какие факторы окружающей среды оказывают влияние на рост и развитие корня
§ 21. Видоизменения корней
1. Какие виды корней вам известны? 2. Какие функции выполняет корень?
Влияние факторов среды на рост и развитие корня
Температура, вода, воздух, особенности почвы являются теми факторами окружающей среды, которые оказывают влияние на рост и развитие корня. Глубина проникновения в почву корней растений зависит от условий, в которых они произрастают (рис. 42). Так, па сухих полях корни пшеницы достигают 2,5 м длины, а на орошаемых — всего 50 см, но там они гуще.
Из-за вечной мерзлоты в тундре корни растений расположены у поверхности, а сами растения низкорослые. Так, у карликовой берёзы корни проникают в почву на глубину не более 20 см. Растения пустынь имеют очень длинные корни, так как грунтовые воды расположены глубоко. У верблюжьей колючки и ежовника безлистного корни уходят в почву на 15 м.
Видоизменения корней
В процессе длительной эволюции и приспособления к условиям существования корни у некоторых видов растений видоизменились и стали выполнять дополнительные функции.
Редис, турнепс, свёкла, репа, брюква и другие растения запасают питательные вещества в корнеплодах (рис. 43, а). В образовании корнеплодов принимают участие как главный корень, так и нижние участки стебля.
Какие факторы окружающей среды оказывают влияние на рост и развитие корня?
Ответ или решение 2
Корнем называют подземный орган растения, особенностями которого являются непрерывный рост и способность к ветвлению. Основной функцией корня является поглощение влаги и питательных веществ, находящихся в почве, которые необходимы для питания растения.
Глубина, которой способен достичь корень, степень его ветвления, его форма зависят как от различных внешних факторов, так и от типа корневой системы, который присущ определенному виду растений.
Строение корня
Каждый корень подразделяется на несколько частей:
Основные виды корней
В зависимости от своего происхождения корни подразделяются на:
Все разнообразие корней растения в совокупности называется корневой системой.
Корневые системы
В соответствии с тем, как развиваются главный, боковые и придаточные корни, различают такие типы корневых систем:
Также в зависимости от распределения корней в почве, различают глубинный, поверхностный и универсальный типы корневых систем.
Рост и развитие корневых систем
Факторы, влияющие на рост и развитие корневой системы:
Важным фактором, влияющим на рост и развитие корня и всего растения в целом, является уровень плодородности почвы. Если почва не плодородна, то корни развиваются лучше, чем надземная часть растения, а если почва плодородна, то корневая система развивается хуже надземной части, так как растению нет необходимости в большом количестве корней.
Чрезмерная влажность почвы способствует торможению роста корней. Но в то же время, и недостаточная влажность задерживает их рост. Поэтому, каждому растению необходима собственная оптимальная влажность почвы для развития корневой системы.
Некоторые растения, приспособленные к существованию в засушливых регионах планеты выработали собственные механизмы добычи и сохранения влаги. Например, главный корень, уходящий глубоко под землю в поисках воды.
Температура, так же как и влажность, должна быть оптимальной для каждого вида растений. Слишком низкая температура почвы может стал причиной отмирания корней. При этом, если немного понижается температура, лучше развивается корневая система, а если увеличивается, то лучше развивается надземная часть растения.
Сильно уплотненные почвы, в которые проникает мало воздуха и которые являются слишком твердыми, замедляют рост корней.
Интенсивность фотосинтеза также оказывает влияние на рост подземной части растения. Если постоянно удалять с растения части, в которых происходит процесс фотосинтеза, то рост корней также замедляется.
Замедляет рост корневой системы также и обильный урожай.
Загрязнение почв мусором и отходами в большинстве случаев также сказывается негативно на развитии корней растений. Напротив, благоприятная экологическая обстановка способствует гармоничному развитию корневой системы.
Механическое повреждение корней может произойти в результате попадания растущего корня в скопления мусора (пластикового, металлического и др.), столкновения с твердыми породами, деятельности человека или животных, природных катаклизмов и т. д. Если у корня сильно повреждена верхушка, то он прекращает свой рост в длину, но при этом усиливают свой рост боковые ответвления и корневая система становится более разветвленной и обширной. Данное явление широко используется в сельском хозяйстве для увеличения урожайности различных культур.
Но в том случае, если главный корень слишком поврежден, растение может погибнуть. Также существуют виды растений, которые при остановке роста главного корня, также прекращают свой рост в целом.
Влияние экологических условий на рост корней
Под ростом корней понимается увеличение их длины, диаметра (площади сечения), массы.
Процессы роста характеризуются увеличением линейных и объемных размеров корня, количества боковых ответвлений, числа клеток в тканях корня, их структурных элементов и объема, сухой массы корня.
В процессе роста любого отдельно взятого корня происходят увеличение общей площади его сосущей поверхности, перемещение сосущей поверхности в новые зоны почвенной среды, постоянное омолаживание сосущей части корня и постоянная трансформация ее в зону вторичного строения.
Ростовые изменения по длине связаны с деятельностью первичной (апикальной) меристемы и проявляются в процессе растяжения вновь образовавшихся клеток в зоне растяжения сосущего и ростового корней. Рост по диаметру обеспечивается за счет деятельности вторичной меристемы, представленной камбием. Рост по длине и диаметру сопровождается соответствующим увеличением массы корня и величины его поверхности.
Так же, как и рост надземной части (стебля), интенсивность роста корня может быть выражена определенными показателями:
Интенсивность роста корней обусловлена генетической структурой древесной породы и синхронна интенсивности роста всего древесного организма, т. е. она зависит от состояния надземной части дерева, Вместе с тем на рост корней оказывают непосредственное влияние факторы окружающей среды. Из всего комплекса факторов, определяющих интенсивность роста корня, наиболее выраженное влияние оказывают тепло, вода, наличие кислорода, химизм почвы, физические свойства почвы.
Температура. Рост корней может происходить только при определенном температурном диапазоне, определяемом показателем минимальной и максимальной температур. Диапазон между максимальной и минимальной температурами относительно незначителен. Например, минимальная температура, при которой начинается рост корней клена остролистного, составляет 7 °С, а максимальная температура, при которой приостанавливается рост, — 26 °С. У отдельных видов растений максимальная скорость роста корней сдвигается в сторону минимума или максимума температуры. Этот признак может служить одним из показателей, характеризующих холодостойкость растений. Для разных древесных пород эти показатели различны. Температурный оптимум расположен посередине интервала, т. е. в пределах 15—19 °С. Вместе с тем жизнеспособность корней и в целом рост растений сохраняются даже при значительных отрицательных температурах. Предел максимальной температуры расположен около 50 °С, при которой большинство растений погибает.
При замерзании почвы полностью прекращается рост корней всех древесных пород. Прекращение и начало роста корней коррелируют с процессом промерзания и оттаивания почвы.
Весной по мере прогревания почвы раньше трогаются в рост корни, расположенные ближе к поверхности. Осенью корни в более глубоких горизонтах почвы продолжают свой рост значительно дольше, чем корни, расположенные ближе к поверхности.
Наблюдаемые у корней весенний и осенний максимумы роста связаны с формированием в эти периоды оптимального температурного уровня при достаточной влагообеспеченности.
Вода. В почве находится в различных видах: химически связанная вода, входящая в состав определенных соединений, составляющих твердую фазу почвы, грунтовая, гравитационная, капиллярно подвешенная, капиллярно подпертая, парообразная. Кроме того, вода может быть компонентом почвы в виде пленочной влаги — рыхло — и прочносвязанной. Корнедоступной считается та вода, у которой силы молекулярного взаимодействия с твердыми частицами почвы меньше всасывающей силы корня. Прочносвязанная пленочная и химически связанная вода не является корнедоступной. Химически связанная вода при внутрипочвенном выветривании минералов переходит в ту или иную из перечисленных форм и может в конечном счете быть усвоенной растениями.
Абсолютное количество воды, присутствующей в почве, не может быть показателем, характеризующим жизнеобеспеченность растений.
Увеличение в почве глинистых и илистых частиц повышает количество связанной, труднодоступной и недоступной для растений влаги, а уменьшение содержания этих мельчайших частиц приводит к понижению влагоемкости почвы, т. е. вызывает быструю и непродуктивную потерю влаги почвой. Сосущая сила корней сосны, дуба, ясеня, клена остролистного составляет 4,2—10,9 атм, сосущая сила почвы при влажности завядания около 15 атм, а при влажности, соответствующей максимальной гигроскопичности, около 50 атм. Таким образом, возможности использования корнями почвенной влаги ограничены ее количеством, значительно превышающим наличие влаги при влажности завядания. Следовательно, места скопления в почве доступной для растений влаги могут являться фактором, определяющим направление роста корней и степень их развития.
Избыток воды снижает содержание воздуха в почве, что ухудшает условия роста корней, а при определенных нормах делает его невозможным. В любом типе почв граница зоны избыточной влажности является границей распространения корней.
Кислород. Вода и почвенный воздух в определенном смысле являются антагонистами: больше воды в почве — меньше воздуха, и наоборот. В составе почвенного воздуха присутствует значительное количество элементов соединений, оказывающих положительное или отрицательное влияние на состояние корней. Наиболее необходимым для нормальной жизнедеятельности корней является кислород. Зеленые растения являются аэробными организмами, т. е. организмами, для жизнедеятельности которых необходим молекулярный кислород. Для надземной части абсолютного большинства зеленых растений 21 % кислорода, содержащегося в газовой среде атмосферы, является в некоторой степени избыточным. Оптимальная для роста большинства видов растений концентрация кислорода в воздухе 3 рост корней приостанавливается.
В условиях тяжелых почв большое влияние на формирование корневых систем оказывает неравномерное уплотнение почвы. Естественная монолитность почвы, формирующаяся под влиянием силы тяжести и ее физико-химических свойств, нарушается наличием ходов землеройных животных, червей, старых корней, различного рода трещин, вследствие чего образуются зоны менее плотной структуры. В процессе роста корни активно используют эти зоны — био-, ризо — и архитектонику почвы. В отличие от песчаных, тяжелые почвы образуют значительно более крупную и глубоко идущую сеть микроучастков пониженной плотности, что облегчает проникновение корней на большую глубину.
Различие в плодородии почвы значительно влияет на интенсивность роста как горизонтальных, так и стержневых корней. Изменение интенсивности роста скелетных корней в связи с почвенными условиями вызывает соответствующие изменения в процессе и конечных результатах их формирования.
Под влиянием почвенных условий изменяется соотношение интенсивности роста стержневых и горизонтальных корней: для сосны в пределах 0,5—1,0, для дуба 0,5—2,6. Данные таблицы позволяют сделать вывод о наличии существенного различия в интенсивности роста стержневых и горизонтальных корней у сосны и дуба. На дерново-подзолистых почвах у дуба в 14-летнем возрасте рассматриваемое соотношение в 2,5—3 раза больше, чем у сосны. С ухудшением почвенных условий соотношение интенсивности роста стержневых и горизонтальных корней увеличивается, интенсивность роста горизонтальных корней при этом снижается в большей степени, чем стержневых. В конечном результате под влиянием особенностей почвенной среды формируется соответствующая структура корневой системы.
Если вы нашли ошибку, пожалуйста, выделите фрагмент текста и нажмите Ctrl+Enter.