Тип – урок-путешествие.

Форма – закрепление пройденного материала и изучение нового.

Цели урока для учителя.

1. Закрепить знания о строение корневой системы, изучить клеточное строение и функции корня.
2. Развить логическое мышление, закрепить навыки работы с книгой.
3. Развить коммуникативное общение, умение оценивать свои успехи и успехи других учащихся.

Цели урока для учащихся.

1. Знать клеточное строение корня и его функции.
2. Уметь определять ткани корня растения.

Оборудование.

• таблицы “Зоны корня”, таблицы с разными видами тканей,
• “Карта путешествия по корневой системе”,
• микроскопы с готовыми препаратами тканей растений,
• “Схема основных тканей растений”,
• оценочные листы на каждой парте,
• алгоритмы заполнения таблицы,
• карточками с заданиями по новому материалу,
• тесты для проверки полученных знаний,
• гербарии растений.

Рисунок 1. Карта “Путешествие по корневой системе”

Ход урока

1. Организационный момент. Приветствие

2. Сообщение цели урока

Учитель. Ребята, согласны ли вы провести урок в форме путешествия? Ведь любое путешествие – это познание нового и интересного. Мы с вами уже знаем немного о корне. Ведь знания помогают нам правильно выращивать растения. Каждому из нас приходится заниматься растениями, и каждый должен знать, что сила растения кроется в корне. Имея ещё более глубокие знания о корне, мы сможем более эффективно ухаживать за ними. Что мы ещё недостаточно хорошо знаем о корне? Какие новые сведения о корне мы можем получить на уроке?

(Эту часть можно провести в форме беседы. Учитель должен подвести детей к цели урока, чтобы цель назвали сами учащиеся).

3. Основная часть урока

Запись в тетради темы урока.

Учитель. Узнать больше о корне мы сможем, отправившись в путешествие при помощи карты “Путешествие по корневой системе (смотри ).

На всем пути вам будут встречаться различные препятствия, вам необходимо их преодолеть и набрать как можно больше баллов, чтобы получить звание “Великого путешественника по корневой системе”. Правильно оценить свою работу и работу твоих товарищей поможет оценочный лист (смотри приложение 1).

1 этап. Путешествие по корневой системе определенного растения.

Учащиеся выполняют лабораторную работу “Стержневая и мочковатая корневая системы”. По гербарию определяют тип и особенности корневой системы, данные заносят в таблицу .

Таблица №1. Стержневая и мочковатая корневая системы.

Слабые учащиеся получают гербарии знакомых растений, сильные – гербарии растений, не произрастающих в данной местности.

Выполнение – 3-5 мин. Учащиеся проверяют выполнение работы у соседа по парте и выставляют оценку при помощи оценочного листа

Учитель. Для дальнейшего путешествия нам необходимо отдохнуть, сделать привал. На привале мы вспомним интересные данные о тканях, которые нам понадобятся для дальнейшего путешествия.

Учащиеся слушают сообщение ученика “Ткани растения”.

Учитель. Итак, что такое ткань? Как вы думаете, какие ткани мы не встретим в корне?

Учащиеся дают определение “ткани”, говорят, что в корне нельзя встретить фотосинтезирующую ткань.

Учитель. Молодцы! Можно смело отправляться в путь. Не забывайте оценивать свою работу.

2 этап. Путешествие внутри корня.

Учитель. Сейчас мы спустимся вниз по корню. Как вы думаете, одинаковые ли клетки в корне встречаются нам на пути? Изучим их. Для того, чтобы быстрее получить необходимую и интересную информацию, мы разделимся на группы. Каждая группа будет изучать свой участок корня, его ткани и функции. Вам также предлагается посмотреть препараты тканей растений, выяснить их строение.

• 1 группа (сильные учащиеся), изучают зоны корневого чехлика, деления и растяжения .
• 2 группа (средние по способностям учащиеся), изучают зону всасывания .
• 3 группа (средние по способностям учащиеся), изучают зону проведения .
• 4 группа (слабые по способностям учащиеся), расшифровывают слова. Необходимо вставить пропущенные гласные буквы в слова данной темы при помощи учебника (смотри приложение 2).

Данные заносятся в таблицу.

Таблица №2. Клеточное строение корня

Зоны корня	Ткани	Особенности строения клеток	Функции
1. Корневой чехлик	Покровная	Клетки мелкие с толстой оболочкой	Защита от повреждения
2. Зона деления	Образовательная	Клетки мелкие с тонкой оболочкой	Рост корня
3. Зона растяжения	Образовательная	Вытянутые клетки с тонкой оболочкой	Рост корня
4. Зона всасывания	Всасывающая	Корневой волосок	Всасывание растворенных веществ
5. Зона проведения	Проводящая	Клетки вытянутые (сосуды, ситовидные трубки)	Перемещение веществ
Все зоны	Механическая	Клетки с толстой оболочкой	Опора органа

2 и 3 группа получают алгоритм заполнения таблицы (смотри приложение 3).

Выполнение – 10 мин.

Учитель. Все справились со своим заданием. Сейчас нам необходимо собрать данные о клеточном строении корня в единую картину, также вам необходимо оценить каждого учащегося своей группы. (Выступление одного человека от группы).

Учитель. Хорошо! Прекрасно справились и с этим задание. Мы исследовали клеточное строение корня, можно возвращаться назад, но корень не хочет выпускать нас. Мы должны выполнить его условия – ответить на его вопросы.

3 этап. Привал. Закрепление изученного материала.

Учитель. Перед выполнением необходимо устроить привал, собраться с силами, мыслями. Попробуем вместе ответить на несколько вопросов. Не забывайте оценивать свою работу.

Вопросы для закрепления нового материала.

1. Сколько всего зон имеет корень? Назовите их.
2. Сколько разных видов тканей входит в состав корня? Назовите и покажите по таблице.
3. Дайте определение ткани. Каких тканей нет в корне?
4. Почему растения при пересадке болеют?
5. У семени фасоли, которое проращивалось на свету, части побега вскоре стали зелеными, корень сохранил свою первоначальную окраску. Почему так произошло? Выскажите свои предположения.

Учитель. Все собрались с мыслями, силами для преодоления последнего препятствия? Хорошо! Сейчас каждый попытается ответить на вопросы корня.

4 этап. Выполнение бланкового теста по двум дифференцированным вариантам.

(Время выполнения 6 мин, смотри приложение 4).

Самопроверка теста при помощи таблицы ответов (смотри приложение 5).

4. Подведение итогов

Вот и закончилось наше путешествие. Что мы узнали?

• Корень имеет несколько зон, выполняющих несколько функций.
• Функции корня зависят от клеток корня.

Сейчас подсчитайте, пожалуйста, общее количество баллов.

У кого получилось 20 баллов? Молодцы, вам присваивается звание “Великий путешественник по корневой системе”. Вы будете нашими проводниками в следующих путешествиях по корневой системе, корню.

Теперь найдем свою оценку за урок (количество баллов разделите на четыре).

5. Домашнее задание

Литература

1. Пасечник В.В. Биология. 6кл. Бактерии, грибы, растения. – М.: Дрофа, 1997.

На продольном разрезе различают следующие зоны корня (участки корня растения):

• Зона роста с корневым чехликом;
• зона растяжения и начала дифференцировки клеток;
• зона всасывания;
• проводящая зона.

Зоны корня

Роста

Зона роста (зона деления) корня занимает кончик длиной 2-3 мм. Это зона активно делящихся клеток, меристема корня. Все ткани корня возникают из этой образовательной ткани.

Зона роста покрыта корневым чехликом , который защищает ее от повреждений и облегчает продвижение корня в почве. Клетки чехлика обладают повышенным тургором. По мере углубления корня в почве они стираются, наружный слой их слущивается, а изнутри нарастают новые клетки за счет меристемы корня.

Растяжения

В зоне растяжения клетки сильно увеличиваются в продольном направлении и становятся цилиндрическими. В них появляются большие вакуоли. Совокупный рост клеток этой зоны создает силу, благодаря которой корень углубляется в почву.

Эта зона также невелика и занимает несколько миллиметров. В верхней ее части клетки начинают специализироваться, превращаясь окончательно в зоне всасывания в сосуды, трахеиды и другие виды клеток корня.

Всасывания

Зона всасывания корня имеет длину от нескольких миллиметров до нескольких сантиметров. Поверхность ее защищена покровной тканью - кожицей с корневыми волосками. Под кожицей находится кора корня, окружающая его центральную часть с проводящей системой.

Проводящая зона - вся остальная часть корня, начиная от всасывающей и до стебля растения. Этот участок имеет более плотную покровную ткань, утолщен, число сосудов и ситовидных трубок увеличено за счет деятельности камбия.

Зона проведения корня - посредник между всасывающей зоной и надземной частью растения.

Сводная таблица строения и функций зон корня

Название зоны	Особенности строения	Функции
Зона деления	Мелкие живые клетки, быстро делятся	Начало всех остальных зон и тканей корня
Зона роста	Клетки растут и увеличиваются в размерах	Обеспечивает основной рост корня
Зона всасывания	Наружный слой, представлен клетками с корневыми волосками	Обеспечивает всасывание воды с растворенными в ней полезными веществами
Зона проведения	Хорошо развиты проводящие ткани	Транспортная

Внутреннее строение корня растения

Наружная покровная ткань корня - кожица - отличается от кожицы стебля и листа наличием корневых волосков, отсутствием устьиц и кутикулы, легкой проницаемостью для воды, поглощающей способностью.

Клетки кожицы располагаются в один слой. Многие из них имеют корневые волоски - удлиненные цилиндрические выросты внешней стенки клеток кожицы, длиной от 0,15мм до 1см при поперечнике в сотые доли миллиметра. Ядро клетки переходит в корневой волосок и располагается обычно на самом его конце.

В цитоплазме корневого волоска кроме ядра содержатся вакуоли с клеточным соком, бесцветные пластиды. Поверхность волосков покрыта слизистым веществом, склеивающим их с частичками почвы.

Корневые волоски недолговечны. Формируются они за 30-40 часов, живут 10-20 дней, затем отмирают. На смену их на молодом участке корня образуются новые, а участок с отмершими волосками становится проводящей зоной. Количество корневых волосков на 1мм 2 достигает нескольких сотен (например, у кукурузы - 425, у гороха - 230). Благодаря их наличию всасывающая поверхность корня увеличивается в десятки раз.

Кора корня , прилегающая к кожице изнутри, состоит из расположенных в несколько рядов клеток основной ткани. Клетки коры имеют разные размеры. Непосредственно под кожей они крупные, а в слоях, лежащих глубже, - более мелкие.

Самый внутренний слой коры (энтодерма ), облегающий центральную часть корня (центральный цилиндр) с проводящей системой, состоит из одного ряда плотно уложенных клеток. Наружные их стенки (со стороны коры) тонкие, а боковые и внутренние - утолщены и непроницаемы для воды и газов.

Между толстостенными клетками есть небольшое число тонкостенных, расположенных против сосудов центрального цилиндра. Это пропускные клетки, они проводят воду из коры корня в сосуды центрального цилиндра.

Центральный цилиндр занимает срединную часть стебля и состоит из различных тканей. Наружный его слой, примыкающий изнутри к энтодерме, состоит из тонкостенных паренхимных клеток и называется перициклом, или корнеродным слоем.

Клетки перицикла (вторичная образовательная ткань) периодически делятся и дают начало боковым корням, паренхиме корня, придаточным почкам корнеотпрысковых растений, камбию.

Далее, к центру осевого цилиндра, располагается закрытый сосудисто-волокнистый пучок, в котором чередуются участки флоэмы и ксилемы, расположенные радиально. Центр осевого цилиндра корня у большинства видов растений занят одним крупным или несколькими мелкими сосудами. У некоторых видов центр занят клетками основной ткани (паренхимы), заполняющей также промежутки между флоэмными и ксилемными участками.

1. Что такое ткань?

2. Какие виды растительных тканей вы знаете?

Различают следующие виды растительных тканей:

Покровные;

Паренхимные (основные);

Механические;

Проводящие;

Образовательные.

Лабораторная работа

Корневой чехлик и корневые волоски

1. Рассмотрите корешок редиса или проростка пшеницы невооружённым глазом, а затем в лупу. Найдите на конце корешка корневой чехлик.

2. Обратите внимание на часть корня выше корневого чехлика. Найдите выросты в виде пушка - корневые волоски. Прочтите в учебнике, какое они имеют строение и значение.

3. Положите корешок на предметное стекло в каплю воды, подкрашенную чернилами, и рассмотрите под микроскопом. Сопоставьте увиденное под микроскопом с рисунком учебника, зарисуйте и сделайте надписи.

4. Что общего в строении корневого волоска и клеток кожицы лука? Чем объясняется различие в их форме?

В обоих случаях это крупные растительные клетки. Под клеточной оболочкой в них находятся цитоплазма, ядро, бесцветные пластиды и вакуоль с клеточным соком.

Корневые волоски включают более вытянутые клетки по сравнению с клетками кожицы лука. Т.о. увеличивается поверхность всасывания.

5. Сделайте вывод.

Корневые волоски значительно увеличивают всасывающую поверхность корня. Зона всасывания, как и другие зоны, постоянно перемещается и всегда находится вблизи кончика корня.

Вопросы

1. Какие участки (зоны) можно различить, рассматривая молодой корень?

2. Каково значение корневого чехлика?

Клетки корневого чехлика защищают верхушку корня от повреждений твёрдыми частицами почвы.

3. Где располагается зона деления клеток? Чем её клетки отличаются от клеток других зон?

Зона деления клеток находится между корневым чехликом и зоной растяжения (зоной роста). Зона деления образованный мелкими, плотно прилегающими одна к другой живыми клетками. Это образовательная ткань. Клетки здесь постоянно делятся, число их увеличивается.

4. Где располагается зона растяжения корня? Каково её значение?

5. Что такое корневой волосок? Какое строение он имеет?

Корневой волосок - относительно длинный вырост наружной клетки корня в зоне всасывания. Под клеточной оболочкой в нём находятся цитоплазма, ядро, бесцветные пластиды и вакуоль с клеточным соком.

6. Почему одну из зон корня называют зоной всасывания?

Зону всасывания так называют, т.к. там находятся корневые волоски, которые значительно увеличивают всасывающую поверхность корня.

7. Где расположена зона проведения корня? Почему её так называют?

8. Что такое ткань?

Ткань - совокупность клеток и межклеточного вещества, объединенных общим происхождением, строением и выполняемыми функциями.

9. Какие ткани различают в корнях растений?

В корне растения можно найти все виды растительных тканей:

Покровные;

Паренхимные (основные);

Механические;

Проводящие;

Образовательные.

Подумайте

Зная строение корня, может ли человек влиять на формирование корневой системы? Если да, то каким образом?

Человек может влиять на формирование корневой системы. Например, окучивание применяется для появления придаточных корней и улучшения питания растений, рыхления почвы.

Задания

Пикировка - это отщипывание кончика корня при рассаживании молодых растений с помощью заострённого колышка-пики. Какое влияние она оказывает на развитие корневой системы растений (рис. 10)?

Процесс пикировки способствует формированию корневой системы за счет роста боковых и придаточных корней.

Анализ - это расчленение, разделение целого на составные части, выделение отдельных сторон и свойств объекта. Инструктаж-памятка последовательности действий при проведении анализа:

1. Внимательно изучите объект в целом.

При прорастании семени первым развивается зародышевый корешок. Он превращается в главный корень. Корни, образующиеся на стеблях, а у некоторых растений и на листьях, называют придаточными. От главного и придаточных корней отходят боковые корни.

2. Разделите объект на составные части.

В корне можно выделить следующие зоны: деления, роста, всасывания, проведения. Кончик корня покрыт корневым чехликом.

3. Изучите особенности каждой части.

Кончик корня покрыт, как напёрстком, корневым чехликом. Корневой чехлик образован клетками покровной ткани.

Зона деления клеток находится между корневым чехликом и зоной растяжения (зоной роста). Зона деления образованный мелкими, плотно прилегающими одна к другой живыми клетками. Это образовательная ткань.

Зона растяжения (зона роста) расположена над зоной деления клеток. Здесь клетки вытягиваются, в результате чего корень растёт в длину.

Выше зоны растяжения поверхностные клетки образуют множество тонких и прозрачных корневых волосков – характерная особенность зоны всасывания.

Выше зоны всасывания, т. е. ещё дальше от кончика корня, находится зона проведения. Здесь уже нет корневых волосков, на поверхности находится покровная ткань. На этом участке корень ветвится. В состав проводящих тканей этой зоны корня входят сосуды. По ним вода и растворённые в ней вещества из корня поступают в стебель и листья. В проводящих тканях находятся также клетки, по которым в корень поступают органические вещества, образовавшиеся в листьях и стеблях.

4. Установите соподчинение (взаимосвязь) частей.

За счет распределения функций между частями корня, он может более продуктивно осуществлять свои функции как органа.

5. Постарайтесь выделить функции частей.

Корневой чехлик защищают верхушку корня от повреждений твёрдыми частицами почвы.

В зоне деления образуются новые клетки корня.

Зона растяжения (зона роста) обеспечивает рост корня в длину.

В зоне всасывания происходит всасывание воды и минеральных веществ.

В зоне проведения вода с растворёнными минеральными веществами перемещается к стеблю. В проводящих тканях находятся также клетки, по которым в корень поступают органические вещества, образовавшиеся в листьях и стеблях.

Задания для любознательных

1. Осторожно выньте из почвы проросток пшеницы и рассмотрите его. Какая зона корня покрыта приставшей почвой? Объясните почему.

Приставшей почвой покрыта зона всасывания, т.к. почву удерживают корневые волоски.

2. Отщипните кончики корня у молодых растений капусты, астры, фасоли и др. Наблюдайте за развитием корневых систем контрольных и опытных растений. Результаты опыта обсудите с другими учащимися.

Указанные действия в сравнении с контрольными образцами у опытных способствовали более активному формированию корневой системы за счет роста боковых и придаточных корней.

Если разрезать молодой корень поперёк, то можно увидеть, что он, как и все другие органы цветкового растения, состоит из многочисленных клеток. Но внутреннее строение корня в разных участках различно в зависимости от того, где сделан поперечный срез.

Лучше всего внутреннее строение можно рассмотреть, если разрезать молодой корень вдоль.

На кончике корня находятся клетки образовательной ткани. Они активно делятся. Образовавшиеся молодые клетки мелкие, в них еще почти нет вакуолей. Этот участок корня длиной около 1 мм называют зоной деления . Зона деления корня снаружи защищена от повреждений корневым чехликом.

Выше зоны деления находится гладкий участок корня. В этой очень небольшой части корня (длиной около 3-9 мм) клетки уже не делятся, но они сильно вытягиваются (растут), удлиняются в продольном направлении (вдоль корня) и тем увеличивают длину корня - это зона растяжения, или зона роста корня. Клетки этой зоны уже имеют большие вакуоли, заполненные клеточным соком. Благодаря этому корень становится упругим, способным с большой силой протискиваться в глубь почвы.

Рост корня. (Анимация)

Выше зоны роста находится участок корня с корневыми волосками. Корневые волоски - это длинные выросты клеток наружного покрова корня. Длина корневых волосков обычно составляет 1-2 мм. Они густо расположены на корне. С их помощью корень поглащает (всасывает) из почвы воду с растворенными минеральными солями. Корневые волоски при этом работают как маленькие насосы. Вот почему зону корня с корневыми волосками называют зоной всасывания, или зоной поглощения .

Зона всасывания занимает на корне 2-3 см. Но находящееся здесь огромное количество корневых волосков в 15-18 раз увеличивает общую всасывающую поверхность корня.

Строение и функции корневого волоска. (Анимация)

Выделяемая корневыми волосками слизь растворяет минеральные соли почвы. При этом корневые волоски приклеиваются к частичкам почвы, как бы «срастаются» с ней и отсасывают из нее нужные растению питательные вещества. Поэтому у растения, только что вынутого из почвы, всегда можно видеть прилипшие к корневым волоскам комочки почвы.

Клетки зоны всасывания не растягиваются в длину и, следовательно, не смещаются относительно частиц почвы, но корень активно взаимодействует с ней посредством большого количества корневых волосков.

По мере старения корневые волоски отмирают. Живут они недолго, обычно 5-9 дней. На смену отросшим волоскам появляются новые. Они вырастают вблизи кончика корня. В результате такого постоянного включения новых молодых клеток в образование новых корневых волосков и отмирания старых зона всасывания медленно продвигается в глубь почвы. При этом корень использует для питания всё новые почвенные слои.

Выше зоны всасывания находится зона проведения корня, по клеткам которой вода и минеральные соли, поглощенные корневыми волосками, передвигаются к стеблю.

Механизм функционирования проводящих сосудов корня. (Анимация)

Зона проведения - самая длинная и прочная часть корня. Здесь уже имеется хорошо сформированная проводящая ткань. По клеткам проводящей ткани к стеблю поднимается вода с растворенными солями - это восходящий ток , а от стебля и листьев к корню передвигаются органические вещества, нужные для жизнедеятельности клеток корня, - это нисходящий ток .

Зоны деления, растяжения и всасывания всегда имеют определенные размеры в длину, а зона проведения по мере роста корня постоянно удлиняется.

Внутреннее строение корня. (Анимация)

Интерактивный урок-тренажёр. (Пройдите все страницы урока и выполните все задания)

Корень - это специализированный, т.е. приспособленный для почвенного питания, орган растения. Его внешнее и внутреннее строение обусловлено этим назначением. По строению и выполняемым функциям в корне различают четыре зоны: деления, растяжения (роста), всасывания и проведения. Каждая зона корня имеет своё особое клеточное строение, которое и обеспечивает выполнение её функций. Так, в зоне всасывания вода и растворённые вещества, поглощаемые живыми клетками кожицы корневыми волосками, проходят через клетки коры в древесину центрального цилиндра и поднимаются наверх. Хорошо развита кора, состоящая из живых клеток, которая может выполнять функции запасающей ткани. В зоне проведения наружный слой корня - сначала кора, а потом и пробка - это водо- и воздухонепроницаемые ткани. В этой зоне хорошо развиты проводящие ткани - луб и древесина.
Тесное взаимодействие всех зон корня обеспечивает его бесперебойную, нормальную работу, важную для жизнедеятельности всего организма растения.

Биологическая задача

Филогенетически корень возник позже стебля и листа - в связи с переходом растений к жизни на суше и вероятно, произошёл от корнеподобных подземных веточек. У корня нет ни листьев, ни в определённом порядке расположенных почек. Для него характерен верхушечный рост в длину, боковые разветвления его возникают из внутренних тканей, точка роста покрыта корневым чехликом. Корневая система формируется на протяжении всей жизни растительного организма. Иногда корень может служить местом отложения в запас питательных веществ. В таком случае он видоизменяется.

Виды корней

Главный корень образуется из зародышевого корешка при прорастании семени. От него отходят боковые корни.

Придаточные корни развиваются на стеблях и листьях.

Боковые корни представляют собой ответвления любых корней.

Каждый корень (главный, боковые, придаточные) обладает способностью к ветвлению, что значительно увеличивает поверхность корневой системы, а это способствует лучшему укреплению растения в почве и улучшению его питания.

Типы корневых систем

Различают два основных типа корневых систем: стержневая, имеющая хорошо развитый главный корень, и мочковатая. Мочковатая корневая система состоит из большого числа придаточных корней, одинаковых по величине. Вся масса корней состоит из боковых или придаточных корешков и имеет вид мочки.

Сильно разветвлённая корневая система образует огромную поглощающую поверхность. Например,

• общая длина корней озимой ржи достигает 600 км;
• длина корневых волосков — 10 000 км;
• общая поверхность корней — 200 м 2 .

Это во много раз превышает площадь надземной массы.

Если у растения хорошо выражен главный корень и развиваются придаточные корни, то формируется корневая система смешанного типа (капуста, помидор).

Внешнее строение корня. Внутреннее строение корня

Зоны корня

Корневой чехлик

Корень растёт в длину своей верхушкой, где находятся молодые клетки образовательной ткани. Растущая часть покрыта корневым чехликом, защищающим кончик корня от повреждений, и облегчает продвижение корня в почве во время роста. Последняя функция осуществляется благодаря свойству внешних стенок корневого чехлика покрываться слизью, что уменьшает трение между корнем и частичками почвы. Могут даже раздвигать частички почвы. Клетки корневого чехлика живые, часто содержат зёрна крахмала. Клетки чехлика постоянно обновляются за счёт деления. Участвует в положительных геотропических реакциях (направление роста корня к центру Земли).

Клетки зоны деления активно делятся, протяженность этой зоны у разных видов и у разных корней одного и того же растения неодинакова.

За зоной деления расположена зона растяжения (зона роста). Протяжённость этой зоны не превышает нескольких миллиметров.

По мере завершения линейного роста наступает третий этап формирования корня — его дифференциация, образуется зона дифференциации и специализации клеток (или зона корневых волосков и всасывания). В этой зоне уже различают наружный слой эпиблемы (ризодермы) с корневыми волосками, слой первичной коры и центральный цилиндр.

Строение корневого волоска

Корневые волоски — это сильно удлинённые выросты наружных клеток, покрывающих корень. Количество корневых волосков очень велико (на 1 мм 2 от 200 до 300 волосков). Их длина достигает 10 мм. Формируются волоски очень быстро (у молодых сеянцев яблони за 30-40 часов). Корневые волоски недолговечны. Они отмирают через 10-20 дней, а на молодой части корня отрастают новые. Это обеспечивает освоение корнем новых почвенных горизонтов. Корень непрерывно растёт, образуя всё новые и новые участки корневых волосков. Волоски могут не только поглощать готовые растворы веществ, но и способствовать растворению некоторых веществ почвы, а затем всасывать их. Участок корня, где корневые волоски отмерли, некоторое время способен всасывать воду, но затем покрывается пробкой и теряет эту способность.

Оболочка волоска очень тонкая, что облегчает поглощение питательных веществ. Почти всю клетку волоска занимает вакуоль, окружённая тонким слоем цитоплазмы. Ядро находится в верхней части клетки. Вокруг клетки образуется слизистый чехол, который содействует склеиванию корневых волосков с частицами почвы, что улучшает их контакт и повышает гидрофильность системы. Поглощению способствует выделение корневыми волосками кислот (угольной, яблочной, лимонной), которые растворяют минеральные соли.

Корневые волоски играют и механическую роль — они служат опорой верхушке корня, которая проходит между частичками почвы.

Под микроскопом на поперечном срезе корня в зоне всасывания видно его строение на клеточном и тканевом уровнях. На поверхности корня — ризодерма, под ней — кора. Наружный слой коры — экзодерма, вовнутрь от неё — основная паренхима. Её тонкостенные живые клетки выполняют запасающую функцию, проводят растворы питательных веществ в радиальном направлении — от всасывающей ткани к сосудам древесины. В них же происходит синтез ряда жизненно важных для растения органических веществ. Внутренний слой коры — эндодерма. Растворы питательных веществ, поступающие из коры в центральный цилиндр через клетки эндодермы, проходят только через протопласт клеток.

Кора окружает центральный цилиндр корня. Она граничит со слоем клеток, долго сохраняющих способность к делению. Это перицикл. Клетки перицикла дают начало боковым корням, придаточным почкам и вторичным образовательным тканям. Вовнутрь от перицикла, в центре корня, находятся проводящие ткани: луб и древесина. Вместе они образуют радиальный проводящий пучок.

Проводящая система корня проводит воду и минеральные вещества из корня в стебель (восходящий ток) и органические вещества из стебля в корень (нисходящий ток). Состоит она из сосудисто-волокнистых пучков. Основными слагаемыми частями пучка являются участки флоэмы (по ним вещества передвигаются к корню) и ксилемы (по которым вещества передвигаются от корня). Основные проводящие элементы флоэмы — ситовидные трубки, ксилемы — трахеи (сосуды) и трахеиды.

Процессы жизнедеятельности корня

Транспорт воды в корне

Всасывание воды корневыми волосками из почвенного питательного раствора и проведение её в радиальном направлении по клеткам первичной коры через пропускные клетки в эндодерме к ксилеме радиального проводящего пучка. Интенсивность поглощения воды корневыми волосками называется сосущей силой (S), она равна разнице между осмотическим (P) и тургорным (T) давлением: S=P-T.

Когда осмотическое давление равно тургорному (P=T), то S=0, вода перестаёт поступать в клетку корневого волоска. Если концентрация веществ почвенного питательного раствора будет выше, чем внутри клетки, то вода будет выходить из клеток и наступит плазмолиз — растения завянут. Такое явление наблюдается в условиях сухости почвы, а также при неумеренном внесении минеральных удобрений. Внутри клеток корня сосущая сила корня возрастает от ризодермы по направлению к центральному цилиндру, поэтому вода движется по градиенту концентрации (т. е. из места с большей её концентрацией в место с меньшей концентрацией) и создаёт корневое давление, которое поднимает столбик воды по сосудам ксилемы, образуя восходящий ток. Это можно обнаружить на весенних безлистных стволах, когда собирают «сок», или на срезанных пнях. Истекание воды из древесины, свежих пней, листьев, называется «плачем» растений. Когда распускаются листья, то они тоже создают сосущую силу и притягивают воду к себе — образуется непрерывный столбик воды в каждом сосуде — капиллярное натяжение. Корневое давление является нижним двигателем водного тока, а сосущая сила листьев — верхним. Подтвердить это можно с помощью несложных опытов.

Всасывание воды корнями

Цель: выяснить основную функцию корня.

Что делаем: растение, выращенное на влажных опилках, отряхнём его корневую систему и опустим в стакан с водой его корни. Поверх воды для защиты её от испарения нальём тонкий слой растительного масла и отметим уровень.

Что наблюдаем: через день-два вода в ёмкости опустилась ниже отметки.

Результат: следовательно, корни всосали воду и подали её наверх к листьям.

Можно ещё проделать один опыт, доказывающий всасывание питательных веществ корнем.

Что делаем: срежем у растения стебель оставив пенёк высотой 2-3 см. На пенёк наденем резиновую трубку длиной 3 см, а на верхний конец наденем изогнутую стеклянную трубку высотой 20-25 см.

Что наблюдаем: вода в стеклянной трубке поднимается, и вытекает наружу.

Результат: это доказывает, что воду из почвы корень всасывает в стебель.

А влияет ли температура воды на интенсивность всасывания корнем воды?

Цель: выяснить, как температура влияет на работу корня.

Что делаем: один стакан должен быть с тёплой водой (+17-18ºС), а другой с холодной (+1-2ºС).

Что наблюдаем: в первом случае вода выделяется обильно, во втором — мало, или совсем приостанавливается.

Результат: это является доказательством того, что температура сильно влияет на работу корня.

Тёплая вода активно поглощается корнями. Корневое давление повышается.

Холодная вода плохо поглощается корнями. В этом случае корневое давление падает.

Минеральное питание

Физиологическая роль минеральных веществ очень велика. Они являются основой для синтеза органических соединений, а также факторами, которые изменяют физическое состояние коллоидов, т.е. непосредственно влияют на обмен веществ и строение протопласта; выполняют функцию катализаторов биохимических реакций; воздействуют на тургор клетки и проницаемость протоплазмы; являются центрами электрических и радиоактивных явлений в растительных организмах.

Установлено, что нормальное развитие растений возможно только при наличии в питательном растворе трёх неметаллов — азота, фосфора и серы и — и четырёх металлов — калия, магния, кальция и железа. Каждый из этих элементов имеет индивидуальное значение и не может быть заменён другим. Это макроэлементы, их концентрация в растении составляет 10 -2 –10%. Для нормального развития растений нужны микроэлементы, концентрация которых в клетке составляет 10 -5 –10 -3 %. Это бор, кобальт, медь, цинк, марганец, молибден др. Все эти элементы есть в почве, но иногда в недостаточном количестве. Поэтому в почву вносят минеральные и органические удобрения.

Растение нормально растёт и развивается в том случае, если в окружающей корни среде будут содержаться все необходимые питательные вещества. Такой средой для большинства растений является почва.

Дыхание корней

Для нормального роста и развития растения необходимо чтобы к корню поступал свежий воздух. Проверим, так ли это?

Цель: нужен ли воздух корню?

Что делаем: возьмём два одинаковых сосуда с водой. В каждый сосуд поместим развивающие проростки. Воду в одном из сосудов каждый день насыщаем воздухом с помощью пульверизатора. На поверхность воды во втором сосуде нальём тонкий слой растительного масла, так как оно задерживает поступление воздуха в воду.

Что наблюдаем: через некоторое время растение во втором сосуде перестанет расти, зачахнет, и в конце концов погибнет.

Результат: гибель растения наступает из-за недостатка воздуха, необходимого для дыхания корня.

Видоизменения корней

У некоторых растений в корнях откладываются запасные питательные вещества. В них накапливаются углеводы, минеральные соли, витамины и другие вещества. Такие корни сильно разрастаются в толщину и приобретают необычный внешний вид. В формировании корнеплодов участвуют и корень, и стебель.

Корнеплоды

Если запасные вещества накапливаются в главном корне и в основании стебля главного побега, образуются корнеплоды (морковь). Растения, образующие корнеплоды, в основном двулетники. В первый год жизни они не цветут и накапливают в корнеплодах много питательных веществ. На второй — они быстро зацветают, используя накопленные питательные вещества и образуют плоды и семена.

Корневые клубни

У георгина запасные вещества накапливаются в придаточных корнях, образуя корневые клубни.

Бактериальные клубеньки

Своеобразно изменены боковые корни у клевера, люпина, люцерны. В молодых боковых корешках поселяются бактерии, что способствует усвоению газообразного азота почвенного воздуха. Такие корни приобретают вид клубеньков. Благодаря этим бактериям эти растения способны жить на бедных азотом почвах и делать их более плодородными.

Ходульные

У пандуса, произрастающего в приливно-отливной зоне, развиваются ходульные корни. Они высоко над водой удерживают на зыбком илистом грунте крупные облиственные побеги.

Воздушные

У тропических растений, живущих на ветвях деревьев, развиваются воздушные корни. Они часто встречаются у орхидей, бромелиевых, у некоторых папоротников. Воздушные корни свободно висят в воздухе, не достигая земли и поглощая попадающую на них влагу от дождя или росы.

Втягивающие

У луковичных и клубнелуковичных растений, например у крокусов, среди многочисленных нитевидных корней имеется несколько более толстых, так называемых втягивающих, корней. Сокращаясь, такие корни втягивают клубнелуковицу глубже в почву.

Столбовидные

У фикуса развиваются столбовидные надземные корни, или корни-подпорки.

Почва как среда обитания корней

Почва для растений является средой, из которой оно получает воду и элементы питания. Количество минеральных веществ в почве зависит от специфических особенностей материнской горной породы, деятельности организмов, от жизнедеятельности самих растений, от типа почвы.

Почвенные частицы конкурируют с корнями за влагу, удерживая её своей поверхностью. Это так называемая связанная вода, которая подразделяется на гигроскопическую и плёночную. Удерживается она силами молекулярного притяжения. Доступная растению влага представлена капиллярной водой, которая сосредоточена в мелких порах почвы.

Между влагой и воздушной фазой почвы складываются антагонистические отношения. Чем больше в почве крупных пор, тем лучше газовый режим этих почв, тем меньше влаги удерживает почва. Наиболее благоприятный водно-воздушный режим поддерживается в структурных почвах, где вода и воздух находятся одновременно и не мешают друг другу — вода заполняет капилляры внутри структурных агрегатов, а воздух — крупные поры между ними.

Характер взаимодействия растения и почвы в значительной степени связан с поглотительной способностью почвы — способностью удерживать или связывать химические соединения.

Микрофлора почвы разлагает органические вещества до более простых соединений, участвует в формировании структуры почвы. Характер этих процессов зависит от типа почвы, химического состава растительных остатков, физиологических свойств микроорганизмов и других факторов. В формировании структуры почвы принимают участие почвенные животные: кольчатые черви, личинки насекомых и др.

В результате совокупности биологических и химических процессов в почве образуется сложный комплекс органических веществ, который объединяют термином «гумус».

Метод водных культур

В каких солях нуждается растение, и какое влияние оказывают они на рост и развитие его, было установлено на опыте с водными культурами. Метод водных культур — это выращивание растений не в почве, а в водном растворе минеральных солей. В зависимости от поставленной цели в опыте можно исключить отдельную соль из раствора, уменьшить или увеличить ее содержание. Было выяснено, что удобрения, содержащие азот, способствуют росту растений, содержащие фосфор — скорейшему созреванию плодов, а содержащие калий — быстрейшему оттоку органических веществ от листьев к корням. В связи с этим содержащие азот удобрения рекомендуется вносить перед посевом или в первой половине лета, содержащие фосфор и калий — во второй половине лета.

С помощью метода водных культур удалось установить не только потребность растения в макроэлементах, но и выяснить роль различных микроэлементов.

В настоящее время известны случаи, когда выращивают растения методами гидропоники и аэропоники.

Гидропоника — выращивание растений в сосудах, заполненных гравием. Питательный раствор, содержащий необходимые элементы, подаётся в сосуды снизу.

Аэропоника — это воздушная культура растений. При этом способе корневая система находится в воздухе и автоматически (несколько раз в течение часа) опрыскивается слабым раствором питательных солей.