Стержневая корневая система

Что такое стержневая корневая система

 

Прежде, чем разбирать виды корневых систем у растений, их особенности, функции, то, каким растениям они свойственны, нужно в первую очередь разобраться в том, что же на самом деле такое корень. Корнем называется подземный орган любых сухопутных растений, от травы до деревьев, от обыкновенного одуванчика или подорожника до фикуса или бамбука. И без корня ни одно растение не может существовать. Причин тому несколько.

 

Во-первых, корни позволяют растениям питаться, поглощать воду и жизненно важные микроэлементы из почвы, доставляя их к надземной части растения, то есть, к стеблю и листьям (а также к цветкам, если таковые имеются), а у ряда растений в корнях накапливаются запасы этих элементов и минеральных солей, что чрезвычайно необходимо и для простого существования, и для роста и развития. Во-вторых, благодаря корню растение может закрепиться в почвенном или любом другом субстрате, и держаться на этом месте весь свой жизненный цикл, причём за счёт надёжного сцепления растение может пережить самые неблагоприятные условия.

 

К тому же, корни могут позволять растениям дотянуться до глубоких почвенных слоёв, где может содержаться вода, чтобы выживать в засушливые периоды. Ещё корни могут синтезировать жизненно важные для растения вещества, осуществлять размножение, но не половое, а вегетативное, вступать в симбиоз с другими живыми существами — от микроорганизмов и грибов до корней других растений. Но ни один корень ни у одного растения не способен осуществлять то, на что способны надземные побеги и их части. Речь идёт о фотосинтезе. У корней по понятным причинам отсутствуют хлоропласты, но корням фотосинтез осуществлять и не нужно, это дело для надземной части растений.

Существует несколько классификаций растительных корней. Сами по себе корни делятся на главный, боковой и придаточный. Главным корнем называется наиболее выделяющийся на фоне других корень, и он отвечает за закрепление растения в почве, а также копит и содержит в себе необходимые микроэлементы и полезные соли. Этот корень, как и боковые, всегда развивается исключительно под землёй. Что же касается придаточных корней, то они могут вырасти и в почве, и даже над поверхностью почвы, и в отличие от главных корней, они вырастают не из зародышевых корешков, а прямо из побега, в том числе и надземной его части. С боковыми корнями всё проще, ведь они могут отрастать как от главного корня, так и от придаточных корней.

 

Также выделяют ряд видоизменений корней наподобие корнеплода (о нём, причём непосредственно связанном со стержневой системой, подробнее будет рассказано позже), корнеклубней (корневых шишек), корней-зацепок, ходульных корней, досковидных корней, воздушных (дыхательных) корней, столбовидных корней (корней-подпорок), микоризы и бактериальных клубеньков. Многие из этих видоизменений характерны для конкретных видов растений, так, ходульными и воздушными корнями могут похвастать мангровые деревья. А микоризой называют симбиоз растительных корней с грибными гифами (они могут выполнять функции, схожие с функциями корней у растений).

 

Ещё одна классификация связана уже с системами корней. В растительном мире корневых систем выделяют преимущественно две: мочковатую и стержневую, а ещё (в отдельных случаях) смешанную. Мочковатую корневую систему формируют придаточные корни (но также и боковые), главный корень в такой системе или поначалу развивается, но через некоторый отрезок времени отмирает, или изначально недоразвит.

 

У стержневой же системы главный корень, наоборот, развит в высшей степени и прекрасно заметен на фоне остальных (преимущественно боковых) корней. Ведь главный корень вытягивается на дециметры и метры вглубь грунта, и для растения он становится стержнем, что крепко и надёжно держит его в земле. Интересно, что у растений со стержневым типом могут встречаться и придаточные корни, но они играют роль именно вспомогательных придатков малого размера.

 

 

Признаки стержневой корневой системы

 

Одним из основных признаков наличия у растения именно стержневой системы является среда обитания. Растения с такой системой корней могут обитать в засушливых местах. Вообще, немало видов, семейств и целых классов растений, коим свойственна именно стержневой тип, произрастает в разных климатических поясах. Но по некоторым причинам (подробнее о них — далее) именно для засушливых условий больше всего подходит именно стержневая система.

Непосредственно с этим связано и то, что стержневую систему выдаёт очень крупный размер одного определённого корня, являющегося будто бы продолжением наземной части растения, и располагающегося по центру корневой системы. Это главный корень, и размеры у него могут быть поистине впечатляющими. У многих растительных видов — представителей класса двудольных главные корни могут прорастать в значительной степени глубоко в почву. По этой причине такие растения трудно вырвать из земли, и чтобы сделать это, потребуется приложить силу.

 

Интересно, что главный корень у некоторых растений может видоизмениться с целью накопления запасов питательных веществ, и в результате этого приобретает сильно утолщённую форму и меняет цвет. Такие видоизменения главного корня называются корнеплодами. И корнеплоды встречаются именно у тех растений, у которых система как раз стержневая. Многие корнеплоды пригодны в пищу, в том числе у моркови, свеклы, репы, а потому растения, у которых могут развиться корнеплоды, относятся к сельскохозяйственным культурам.

 

 

Особенности стержневой корневой системы

 

Выше было изложено, что растения со стержневым типом корней встречаются в том числе в тех местах, что подпадают под определение засушливых. И достаточно большая глубина корней, и главного в первую очередь, имеет к этому самое прямое отношение. Корни могут расти и тянуться глубже и глубже в землю, пока не достанут до водоносных почвенных слоёв. То есть, до той части почвы, где однозначно есть влага, не встречающаяся в ближайших к поверхности слоях.

 

За счёт этого растениям удаётся благополучно переносить неблагоприятные условия, связанные с нехваткой воды. К тому же, главный корень с течением времени может увеличиваться в размерах, и это связано с накоплением запасов поглощённых из почвы минеральных солей и микроэлементов. В том числе поэтому главный корень настолько заметен. У отдельных растений, как упоминалось выше, главный корень видоизменяется, становясь корнеплодом.

 

Ещё одной особенностью стержневого типа является то, что он может быть ветвистым, хотя некоторая ветвистость свойственна и мочковатому типу. Визуально это может напоминать перевёрнутую и погруженную под землю крону дерева без листвы. Специалисты, кстати, отдельно выделяют ветвистую корневую систему, подчёркивая при этом её связь именно со стержневой системой. Главный корень в ней не выделяется, хотя он может присутствовать в составе, и основой этого варианта корневой системы являются именно боковые корни. Подобную систему различают у некоторых видов деревьев.

 

 

Строение стержневой корневой системы

 

Вне зависимости от типа корневой системы и видов растительных корней, у всех до единого корней одинаковое строение.
Корень делится на несколько зон, имеющих собственные определения. Речь о корневом чехлике (калиптре), зоне деления, зоне роста (растяжения), зоне всасывания (поглощения и дифференциации), на которой располагаются корневые волоски, и зоне проведения. Зона роста интересна тем, что в ней происходит разделение клеток корня на ткани, причём формирование проводящих тканей осуществляется отдельно в зоне всасывания и в зоне проведения.

 

Ещё в зоне роста происходит дифференциация (или разделение) корневых клеток, часть из них становится ризодермой, другая часть — корой, а третья ложится в основание осевого цилиндра.
Ризодермой, или эпиблемой называют покровную ткань, на которой расположено множество молодых корневых окончаний и корневых волосков. Ризодерма принимает активное участие во всасывании микроэлементов из почвы (это происходит в отдельной зоне корня, называемой зоной всасывания), либо этот процесс осуществляется пассивно. В клетках ризодермы есть митохондрии, и их весьма много, поскольку процесс поглощения минеральных веществ требует определённых затрат энергии. Ризодерма, состоящая из нескольких или множества слоёв, называется веламеном, так именуют первичную покровную ткань, сложенную из пустотелых клеток, имеющих тонкие, но одревесневшие оболочки.

 

Кора корня может иметь экзодерму. Это её опробковевшее (или одревесневшее) внешнее покрытие, приходящее на замену старым клеткам ризодермы после того, как они отмирают. Основную часть корневой коры называют первичной корой. Кора играет важную роль в транзите поглощённых полезных веществ, растворённых в воде, к надземным частям растительных побегов. Ближний (радиальный) транзит осуществляется по направлению от периферии к центру, в сторону осевого центра.

 

По межклетникам, что вдоль корневой оси, движутся газы, потребляемые растением в процессе дыхания, и активно в этом процессе участвующие, и более того — участвующие в обменных процессах. Поэтому кора достаточно рыхлая. Ткани коры также являются зоной, где создаются метаболиты и происходит накопление запасов минеральных веществ и полезных микроэлементов.

 

Осевой цилиндр состоит из нескольких тканей. Учёным удалось определить, что в основе лежат проводящая, образовательная и основная ткани. Интересно знать, что корень является единственной частью растения, что развивается эндогенно, то есть, формирование его начинается из внутреннего слоя материнской оси растения. Надземные части растения, от ветвей до листьев, в свою очередь, формируются экзогенно, то есть, не из внутреннего слоя, а из внешнего, коим для растений является кора.

 

 

Функции стержневой корневой системы

 

И стержневой тип корней, и мочковатый имеют в функциональном плане как сходства, так и различия. Оба типа корневых систем существуют для питания растения путём получения и потребления из почвы минеральных веществ и солей, полезных для роста и развития элементов, в том числе присутствующих в водном растворе. Каждая из систем может по-своему копить запасы этих веществ: если в стержневой запасы копятся в главном корне, то в мочковатой запасы накапливают подземные видоизменения побегов (но это справедливо по отношению далеко не ко всем видам, а только к тем, у которых подобные видоизменения есть, например, к картофелю и луку). Для более объёмного поглощения воды корневая система может охватывать большую площадь в почве, и это возможно и у мочковатого типа, и у стержневого — за счёт боковых корней.

 

 

Тем не менее, стержневую систему отличает ещё одна функция, которой мочковатая похвастать не может. Эта функция — опорная. Мощный стержень в виде главного корня, способного прорасти на многие метры и даже на десятки метров вглубь почвы, обеспечивает возможность растениям очень крепко держаться в грунте, и это может позволять разным видам хорошо расти вверх, не рискуя упасть на землю под собственным весом, и стойко переносить неблагоприятные погодные условия (например, воздействие порывистого и ураганного ветра), равно как и переживать атаки травоядных живых существ и различного рода вредителей, но при условии, что корневой системе не наносится хоть какой-либо ущерб.

 

Наконец, главный корень способен вытянуться вплоть до богатых грунтовыми водами слоёв почвы, что могут не встречаться в близких к поверхности слоях. И это позволяет растениям стойко пережить засуху и вообще всякие периоды, сопряжённые с нехваткой воды.

 

 

Чем отличается стержневая корневая система от других корневых систем

 

Две широко распространённые среди растений корневых систем отличаются в нескольких вещах. Мочковатый тип, в отличие от стержневого, хоть и не прорастает слишком глубоко в землю, лучше соприкасается с почвой: с помощью придаточных и боковых корни эта система вступает в более плотный контакт с частицами грунта, и благодаря этому обеспечивается более успешное поглощение из почвы воды вместе с растворёнными в ней микроэлементами (тем более, что наземные растения только так могут впитывать воду, и никак иначе). Мочковатая система способна быстрее и объёмнее впитывать воду. На это влияют и климатические условия.

 

Важно знать, что растениям с мочковатой корневой системой удобнее развиваться в зонах с повышенной влажностью, в том числе и в увлажнённой почве. Для таких условий стержневые корни непригодны: слишком глубоко проросшие корни в чрезмерно увлажнённой земле начинают гнить, а это неизбежно губит растение. В то же время, растениям с мочковатой системой куда тяжелее выживать в сухих зонах и тех местах, которым свойственны засухи. Если перефразировать, то можно сказать, что растения с мочковатыми корнями куда сильнее зависят от воды, нежели те, что со стержневыми, ведь мочковатой системе дотянуться до водоносных слоёв почвы не получится, в том числе из-за того, что рост мочковатых корней через некоторое время останавливается, и далее они не растут.

 

С учётом всего этого, весьма парадоксальным воспринимается факт того, что общая длина корней мочковатого типа больше, чем у стержневого, у которого наибольшей длиной может обладать только главный корень, тогда как длина боковых бывает небольшой.

 

 

Корни, образующие стержневую корневую систему

 

Если подытожить ранее обозначенные факты, то можно понять главное из того, что требуется знать о стержневой системе. Это то, что в основе всегда главный (обычно крупного размера) и боковые корни. Придаточным корням тоже есть место: они могут присутствовать в качестве вспомогательных. А крупный главный корень у определённых видов быть видоизменён и перерасти в корнеплод.

 

 

Растения, имеющие стержневую корневую систему

 

Одним из ключевых отличий растений со стержневым типом корней от растений с мочковатым типом является то, к какому классу растений они принадлежат. По мочковатой системе легче распознать однодольные растения, тогда как по стержневой двудольные (хотя есть и взаимные исключения). Разница между классом двудольных и классом однодольных растениями — в том, как развиваются в семени растительные зародыши.

 

У зародышей всех цветковых растений (они же покрытосеменные) присутствуют эмбриональные листочки, называемые семядолями. Это — первые листочки будущего саженца. В семенах двудольных растений у зародыша вырастают два таких листочка, а у однодольных, соответственно, один. Иными словами, двудольным для развития нужны две семядоли, а у однодольным достаточно одной. Но на этом различия не заканчиваются.

 

Если рассматривать поперечные срезы стеблей и стволов растений, то можно заметить особенность проводящих пучков. В двудольных растениях такие пуски имеют кольцеобразное расположение, чего нет у однодольных. К тому же, двудольные имеют ещё одну особую образовательную ткань, называемую камбием, что находится между подкорьем (другое название — луб) и древесиной.

 

Благодаря камбию стебель или ствол может вторично утолщаться. Именно за счёт камбия у деревьев могут формироваться годичные кольца. Листья двудольных растений имеют сетчатое жилкование, листовые пластинки расчленённые, с зубчатыми или выемчатыми краями, цветки имеют четыре или пять членов (к коим относятся чашелистики, плодолистики, тычинки). А из зародышевого корешка вырастает именно главный корень.

 

Что же касается примеров того, какие именно растения отличаются стержневой коренной системой, то в первую очередь в качестве примеров можно назвать те растения, у которых главный корень становится корнеплодом, наподобие моркови, свеклы, редьки, сельдерея, редиса, пастернака посевного, дайкона, петрушки, репы, брюквы, ямса и топинамбура. Большая часть этих растений используются в сельском хозяйстве и пригодны в пищу.

 

Также стержневую систему различают у отдельных видов клевера, у фасоли и гороха, у сорняков наподобие одуванчика и у цветочных растений наподобие разных видов шиповника и разных сортов роз, у люпина, у подсолнечника, у пиона древовидного. Среди деревьев стержневая система распространена у берёзы, дуба, ясеня, вяза, рябины, боярышника и других, при этом некоторым из подобных видов свойственна ветвистая система без ярко выраженного главного корня.