Видоизменения корней. Корневые системы
Цель урока : Познакомиться с многообразием корней.
Задачи:
- Изучить видоизмененные корни.
- Узнать их практическое значение.
- Выяснить, что видоизмененные корни результат приспособленности растений к условиям существования.
Оборудование : корнеплоды моркови, свеклы, плющ, таблицы, карта путешествия.
Ход урока.
1. Организационный момент.
2. Проверка домашнего задания. Устный опрос.
3. Изучение новой темы.
Какие виды коней вам известны?
Какие функции выполняют корни?
Всем хорошо известны функции корней. Они удерживают растения в почве и поглощают воду с минеральными веществами. Кроме того корни могут выполнять целый ряд других, не менее важных и интересных функций. Часто это приводит к их структурным и функциональным изменениям.
Сегодня на уроке мы с вами узнаем, как изменяются корни разных растений в связи с выполняемыми функциями. И я предлагаю вам отправиться в путешествие. В пути нас с вами ждет много интересного и неожиданного.
1. Станция – корни - кладовые .
Давайте с вами вспомним о корнях-кладовых. Толстые и мясистые корни, развиваются у многих растений. А у каких давайте узнаем.
А) Сама в земле – коса на улице? (морковь).
Б) Круглая, а не месяц
Желтая, а не масло
С хвостиком, а не мышь (репа).
В) Это что такое, в землю вросло
Сверху толста, снизу востра,
Собой красна (свекла).
Правильно это корни у свеклы, моркови, редиса, редьки – связаны они с выполняемыми функциями (запасающими). К таким корням относится корень петрушки – он у нее стержневой. Откладываются в такие кладовые в основном углеводы: крахмал и сахара. У некоторых растений, например у свеклы и моркови, запасающий орган имеет как бы двойную морфологическую природу: верхняя его часть состоит из гипокотиля, а нижняя – из собственного корня (дети рассматривают свои корнеплоды, находят на них гипокотиль, и корень).
Кроме корнеплодов встречаются и другие видоизменения корня, связанные с запасающей функцией. Например, корневые клубни. Они образуются в результате утолщения придаточных корней, это происходит у георгина и батата. Батат, или сладкий картофель, возделывается в тропических и субтропических странах. Его разросшиеся клубневидно утолщенные боковые корни очень калорийны и имеют сладкий вкус. В некоторых странах это основное пищевое растение.
Корни могут служить не только для запасания питательных веществ, но и для запасания воды. Особенно хорошо эта функция выражена у тропических эпифитных орхидей. Наружная часть коры свисающая вниз придаточных воздушных корней этих растений состоит из крупных клеток, которые могут впитывать воду подобно губке. Во время дождя эти клетки наполняются водой, которая затем расходуется на нужды растения.
2. Станция – дыхательные корни.
У тропических деревьев, живущих на бедных кислородом почвах, живущих на пресноводных тропических болотах, развиваются специальные дыхательные корни. Представителем таких растений является кипарис. Развиваются они из подземных боковых корней и растут вертикально вверх, поднимаясь над водой или почвой. У некоторых деревьев дыхательные корни имеют форму колен или петель. Их значение заключается в снабжении подземных частей воздухом. Чему способствует постоянное слущивание коры. Однако поверхности почвы на дыхательных корнях образуются целые бороды тонких корешков, они составляют всасывающую силу корневой системы.
3. Станция – ходульные корни.
Наиболее часто они встречаются у видов рода панданус и являются важным приспособлением к обитанию в условиях сильных, а иногда и ураганных ветров на тропических океанических островах. Способность этих корней противостоять сильным нагрузкам объясняется наличием механических тканей в центральной и периферической частях. Ходульные корни отходят от стволов и образуют придаточные корни, после того как внедряются в землю. У панданусов отсутствует стержневой корень, и все растение держится на ходульных корнях, как на ходулях, эти корни выполняют функцию – обеспечивают растение водой со всеми минеральными веществами. Один панданус лабиринтный со своими корнями подпорками может образовывать целый лес. Ходульные корни развиваются у фикусов, баньяна, многочисленные придаточные корни которого растут не от ствола, а от ветвей, достигая почвы они развивают собственную корневую систему и одно дерево баньяна разрастается в целую рощу, которая может занимать площадь в несколько сотен м3 и даже больше. В древнем описании указано, что в тени одного фикуса отдыхали отряды из 6-7 тысяч воинов. Этот гигант имел 4300 стволов, образованных ходульными корнями. В Индии растет баньян у которого насчитывается 3000 крупных и 3000 мелких корней – подпорок. Высота этого дерева более 60 м, а возраст 3000 лет.
4. Станция – досковидные корни.
Такие корни характерны для крупных деревьев дождевого тропического леса. Эти образования представляют собой боковые корни, выступающие над поверхностью почвы. Эти корни напоминают прислоненные к дереву плоские доски. В дождевом тропическом лесу высота досковидных корней у основания дерева превосходит человеческий рост. Интересно, что у таких деревьев отсутствует главный корень и вся корневая система состоит из поверхностных боковых корней.
5. Станция – корни-прицепки.
У плюща и других лазающих растений имеются придаточные корни-прицепки. Образующиеся на стороне стебля, обращенной к дереву или другой опоре. Они способствуют прикреплению и продвижению растения по разным субстратам. Проникая в трещины или щели, они утолщаются, закупоривая отверстие подобно хорошо пригнанной пробке, и крепко удерживают растение на опоре. Если корни плюща наталкиваются на гладкую поверхность, то они проявляют совершенно удивительные способности к закреплению. Конец корешка расширяется и выделяет клейкий сок, с помощью которого оно сильно прикрепляется к поверхности. Нижние корешки прикрепляются, а молодые ищут новую опору. Так медленно и шагает плющ своими корешками по поверхности.
6. Станция – Втягивающиеся корни.
Такие корни характерны для корневищных, луковичных и клубне – луковичных растений например тюльпанов. Эти корни длиннее, чем обычные корешки, они по окончании вегетационного периода начинают сокращаться и постепенно втягивают клубнелуковицу глубоко в землю.
Знаете ли вы, что корни одуванчика цикория перед зимовкой сокращаются, втягивая под землю на 1-3 и даже 5 см корневую шейку. Корень у них поворачивается вокруг своей оси, закручивается и становится короче.
7. Станция – корневые отпрыски.
У растений корни принимают участие в вегетативном размножении. Из придаточных почек развиваются корневые отпрыски. Такую корневую поросль можно наблюдать у сливы, сирени, хрена. У злостных сорняков разрезанные при обработке почвы небольшие кусочки дают начало новым растениям, что сильно затрудняет борьбу с ними.
4. Закрепление.
На доске рисунок тюльпана. Необходимо прочитать, что хотел сказать тюльпан.
- (с) – какое растение умеет шагать по стенам? - Плющ.
- (п) – овощное растение со стержневым корнем? – Петрушка.
- (а) – тропическое дерево – роща с корнями подпорками? - Баньян.
- (с) – корнеплодная овощная культура? – Репа.
- (и) – растение мангровых зарослей с ходульными корнями? – Панданус.
- (б) – растения эпифиты с воздушными корнями? – Орхидея.
- (о) – какие растения имеют втягивающиеся корни? – Луковичные.
- (в) – какие растения имеют корневые отпрыски? – Слива, сирень, хрен.
- (а) – какие корни характерны для деревьев дождевого тропического леса? – Досковидные.
- (м) – у каких растений образуются корни-кладовые? – Морковь, свекла, репа.
5. Итог урока.
Домашнее задание (подобрать интересный материал о корнях).
Видоизменения корней. Вы уже знаете, что основные функции корня – закрепление растения в почве, всасывание из почвы растворов минеральных соединений и их транспорт в надземные его части. Однако корень может выполнять и некоторые дополнительные функции. При этом он приобретает определенные особенности строения, называемые видоизменениями корня.
У многих растений (например, у свеклы, моркови) в главном корне и основании побега откладываются запасные питательные вещества. В результате этого главный корень утолщается и превращается в корнеплод. У других видов растений (например, у георгин, чистяка весеннего, батата) запасные питательные вещества откладываются в дополнительных или боковых корнях, которые приобретают клубневидную форму. Такие видоизменения называют корневыми клубнями.
У некоторых растений, произрастающих на болотах и переувлажненных почвах, формируются дыхательные корни. Это боковые корни, растущие вверх и поднимающиеся над поверхностью почвы (или воды). В переувлажненных почвах из–за низкого содержания кислорода дыхание подземной части растения усложняется. Поэтому такие видоизмененные корни поглощают кислород непосредственно из влажного воздуха.
Встречаются и корни–прицепки. Это короткие дополнительные корни, отрастающие вдоль надземной части стебля. С их помощью вьющиеся стебли растений цепляются за опору. Вспомните плющ, способный прикрепляться даже к гладким вертикальным стенам домов. Есть также опорные корни, выполняющие функции подпорок.
Особый тип видоизменений корня наблюдается у орхидей. Некоторые виды этих растений способны поселяться на стволах деревьев влажных тропических лесов. Но, в отличие от повилики или омелы, орхидеи не питаются соками деревьев. Их воздушные корни свободно свисают и позволяют получать воду из влажного воздуха.
Значение видоизменений корней в жизни растений и хозяйственной деятельности человека. Мы уже знаем, что видоизменения корня связаны с приспособлением растений к определенным местам произрастания. Например, корнеплоды развиваются у многих двулетних (морковь, петрушка, свекла) и некоторых многолетних (хрен) растений. На протяжении первого года жизни у этих растений над почвой формируются только листья, расположенные на укороченном стебле. Образованные в них органические соединения постепенно накапливаются в главном корне, который при этом утолщается и превращается в корнеплод. Зимой листья отмирают, а корнеплоды зимуют в почве. На второй год за счет запасенных питательных веществ у растений формируются цветки и плоды. Такую же роль в жизни растений играют и корневые клубни.
За два года жизни у этих растений над почвой формируются только листья, расположенные на укороченном стебле. Образованные в них органические соединения постепенно накапливаются в главном корне, который при этом утолщается и превращается в корнеплод. Зимой листья отмирают, а корнеплоды зимуют в почве. На второй год за счет запасенных питательных веществ у растений формируются цветки и плоды. Такую же роль в жизни растений играют и корневые клубни.
Корнеплоды человек использует в пищу (морковь, свекла, репа, редис, пастернак, петрушка, хрен), на корм домашним животным (кормовая свекла, репа, турнепс), как сырье для пищевой промышленности (сахарная свекла).
Вредное влияние на почвы и их обитателей оказывают пестициды – химические соединения, служащие для защиты растений от вредителей и болезней. Чрезмерное и неправильное их использование приводит к загрязнению окружающей среды.
Главный корень пустынного кустарника верблюжьей колючки достигает глубины 15 м, на которой расположен водоносный слой почвы.
Почва на 30-40% состоит из полостей, заполненных смесью газов. Состав этой смеси может отличаться от состава атмосферного воздуха: в нем с увеличением глубины содержание кислорода уменьшается, а углекислого газа – увеличивается (до 1%, тогда как в воздухе – только 0,03%). В плотных почвах
Некоторые корни выполняют особые функции, в связи, с чем меняется их строение. Различают:
1. Запасающие корни – запасают питательные вещества. При разрастании главного корня образуется корнеплоды (Рис. 22-А) (морковь, репа, свекла), а при разрастаний боковых или придаточных корней образуется корневые клубни (георгины) или корневые шишки (таволга) (Рис. 22-Б).
Б 
Рис. 22. А – корнеплоды моркови (1, 2), репы (3, 4), свеклы (5, 6, 7).
На поперечных разрезах ксилема показана черной; пунктирной линией обозначена граница стебля и корня.
Б – корневые клубни георгина (1) и любки (2).
2. Втягивающие корни – отходят от луковиц, корневищ и, укорачиваясь, втягивают их в почву, на оптимальную для их сохранения глубину зимой или летом, в засуху (луковичные растения).
3. Шнуровидные корни – это равномерно утолщенные придаточные корни, отходящие от корневища (чемерица).
4. Дыхательные корни – характерны для растений, живущих на бедных кислородом, затопляемых почвах (болотные растения).
5. Корни-подпорки – придаточные корни, отходящие от стволов деревьев на разной высоте и поддерживающие растение.
6. Клубеньки – образуются на корнях бобовых растений азотфиксирующими бактериями, которые усваивают азот из воздуха. Благодаря этому почвы обогащаются азотом (Рис. 23).
Рис. 23. Клубеньки (1) на корнях бобовых.
7. Микориза – это симбиоз корней высших растений и почвенных грибов. Гифы грибов заменяют корневые волоски и поглощают из почвы воду и минеральные вещества, а высшие растения снабжает грибы органическими веществами.
Морфология стебля
Побег – это вегетативный орган растения, состоит из стебля, листьев и почек, имеет неограниченный рост за счет верхушечной меристемы.
Стебель – осевая часть побега. Участок стебля, от которого отходит лист (или листья), называется узлом. Участки стебля между соседними узлами – междоузлия. На верхушке побега располагается верхушечная почка.
Почка – это зачаточный укороченный побег. За счет нее осуществляется рост побега. Внутренний угол между листом и стеблем называется пазухой листа, а почка, расположенная в ней – пазушной или боковой почкой. Придаточные почки возникают на взрослых частях того или иного органа из внутренних тканей и обеспечивают вегетативное возобновление. Помимо чисто вегетативных почек бывают смешанные (вегетативно-генеративные). Они несут зачаточные листья, цветки и соцветия. Цветочные почки несут только зачаточные цветки или соцветия. Почки окружены чешуями – видоизмененными листьями. Они защищают конус нарастания почки от внешних воздействий. Конус нарастания состоит из верхушечной меристемы, в результате меристематической активности апекса образуются зачатки листьев, зачаточные узлы и междоузлия (Рис. 24).
Типы корня
1) Главный корень - это корень, который развивается из зародышевого корешка
2) Боковые корни - это корни, которые отходят от более или менее молодых участков корня (главного, придаточных)
3) Придаточные корни – это корни, отходящие от участков побега и от старых участков других корней
Корневые системы и их виды
Совокупность корней одного вида растения
I В зависимости от происхождения:
· Смешанная- главный коре выражен, но нет сильного доминирования над остальными корнями
II
Глубина проникновения
Видоизменения корней
1) Микориза - это симбиотическое взаимодействие гиф-гриба и корневых окончаний растений. Грибы, живущие на корнях растений, используют органические вещества, которые синтезируются растениями, поставляют воду и минеральные вещества. Благодаря сильно разветвленным гифы гриба у растения увеличивается всасывающая поверхность.
2) Воздушные корни - образуются у многих тропических травянистых растений, живущих на деревьях. Эти корни свободно свисают вниз. Они способны усваивать влагу в виде дождя и росы. Например: ОРХИДЕЯ
3) Корневые клубни (корневые шишки)- это утолщенные участки корней (не путать с клубнями, например картофеля, клубень картофеля- видоизмененный побег). Образуются у многих однодольных и двудольных в результате метаморфоза придаточных корней. Имеют ограниченный рост. Овальная или веретеновидная форма. Выполняют запасающую функцию, а поглощение почвенных растворов за них выполняют хорошо ветвящиеся, всасывающий корни. Например: ЧИСТЯК
4) Корнеплоды- утолщенный главный корень, нижняя часть которого формируется из главного, средняя- гипокотиля, а верхняя из основания стебля главного побега. Например: РЕПА, ТУРНЕПС, ЦЕКОРИЙ, РЕДЬКА, РЕДИС и др.
5) Корни зацепки - это своеобразные придаточные корни, с их помощью растение «приклеивается» к любой форме. Например: ПЛЮЩ, ХМЕЛЬ и др.
6) Ходульные корни (корни подпорки)- они выполняют функцию подпорки. Например: КОРНИ КУКУРУЗЫ
7) Клубеньки (бактериальные клубеньки) – они образуются в результате проникновения через корневые волоски в корень бактерии рода: Rizobium. Бактерии фиксируют атмосферный молекулярный азот и переводят его в связанное состояние в виде азотистых соединений усваиваемых растений. Очень важен в сельском хозяйстве. Он насыщает почву азотом. Бобовые (горох, клевер, люпин и др.)
Выполняет множество функций. Наиболее важные из них для жизнедеятельности растения – удержание растения в почве и поглощение воды с растворенными минеральными веществами. Помимо вышеуказанных корням свойственно выполнение еще и ряда других функций, из-за чего происходит видоизменение их структуры. Вследствие метаморфоз видоизмененный корень теряют схожесть с обычным корнем.
У некоторых двулетних растений (репы, петрушки, моркови) корень преобразуется в корнеплод, который представляет собой утолщенный придаточный корень. В формировании корнеплода принимают участие главный корень и нижний участок стебля. В структуре корнеплода главное место принадлежит запасающей основной ткани.
Корни-зацепки – своеобразные придаточные корни, позволяющие растению легко прикрепляться к любой опоре. Такие корни встречаются у плюща и других лазающих растений.
Удивительное явление в природе – ходульные корни , которые выполняют у растения роль опоры. Такие корни имеют способность противодействовать сильным нагрузкам, благодаря наличию механических тканей во всех отделах. Встречаются у растений рода пандаус, призрастающих на океанических островах в тропиках, где господствуют сильные ураганные ветры.
Воздушные (дыхательные) корни имеются у тропических деревьев, которые растут на почвах, обедненных кислородом, пресноводных тропических болотах. Это боковые корни, располагающиеся над землей. Благодаря воздушным корням, кислород и вода поглощаются растением из воздуха в условиях повышенной влажности. Так дыхательные корни обеспечивают функцию дополнительного дыхания.
Микориза представляет собой симбиоз корней высших растений с гифами грибов. Это сожительство выгодно для обоих организмов, так как гриб получает от растения готовые органические вещества, а растение всасывает от гриба воду с минеральными веществами. Микориза часто встречается на корнях высших растений, особенно древесных. Можно представить грибные гифы, переплетающиеся с толстыми корнями деревьев, как корневые волоски, поскольку функции их аналогичны.
Также растения могут взаимовыгодно сожительствовать с азотфиксирующими бактериями. Так на корнях высших растений появляются бактериальные клубеньки – видоизмененные боковые корни, которые имеют приспособления для симбиоза с бактериями. Через корневые волоски бактерии попадают внутрь молодых корней и провоцируют формирование клубеньков. Роль данных бактерий состоит в том, что они преобразуют азот из воздуха в минеральную форму таким образом, что он становится доступным для усвоения растениями. Растения выполняют фукцию защиты для бактерий от конкурирующих видов почвенных бактерий. Также бактерии питаются веществами из корней высших растений. Зафиксировано появление клубеньковых бактерий, в основном, на корнях растений из