Видоизменение корней: таблица и характеристика

Вегетативное размножение растений

Клубень

Клубень – видоизмененный побег, который также находится под землей и запасает питательные вещества

Всем известны клубни картофеля, имеющие важное хозяйственное значение. Они накапливают большое количество крахмала

Некоторые ошибочно считают этот видоизмененный побег плодом. На самом деле плоды картофеля образуются на надземных побегах после цветения. Клубень представляет собой утолщенный стебель с верхушечными и боковыми почками – глазками. Прорастая, глазки образуют молодые побеги.

Удлиненные продолговатые и недолговечные побеги также называют столонами.

Такие растения, как шафран и гладиолус, имеют клубнелуковицу – утолщенный стебель с придаточными корнями. Защищает внутреннее содержимое клубнелуковицы слой отмерших листьев.

Основные понятия

Возможность видоизменения побегов объясняется стремлением растений к выживанию в различных условиях. Так как климат непостоянен, флора неизменно подвергается воздействию человека и различных других природных факторов. Поэтому только подстраиваясь под такие изменения, можно сохранить и успешно распространять свой вид растений. Результатом преобразований является появление колючек, клубней, усиков, одеревенелых побегов и так далее.

Лучше всего такие примеры эволюции наземных и подземных побегов изображены на фотографиях садовых и сельскохозяйственных растений. Такие видоизменения могут закрепляться в последующем, являясь уже неотъемлемыми чертами того или иного вида, что наделяет его конкурентными преимуществами, обеспечивая выживаемость даже в суровых условиях. У однолетних растений и флоры субтропиков такое разнообразие видоизменений бывает чаще всего, что объясняется особенностями биологии и быстрыми протекающими процессами в тканях клеток.

Корневище

Корневище — это видоизмененный побег, который также расположен под землей. Несмотря на название, к подземному органу растений он не имеет никакого отношения. Корневище состоит из удлиненных междоузлий, на котором развиваются вегетативные почки. Весной из них развиваются листья. Почвенное питание осуществляет мочковатая корневая система, которая растет пучками.

Если вы когда-нибудь пытались избавиться от злостного сорняка пырея, то знаете, что сделать это достаточно сложно. Зачастую вырывая из почвы листья, мы оставляем сам побег с жизнеспособными вегетативными почками, поэтому через определенное время они появляются снова. Наличие корневища характерно для ландыша, купены, мяты, ирисов, спаржи.

Строение почек

Снаружи почки покрыты плотными кожистыми почечными чешуями, защищающими их от воздействия неблагоприятных условий внешней среды .

В лупу на продольном разрезе почки хорошо виден зачаточный стебель, на верхушке которого находится конус нарастания, состоящий из клеток образовательной ткани.

На стебле расположены очень мелкие зачаточные листья. В пазухах этих листьев находятся зачаточные почки; они так мелки, что их можно разглядеть только в лупу. Таким образом, почка представляет собой зачаточный побег.

Внутри одних почек на зачаточном стебле расположены только зачаточные листья. Такие почки называют вегетативными, или листовыми. Генеративные, или цветочные, почки представляют собой зачаточные бутоны или соцветия, они крупнее вегетативных и имеют более округлую форму.

Лабораторные работы

Строение почек. Расположение почек на стебле

1. Рассмотрите побеги разных растений. Определите, как расположены почки на стебле, зарисуйте.

2. Отделите почки от побега, рассмотрите их внешнее строение. Какие приспособления помогают почкам переносить неблагоприятные условия?

3. Разрежьте вегетативную почку вдоль, рассмотрите ее под лупой С помощью рисунка найдите чешуйки, зачаточный стебель, зачаточные листья и конус нарастания. Зарисуйте вегетативную почку в разрезе и подпишите названия ее частей.

4. Изучите генеративную почку. Что общего у вегетативных и цветочных почек и чем они различаются? Используйте для сравнения рисунок в учебнике.

5. Сравните строение почки и побега. Сделайте вывод.

Почка

Почкой именуется побег, находящийся в зачаточном состоянии и имеющий зачаточные же междоузлия. В почке расположен так называемый конус нарастания или апекс. Под ним расположены листовые бугорки, которые затем превращаются в зачатки листьев. Затем в этих пазухах появляются бугорки, из которых образуются побеги следующего порядка. Из-за чередования периодов роста апекса в длину и образования новых побегов, формируется определенный порядок расположения листовых бугорков — филлотаксисов, определяемых генетически.

Классификация почек

Существует множество типов классификации почек, в зависимости от тех или иных признаков. Чаще всего встречается использование следующих признаков:

• Защитные чешуйки. Выделяют закрытые почки, имеющие чешуйки, и открытые, таковых не имеющие.
• Строение и функциональная роль. Здесь выделяют вегетативные (имеют только листовые зачатки), репродуктивные (имеют зачатки будущих цветов) смешанные (сочетают свойства первых двух вариантов).
• Положение. Верхушечные и боковые. Среди последних выделяют пазушные (находящиеся в листовых пазухах) и придаточные (расположены непосредственно на корнях и листьях).

Видоизменения корня

Видоизменения корня, вследствие обретения новых функций органы способны видоизменяться.

Корнеплод

Корнеплод – утолщение главного корня, связанное с отложением в нем запаса питательных веществ (морковь, свекла, редис и т. п.).

Корневые клубни (корнеклубни)

Корневые клубни (корнеклубни) – утолщение боковых или дополнительных корней, связанное с отложением запаса питательных веществ (батат, георгин и т. п.).

Корни-присоски

Корни-присоски характерны для растений паразитов или полупаразитов. Такие корни проникают в толщу стебля других растений и потребляют их соки. Повилика – это бесхлорофилльное растение — паразит, которое питается благодаря сокам растения хозяина. Омела – полупаразит. Это зеленое растение, способное к самостоятельному питанию (фотосинтезу), но водные растворы солей она образует от растения, на котором живет.

Дыхательные корни (пневматофоры)

Дыхательные корни (пневматофоры) – это боковые корни, которые растут вверх и поднимаются над поверхностью воды, почвы. Формируются у растений (мангровые деревья), которые растут на чрезмерно увлажненных почвах, болотах, с низким содержанием кислорода. Поэтому растения с помощью таких корней получают кислород непосредственно из воздуха. Дыхательные корни богаты аэренхимой.

Корни-прицепки

Корни-прицепки – это дополнительные короткие корни, которые развиваются на растениях с вьющимся стеблем (плющ, фикус цепкий и т. п.), которые плетутся вверх. Корни растут на стебле. С их помощью растение цепляется за трещины, опоры и поднимаемся выше.

Ходульные корни

Ходульные корни образуются на надземных побегах. Они закрепляются в почве и помогают растению (баньян, кукуруза и т. п.) удерживаться.

Воздушные корни

Воздушные корни развиваются у растений (орхидея), которые поселяются на деревьях, но не паразитируют. Воду и минеральные соли они получают из воздуха с помощью корней, которые свисают в воздухе.

Опорные корни

Опорные корни встречаются у больших деревьев (вяз, бук, тополь, тропические и т. п.). Представляют собой боковые корни. На боковых корнях, которые проходят возле поверхности почвы, развиваются плоские треугольные и прилегающие к стволу вертикальные надземные отростки, которые напоминают доски, прислоненные к деревьям.

Втяжные или контрактильные корни

Втяжные или контрактильные корни у некоторых растений происходит резкое сокращение корня в продольном направлении у его основания (например, у растений, которые имеют луковицы). Втяжные корни распространены у покрытосеменных растений. Они обусловливают плотное прилягание к земле розеток (например, у подорожника, одуванчика и т. п.), подземное положение корневой шейки и вертикального корневища, обеспечивают некоторое углубление клубней. Таким образом, втяжные корни помогают побегам находить наилучшую глубину залегания в почве. Втяжные корни в Арктике обеспечивают переживание неблагоприятного зимнего периода цветочными почками.

Корневые системы способны улучшать свое питание благодаря взаимодействию с микроорганизмами – грибами, бактериями, водорослями. Симбиоз корней цветочных растений с грибами называется микоризой, с бактериями – бактериоризой. Почвенный слой толщиной 2-3 мм вокруг корней растений образует ризосферу. Корни выделяют в ризосферу вещества, которые привлекают микроорганизмы.

В клетках корней некоторых растений (бобовые, березовые и т. п.) поселяются клубеньковые бактерии, которые своими выделениями вызывают разрастание паренхимы и образование клубеньков на корнях. Клубеньковые бактерии способны фиксировать атмосферный азот в виде соединений, которые могут усваиваться растениями (нитратов, нитритов). Часть азотных соединений усваивается растением, а часть остается в почве. Бобовые растения используют в сельском хозяйстве для обогащения почв азотистыми соединениями.

Значение видоизменений побега

Метаморфозы вегетативных органов значительно увеличивают адаптационные способности растений. Видоизмененные побеги выполняют в организме растений дополнительные функции в виде сохранения резерва веществ и предоставления дополнительного способа вегетативного размножения.

Человек же благодаря им получает большое количество посадочного материала. Мы употребляем в пищу клубни картофеля, луковицы порея и чеснока, которые богаты углеводами, биологически активными веществами и витаминами. Из корневищ валерианы и ландыша готовятся лекарственные настои.

Самыми распространенными видоизененными побегами в природе являются луковицы, клубни, усы, усики и корневища.

Инструкция

Стебель создает каркас растения, выносит листья к свету и проводит воду, минеральные и органические вещества. В нем могут откладываться запасы питательных веществ. На стебле развиваются не только листья, но и цветки, а также плоды с семенами. Основные функции листьев – это фотосинтез, испарение воды и газообмен с окружающей средой.

Видоизмененные побеги выполняют в жизни растения дополнительные функции. Ряд многолетних травянистых растений имеют под землей своеобразные кладовые. Ими и являются видоизмененные подземные побеги – корневища, луковицы , клубни. Надземные же части ежегодно отмирают к осени.

В корневищах, луковицах и клубнях откладываются на зиму запасные питательные вещества. Корневище присутствует у крапивы , ландыша , ириса, пырея, аспидистры. Внешне оно похоже на корень, но у него имеются верхушечная и пазушные почки, а роль видоизмененных листьев играют пленчатые чешуйки. От корневища отрастают придаточные корни, а верхушечная и пазушные почки дают начало молодым надземным побегам. При этом растение использует вещества, запасенные осенью.

При помощи корневища, а также и других видоизмененных побегов может осуществляться вегетативное размножение растений. Высадив часть корневища с почкой и корнями в почву, можно получить новый, самостоятельный растительный организм. Некоторые декоративные растения размножаются фрагментацией корневища.

Клубни можно наблюдать у картофеля, топинамбура (земляной груши), хохлатки. От оснований надземных стеблей разрастаются подземные побеги, называемые столонами. Верхушечные утолщения последних и являются клубнями.

На верхней поверхности клубня можно увидеть глазки – это видоизмененные почки. Нижней стороной клубень соединяется с подземным побегом . Как и у стебля, у клубня на поперечном разрезе можно выделить несколько характерных слоев: пробку, луб, древесину и сердцевину. Все эти признаки доказывают, что клубень – это видоизмененный побег.

Питательные вещества из листьев непрерывно оттекают к клубням через стебли и столоны. Таким образом эти верхушки подземных побегов насыщаются крахмалом и увеличиваются в размерах.

Луковицы характерны для тюльпанов, лилий, репчатого лука, дикорастущего гусиного лука, нарциссов. Нижняя часть их представлена уплощенным видоизмененным стеблем – донцем, на котором растут чешуи (видоизмененные листья). Снаружи чешуи обычно кожистые и сухие, а внутри мясистые и сочные. В них запасаются вода, сахара и другие ценные вещества. В пазухах чешуй на донце расположены почки. При высаживании в землю от луковицы отрастает мочковатая корневая система, а из почек развиваются детки – молодые луковички.

Удобрения

Удобрения

Минеральное питание растений в природе обеспечивается тем, что остатки живых организмов перегнивают, распадаются на разные соединения. При выращивании культурных растений большинство этих веществ не успевает восстанавливаться. Поэтому в почву вносятся удобрения. Удобрения значительно влияют на рост и развитие растений. Например, удобрения, содержащие азот, увеличивают рост и массу надземных частей растения, а калий – подземных. Лучшее перенесение зимнего периода, то есть низких температур, обеспечивают соединения меди, калия и фосфора. Различают органические и минеральные удобрения.

Органические удобрения

Органические удобрения – это вещества, которые получаются из продуктов жизнедеятельности или остатков живых организмов. К органическим удобрениям относят торф, навоз, птичий помет и т. п.

Минеральные удобрения

Минеральные удобрения вырабатывает химическая промышленность. Это азотные, калийные и фосфорные удобрения. Наиболее распространенными азотными удобрениями являются мочевина, сульфат аммония, селитра; калийными – хлорид калия; фосфорными – суперфосфат.

Бактериальные удобрения

Используются иногда бактериальные удобрения, которые являются культурой бактерий (содержат споры почвенных бактерий). Это, например, азотобактерин – содержит клубеньковые бактерии.

Зеленые удобрения

Такие культуры, как люпин, люцерна, горох, клевер, используются как зеленые удобрения. Их добавляют на полях как источник органической массы. Кроме того, эти растения обогащают почву азотистыми соединениями, так как их корни живут в симбиозе с клубеньковыми бактериями.

При внесении удобрений в почву нужно придерживаться определенных правил, норм. Излишек удобрений негативно влияет не только на растения, но и на окружающую среду.

Луковица

Видоизмененный побег луковица характерен для лука, тюльпана, лилии и других растений. На дне луковицы имеется уплощенный стебель, который называется донцем. От донца отрастают видоизмененные в чешуи листья двух типов. Наружные листья изменены в сухие чешуи, которые выполняют защитную функцию. Внутренние толстые и сочные чешуи содержат запасные питательные вещества (в луковицах среди прочих веществ содержится много различных сахаров) и воду. У луковиц от донца также растут почки.

В благоприятных условиях снизу от донца луковицы отрастают придаточные корни, в результате чего формируется мочковатая корневая система. Из почек может вырасти побег, но они также могут развиться в так называемые луковички-детки. Каждая такая луковичка может дать начало отдельному новому растению. Таким образом, осуществляется вегетативное размножение с помощью луковиц.

Видоизмененные подземные побеги

Но для выполнения дополнительных функций типичных черт строения недостаточно. Поэтому в природе часто встречаются видоизмененные побеги. Благодаря формированию различных утолщений и изменению формы они могут запасать воду, а также питательные вещества, обеспечивать жизнеспособность растений в неблагоприятный период, занимать выгодное положение в пространстве.

Видоизменения или метаморфозы побега могут развиваться в почве или же быть надземными. К первой группе относятся клубни, луковицы и корневища. Надземными видоизменениями побега являются усы, усики, колючки. Рассмотрим их строение более подробно.

Первичное анатомическое строение стебля

Результатом описанных процессов является формирование трех зон стебля:

• Покровной ткани (эпидермы)
• Первичной коры
• Центрального цилиндра (стелы)

Первичная кора включает в себя:

• Экзодерму, выполняющую функции фотосинтеза и дыхания растения;
• Эндодерму, выполняющую запасающую функцию, и при накоплении крахмала превращающуюся в крахмалоносное влагалище.

Центральный цилиндр состоит из:

• Паренхимы перицикла, также именуемой склеренхимой;
• Флоэмы и ксилемы первичного происхождения;
• Камбия;
• Паренхимы сердцевины. Часто эти клетки погибают и наполняются воздухом, либо разрываются, что приводит к формированию полого стебля (соломина).

У различных видов растений стела устроена по-разному. Выделяют следующие типы строения стелы:

• Протостель. Самая примитивная форма. Сложена сплошным тяжем ксилемы, окруженным флоэмой.
• Актиностель. Ксилема образует форму, напоминающую звезду.
• Сифоностель. Характеризуется образованием сердцевины.
• Диктиостель. Состоит из сетчатого цилиндра, связи паренхимы перицикла и сердцевины.
• Эустель. Присуща семенным растениям. Образована системой параллельных пучков ксилемы и флоэмы, между которыми иногда расположен камбий.
• Атакостель. Характерен для однодольных. Отличительной чертой являются многочисленные пучки листьев, входящие в стелу. Проводящих пучков много, они объединены в сетку.

Рис. 3. Состав эндодермы