10441 (Процесс фотосинтеза), страница 2

Рис. Продольный разрез кончика корня пшеницы:

1 - зона всасывания с корневыми волосками; 2 - зона роста; 3 - зона делящихся клеток; 4 - корневой чехлик

Непосредственно под корневым чехликом находится конус нарастания корня. Эта часть корня называется зоной делящихся клеток и по длине занимает всего несколько миллиметров. Выше зоны делящихся клеток находится зона роста, которая также составляет несколько миллиметров.

Над зоной роста (на участке длиной от 5 до 20 мм) расположена зона всасывания (или поглощения). Поверхность корня в этой зоне густо покрыта корневыми волосками - выростами клеток. Они служат для всасывания из почвы воды и минеральных солей; размеры их малы, и они различимы только с помощью оптического увеличения. Оболочки волосков пронизаны обычно тяжами протоплазмы, благодаря чему осуществляется непосредственный контакт внутреннего содержимого клеток с почвой. Корень непрерывно растет и образует все новые волоски, старые же быстро отмирают. Интересно отметить, что каждый корневой волосок живет не более 15-20 сут. Корневых волосков вырастает очень много, например на 1 мм2 поверхности корня кукурузы до 425, гороха - 230. Подсчитано также, что общая площадь поверхности всех корней вместе с корневыми волосками одного хорошо развитого куста озимой ржи может достигать 237 м2, что в 130 раз превосходит площадь надземной части этого растения. Общая длина всех корней одного отдельно растущего растения ржи составляет в среднем около 80 км, причем самые длинные корни уходят в почву на глубину до 1,6 м. При выкопке растения мы не обнаруживаем такого количества корней, так как при отделении земли значительная часть тончайших корешков обрывается.

Выше зоны всасывания расположена зона проведения, или зона боковых корней. На этом участке извлеченная корневыми волосками из почвы вода с минеральными солями передвигается от корня вверх по стеблю к листьям.

С первых дней жизни молодого растения корни всходов проникают на значительную глубину. Например, у клевера лугового на 30-35 см, у озимой ржи и пшеницы - 30-40 см, у овса и люпина желтого - 60-80 см, у люцерны посевной - 90-100 см. Корни взрослых растений проникают на большую глубину. Из культивируемых в Нечерноземной зоне растений наибольшую глубину проникновения корней имеют люпин многолистный (до 2,5-3 м) и люцерна посевная (до 69 м).

Корни сосны и дуба в поисках подземных вод углубляются в почве до 20-30 м и более. Глубина проникновения корневых систем растений в почву в значительной степени зависит от условий их местообитания.

Если принять во внимание, что корень обладает способностью к быстрому росту, становится очевидным, что растение не "сидит" неподвижно на одном месте. Его корни постоянно перемещаются, как бы "ощупывая" почву, проникая во все новые ее участки. Кроме хорошо развитой поглощающей поверхности корни имеют еще ряд механизмов, помогающих им "искать" пищу и воду. Слишком высокая (токсичная) концентрация почвенного раствора угнетает рост корней.

Корни не только способны находить в почве пищу, но и могут, если необходимо, превратить ее в более удобную для усвоения форму. Выделяемые ими угольная и органические кислоты способствуют использованию труднорастворимых фосфатов и других солей. Установлено также, что корни выделяют в наружную среду разнообразные ферменты. Предварительное ферментативное расщепление органических веществ помогает дальнейшему усвоению их растениями. Так, например, благодаря выделению корнями фермента фосфатазы они способны более эффективно усваивать фосфорорганические соединения, отщепляя от них минеральную форму - фосфорную кислоту.

Растения способны поглощать все элементы, встречающиеся в земной коре. Количественное соотношение поступающих в корни минеральных элементов зависит от содержания их в почве, от ее влажности и температуры и, конечно, от самого вида растений. Так, например, в одинаковых условиях корни гороха поглощают калия в 3 раза больше, чем натрия, а корни пшеницы - в 20 раз больше! Известны некоторые растения, накапливающие большое количество лития, кобальта, золота и других элементов. Растения хвоща полевого и лугового, различных видов осок и луговика дернистого (щучки) содержат много кремниевой кислоты, благодаря чему употребляются в сельской местности для чистки металлической посуды и полировки дерева.

Механизм поглощения минеральных веществ корнями растений очень важен для физиологии и в то же время весьма сложен. В клетках корня, как и в клетках зеленого листа, протекают сложные реакции.

Пища, которую доставляют корни в надземные органы растений, содержит и свободные минеральные элементы, и готовые органические вещества в виде белков, аминокислот, фосфорорганических соединений, соединений серы и железа, алкалоидов и др. Среди этих веществ есть и такие, которые создаются только в корнях и не образуются в листьях, поэтому работа листьев зависит и от состава тех веществ, которые они получают из корней. От содержания минеральных веществ в растении зависит состав протоплазмы и ее свойства, что в свою очередь определяет характер и интенсивность многих биохимических и физиологических процессов, протекающих в течение всего вегетационного периода в надземных органах.

Большую и очень ответственную работу выполняют корни по обеспечению растения водой, которая прежде всего необходима ему как составная часть организма. Зеленая масса растения содержит 80% воды и более. Вода пропитывает клеточные оболочки растения, заполняет вакуоли, придает протоплазме жидкое подвижное состояние, создает внутри клеток среду, которая наиболее благоприятна для жизненных процессов. Если растение теряет много воды, оно погибает. Только синезеленые водоросли, мхи, лишайники и некоторые другие растения могут высыхать и вновь оживать после обильных дождей. Вода необходима растениям и для построения органического вещества. Однако основная масса воды расходуется растением на транспирацию. Одно растение подсолнечника или кукурузы испаряет в среднем за вегетационный период 200-250 кг воды. С 1 га многолетнего злакового травостоя, дающего за сезон 8-10 т сена, должно испариться 5-6 тыс. т воды.

Испаряющаяся вода компенсируется новым ее поступлением из почвы, что надежно обеспечивает поддержание постоянной оптимальной температуры растения и не допускает перегрев и высыхание его листьев в жаркую погоду. Растение испаряет воду через устьица и частично через покрывающую лист кутикулу. У теневыносливых растений со слаборазвитой кутикулой внеустьичная транспирация может достигать 30% общего количества испаряемой ими воды, а у растений жаркого климата - не более 3%. Молодые листья, еще не имеющие вполне развитой кутикулы, только около половины общего количества расходуемой ими воды испаряют через устьица, а другую половину - через остальную поверхность листа.

2. Дерево испарило за 1 ч 500г H2О, а корневая система поглотила за это время 450г воды. Какие условия внешней среды могли вызвать указанное несовпадение количества поглощенной и испаренной воды. Как это отразится на испарении?

4. Библиографический список

1. Лесная энциклопедия: В 2-х т./Гл.ред. Воробьев Г.И.; Ред.кол.: Анучин Н.А., Атрохин В.Г., Виноградов В.Н. и др. - М.: Сов. энциклопедия, 1985.-563 с.

2. газета "Биология" издательского дома "Первое сентября".№ 04/2008

3. Лебедев С.И. Физиология растений – М.: Агропромиздат, 1988.

4. Тарчевский И.А. Основы фотосинтеза. – М., 1977.

5. http://www.google.ru