Что такое дыхательные корни в биологии. Какие растения относятся к дыхательным корням? Анатомическое строение корня

– это вегетативные органы высших растений, которые находятся под землей и осуществляют проведение воды с растворенными минеральными веществами к надземным органам растений (стеблю, листьям, цветкам). Основная функция корня - закрепление растения в почве.

Виды корней: главный, боковые и придаточные. Главный корень вырастает из семени, он наиболее мощно развит и растет вертикально вниз. Боковые корни отходят от главного и многократно ветвятся. Придаточные корни образовываются на стеблях и листьях, никогда не отходят от главного.

Совокупность всех корней растения называется - корневой системой . Различают два вида корневых систем – стержневая и мочковатая. В стержневой корневой системе сильно выражен главный корень. Она, как правило, встречается у двудольных растений. Мочковатая состоит только из придаточных и боковых корней, главный корень не выражен. Мочковатую корневую систему имеют однодольные растения и некоторые двудольные.

Корни в корневой системе отличаются по внешнему виду, возрасту и выполняемым функциям. Самые тонкие и молодые корни выполняют в основном функции роста, всасывание воды и поглощение питательных веществ. Более старые и толстые корни закрепляются в почве, проводят влагу и питательные вещества в наземные органы растения.

Видоизмененные корни (типы метаморфозов):

Обычными запасающими корнями являются корнеплоды (морковь, свекла, петрушка. В корнеплодах откладываются крахмал, сахар и т.д.

Корневые шишки (корневые клубни) - запасающие придаточные корни у георгина, батата, чистяка и др.

Корни-прицепки имеют лазающие растения (плющ).

Втягивающие корни (у луковичных растений) служат для погружения луковицы в почву.

Воздушные корни образуются у растений, поселяющихся на других растениях (эпифиты), например, орхидеи. Они обеспечивают растению всасывание из влажного воздуха воды и минеральных веществ.

Дыхательные корни имеют растения, которые растут на заболоченных почвах, например, американский болотный кипарис. Эти корни приподнимаются над поверхностью почвы и снабжают подземные части растения воздухом, который поглощается через специальные отверстия.

Ходульные корни образуются у деревьев, которые растут на литорали тропических морей (мангры). Корни сильно ветвятся и укрепляют растение в зыбком грунте.

Опорные корни – отходят от кроны и достигают почвы (баньян).

Корни-присоски – врастают в органы других растений и поглощают из них воду и минеральные вещества (повилика).

Микориза - это симбиоз корней высших растений и почвенных грибов. Растения снабжают грибы растворимыми углеводами, а грибы доставляют растению минеральные веществ.

Симбиоз между азотфиксирующими бактериями и корнями бобовых растений (клубеньковые бактерии) также является видоизменением корней. Бактерии фиксируют атмосферный азот и переводят его в соединения, которые усваиваются растениями.

Формирование корневой системы:

1. прищипка – удаляют кончик корня, развивается больше боковых корней
2. окучивание – основание побега засыпают землей, отрастают придаточные корни

Строение корня.

1. Зона деления. Корень нарастает в длину за счет верхушечной точки роста. Она состоит из образовательной ткани, клетки которой способны к постоянному делению. Точка роста одета корневым чехликом. Корневой чехлик образован живыми клетками, которые слущиваются и замещаются новыми за счет клеток точки роста. Корневой чехлик защищает точку роста от механических повреждений. Эта зона корня называется зоной деления.

2. Зона растяжения, или роста . Здесь клетки растут и приобретают определенную форму и размеры.

3. Зона всасывания . В ней наблюдается дифференциация клеток на ткани. Зона всасывания снаружи несет покровную ткань, каждая клетка которой образует корневой волосок . При помощи корневых волосков происходит всасывание и почвенных растворов воды и минеральных веществ. Оболочка клеток корневых волосков тонкая - это облегчает всасывание. Почти всю клетку корневого волоска занимает крупная вакуоль, а ядро располагается у верхушки волоска. С ростом корня корневые волоски погибают, и зона всасывания образуется заново.

4. Зона проведения . Ее функция - транспорт воды и минеральных веществ в надземные орган растения и транспорт органических веществ из стебля в корень.

Для утолщения корня служит камбий, который закладывается в зоне проведения. Камбий обеспечивает рост корня в толщину.

Зона всасывания состоит из проводящих, механических и основной тканей. По сосудам древесины протекает транспорт воды и минеральных веществ в надземные органы растений - это восходящий ток. По ситовидным трубкам луба из листьев и стебля в корень оттекают органические вещества - это нисходящий ток.

Воду и минеральные вещества корень всасывает из почвы при помощи корневых волосков. Вода поступает в корневой волосок за счет осмоса. При превышении осмотического давления в сосудах корня над осмотическим давлением почвенного раствора, развивается корневое давление. Корневое давление наряду с испарением участвует в движении воды в теле растения.

В естественных биогеоценозах содержание в почве необходимых растению элементов поддерживается на относительно постоянном уровне за счет круговорота веществ. В агроценозах человек часть минеральных веществ забирает из почвы вместе с урожаем. Поэтому в почву сельскохозяйственных угодий надо вносить удобрения.

Удобрения подразделяются на органические и минеральные.

Органические удобрения : навоз, торф, птичий помет, торфокомпосты и т.д. - содержат все необходимые для растений питательные вещества. При внесении органических удобрений в почву попадают микроорганизмы - бактерии, грибы. Они разлагают органические остатки и повышают плодородие почв.

Минеральные удобрения бывают азотными, калийными фосфорными. Азотные удобрения содержат азот в форме нитратов. К ним относятся различные селитры (калиевая, натриевая и др.), хлористый аммоний, мочевина. Азот нужен растениям для нормального формирования вегетативных органов. Калийные удобрения - хлористый калий, сульфат калия влияют на рост корней, клубней, луковиц. Фосфорные удобрения - суперфосфат, фосфоритная мука и др. ускоряют созревание плодов. Фосфор и калий повышают холодостойкость растений.

Дыхание корня происходит в результате диффузии кислорода из почвы в ткани. Для проникновения в почву воздуха ее надо постоянно рыхлить. Рыхление способствует и сохранению влаги в почве, поэтому его называют «сухим поливом».

Заполните заявку на подготовку к ЕГЭ по биологии или химии

Краткая форма обратной связи

Старый экземпляр болотного кипариса (Taxodium distichum) из флоридских вечнозеленых лесов.

У тропических деревьев, растущих в болотистых или илистых местах часто развиваются дыхательные корни. Они представляют cобой пористые стержнеобразные выросты, поднимающиеся вертикально в воздух от подземной корневой системы. Отверстия и многочисленные ходы в их губчатых тканях позволяют воздуху свободно достигать подземных корней. Сходные образования, в просторечии называемые «коленями», на болотном кипарисе (Taxodium distichum) юго-запада США, возможно, прежде служили той же цели, но эволюция, по-видимому, уничтожила это полезное свойство, так как теперь их ткани тверды и деревянисты. А кипарис тем временем изыскал другой способ получать воздух, необходимый его корням. Основание ствола у него имеет не цилиндрическую форму, а расширяется почти в конус, и на высоте обычного уровня воды вокруг него развивается юбочка дыхательных корней, которая постоянно вентилируется благодаря мелким волнам. Это, по-видимому, полностью удовлетворяет все потребности дерева. Американский эколог Р. Добенмайр пишет:

«Некоторые деревья, растущие в местностях, подверженных длительным затоплениям, образуют выросты, которые поднимаются вертикально вверх от боковых корней там, где корни эти почему-либо подходят к поверхности почвы. Они обладают характерной конической формой, но сплющены в поперечном направлении, и в Северной Америке их называют «коленями». Вероятность того, что «колени» служат для газового обмена между затопленными корнями и свободным воздухом, представляется сомнительной...«Колени» развиваются, только когда почва периодически бывает открыта воздуху, и их рост в высоту настолько зависит от влажности и аэрации, что, хотя они и достигают трехметровой высоты, они никогда не поднимаются выше самой высокой точки, до какой достают волны. Хорошо укоренившийся болотный кипарис способен многие годы жить в полузатопленном состоянии, но, так как молодые побеги при затоплении гибнут, рощи этих деревьев, очевидно, могли появиться только благодаря тому, что бывают периоды, когда вода стоит низко и не препятствует первым стадиям их развития».

Воздушные корни флоридских мангров (Rhizophora mangle) образуют густую и труднопроходимую чащу.

В данном разделе речь идет главным образом о тех дыхательных корнях, которые действительно снабжают находящиеся в земле боковые корни кислородом и углекислым газом. Добенмайр указывает, что деревья, обычно растущие на суше, настолько привыкают к высокому содержанию кислорода в воздухе, что им, когда они попадают в воду, приходится вырабатывать какие-то способы, обеспечивающие достаточную аэрацию. У них быстро развиваются ткани с отдушинами и воздушными ходами. Это и есть истинные пневматофоры, или дыхательные корни, которые характерны для многих тропических деревьев в областях с повышенной влажностью.Ярким примером этого являются разнообразные виды мангровых деревьев, которые растут по всему миру вблизи океана по болотистым берегам закрытых бухт и эстуариев в тихой соленой воде. Такие же корни развились и у множества деревьев, растущих в пресных болотах.

У всех этих деревьев корни, находящиеся в почти лишенной воздуха среде, дают специальные прямостоящие отростки, которые обычно обладают хорошо развитой межклеточной системой воздушных ходов, соединенных с выходными отверстиями, так что они, бесспорно, играют важную роль в процессе газового обмена.

Дыхательные корни дикого мускатного ореха (Myristlca elliptica), растущего в заболоченном лесу Джохора (Малайя).

Перейти в оглавление раздела: Все о корнях

У тропических деревьев, растущих в болотистых или илистых местах часто развиваются дыхательные корни. Они представляют cобой пористые стержнеобразные выросты, поднимающиеся вертикально в воздух от подземной корневой системы. Отверстия и многочисленные ходы в их губчатых тканях позволяют воздуху свободно достигать подземных корней. Сходные образования, в просторечии называемые «коленями», на болотном кипарисе (Taxodium distichum) юго-запада США, возможно, прежде служили той же цели, но эволюция, по-видимому, уничтожила это полезное свойство, так как теперь их ткани тверды и деревянисты. А кипарис тем временем изыскал другой способ получать воздух, необходимый его корням. Основание ствола у него имеет не цилиндрическую форму, а расширяется почти в конус, и на высоте обычного уровня воды вокруг него развивается юбочка дыхательных корней, которая постоянно вентилируется благодаря мелким волнам. Это, по-видимому, полностью удовлетворяет все потребности дерева. Американский эколог Р. Добенмайр пишет:

«Некоторые деревья, растущие в местностях, подверженных длительным затоплениям, образуют выросты, которые поднимаются вертикально вверх от боковых корней там, где корни эти почему-либо подходят к поверхности почвы. Они обладают характерной конической формой, но сплющены в поперечном направлении, и в Северной Америке их называют «коленями». Вероятность того, что «колени» служат для газового обмена между затопленными корнями и свободным воздухом, представляется сомнительной...

«Колени» развиваются, только когда почва периодически бывает открыта воздуху, и их рост в высоту настолько зависит от влажности и аэрации, что, хотя они и достигают трехметровой высоты, они никогда не поднимаются выше самой высокой точки, до какой достают волны. Хорошо укоренившийся болотный кипарис способен многие годы жить в полузатопленном состоянии, но, так как молодые побеги при затоплении гибнут, рощи этих деревьев, очевидно, могли появиться только благодаря тому, что бывают периоды, когда вода стоит низко и не препятствует первым стадиям их развития».

В данном разделе речь идет главным образом о тех дыхательных корнях, которые действительно снабжают находящиеся в земле боковые корни кислородом и углекислым газом. Добенмайр указывает, что деревья, обычно растущие на суше, настолько привыкают к высокому содержанию кислорода в воздухе, что им, когда они попадают в воду, приходится вырабатывать какие-то способы, обеспечивающие достаточную аэрацию. У них быстро развиваются ткани с отдушинами и воздушными ходами. Это и есть истинные пневматофоры, или дыхательные корни, которые характерны для многих тропических деревьев в областях с повышенной влажностью.

Ярким примером этого являются разнообразные виды мангровых деревьев, которые растут по всему миру вблизи океана по болотистым берегам закрытых бухт и эстуариев в тихой соленой воде. Такие же корни развились и у множества деревьев, растущих в пресных болотах.

У всех этих деревьев корни, находящиеся в почти лишенной воздуха среде, дают специальные прямостоящие отростки, которые обычно обладают хорошо развитой межклеточной системой воздушных ходов, соединенных с выходными отверстиями, так что они, бесспорно, играют важную роль в процессе газового обмена....

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.

Дыхательные корни

Корни водяных и болотных растений находят в окружающей среде мало кислорода или не находят его вовсе. Так как ткани высших растений неспособны к "нормальному" анаэробиозу, т. е. неспособны нормально жить без доступа свободного кислорода, то понятно, что этот последний должен быть доставлен корням растения тем или иным путем. По большей части достигается это при посредстве сильноразвитой воздухоносной системы (см.) с громадными межклетниками, проводящими кислород от листьев, заимствующих его в свой черед из атмосферы или накопляющих внутри своих тканей в процессах ассимиляции. В других случаях корневая система самостоятельно добывает для себя необходимое количество кислорода. При этом некоторые корни оказываются обладателями совершенно особых свойств. Подобно стеблям они обнаруживают ярковыраженный отрицательный геотропизм (см.); вместо того, чтобы углубляться в землю, они растут прямо вверх и выходят из илистой почвы непосредственно в атмосферу или - у водяных растений - пройдя раньше слой покрывающей почву воды. На верхушке такие дыхательные корни (пневматофоры) несут многочисленные отверстия, сквозь которые воздух проникает в мощно развитую по типу аэренхимы (см.) воздухоносную систему таких корней. Д. корни развиваются у многих мангровых деревьев (Aicennia, Laguncularia, Sonneratia), растущих по илистым побережьям тропических морей, далее, описаны они у сахарного тростника, у различных пальм, панданов и проч. Особенно хорошо изучены Д. корни у видов Jussiaea (сем. Onagraceae).