Видоизменения корней. Вы уже знаете, что основные функции корня – закрепление растения в почве, всасывание из почвы растворов минеральных соединений и их транспорт в надземные его части. Однако корень может выполнять и некоторые дополнительные функции. При этом он приобретает определенные особенности строения, называемые видоизменениями корня.
У многих растений (например, у свеклы, моркови) в главном корне и основании побега откладываются запасные питательные вещества. В результате этого главный корень утолщается и превращается в корнеплод. У других видов растений (например, у георгин, чистяка весеннего, батата) запасные питательные вещества откладываются в дополнительных или боковых корнях, которые приобретают клубневидную форму. Такие видоизменения называют корневыми клубнями.
У некоторых растений, произрастающих на болотах и переувлажненных почвах, формируются дыхательные корни. Это боковые корни, растущие вверх и поднимающиеся над поверхностью почвы (или воды). В переувлажненных почвах из–за низкого содержания кислорода дыхание подземной части растения усложняется. Поэтому такие видоизмененные корни поглощают кислород непосредственно из влажного воздуха.
Встречаются и корни–прицепки. Это короткие дополнительные корни, отрастающие вдоль надземной части стебля. С их помощью вьющиеся стебли растений цепляются за опору. Вспомните плющ, способный прикрепляться даже к гладким вертикальным стенам домов. Есть также опорные корни, выполняющие функции подпорок.
Особый тип видоизменений корня наблюдается у орхидей. Некоторые виды этих растений способны поселяться на стволах деревьев влажных тропических лесов. Но, в отличие от повилики или омелы, орхидеи не питаются соками деревьев. Их воздушные корни свободно свисают и позволяют получать воду из влажного воздуха.
Значение видоизменений корней в жизни растений и хозяйственной деятельности человека. Мы уже знаем, что видоизменения корня связаны с приспособлением растений к определенным местам произрастания. Например, корнеплоды развиваются у многих двулетних (морковь, петрушка, свекла) и некоторых многолетних (хрен) растений. На протяжении первого года жизни у этих растений над почвой формируются только листья, расположенные на укороченном стебле. Образованные в них органические соединения постепенно накапливаются в главном корне, который при этом утолщается и превращается в корнеплод. Зимой листья отмирают, а корнеплоды зимуют в почве. На второй год за счет запасенных питательных веществ у растений формируются цветки и плоды. Такую же роль в жизни растений играют и корневые клубни.
За два года жизни у этих растений над почвой формируются только листья, расположенные на укороченном стебле. Образованные в них органические соединения постепенно накапливаются в главном корне, который при этом утолщается и превращается в корнеплод. Зимой листья отмирают, а корнеплоды зимуют в почве. На второй год за счет запасенных питательных веществ у растений формируются цветки и плоды. Такую же роль в жизни растений играют и корневые клубни.
Корнеплоды человек использует в пищу (морковь, свекла, репа, редис, пастернак, петрушка, хрен), на корм домашним животным (кормовая свекла, репа, турнепс), как сырье для пищевой промышленности (сахарная свекла).
Вредное влияние на почвы и их обитателей оказывают пестициды – химические соединения, служащие для защиты растений от вредителей и болезней. Чрезмерное и неправильное их использование приводит к загрязнению окружающей среды.
Главный корень пустынного кустарника верблюжьей колючки достигает глубины 15 м, на которой расположен водоносный слой почвы.
Почва на 30-40% состоит из полостей, заполненных смесью газов. Состав этой смеси может отличаться от состава атмосферного воздуха: в нем с увеличением глубины содержание кислорода уменьшается, а углекислого газа – увеличивается (до 1%, тогда как в воздухе – только 0,03%). В плотных почвах
Некоторые корни выполняют особые функции, в связи, с чем меняется их строение. Различают:
1. Запасающие корни – запасают питательные вещества. При разрастании главного корня образуется корнеплоды (Рис. 22-А) (морковь, репа, свекла), а при разрастаний боковых или придаточных корней образуется корневые клубни (георгины) или корневые шишки (таволга) (Рис. 22-Б).
Б 
Рис. 22. А – корнеплоды моркови (1, 2), репы (3, 4), свеклы (5, 6, 7).
На поперечных разрезах ксилема показана черной; пунктирной линией обозначена граница стебля и корня.
Б – корневые клубни георгина (1) и любки (2).
2. Втягивающие корни – отходят от луковиц, корневищ и, укорачиваясь, втягивают их в почву, на оптимальную для их сохранения глубину зимой или летом, в засуху (луковичные растения).
3. Шнуровидные корни – это равномерно утолщенные придаточные корни, отходящие от корневища (чемерица).
4. Дыхательные корни – характерны для растений, живущих на бедных кислородом, затопляемых почвах (болотные растения).
5. Корни-подпорки – придаточные корни, отходящие от стволов деревьев на разной высоте и поддерживающие растение.
6. Клубеньки – образуются на корнях бобовых растений азотфиксирующими бактериями, которые усваивают азот из воздуха. Благодаря этому почвы обогащаются азотом (Рис. 23).
Рис. 23. Клубеньки (1) на корнях бобовых.
7. Микориза – это симбиоз корней высших растений и почвенных грибов. Гифы грибов заменяют корневые волоски и поглощают из почвы воду и минеральные вещества, а высшие растения снабжает грибы органическими веществами.
Морфология стебля
Побег – это вегетативный орган растения, состоит из стебля, листьев и почек, имеет неограниченный рост за счет верхушечной меристемы.
Стебель – осевая часть побега. Участок стебля, от которого отходит лист (или листья), называется узлом. Участки стебля между соседними узлами – междоузлия. На верхушке побега располагается верхушечная почка.
Почка – это зачаточный укороченный побег. За счет нее осуществляется рост побега. Внутренний угол между листом и стеблем называется пазухой листа, а почка, расположенная в ней – пазушной или боковой почкой. Придаточные почки возникают на взрослых частях того или иного органа из внутренних тканей и обеспечивают вегетативное возобновление. Помимо чисто вегетативных почек бывают смешанные (вегетативно-генеративные). Они несут зачаточные листья, цветки и соцветия. Цветочные почки несут только зачаточные цветки или соцветия. Почки окружены чешуями – видоизмененными листьями. Они защищают конус нарастания почки от внешних воздействий. Конус нарастания состоит из верхушечной меристемы, в результате меристематической активности апекса образуются зачатки листьев, зачаточные узлы и междоузлия (Рис. 24).
Переоценить значение подземного органа растений сложно. Ведь он надежно удерживает в почве даже деревья огромного размера, обеспечивает их водой и достаточным запасом Иногда условия окружающей среды требуют выполнения дополнительных функций. И тогда происходит видоизменение корня.
Корень и его строение
По особенностям строения выделяют несколько типов корней. Главный корень выполняет функцию стержня. Его легко отличить от других. У растения он всегда один. От главного корня отходят боковые. Они необходимы для увеличения площади покрытия поверхности почвы, чтобы иметь возможность впитывать больше влаги. Корневую систему, состоящую из таких корней, называют стержневой. Корни, которые растут прямо от побега (надземной части растения), называют придаточными. Их пучок образует
Видоизменения корней растений
Классическое системы делает возможным выполнение только определенных функций. Для выживания растений в сложных условиях необходимо видоизменение корня. Рассмотрим каждое из них подробнее.
Корнеплоды
Все помнят сказку про вершки и корешки. Такое видоизменение корня, как корнеплоды, являются примером вкусных и сочных корешков. Морковь, редис, репа, свекла... Невозможно представить и одного дня без присутствия этих полезных и вкусных продуктов в нашем рационе.
Они являются результатом утолщения главного корня стержневой системы. Для того чтобы пережить холодную осень и зиму и сформировать семена, растение под землей запасает воду с минеральными веществами. А человек использует сочные корнеплоды в пищу.
Корневые клубни
Что является видоизменением корня можно также рассмотреть на примере корневых клубней. Это тоже утолщение корней. Но не главного, а придаточных корней мочковатой системы. В результате подземный пучок становится мощным и тяжелым из-за значительного запаса воды. Встречается он у георгина, аспарагуса, лапчатки, батата.
Дополнительной функцией корневых клубней является вегетативное размножение. Оно возможно благодаря наличию придаточных почек на этих видоизменениях, которые часто еще называют корневыми шишками.
Воздушные корни
Условия произрастания и видоизменения корней неразрывно связаны. произрастают в условиях повышенной влажности. Таким растениям нет нужды доставать влагу из почвы, поскольку ее достаточно в воздухе. Например, орхидея растет прямо на стволах деревьев, с которых свисают воздушные корни. Поглощая воду прямо из воздуха, они обеспечивают растение этим необходимым веществом при помощи воздушных (дыхательных) корней. Фикус, толстянка, монстера - комнатные растения, у которых также формируются воздушные корни. Для их нормального развития необходимо достаточное увлажнение воздуха в комнате.
Корни-подпорки
Видоизменением корня является и корень-подпорка. Уже само название говорит о выполняемых им функциях. Действительно, прочные придаточные корни подобно искусственному креплению удерживают побег. Их часто можно увидеть у кукурузы. Побег этого растения с плодами достаточно увесист. А мочковатая имеет достаточно поверхностные корни, не способные удержать растение во время сильных порывов ветра. Тут на помощь и приходит специальное приспособление - корни-подпорки.
Многие видели в цирке человека на ходулях, а вот в природе на таких приспособлениях можно встретить растения. Ходульные корни похожи на подпорки, но растут из побега вниз. У мангровых зарослей тропических лесов они дополнительно выполняют функцию впитывания влаги из воздуха. Растения зоны приливов и отливов они как будто приподнимают над водой, обеспечивая их нормальное функционирование.
Корни-прицепки
Всем известный плющ способен занять любую поверхность. Даже вертикальная скала не будет для него особой преградой. Такую способность он приобрел благодаря наличию придаточных корней-прицепок, способных прикрепиться к любой поверхности.
Все знают, что подберезовик растет под березой, а подосиновик под осиной. Но не все догадываются, почему именно так. Дело в том, что корни некоторых растений взаимовыгодно сожительствуют с грибами. От такого симбиоза хорошо всем. Грибы получают от дерева органические вещества, которые произвести самостоятельно не могут, поскольку неспособны к фотосинтезу. А деревья при помощи грибов обеспечиваются водой с раствором неорганических веществ.
Видоизменение корня помогает растению выжить в условиях дефицита или избытка влаги, лучше удерживаться в почве, прикрепляться к опоре и продолжительное время оставаться жизнеспособными, давая прекрасный урожай.
Человек уже давно научился использовать их в своей деятельности. Корнеплоды, содержащие большое количество ценных витаминов и минеральных веществ, используются в пищу. Причем не только в сыром, но и в вареном, жаренном и консервированном виде. Кормовые сорта свеклы и репы выращиваются для скота. Из особого вида свеклы путем переработки получают сахар. А вот у петрушки ценят не горький корень, а сочные и целебные листья побега. Вот так, видоизменяясь, корни приносят пользу не только растительным, но и животным организмам и человеку.
У большинства растений корни выполняют две основные функции — опорную и функцию почвенного питания, и имеют обычное строение. Но у некоторых растений в процессе эволюции корни видоизменились, и стали выполнять дополнительные функции.
Выделяют следующие видоизменения корней:
- Запасающие корни
- Воздушные корни
- Ходульные корни
- Досковидные опорные корни
- Эпифитные корни
- Дыхательные корни
- Корни-присоски
- Корни-прицепки
- Втягивающие корни
Запасающие корни
У некоторых многолетних растений запасающая функция корня становится основной. Такие корни называют запасающими. Запас питательных веществ позволяет растению переживать холодное время года. Существует два вида запасающих корней — корнеплоды и корневые шишки.
Корнеплоды образуются за счет разрастания главного корня и нижней части стебля. У некоторых растений (свекла, редис, репа) основная масса запасных питательных веществ (крахмал, сахар, минеральные соли, витамины) откладывается в стеблевой части корнеплода, а собственно корень — его нижняя часть, на которой развиваются боковые корни. У других растений (морковь, петрушка) запасные питательные вещества откладываются в паренхиме корня. Корнеплоды содержат много витаминов, минералов и других питательных веществ, и имеют важное хозяйственное значение. Многие из них употребляются в пищу в сыром, вареном и тушеном виде, их сушат и консервируют (морковь, свекла, редис, репа, редька, петрушка). Сочные корнеплоды являются ценным кормом для домашних животных.
Корневые шишки — это разрастания боковых или придаточных корней в мочковатой корневой системе. Корневые шишки образуют георгин, батат, чистяк, ятрышник и многие другие растения. Иногда корневые шишки называют корневыми клубнями.
На корневых шишках образуются придаточные почки, которые служат для вегетативного размножения.
Воздушные корни
Ходульные корни
Ходульные корни (корни — подпорки) — это придаточные корни, растущие вниз от стебля растения и служащие для его дополнительного укрепления на почве. У растений, живущих в зоне затопления, приливов, ходульные корни приподнимают растения над водой, а также выполняют дыхательную функцию. Ходульные корни образуются у особых растительных сообществ тропических лесов — мангровых зарослей, а также у некоторых тропических деревьев и пальм, и даже у кукурузы. Примером ходульных корней также является особая жизненная форма фикуса — баньян.
Досковидные опорные корни
В отличие от ходульных, досковидные корни — это боковые корни. Расположенные у самой поверхности почвы, или выступая над ней, они образуют плоские выросты, создающие дополнительную опору для дерева. Досковидные корни характерны для крупных тропических деревьев.
Эпифитные корни
Эпифиты — это растения, живущие на деревьях. Воздушные корни эпифитов свободно висят в воздухе, впитывая влагу — дождь или капельки росы особой покровной тканью — веламеном. К эпифитам относятся орхидеи, живущие в тропических лесах.
Дыхательные корни (пневматофоры)
Дыхательные корни образуются у деревьев, растущих на затапливаемых или бедных кислородом почвах. Они растут вверх, отходя от подземных боковых корней. Главная функция дыхательных корней — снабжение кислородом подземных частей растения. Кислород проникает через крупные чечевички, расположенные на дыхательных корнях.
Корни-присоски (гаустории)
Некоторые ползучие растения, например, плющ, ваниль, некоторые фикусы, имеют корни-прицепки. Это видоизмененные придаточные корни, с помощью которых растение может прикрепляться к любой поверхности, даже к голым камням, а значит, выносить листья к свету.
Втягивающие корни
Такое видоизменение корней, как втягивающие корни, характерно для многих луков, пролесок, шафрана (крокуса), многих орхидей, водных растений и др. Втягивающие корни благодаря особому строению способны укорачиваться на 10-70%, и втягивать луковицы, клубнелуковицы, корневища и т.д под землю, что предохраняет растения от замерзания в зимний период. Внешне втягивающие корни толстые, с поперечной исчерченностью.
У корней растений есть две основные функции: 1) закрепление растения в почве, 2) поглощение воды и растворенных в ней минеральных веществ. Однако нередко корни растений выполняют ряд дополнительных функций, в результате чего видоизменяются, т. е. в природе имеют место видоизменения корней.
Ниже перечислены наиболее известные видоизменения корней.
Корнеплоды
Корнеплод - это видоизменение главного корня и нижней части стебля, в которых накапливаются запасные питательные вещества (крахмал, сахара и др.). Корнеплоды характерны для таких растений как свекла и морковь, а также ряда других.
Чаще всего корнеплоды встречаются у двулетних растений. Они образуются в конце первого вегетационного периода такого растения, обычно в конце лета или начале осени. Растение за лето накапливает запасные питательные вещества, осенью ее надземная часть отмирает. На второй год весной стебли и листья снова отрастают. При этом используются запасные вещества из корнеплода. В этот год растение цветет и плодоносит, после чего отмирает полностью.
Корнеплоды многих растений человек использует для своего питания. Урожай собирают в первый год. Если надо получить семена, то корнеплод оставляют в почве на второй год.
Корневые клубни
Корневые клубни - это видоизменения придаточных и боковых корней, в которых накапливаются запасные питательные вещества. Клубни характерны для таких растений как батат, георгины и ряд других.
Корневые клубни по-другому называют корневыми шишками.
Корни-прицепки
Корни-прицепки (или корни-зацепки) - это видоизменения придаточных корней, служащие растению для прикрепления к какой-либо опоре. Эти корни находятся над почвой. Так растение выносит свои вегетативные части (стебель и листья) к свету при отсутствии прочного стебля. Корни-прицепки можно наблюдать у плюща.
Корни-подпорки
Корни-подпорки, или опорные корни, также развиваются из придаточных корней и находятся в воздушной среде. Они образуются у ряда тропических деревьев на стволах и ветвях. Далее они растут до почвы. У ее поверхности они сильно ветвятся и как бы подпирают растение. Пример растения с корнями-подпорками - это баньян.
Воздушные корни
Воздушные корни характерны для орхидей, которые растут на вервях тропических деревьев. Здесь корни орхидей просто свисают вниз. В тропических лесах очень влажно, так что воду можно впитывать прямо из воздуха.
Корни-присоски
Корни-присоски также можно наблюдать у омелы, погремка, ивана-да-марьи. Они всасывают только воду и минеральные вещества.