Zjistěte, jaké tkáně způsobují růst kořene a stonku do délky a tloušťky.
- 1 Růst a vývoj kořene
- 2 Růst a vývoj stonku
- 3 letokruh
Růst a vývoj kořenů
Kořen roste do délky díky buňkám zóny dělení. To lze ověřit provedením následujícího experimentu. Pomocí inkoustu naneste několik značek ve stejné vzdálenosti od sebe na vrchol kořene fazolového nebo hrachového výhonku. Po dni si můžete všimnout, že vzdálenost mezi značkami se zvětšila pouze v nejvyšší oblasti. Kořen tedy vlastně vyrůstá ze svého vrcholu (jeho hrotu). K růstu kořenů dochází v důsledku intenzivního dělení buněk v zóně dělení a jejich následného růstu v zóně prodlužování.
Zkušenosti s prokázáním růstu apikálních kořenů
Současně s růstem kořenových buněk dochází k jejich postupné diferenciaci – rozdílu ve struktuře a funkci. K nejdůležitějším změnám dochází v zóně diferenciace. Zde mnoho vnějších kořenových buněk tvoří výběžky, které dávají vzniknout kořenovým vláskům. V centrálním válci jsou vytvořeny sítové trubice a nádoby z buněk umístěných ve středu kořene. V buňkách vnitřní vrstvy kůry dochází ke změnám ve struktuře membrán, zajišťujících selektivní vedení roztoků minerálních látek.
U kořene vodivé a větvené zóny odumírá kůže s kořenovými vlásky. Ochrannou funkci přebírají vnější vrstvy buněk kůry. Následně se u některých rostlin vyvine zátka.
Růst kořene v tloušťce u většiny rostlin je spojen s činností kambia – laterálního vzdělávacího pletiva. Kambium buňky jsou schopné dělení ve dvou směrech: směrem ke středu (tvoří dřevo) a pryč od středu (tvoří floém). Růst tloušťky kořene pokračuje po celou dobu jeho života.
Růst a vývoj stonku
Ke zvýšení délky stonku dochází v důsledku dělení buněk v růstovém kuželu a jejich následného růstu. K nejintenzivnějšímu dělení buněk dochází při vývoji výhonku z pupenu.
U některých rostlin, například pšenice, pšenice a kukuřice, se po vytvoření uzlů s listy začnou internodia roztahovat v důsledku dělení buněk interkalární vzdělávací tkáně. Tím se rozlišuje stonek apikální и interkalární růst.
Rozvíjení útěku z pupenu
Při jejich dělení a růstu se některé buňky výchovné tkáně stonku přeměňují na kožní buňky, jiné na buňky kortexu nebo centrálního válce. Na konci prvního roku života vzniká korkové kambium z buněk umístěných pod kůží. Buňky korkového kambia se dělí a tvoří korek.
Průřez stonkem černého bezu
U víceletých dřevin dochází k růstu stonku do tloušťky, stejně jako k růstu kořene, vlivem činnosti kambia. Tvoří se mezi floémem a dřevem již v prvním roce života stonku. Buňky kambia se dělí a vytvářejí nové vrstvy lýka a dřeva. V tomto případě vzniká mnohem více dřeva než lýka.
Roční kroužek
Přírůstek dřeva za rok je tzv letokruh. Takové kroužky jsou jasně viditelné na pařezech. Pomocí nich můžete vypočítat stáří řezaného stromu.
V zimě je kambium v klidu. Na jaře, když se poupata začínají otevírat, tvoří velké cévy a malý počet vláken. Tomuto druhu dřeva se říká brzy. V polovině léta se buňky kambia dělí za vzniku pozdní dřevo, sestávající převážně z vláken.
Celkový prstenec ročního růstu je patrný díky střídání letokruhů raného a pozdního dřeva. Letokruhy se obvykle liší tloušťkou. V letech s příznivými povětrnostními podmínkami (teplá a vlhká léta) se tvoří prstence široké, v nepříznivých letech úzké. Kromě toho jsou kroužky na severní straně kmene mnohem užší než kroužky na jižní straně. Stromy rostoucí v těsné blízkosti jiných stromů mají na různých stranách kmenů různé šířky stejných letokruhů. Zkoumáním růstových letokruhů na pařezu můžete zjistit, v jakých podmínkách strom rostl před několika lety.
Apikální a interkalární růst, letokruh, rané a pozdní dřevo.
1. Jak roste kořen do délky? 2. Co způsobuje ztluštění kořenů? 3. K jakým změnám dochází ve struktuře kořene při jeho růstu? 4. Jak roste stonek do délky a tloušťky? 5. Jaké jsou patrné letokruhy na řezech kmenů stromů?
Umístěte malé větve topolu, vrby, třešně nebo jiného stromu do sklenice s vodou. Sledujte růst a vývoj výhonků.
Kořen je osový orgán rostliny, který slouží ke zpevnění rostliny v substrátu a přijímání vody a rozpuštěných minerálních látek z ní. Kromě toho se v kořenu syntetizují různé organické látky (růstové hormony, alkaloidy atd.), které se pak pohybují cévami xylem do jiných rostlinných orgánů nebo zůstávají v samotném kořeni. Často je to sklad zásobních živin (oddenek, hlíza.).
U kořenových výhonků rostlin (osika, topol, vrba, maliník, třešeň, šeřík, bodlák polní atd.) plní kořen funkci vegetativního rozmnožování: na jejich kořenech se tvoří adventivní pupeny, ze kterých se vyvíjejí nadzemní výhony – kořen střílí.
Tvorba kořenů byla významným evolučním úspěchem, díky kterému se rostliny přizpůsobily lepší výživě půdy a byly schopny vytvářet velké výhony, které stoupají vzhůru ke slunečnímu záření.
Typy kořenů a typy kořenových systémů
Kořen vyvíjející se z embryonálního kořene semene se nazývá hlavní kořen. Z ní vybíhají postranní kořeny a jsou schopné větvení. Kořeny se mohou tvořit i na nadzemních částech rostlin – stoncích nebo listech; takové kořeny se nazývají adventivní. Souhrn všech kořenů rostliny tvoří kořenový systém.
Existují dva hlavní typy kořenových systémů: kůlový kořen, který má dobře vyvinutý hlavní kořen, který je delší a silnější než ostatní, a vláknitý, ve kterém hlavní kořen chybí nebo nevyčnívá mezi četnými adventivními kořeny. Systém kůlových kořenů je charakteristický především pro dvouděložné rostliny, zatímco vláknitý kořenový systém je charakteristický pro většinu jednoděložných rostlin.
Kořen roste do délky v důsledku buněčného dělení apikálního meristému. Špička kořene je pokryta ve formě náprstku s kořenovým uzávěrem, který chrání křehké (mláďata apikálního meristému před mechanickým poškozením a podporuje postup kořene v půdě. Kořenový uzávěr sestávající z živých tenkých -buňky se stěnami, se průběžně obnovují: ale jak se staré buňky odlupují z jeho povrchu, meristém vytváří nové mladé buňky. Čepicové buňky produkují hojný sliz, který obaluje kořen a usnadňuje jeho klouzání mezi částicemi půdy. Kromě toho sliz vytváří příznivé podmínky pro usazování prospěšných bakterií.Může také ovlivnit dostupnost půdních iontů a poskytnout krátkodobou ochranu kořene před vysycháním, Životnost buněk kořenového uzávěru je A—9 dní v závislosti na délce kořenového uzávěru a druh rostliny.
Kořenová anatomie
Anatomie kořene. V podélném řezu kořenovým hrotem lze rozlišit několik zón: dělení, růst, vstřebávání a vedení (obr. 1).
Obr. 1
Mladé kořenové zóny
(А-obecná forma; Б —podélný řez kořenovým vrcholem): I – kořenový uzávěr; II — růstová zóna; III – zóna kořenových vlásků (absorpční zóna); IV—místo konání; I – vynořující se postranní kořen; 2 – kořenové chloupky na epiblemu; 3 – epiblema; 4 – exodermis; 5 – primární kůra; b – endoderm; 7 – pericyklus; 8 — axiální válec; 9 — buňky kořenového uzávěru; 10 – apikální meristém.
Dělicí zóna se nachází pod čepicí a je reprezentována buňkami apikálního meristému. Jeho délka je cca 1 mm. Za zónou dělení je úseková zóna (zóna růstu) dlouhá jen několik milimetrů. Růst buněk v této zóně zajišťuje hlavní prodloužení kořene. Sací zóna (zóna kořenových vlásků) dlouhá až několik centimetrů začíná nad zónou prodloužení; Funkce této zóny je zřejmá z jejího názvu.
Je třeba poznamenat, že přechod z jedné zóny do druhé probíhá postupně, bez ostrých hranic. Některé buňky se začnou prodlužovat a diferencovat ještě v zóně dělení, zatímco jiné dosáhnou zralosti v zóně prodlužování.
Vstup půdního roztoku do kořene probíhá primárně přes sací zónu, takže čím větší je povrch této oblasti kořene, tím lépe plní svou hlavní sací funkci. Právě v souvislosti s touto funkcí se některé kožní buňky prodlužují do kořenových vlásků o délce 0,1-8 mm (viz obr. 1). Téměř celá buňka kořenového vlásku je obsazena vakuolou, obklopenou tenkou vrstvou cytoplazmy. Jádro se nachází v cytoplazmě poblíž špičky vlasu. Kořenové chlupy jsou schopny pojmout částice půdy, jako by s nimi srostly, což usnadňuje vstřebávání vody a minerálů z půdy. Absorpci usnadňuje také uvolňování různých kyselin kořenovými vlásky (uhličitá, jablečná, citrónová, šťavelová), které rozpouštějí částice půdy.
Obr. 2
Makro fotografie klíčků salátu
jasně viditelné na fotografii
všechny kořenové zóny
Kořenové vlásky se tvoří velmi rychle (u mladých sazenic jabloní do 30-40 hodin). Jedna jednotlivá čtyřměsíční rostlina žita má přibližně 14 miliard kořenových vlásků s absorpční plochou asi 400 m2 a celkovou délkou více než 10 tisíc km; plocha celého kořenového systému včetně kořenových vlásků je cca 640 m2, tedy 130x více než u výhonku. Kořenové vlásky nefungují dlouho – obvykle 10-20 dní. Odumřelé kořenové vlásky ve spodní části kořene jsou nahrazeny novými. Nejaktivnější, sací zóna kořenů se tak neustále posouvá hlouběji a do stran sleduje rostoucí špičky větví kořenového systému. Zároveň se neustále zvyšuje celková sací plocha kořenů.
Obr. 3
Makro fotografie kořene výhonku salátu
na obrázku je dobře vidět kořenový uzávěr
Následuje zóna pro přenos vody a minerálů do nadzemních částí rostliny. Tvoří většinu kořene. V této zóně nejsou žádné kořenové vlásky a tvoří se postranní kořínky.
Na příčném řezu je u kořene odlišena kůra a centrální válec (obr. 1 a 4). Primární kůra je pokryta jakousi epidermis, jejíž buňky se podílejí na tvorbě kořenových vlásků. V tomto ohledu se epidermis kořene nazývá rhizoderm nebo epiblema.
Primární kůra se skládá z exodermu, parenchymu a endodermu. Exoderm se skládá z jedné nebo více vrstev buněk, jejichž stěny mohou zesílit. Po odumření epidermis plní tyto vrstvy kůry funkci krycí tkáně. Vnitřní vrstva kůry, endoderm, má také zesílení skořápky.
Axiální neboli centrální válec se skládá z vodivého systému (xylému a floému) obklopeného prstencem živých pericyklických buněk schopných meristematické aktivity.
Obr. 4
Průřez kořenem
(А – jednoděložná rostlina, Б — dvouděložná rostlina: 1— středový (axiální) válec; 2 — zbytky epiblematu; 3 – exodermis; 4 – parenchym primární kůry; 5 – endoderm; 6 – pericyklus; 7 – floém; 8 – xylem; 9 – buňky endodermální pasáže; 10 – kořenový vlas.
Vlivem dělení buněk pericyklu vznikají postranní kořeny. Vnitřní část centrálního válce většiny kořenů zaujímá složitý cévní svazek radiální struktury: radiálně umístěné úseky primárního xylému se střídají s úseky primárního floému. U jednoděložných a kapradin je primární kořenová struktura zachována po celý život. U dvouděložných a nahosemenných rostlin se vlivem činnosti kambie vytváří sekundární kořenová struktura: ve středovém válci dochází ke změnám (kambium tvoří sekundární vodivá pletiva), čímž kořen roste do tloušťky.
Minerální výživa rostlin
Minerální výživa je soubor procesů vstřebávání z půdy, pohybu a asimilace makro- a mikroprvků (N, P, K, Ca, Mg, Mn, Zn, Fe, Cu atd.) nezbytných pro život rostliny. organismus. Minerální výživa spolu s fotosyntézou tvoří jediný proces výživy rostlin.
Vstup vody a rozpuštěných látek do kořenových buněk přes biologické membrány nastává v důsledku procesů, jako je osmóza, difúze, usnadněná difúze a aktivní transport.
Hlavními hnacími silami zajišťujícími pohyb půdního roztoku přes cévy kořene a stonku ke kořenům, listům a květům jsou sací síla transpirace a kořenový tlak.
Typy kořenů
Modifikace (metamorfózy) kořenů. V procesu historického vývoje získaly kořeny mnoha rostlinných druhů kromě základních i některé doplňkové funkce. Jednou z těchto funkcí je úložiště. Hlavní kořen, zahuštěný v důsledku ukládání živin, se nazývá okopanina. Okopaniny se tvoří v řadě dvouletých rostlin (tuřín, mrkev, řepa, rutabaga aj.). Zahuštění postranních nebo adventivních kořenů (orchis, lyubka, chistyak, dahlia atd.) se nazývá kořenové hlízy nebo kořenové kužely. Rezervní živiny okopanin a kořenových hlíz jsou vynakládány na tvorbu a růst vegetativních a generativních orgánů rostlin.
Mnoho rostlin vyvine kontraktilní, vzdušné, chůdové a další typy kořenů.
Kontraktilní nebo retraktilní kořeny jsou schopny výrazně kontrahovat v podélném směru. Zároveň zatahují spodní část stonku s obnovovacími pupeny, hlízami a cibulkami hluboko do půdy a zajišťují tak přečkání nepříznivého chladného zimního období. Takové kořeny se nacházejí v tulipánech, narcisech, mečíkech atd.
V tropických rostlinách jsou náhodné vzdušné kořeny schopny zachytit atmosférickou vlhkost a silné rozvětvené kořeny na kmenech mangrovových stromů poskytují rostlině odolnost vůči lámání vln. Při odlivu se stromy zvedají na kořenech jako na kůlech.
Rostliny rostoucí v bažinách nebo půdách chudých na kyslík tvoří dýchací kořeny. Jedná se o výhonky postranních kořenů, které rostou svisle vzhůru a stoupají nad vodu nebo půdu. Jsou bohaté na vzduchonosnou tkáň – aerenchym – s velkými mezibuněčnými prostory, kterými se atmosférický vzduch dostává do podzemních částí kořenů.
Parazitické rostliny (jmelí, dodder) vyvíjejí přísavné kořeny. Jsou zavedeny do tkání rostliny, která je krmí, a poté se spojí vodivé systémy obou rostlin.
