Fylogeneticky kořen vznikl později než stonek a list – v souvislosti s přechodem rostlin k životu na souši a pravděpodobně vznikl z kořenovitých podzemních větví. Kořen nemá listy ani pupeny uspořádané v určitém pořadí. Vyznačuje se vrcholovým růstem do délky, jeho boční větve vycházejí z vnitřních pletiv, růstový bod je pokryt kořenovým uzávěrem. Kořenový systém se tvoří po celý život rostlinného organismu. Někdy může kořen sloužit jako úložiště živin. V tomto případě se mění.
Obsah
- Druhy kořenů
- Typy kořenových systémů
- Vnější struktura kořene. Vnitřní struktura kořene
- Kořenové zóny
- Kořen
- Struktura kořenového vlasu
- Procesy života kořenů
- Transport vody v kořenu
- Absorpce vody kořeny
- minerální výživa
- Dýchání kořenů
- Kořenové úpravy
- Корнеплоды
- kořenové hlízy
- Bakteriální uzliny
- stiláty
- Anténa
- Navíječe
- Sloupovitý
- Půda jako stanoviště pro kořeny
- Metoda vodní kultury
- Kořenové funkce
- Kořenové zóny
- Kořenová tabulka
- Druhy kořenů
- Kořenové systémy
- Stálá pletiva dospělého kořene
- co jsme se naučili?
Druhy kořenů
Hlavní kořen se tvoří z embryonálního kořene při klíčení semen. Vybíhají z něj boční kořeny.
Na stoncích a listech se vyvíjejí adventivní kořeny.
Boční kořeny jsou větvemi jakýchkoli kořenů.
Každý kořen (hlavní, boční, adventivní) má schopnost větvení, čímž se výrazně zvětšuje povrch kořenového systému, a to napomáhá lepšímu zpevnění rostliny v půdě a zlepšení její výživy.
Typy kořenových systémů
Existují dva hlavní typy kořenových systémů: kořenový kořen, který má dobře vyvinutý hlavní kořen, a vláknitý. Vláknitý kořenový systém se skládá z velkého počtu adventivních kořenů, které jsou stejné velikosti. Celá hmota kořenů se skládá z postranních nebo adventivních kořenů a má vzhled laloku.
Vysoce rozvětvený kořenový systém tvoří obrovský absorbční povrch. Například,
- celková délka kořenů zimního žita dosahuje 600 km;
- délka kořenových vlásků – 10 000 km;
- celková plocha kořenů je 200 m2.
To je mnohonásobek plochy nadzemní hmoty.
Pokud má rostlina dobře definovaný hlavní kořen a vyvinou se vedlejší kořeny, vytvoří se kořenový systém smíšeného typu (zelí, rajče).
Vnější struktura kořene. Vnitřní struktura kořene
Kořenové zóny
Kořen
Kořen roste do délky od svého vrcholu, kde se nacházejí mladé buňky výchovného pletiva. Pěstební část je kryta kořenovým uzávěrem, který chrání kořenový hrot před poškozením a usnadňuje pohyb kořene v půdě během růstu. Posledně jmenovaná funkce se provádí díky vlastnosti vnějších stěn kořenového uzávěru pokrytých hlenem, což snižuje tření mezi kořenem a částicemi půdy. Mohou dokonce roztlačit částice půdy od sebe. Buňky kořenového uzávěru jsou živé a často obsahují škrobová zrna. Buňky čepice se díky dělení neustále obnovují. Účastní se pozitivních geotropních reakcí (směr růstu kořenů ke středu Země).
Buňky zóny dělení se aktivně dělí, rozsah této zóny se u různých druhů a v různých kořenech téže rostliny liší.
Za zónou dělení je zóna rozšíření (zóna růstu). Délka této zóny nepřesahuje několik milimetrů.
Po dokončení lineárního růstu začíná třetí fáze tvorby kořene – jeho diferenciace, vzniká zóna diferenciace a specializace buněk (nebo zóna kořenových vlásků a absorpce). V této zóně se již rozlišuje vnější vrstva epiblemu (rhizoderm) s kořenovými vlásky, vrstva primární kůry a centrální válec.
Struktura kořenového vlasu
Kořenové vlásky jsou vysoce protáhlé výrůstky vnějších buněk pokrývajících kořen. Počet kořenových vlásků je velmi velký (na 1 mm2 od 200 do 300 vlásků). Jejich délka dosahuje 10 mm. Chloupky se tvoří velmi rychle (u mladých sazenic jabloní za 30-40 hodin). Kořenové vlásky jsou krátkodobé. Po 10-20 dnech odumírají a na mladé části kořene rostou nové. To zajišťuje vývoj nových půdních horizontů kořeny. Kořen neustále roste a tvoří stále více nových oblastí kořenových vlásků. Chloupky dokážou nejen absorbovat hotové roztoky látek, ale také přispívat k rozpouštění určitých půdních látek a následně je absorbovat. Oblast kořene, kde kořenové vlásky odumřely, je schopna na chvíli absorbovat vodu, ale pak se pokryje zátkou a tuto schopnost ztrácí.
Skořápka vlasů je velmi tenká, což usnadňuje vstřebávání živin. Téměř celá vlásková buňka je obsazena vakuolou, obklopenou tenkou vrstvou cytoplazmy. Jádro je v horní části buňky. Kolem buňky se vytváří slizovitý obal, který podporuje lepení kořenových vlásků na částice půdy, což zlepšuje jejich kontakt a zvyšuje hydrofilitu systému. Vstřebávání je usnadněno vylučováním kyselin (uhličité, jablečné, citrónové) kořenovými vlásky, které rozpouštějí minerální soli.
Kořenové vlásky hrají i mechanickou roli – slouží jako podpora pro kořenový hrot, který prochází mezi částicemi půdy.
Pod mikroskopem ukazuje průřez kořene v absorpční zóně jeho strukturu na buněčné a tkáňové úrovni. Na povrchu kořene je rhizoderm, pod ním je kůra. Vnější vrstva kůry je exodermis, dovnitř od ní je hlavní parenchym. Jeho tenkostěnné živé buňky plní zásobní funkci, vedou živné roztoky v radiálním směru – od sací tkáně k cévám dřeva. Obsahují také syntézu řady organických látek životně důležitých pro rostlinu. Vnitřní vrstva kůry je endoderm. Živné roztoky vstupující do centrálního válce z kortexu přes endodermální buňky procházejí pouze protoplastem buněk.
Kůra obklopuje centrální válec kořene. Hraničí s vrstvou buněk, které si po dlouhou dobu zachovávají schopnost dělení. Toto je pericyklus. Z buněk pericyklu vznikají postranní kořeny, adventivní pupeny a sekundární vzdělávací pletiva. Uvnitř od pericyklu, ve středu kořene, jsou vodivé tkáně: lýko a dřevo. Společně tvoří radiální vodivý svazek.
Kořenový cévní systém vede vodu a minerály z kořene do stonku (směrný proud) a organickou hmotu z stonku do kořene (sestupný proud). Skládá se z cévně-vazivových svazků. Hlavními složkami svazku jsou úseky floému (kterým se látky pohybují ke kořeni) a xylému (kterým se látky pohybují od kořene). Hlavními vodivými prvky floému jsou sítové trubice, xylém je průdušnice (cévy) a tracheidy.
Procesy života kořenů
Transport vody v kořenu
Absorpce vody kořenovými vlásky z půdního živného roztoku a její vedení v radiálním směru podél buněk primární kůry přes pasážové buňky v endodermu do xylému radiálního cévního svazku. Intenzita absorpce vody kořenovými vlásky se nazývá sací síla (S), je rovna rozdílu mezi osmotickým (P) a turgorovým (T) tlakem: S = PT.
Když je osmotický tlak roven tlaku turgoru (P=T), pak S=0, voda přestane proudit do buňky kořenového vlásku. Pokud je koncentrace látek v půdním živném roztoku vyšší než uvnitř buňky, pak voda z buněk odejde a dojde k plazmolýze – rostliny uschnou. Tento jev je pozorován v podmínkách suché půdy a také při nadměrné aplikaci minerálních hnojiv. Uvnitř kořenových buněk se zvyšuje sací síla kořene od oddenku směrem k centrálnímu válci, takže voda se pohybuje po koncentračním gradientu (tj. z místa s vyšší koncentrací do místa s nižší koncentrací) a vytváří kořenový tlak, který zvedá sloupec vody skrz xylémové nádoby a vytváří vzestupný proud. To lze nalézt na bezlistých kmenech na jaře při sběru „mízy“ nebo na řezaných pařezech. Proudění vody ze dřeva, čerstvých pařezů a listů se nazývá „pláč“ rostlin. Při odkvětu listů také vytvářejí sací sílu a přitahují k sobě vodu – v každé nádobě se tvoří souvislý sloupec vody – kapilární napětí. Kořenový tlak je spodní hnací silou toku vody a sací síla listů je horní. To lze potvrdit pomocí jednoduchých experimentů.
Absorpce vody kořeny
Účel: zjistit základní funkci kořene.
Co děláme: rostlinu pěstovanou na vlhkých pilinách, setřeste její kořenový systém a spusťte kořeny do sklenice s vodou. Abyste ji ochránili před odpařováním, nalijte na vodu tenkou vrstvu rostlinného oleje a označte hladinu.
Co vidíme: Po dni nebo dvou klesla voda v nádobě pod značku.
Výsledek: v důsledku toho kořeny nasávaly vodu a přiváděly ji až k listům.
Můžete také udělat ještě jeden experiment, abyste prokázali vstřebávání živin kořenem.
Co děláme: Odřízněte stonek rostliny a nechte pahýl vysoký 2-3 cm, na pahýl navlékneme gumovou trubici dlouhou 3 cm a na horní konec dáme zahnutou skleněnou trubici vysokou 20-25 cm.
Co vidíme: Voda ve skleněné trubici stoupá a vytéká.
Výsledek: to dokazuje, že kořen absorbuje vodu z půdy do stonku.
Ovlivňuje teplota vody intenzitu absorpce vody kořeny?
Účel: zjistěte, jak teplota ovlivňuje funkci kořenů.
Co děláme: jedna sklenice by měla být s teplou vodou (+17-18ºС) a druhá se studenou vodou (+1-2ºС).
Co vidíme: v prvním případě se voda uvolňuje hojně, ve druhém – málo, nebo se úplně zastaví.
Výsledek: to je důkaz, že teplota výrazně ovlivňuje funkci kořenů.
Teplá voda je aktivně absorbována kořeny. Kořenový tlak se zvyšuje.
Studená voda je špatně přijímána kořeny. V tomto případě kořenový tlak klesá.
minerální výživa
Fyziologická role minerálů je velmi velká. Jsou základem pro syntézu organických sloučenin a také faktorů, které mění fyzikální stav koloidů, tzn. přímo ovlivňují metabolismus a strukturu protoplastu; působí jako katalyzátory biochemických reakcí; ovlivnit buněčný turgor a permeabilitu protoplazmy; jsou centry elektrických a radioaktivních jevů v rostlinných organismech.
Bylo zjištěno, že normální vývoj rostlin je možný pouze tehdy, pokud jsou v živném roztoku tři nekovy – dusík, fosfor a síra a čtyři kovy – draslík, hořčík, vápník a železo. Každý z těchto prvků má individuální význam a nelze jej nahradit jiným. Jedná se o makroprvky, jejich koncentrace v rostlině je 10 -2 -10 %. Pro normální vývoj rostlin jsou potřebné mikroelementy, jejichž koncentrace v buňce je 10 -5 -10 -3%. Jedná se o bor, kobalt, měď, zinek, mangan, molybden atd. Všechny tyto prvky jsou v půdě přítomny, ale někdy v nedostatečném množství. Proto se do půdy přidávají minerální a organická hnojiva.
Rostlina roste a vyvíjí se normálně, pokud prostředí obklopující kořeny obsahuje všechny potřebné živiny. Tímto prostředím pro většinu rostlin je půda.
Dýchání kořenů
Pro normální růst a vývoj rostliny musí být ke kořenům přiváděn čerstvý vzduch. Pojďme zkontrolovat, zda je to pravda?
Účel: Potřebuje kořen vzduch?
Co děláme: Vezměme dvě stejné nádoby s vodou. Umístěte vyvíjející se sazenice do každé nádoby. Každý den nasycujeme vodu v jedné z nádob vzduchem pomocí rozprašovače. Nalijte tenkou vrstvu rostlinného oleje na hladinu vody v druhé nádobě, protože zpomaluje proudění vzduchu do vody.
Co vidíme: Po nějaké době rostlina v druhé nádobě přestane růst, uschne a nakonec zemře.
Výsledek: Smrt rostliny nastává kvůli nedostatku vzduchu nezbytného pro dýchání kořene.
Kořenové úpravy
Některé rostliny uchovávají rezervní živiny v kořenech. Akumulují sacharidy, minerální soli, vitamíny a další látky. Takové kořeny rostou velmi do tloušťky a získávají neobvyklý vzhled. Na tvorbě okopanin se podílí jak kořen, tak stonek.
Корнеплоды
Pokud se rezervní látky hromadí v hlavním kořeni a na bázi stonku hlavního výhonu, vzniká kořenová zelenina (mrkev). Rostliny, které tvoří okopaniny, jsou většinou dvouleté. V prvním roce života nekvetou a v kořenech hromadí spoustu živin. Na druhém rychle kvetou, využívají nahromaděné živiny a tvoří plody a semena.
kořenové hlízy
U jiřinek se rezervní látky hromadí v adventivních kořenech a tvoří kořenové hlízy.
Bakteriální uzliny
Postranní kořeny jetele, lupiny a vojtěšky jsou zvláštně změněny. V mladých postranních kořenech se usazují bakterie, což podporuje vstřebávání plynného dusíku z půdního vzduchu. Takové kořeny nabývají vzhledu uzlů. Díky těmto bakteriím jsou tyto rostliny schopny žít v půdách chudých na dusík a učinit je úrodnějšími.
stiláty
Rampa, která roste v přílivové zóně, má chůdovité kořeny. Drží velké listnaté výhonky na nestabilní bahnité půdě vysoko nad vodou.
Anténa
Tropické rostliny žijící na větvích stromů vyvíjejí vzdušné kořeny. Často se vyskytují v orchidejích, broméliích a některých kapradinách. Vzdušné kořeny visí volně ve vzduchu, aniž by dosáhly na zem, a absorbují vlhkost z deště nebo rosy, která na ně padá.
Navíječe
U cibulovitých a cibulovitých rostlin, jako jsou krokusy, je mezi četnými vláknitými kořeny několik silnějších, takzvaných retraktorových kořenů. Stahováním takové kořeny vtahují hlízu hlouběji do půdy.
Sloupovitý
Fíkusové rostliny vyvíjejí sloupovité nadzemní kořeny nebo podpůrné kořeny.
Půda jako stanoviště pro kořeny
Půda pro rostliny je médium, ze kterého přijímá vodu a živiny. Množství minerálů v půdě závisí na specifických vlastnostech matečné horniny, aktivitě organismů, životní aktivitě samotných rostlin a typu půdy.
Částice půdy soutěží s kořeny o vlhkost a zadržují ji na svém povrchu. Jedná se o tzv. vázanou vodu, která se dělí na hygroskopickou a filmovou. Je držen na místě silami molekulární přitažlivosti. Vlhkost, kterou má rostlina k dispozici, představuje kapilární voda, která se koncentruje v malých pórech půdy.
Vzniká antagonistický vztah mezi vlhkostí a vzdušnou fází půdy. Čím více velkých pórů je v půdě, tím lepší je plynový režim těchto půd, tím méně vlhkosti půda zadržuje. Nejpříznivější režim voda-vzduch je udržován ve strukturních půdách, kde voda a vzduch existují současně a vzájemně se neovlivňují – voda vyplňuje kapiláry uvnitř strukturních jednotek a vzduch vyplňuje velké póry mezi nimi.
Povaha interakce mezi rostlinou a půdou do značné míry souvisí s absorpční kapacitou půdy – schopností zadržovat nebo vázat chemické sloučeniny.
Půdní mikroflóra rozkládá organickou hmotu na jednodušší sloučeniny a podílí se na tvorbě půdní struktury. Charakter těchto procesů závisí na typu půdy, chemickém složení rostlinných zbytků, fyziologických vlastnostech mikroorganismů a dalších faktorech. Půdní živočichové se podílejí na tvorbě půdní struktury: kroužkovci, larvy hmyzu atd.
V důsledku kombinace biologických a chemických procesů v půdě vzniká složitý komplex organických látek, který je kombinován s pojmem „humus“.
Metoda vodní kultury
Jaké soli rostlina potřebuje a jaký vliv mají na její růst a vývoj, bylo zjištěno na základě zkušeností s vodními plodinami. Metoda vodní kultury je pěstování rostlin nikoli v půdě, ale ve vodném roztoku minerálních solí. V závislosti na cíli experimentu můžete z roztoku vyloučit konkrétní sůl, snížit nebo zvýšit její obsah. Bylo zjištěno, že hnojiva s obsahem dusíku podporují růst rostlin, s obsahem fosforu rychlé dozrávání plodů a s obsahem draslíku rychlý odtok organické hmoty z listů ke kořenům. V tomto ohledu se doporučuje aplikovat hnojiva obsahující dusík před setím nebo v první polovině léta, hnojiva obsahující fosfor a draslík – ve druhé polovině léta.
Pomocí metody vodní kultury bylo možné zjistit nejen potřebu rostlin pro makroprvky, ale také objasnit roli různých mikroprvků.
V současné době existují případy, kdy se rostliny pěstují pomocí hydroponických a aeroponických metod.
Hydroponie je pěstování rostlin v nádobách naplněných štěrkem. Do nádob se zespodu přivádí živný roztok obsahující potřebné prvky.
Aeroponie je vzdušná kultura rostlin. Při této metodě je kořenový systém na vzduchu a je automaticky (několikrát během hodiny) postříkán slabým roztokem živných solí.
Kořen je jedním z vegetativních orgánů rostliny. Jeho hlavní funkcí je absorpce půdní vody s minerály v ní rozpuštěnými.
Kořenové funkce
Kromě nutriční funkce plní kořen také další:
- upevnění rostliny v půdě;
- konzervace živin;
- vegetativní rozmnožování;
- syntéza určitých látek;
- interakce s jinými kořeny, bakteriemi, houbami.
U mnoha rostlin plní upravené kořeny další funkce. Například dýchací kořeny bažinných rostlin stoupají nad vodu, aby vedly vzduch do hluboce ponořených částí rostliny.
Kořenové zóny
Struktura kořene po celé délce není stejná. Kořen má sekce s různou strukturou a vykonávající různé funkce. Tyto oblasti se nazývají zóny:
Dělicí zóna je složena z malých buněk apikálního meristému, které nerostou, ale pouze se množí. Na vnější straně je zóna dělení pokryta buňkami kořenového uzávěru.
kteří spolu s tím čtou
V růstové zóně se buňky přestávají dělit a velmi se prodlužují. Plní se také vodou a tvoří velké vakuoly.
Absorpční zóna je charakteristická přítomností velkého počtu kořenových vlásků (jsou to buněčné výrůstky). Zde dochází k absorpci vody.
Kořenové vlásky pevně přilnou k půdě, takže se buňky v absorpční zóně nepohybují. Ale díky neustálému začleňování nových buněk do zóny ze strany extenzní zóny se celá absorpční zóna neustále posouvá hlouběji do půdy.
Více zralých buněk, které ztrácejí kořenové vlásky, se koncentruje v zóně vedení.
Kořenová tabulka
Vlastnosti buněk
Funkce
Malý, mnohostranný, s hustou cytoplazmou
Zvýšení počtu buněk
Protáhlé podél osy kořene, s velkými vakuolami
Růst kořenů hluboko do půdy
S kořenovými vlásky
Vytváří se hustá krycí tkáň
Transport vody do nadzemních orgánů a zpět
Tato struktura je typická pro mladé kořeny.
Druhy kořenů
Existují tři typy kořenů:
- hlavní;
- postranní;
- vedlejší věty.
Vždy existuje jeden hlavní kořen, to je kořen vyrůstající ze semenného embrya. Postranní kořeny se větví z hlavního. Na stonku se obvykle tvoří adnexa.
Rýže. 2. Typy kořenů.
Kořenové systémy
Kořenový systém je celá masa kořenů rostliny. Stalo se to:
V systému kohoutkových kořenů se hlavní kořen jasně odlišuje svou velikostí.
Ve vazivovém systému se hlavní kořen vzhledově neliší od všech ostatních.
Celková délka kořenů jednoho skleníkového žitného keře byla 623 km a denní přírůstek všech kořenů byl 5 km.
Stálá pletiva dospělého kořene
Postupem času se u kořene vytvoří trvalá pletiva.
Střed kořene se nazývá stéla a je tvořen kambiem (formativní tkáň) a cévními tkáněmi (xylém a floém). Xylém tvoří dřevo a floém tvoří floém.
Rýže. 3. Průřez kořenem.
Pro pevnost jsou ve stéle vytvořeny prameny mechanických tkání.
Kolem stély je uložena kůra. Kromě kožní tkáně obsahuje také absorpční a parenchym (hlavní).
co jsme se naučili?
Při studiu funkcí, struktury a zón kořenů v biologii (6. ročník) je třeba si všímat toho nejdůležitějšího. Kořen absorbuje vodu a ukotví rostlinu v půdě. U mladých kořenů se v podélném řezu rozlišují 4 zóny. Existují tři typy kořenů podle původu. Všechny hlavní typy tkání jsou přítomny ve zralých kořenech.
