверхности корня – бактериальные клубеньки.
Клубеньковые бактерии способны фиксировать атмосферный азот, недоступный для непосредственного усвоения зеленым растением, и превращать его в азотистые соединения, которые растения усваивают.
Этот симбиоз важен для сельского хозяйства, как так способствует обогащению почвы азотом.
Достаточно широко распространены среди растений запасающие корни. Видоизменение связано с разрастанием вторичной паренхимы проводящих тканей и накоплением в ней запасных веществ. По происхождению и внешней структуре различают два типа запасающих корней: мясистые корни, или корнеплоды, и корневые шишки.
Корнеплоды образуются за счет разрастания главного корня, но в образовании их могут принимать участие нижние междоузлия стебля и в первую очередь подсемядольное колено (гипокотиль). Гипокотиль образует большую часть корнеплода свеклы, репы, редиса, а собственно корнем является только нижняя часть корнеплода, на котором правильными рядами развиваются боковые корни. Запасные продукты у корнеплодов (крахмал, инулин, различные сахара) могут откладываться в паренхиме вторичной коры (морковь, петрушка) или в паренхиме древесины (редька, репа, редис). Обычно в корнеплоде бывает хорошо заметный на срезах один слой камбия (монокамбиальность – редис), но в некоторых случаях образуется несколько слоев камбия (поликамбиальность – (свекла).
Корневые шишки, или корневые клубни, возникают при разрастании боковых корней разного порядка ветвления и боковых ветвлений придаточных корней. Корневые шишки, запасающие питательные вещества, развиваются у георгина, чистяка, ятрышника, батата. От подземных стеблевых клубней они отличаются отсутствием редуцированных чешуйчатых листьев.
У растений, обитающих чаще всего в экстремальных условиях, встречаются втягивающие корни (контрактильные). Они при сокращении втягивают в почву клубень, луковицу, корневище или гипокотиль и базальную часть побегов с почками возобновления на оптимальную глубину для сохранения в почве в период летней засухи или сильных морозов. Такой тип корней характерен для многих корневищных, луковичных и клубнелуковичных растений, а также для ряда сельскохозяйственных растений (клевер, гречиха, люцерна, морковь, свекла).
Для паразитирующих растений характерны корни-гаустории (лат. haustor – черпающий, пьющий), или присоски – видоизмененные корни, с помощью которых растения-паразиты поглощают питательные вещества из клеток растения-хозяина. Встречаются у омелы, повилики, заразихи и др.
Воздушные корни объединяют группу корней, разнообразных по морфологии и часто выполняющих особые функции.
Ходульные корни образуются у растений своеобразных растительных сообществ – мангровых зарослей, обитающих по берегам тропических морей в зоне приливов и отливов. Установлено, что это дыхательные корни, поглощающие кислород во время отливов. Кроме того, образовавшиеся на стволах мангровых деревьев воздушные корни растут вниз и, укрепившись в почве, прочно удерживают растение в мягком иле. Ходульные корни встречаются у некоторых небольших деревьев тропического дождевого леса, у некоторых пальм, панданусов, некоторых трав тропического дождевого леса и даже у кукурузы.
Способность этих корней-якорей противостоять нагрузкам как на разрыв, так и на сжатие объясняется наличием механических тканей в пучках, расположенных на периферии и в центре корня.
Досковидные опорные корни наиболее характерны для крупных деревьев тропического дождевого леса, особенно для деревьев самого высокого яруса. В отличие от ходульных досковидные корни – это боковые корни. Расположенные у самой поверхности почвы или над ней, они развивают более или менее плоские прилегающие к стволу вертикальные надземные выросты.
Вентиляционные (дыхательные) корни, или пневматофоры, развиваются у ряда тропических деревьев, растущих на бедных кислородом почвах. Дыхательные корни образуются из подземных боковых корней и растут вертикально вверх, поднимаясь над почвой или водой, т. е. для них характерен отрицательный геотропизм.
Пневматофоры снабжают подземные части корня воздухом, чему способствуют постоянно слущивающаяся тонкая кора, многочисленные чечевички и сильно развитая система воздухоносных межклетников.
Воздушные корни тропических эпифитов образуются у орхидных, ароидных и бромелиевых. Эпифиты (греч. epi – на, над и phyton – растение) – растения, поселяющиеся на других растениях, главным образом на их стволах и ветвях. Они не паразитируют на деревьях, а используют их в качестве субстрата – опоры для подъема в условия лучшего освещения. Воздушные корни эпифитных растений свободно висят в воздухе и приспособлены к поглощению капелек дождя или росы. У них образуется особая многослойная всасывающая ткань – веламен (по происхождению соответствует ризодермису).
Ход работы
Дата добавления: 2018-11-24; просмотров: 604; Мы поможем в написании вашей работы! |
Мы поможем в написании ваших работ!