Видоизменения корней растений: причины метаморфоз

Корневая система растительных организмов призвана выполнять целый ряд функций. Самые основные из них — это питание растений путём поглощения из грунта воды и находящихся в ней в виде раствора питательных веществ; а также механическая — закрепление и удержание организма в почве. Однако присущи корневым системам и другие функции, выполнение которых способствует видоизменению корней растений.

Оглавление:

• Самые известные видоизменения
• Особенности метаморфоз
• Возможность симбиоза

Самые известные видоизменения

Приобретение корневой системой той или иной конфигурации происходит в результате ряда приспособительных реакций, присущих данному виду растений. Порой корни разных растительных организмов приобретают такие причудливые формы, что при сравнении не всегда верится, что это одна и та же часть организма. Результаты видоизменения корней при различной конфигурации можно изложить в виде таблицы, заполнить которую школьникам предлагается на уроке:

• Корнеплоды. Видоизменённые подобным образом главный корень и нижняя часть стебля приобретают способность накапливать большое количество питательных веществ, таких как сахара, крахмал. Наиболее часто подобным образом ведут себя корневища двухлетних растительных организмов. Корнеплод образуется в конце первого вегетационного отрезка (года произрастания,) как правило, во второй половине лета и (или) начале осени. После окончания процесса запасания питательных веществ надземная часть растения отмирает, а после зимовки снова отрастает, используя при этом запасённые прошлым летом резервы, накопленные в корнеплоде. На второй год растение зацветает и приносит плоды, после чего отмирают полностью. Многие корнеплоды используются людьми в пищу; урожай собирается в первый год, в конце лета и осенью. Для получения семян растение оставляют на второй год. Наиболее известными примерами растения с корнеплодами являются морковь и свёкла.
• Корневые клубни. Такой трансформации подвергаются боковые и придаточные корни, в которых начинают депонироваться запасные питательные вещества. Несложно догадаться, что основная функция видоизменённых таким образом придаточных корней — запасающая. Такое видоизменение корневой системы характерно для следующих растений: батат и георгины. Другое, менее известное название корневых клубней — «корневые шишки». Корневые шишки образуются из придаточных корней, что делает эти запасающие органы причастными к вегетативному размножению.
• «Зацепки», «прицепки». Некоторые растительные организмы выносят свою надземную часть (стебель с листьями) ближе к свету. За неимением прочного стебля они делают это при помощи корней зацепок. Это видоизменённая придаточная часть корневой системы, приспособленная для прикрепления к опорам. Примером растений, которые пользуются видоизменёнными корнями-зацепками, является плющ.

• Подпорки из корней. Так называемые опорные разновидности корней развиваются из придаточной части, располагающейся над землёй, в воздушной среде. Такой трансформации подвергаются корни некоторых тропических растений, чаще — деревьев. Они образуются на стволах и ветвях. Их рост направлен вниз, по направлению к земле. Достигнув поверхности земли, они сильно разветвляются, образуя опорную площадь. Опорные корни, вырастающие у растений, обитающих на илистом и зыбком грунте и создающие опору за счёт увеличения площади концевых частей, образно называют «ходульными» корнями. В свою очередь, видоизмененные корневища, закладывающиеся на ветвях деревьев и дорастающие до земли, называют столбовидными.
• Досковидные корни — это боковые корни деревьев, для которых характерно расположение у самой поверхности земли или над ней. В начале своего развития они имеют округлое сечение, но с течением времени демонстрируют выраженный односторонний вторичный рост, в результате чего и образуются треугольные вертикальные выросты, примыкающие к стволу дерева. Высота досковидных выростов может превышать человеческий рост. У некоторых представителей тропической древесной флоры боковые примыкающие к стволу корни образуют нечто среднее между досковидными и ходульными корнями. Такая метаморфоза типична для крупных, высоких деревьев, обитающих в дождевых тропических лесах. Кроме того, такое видоизменение корней может встречаться и у представителей флоры умеренной климатической зоны — вяза, тополя, бука. Как правило, у деревьев, снабжённых досковидными корнями, стержневая часть корневой системы отсутствует.
• Воздушные корни. Такая разновидность трансформации корневищ встречается у множества растений, произрастающих в тропических широтах и являющихся экзофитами, то есть организмами, которые используют в качестве опоры деревья — их стволы и ветви. Ярким представителем растительного мира, обладающим воздушными корнями, являются орхидеи, которые располагаются на ветвях деревьев. Отсюда корни цветка свисают вниз. Поскольку влажность воздуха в тропических лесах на родине орхидей имеет довольно высокий уровень, влагу они впитывают прямо из воздушного пространства, а также получают из дождя и росы.

• Дыхательные корни. Этот тип видоизменённой корневой системы также наиболее популярен среди тропических растений. Характерна такая трансформация для деревьев, произрастающих в сильно заболоченных местностях, например, на побережье океанов. Их корневая система весьма сложна и имеет в своём составе воздухоносную ткань, пронизанную множеством пор и отверстий. Через них в организм растения и проникает воздух из окружающей среды. В дальнейшем он попадает в удалённые участки растения, расположенные под водой.
• Корни-присоски. Такая конфигурация корневища наиболее характерна для растений, ведущих паразитирующий образ жизни. Растительный организм при помощи каких корней внедряется в части других растений с целью поглощения оттуда воды, органических и минеральных питательных веществ.
• Луковицы. Изменённая таким образом часть растения выполняет запасающую функцию; в ней откладываются питательные вещества и запасается влага. Таким образом видоизменяется часть растения у лука, тюльпанов. Разновидностью является клубнелуковица у гладиолусов.

Для правильного выполнения задания детям необходимо знать перечисленные особенности.

Особенности метаморфоз

Следует заметить, что корнеплод — название весьма условное. К плодам это образование не имеет никакого отношения, так как образуется из вегетативной части растения, а не из цветка.

У разных видов растений образование видоизменённых частей корневища проистекает с особенностями. Например, у одних растительных культур, образующих корнеплоды, он образуется из корневища, как, например, у моркови. У других же культур в большей степени задействован стебель, как это происходит у репы. Образование у этого растительного организма можно связать, скорее, с видоизменением побега.

Какая именно часть корня начнёт видоизменяться, зависит от условий произрастания. Например, биологические виды, произрастающие в засушливой местности, обеспечивают свой организм влагой за счёт хорошо развитых глубинных корней.

Там же, где почва в достаточной степени насыщена влагой, у растений развиты поверхностные корни, функция которых — обеспечивать организм растения минеральными и органическими солями.

Возможность симбиоза

Еще одной возможностью к видоизменению корневой системы является её своеобразный симбиоз с другими организмами. В качестве примера выступает микориза, или грибокорень. Это образование представляет собой систему, состоящую из корневища и проникших в неё гифов гриба. Такое «сожительство» влечёт за собой целый ряд полезных последствий для растения:

• Существенно возрастает всасывающая активность корневой системы, в результате чего растение получает возможность поглощать больше питательных веществ.
• Сожитель в виде гриба защищает растительный организм от заражения бактериями и паразитическими грибками.
• Такой симбиоз существенно увеличивает поверхность, поглощающую воду.

Гифы гриба могут окружать растительный корень слоем, похожим на чехол; в этом случае говорят об эктомикоризе. Такое сочетание чаще наблюдается на корнях деревьев и кустарников. Могут гифы располагаться и внутри корня — это называется эндомикоризой. Чаще такое явление наблюдается у лука, злаков.

Таким образом, гриб, прорастающий корневую систему растения, не рассматривается как паразит, поскольку описанный тип сожительства приносит пользу обоим организмам. В стабильной стадии эти организмы друг другу не вредят. Однако в некоторых случаях клетки корневища растения могут ферментировать, «переваривать» гифы гриба. Гриб же на определённых стадиях своего развития может начинать паразитировать на растительной ткани.

Некоторые из растительных видов не могут существовать без взаимодействия с грибами в виде микоризы, например, верески, орхидеи.

Аналогичным образом корни некоторых растений взаимодействуют с бактериями. Например, образование бактериальных клубеньков на корнях бобовых культур.

Из представленного описания видно, что метаморфозы затрагивают не только внешний вид корней, но и их структуру.

Например, изменение строения корней-присосок, «умеющих» внедряться в чужой растительный организм и втягивать оттуда воду, и воздушных корней, обладающих специальным видом воздухоносной ткани, можно связать со специфическим образом жизни представителя флоры.