ВЕГЕТАТИВНІ ОРГАНИ РОСЛИН. КОРІНЬ

Корінь – осьовий орган, що володіє здатністю до необмеженого росту і позитивним геотропізмом.

Основні функції кореня:

• забезпечує закріплення рослини у субстраті (ґрунті) та підтримує її надземну частину в просторі;
• забезпечує поглинання води і мінеральних речовин із субстрату (ґрунту) та їх транспорт;
• синтез різноманітних органічних речовин (амінокислот, гормонів, алкалоїдів тощо);
• виділяє в ґрунт продукти обміну речовин;
• взаємодіє з коренями інших рослин, мікроорганізмами і грибами, які населяють ґрунт;
• накопичує запасні речовини;
• є органом вегетативного розмноження;
• виконує опорну функцію - повітряні опорні корені (тропічні болотні рослини - мангри);
• виконує дихальну функцію - дихальні вентиляційні корені (пневматофори).

За походженням корені поділяють:

Види коренів: 1 – головний корінь; 2 – додаткові корені; 3 – бічні корені

головний корінь – корінь, що розвивається із зародкового корінця;

бічні корені – корені, що розвиваються на іншому корені будь-якого походження;

додаткові корені – корені, що розвиваються від стебла, листків, старих коренів.

Типи кореневих систем

Стрижнева та мичкувата
кореневі системи відповідно

Коренева система – це сукупність всіх коренів рослини. За формою розрізняють 2 основних типи кореневих систем:

стрижнева коренева система – коренева система з добре вираженим головним коренем; характерна для дводольних рослин.

мичкувата коренева система – коренева система утворена бічними і додатковими коренями. Головний корінь є, але росте слабо і не відрізняється від інших; типова для однодольних рослин.

Внутрішня будова кореня

Зони молодого кореня

У молодого кореня зазвичай розрізняють 4 зони:

Зона поділу. Верхівка кореня, довжиною 1-2 мм і називається зоною поділу. За рахунок поділу клітин цієї зони відбувається постійне утворення нових клітин.

Зона поділу кореня захищена кореневим чохликом. Він утворений живими клітинами, які постійно оновлюються. Зовнішні клітини продукують слиз, який полегшує просування кореня в ґрунті.

Зона росту, або розтягування. Протяжність зони – кілька міліметрів. У цій зоні клітини максимально розтягуються за рахунок утворення вакуолей.

Зона всмоктування, або зона кореневих волосків. Протяжність зони – кілька сантиметрів. Тут відбувається диференціація і спеціалізація клітин. Тут вже розрізняють зовнішній шар епіблему (ризодерму) з кореневими волосками, шар первинної кори і центральний циліндр. Кореневої волосок являє собою бічній виріст клітини епіблеми (ризодерми). Майже всю клітину займає вакуоль, оточена тонким шаром цитоплазми. Вакуоль створює високий осмотичний тиск, за рахунок якого вода з розчиненими солями поглинається клітиною. Довжина кореневих волосків до 8 мм. В середньому на 1 мм² поверхні кореня утворюється від 100 до 300 кореневих волосків. У результаті сумарна площа зони всмоктування більше площі поверхні надземних органів (наприклад, у озимої пшениці в 130 раз). Поверхня кореневих волосків вкривається слизом і склеюється з частинками ґрунту, що полегшує надходження води і мінеральних речовин в рослину. Поглинанню сприяє і виділення кореневими волосками кислот, що розчиняють мінеральні солі. Кореневі волоски недовговічні, відмирають через 10-20 днів. На зміну відмерлих (у верхній частині зони) приходять нові (у нижній частині зони). За рахунок цього зона всмоктування завжди знаходиться на однаковій відстані від кінчика кореня, і увесь час переміщується на нові ділянки ґрунту.

Зона провідна знаходиться вище зони всмоктування. У цій зоні вода та мінеральні солі, пересуваються від коренів вгору до стебла і листя. Тут же за рахунок утворення бічних коренів відбувається розгалуження кореня.

Зони кореня і його первинна будова: а — загальний вигляд; б — повздовжній розріз; в — поперечний розріз у зоні кореневих волосків: І — зона поділу з кореневим чохликом; II — зона розтягування і початку диференціації клітин; III — зона всмоктування; IV— провідна зона; 1 — початок росту бічного кореня; 2 — кореневі волоски; 3 — волосконосний шар (епіблема, різодерма); 4 — кора кореня; 5 — перицикл; 6 — центральний циліндр; 7 — ксилема; 8 — флоема; 9 — серцевина.

Первинна будова кореня

На поперечному зрізі кореня (рис. в) в зоні всмоктування можна розрізнити три частини: епіблему, первинну кору і центральний осьовий циліндр (стелу). У плаунів, хвощів, папоротей і однодольних рослин така будова зберігається зберігається протягом усього життя.

Епіблема, або шкірка – первинна покривна тканина кореня. Складається з одного ряду щільно зімкнутих клітин, в зоні всмоктування має вирости – кореневі волоски.

Первинна кора представлена кількома шарами основної тканини. Функція кори – транспорт речовин до провідних тканин кореня, розташованих у центрі.

Центральний циліндр, осьовий циліндр, або стела. Зовнішній шар стели, що примикає до кори, називається перицикл. Його клітини довго зберігають здатність до поділу. Тут відбувається закладка бічних коренів.

У центральній частині осьового циліндра знаходиться судинно-волокнистий пучок, що складається з елементів флоеми та ксилеми – провідних тканин. У самому центрі циліндра можуть перебувати елементи ксилеми, механічна тканина склеренхіма або тонкостінна основна тканина.

Добрива

Для поліпшення росту рослин у ґрунт вносять мінеральні і органічні речовини – добрива. Добривом називають органічні або мінеральні речовини, які застосовують для поліпшення умов живлення рослин.

До органічних добрив відносять гній, торф, пташиний послід, фекалії, компости. Перевагою органічних добрив є, насамперед, їх комплексність. Вони поєднують у собі і мінеральні солі й органічні речовини.

Одним з основних органічних добрив є гній – відхід тваринництва, що складається з виділень тварин і підстилки. Органічні речовини гною стають доступними рослинам лише після мінералізації. Цей процес протікає повільно, тому протягом декількох років рослини забезпечені необхідними речовинами.

До мінеральних добрив відносяться азотні, фосфорні, калійні добрива. Мінеральні добрива в залежності від вмісту основних поживних елементів діляться на прості – добрива, що мають у своєму складі лише один з трьох найважливіших поживних елементів (N, P або K) – азотні, фосфорні, калійні та комплексні, або комбіновані, добрива, що містять у своєму складі два або три елементи: азотно-калійні, азотно-фосфорні, азотно-фосфорно-калійні (нітрофоски).

Азотні добрива – аміачна селітра, карбамід (синтетична сечовина), сульфат амонію, хлористий амоній, натрієва селітра, кальцієва селітра – посилюють ріст стебел і листя.

Фосфорні добрива – суперфосфат, фосфоритне борошно, кісткове борошно – подовжують цвітіння, прискорюють дозрівання плодів.

Калійні добрива – сульфат калію, карбонат калію, сірчанокислий калій – посилюють ріст підземних органів рослин коренів, цибулин, бульб.

Крім N, P, K, потрібних рослинам в значних кількостях, рослинам необхідні і деякі інші елементи, такі як бор, марганець, мідь, молібден, цинк та інші. Ці елементи потрібні в незначних кількостях і отримали назву мікроелементів, а добрива, що їх містять – мікродобривами.

Видозміни коренів

Видозміни коренів: 1 – опорні корені кукурудзи; 2 – корені-причіпки плюща; 3 – коренева частина коренеплоду; 4 – стеблова частина коренеплоду; 5 – повітряні корені орхідей; 6 – кореневі бульби; 7 – бульбочки на коренях гороху; 8 – дошкоподібні опорні корені; 9 – опорні корені баньяну; 10 – корені-присоски напівпаразита омели

Часто корені виконують й інші функції, при цьому можуть виникати різні видозміни коренів.

Запасаючі корені. Часто корінь виконує функцію накопичення поживних речовин. Такі корені називають запасаючими. Від типових коренів вони відрізняються сильним розвитком запасаючої основної тканини. Серед запасаючих коренів розрізняють кореневі бульби і коренеплоди.

Кореневі бульби характерні як для дводольних, так і для однодольних рослин, і утворюються в результаті видозміни бічних або додаткових коренів. У більшості видів дводольних і однодольних бульба є лише частиною кореня, а далі корінь має типову будову і галузиться (батат, жоржини, лілейник).

Коренеплід утворюється, в основному, внаслідок потовщення головного кореня, але в його утворенні бере участь і стебло. Коренеплоди характерні і для багатьох культурних овочевих, кормових і технічних дворічних рослин, і для дикорослих трав'янистих багаторічних рослин (цикорій, кульбаба, женьшень, хрін, морква, пастернак, петрушка, селера, ріпа, редька, редиска).

Рослини, що ростуть на болотах, часто утворюють корені, що ростуть вгору – дихальні корені, або пневматофори. У таких коренях добре розвинена повітроносна основна тканина. Таким чином, корені болотних рослин отримують достатню кількість кисню.

Рослини-епіфіти, що виростають на інших рослинах високо над землею (але не паразитують на них, наприклад, багато видів орхідей) утворюють повітряні корені, які повністю знаходяться в повітрі. Такі повітряні корені утворюють на поверхні шар губчастої тканини, що поглинає вологу з повітря.

В індійського дерева баньян коріння, які утворюються на гілках, досягають землі і служать опорою гілкам, такі корені називають опорними коренями.

У мангрових дерев у зв'язку з припливами і відпливами сформувалися ходульні корені.

Корені-причіпки у плюща, винограду, хмелю, допомагають цим рослинам підніматися по вертикальних поверхнях.

Корені-присоски рослин паразитів і напівпаразитів вростають в рослину-господаря (повитиця, омела).

СИМБІОЗИ КОРЕНІВ

Мікориза (грибокорінь)

Мікориза (від грец. mýkes — гриб і rhiza — корінь), грибокорінь, взаємовигідне співжиття (мутуалізм) міцелія гриба з коренем вищої рослини.

Мікориза сприятливо діє рослину: за рахунок розвиненого міцелія збільшується поглинаюча поверхня кореня і посилюється надходження в рослину води і поживних речовин. Гриби, що утворюють мікоризу, ймовірно здатні розкладати деякі недоступні рослині органічні сполуки ґрунту, виробляють речовини на зразок вітамінів і активатори росту. Гриб використовує деякі речовини (можливо, вуглеводи), що витягує з кореня рослини.

Бактеріориза

Бульбочкові бактерії відносяться до роду Rhizobium. Вони мають властивість фіксувати азот із атмосферного повітря і синтезувати органічні нітрогенвмісні сполуки. Ці мікроорганізми утворюють на коренях деяких бобових рослин бульбочки, вступаючи в симбіоз. Вони переводять азот в сполуки, легко доступні для засвоєння рослинами, а квіткові рослини, в свою чергу, є джерелами поживних речовин для бульбочкових бактерій. Цей вид бактерій є важливою ланкою в процесі збагачення ґрунту азотом – поглинають з атмосферного повітря до 300 кг азоту на 1 га, при цьому в ході їх життєдіяльності в ґрунті залишається понад 50 кг нітрогенвмісних сполук. Щоб підвищити кількість бульбочкових бактерій у ґрунті і, відповідно, врожайність культурних бобових рослин, при посадці насіння додають бактеріальний засіб – нітрагін, тобто штучно заражають насіння бобових бульбочковими бактеріями.

Бульбочкові бактерії живуть на коренях у 10% рослин із родини бобових, причому різні види бактерій розвиваються на різних рослинах. Якщо корені бобових відмирають, а бульбочки руйнуються, бульбочкові бактерії не гинуть, а ведуть сапрофітний спосіб життя.

Види рослинних тканин

Твірні тканини (меристеми)

Складаються з дрібних клітин з тонкими стінками і великими ядрами; вакуолей мало або зовсім немає. Основна функція – ріст. Клітини діляться, диференціюються і дають початок тканинам всіх інших типів.

Залежно від місця розташування в органах рослини меристеми (від грец. meristes – той, що ділиться) поділяють на:

Верхівкові (апікальні)	Бічні	Вставні (інтеркалярні)	Ранові
Забезпечують ріст у висоту (довжину) Конуси наростання: верхівка стебла та кінчик кореня.	Забезпечують ріст у товщину. Камбій і корковий камбій.	Забезпечують ріст у довжину за рахунок видовження міжвузль. В основі міжвузль стебел злаків.	У будь-якій ділянці, де є ушкодження

Покривні тканини (захисні)

Складаються з товстостінних клітин, які захищають тонкостінні клітини, що лежать глибше, від висихання і механічних пошкоджень. Покривні тканини поділяються таким чином:

Епідерма (або шкірка) – первинна покривна тканина	Корок – вторинна покривна тканина	Кірка – третинна покривна тканина
Покриває всі нездерев’янілі частини рослини. Має продихи* і вкрита кутикулою. Епідерма замінюється корком.	Багатошарова тканина, оболонки її клітин потовщуються і просочуються суберином; в оболонках відсутні пори, вони стають непроникним для води і газів. Має сочевички*.	Мертва покривна тканина, входить до складу кори дерева.

*Будова продихів і загальний вигляд сочевичок

Продих: а - вигляд зверху; б - вигляд у розрізі: 1 - замикаючі клітини; 2 - продихова щілина; 3 - хлоропласти; 4 - клітини шкірки; 5 - повітряна порожнина

  

Поперечний зріз сочевички

Провідні тканини (транспортні)

Здійснюють переміщення поживних речовин між підземними та надземними частинами рослини. Виділяють два типи провідних тканини:

Вид тканини	Ксилема (деревина)	Флоема (луб)
Функція	Вода з розчиненими в ній речовинами всмоктується коренем із ґрунту і піднімається вгору висхідним потоком до всіх органів рослини.	Транспорт органічних речовин від листків по стеблу до підземних органів здійснюється низхідним потоком.
Провідні елементи	Судини, трахеї, трахеїди − витягнуті у довжину трубки. Це мертві клітини із здерев’янілими оболонками і перфорацією.	Ситоподібні трубки − живі без’ядерні витягнуті клітини, поперечні перегородки яких мають пори. Поруч знаходяться клітини-супутники.

Механічні тканини

Забезпечують міцність органів рослин. Клітини мають потужні потовщені і здерев’янілі оболонки, тісно змикаються між собою.

Коленхіма	Склеренхіма
Утворена живими клітинами з нерівномірно потовщеними оболонками. Клітини ці легко розтягуються і практично не заважають подовженню частин рослини.	Утворена клітинами з рівномірно потовщеними, часто здерев’янілими оболонками, вміст яких відмирає на ранніх стадіях.
	Волокна (луб'яні, деревні) – утворені витягнутими клітинами.	Склереїди − заокруглені мертві клітини з дуже щільними здерев’янілими оболонками (ними пронизані: насінна шкірка, шкаралупа горіхів, кісточки кісточкових. м’якоть груш тощо)

Основні тканини (паренхіми)

Складається з живих, зазвичай тонкостінних клітин, які складають основу органів (звідси і назва тканини). У ній розташовані інші види тканин. Залежно від виконуваної функції розрізняють:

Асиміляційна (хлоренхіма)	Запасаюча	Повітроносна (аеренхіма)	Водоносна
Клітини містять хлоропласти і виконують функцію фотосинтезу. Представлена двома видами: стовпчаста та губчаста. Основна маса в листі і зелених стеблах.	Клітини заповнені поживними речовинами (жиром, крохмалем). У стеблах рослин, коренеплодах, бульбах, цибулинах, плодах і насінні.	Клітини утворюють великі повітроносні міжклітинники (у водних і болотних рослин).	Служить для запасання води в (в стеблах пустельних рослин та рослин солончаків)

Видільні (секреторні) тканини

Клітини, що утворюють секрет − особливий продукт метаболізму, який використовується рослиною для регуляції фізіологічних функцій або виділяється назовні. До секреторних належать смоляні та ефірно-масляні ходи, залози, залозисті волоски, нектарники, а також утворення, що виділяють крапельно-рідку воду (гутація).

Видільні утворення - це утворення, до яких входять секреторні клітини, секреторні порожнини (вмістилища) та канали. Класифікують їх залежно від розміщення в рослинному організмі.

Утворення зовнішньої секреції (розташовані на поверхні органів рослини):

а) залозисті волоски - вирости видозмінених епідермальних (поверхневих) клітин, заповнені специфічними екскреторними речовинами - ефірними оліями, бальзамами, смолами;

б) нектарники - тонкостінні паренхімні клітини у репродуктивних органах, які виробляють нектар (цукри, ферменти, білки);

в) гідатоди, або водяні продихи - спеціалізовані отвори, через які виділяється назовні надлишок води (гутація); за будовою нагадують звичайні продихи, але відрізняються від них тим, що замикаючі клітини їх більші і вони нерухомі через те, що рано втрачають живий вміст; за замикаючими клітинами розташовані дрібні клітини, до яких доходять кінчики водоносних судин; зустрічаються на краях листків більшості рослин, що зростають у місцях надмірного зволоження субстрату.

Утворення внутрішньої секреції (розташовані між іншими тканинами):

а) молочники - живі клітини з вакуолею, що містить рідину, яка нагадує молоко; ця речовина називається молочним соком, або латексом (мак, молочай);

б) смоляні ходи  та ефірно-масляні ходи - трубкоподібні канали, які формуються внаслідок розходження клітин і заповнюються смолами, ефірними оліями тощо; утворюються в стеблах, коренях, рідше в листках рослин (характерні для хвойних, аралієвих).