Зоны корня

В корне выделяют несколько участков, отличающихся по строению и функции. Эти участки называют зонами корня.

Роста

Зона роста (зона деления) корня имеет длину 2-3 мм. Это область активно делящихся клеток, меристема корня, из которой формируются все ткани корня.

Зона роста защищена корневым чехликом, который предотвращает повреждения и облегчает продвижение корня в почве. Клетки чехлика имеют повышенный тургор. При углублении корня в почву клетки чехлика стираются, наружный слой слущивается, а новые клетки образуются из меристемы корня.

Растяжения

В зоне растяжения клетки значительно увеличиваются в длину и принимают цилиндрическую форму. В них образуются крупные вакуоли. Совокупный рост клеток в этой зоне создает силу, благодаря которой корень углубляется в почву.

Эта зона небольшая и занимает всего несколько миллиметров. В верхней части клетки начинают специализироваться, превращаясь в сосуды, трахеиды и другие типы клеток корня в зоне всасывания.

Всасывания

Зона всасывания корня имеет длину от нескольких миллиметров до нескольких сантиметров. Ее поверхность защищена кожицей с корневыми волосками. Под кожицей расположена кора, окружающая центральную часть с проводящей системой.

Корневые волоски и корневой чехлик развиты у наземных растений, но отсутствуют у водных и паразитических растений. На поперечном срезе всасывающей зоны видно первичное строение корня.

Проводящая

Проводящая зона корня включает всю его часть от всасывающей зоны до стебля. Этот участок характеризуется более плотной покровной тканью, утолщением и увеличением числа сосудов и ситовидных трубок благодаря деятельности камбия.

Зона проведения корня служит связующим звеном между всасывающей зоной и надземной частью растения.

Сводная таблица строения и функций зон корня

Внутреннее строение корня растения

Наружная покровная ткань корня, или кожица, отличается от кожицы стебля и листа наличием корневых волосков, отсутствием устьиц и кутикулы, а также легкой проницаемостью для воды и способностью к поглощению.

Клетки кожицы располагаются в один слой. Многие из них имеют корневые волоски — удлиненные цилиндрические выросты, длиной от 0,15 мм до 1 см и диаметром в сотые доли миллиметра. Ядро клетки переходит в корневой волосок и обычно располагается на его конце.

В цитоплазме корневого волоска, помимо ядра, содержатся вакуоли с клеточным соком и бесцветные пластиды. Поверхность волосков покрыта слизистым веществом, которое связывает их с частичками почвы.

Корневые волоски недолговечны: формируются за 30-40 часов и живут 10-20 дней, после чего отмирают. На их месте образуются новые волоски, а участок с отмершими становится проводящей зоной. Количество корневых волосков на 1 мм² может достигать нескольких сотен (например, у кукурузы — 425, у гороха — 230). Это значительно увеличивает всасывающую поверхность корня.

Кора корня, прилегающая к кожице изнутри, состоит из нескольких рядов клеток основной ткани. Клетки коры имеют разные размеры: непосредственно под кожей они крупные, а в более глубоких слоях — мелкие.

Самый внутренний слой коры, или энтодерма, окружает центральную часть корня (центральный цилиндр) с проводящей системой. Он состоит из одного ряда плотно уложенных клеток. Наружные стенки (со стороны коры) тонкие, а боковые и внутренние — утолщены и непроницаемы для воды и газов.

Между толстостенными клетками находятся тонкостенные пропускные клетки, которые проводят воду из коры в сосуды центрального цилиндра.

Центральный цилиндр занимает срединную часть корня и состоит из различных тканей. Наружный слой, примыкающий к энтодерме, состоит из тонкостенных паренхимных клеток и называется перициклом.

Клетки перицикла (вторичная образовательная ткань) периодически делятся, образуя боковые корни, паренхиму корня и придаточные почки корнеотпрысковых растений.

Далее, к центру осевого цилиндра располагается закрытый сосудисто-волокнистый пучок, в котором чередуются участки флоэмы и ксилемы. Центр осевого цилиндра корня у большинства видов растений занят одним крупным или несколькими мелкими сосудами. У некоторых видов центр заполнен клетками основной ткани (паренхимы), заполняющей промежутки между флоэмными и ксилемными участками.

Как расположены зоны

Главный корень развивается из зародыша и растёт вглубь почвы. Он разделяется на пять зон, которые описаны ниже от кончика к стеблю.

• Корневой чехлик. Это плотное и тёмное образование на конце корня, видимое без лупы. Чехлик не изменяется в размерах и защищает зону деления корня на протяжении всей жизни.
• Зона деления. Находится сразу за чехликом и имеет длину всего 1 мм. Здесь расположены клетки образовательной ткани, которые постоянно делятся и формируют клетки всего корня.
• Зона роста или растяжения. Гладкий участок корня длиной 6-9 мм, где клетки, образованные в зоне деления, растут.
• Зона всасывания. Самая важная часть корня, длиной несколько сантиметров. Клетки покровной ткани (ризодермы) образуют волоски до 1 см длиной, что значительно увеличивает площадь всасывания воды и минеральных веществ из почвы.
• Зона проведения или зона боковых корней. Остальная часть корня от зоны всасывания до стебля. Она имеет плотный покров (пробку) и широкий диаметр, здесь корень разветвляется в стороны.

Место, где корень переходит в стебель, называется корневой шейкой. Эта часть тёмная и по плотности напоминает кору.

Корневые зоны и их функции

Клетки различных зон корня отличаются морфологией и функциями. В таблице «Зоны корня и их функции» представлены основные процессы, происходящие в разных частях корня.

Корень растения обладает положительным геотропизмом, то есть растёт вниз, к центру Земли.

Свойства тканей

Во внутреннем строении корня выделяют три участка:

• ризодерма (эпиблема) — внешняя кожица;
• первичная кора — включает экзодерму, мезодерму и эндодерму;
• центральный осевой цилиндр (стела) — состоит из клеток образовательной, проводящей и основной ткани.

Рассмотрим подробнее каждую часть корня.

• Ризодерма. Каждый корневой волосок в зоне всасывания длиной 8-10 мм — это часть клетки ризодермы. Тонкие волоски плотно расположены друг к другу, на один квадратный миллиметр приходится до 300 волосков. В клетке преобладает вакуоль, окруженная тонким слоем цитоплазмы. Благодаря давлению через мембрану в клетку поступают вода и минеральные соли. Волоски отмирают через 10-12 дней, после чего в нижней части зоны вырастают новые отростки. Эта смена клеток позволяет волоскам оставаться на одинаковом расстоянии от кончика и углубляться в почву по мере роста корня.
• Первичная кора. Экзодерма состоит из более крупных клеток по сравнению с внутренними слоями. Когда ризодерма отмирает, её место занимает экзодерма. В мезодерме накапливаются питательные вещества. Эндодерма образована одним клеточным слоем, окружающим осевой цилиндр.
• Стела (осевой цилиндр) включает две основные ткани — ксилему (древесину) и флоэму (луб). Ксилема состоит из сосудов, которые доставляют из зоны всасывания воду и минеральные вещества в стебли и листья. Флоэма, содержащая ситовидные трубки, транспортирует органические вещества к каждой клетке корня.

Из-за постоянно растущего кончика клетки постепенно замещают друг друга в разных зонах. Верхние поделившиеся клетки растягиваются и становятся клетками зоны растяжения. Эти клетки, образуя корневые волоски, становятся частью зоны всасывания.

Что мы узнали?

Каждый участок корня выполняет свою функцию благодаря специализированным клеткам, формирующим ткани. Корень растет вниз, всасывая из почвы воду и минеральные соли, которые обеспечивают надземные части растения.

Корень — вегетативный орган растения с положительным геотропизмом (растет вниз), цилиндрической формой и радиальной симметрией. Пока на кончике корня есть верхушечная (апикальная) меристема, он продолжает расти. Главное отличие корня от побега — наличие корневого чехлика, который защищает верхушечную меристему. На корне никогда не образуются листья. Основные функции корня:

• Опорная функция — закрепляет растение в почве.
• Всасывание воды и растворенных минеральных веществ из почвы.
• Синтез органических веществ — в клетках корня образуются важные соединения (алкалоиды, гормоны, аминокислоты).
• Запасание питательных веществ — корень накапливает крахмал и масла.
• Вегетативное размножение — возможно с помощью частей корня.
• Образование придаточных почек, которые прорастают в побеги, называемые корневой порослью или корневыми отпрысками.
• Симбиоз с бактериями и грибами — клубеньковые (азотфиксирующие) бактерии образуют клубеньки на корнях, преобразуя атмосферный азот в усваиваемые растениями соединения. Корень также образует симбиоз с грибами, называемый микоризой.

Корневая система и происхождение корней

Корневая система включает все корни растения и обеспечивает его надежное закрепление в почве. Существует три основных типа корневых систем:

• Стержневая корневая система — главный корень хорошо развит, боковые и придаточные корни подчинены ему. Характерна для двудольных растений, таких как клевер и одуванчик.
• Мочковатая корневая система — главный корень не развит или быстро отмирает, преобладают придаточные корни. Характерна для большинства однодольных растений, таких как лук и злаки.
• Смешанная корневая система — главный корень выделяется по размеру, но также развиты боковые и придаточные корни. Характерна для клубники и земляники.

Зоны корня

Зоны корня отражают его рост и развитие. Представьте корень, который сталкивается с различными проблемами в почве. Зоны корня помогают решать эти задачи. Выделяют следующие зоны:

• Зона размножения (деления) — состоит из быстро делящихся клеток верхушечной меристемы, защищенных корневым чехликом. Чехлик образуется из меристематических клеток и помогает корню расти вглубь почвы.
• Зона роста (растяжения) — здесь клетки увеличиваются в размерах, что способствует продвижению корня вглубь почвы.
• Зона всасывания — происходит дифференцировка клеток, формируются корневые волоски, которые увеличивают площадь всасывания воды и минеральных солей. Зона всасывания занимает 1-1,5 см.
• Зона проведения — корневые волоски отпадают, и эта зона отвечает за проведение питательных веществ. Она простирается до корневой шейки, достигая десятков сантиметров.

Пикирование (пикировка) корня

Это удаление верхушки главного корня вместе с зоной размножения, что останавливает его рост и стимулирует развитие боковых и придаточных корней, делая корневую систему разветвленной.

Корневое дыхание

В корнях происходит дыхание, как и в других органах. Для нормального роста корень должен получать кислород. Плохая структура почвы и избыток воды могут привести к кислородному голоданию корней. Некоторые растения, такие как дуб и бук, не переносят затоплений и требуют хорошей аэрации.

Видоизменения корней

• Корнеплод — запасающий орган, в котором накапливаются крахмал, сахароза и другие вещества. Характерен для двулетних растений, таких как свекла и морковь.
• Корневые клубни — видоизменения боковых и придаточных корней, выполняющие запасающую функцию. Примеры: чистяк, ятрышник.
• Воздушные корни — образуются у лиан и эпифитов, впитывающих влагу из влажного воздуха. Примеры: орхидеи, монстера.
• Корни прицепки — видоизмененные придаточные корни, которые помогают растениям прикрепляться к объектам. Примеры: плющ, ваниль.
• Воздушные опорные корни — одревесневшие корни, поддерживающие растение. Примеры: баньян, фикус.
• Дыхательные корни — формируются у растений, произрастающих в воде, для доступа к воздуху. Пример: болотный кипарис.
• Ходульные корни — образуются на стволах деревьев для опоры. Пример: панданус.
• Корни-присоски — видоизменения корней паразитических растений, которые высасывают питательные вещества из других растений. Примеры: повилика, заразиха.