§ 8. Виды корней и типы корневых систем

Осевой корень растения, развивающийся непосредственно из зародышевого корешка семени при его прорастании.

• 1. Морфологическая роль — служит центральной вертикальной осью подземной части растения и обладает способностью к неограниченному верхушечному росту вглубь почвы.
• 2. Ветвление — даёт начало многочисленным боковым корням, формируя основу стержневой корневой системы.

Корни, образующиеся не из зародышевого корешка или главного корня, а на надземных или подземных вегетативных органах — стеблях, побегах или листьях.

• 1. Образование — возникают при укоренении черенков, отводков, клубней, луковиц или в результате окучивания оснований побегов землёй.
• 2. Биологическая функция — обеспечивают дополнительное механическое закрепление растения в грунте, усиление минерального питания и возможность вегетативного размножения.

Корни, отходящие в стороны от главного, придаточных или других боковых корней и обеспечивающие ветвление всей корневой системы.

• 1. Ветвление — ветвятся, образуя корни второго, третьего и последующих порядков, многократно увеличивая площадь контакта растения с грунтом.
• 2. Функция — осваивают горизонтальные почвенные горизонты, обеспечивая активное поглощение воды и минеральных солей.

Совокупность всех корней одного растительного организма (главного, боковых и придаточных), функционирующих согласованно как единый орган.

• 1. Типы — подразделяется на два основных типа: стержневую и мочковатую.
• 2. Масштаб развития — суммарная протяжённость корней одного растения может достигать сотен километров (например, у ржи до 600 км без волосков и до 10 000 км с корневыми волосками).

Тип корневой системы, в которой наиболее сильно развит, доминирует по толщине и глубине проникновения похожий на стержень главный корень.

• 1. Распространение — характерна для большинства двудольных растений (щавель, одуванчик, морковь, свёкла, дуб, фасоль).
• 2. Возрастные изменения — четко выражена у молодых семенных растений; у ряда многолетников (лютик, земляника, подорожник) главный корень со временем отмирает, уступая место придаточным корням.

Тип корневой системы, сформированный пучком (мочкой) многочисленных придаточных и боковых корней, в которой главный корень отсутствует, слабо развит или рано отмирает.

• 1. Распространение — характерна для подавляющего большинства однодольных растений (пшеница, рожь, овёс, ячмень, кукуруза, лук, чеснок).
• 2. Строение — формирует густую поверхностную сеть, эффективно скрепляющую частицы почвы и препятствующую её эрозии.

Плотный защитный колпачок на самом кончике растущего корня, образованный клетками покровной ткани и прикрывающий нежную зону деления.

• 1. Защитная функция — предохраняет верхушечную образовательную ткань от механических повреждений твёрдыми частицами почвы при поступательном росте корня вглубь.
• 2. Ослизнение и регенерация — наружные клетки чехлика непрерывно слущиваются, выделяя слизь, снижающую трение корня о грунт, а изнутри чехлик непрерывно восстанавливается делением клеток меристемы.

Длинный микроскопический трубчатый вырост наружной клетки покровной ткани корня (эпиблемы), находящийся в зоне всасывания.

• 1. Цитологическое строение — покрыт тонкой оболочкой, заключает пристеночный слой цитоплазмы, ядро, лейкопласты и крупную вакуоль с клеточным соком; длина выроста обычно не превышает 10 мм.
• 2. Всасывающая роль — тесно оплетает почвенные комки, поглощая воду с растворёнными солями; колоссально (в десятки раз) увеличивает общую всасывающую поверхность корня.
• 3. Недолговечность — живёт всего несколько суток (до 10–20 дней), постоянно отмирая в верхней части зоны и вновь закладываясь в её нижней, более молодой части.

Специализированные анатомические участки молодого корня по его длине (деления, растяжения, всасывания и проведения), различающиеся клеточным строением и физиологическими функциями.

• 1. Зона деления — участок верхушечной образовательной ткани под чехликом, где мелкие клетки с крупными ядрами непрерывно делятся, увеличивая число клеток.
• 2. Зона растяжения (роста) — участок выше зоны деления, где клетки интенсивно растут, поглощают воду, удлиняются и проталкивают кончик корня в глубь почвы.
• 3. Зона всасывания — участок, густо покрытый корневыми волосками («пушком»), осуществляющий активное поглощение почвенного раствора.
• 4. Зона проведения — самый протяжённый вышележащий участок корня с развитыми сосудами и ситовидными трубками, где корень ветвится и транспортирует вещества к стеблю.

Корень выполняет комплекс важнейших физиологических и механических функций:

• Опорное закрепление (механическая функция) — прочно удерживает растение в почве на протяжении всей его жизни, противостоит порывам ветра и эрозии;
• Минеральное питание и водоснабжение — всасывает из почвы воду с растворёнными неорганическими минеральными солями и подаёт их восходящим током к стеблю и листьям;
• Запасающая функция — накапливает запасные питательные вещества (сахара, крахмал, инулин) в видоизменённых корнях (корнеплодах моркови, свёклы, корневых клубнях георгины);
• Синтетическая функция — синтезирует аминокислоты, фитогормоны и алкалоиды;
• Вегетативное размножение — обеспечивает воспроизведение растений корневыми отпрысками или корневыми черенками.

Различают три вида корней по их анатомическому происхождению:

• Главным называют корень, который первым развивается непосредственно из зародышевого корешка семени при прорастании и служит центральной осью подземной части;
• Придаточными называют корни, которые закладываются и отрастают не от корня, а от надземных или подземных побеговых структур — стеблей, ветвей или листьев;
• Боковыми называют корни, которые отходят в стороны от главного корня или придаточных корней и обеспечивают разветвление всей корневой системы.

В зависимости от строения и доминирования корней выделяют два типа корневых систем:

• Стержневой называют корневую систему, в которой сильнее всех остальных развит и четко выделяется толстый, похожий на стержень главный корень, от которого отходят более тонкие боковые корни (характерна для большинства двудольных: фасоли, моркови, одуванчика, дуба);
• Мочковатой называют корневую систему, состоящую из пучка (мочки) придаточных и боковых корней, в которой главный корень не выражен, слабо развит или очень рано отмирает (характерна для большинства однодольных: пшеницы, ржи, лука, кукурузы).

Рассматривая молодой растущий корень от его верхушки к основанию, последовательно различают следующие функциональные зоны:

• Корневой чехлик — защитный покровный колпачок на самом апексе корня;
• Зона деления (длиной около 1 мм) — участок верхушечной образовательной ткани;
• Зона растяжения (роста) (длиной несколько миллиметров) — участок удлинения и дифференциации клеток;
• Зона всасывания (поглощения) — участок длиной от нескольких миллиметров до нескольких сантиметров, густо покрытый тысячами корневых волосков;
• Зона проведения — наиболее протяжённая часть корня, доходящая до корневой шейки стебля, где корень ветвится и образует боковые корни.

Корневой чехлик выполняет защитную, сенсорную и локомоторную роли:

• Надёжно прикрывает и предохраняет нежные делящиеся клетки верхушечной меристемы (зоны деления) от механических травм и повреждений при продвижении корня сквозь твёрдые частицы грунта;
• Наружные клетки чехлика ослизняются и слущиваются, образуя скользкую гелеобразную смазку, которая значительно уменьшает силу трения корня о почву и способствует растворению минералов;
• Клетки чехлика обладают положительным геотропизмом (воспринимают силу земного притяжения), направляя рост главного корня строго вертикально вниз.

Зона деления располагается на самом кончике растущего корня непосредственно под защитным корневым чехликом.

Клетки зоны деления представляют собой первичную образовательную ткань (верхушечную меристему) и обладают уникальными цитологическими особенностями: они очень мелкие, плотно прилегают друг к другу без межклетников, имеют тонкие эластичные целлюлозные оболочки, густую зернистую цитоплазму, крупное центральное ядро и мелкие вакуоли. Эти клетки обладают способностью к непрерывному митотическому делению, давая начало клеткам чехлика и всем остальным тканям корня.

Зона растяжения (зона роста) располагается непосредственно над зоной деления клеток (на расстоянии 1–3 мм от кончика корня).

Её биологическое значение заключается в следующем:

• В этой зоне клетки прекращают делиться, интенсивно поглощают воду и сильно увеличиваются в размерах, вытягиваясь в продольном направлении;
• За счёт колоссального удлинения сотен клеток создаётся мощное давление, которое проталкивает кончик корня с чехликом вперёд между частицами почвы в новые горизонты;
• Именно эта зона обеспечивает непрерывный рост корня в длину.

Корневой волосок — это длинный микроскопический трубчатый вырост наружной клетки покровной ткани корня (эпиблемы), расположенный в зоне всасывания.

Анатомическое строение: волосок представляет собой единую вытянутую живую клетку (длиной от десятых долей миллиметра до 10 мм), покрытую тонкой легкопроницаемой оболочкой со слизистым слоем; внутри вдоль стенок располагается тонкий слой цитоплазмы, в верхушечной части находится клеточное ядро, лейкопласты, а центр занимает крупная вакуоль с клеточным соком. Корневой волосок плотно охватывает частички почвы и за счёт осмоса всасывает почвенный раствор.

Этот участок корня называют зоной всасывания (поглощения) потому, что именно здесь происходит активное и массовое поглощение воды и растворённых минеральных солей из почвенных растворов.

Поверхность этой зоны покрыта колоссальным количеством тончайших корневых волосков (сотни на квадратный миллиметр), которые увеличивают площадь всасывающей поверхности корня в десятки и сотни раз, обеспечивая всё растение влагой и минеральным питанием.

В молодом корне растения различают все основные типы специализированных растительных тканей:

• Покровную ткань — корневой чехлик на верхушке и кожицу с корневыми волосками (эпиблему / ризодерму) в зоне всасывания, а выше — пробку;
• Образовательную ткань (меристему) — верхушечную в зоне деления корня и боковую (камбий) между древесиной и лубом у двудольных;
• Всасывающую ткань — совокупность клеток зоны всасывания с корневыми волосками;
• Проводящую ткань — сосуды древесины (ксилему), транспортирующие воду и минеральные соли вверх к побегу, и ситовидные трубки луба (флоэму), проводящие сахара от листьев вниз;
• Механическую ткань — тяжи вытянутых толстостенных одревесневших клеток, придающих корню прочность на разрыв и гибкость при изгибе в почве;
• Основную ткань (паренхиму коры) — живые клетки, заполняющие объём между покровной и проводящей тканями, служащие для газообмена и отложения запасных питательных веществ.