Корень растет в длину только верхушкой: Корень растет в длину :а)только верхушкой б) верхушкой и всеми другими следующими за ней

Разное

Содержание

Корень растет в длину :а)только верхушкой б) верхушкой и всеми другими следующими за ней

Задание 1. Найдите предложения, в которых допущены ошибки и исправьте их: 1.Внутренняя среда организма — это кровь, лимфа, тканевая жидкость. 2. Эритр … оциты – это красные кровяные клетки, имеющие ядро. 3. Лейкоциты участвуют в защитных реакциях организма, имеют амёбовидную форму и ядро. 4. Тромбоциты имеют ядро, основная их функция – участие в свёртывании крови. 5. Красноватую окраску эритроцитам придает белок — гемоглобин. 6. Эритроциты выполняют защитную функцию. 7. Мечников И.И. открыл фагоцитоз. 10. Эритроциты разрушаются в красном костном мозге. Задание 2. Ответить на вопросы. Задача 1. При микроскопическом исследовании крови больного обнаружили повышенное содержание лейкоцитов (30 тысяч). Это встревожило врача. Почему? Задача 2. Это самые крупные клетки человека. Их размер колеблется от 8 до 20 мк. Это –“одетые в белые халаты санитары нашего организма”. Что это за клетки? Почему им дали такое название? Задача 3.

Если судно в море получает пробоину, команда старается закрыть образовавшуюся дыру любым подсобным материалом. Природа в изобилии снабдила кровь собственными заплатами. Назовите их. Задача 4 Как изменится количество эритроцитов у людей, живущих в горах?

какие функции выполняют белки коллаген и пепсин​

Задание 1. Найдите предложения, в которых допущены ошибки и исправьте их: 1.Внутренняя среда организма — это кровь, лимфа, тканевая жидкость. 2. Эритр … оциты – это красные кровяные клетки, имеющие ядро. 3. Лейкоциты участвуют в защитных реакциях организма, имеют амёбовидную форму и ядро. 4. Тромбоциты имеют ядро, основная их функция – участие в свёртывании крови. 5. Красноватую окраску эритроцитам придает белок – гемоглобин. 6. Эритроциты выполняют защитную функцию. 7. Мечников И.И. открыл фагоцитоз. 10. Эритроциты разрушаются в красном костном мозге. Задание 2. Ответить на вопросы. Задача 1. При микроскопическом исследовании крови больного обнаружили повышенное содержание лейкоцитов (30 тысяч).

Это встревожило врача. Почему? Задача 2 Это самые крупные клетки человека. Их размер колеблется от 8 до 20 мк. Это –“одетые в белые халаты санитары нашего организма”. Что это за клетки? Почему им дали такое название? Задача 3 Если судно в море получает пробоину, команда старается закрыть образовавшуюся дыру любым подсобным материалом. Природа в изобилии снабдила кровь собственными заплатами. Назовите их. Задача 4 Как изменится количество эритроцитов у людей, живущих в горах?

2 Задание: Соотнесите главные органы растения с их функциями Органы растения Функции 1 Стебель А. Наружный слой, который защищает внутренние ткани от … холода. 2 Корень В, Он состоит из покровной ткани и выполняет защитную функцию. С. Основной слой, он самый толстый и самый мощный. D. Она отвечает за поглощение воды. Е. Она находится в центре, она более мягкая, так как все ее клетки живые и заполнены питательными веществами. F. Проводящие элементы располагаются в центре.​

Оценка: 1. Предложите эксперименты, с помощью которых удастся аргументиро- ванно доказать роль каждой зоны корня. 2. Оцените, как и через какие структ … уры происходит транспорт веществ от клеток корня к клеткам стебля.​

Рассмотрите рисунок части поперечного среза листа. Расскажите о строение устьица. Напишите названия частей устьица и клеток листа, обозначенных цифрам … и. В учебнике по биологии написано только про кожицу, мякоть листа, жилки, столбчатую ткань, губчатую ткань, замыкающие клетки, устьичную щель, дыхательную полость, воздухоносную полость. А учительница по биологии если что-то не из учебника, то скажет что списываем. Помогите пожалуйста, дам 15 баллов​

помогите пж, в конце написано капилляры​

Составьте схему- таблицу для болезней, описанных в параграфе сформулировав обязательные компоненты-столбцы и строки таблицы, требущие описания. Заполн … ите её, не используя учебник, а затем перепроверьте полноту воспроизведенного вами материала​

I. Определите по характеристикам отряды насекомых: 1. Надкрылья кожистые, выпрямленные на спине, задние крылья – веером. Ротовые органы – грызущие, за … дние ноги обычно прыгающие. 2. Колюще-сосущий ротовой аппарат, надкрылья неоднородные: наполовину толстые, жесткие. А на вершине – мягкие, тонкие. Есть пахучие железы. 3. Одна пара крыльев. Есть жужжальца. Ротовые органы колющие или лижущие. Хорошие летуны. Личинки безногие, безголовые или с головой. 4. Первая пара крыльев жесткая, вторая пара – перепончатые. Все тело покрыто толстым слоем хитина. Ротовой аппарат грызущий. 5. Две пары больших крыльев, покрытых чешуйками. Ротовой аппарат сосущий – у взрослых особей, грызущий – у личинки. Ножки слабые, но цепкие.6. Крупная голова с большими глазами. Две пары вытянутых прозрачных крыльев. Хищники. У личинок есть маска. 7. Две пары прозрачных крыльев. Ротовые органы грызущие или сосущие. Яйцеклад или жало. 8. Колюще-сосущий хоботок. Две пары прозрачных крыльев. Питаются исключительно соком растений. ​

Напишите сообщение про моллюсков План: 1. Название и систематика. 2. Внешнее строение 3. Внутреннее строение. 4. Значение в природе и жизни человека. … 5. Почему выбрал его и что узнал?

ГДЗ биология 6 класс Пасечник Линейный курс Дрофа 2020 Задание: § 27 Рост и развитие растений

На данной странице представлено детальное решение задания § 27. Рост и развитие растений по биологии для учеников 6 классa автор(ы) Пасечник. Линейный курс

§ 27. Рост и развитие растений

Стр. 147. Вопросы в начале параграфа

№ 1. Что такое рост?

Рост – это естественный процесс количественного изменения (увеличение массы, объёма, размера живого организма) за счет увеличения количества и размеров клеток его структуры.

№ 2. Какие признаки свидетельствуют о росте организмов?

О росте живых организмов свидетельствует увеличение массы, объёмов или размеров его тела.

Стр. 151. Вопросы после параграфа

№ 1. Что лежит в основе роста организмов?

Причина роста растений — деление и рост клеток. Именно с деления клеток образовательной ткани начинается рост. Если обрезать верхушки корня и молодых побегов, то это приведёт к прекращению их роста и образованию боковых корней и побегов.

№ 2. За счёт чего происходит рост корня и побега у растений?

Корень растения растет в длину верхушкой, на которой расположены молодые клетки образовательной ткани. Увеличение корня происходит за счет деления клеток этой ткани.

На вершине стебля растения находится ростовая часть побега – конус нарастания. Эта часть также состоит из образовательной ткани, клетки которой непрерывно делятся. Увеличение их количества обеспечивает рост побега у растений в длину.

№ 3. Какова связь между сезонными изменениями и ростом и развитием растений?

В весенний период у всех растений начинается процесс сокодвижения. У деревьев и кустарников распускаются почки, начинается активное наращивание вегетативной массы. В это время растения хорошо растут в высоту и ширину. Рост и развитие продолжается и в летнее время года. В этот период растения получают достаточно питательных веществ и воды из почвы, солнечной энергии.

С приходом осени процессы вегетативного роста замедляются, у деревьев и кустарников происходит сбрасывание листьев, травы сохнут. После листопада начинается полная остановка всех процессов развития, а значит и роста растений вплоть до последующей весны.

Взаимосвязаны тесно между собой рост и развитие растений. Когда растение начинает прорастать, начинается процесс его активного развития. С течением времени оно из семени превращается в цветок, который развивается, отмирает и дает семена. Благодаря росту происходит развитие, итог которого – рост нового организма.

Стр. 152. Подумайте

Почему рост и развитие взаимосвязаны?

Рост и развитие являются неотъемлемыми свойствами любого живого организма. Поглощая воду и питательные вещества, организм получает энергию для своего роста. Также происходят и все процессы обмена – дыхание, фотосинтез и т.д. Таким образом, растение растет в длину и в ширину, развиваются все его органы. Через время из семени прорастает растение, у него формируется цветок, а на его месте – плод с содержащимися внутри семенами.

Однако темпы роста и развития при этом у каждого отдельного растения могут быть разными. Например, хризантема растет очень быстро в начале лета, но не цветет. Это значит, что процесс развития очень медленный. Аналогичная ситуация происходит и с озимыми растениями, которые высеваются весной. Они быстро растут, но к репродукции не переходят.

Поэтому границу между ростом и развитием можно установить только условно. Потому что определяется она чувствительностью средств, которые применяются исследователям для изучения роста и развития. Это могут быть наблюдения в микроскоп или глазомерная оценка состояния растения.

Стр. 152. Задание

Прочитайте текст параграфа, составьте план ответа на вопрос: «Что лежит в основе роста организмов?»

В основе роста живых организмов лежит процесс митоза – деление клеток.

План ответа:

  1. Что такое рост организмов?

  2. Митоз как основа роста организмов.

  3. Распределение генетического материала между дочерними клетками.

  4. Фазы деления клеток и рост организмов.

Рис. 1. ГДЗ биология 6 класс Пасечник Линейный курс Дрофа 2020 Задание: § 27 Рост и развитие растений

Урок 14. Внутреннее строение корня

Урок 14. Внутреннее строение корня

Цели: продолжить знакомство со строением корня, сформиро- вать понятие о зонах корня и их функциях, раскрыть особенности строения различных зон корня на клеточном уровне; продолжить формирование понятия о тканях, познакомить с различными ти- пами тканей на примере клеточного строения корня.

Оборудование и материалы: таблицы: «Клеточное строение корня», «Покровная ткань растений», «Образовательная ткань растений», «Проводящая ткань растений», гербарии растений, проростки гороха или пшеницы, выращенные в грубой песчаной почве (чтобы корневой чехлик был лучше заметен), лупы (на каж- дый стол), проростки фасоли, гороха, пшеницы, результаты опы- та, доказывающего верхушечный рост корня.

Ключевые слова и понятия: корневой чехлик, зона деления, зона растяжения (зоной роста), зона всасывания (зона поглоще- ния), корневые волоски, кора корня, зона проведения, древесина, луб, сосуды, камбий, кора, пробка.

Ход урока

I.             Актуализация знаний

Рассказ с ошибками

(Рассказ с ошибками раздается в печатном виде каждому из учеников или один экземпляр на парту. Учащимся дается око- ло 5 мин, чтобы прочитать его и исправить все ошибки. Затем каждый из учеников читает по одному предложению, называет и исправляет ошибки.)

– Найдите и исправьте биологические ошибки в тексте.

Корень – генеративный орган растения. Все растения на земле име- ют корни. Основная функция корней – это укрепление растения в почве, обеспечение его водой и минеральными веществами, а также кислоро- дом. Корни под землей дышат кислородом, содержащимся в воздухе, находящимся между частичками почвы. Вся совокупность корней одно- го растения называется корневой системой. В корневой системе всех растений можно выделить главный корень. В процессе прорастания семени главный корень появляется первым. На главном корне разви- ваются придаточные корни, а от стебля растут боковые. Корневая си- стема, в которой четко виден главный корень, называется стержневой. Стержневая корневая система характерна для однодольных растений. Горох, фасоль, бобы имеют стержневую корневую систему. Корневая система, в которой главный корень не отличается от прочих, называет- ся мочковатой. Мочковатая корневая система развивается у растений, образующих корнеплоды.

 

II.            Изучение нового материала

Рассказ учителя с элементами беседы

Давайте рассмотрим строение корня более подробно. Глав- ный, боковые и придаточные корни растения имеют сходное строение. Для того чтобы разобраться с особенностями строе- ния корня растения, рассмотрим проростки гороха или фасоли.

(Проростки и лупы желательно раздать на каждый стол.)

Рассмотрите кончик корня фасоли через лупу. Обратите внимание, что он как бы одет в маленький колпачок – корневой чехлик, который защищает верхушку корня от твердых частичек почвы, которые могут ее поранить.

Если рассмотреть срез корня под микроскопом, то хорошо видно, что корневой чехлик состоит из нескольких слоев клеток. Наружные клетки постоянно погибают и слущиваются, после чего превращаются в слизь, которая уменьшает трение.

Но почему же корневой чехлик полностью не исчезает в конце концов? Все дело в том, что под корневым чехликом расположены клетки, которые активно делятся. Эта часть корня так и называ- ется – зона деления.

– Как вы думаете, какой тканью представлена зона роста? (Ответы учащихся.)

Она представлена образовательной тканью. Наружные клетки зоны деления постоянно обновляют корневой чехлик. Стенки их утолщаются и приобретают прочность и способность защищать нежные, молодые клетки зоны деления корня. Если растение ра- стет на грубых, песчаных почвах, корневой чехлик становится более мощным. А у растения, обитающего на мягких, суглинистых почвах, он значительно меньше.

Внутренние клетки зоны деления как бы откладываются вверх. Они начинают активно расти. (Именно из них в дальнейшем будут строиться все остальные части корня.) Эта часть корня называется зоной растяжения, или зоной роста. Она небольшая, всего 3–9 мм в длину. Молодые клетки здесь постоянно растут, удлиняются, тем самым увеличивая длину корня. Растягиваясь, зона роста протал- кивает вглубь зону деления, защищенную корневым чехликом.

Доказать, что корень растет верхушкой, очень просто. (Демонстрируются условия опыта и его результат. Можно так-

же дать задание ученикам, интересующимся биологией, проде- лать эксперимент дома, а на основе выводов подготовить доклад.) Для этого необходимо взять проросток фасоли, бобов или гороха. При помощи туши нанести на главный корень метки на равном расстоянии друг от друга. И посмотреть на проросток на следующий день. На участке корня, расположенном ближе

 

к основанию, расстояние между метками не изменилось, а на вер- хушечной части корня – увеличилось.

–             О чем это говорит? (Это доказывает, что корень растения растет верхушкой.)

Выше зоны растяжения расположена зона всасывания, или зона поглощения. Рассмотрите проростки фасоли, лежащие на ваших столах. Обратите внимание, что часть корня как бы покрыта лег- ким пушком. Это корневые волоски – особые выросты наружных клеток зоны всасывания. Их длина обычно составляет 0,1–2 мм, а у некоторых растений доходит до 10 мм. Они плотно прилега- ют к частицам почвы и всасывают воду с растворенными в ней минеральными веществами. Кроме того, корневые волоски вы- деляют особую слизь, которая помогает растворять минеральную составляющую почвы для дальнейшего ее поглощения. Корневые волоски работают как насосы, всасывая питательный раствор, отсюда и название зоны. Срок жизни корневых волосков неболь- шой, чаще всего несколько дней, после чего они отмирают. Новые корневые волоски появляются на молодых клетках на границе зон растяжения и всасывания. Таким образом зона всасывания постоянно перемещается в почве, оставаясь ближе к концу корня.

–             Как вы считаете, какой в этом смысл? (В результате зона всасывания использует для питания все новые участки почвы.)

Корневые волоски очень нежные, и их легко повредить. В этом случае растение не сможет добывать из почвы минераль- ные вещества и воду.

–             Как вы думаете, что необходимо предпринимать при пе- ресадке растений для того, чтобы не повреждать корневые волоски? (Ответы учащихся.)

Лучше всего пересаживать растения с комочком почвы, в ко- торой они росли раньше, так как при этом не повреждаются кор- невые волоски.

–             Но какова основная роль корня, кроме укрепления расте- ния в земле? (Минеральное питание всего растения.)

Действительно, вода и минеральные вещества от корня до- ставляются ко всему растению.

–             Но как это все происходит?

Если рассмотреть под микроскопом поперечный срез корня зоны всасывания, снаружи мы увидим один слой клеток, образую- щих корневые волоски. Под этим слоем расположено несколько слоев живых клеток с тонкими стенками и крупными межклет- никами. Это кора корня.

–             Какой тканью представлена кора корня? (Ответы учащихся.)

 

Это покровная ткань. Середина корня практически полно- стью состоит из проводящей ткани, представленной двумя типами сосудов. Сосуды – длинные вытянутые полые клетки с толстыми оболочками.

Древесина – ткань, по сосудам которой вода с растворенными в ней минеральными веществами поднимается от корня растения к стеблю и листьям. Сосуды древесины представляют собой длин- ные полые трубки, составленные из мертвых клеток с одревеснев- шими стенками. Но корню необходимы органические вещества.

–             Откуда же они берутся? (Ответы учащихся.)

Вокруг древесины располагается еще одна проводящая ткань корня – луб. По сосудам луба органические вещества перемеща- ются от стебля и листьев к клеткам корня.

Участок корня, расположенный выше зоны всасывания, назы- вается зоной проведения. Это самая длинная часть корня. Проводя- щая ткань здесь хорошо сформирована. Снаружи корень покрыт прочными клетками коры, под которой находится пробка – не- сколько слоев мертвых клеток. Живое содержимое этих клеток отмирает, оболочки утолщаются, и они становятся непроницаемы для воды и воздуха. Межклетники пробки заполнены воздухом, что является прекрасной защитой от перепадов температур, иссу- шения, механических повреждений. Корень в этой части не мо- жет поглощать воду и минеральные вещества, поэтому основной функцией является проведение растворенных минеральных ве- ществ и воды.

Кроме роста в длину, корень увеличивается и в ширину. Это происходит благодаря клеткам особой образовательной ткани – камбия. Камбий – слой клеток, способных делиться и образовы- вать клетки других тканей. Камбий расположен между древесиной и лубом. Благодаря клеткам камбия корень постепенно утолщает- ся за счет древесины и луба, т. е. объем древесины и луба постоян- но увеличивается, а значит, возрастает проводящая способность корня.

Различные зоны корня выполняют различные функции, но все они находятся в тесном взаимодействии друг с другом, что обеспечивает нормальную жизнедеятельность всего растения.

III.          Закрепление знаний и умений

1.            Самостоятельная работа учащихся с учебником

– Пользуясь материалом, изученным на уроке, а также тек- стом учебника (учебник И.Н. Пономаревой § 14; учебник В.В. Пасечника § 20), заполните таблицу.

 

(Необходимо обратить внимание учащихся на то, что зоны корня, описанные в учебнике первыми, на рисунке располага- ются ниже прочих. Поэтому заполнение таблицы следует начать со схематичного рисунка и следить за тем, чтобы текст примерно соответствовал изображению.)

 

Зона корня        Рисунок              Строение           Функции

                                              

2.            Фронтальный опрос

– Ответьте на вопросы.

1.            Что такое корневой чехлик, какова его функция?

2.             В какой части корня расположена зона роста?

3.            Опишите опыт, доказывающий, что корень растет верхушкой.

4.            Как визуально отличить зону всасывания?

5.            Приведите примеры тканей, представленных в корне ра- стения.

6.            Какие части корня представлены образовательной тканью?

7.            Какова основная функция древесины и луба?

8.            За счет чего корень растет в ширину?

9.            Какие свойства коры и пробки помогают защитить корень от перепадов температур, иссушения, механических повре- ждений?

IV.          Подведение итогов урока Домашнее задание

1.            Прочитать параграф, знать основные термины. (Учебник

И.Н. Пономаревой § 14; учебник В.В. Пасечника § 20.)

2.            Закончить заполнение таблицы.

Творческое задание. Составить кроссворд по теме «Корень», оформить его на отдельном листе.

Задания для учеников, интересующихся биологией.

1.            Попробовать вырастить проростки фасоли, гороха, пшени- цы или другого растения в песчаной и глинистой почве и в стакане с водой и минеральной подкормкой. Через 10–14 дней аккурат- но выкопать растения, промыть корневую систему и рассмотреть через лупу с 10-кратным увеличением размер корневого чехлика. Сделать вывод о том, как условия произрастания сказались на раз- мере корневого чехлика.

2.            Попросить у учителя биологии микроскоп и готовый мик- ропрепарат «Митоз в кончике коня». Рассмотреть микропрепарат. Зарисовать увиденное. По каким признакам можно определить, что клетки здесь молодые и постоянно делятся?

Биология

Поурочные разработки по Биологии 6 класс к умк И.Н. Пономаревой — 2017 год

Корень, его строение и значение — ОРГАНЫ РАСТЕНИЙ

Тип урока: урок открытия нового знания.

Используемые технологии: здоровьесбережения, проблемного обучения, групповой деятельности, развивающего обучения, интерактивные, игровые.

Формируемые УУД: к. — строить речевые высказывания в устной форме; аргументировать свою точку зрения; строить продуктивное взаимодействие со сверстниками и взрослыми; р. — формулировать цель урока и ставить задачи, необходимые для ее достижения; планировать свою деятельность и прогнозировать ее результаты; работать по плану, сверять свои действия с целью и при необходимости исправлять ошибки самостоятельно; осуществлять рефлексию своей деятельности; п. — устанавливать причинно-следственные связи; сравнивать и делать выводы на основе сравнений; составлять план параграфа; работать с натуральными объектами; л. — формировать и развивать познавательный интерес к изучению природы, научное мировоззрение; применять полученные знания в практической деятельности.

Планируемые результаты: объяснять значение понятий: корень, корневые системы (стержневая и мочковатая), корневой чехлик, корневые волоски, зоны корня; различать и определять типы корневых систем на рисунках, гербарных экземплярах, натуральных объектах; называть части корня по рисункам; устанавливать

взаимосвязь строения и функций частей корня; объяснять особенности роста корня; характеризовать значение видоизмененных корней для растений; проводить наблюдения и фиксировать их результаты во время выполнения лабораторной работы; соблюдать правила работы в кабинете биологии, обращения с лабораторным оборудованием.

Оборудование и материалы: учебник, гербарий растений со стержневой и мочковатой корневыми системами, таблицы “Строение корня растения”, “Клеточное строение корня”; проростки семян (фасоли, гороха, пшеницы, ржи, кукурузы) в возрасте 5-7 и 10—12 дней, лупа (на каждую парту).

Общие рекомендации. Изучаемые на уроке термины целесообразно записать на доске (представить на интерактивной доске). Для проверки домашнего задания можно подготовить слайд с утверждениями. Перед началом проведения лабораторной работы необходимо напомнить ученикам о правилах техники безопасности при обращении с лабораторным оборудованием.

Ход урока

I. Организационный момент

(Учитель приветствует учеников, проверяет готовность к уроку, напоминает ученикам о правилах обращения с лабораторным оборудованием.)

II. Проверка домашнего задания

(Проверку домашнего задания можно провести в форме фронтального опроса.)

1. Выберите верные утверждения.

— Семя — вегетативный орган растения (нет).

— Семя — зародыш будущего растения (нет).

— Рубчик — след от повреждения семени скальпелем (нет).

— Семявход — маленькое отверстие в семенной кожуре, через которое происходит проникновение воды в семя (да).

— Эндосперм — запас питательных веществ в семени (да).

— Эндосперм присутствует в семенах всех растений (нет).

— Семена двудольных растений не имеют эндосперма (нет).

— Фасоль относится к двудольным растениям (да).

— Большую часть семени зерновки пшеницы занимает зародыш (нет).

— Семядоли — это первые листья будущего растения (да).

— Наличие запасных питательных веществ является самым главным условием прорастания семян (нет).

2. Ответьте на вопросы.

— Семя — это вегетативный или генеративный орган растения? (Генеративный.)

— Для чего семенам фасоли нужна плотная семенная кожура? (Она выполняет защитную функцию.)

— Что нужно сделать для того, чтобы семя проросло? (Для этого необходимо поместить семена во влажную среду и обеспечить доступ воздуха. )

— Что происходит с семенами во влажной среде? (Семена во влажной среде набухают.)

— Как внутрь семян проникает влага? (Через особое отверстие — семявход.)

— Почему не все набухшие семена всходят? (Неживой зародыш, недостаток кислорода, низкая температура.)

— Для чего прорастающим семенам необходима вода? (Зародыш может поглощать только жидкие питательные вещества.)

— Почему семена необходимо высевать в рыхлую почву? (В такой почве есть кислород.)

— Почему семена различных растений высевают в разные сроки? (Из-за разных требований к температуре и увлажнению.)

— Семена каких растений прорастают при наиболее низких температурах? (Злаков.)

— Для чего семенам необходим период покоя? (Покой семян — приспособление, предохраняющее их от прорастания в неблагоприятные сезоны.)

— Какие растения называют однодольными, а какие двудольными? Приведите примеры этих растений. (У однодольных растений одна семядоля (кукуруза, пшеница, ирис, ландыш), у двудольных — две семядоли (горох, акация, мак, томат). )

— Какие общие черты строения можно выделить у однодольных и двудольных растений? (Части зародыша и их функции.)

— Что такое эндосперм? (Запас питательных веществ для зародыша.)

III. Работа по теме урока

1. Корневые системы растений

Сегодня мы с вами будем говорить о корневой системе растений.

(Учитель напоминает, что определения рассматриваемых на уроке новых биологических понятий необходимо записать в словарь терминов.)

Маленький зародышевый корешок растет, постепенно удлиняется и утолщается, превращаясь в сильный корень. Представьте, насколько мощной должна быть корневая система у таких растений, как сосна или дуб, чтобы удержать ствол со всеми ветками и листьями!

На протяжении всей жизни у растения образуются новые корни и растут старые. Совокупность всех корней растения называют корневой системой.

Рассмотрим строение корневых систем различных растений.

(Учитель демонстрирует гербарии растений с различной корневой системой, а также проросшие семена фасоли, гороха, зерновки пшеницы, кукурузы, проросшую луковицу лука. )

Если мы посмотрим на корневую систему двудольных растений — фасоли, гороха, тыквы, одуванчика, то увидим основной, наиболее ярко выраженный корень, от которого отходят корешки поменьше. Этот корень называют главным, а корешки, которые растут от главного корня, — боковыми. От стеблевой части побега отходят придаточные корни. Они как будто дополняют основную корневую систему растения. Некоторые сельскохозяйственные культуры, такие как картофель и капуста, окучивают, чтобы увеличить количество придаточных корней. Корневую систему, в которой главный корень четко выражен, называют стержневой.

Но если мы посмотрим на корневые системы однодольных растений — пшеницы, ржи, овса, пырея, лука, то не увидим главного корня, а заметим большое количество равноценных придаточных и боковых корней. Такая корневая система называется мочковатой.

Чтобы лучше познакомиться со строением и развитием стержневых и мочковатых корневых систем, выполним практическую работу.

П.Р. № 2 “Типы корневых систем. Строение стержневой и мочковатой корневых систем”

1. Рассмотрите проросшие семена фасоли в возрасте 5—7 и 10—12 дней.

2. Определите, какие изменения произошли в корневой системе этих проростков.

3. Рассмотрите корневую систему взрослого растения фасоли. Найдите главный и боковые корни.

4. Зарисуйте корневую систему проростков фасоли различного возраста и взрослого растения фасоли.

5. Рассмотрите проросшие зерновки пшеницы в возрасте 5—7 и 10—12 дней.

6. Рассмотрите корневую систему взрослого растения пшеницы. Найдите придаточные и боковые корни.

7. Зарисуйте корневую систему проростков пшеницы в возрасте 5—7 и 10—12 дней, а также корневую систему взрослого растения пшеницы.

8. Сравните корневые системы фасоли и пшеницы.

9. Сделайте вывод о сходствах и различиях корневых систем фасоли и пшеницы.

Вопросы к классу

— Какие изменения происходят в корневой системе проростков фасоли разного возраста?

— Какой тип корневой системы у фасоли?

— Сколько корней появляется на первой стадии развития проростка пшеницы?

— Какой тип корневой системы у пшеницы?

— Как происходит формирование корневой системы пшеницы?

— В чем отличие развития корневых систем пшеницы и фасоли?

2. Строение корня

Главный, боковые и придаточные корни растения имеют сходное строение. Внешнее строение корня мы изучим в процессе выполнения лабораторной работы.

Рассмотрим проросшие семена некоторых хорошо известных вам растений.

Л.Р. №2 “Строение корня проростка”

(Учащиеся выполняют лабораторную работу по инструктивной карте на с. 42 учебника.)

Рассматривая кончик корня через лупу, вы заметили, что он как бы одет в маленький колпачок — корневой чехлик. Он защищает верхушку корня от твердых частичек почвы, которые могут ее поранить. Клетки корневого чехлика живут всего несколько дней и постоянно слущиваются с его поверхности. Наружные слои этих клеток вырабатывают слизь, которая уменьшает трение между корнем и частичками почвы.

Но почему корневой чехлик полностью не исчезает? Все дело в том, что под ним расположены клетки, которые активно делятся. Эта часть корня так и называется — зона деления. Она представлена образовательной тканью. Наружные клетки зоны деления постоянно обновляют корневой чехлик. Стенки утолщаются, приобретают прочность и способность защищать нежные, молодые клетки зоны деления корня. Если растение растет на грубых, песчаных почвах, корневой чехлик становится более мощным. А у растения, обитающего на мягких, суглинистых почвах, он значительно меньше.

Внутренние клетки зоны деления как бы откладываются вверх. Они начинают активно расти. Именно из них в дальнейшем будут

строиться все остальные части корня. Эта часть корня называется зоной растяжения, или зоной роста. Она небольшая, всего 3—9 мм в длину. Молодые клетки здесь постоянно растут, удлиняются, тем самым увеличивая длину корня. Растягиваясь, зона роста проталкивает вглубь зону деления, защищенную корневым чехликом. Доказать, что корень растет верхушкой, очень просто.

Для этого необходимо взять проросток фасоли или гороха. При помощи туши нанести на главный корень метки на равном расстоянии друг от друга. На следующий день на участке корня, расположенном ближе к основанию, расстояние между метками не изменится, а на верхушечной части корня — увеличится.

Выше зоны растяжения расположена зона всасывания, или зона поглощения. Рассматривая проростки гороха, вы заметили, что часть корня как бы покрыта легким пушком. Это корневые волоски — особые выросты наружных клеток зоны всасывания. Их длина обычно составляет 0,1—2 мм, а у некоторых растений достигает 10 мм. Корневые волоски плотно прилегают к частицам почвы и всасывают воду с растворенными в ней минеральными веществами. Кроме того, они выделяют особую слизь, которая помогает растворять находящиеся в почве минеральные вещества для дальнейшего их поглощения. Корневые волоски работают как насосы, всасывая питательный раствор, отсюда и название зоны. Срок жизни корневых волосков небольшой — всего несколько дней, после чего они отмирают. Новые корневые волоски появляются на молодых клетках на границе зон растяжения и всасывания. Таким образом, зона всасывания постоянно перемещается, но остается ближе к концу корня.

Корневые волоски очень нежные, и их легко повредить. Поэтому растения пересаживают вместе с комочком почвы, в которой они росли.

Вода и минеральные вещества от корня доставляются ко всему растению.

Участок корня, расположенный выше зоны всасывания, называется зоной проведения. Это самая длинная часть корня. Проводящая ткань здесь хорошо сформирована. Снаружи корень покрыт прочными клетками коры, под которой находится пробка — несколько слоев мертвых клеток. Корень в этой части не может поглощать воду и минеральные вещества, поэтому основной функцией является проведение растворенных минеральных веществ и воды.

Различные зоны корня выполняют разные функции, но все они находятся в тесном взаимодействии друг с другом, что обеспечивает нормальную жизнедеятельность всего растения.

3. Рост корня

Размер и форма корневой системы растений зависят и от условий их произрастания. Например, корневая система сосны, растущей на песчаной почве, будет отличаться от корневой системы сосны, растущей на болоте. У сосны, растущей на песчаной почве, корневая система будет стержневой, как и положено двудольному растению. Кроме того, ее корни будут проникать глубоко в почву в поисках влаги. Сосна, растущая на болоте, будет иметь корневую систему, больше напоминающую мочковатую. Корни этого дерева занимают большую площадь, но не проникают глубоко в землю.

Корень растет верхушечной частью, и если удалить верхушку главного корня, то его рост в длину прекратится, зато боковые корни начнут отрастать быстрее. Это свойство корней используют в растениеводстве. При пересадке рассады в открытый грунт прищипывают кончик главного корня. Этот метод называется прищипыванием, или пикировкой.

В результате прищипывания развивается сильно разветвленная корневая система, которая располагается в верхних, самых плодородных слоях почвы. Соответственно, проросток будет развиваться быстрее и растение даст больший урожай.

4. Видоизменения корней

(Учитель предлагает учащимся познакомиться с дополнительным материалом или прослушать сообщение одноклассника, основой для которого является данный дополнительный материал. Используются слайды с изображением описываемых растений.)

Дополнительный материал

Кроме основных функций — обеспечения водно-солевого питания и укрепления растения в почве, — у корней есть и другое назначение. Например, у некоторых растений в корнях могут откладываться запасные питательные вещества. Эти корни сильно разрастаются и приобретают иногда очень диковинную форму.

В образованных из главного корня и нижних участков стебля корнеплодах может запасаться сахар, и тогда они имеют сладкий вкус. Некоторые растения (например, георгин, чистяк, батат) образуют не один корнеплод, а множество корневых клубней, возникающих на боковых или придаточных корнях. Батат — растение, возделываемое в тропических и субтропических странах и заменяющее местным жителям картофель.

У многих бобовых растений на боковых корнях образуются бактериальные клубеньки. В молодых корнях этих растений поселяются особые бактерии, которые способствуют усвоению азота из воздуха, тем самым давая возможность растениям благополучно обитать на бедных азотом почвах. Кроме того, азот, накапливаясь в корнях этих растений, обогащает почву.

У некоторых луковичных растений (гусиный лук, крокусы, гладиолусы) корни выполняют еще одну очень специфическую функцию. Отдельные корешки устроены таким образом, что, сокращаясь, подобно растянутой резинке, они способны увлекать луковицу за собой глубже под землю.

У некоторых тропических растений имеются особые придаточные корни, способные получать влагу из влажного воздуха, поэтому их называют воздушными корнями.

Корни некоторых растений, обитающих в мангровых зарослях, где воздуха крайне мало, так как все свободное пространство между частичками почвы заполнено водой, поднимаются над поверхностью почвы и поглощают кислород из воздуха, т. е. дышат. Эти корни называют дыхательными.

Растения мангровых зарослей используют придаточные корни не только для питания или дыхания, но и для опоры. Мангровые заросли — очень топкое место, к тому же на этих территориях часто случаются приливы, отливы или разливы рек. Придаточные корни растут от ствола под углом вниз и дополнительно укрепляют растение. Это так называемые ходульные корни. Они удерживают огромные стволы с листьями высоко над водой. Такие корни имеет филодендрон.

У фикуса бенгальского, или баньяна, развиваются столбовидные корни. Они формируются на крупных ветвях, растут вертикально вниз, достигают почвы и укореняются в ней. Постепенно корни утолщаются, приобретая вид столбов. Эти корни подпирают огромные ветви фикуса, не давая им сломаться под собственной тяжестью. В Индии растет священная баньяновая роща. На самом деле это одно дерево с огромным количеством столбовидных корней, которое занимает площадь около 5000 м2.

Придаточные корни на стебле плюща помогают ему держаться за кору дерева или цепляться за мельчайшие неровности на стенах, позволяя стеблю подниматься высоко вверх. Это так называемые корни- прицепки.

Корни некоторых тропических деревьев растут от основания ствола вдоль поверхности земли, т. е. имеют утолщенную по вертикали форму. Эти корни укрепляют растение в почве, увеличивая площадь опоры ствола.

IV. Рефлексивно-оценочный этап

(Учитель проводит обобщающий опрос по изученной теме.)

— Какова функция корневого чехлика?

— В какой части корня расположена зона роста?

— Как можно доказать, что корень растет верхушечной частью?

— Как визуально отличить зону всасывания?

— Из каких растительных тканей состоит корень?

— Что помогает защитить корень от перепадов температур и механических повреждений?

— Почему зону проведения называют еще и зоной ветвления?

— Какие типы корней отрастают от зоны ветвления?

Домашнее задание

Прочитать § 7, повторить основные термины, выполнить задания 1—3 в конце параграфа.


 

подземные органы высших растений. Экопарк Z

Пламенный привет посетителям этой страницы, пришедшим из социальных сетей, да и всем остальным тоже! В апреле 2021-го года наблюдал удивительное явление: обильный поток посетителей из 4-х социальных сетей. В связи с этим настоятельно рекомендую всем неоднократно и регулярно посещать сайт rtbsm.ru — там в общих чертах изложена Российская Теннисная Балльная Система Марии (Шараповой).

Приглашаю всех полюбоваться на Фото и Видео красавицы Марии — надеюсь, что Вы поделитесь адресом сайта rtbsm.ru с друзьями и знакомыми.

Главная проблема — известить Марию, чтобы она лично как можно скорее заявила на весь мир о РТБСМ.

Корни — осевые, обычно подземные вегетативные органы высших растений, которые обладают неограниченным ростом в длину.

Занимаясь посадками и выращиванием растений, необходимо знать тип корневой системы каждого выращиваемого растения, чтобы обеспечить ему хорошие условия роста, развития и плодоношения, а также чтобы правильно сочетать растения в смешанных интенсивных посадках.

Помимо основного корня многие растения имеют боковые и придаточные корни. Все корни растения образуют корневую систему. Если главный корень мал, а придаточные корни велики, корневую систему называют мочковатой.

Корневую систему называют стержневой, если главный корень значительно преобладает.

Если хорошо развиты и главный корень, и придаточные корни, то корневую систему называют смешанной.

Историческое развитие корня

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 м2.

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 мм2 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

А влияет ли температура воды на интенсивность всасывания корнем воды?

Температура сильно влияет на работу корня.

Тёплая вода активно поглощается корнями.

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.
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.

Приглашаю всех высказываться в Комментариях. Критику и обмен опытом одобряю и приветствую. В хороших комментариях сохраняю ссылку на сайт автора!

И не забывайте, пожалуйста, нажимать на кнопки социальных сетей, которые расположены под текстом каждой страницы сайта.
Продолжение тут…

Как омолодить антуриум?

Комнатное растение антуриум очень популярно. Его необычные глянцевые цветки привлекают внимание, цветение длится долго, растение может цвести и зимой при достаточном освещении. Уход за антуриумом не сложный, зная определенные правила, выращивать и размножать его не трудно.

Как выглядит старый антуриум?

Антуриум со временем теряет свой декоративный вид. Нижние листья отмирают и образуется некрасивый «ствол». Но не только в этом проблема. У старого антуриума и листья, и цветки мелкие, часто он и вовсе не цветет. Реальный возраст антуриума может быть разным, но внешний вид его подскажет, что пора растение омолаживать.

Старые антуриумы выглядят по-разному в зависимости от сорта и условий содержания. Некоторые дают много боковых побегов, превращаясь в пышный куст с множеством мелких цветков. Другие имеют только одну розетку листьев, которая постепенно поднимается над почвой на невысоком стволике, покрытом  остатками старых листьев.

Как омолодить антуриум?

У антуриумов, как и у других Ароидных, есть воздушные корни. Они могут быть довольно большими или только зачаточными. Они заметны под листьями на стволике антуриума. Чтобы омолодить антуриум нужно просто отрезать его верхушку с листьями так, чтобы оставить 2-3 этих воздушных корня, а потом посадить ее в почву. Есть несколько способов укоренить верхушечный черенок антуриума.

1 способ. Нужно сначала отрастить корни, а потом срезать верхушку. Для этого верхнюю часть  верхушки оголенного стебля оборачивают мхом, мох регулярно увлажняют до тех пор, когда корни не прорастут через мох. Это происходит довольно быстро. После этого срезают стебель и вместе с моховым комом, пронизанным корнями (не повредите корни при срезке!), высаживают в горшок.

2 способ. Сначала следует приготовить очень рыхлый субстрат в небольшом горшке. Кроме покупной земли для ароидных туда обязательно добавляют для рыхлости мох, древесный уголь, сосновую кору, вермикулит, кокосовое волокно. Затем просто срезают верхушку с антуриума с несколькими зачатками воздушных корней и высаживают в горшок так, чтобы эти корни были в почве, но розетку не заглубляют. Антуриум прекрасно укореняется без всяких забот. Поливать регулярно, но важно, чтобы вода при поливе сразу свободно вытекала из горшка, как при выращивании орхидей.

3 способ. Небольшие верхушки можно просто поставить в стакан с водой так, чтобы в воде была только часть ствола, но не черешки листьев. Когда будет заметен рост корней, верхушку можно посадить в горшок. Недостаток способа – черенок может загнить в воде, особенно если недостаточно тепло.

Очень полезно такой посаженный в почву верхушечный черенок время от времени опрыскивать умеренно теплой водой. Перед посадкой можно окунуть его в раствор корневина или другого стимулятора роста корней. Температура в помещении должна быть 20-25 градусов.

Когда омолаживать антуриум?

Обычно антуриум омолаживают во время пересадки. От разросшегося старого куста отделяют боковые побеги с корнями (если они есть), а также срезают верхушки для укоренения.

Но лучшим способом будет такой: для укоренения срезать верхнюю часть антуриума с воздушными корешками (или все верхушки, если их несколько), но сам стволик с корнями в горшке не трогать. Полив после этого уменьшить, так как листьев нет и испарять влагу растению нечем. Через некоторое время начнут появляться боковые розетки листьев, которые со временем можно отделить и таким способом размножить антуриум.

Такое омоложение антуриума больше подходит для неопытных цветоводов, так как в случае неудачного укоренения верхушек, боковые побеги позволят все же сохранить растение.

  • < Назад
  • Вперёд >

Тесты для подготовки к ЕГЭ по биологии. Ботаника, ч. 2

Категория: Биология.

Тесты для подготовки к ЕГЭ по биологии. Ботаника, ч. 2

Тест 6. Цветковое растение

Решите, правильно или непра­вильно то или иное суждение. Вы­пишите номера правильных суждений.

1. Без растений была бы невозможна жизнь животных и человека.

2. Растения — одно из четырех царств живой природы.

3. Все цветковые растения имеют зеленую окраску.

4. Береза — цветковое растение.

5. Побег и корень — вегетативные органы растений.

6. Лист и стебель — тоже вегетативные органы растений.

7. В почве у растения находится один ветвящийся корень.

8. Цветок — орган привлечения насекомых.

9. Плод — вместилище питательных веществ, необходимых для роста растения.

10. Стебель у растений может быть укороченным, едва заметным.

11. У тыквы стебель стелющийся.

12. У картофеля семена образуются в почве.

13. Ягода — сочный плод.

14. Костянка — тоже сочный плод.

15. Плод-ягода у земляники, малины, ежевики.

16. Плод-костянка у сливы, черемухи, абрикоса.

17. Семянка, зерновка и боб — сухие плоды.

18. Плоды гороха и фасоли называются стручками.

19. Плод капусты — кочан.

20. Внутри плодов находится одно семя или много семян.

21. В каждом семени имеется один или несколько зародышей.

22. Все цветковые растения можно разделить на две группы: деревья и травы.

23. Основной стебель у дерева называется стволом.

24. Морковь — травянистое растение.

25. Травянистые растения бывают однолетними, двулетними и многолетними.

26. Морковь — однолетнее растение.

27. Ландыш, тюльпан, крапива — двулетние растения.

28. Деревья и кустарники бывают только многолетними.

29. Пионы и флоксы — многолетние травянистые растения.

30. Плоды березы и одуванчика распространяются при помощи ветра.

31. Плоды череды распространяются при помощи птиц.

Тест 7. Корень. Корневые системы

Допишите предложения:

1. Через корень растение получает из почвы воду и …

2. Все корни растения составляет его…

3. В корневой системе одуванчика хорошо выражен …

4. Корневая система одуванчика называется…

5. Корни, отрастающие от стебля, то называются …

6. Если главный корень не развивается или не отличается от многочисленных других корней растения, то корневая система называется…

7. На главном корне и придаточных корнях развиваются …

8. Верхний плодородный слой земли называется …

9. Темная окраска почвы зависит от наличия ней …

10. Почва отличается от горных пород наличием …

11. Почва обладает особым свойством, называемым …

12. При прорастании семени первым семенной кожуры появляется…

13. Корень растет в длину своей…

14. Отщипывание кончика корня при рассаживании молодых растений называется …

15. Кончик корня покрыт …

16. Под чехликом находится участок (зона) …

17. У георгина, чистяка и некоторых других растений некоторые боковые и придаточные корни превращаются в …

18. Длинный вырост наружной клетки корня называется …

19. Выше зоны всасывания находится зона …

20. Зона деления корня образована тканью, которая называется …

21. В зоне проведения корня развивается ткань, называемая …

22. Под слоем клеток, образующих корневые волоски, располагается …

23. Прочность и упругость корня обеспечивает ткань, называемая …

24. Поступлению воды из корня в стебель способствует …

25. Длинные мертвые полые клетки с толстыми оболочками, находящиеся в зоне проведения, называются …

26. При дыхании клетки корня поглощают …. а выделяют …

27. В результате утолщения боковых или придаточных корней образуются …

28. У плюща развиваются своеобразные корни — …

29. У моркови, свеклы, репы главный корень и нижние участки стебля превращаются в …

Тест 8. Корень. Корневые системы

Из предложенной информации по каждому вопросу выберите те буквенные обозначения, после которых даны правильные ответы.

1. Вода и минеральные соли поступают в растение из почвы:

а) через корни;

б) через корни и нижнюю часть стебля;

в) через корни и другие органы растения, соприкасающиеся с почвой.

2. У большинства однодольных растений корневая система:

а) стержневая;

б) мочковатая;

в) смешанная.

3. У моркови, свеклы, репы развиваются:

а) все виды корней;

б) только главный корень;

в) главный и боковые корни.

4. Корни у пшеницы, ржи, ячменя:

а) почти все одинаковой длины и толщины;

б) разные по длине и толщине;

в) почти все одинаковой длины и толщины, за исключением трех, которые заметно крупнее (длиннее и толще) остальных.

5. Боковые корни развиваются:

а) только на главном корне;

б) только на придаточных корнях;

в) как на главном, так и на придаточных.

6. Придаточные корни образуются:

а) только на главном корне;

б) только на нижней части стебля;

в) как на стебле, так и на листьях.

7. На поставленных в воду черенках тополя, ивы или черной сморо¬дины развиваются:

а) придаточные корни;

б) боковые корни;

в) придаточные корни, а на них боковые.

8. Корень растет в длину:

а) только верхушкой;

б) верхушкой и всеми другими следующими за ней участками;

в) участком, отходящим от стебля.

9. Главный корень развивается:

а) у однолетних растений;

б) у двулетних растений и многолетних;

в) у двудольных растений, выросших из семян.

10. Главный корень хорошо заметен в корневой системе:

а) фасоли;

б) пшеницы;

в) смородины, выросшей из стеблевого черенка.

11. Корневой чехлик можно увидеть:

а) только с помощью микроскопа;

б) с помощью лупы;

в) невооруженным глазом.

12. Клетки корневого чехлика:

а) живые;

б) мертвые, с толстыми оболочками;

в) наряду с живыми имеются мертвые.

13. Клетки зоны деления:

а) мелкие, расположенные рыхло;

б) мелкие, плотно прилегающие друг к другу;

в) крупные, округлые.

14. Корневой волосок представляет собой:

а) клетку наружного слоя корня с длинным выростом;

б) длинный вырост наружной клетки корня;

в) нитевидный боковой корешок.

15. Корневые волоски живут:

а) около месяца;

б) несколько дней;

в) около суток.

16. Корневые волоски обычно не бывают длиннее:

а) 10 мм;

б) 20 мм;

в) 30 мм.

17. Зона всасывания, как и другие зоны корня:

а) постоянно увеличивается в длину;

б) постоянно перемещается вслед за кончиком растущего корня и не увеличивается в длину;

в) не перемещается вслед за кончиком корня и не увеличивается в длину (на одном и том же участке вместо отмерших корневых волосков образуются новые).

18. Прочность и упругость корня обеспечивает:

а) покровная ткань;

б) проводящая ткань;

в) механическая ткань.

19. Огородные растения нужно поливать:

а) редко и понемногу;

б) редко, но обильно;

в) часто и понемногу;

г) часто и обильно.

20. Наибольшее количество воды растениям нужно:

а) во время роста;

б) во время созревания плодов;

в) во время цветения.

21. Культурные растения садов и огородов лучше поливать:

а) утром;

б) днем;

в) вечером.

22. Рыхление почвы способствует:

а) сохранению влаги и поступлению воздуха в почву;

б) сохранению влаги;

в) поступлению воздуха в почву.

23. Корнеплод моркови или свеклы образуется:

а) при разрастании главного корня:

б) при разрастании главного корня и нижних участков стебля;

в) при разрастании нижних участков стебля.

24. В результате утолщения боковых или придаточных корней развиваются:

а) клубни;

б) корневые шишки, или корневые «клубни»;

в) корнеплоды

Тест 9. Корневые системы

Распределите названные ниже растения по типам корневых систем, используя цифровые обозначения.

Корневые системы:

А. Стержневая —

Б. Мочковатая —

В. Стержневая с большим количеством придаточных корней —

Названия растений:

1. Мятлик

2. Пшеница

3. Кукуруза

4. Одуванчик

5. Рожь

6. Морковь

7. Свекла

8. Томат

9. Клевер

10. Подсолнечник

11. Подорожник

12. Лук

13. Картофель

14. Чеснок

15. Капуста

Тест 10. Расположение почек на побеге

Прочитайте названия растений и распределите их, используя цифро­вые обозначения, в группы по расположению почек на побегах.

Расположение почек на побеге:

1. Супротивное —

2. Очередное —

3. Мутовчатое —

Названия растений

1. Береза

2. Бересклет

3. Бузина

4. Вишня

5. Дуб

6. Жасмин

7. Жимолость

8. Ива

9. Клен

10. Каштан

11. Калина

12. Крыжовник

13. Липа

14. Малина

15. Осина

16. Орешник

17. Ольха

18. Олеандр

19. Рябина

20. Слива

21. Смородина

22. Тополь

23. Сирень

24. Черемуха

25. Шиповник

26. Яблоня

27. Крапива

28. Фикус

29. Мокрица

30. Элодея

Тест 11. Понятие «Побег»

В приведенных ниже предложе­ниях вместо точек напишите в тетради соответствующие сло­ва

1. Побегом называют стебель с расположенными на нем листьями и …

2. Участки стебля между двумя ближайшими узлами одного побега называются …

3. Угол между листом и расположенным над ним междоузлием называется … листа.

4. Расположение почек и листьев на побегах березы, подсолнечника, малины называют …

5. Мутовчатое расположение почек и листьев у элодеи и …

6. У сирени, клена, крапивы листья располагаются на побеге …

7. На верхушке побега обычно имеется … почка.

8. Почки, развивающиеся на междоузлиях, листьях и корнях, называются …

9. На побегах деревьев и кустарников под каждой почкой после листопада заметен листовой …

10. Почки снаружи покрыты почечными …

11. В центральной части почки находится зачаточный стебель, а на нем — …

12. Почку называют зачаточным …

13. Почки бывают вегетативными и …

14. Самую верхнюю часть зачаточного побега называют … нарастания.

15. Из генеративных почек развиваются побеги с …

16. Если побег удлиняется благодаря активному размножению и росту клеток междоузлия, то такой рост побега называют…

И.Г. Габриелян, МОУ СОШ №17, г. Солнечнодольск.

Метки: Биология

2.2: Области корня

Когда семя прорастает, первое, что выходит из кожуры, — это корень. Этот первоначальный «корень» называется корешком, и по мере своего роста он дает начало корневой системе. Чтобы понять, как растут корни, нам нужно заглянуть внутрь растущего корня. Если мы посмотрим на верхушку корня, мы можем распознать четыре области корня: корневая крышка, область деления клеток, область удлинения и область созревания (Рисунок \ (\ PageIndex {1} \)). Все эти области обычно находятся в пределах первых нескольких сантиметров от кончика корня, поэтому мы говорим об очень небольшой площади.

Рисунок \ (\ PageIndex {1} \): Regions of the Root от Openstax под лицензией CC BY 4.0.

Корневой колпачок

Корень, прорастающий в почву, сталкивается с физическими проблемами, такими как трение и потенциальное повреждение от частиц породы, присутствующих в почве. Корневой покров — это совокупность клеток (клеток паренхимы), расположенных на кончике корня, которые защищают его от механических повреждений. Он также выделяет слизистое вещество, называемое слизью, которое помогает корню более плавно врастать в почву. Корневая крышка также играет роль в восприятии растениями силы тяжести (гравитропизм), что заставляет корни растений всегда расти вниз (рисунок \ (\ PageIndex {2} \)).

Рисунок \ (\ PageIndex {1} \): Продольный разрез кончика корня. By DutraElliott находится под лицензией CC BY-NC-SA 4.0 через Flickr. Изменено, чтобы включить метки. Производная от оригинальной работы «Апикальная меристема в кончике корня лука» находится под лицензией общественного достояния через Wikicommons.

Область деления клеток

Область деления клеток находится прямо под корневой крышкой. В этой области клетки постоянно делятся (митоз), что означает постоянное генерирование новых клеток, в результате чего корень увеличивается в длину (первичный рост).Эти области активного деления клеток растений находятся в растущих кончиках корней и стеблей, и они называются апикальными меристемами.

Область удлинения

За областью деления клеток следует область удлинения. Когда в апикальной меристеме корня образуются новые клетки, они маленькие и округлые. В этой области они увеличиваются в размерах, удлиняя корень по мере роста. Клетки в этой области еще не дифференцированы; поэтому у них пока нет конкретной функции.

Область созревания

За областью удлинения следует последняя, ​​область созревания, где клетки дифференцируются и становятся клетками определенного типа. Именно здесь клеткам назначается их окончательная функция в зависимости от того, где они расположены в корне. Например, клетки в центре корня станут специализированными на транспорте (ксилема и флоэма), в то время как клетки по направлению к периферии (снаружи) корня станут специализироваться на защите корня (эпидермиса).

В этой области созревания также образуются корневые волоски. Корневые волоски являются продолжением некоторых клеток эпидермиса в области созревания (Рисунок \ (\ PageIndex {2} \)). Они увеличивают площадь поверхности каждой ячейки, увеличивая их абсорбционную способность. Фактически, большая часть воды и минералов абсорбируется корневыми волосками; поэтому растения имеют их огромное количество (в пределах нескольких миллиардов у зрелого растения).

Корневые волоски нежные и сохраняются только несколько дней, но по мере роста корня в области созревания образуются новые корневые волоски.Корневые волоски можно легко повредить, если вы пересаживаете рассаду в новый горшок, что может ограничить способность рассады поглощать воду и питательные вещества.

Рост корневой системы: корневая крышка, первичные и боковые корни — видео и стенограмма урока

The Root Cap

Вы можете думать о росте корней как о строительной площадке. Корень создает новые клетки, чтобы расширяться и способствовать дальнейшему развитию растения. На строительной площадке люди должны носить каски, чтобы защитить голову.В корнях корневая крышка служит той же цели. Эта внешняя область нижней части корня защищает другие ткани корня, поскольку корень продолжает врастать в почву.

Ячейки в корневой крышке специализированы для нескольких разных целей. Во-первых, они чувствуют силу тяжести, поэтому корни разрастаются. Во-вторых, они выделяют слизистое вещество, которое помогает корням перемещаться по почве. Мы можем видеть корневую шапку на диаграмме ниже.

Первичные корни

Непосредственно за корневой крышкой находится меристема корня , в которой происходит деление клеток.Это означает, что когда корень растет, новые клетки происходят из корневой меристемы. Помните, что корневая шляпка служит для защиты корня, а значит, защищает эту область новообразования.

В росте первичных корней участвуют три основных направления. Новые клетки начинаются в меристематической области , которая является местом деления клеток. Это первая область сразу за корневой крышкой, которая выглядит как перевернутый конус. Мы можем видеть меристематическую область ниже на нашей диаграмме.Это очень активная область корня, и клетки в этой области делятся примерно каждые 12-36 часов.

Клетки, сформированные здесь, в конечном итоге создают три ткани, необходимые для роста первичного корня: протодерму, прокамбий и наземную меристему. Протодерма в конечном итоге станет эпидермисом или кожей корня. Прокамбий в конечном итоге станет сосудистой тканью.

Помните, что существует два типа сосудистой ткани: ксилема для перемещения воды и флоэма для перемещения пищи.Прокамбий будет производить клетки, из которых состоят оба типа тканей. Третий тип клеток, созданных в меристематической области, — это наземная меристема, которая станет наземной тканью и будет способствовать хранению воды и питательных веществ для растений.

Следующая область, вовлеченная в рост первичного корня, — это область удлинения . Это область удлинения корня. Клетки, которые были продуцированы в меристематической области, растут в области удлинения. Здесь не образуются новые клетки, но именно в этой области происходит рост корня.На этой диаграмме видно, что клетки в этой области действительно выглядят длиннее, чем клетки в меристематической области.

Третья область, вовлеченная в рост первичных корней, — это область созревания . Как следует из названия, это область созревания клеток. Также здесь клетки, выросшие в области удлинения, полностью развиваются и становятся взрослыми клетками. Три различных первичных клетки, которые были созданы в меристематической области, полностью развиваются в клетки, которыми они были созданы.

Клетки протодермы становятся эпидермисом, который подобен коже корня. Клетки эпидермиса перемещаются к внешним слоям корня, чтобы обеспечить защиту. Клетки прокамбия становятся либо ксилемой, чтобы переносить воду, либо флоэмой, переносящей пищу. Наконец, клетки наземной меристемы становятся основной тканью корня, которая в основном состоит из всех других клеток, таких как те, что находятся в коре корня.

Боковой рост корней

Подобно тому, как у некоторых растений есть первичный и вторичный рост, корни могут иметь не только первичный рост.Боковой рост корней происходит после роста первичных корней и позволяет увеличить площадь поверхности для улучшения всасывания и поддержки растения.

Боковые корни начинают развиваться в перицикле , который является наиболее удаленным слоем клеток в сосудистом цилиндре. Помните, что ксилема и флоэма составляют сосудистый цилиндр и находится в центре корня. Мы можем видеть перицикл на диаграмме ниже. Обратите внимание, что это внешний слой сосудистого цилиндра в середине корня.Поскольку боковые корни начинаются от сосудистого цилиндра, они могут содержать сосудистую ткань.

По мере развития бокового корня он должен проходить через кору и эпидермис, чтобы достичь внешней части корня. Кроме того, все боковые корни должны оставаться соединенными с сосудистым цилиндром. Если они не связаны с сосудистым цилиндром, они не могут перемещать воду и питательные вещества. Мы можем видеть эту связь с сосудистым цилиндром на рисунке ниже.Обратите внимание, что в этой части корня растет несколько боковых корней, но все они связаны с ксилемой и флоэмой, чтобы перемещать пищу и воду.

Резюме урока

Рост корней жизненно важен для выживания растений. Могут быть получены как первичные, так и боковые корни. Чтобы защитить растущие клетки, корневая крышка находится на кончике корня. За корневой крышкой находятся три области, участвующие в росте первичного корня, включая области деления, роста и созревания клеток.

Меристематическая область является местом деления клеток, что означает, что именно здесь образуются новые клетки. Затем новые ячейки перемещаются в область удлинения , чтобы увеличиться в размере. Наконец, они перемещаются в область созревания , где три различных первичных клетки, которые были созданы в меристематической области, полностью развиваются в клетки, которыми они были созданы. Клетки протодермы становятся эпидермисом или кожей корня, клетки прокамбия становятся либо ксилемой — для переноса воды, либо флоэмой — для переноса пищи, а наземные клетки меристемы становятся основной тканью корня, которая в основном состоит из всех остальных клеток. , например, в коре корня.

При росте бокового корня клетки внешнего слоя сосудистого пучка проталкиваются через основную ткань и эпидермис, чтобы достичь внешней части корня. Эти боковые корни остаются связанными с ксилемой и флоэмой. Рост первичных и боковых корней способствует увеличению поглощения воды и питательных веществ растением.

Результаты обучения

В конце этого урока вы должны уметь:

  • Определить части корневой структуры
  • Объясните, как происходит рост боковых корней

границ | Количественная оценка моделей роста корней с точки зрения почвы с помощью моделей корневых расстояний

Введение

Взаимодействие корня с почвой является неотъемлемой частью глобального круговорота веществ, поскольку вся вода и питательные вещества, потребляемые растением, должны переноситься через ризосферу (York et al., 2016). Корни должны одновременно выполнять ряд различных функций, что приводит к пластичности корневой системы, при этом отдельные сегменты корня меняют свою функцию в онтогенезе (Vetterlein, Doussan, 2016; Morris et al., 2017). Консорциум корневых сегментов, составляющих корневую систему, может, таким образом, адаптироваться к неоднородности в доступности ресурсов и спросу во времени и пространстве (Carminati and Vetterlein, 2012). Фактическая архитектура корневой системы является одновременно проявлением генетической предрасположенности и факторов окружающей среды (De Smet et al., 2012). Существует специфическая для генотипа регуляция развития корней (Atkinson et al., 2014). Однако эта программа изменяется в зависимости от характеристик почвы, таких как насыпная плотность, структура почвы, распределение воды или наличие питательных веществ (Drew, 1975; Passioura, 1991; Robinson, 1994; Malamy, 2005; Hodge et al., 2009; Smith and De Smet, 2012; Giehl and von Wiren, 2014).

Ризосфера, то есть зона почвы, модифицированная корнями, тесно связана с архитектурой корневой системы. Пространственное расположение корневых сегментов определяет долю объема почвы, непосредственно измененную корнями по отношению к определенному процессу.Равномерное распределение корневых сегментов может быть выгодным и рентабельным с точки зрения инвестиций в углерод, а также для приобретения ресурсов, которые имеют значительные колебания во времени, например, вода. Однако кластеризация корней может быть полезной для приобретения ресурсов, что требует изменения биохимических свойств (Ho et al., 2005; Lynch and Ho, 2005).

Методы количественной оценки архитектуры корневой системы — трехмерного распределения корневой системы одного растения в объеме почвы — до сих пор в основном были сосредоточены на перспективах растений (Danjon and Reubens, 2008; Iyer-Pascuzzi et al., 2010; Кларк и др., 2011; Flavel et al., 2017). Традиционно проводится деструктивный отбор проб, отделяя корни от почвы путем промывания и обнаружения корней визуально (Tennant, 1975) или полуавтоматическим обнаружением с помощью плоского сканера и анализа с помощью WinRHIZO (Regent Instruments, Канада). Результаты представлены в виде плотности длины корня, поверхности корня или объема корня, распределенных на определенной глубине отбора проб, иногда указываемой для определенных классов диаметра корня. В качестве альтернативы архитектура корневой системы в полевых условиях описывалась утомительными и лишь полуколичественными методами и чертежами профиля корня, как у Кучера (1960).

Распространение неинвазивных методов визуализации, таких как рентгеновская компьютерная томография (рентгеновская КТ) и магнитно-резонансная томография (МРТ), сделало возможным анализ архитектуры ненарушенной корневой системы (Helliwell et al., 2013; Schulz et al., 2013). Это привело к дополнительному пониманию корневых сетей, таких как паттерны ветвления (Flavel et al., 2017), контакт корня с почвой (Carminati et al., 2012; Schmidt et al., 2012) и реакция роста корней на локальное применение, например, фосфор (Flavel et al., 2014). Кроме того, это дает возможность повторного отбора проб для анализа динамики роста корней (Koebernick et al., 2014, 2015; Helliwell et al., 2017). Однако эти подходы сосредоточены на перспективе растений и не в состоянии описать все пространственные аспекты взаимодействия корня с почвой. Дополнительная информация о моделях роста корней вместо этого предоставляется путем сдвига в сторону почвы. То есть модели роста корней характеризуются не только на основе свойств корней, но и на основе последствий, которые эти модели имеют для исследования почвы.Для любого вокселя почвы расстояние до ближайшего корневого вокселя может быть определено с помощью так называемого преобразования евклидова расстояния на сегментированных трехмерных корневых изображениях. Эта концепция была предложена van Noordwijk et al. (1993), однако, в то время они могли применить его только к стопке 2D-срезов из образцов, залитых смолой, и вычисления были очень утомительными. Это может объяснить, почему эта концепция не получила более широкого распространения, несмотря на то, что многочисленные исследования показали, что изменения свойств почвы корнем в ризосфере простираются на расстояние, характерное для рассматриваемого процесса (Hinsinger et al., 2009). Мы предлагаем использовать карты расстояний не только как инструмент для приблизительного определения расстояний перемещения при радиальном транспорте к корню и от него, но и как реальную альтернативу для описания архитектуры корневой системы. Насколько нам известно, единственное исследование в этом отношении было проведено Koebernick et al. (2014). Они показали, что частотное распределение корневых расстояний, интегрированное по всем вокселям почвы, с этого момента обозначаемое как гистограмма корневых расстояний (RDH), обычно демонстрирует сдвиг от длинных корневых расстояний к коротким по мере развития корневой сети и исследования почвы.

Мы сравним информацию, которая может быть получена с помощью этого нового подхода, с классическим параметром полусреднего расстояния. Полусреднее расстояние используется в качестве приближения во многих подходах к моделированию, когда отсутствует реальная пространственная информация. Мы показываем, что среднее расстояние до корневых сегментов, оцененное с помощью RDH, может быть связано с плотностью длины корня R L [LL3, например, см / см3] через теоретическое полусреднее расстояние HMD [ L ]

HMD = (πRL) −12 (1)

формула, которая была получена для равноудаленных ансамблей цилиндрических корней (Gardner, 1960; Newman, 1969; de Parseval et al., 2017). Однако неясно, сохраняется ли эта взаимосвязь для естественной, более сложной корневой системы, поскольку экспериментальные исследования такого сравнения отсутствуют.

Целью настоящей статьи является пропаганда использования гистограмм корневых расстояний в качестве дополнительной информации об архитектуре корневой системы, которая остается без внимания традиционных показателей, ориентированных на плотность и морфологию корней. Мы покажем, что гистограммы корневых расстояний развиваются очень регулярно, что можно предсказать с помощью простой модели, содержащей всего четыре параметра.Набор экспериментальных данных для калибровки и проверки модели основан на недавнем исследовании воздействия радиации на раннее развитие корней у растения Vicia faba (Blaser et al., 2018).

Теоретические основы

Чтобы лучше понять природу распределения евклидова расстояния от случайно выбранной точки в почве до ближайшего корневого воксела, мы внимательно рассмотрим два синтетических тестовых примера (рисунок 1). Для обоих рассмотренных тестовых случаев мы фиксируем интересующую цилиндрическую область (ROI) в соответствии с геометрией образца, используемой в рентгеновском томографическом анализе.Сначала создаем один вертикальный корень, типичный для стержневого корня двудольного растения (черный). Мы предполагаем, что горизонтальные координаты корня не совпадают с центром столба почвы, как это часто наблюдается в реальных горшках. Вычисление преобразования евклидова расстояния внутри цилиндра приводит к распределению расстояний примерно треугольной формы, функция плотности вероятности которого равна

fpΔ (d) = {dp2, если 0≤d≤p, 2p − dp2, если p 2p, (2)

, где d [ L ] обозначает радиальное расстояние от вертикального корня.Это распределение имеет только один параметр, p [ L ], отражающий расстояние между вертикальным корнем и стеной. Линейность левого наклона следует из линейной зависимости между радиальным расстоянием и периметром. Точный уклон зависит от диаметра ROI и точного положения корня. Уход в сторону больших расстояний является результатом случайного горизонтального положения корня. Для молодых стержневых корней правый хвост может быть также вызван неполным вертикальным исследованием почвы, что увеличивает расстояния до RDH, которые происходят из неисследованного нижнего слоя ROI (не показан).

Рис. 1. (a) Синтетическое тестовое изображение только вертикального стержневого корня (черный) и полностью развитой структуры корня, включая стержневой корень и боковые корни на разной глубине (фиолетовый). (b) Гистограмма корневого расстояния (RDH) одиночного вертикального стержневого корня следует треугольному распределению, тогда как добавление боковых корней изменяет RDH в сторону гамма-распределения.

Добавление боковых корней (фиолетовый) к стержневому корню изменяет RDH в сторону гамма-распределения с плотностью

fk, θΓ (d) = dk − 1exp (−dθ) θkΓ (k), для всех d≥0 (3)

с расстоянием d [ L ], параметром масштабирования θ [ L ] и параметром безразмерной формы k .Здесь Γ обозначает гамма-функцию, т.е. Γ (k) = ∫0∞xk-1e-xdx. Параметр формы k имеет два особых случая: экспоненциальное распределение для k = 1 и гауссово распределение для k = ∞. В то время как параметр масштабирования θ, вероятно, отражает общее исследование почвы корнями, параметр формы k , скорее всего, отражает баланс между частотой минимальных расстояний и наиболее частыми расстояниями, изображенными синим и зеленым на рисунке 1a.В этом синтетическом тестовом примере ожидаемое расстояние евклидова корня 〈fk, θΓ (d)〉 = kθ в основном определяется расстоянием вертикального разноса между боковыми стволами. В этом конкретном примере дисперсия var (fk, θΓ (d)) = kθ2 в основном определяется соотношением между диаметром образца и вертикальным разделительным расстоянием между боковыми стволами. Перехват с осью y на нулевом расстоянии увеличивается, потому что больше вокселей почвы, расположенных непосредственно у поверхности корня. Комбинация уравнений (2) и (3) приводит к предлагаемой модели корневого расстояния, так называемому смешанному треугольному гамма-распределению с плотностью

. fc, k, θ, p (d) = cfk, θΓ (d) + (1 − c) fp∆ (d) для всех x≥0 (4)

, который имеет один дополнительный параметр, c ∈ [0, 1], безразмерный весовой коэффициент для линейного смешивания обеих плотностей.Это смешанное треугольное гамма-распределение будет использоваться для моделирования промежуточных структурных сценариев между только вертикальным стержневым корнем и полностью развитой корневой архитектурой, включая стержневой корень и боковые корни на различной глубине.

Материалы и методы

Настоящая статья основана на данных, полученных в ходе исследования воздействия радиации на раннее развитие корней бобов бобов (Blaser et al., 2018). Краткое описание экспериментальной установки приводится здесь. Vicia faba растений (L., резюме. «Fuego») выращивали в цилиндрических колоннах (высота 250 мм, радиус 35 мм, толщина стенки 5 мм), заполненных просеянным (<2 мм) илистым суглинком с насыпной плотностью 1,2 г / см3 и постоянным объемным содержанием воды 27%. Рост корней в течение первых 17 дней после посадки (DAP) регистрировали с помощью рентгеновской компьютерной томографии. Для этого исследования были рассмотрены два лечения (по 5 биологических повторов каждый), различающиеся частотой рентгеновского КТ-сканирования. При лечении с высокой лучевой нагрузкой, отныне обозначаемой как частое сканирование (FS), образцы сканировались каждые два дня и подвергались расчетному общему облучению 7.8 Гр. При низкомолекулярном лечении, отныне обозначаемом как умеренное сканирование (МС), образцы сканировали только каждые четвертые сутки, в результате чего оцениваемая общая доза составляла 4,2 Гр. Дозы рассчитывались с помощью калькулятора Rad Pro версии 3.26 (McGinnis, 2009). Для обоих видов лечения первое применение рентгеновской компьютерной томографии было выполнено через 4 дня. Рентгеновские КТ-изображения были отфильтрованы с помощью сглаживания по Гауссу и сегментированы с полуавтоматическим ростом области. Регистрация сегментированных изображений последовательных временных шагов одного и того же образца была выполнена для достижения наилучшей визуализации динамики роста (рис. 2) и для последующего анализа расстояний, связанных с возрастом корней.Изображение корневого возраста было вычислено с использованием простой арифметики изображения, то есть значение серого представляет временной шаг, когда воксель был назначен корневому классу впервые. С помощью алгоритма скелетонизации сеть корней была проанализирована в отношении общей плотности длины корня и плотности длины отдельных корневых и боковых корней. Подробную информацию об условиях роста, настройках рентгеновской компьютерной томографии и всех этапах обработки изображений можно получить у Blaser et al. (2018). Для каждой обработки примеры корневой сети с информацией о возрасте и корневом расстоянии в матрице почвы показаны на Рисунке 2.

Рисунок 2. Различная динамика роста корней Vicia faba при двух лучевых воздействиях: (a) частое сканирование (FS) каждый второй день при расчетной общей дозе 7,8 Гр, (b) умеренное сканирование (МС) каждый четвертый день подвергались расчетной общей дозе 4,2 Гр. Соответственно, временной шаг (6 DAP, синий) и (10 DAP, красный) доступны только для частого сканирования (a) . Основное различие между обеими обработками заключается в более медленном росте боковых стволов примерно через 12 дней после посадки (DAP) при обработке FS.Расстояние до корней в почве показано для последнего временного шага на уровне 16 DAP.

Результаты

Гистограммы корневых расстояний

Экспериментальные гистограммы расстояния между корнями при обработках с частым сканированием демонстрируют четкий переход от треугольного распределения (4-8 дней после посадки) к искаженному влево гамма-распределению (12-16 дней после посадки) (Рисунок 3a). Данные для 14 DAP опущены, поскольку они почти не отличаются от окончательного состояния на 16 DAP. Корневая система на 10 DAP находится в переходной стадии, во время которой боковые корни уже развиты в верхней части колонки, но еще отсутствуют в нижней части.Смешанная треугольная гамма-модель очень хорошо подходит для всех стадий роста. Временная эволюция всех параметров модели показывает некоторые последовательные тенденции (рис. 3b). Весовой коэффициент c гамма-распределения монотонно увеличивается с развитием боковых сторон. Параметр масштаба θ и параметр формы k имеют значение только тогда, когда c явно отличается от нуля, то есть c > 0,15. В этом случае θ уменьшается с увеличением изучения почвы боковыми стволами.Параметр формы k , в свою очередь, колеблется около 2 на всех стадиях развития, т.е. соотношение между объемной долей вокселов почвы с минимальным корневым расстоянием и наиболее частым корневым расстоянием остается довольно постоянным. Параметр расстояния между стержневым стержнем и стенкой p треугольной модели уменьшается, в то время как стержневой стержень все еще расширяется по вертикали и теряет значение, когда c приближается к единице.

Рис. 3. (a) Гистограммы корневых расстояний для всех временных шагов в обработке FS, включая подогнанные смешанные модели треугольной гаммы (уравнение 4). (b) Временные ряды четырех параметров смешанной треугольной гамма-модели: c , весовой коэффициент; к , параметр формы; θ — параметр масштабирования; p , расстояние от прикосновения к стене.

Профили параметров

для каждого временного шага показывают вертикальные различия в развитии боковых стволов, как уже обсуждалось выше для корневой сети на 10 DAP (рисунок 4). Фактически, только для этой даты отбора проб существует резкий переход весового коэффициента c в пределах столбца почвы, т.е.е., от гамма-модели вверху к треугольной модели в нижней части. Параметр формы k довольно стабилен во всех слоях почвы и во всех временных точках, за исключением случаев, когда корни вообще отсутствуют (4–6 DAP, более низкий ROI). По-видимому, значение k характерно для Vicia faba на всех стадиях развития, возможно, отражая довольно постоянное расстояние между боковыми стволами вдоль стержневого корня и отсутствие вторичных боковых корней в данном исследовании.Параметр масштабирования θ изменяется с глубиной на переходных стадиях (10–12 DAP) и отражает неравномерное исследование почвы дальше от стержневого корня. Очевидно, что параметр p расстояния от стержня до стенки почти постоянен на всех глубинах для постоянного диаметра области интереса и вертикально ориентированного стержневого стержня. Параметр p теряет смысл, когда c > 0,85, и начинает колебаться. Различия между лучевой терапией FS и MS также показаны на рисунке 4.При визуальном осмотре наибольшие различия выявляются на дату совместного отбора проб 12 DAP. Обработка MS уже достигла своего окончательного RDH везде, за исключением самых нижних слоев (глубина> 100 мм), тогда как обработка FS достигла этого конечного состояния только на самом верху (глубина <30 мм).

Рисунок 4. Профили параметров ( c , весовой коэффициент; k , параметр формы; θ, параметр масштабирования; p , расстояние от стержня до стенки) смешанной треугольной гамма-модели в каждый момент сканирования ( дней после посадки) равноудаленными дольками толщиной 5 мм.Пунктирными линиями показаны неопределенные значения из-за несбалансированного смешивания двух моделей в уравнении (4) ( c <0,15 или c > 0,85).

Это соответствие пространства и времени дополнительно демонстрируется для двух глубин почвы и дат сканирования обработки FS. RDH на 10 DAP в диапазоне малых глубин 29–45 мм (Рисунок 5a) очень похож на RDH на 12 DAP в большем диапазоне глубин 93–109 мм (Рисунок 5d). RDH на 12 DAP в мелком слое почвы уже полностью превратился в гамма-распределение (рис. 5c), стадия, которая достигается только при 16 DAP в более глубоком слое почвы (не показано).RDH на уровне 10 DAP в более глубоком слое почвы, в свою очередь, по-прежнему характеризуется треугольным распределением (рис. 5b). Смешанное треугольное гамма-распределение подходит для экспериментальной RDH во всех рассмотренных случаях. Обратите внимание, однако, что это совпадение пространства и времени характерно для Vicia faba в радиационном эксперименте, рассматриваемом в настоящей статье, но не обязательно для других видов растений и стадий роста, выходящих за рамки изученных. Потенциально это типичное явление, наблюдаемое у видов растений с стержневыми корнями, но для подтверждения этой гипотезы необходимы дополнительные исследования.

Рис. 5. Гистограммы корневых расстояний на двух разных глубинах почвы ( a, c : 29–45 мм; b, d : 93–109 мм) при двух временах сканирования ( a, b : 10DAP; c, d : 12DAP; DAP, дни после посадки) облучения с частым сканированием (FS).

Объемы ризосферы

Относительное значение частоты определенного корневого расстояния в RDH представляет собой объемную долю вокселей с заданным евклидовым расстоянием до ближайшего корневого воксела.Интегрирование RDH по всем расстояниям, меньшим, чем максимальная протяженность ризосферы, соответственно приводит к объемной доле ризосферы. Протяженность ризосферы зависит от рассматриваемого процесса. Он может быть большим для истощения воды из-за поглощения воды корнями, поскольку результирующий градиент водного потенциала вокруг корней направляет поток воды к корням, что расширяет зону истощения воды вглубь почвы (Carminati et al., 2011). Способность к перераспределению воды зависит от ненасыщенной проводимости и водоудержания окружающей почвы.Протяженность ризосферы намного меньше для сильно адсорбированных питательных веществ, таких как аммоний и фосфат, которые менее подвижны (Hinsinger et al., 2009). Вещества, выделяемые корнями, такие как ферменты и слизь, также присутствуют только в небольшом объеме почвы из-за их восприимчивости к микробной атаке (Carminati and Vetterlein, 2012). Более того, они не распространяются равномерно по всей корневой сети, а в основном из молодых корневых сегментов (Vetterlein and Doussan, 2016). Эта изменчивость протяженности ризосферы во времени и пространстве может быть объяснена с помощью зависимых от возраста корней RDH, как показано на рисунке 6.Верхний ряд демонстрирует увеличение общего объема ризосферы как для лучевой обработки, так и для двух гипотетических протяженности ризосферы. Приблизительно 2% столбов почвы исследуются корнями через 16 дней в обоих вариантах обработки, когда предполагается, что протяженность ризосферы составляет 0,5 мм. Это увеличивается примерно до 40%, если протяженность увеличивается до 5 мм. Различия в динамике роста между обоими лучевыми обработками полностью проявляются через 12 дней после посадки и значительны для протяженности ризосферы 5 мм, но исчезают через 16 дней в день, поскольку к тому времени рост корней происходит только за пределами области интереса.Это также подтверждается объемной долей ризосферы только молодых корней, то есть сегментов корня, которые выросли с момента последнего сканирования 4 днями ранее (Рисунки 6c, d). До 12 DAP этот ограниченный объем ризосферы развивается в соответствии с общим объемом ризосферы. Различия между лучевой терапией становятся значительными после 12DAP. Разрыв в абсолютных значениях между двумя объемными долями ризосферы (молодой и общей) увеличивается с уменьшением протяженности ризосферы. При 16 DAP в ROI становится меньше молодых корней и, следовательно, их объемная доля ризосферы уменьшается.Обратите внимание, что это снижение не является неизбежным следствием горшковых экспериментов, а является проявлением архитектуры корневой системы Vicia faba в этом эксперименте, в котором в значительной степени отсутствовали боковые ответвления второго порядка, которые могли проникнуть в пространство между боковыми ответвлениями первого порядка на эта стадия роста.

Рис. 6. Временное изменение объемной доли ризосферы при обеих лучевых обработках для двух гипотетических радиусов ризосферы (0,5 и 5 мм) и показано отдельно для всей корневой сети (a, b) и только молодых корней, которые выросли с момента предыдущего сканирования (c, d) .Планки погрешностей относятся к минимуму и максимуму для пяти биологических повторов каждой обработки, а звездочка означает значимые различия, проверенные при p <0,05.

Обсуждение

Перспектива корня и перспектива почвы

Представленные на данный момент результаты описывают пространственные закономерности во взаимодействиях корней с почвой с точки зрения почвы через распределение расстояний в почве и объемные доли почвы, исследуемой корнями. Традиционные подходы к описанию архитектур корневой системы сосредоточены на корневой перспективе, т.е.g. путем количественной оценки плотности длины корня и структуры ветвления. Поэтому мы обсуждаем вопрос, дает ли это изменение перспективы дополнительную информацию или просто избыточную информацию. Это оценивается путем сравнения характеристик гистограммы корневых расстояний с результатами, полученными в результате анализа скелетонизации сегментированной корневой сети (Blaser et al., 2018), представленных на рисунке 7.

Рис. 7. (ae) Взаимосвязь между несколькими характеристиками корневой системы, полученными из анализа скелета (плотность длины корня, половинное среднее расстояние, доля главного корня), и характеристиками корневого расстояния, полученными из смешанных моделей треугольной гаммы (относительная поверхность корня, среднее значение). расстояние корень-почва, i.е., первый центральный момент гистограммы корневых расстояний, и параметры θ и c ). Признаки корневой системы показаны на абсциссе, а признаки корневого расстояния — на ординате. В (b) половина среднего расстояния, полученная из плотности длины корня, добавляется в качестве эталона для сравнения (черная линия). В (c) добавлена ​​линия 1: 1.

Существует тесная линейная зависимость ( R 2 = 0,991) между плотностью длины корня R L [см / см3] и поверхностной плотностью корня [см2 / см3], полученная из частоты наименьшее корневое расстояние (рис. 7а).Это очень хорошее совпадение неудивительно и только подтверждает надежность дополнительных подходов к оценке двух сильно коррелированных показателей. Другой характерной метрикой гистограммы корневых расстояний является среднее расстояние от корня до почвы, то есть его первый центральный момент,

. 〈RDH〉 = ∑i = 1dmaxfidi (5)

с расстоянием d i и относительной частотой f i . Связь между R L и средним расстоянием от корня до почвы 〈 RDH 〉 нелинейна (рис. 7b) с огромным уменьшением среднего расстояния на относительно небольшой R L , что состоит только из стержневого корня в первую неделю после посадки.Обратите внимание, что 〈 RDH 〉 ограничено p ≈ 3,5 см, когда ROI уменьшается до максимальной глубины стержневого корня (рис. 3b), так как тогда p — это просто горизонтальное расстояние между стержневым корнем и периметр ROI. Теоретическая половина среднего расстояния HMD , полученная из R L (уравнение 1), и измеренное среднее расстояние от корня до почвы 〈 RDH 〉 демонстрируют хорошее соответствие (рисунок 7b), о чем уже сообщалось ранее (Koebernick и другие., 2014). Обратите внимание, что HMD относится к расстоянию от корня до корня, тогда как 〈 RDH 〉 относится к расстоянию от корня до почвы. Отношения между обоими объектами зависят от пространственного распределения корней. Это показано на следующем примере.

Для пучка равноудаленных корней на гексагональной решетке 〈 RDH 〉 составляет 69% от HMD (рис. 8а). Для случайного распределения корней в двумерных поперечных сечениях это составляет 89% от теоретического HMD , полученного из R L (рис. 8b).Очевидно, что ветвление и кластеризация корней изменяют гистограмму корневых расстояний характерным образом (рис. 8c): (1) Короткие расстояния непосредственно на поверхности корня ( d <0,5 HMD ) столь же многочисленны и в основном отражаются сама плотность длины корня. (2) Промежуточные корневые расстояния (0,5 HMD < d < HMD ) менее часты, когда соседние корни приближаются друг к другу в случайно распределенном примере (рис. 8b).То есть в два раза увеличивается локальная плотность длины корней, но не объемная доля промежуточных расстояний между ними. (3) Большие расстояния за пределами эквидистантного интервала ( d > HMD ) могут возникать только в случайных схемах точек. В совокупности это приводит к более высокому значению 〈 RDH 〉, чем можно было бы теоретически ожидать для пучка параллельных корней с одинаковой плотностью длины корня. Обратите внимание, что эти отношения между расстояниями от корня до корня и расстояния от корня до почвы постоянны для данного образца и не зависят от фактического расстояния между корнями (данные не показаны).

Рис. 8. Расстояния корень-почва в (a) — эквидистантный шестиугольный пучок корней и (b) — случайный узор корней в двумерном поперечном сечении. Расстояния нормированы на полусреднее расстояние между корнями. Плотность длины корня одинакова в обоих точечных образцах. (C) Гистограммы корневых расстояний для обоих точечных массивов. Заштрихованные области для случайных точечных шаблонов представляют собой стандартное отклонение десяти реализаций.

Оказывается, что для реальных корневых сетей Vicia faba RDH 〉 на самом деле даже больше, чем для случайных точечных шаблонов, и составляет 97% от теоретического HMD , полученного из R L . На это также указывает соотношение 1: 1 на рисунке 7c для всех дат в пределах 8-16 DAP, тогда как соотношение начинает становиться нелинейным и выравнивается в районе 〈 RDH 〉 ≈2 см или R L <0.08 см / см3 из-за неполного исследования полной глубины ROI молодым стержневым корнем на 4 DAP. В предыдущем эксперименте с Vicia faba , проведенном Koebernick et al. (2014) 〈 RDH 〉 составило аналогичное значение 93% от теоретического HMD , и линейная зависимость между 〈 RDH 〉 и HMD начала сглаживаться около R L <0,12 см / см3 из-за тех же ограничений при исследовании почвы молодыми корнями.Реальные трехмерные корневые сети отличаются от двумерных случайных точечных паттернов тем, что они непрерывны, то есть они не могут возникать повсюду, а должны разветвляться и расти, чтобы исследовать почву. Это имманентное выравнивание и кластеризация приводит к увеличению неизученных областей с одинаковой плотностью корней в двумерных сечениях. Как следствие, нормализованный 〈 RDH 〉 больше в реальных корневых сетях Vicia faba , чем в случайных корневых конфигурациях. Будущие исследования покажут, приводят ли различия в архитектуре корневой системы у разных видов растений к характерным различиям во взаимосвязи между введенными показателями плотности длины корня и исследованием почвы.

Весовой коэффициент c должен быть обратно связан с долей основного корня, что подтверждается рисунком 7e. В данных есть некоторый разброс, который, предположительно, связан с некоторой корреляцией в наборе параметров смешанной треугольной гамма-модели, приводящей к одинаково хорошему соответствию модели RDH для диапазона значений c . Наконец, параметр масштабирования θ уменьшается по мере увеличения плотности длины корня (рис. 7d). Взаимосвязь слегка нелинейная для 8–16 DAP, так как дополнительное увеличение плотности длины корня за пределы 0.6 см / см 3 не приводит к пропорциональному сокращению корневых расстояний для этой архитектуры корневой системы, предположительно из-за отсутствия вторичных боковых сторон. Большие значения θ при 4 DAP не являются надежными, поскольку весовой коэффициент c довольно мал, что делает подгонку модели нечувствительной к параметру θ.

Таким образом, признаки корневого расстояния раскрывают информацию, которая не может быть получена из обычных признаков корневой системы на основе каркасного анализа корневой сети.Точная взаимосвязь между параметрами, полученными с точки зрения корней (характеристики корневой сети) и перспективы почвы (характеристики расстояния от корней), указывает на характерные закономерности роста корней. Углубленный анализ таких масштабных соотношений выходит за рамки данного исследования, поскольку для сравнения различных архитектур корневой системы потребуется набор различных видов растений.

Сильные и слабые стороны перспективы почвы

Количественный анализ моделей роста корней с помощью моделей корневого расстояния имеет несколько преимуществ по сравнению с традиционными подходами, основанными на анализе корневой сети: (1) Это более прямая оценка того, какой объем почвы доступен для корней.(2) Он может учитывать различную протяженность ризосферы по отношению к различным элементам и процессам (поглощение воды, поглощение питательных веществ, ризотложения и т. Д.). (3) Предлагаемая комбинация гистограмм корневых расстояний и возраста корней, полученных путем дифференциальной визуализации зарегистрированных наборов данных рентгеновской компьютерной томографии, позволяет проводить специальный анализ исследования почвы молодыми корнями. (4) Анализ корневого расстояния более устойчив к проблемам сегментации изображения, поскольку он практически нечувствителен к шероховатости поверхности корня и небольшим зазорам, которые являются известными проблемами для анализа каркаса корневой сети.

Подобно моделям динамического роста корня, основанным на характеристиках корневой сети (Leitner et al., 2010), смешанная треугольная гамма-модель, предложенная в настоящей статье, поддается интерполяции между датами выборки, поскольку ее параметры либо изменяются монотонно, либо остаются довольно постоянными. Особенно на промежуточных стадиях роста может потребоваться выполнить интерполяцию для разных глубин отдельно.

Существуют также некоторые ограничения описания моделей роста корней с точки зрения почвы: (1) Углы ветвления, иерархическое упорядочение боковых сторон, распределение длин корневых сегментов и связанные характеристики корневых сетей не могут быть оценены с помощью моделей корневых расстояний.Это причина того, почему комбинированный анализ с точки зрения корней и почвы может дать более полное представление о моделях роста корней (2) .Хотя смешанная треугольная гамма-модель достаточно универсальна, чтобы моделировать RDH на всех стадиях роста, используя только четыре Для параметров, которые имеют легко мыслимый геометрический смысл, существует обратная сторона, заключающаяся в том, что некоторые параметры становятся неограниченными и начинают колебаться, когда весовой коэффициент соответствующей модели становится слишком маленьким или слишком большим.

Выводы и перспективы

Мы ввели смешанную треугольную гамма-модель для описания гистограмм корневых расстояний, то есть частотных распределений евклидовых расстояний от почвы до корня, на нескольких стадиях роста Vicia faba . Этот новый подход к оценке моделей роста корней с точки зрения почвы предоставляет дополнительную информацию к традиционной точке зрения растений на основе анализа корневой сети и облегчает более прямую оценку процессов в ризосфере.

В будущей работе подход необходимо распространить на другие виды растений, различающиеся архитектурой корня. В частности, метод должен быть протестирован для придаточной корневой архитектуры видов трав и в целом для более старых растений. Предварительным условием для таких тестов является получение наборов данных с трехмерным временным разрешением и разрешением, достаточным для захвата всех корней, включая точные корни. Это все еще является проблемой для многих видов трав, если размер горшка выбран так, чтобы обеспечить неограниченный рост корней, по крайней мере, на стадии прорастания.Другой подход может заключаться в извлечении ненарушенных кернов почвы с поля, что позволяет изучать более старые растения с заменой внесения неоднородности поля в исследования. Наконец, этот подход также может быть применен к архитектурам корневой системы для набора видов растений, полученных на основе динамических моделей роста корней, таких как CRootBox (Schnepf et al., 2018). Преимущества двоякие. Метрики, полученные из гистограмм корневых расстояний, могут дополнять установленные метрики на основе скелета при высокопроизводительном фенотипировании.Кроме того, сравнение наборов параметров, полученных путем подгонки модели к гистограммам корневых расстояний от видов растений с сильно различающейся архитектурой корневой системы, полезно для тщательного изучения физического смысла каждого параметра в предлагаемой модели.

Авторские взносы

Все авторы задумали проект и написали рукопись. SS и MW провели анализ. SB и SS предоставили исходные данные.

Заявление о конфликте интересов

Авторы заявляют, что исследование проводилось при отсутствии каких-либо коммерческих или финансовых отношений, которые могут быть истолкованы как потенциальный конфликт интересов.

Благодарности

Экспериментальная работа по предоставлению наборов данных КТ была поддержана SKW Stickstoffwerke Piesteritz. Сотрудничеству между авторами способствовало создание приоритетной программы DFG 2089. Пространственно-временная организация ризосферы — ключ к функциям ризосферы.

Список литературы

Аткинсон, Дж. А., Расмуссен, А., Трэйни, Р., Восс, У., Старрок, К., Муни, С. Дж. И др. (2014). Разветвление в корнях: раскрытие формы, функции и регуляции. Plant Physiol. 166, 538–550. DOI: 10.1104 / стр.114.245423

PubMed Аннотация | CrossRef Полный текст | Google Scholar

Блазер, С. Р. Г. А., Шлютер, С., Феттерляйн, Д. (2018). Сколько это слишком много? — Влияние дозы рентгеновского излучения на рост корней фасоли (Vicia faba) и ячменя (Hordeum vulgare). PLoS ONE 13: e0193669. DOI: 10.1371 / journal.pone.0193669

PubMed Аннотация | CrossRef Полный текст | Google Scholar

Карминати, А., Schneider, C. L., Moradi, A. B., Zarebanadkouki, M., Vetterlein, D., Vogel, H. J., et al. (2011). Как ризосфера может способствовать доступности воды для корней. Vadose Zone J. 10, 988–998. DOI: 10.2136 / vzj2010.0113

CrossRef Полный текст | Google Scholar

Карминати А., Веттерлейн Д. (2012). Пластичность гидравлических свойств ризосферы как ключ к эффективному использованию ограниченных ресурсов. Ann. Бот. 112, 277–290. DOI: 10.1093 / aob / mcs262

PubMed Аннотация | CrossRef Полный текст | Google Scholar

Карминати, А., Веттерлейн, Д., Кеберник, Н., Блазер, С., Веллер, У., Фогель, Х. Дж. (2012). Корни не возражают против разрыва? Почва растений 367, 651–661. DOI: 10.1007 / s11104-012-1496-9

CrossRef Полный текст | Google Scholar

Кларк, Р. Т., МакКарди, Р. Б., Юнг, Дж. К., Шафф, Дж. Э., Маккауч, С. Р., Анешансли, Д. Дж. И др. (2011). Трехмерное фенотипирование корней с помощью новой программной платформы для визуализации. Plant Physiol. 156, 455–465. DOI: 10.1104 / стр.110.169102

PubMed Аннотация | CrossRef Полный текст | Google Scholar

Данжон, Ф.и Рубенс Б. (2008). Оценка и анализ трехмерной архитектуры древесных корневых систем, обзор методов и применений в обеспечении устойчивости деревьев и почвы, приобретении и распределении ресурсов. Почва растений 303, 1–34. DOI: 10.1007 / s11104-007-9470-7

CrossRef Полный текст | Google Scholar

де Парсеваль, Х., Баро, С., Жинью, Дж., Лата, Дж. К., и Рейно, X. (2017). Моделирование содействия или конкуренции в корневой системе: важность перекрытия зон истощения и накопления корней. Почва растений 419, 97–111. DOI: 10.1007 / s11104-017-3321-y

CrossRef Полный текст | Google Scholar

Де Смет, И., Уайт, П. Дж., Бенго, А. Г., Дюпю, Л., Паризот, Б., Казимиро, И. и др. (2012). Анализируя развитие боковых корней: как двигаться дальше. Растительная клетка 24, 15–20. DOI: 10.1105 / tpc.111.094292

PubMed Аннотация | CrossRef Полный текст | Google Scholar

Дрю, М. (1975). Сравнение влияния локального поступления фосфатов, нитратов, аммония и калия на рост семенной корневой системы и побегов ячменя. New Phytol. 75, 479–490. DOI: 10.1111 / j.1469-8137.1975.tb01409.x

CrossRef Полный текст | Google Scholar

Флавел Р. Дж., Гуппи К. Н., Раввин С. М. и Янг И. М. (2017). Инструмент обработки и анализа изображений для выявления и анализа сложных корневых систем растений в трехмерной почве с использованием неразрушающего анализа: root1. PLoS ONE 12: e0176433. DOI: 10.1371 / journal.pone.0176433

PubMed Аннотация | CrossRef Полный текст | Google Scholar

Флавел, Р.Дж., Гуппи, К. Н., Тайге, М. К., Ватт, М., и Янг, И. М. (2014). Количественная оценка реакции архитектуры корневой системы пшеницы ( Triticum aestivum L) на фосфор в Oxisol. Почва растений 385, 303–310. DOI: 10.1007 / s11104-014-2191-9

CrossRef Полный текст | Google Scholar

Гарднер, В. Р. (1960). Динамические аспекты доступности воды для растений. Почвоведение. 89, 63–73. DOI: 10.1097 / 00010694-196002000-00001

CrossRef Полный текст | Google Scholar

Хелливелл, Дж.R., Sturrock, C.J., Mairhofer, S., Craigon, J., Ashton, R.W., Miller, A.J. и др. (2017). Эмерджентная ризосфера: отображение развития пористой архитектуры на границе раздела корень-почва. Sci. Отчет 7: 14875. DOI: 10.1038 / s41598-017-14904-w

PubMed Аннотация | CrossRef Полный текст | Google Scholar

Helliwell, J., Sturrock, C., Grayling, K., Tracy, S., Flavel, R., Young, I., et al. (2013). Применение рентгеновской компьютерной томографии для изучения биофизических взаимодействий и структурного развития в почвенных системах: обзор. Eur. J. Почвоведение. 64, 279–297. DOI: 10.1111 / ejss.12028

CrossRef Полный текст | Google Scholar

Хинзингер, П., Бенго, А. Г., Веттерлейн, Д., и Янг, И. М. (2009). Ризосфера: биофизика, биогеохимия и экологическая значимость. Почва растений 321, 117–152. DOI: 10.1007 / s11104-008-9885-9

CrossRef Полный текст | Google Scholar

Хо, М. Д., Росас, Дж. К., Браун, К. М., и Линч, Дж. П. (2005). Основные архитектурные компромиссы для приобретения воды и фосфора. Funct. Plant Biol. 32, 737–748. DOI: 10.1071 / FP05043

CrossRef Полный текст | Google Scholar

Ходж А., Берта Г., Дуссан К., Мерчан Ф. и Креспи М. (2009). Рост, архитектура и функции корней растений. Почва растений 321, 153–187. DOI: 10.1007 / s11104-009-9929-9

CrossRef Полный текст | Google Scholar

Iyer-Pascuzzi, A. S., Symonova, O., Mileyko, Y., Hao, Y., Belcher, H., Harer, J., et al. (2010). Платформа визуализации и анализа для автоматического фенотипирования и ранжирования признаков корневых систем растений. Plant Physiol. 152, 1148–1157. DOI: 10.1104 / стр.109.150748

PubMed Аннотация | CrossRef Полный текст | Google Scholar

Koebernick, N., Huber, K., Kerkhofs, E., Vanderborght, J., Javaux, M., Vereecken, H., et al. (2015). Раскрытие гидродинамики экспериментов по поглощению воды разделенными корнями с использованием компьютерной томографии корневой архитектуры и трехмерного моделирования потока. Фронт. Plant Sci. 6: 370. DOI: 10.3389 / fpls.2015.00370

PubMed Аннотация | CrossRef Полный текст | Google Scholar

Кеберник, Н., Веллер, У., Хубер, К., Шлютер, С., Фогель, Х. Дж., Ян, Р. и др. (2014). In situ визуализация и количественная оценка трехмерной архитектуры и роста корневой системы с помощью рентгеновской компьютерной томографии. Зона Вадоза J. 13, 1–10. DOI: 10.2136 / vzj2014.03.0024

CrossRef Полный текст | Google Scholar

Кучера, Л. (1960). Wurzelatlas Mitteleuropäischer Ackerunkräuter und Kulturpflanzen DLG . Франкфурт: DLG-Verlag.

Лейтнер, Д., Клепш, С., Боднер, Г., Шнепф, А. (2010). Модель динамического роста корневой системы на основе L-Systems. Почва растений 332, 177–192. DOI: 10.1007 / s11104-010-0284-7

CrossRef Полный текст | Google Scholar

Линч, Дж. П., и Хо, М. Д. (2005). Ризоэкономика: углеродные затраты на приобретение фосфора. Почва растений 269, 45–56. DOI: 10.1007 / s11104-004-1096-4

CrossRef Полный текст | Google Scholar

Моррис, Э.С., Гриффитс, М., Голебиовска, А., Mairhofer, S., Burr-Hersey, J., Goh, T., et al. (2017). Формирование трехмерной архитектуры корневой системы. Curr. Биол. 27, R919 – R930. DOI: 10.1016 / j.cub.2017.06.043

PubMed Аннотация | CrossRef Полный текст | Google Scholar

Ньюман, Э. И. (1969). Устойчивость к потоку воды в почве и растении. I. Сопротивление почвы в зависимости от количества корней: теоретические оценки . J. Appl. Ecol. 6, 1–12. DOI: 10.2307 / 2401297

CrossRef Полный текст

Робинсон, Д.(1994). Обзор Тэнсли нет. 73. Реакция растений на неравномерное поступление питательных веществ. New Phytol. 127, 635–674. DOI: 10.1111 / j.1469-8137.1994.tb02969.x

CrossRef Полный текст | Google Scholar

Шмидт, С., Бенго, А. Г., Грегори, П. Дж., Гринев, Д. В., и Оттен, В. (2012). Оценка контакта корня с почвой с помощью трехмерных рентгеновских микротомографов. Eur. J. Почвоведение. 63, 776–786. DOI: 10.1111 / j.1365-2389.2012.01487.x

CrossRef Полный текст | Google Scholar

Шнепф, А., Leitner, D., Landl, M., Lobet, G., Mai, T.H., Morandage, S., et al. (2018). CRootBox: структура структурно-функционального моделирования для корневых систем. Ann. Бот. 121, 1033–1053. DOI: 10.1093 / aob / mcx221

PubMed Аннотация | CrossRef Полный текст | Google Scholar

Schulz, H., Postma, J. A., Van Dusschoten, D., Scharr, H., and Behnke, S. (2013) «Анализ корневой системы растений по изображениям МРТ», в Computer Vision, Imaging and Computer Graphics. Теория и применение , ред.Чурка, М. Краус, Р. С. Ларами, П. Ричард и Дж. Браз (Берлин; Гейдельберг, Спрингер), 411–425.

Смит, С., Де Смет, И. (2012). Архитектура корневой системы: идеи арабидопсиса и зерновых культур. Philos. Пер. R. Soc. Лондон. B Biol. Sci. 367, 1441–1452. DOI: 10.1098 / rstb.2011.0234

PubMed Аннотация | CrossRef Полный текст | Google Scholar

Теннант Д. (1975). Тест модифицированного метода пересечения линий для оценки длины корня. Дж.Ecol. 63, 995–1001. DOI: 10.2307 / 2258617

CrossRef Полный текст | Google Scholar

ван Нордвейк, М., Брауэр, Г., и Харманни, К. (1993). Концепции и методы изучения взаимодействия корней и структуры почвы. Geoderma 56, 351–375. DOI: 10.1016 / 0016-7061 (93)

-2

CrossRef Полный текст | Google Scholar

Веттерлейн, Д., Дуссан, К. (2016). Распределение корней по возрасту: какое значение имеет в процессах растений? Акцент на водопоглощение. Почва растений 407, 145–160. DOI: 10.1007 / s11104-016-2849-6

CrossRef Полный текст | Google Scholar

Йорк, Л. М., Карминати, А., Муни, С. Дж., Ритц, К., Беннет, М. Дж. (2016). Целостная ризосфера: интеграция зон, процессов и семантики в почве, подверженной влиянию корней. J. Exp. Бот. 67, 3629–3643. DOI: 10.1093 / jxb / erw108

PubMed Аннотация | CrossRef Полный текст | Google Scholar

Основные структуры, рост и развитие

Дерновые травы — это виды узколистных трав, которые образуют однородный, долговечный почвенный покров, способный выдерживать движение транспорта и небольшую высоту кошения (обычно два дюйма или ниже).Лишь несколько видов трав дают приемлемый дерн на севере США. Эти травы называют дерновыми травами холодного сезона. (К дерновинам теплого сезона относятся виды, которые лучше всего приспособлены к южным районам США и не обсуждаются в этой публикации.)

Введение

Изучение дерновых трав холодного сезона начинается с изучения основных структур травяных растений и того, как они развиваются от семян до зрелых растений. Как только вы поймете, как растут и развиваются дерновые травы, вам будет легче увидеть, как они функционируют как долгоживущие сообщества и как они переносят движение, кошение и другие проблемы.

Основные структуры травяных растений

Зрелое, нескошенное травяное растение состоит из листьев, корней, стеблей и семенной головки. Схема травяного растения на рис. 1 показывает эти основные структуры. Имейте в виду, что некоторые виды трав не имеют всех показанных структур и что скошенные травы обычно не имеют цветочных стеблей и семенных головок.


Рисунок 1. Схема зрелого травяного растения

Листья

Лист травы разделен на три части: пластинка, влагалище и воротниковая область (рис.2). Лезвие длинное и узкое, вырастает более или менее горизонтально от основного побега. Оболочка — это часть листа, которая окружает побег или стебель. Область воротника расположена там, где встречаются лезвие и влагалище, и может иметь или не иметь структуры, называемые воротником, язычком и ушной раковиной (рис. 3). Гладкая область на обратной стороне листа, где соприкасаются лезвие и ножны, называется воротником. Обычно это более светлый цвет, чем лезвие, и может продолжаться по ширине листа или разделяться пополам большой средней жилкой.Язычок — это тонкий кусок ткани, который простирается чуть выше верхней части влагалища листа и может различаться по размеру и форме. Ушная раковина — это еще один небольшой кусок ткани листа, который вырастает из шейки и также может различаться по размеру и форме.


Рис. 2. Схема листа травы, включая травинку, воротниковую область и ножны.


Рис. 3. Воротниковая область листа травы с язычком и ушной раковиной.

Корни

Корни: Корни — это подземная часть травяного растения, которая закрепляет его в почве и поглощает воду и питательные вещества.Корни дернины мочковатые, разветвленные и очень тонкие. У трав есть два типа корневой системы: первичная и вторичная. Разница между ними будет объяснена позже в этом разделе.

Стебли

У трав встречаются три типа стеблей; крона, горизонтальные стебли (корневища и столоны) и цветонос. Хотя крона представляет собой стебель, она не похожа на другие типы стеблей, встречающиеся в травах. Он очень маленький (всего лишь доля дюйма в длину), белый и полностью окружен влагалищами листьев.Крона находится в защищенном месте между корнями и побегом у поверхности почвы.

Горизонтальные стебли начинают формироваться в кроне и превращаться в корневища или столоны. Корневища растут под землей на небольшом расстоянии, затем поднимаются на поверхность почвы, образуя новые побеги. У некоторых видов трав корневища образуют точки роста (часто называемые узлами), которые дают начало корням и побегам, образующим новые или «дочерние» растения. Корневища обычно белые. Столоны растут над землей и образуют узлы, из которых появляются новые растения.Столоны зеленые и могут ползать по другой траве и голым участкам газона, часто образуя круглые пятна.

Цветочные стебли также образуются в кроне, обычно поздней весной или ранним летом у большинства трав прохладного сезона. Как правило, их не видят на газоне, так как их скашивают до того, как они созреют. На нескошенной траве стебли цветов растут вертикально и дают ростки семян.

Семенные головки

Семенная головка — это цветущая часть травянистого растения. Основной элемент высевающей головки называется колоском.Колоск состоит из травяных цветков, небольших стеблей, которые их поддерживают, и прицветников (маленьких листочков, покрывающих цветы) (рис. 4). По расположению колосков различают три типа семенных головок; метелка, колос и кисть (рис. 5). У метелки колоски расположены на ветвях, расположенных вдоль центрального или главного стебля. Главный стебель в основном является продолжением стебля цветка. Мятлик Кентукки — это газон с семенной головкой метелкового типа. Колосовидная семенная головка имеет колоски, расположенные непосредственно на основном стебле.Райграс многолетний — дерн с колючкой семенной головкой. В кистевом типе колоски расположены на очень коротких ветвях вдоль основного стебля. Истинные семенные кисточки соцветий встречаются в злаках редко, и никакие дерновые травы холодного сезона их не дают. Crabgrass, обычный однолетний травяной сорняк, имеет модифицированную колосовидную кисть.


Рисунок 4. Колосок, основной элемент высевающих головок.


Рис. 5. Три типа высевающих головок дерновины; метелка, шип и рацит.

Рост и развитие

Семена травы и прорастание семян

«Семя» травы на самом деле является сушеным плодом, называемым зерновкой (рис.6). Зерновка состоит в основном из зародыша и эндосперма. Эмбрион содержит зародыши листьев, точки роста и корни травяного растения. Эндосперм составляет основную часть зерновки и содержит пищу (в первую очередь крахмал), необходимую развивающемуся растению во время его прорастания и роста. Вся зерновка окружена околоплодником, иногда называемым стенкой яичника (рис. 7). Зерновка и околоплодник окружены двумя бумажными структурами, называемыми леммой и палеей.

Основными требованиями для прорастания семян дерновой травы являются достаточная влажность, благоприятные температуры и кислород. Первым этапом прорастания семян является поглощение воды (иногда называемое пропиткой). Скорость поглощения воды семенами травы зависит от количества воды и проницаемости семян. По мере впитывания воды семя набухает. Вскоре после этого ферменты, вырабатываемые эмбрионом, расщепляют эндосперм и превращают крахмал в углеводы. Углеводы могут использоваться непосредственно эмбрионом и развивающимся проростком для получения энергии и роста.


Рисунок 6. Схема семян травы.


Рис. 7. Поперечный разрез зерновки, включая зародыш, эндосперм и околоплодник.

68 — 86
Таблица 1. Оптимальные температуры для прорастания семян дерновых трав прохладного сезона.
Виды Температура (° F)
Мятлик Кентукки 59-86
Мятлик грубый 68-86
Овсяница жевательная 69-77
Овсяница красная 59-77
Овсяница овсяница 59-77
Овсяница высокорослая 68-86
Райграс многолетний 68-86
Райграс однолетний

Первое свидетельство того, что семя проросло, происходит, когда зародышевый корень или корешок прорывается сквозь семенную оболочку (рис.8). Вскоре из семени появляется первый лист. На этом этапе произошло прорастание, и растение считается рассадой.


Рис. 8. Прорастание семян травы с корешком и первым листом, прорывающимся через кожуру семян.

Рост и развитие листа

Первый настоящий лист, выходящий из семян во время прорастания, заключен в защитную структуру, называемую колеоптилем. Вскоре после прорастания колеоптиль и первый лист начинают удлиняться и расти к поверхности почвы.Колеоптиль перестает расти сразу после того, как достигает поверхности почвы, но лист продолжает удлиняться и прорывается сквозь оболочку колеоптиля (рис. 9). По мере того, как лист расширяется и удлиняется, он начинает производить собственную пищу посредством процесса, называемого фотосинтезом. Вскоре после появления первого листа развивающийся проросток дает второй лист из точки роста или узла, заключенного в колеоптиле. Все последующие листья следуют по одному и тому же маршруту — выходят из точки роста и растут вверх в складках более старых листьев.В конце концов, колеоптиль засыхает и больше не виден.


Рис. 9. Саженец дернового травы

Точка роста, от которой появляются листья на зрелых газонных травах, находится на верхушке кроны и называется верхушкой стебля. Это сооружение имеет вид небольшого купола, с каждой стороны которого попеременно поднимаются гребни (рис. 10). Эти гребни являются началом новых листьев. Когда лист начинает развиваться, он охватывает всю верхушку стебля. Этот лист продолжает удлиняться и расширяться и в конечном итоге образует полностью развитый лист с пластинкой, оболочкой и воротниковой областью.Тот факт, что листья травы начинают расти из верхушки стебля, расположенной у основания растения, является основной причиной, по которой траву можно скашивать, не получая серьезных травм. Рост продолжается от основания листа после того, как часть листовой пластинки будет скошена.


Рисунок 10. Вершина стебля травянистого растения. Гребни — это начало новых листьев. Когда лист начинает развиваться, он охватывает верхушку стебля.

Новые листья образуются из других гребней на верхушке стебля и выходят из складок старых листьев.Таким образом, самые старые листья находятся на внешней стороне растения, а самые молодые — в центре растения. Листья дерновины живут некоторое время, затем отмирают и заменяются новыми. В благоприятных условиях окружающей среды количество листьев на растении остается таким же, поскольку новые листья заменяют отмершие.

Скорость роста листьев зависит от многих факторов, включая температуру, влажность, питание и, в некоторой степени, продолжительность светового дня. Оптимальные температуры для роста листьев среди дерновых трав в прохладное время года составляют от 60 ° до 75 ° F.Рост листьев увеличивается с увеличением продолжительности светового дня, если температура находится в оптимальном диапазоне, а влажность достаточна. Внесение азотных удобрений может значительно увеличить рост листьев, если влажность и температура не ограничены.

Рост и развитие корней

Вскоре после того, как корешок выходит из семени, из зародыша развиваются первые настоящие корни. Эти корни называются первичными корнями и начинают поглощать воду и питательные вещества из почвы, когда они полностью развиваются.Хотя первичные корни продолжают функционировать в течение года после прорастания, поглощение воды и питательных веществ постепенно передается вторичным корням (иногда называемым придаточными корнями), количество которых увеличивается по мере созревания травянистого растения. Вторичные корни образуются из узлов в коронке или из узлов на горизонтальных стеблях.

Корни дерновины сильно отличаются от листьев и стеблей (Рис. 11). Точка роста или меристема расположена на кончике корня. Здесь производятся все новые корневые клетки.Меристема защищена от абразивного воздействия почвы структурой, называемой корневым покровом. В области сразу за меристемой новые клетки растут в основном в длину. Эта область называется областью удлинения клеток. За областью растяжения клетки начинают развиваться в ткани, которые поглощают воду и питательные вещества. Среди этих тканей есть корневые волоски — крошечные волосовидные наросты, которые прорастают из поверхности корня в окружающую почву. Основная функция корневых волосков — поглощение воды и питательных веществ.Количество корневых волосков исчисляется миллиардами для полностью развитой корневой системы и может значительно увеличить количество почвы, с которой соприкасаются корни. Вода и питательные вещества переносятся из корневых волосков внутрь корня, где специальные проводящие ткани перемещают воду и питательные вещества к листьям и побегам.


Рис. 11. Схема кончика корня, включая меристему, корневую крышечку, область удлинения клеток и корневые волоски.

На рост корней дерновой травы в основном влияют температура почвы, влажность и кислород.Оптимальные температуры для роста корней у прохладных трав ниже, чем для роста побегов. Хотя оптимальный температурный диапазон для укоренения несколько различается для разных видов газонных трав, большинство газонных трав в прохладное время года дают лучший рост корней при температуре почвы от 50 ° до 65 ° F. Когда температура достигает 90 ° F в поверхностном дюйме почвы, рост корней мятлика Кентукки значительно замедляется. Корни трав в прохладное время года могут расти при температуре почвы ниже 50 ° F, но рост резко замедляется, когда температура приближается к нулю (32 ° F).Наибольший рост корней наблюдается у трав прохладного сезона весной и осенью и значительно снижается в летние и зимние месяцы.

Дерновые травы поглощают воду из почвы через свою корневую систему. Количество воды, впитываемой корнями, будет зависеть в первую очередь от количества корней, глубины укоренения и количества воды в почве. Поскольку глубина укоренения трав в прохладное время года обычно составляет от 2 до 6 дюймов, большая часть водопоглощения первоначально происходит у поверхности почвы. По мере истощения поверхностных вод корни начинают поглощать воду глубже в почве.Хорошо развитая и активно растущая корневая система может использовать преимущества этой более глубокой влажности почвы, поскольку поверхностная влажность истощается в засушливые периоды. Вопреки распространенному мнению, корни не «ищут» воду, вместо этого они растут более энергично и размножаются там, где есть вода.

Корни дернового травы нуждаются в достаточном количестве кислорода для нормального роста и развития. Сильно уплотненные почвы имеют ограниченный запас кислорода и не способствуют хорошему росту корней даже при благоприятных температурах и уровне влажности.Слишком много воды также истощит кислородную почву и вызовет порчу корней газона. Почвы с рыхлой рыхлой структурой и хорошим дренажом идеально подходят для роста и развития корней.

Другими факторами, влияющими на рост и развитие корней, являются pH почвы, методы внесения удобрений, концентрации солей, гербициды, болезни и насекомые. Это будет обсуждаться в других разделах этого руководства.

Развитие стебля и кущение

Из трех типов стеблей, упомянутых ранее, коронка является наиболее важной.Он дает начало листьям, вторичным корням и другим стеблям. Поскольку рост новых листьев происходит у основания растения, травянистые растения могут переносить покос и некоторые другие виды незначительных травм листовых пластинок. Однако косилки могут повредить корону, если ножи установлены слишком низко. Когда это происходит, растения серьезно повреждаются, и рост новых листьев маловероятен.

Поскольку новые вторичные корни образуются из кроны, часть существующей корневой системы может быть повреждена без гибели растения — при условии, что часть кроны, инициирующая образование корней, не повреждена.Производители дерна обычно отрезают часть корневой системы травы комбайнами для уборки дерна, а затем транспортируют дерн на новое место. Вновь уложенный дерн формирует новую корневую систему из вторичных корней, образующихся в кроне.

Корневища и столоны начинают расти из узлов в кроне и прорываются через окружающие влагалища листьев и распространяются в стороны. Корневища мятлика Кентукки и овсяницы красной ползучей растут под поверхностью почвы, а затем поднимаются к поверхности почвы, образуя новые побеги (рис.12). Некоторые другие травы (в основном травы теплого сезона и сорные травы) имеют длинные корневища, которые образуют узлы, которые могут разветвляться и давать побеги и корни, формируя новые растения.


Рис. 12. Корневища мятлика Кентукки

Корневища — желательный признак дерновых трав, потому что они позволяют растениям посылать новые побеги в районы, которые редки или повреждены движением транспорта, засухой и / или болезнями. Мятлик Кентукки — это лучшая дерновая трава на севере США, потому что его корневища позволяют газону «вязать» и держаться вместе, когда дерн режется, скатывается и поднимается.Мятлик Кентукки — желанный вид для использования на спортивных площадках, потому что его корневища обеспечивают превосходную опору для спортсменов.

Столоны растут по поверхности почвы и могут ползать по сложившемуся газону (рис. 13). Новые побеги образуются из узлов или из верхушек столона, когда он поворачивается вверх. Хотя для некоторых применений желательны столбоносные дерновые травы холодного сезона, грубый мятлик и ползучая полевица, они могут быть очень неприятными сорняками при смешивании с другими газонными травами, поскольку они образуют светлые круглые пятна, ползая по более желанным газонам.


Рис. 13. Столоны полевицы полевицы

Клубы — это побеги, которые развиваются из тканей кроны и растут вертикально внутри влагалищ, окружающих крону (рис. 14). Зрелые побеги дают листья, стебли и корневую систему; таким образом, они могут функционировать независимо от материнского растения. Культиваторы увеличивают густоту газонов за счет замены отмирающих зимой и летом побегов. Отдельные посевы живут около года, и формирование новых побегов стимулируется прохладными температурами, коротким световым днем, умеренно низкой высотой скашивания и высокой частотой стрижки.Формирование пика кущения происходит ранней весной и осенью. Насаждения газона долговечны, потому что отмирающие побеги постоянно заменяются новыми культиваторами. Этот процесс настолько постепенный, что переход незаметен.


Рис. 14. Два побега, развивающиеся из кроны травянистого растения.

Углеводы —

Real Корм ​​для растений

Удобрения для газонов часто продаются как «корм для растений». Хотя большинство людей понимают, что питательные вещества из удобрений необходимы растениям для правильного роста и развития, они могут не осознавать, что удобрения на самом деле не являются пищей для растений.Растения сами производят пищу посредством фотосинтеза — химической реакции в листьях с участием воды, углекислого газа (CO 2 ) и световой энергии. Конечные продукты, углеводы, используются растениями для энергии и роста и являются настоящей пищей для растений.

Углеводы могут накапливаться в тканях стебля и короны, если они производятся быстрее, чем используются. Лучше всего хранить его осенью и это полезно, так как растение нуждается в углеводах для восстановления после травм, когда газон поврежден вредителями, засухой, жарой или травмой косилки в следующем году.Истощение углеводов происходит быстрее всего весной, особенно при небольшой высоте скашивания и высоком азотном плодородии. Если истощить слишком быстро, дерн может перейти в летние месяцы в ослабленном состоянии. Это одна из причин, по которой профессионалы газонной травы не применяют избыточное количество азота и не скашивают весной на высоте ниже оптимальной.

Подготовил Питер Ландшут, профессор кафедры газонных трав

Корни растений

Корневая система растения постоянно обеспечивает стебли и листья водой и растворенными минералами.Чтобы для этого корни должны прорасти в новые области почвы. Рост и метаболизм корневой системы растений поддерживается процессом фотосинтеза происходит в листьях. Фотосинтат из листьев переносится через флоэма к корневой системе. Структура корня помогает в этом процессе. Эта секция рассмотрим различные виды корневых систем, а также рассмотрим некоторые специализированные корни. as описывают анатомию корней у однодольных и двудольных растений.

Корневые системы:

Система стержневого корня:
Характеризуется тем, что имеет один главный корень (стержневой корень), от которого корни меньшего размера появляться. Когда семя прорастает, первый прорастающий корень — это корешок, или первичный. корень. У хвойных и большинства двудольных растений этот корешок перерастает в стержневой корень. Taproots может быть изменен для использования в хранилищах (обычно углеводов), таких как те, которые содержатся в сахарная свекла или морковь. Taproots также являются важными приспособлениями для поиска вода, как те длинные стержневые корни, которые есть у мескита и ядовитого плюща.
Начало страницы

Волокнистая корневая система:
Характеризуется массой корней одинакового размера. В этом случае корешок прорастающего семени недолговечен и замещается придаточными корнями. Придаточные корни — это корни, которые образуются не на корнях, а на других органах растения. Самый Однодольные имеют мочковатую корневую систему. Некоторые волокнистые корни используются как хранилища; для Например, сладкий картофель формируется на волокнистых корнях.Растения с мочковатой корневой системой отлично подходит для борьбы с эрозией, потому что масса корней цепляется за частицы почвы.
Начало страницы

Корневые структуры и их функции:

Корень Наконечник: конец 1 см корня содержит молодые ткани, которые разделены на корневой покров, покоящийся центр и субапикальный регион.
Корневой колпачок : кончики корней покрыты и защищены корневым колпачком.Клетки корневого чехлика происходят из меристемы корневого чехлика, которая продвигает клетки вперед. в область крышки. Клетки корневой крышечки сначала дифференцируются в клетки колумеллы. Клетки колумеллы содержат амилопасты, отвечающие за определение силы тяжести. Эти клетки также могут реагировать на свет и давление со стороны частиц почвы. Один раз columella продвигаются к периферии корневого чехлика, они дифференцируются в периферические клетки.Эти клетки секретируют муцигель, гидратированный полисахарид, образующийся в диктиосомы, содержащие сахара, органические кислоты, витамины, ферменты и аминокислоты. Муцигель помогает защитить корень, предотвращая высыхание. В некоторых растения муцигель содержит ингибиторы, которые препятствуют росту корней от конкуренции растения. Муцигель также смазывает корень, чтобы он мог легко проникать в почву. Муцигель также способствует усвоению воды и питательных веществ, увеличивая контакт почвы с корнями.Муцигель может действовать как хелатор, высвобождая ионы для поглощения корнем. Питательные вещества в муцигеле могут способствовать появлению микоризы и симбиотических бактерий.
Центр покоя : за корневой крышкой находится центр покоя, область неактивных ячеек. Они функционируют, чтобы заменить меристематические клетки меристемы корня. Спокойный центр тоже важен в организации закономерностей первичного роста корня.
Субапикальная область : эта область за неподвижным центром делится на три зоны. Зона деления клеток — это место расположения апикальная меристема (~ 0,5—1,5 мм позади кончика корня). Клетки, происходящие из апикального меристема добавляется к первичному росту корня. Зона растяжения клетки — клетки, происходящие из апикальной меристемы, увеличиваются в длине в этой области. Удлинение происходит за счет поглощения воды вакуолями.Этот процесс удлинения толкает кончик корня в почву. Зона клеточного созревания — клетки начинаются дифференциация. В этой области можно найти корневые волоски, которые увеличивают впитывание воды и питательных веществ. В этой области клетки ксилемы являются первыми из сосудистые ткани для дифференциации.
Начало страницы

Зрелый корень: первичные ткани корня начинают формироваться внутри или сразу за зоной клеточного созревания в кончик корня.Апикальная меристема корня дает три основных меристемы: протодерму, наземная меристема и прокамбий.
Эпидермис : эпидермис происходит от протодермы и окружает молодой корень толщиной в одну клетку. Эпидермальные клетки не покрыты кутикула, чтобы они могли впитывать воду и минеральные вещества. По мере созревания корней эпидермис заменяется перидермой.
Cortex : внутри эпидермиса находится кора, которая является производной от наземной меристемы.Кора делится на три слоя: гиподерма, клетки запасающей паренхимы и энтодермы. Гиподерма суберинизированная. защитный слой клеток чуть ниже эпидермиса. Суберин в этих клетках помогает в задержке воды. Клетки запасающей паренхимы тонкостенные и часто хранят крахмал. Эндодерма — это самый внутренний слой коры. Энтодермальные клетки плотно упакованы и лишены межклеточного пространства. Их радиальные и поперечные стенки пропитаны лигнином и суберином, образуя структуру, называемую полосой Каспариана.Casparian Strip заставляет воду и растворенные питательные вещества проходить через симпласт (живая часть клетки), что позволяет клеточной мембране контролировать всасывание корнем.
Стела : все ткани внутри энтодермы составляют стелу. Стела включает в себя самый внешний слой, перицикл и сосудистые ткани. В перицикл — это меристематический слой, важный в производстве корней ветвей. В Сосудистые ткани состоят из ксилемы и флоэмы.У двудольных встречается ксилема. в виде звезды в центре корня с флоэмой, расположенной между рукавами ксилемная звезда. Новые ксилемы и флоэма добавляются сосудистым камбием, расположенным между ксилема и флоэма. У однодольных ксилема и флоэма образуют кольцо с центральная часть корня состоит из паренхиматозной сердцевины.
Начало страницы

Корневые системы
Корневые системы
Волокнистая корневая система

Структура корня и их функции
Верхушка корня: молодые ткани корня
Зрелый корень

Вернуться на главную

«Детекторы дыма» в растениях также контролируют рост корневых волосков — ScienceDaily

Корни растений могут делать многое: они растут в длину, чтобы достичь воды, они могут изгибаться, чтобы обходить камни, и они образуют мелкие частицы. корневые волоски, позволяющие им поглощать больше питательных веществ из почвы.Группа исследователей под руководством ученых Мюнхенского технического университета (TUM) определила важный регулятор этого процесса.

Если лесной пожар уничтожает более крупные растения, семена так называемых последователей огня видят свой шанс: у них есть рецепторный белок, который может «учуять» определенные молекулы, образующиеся в дыме сгоревшего растительного материала, так называемые каррикины. Рецепторный белок KAI2 запускает сигнальный каскад, заставляющий семена прорастать.

Группа исследователей под руководством Кэролайн Гутьяр, профессора генетики растений в Школе естественных наук Вайенштефана TUM, обнаружила, что он также играет важную роль в регулировании роста корней.

Корневые волоски увеличивают площадь поверхности корня

Для достижения большой площади поверхности, через которую может впитываться вода и питательные вещества, на корнях растений вырастают тонкие корневые волоски. Хосе Антонио Вильяэсиха-Агилар, аспирант в команде Кэролайн Гутьяр, сделал открытие, что KAI2 необходим как для роста корневых волосков, так и для роста корней вниз.

«Вполне вероятно, что это относится не только к кресс-салату тала (Arabidopsis), который можно найти почти повсюду в мире и используется нами в качестве модельного растения», — говорит Кэролайн Гутьяр, — но, возможно, также и для многих других растений. , например зерновые культуры.«

Молекулы дыма вызывают рост корневых волосков

Чтобы проверить свою гипотезу, группа исследователей подвергла молодые растения арабидопсиса воздействию молекул каррикина, которые находятся в дыму. Это действительно значительно увеличило рост корневых волосков.

«Наши результаты также интересны в свете эволюции», — говорит Кэролайн Гутьяр. «Вероятно, что KAI2 изначально отвечал за контроль определенных процессов развития у всех растений, таких как, например, развитие корневых волосков и подобных структур, в ответ на гормон растения, который до сих пор неизвестен.В ходе эволюции семян, активируемых огнем, KAI2 предположительно разработал дополнительную функцию обнаружения дыма ».

Использование в растениеводстве

Полученные данные не только способствуют более глубокому пониманию того, как работают растения, но также могут иметь важное значение для устойчивого сельского хозяйства в будущем.

«Благодаря новому и лучшему пониманию того, какие молекулярные механизмы играют роль в развитии корней и корневых волосков, мы можем вывести растения, которые лучше способны поглощать питательные вещества и воду из почвы», — говорит Кэролайн Гутьяр.«Это может, например, помочь сельскохозяйственным культурам противостоять более длительным периодам засухи, которые могут происходить чаще в будущем».

История Источник:

Материалы предоставлены Мюнхенским техническим университетом (TUM) . Примечание. Содержимое можно редактировать по стилю и длине.

Биология растений — первичный рост и вторичный рост

Первичный рост и вторичный рост

Первичный рост побегов

Растения растут сверху или снизу? Если вы вырежете свое имя на стволе дерева, через 10 лет оно будет на том же месте или поднимется по стволу? Чтобы узнать ответы на эти вопросы, вам необходимо понять первичный рост и вторичный рост .

Во-первых, давайте посмотрим на первичный рост. Первичный рост увеличивает длину растения как над землей, так и под землей. Поскольку люди обычно живут над землей, мы обычно видим только надземные части растения: систему побегов. Вся система побегов, независимо от того, насколько они велики или малы, обязана своим происхождением небольшой области растения, называемой апикальной меристемой побега .

Апикальная меристема — это область высокого деления клеток (много-много митозов), которая способствует разрастанию растения.Апикальная меристема побега — это апикальная меристема, которая находится в системе побегов, в отличие от апикальной меристемы корня, то есть, как вы уже догадались, в корнях. Только за счет активности апикальной меристемы побега растение становится выше.

Апикальная меристема побега находится на кончике стебля растения, поэтому рост идет вверх от верхушки стебля, а не от низа. Эти нижние листья никуда не денутся, пока не упадут с растения. Это означает, что если вы вырежете свое имя на стволе дерева, оно останется там много лет спустя (но не делайте этого, дерево вредит дереву, как татуировка ранит кожу человека; посмотрите этот клип от Fern Gully, если вы его не сделаете. не верю нам).

Еще одна меристема — интеркалярная меристема . Это область быстрого деления клеток в основании узлов. Этот тип меристемы встречается только у однодольных, поэтому не ищите его на эвдикотах. Вы будете искать долго. Это особенно важно для однодольных, потому что они позволяют стеблям быстро удлиняться, а листьям быстро отрастать, если они были повреждены.

Точно так же, как человеческое тело состоит из разных частей (рук, ног, туловища, головы), у растения есть части, одинаковые на всех растениях, хотя они могут выглядеть по-разному у разных видов.

Частями системы побегов являются:

  • Стебель (узлы + междоузлия)
    • узлы — это места, где листья прикрепляются к стеблю
    • междоузлия — это промежутки на стебле между листьями
  • Лист ( черешок + пластинка)
  • Ветви, растущие из пазушных почек
  • Репродуктивные части (цветки и плоды)

Лист состоит из пластинки и черешка. Лезвие — это плоская зеленая часть, которую вы обычно воспринимаете как лист, а черешок — это просто маленький стебель, который прикрепляет лезвие к основному стеблю.Между листовыми зачатками , где образуются новые листья, и нижним стеблем находятся пазушные почки. Они образуют ветви, у которых на концах будут свои апикальные меристемы. Подмышечные почки часто защищены чешуей бутонов . Чешуя бутона — это видоизмененный лист, который покрывает нежную почку, пока она не начинает расти в побег.

Большинство вышеперечисленных частей видны, поскольку берут начало на апикальной меристеме побега. Апикальная меристема побега состоит из листовых зачатков, которые переходят в листья, и апикального купола , на котором стебель удлиняется.Под микроскопом верхушка побега растения выглядит так:

Иногда стебли видоизменяются, и специализированные стебли могут выглядеть и функционировать иначе, чем «обычные» стебли. Например, корневище — это стебель, который растет горизонтально под землей. То, что часть растения растет под землей, не означает, что это корень! У корневища могут быть пазушные почки, из которых вырастают побеги. У ирисов есть корневища, как и у имбиря и картофеля. Многие знают, что картофель растет под землей и называется клубнями, но на самом деле это не корни.Картофель — это увеличенные концы корневища, накапливающие сахар и выполняющие роль запасающих органов для растения. Корневище выглядит так:

На картинке выше видите, как клубни находятся на концах корневищ, а настоящие корни внизу?

Первичный рост корней

Корневая система также имеет апикальную меристему, известную как апикальная меристема корня . Это действует примерно так же, как апикальная меристема побега, вызывая рост разрастания. Основное отличие состоит в том, что этот рост уходит в землю, и корни, а не листья и ветви, исходят из апикальной меристемы корня.

У Roots действительно важная работа, и они не получают должного внимания за их упорный труд, потому что они все время находятся в подполье. Корни отвечают за:

  1. Закрепление растения в земле
  2. Поглощение воды и питательных веществ
  3. Сохранение питательных веществ
  4. Связь с почвенными микробами в симбиотических отношениях

По мере роста корней они перемещаются вниз через почву, уворачиваясь от камней и другие препятствия, которые могут быть на их пути.Так же, как вы должны носить шлем при езде на мотоцикле или во время игры в хоккей, у Roots есть свой собственный тип шлема: root cap . Корневая крышка защищает апикальную меристему корня, когда корень пробивается сквозь почву. Он также выделяет слизистую слизь, которая смазывает почву вокруг кончика корня, помогая корню в его путешествии по жесткой почве.

Корни могут принимать разные формы, и форма корня зависит от того, является ли растение эвдикотом или однодольным .У эвдикотов первый корень, который образуется, является первичным корнем. Он растет прямо вниз и является основным корнем, также известным как стержневой корень . Главный корень может давать боковые корни, которые разрастаются в стороны. К распространенным эвдикотам относятся томаты, розы, клены, дубы и кусты малины.

У эвдикотов корни ветви вскоре присоединяются к главному корню в его охоте за питательными веществами. Эти корни ветви образуются из области, называемой перициклом . Ветвистые корни не растут так же долго, как стержневые, но они расширяют способность растения впитывать воду и питательные вещества из земли.

У однодольных растений первичный корень обычно отмирает вскоре после прорастания растения и заменяется корнями, образующимися на стебле, называемыми придаточными корнями . Придаточные корни — это боковые корни, которые закрепляют растение. Однодольные не имеют стержневых корней, а имеют мелкую мочковатую корневую систему, которая задерживает много почвы. Некоторые примеры однодольных — кукуруза, орхидеи, лилии и магнолии.

Когда семена только начинают прорастать, самое важное для молодого растения — это прочно закрепиться в земле.В молодости растение производит больше корней, чем побегов, но по мере взросления количество корневой структуры примерно равно количеству структуры побегов. Фактически, подземная корневая система часто отражает систему надземных побегов.

Вторичный рост побегов

Теперь мы знаем, как растение становится выше, а его корни — длиннее. А как насчет более широкого? Даже большое дерево с огромным стволом начинается с маленького саженца. Попай ест много шпината, чтобы вырасти большим и сильным, но что едят растения шпината?

Ширина растения или его обхват называется вторичным приростом и возникает из боковых меристем в стеблях и корнях.Как и в случае апикальных меристем, боковые меристемы являются областями с высокой активностью деления клеток. Однако клетки, которые они производят, растут наружу, а не вверх или вниз. Эвдикоты используют боковые меристемы для увеличения своей ширины; однодольные, однако, вторичного роста не имеют. Мы вернемся к ним позже.

Боковые меристемы, которые производят вторичный рост, называются камбием, что означает просто слой ткани, который способствует росту растений. Двумя важными для вторичного роста являются сосудистый камбий и пробковый камбий .Сосудистый камбий производит больше сосудистой ткани (ксилемы и флоэмы), которые обеспечивают поддержку системы побегов в дополнение к транспортировке воды и питательных веществ. Поскольку ксилема и флоэма, которые происходят из сосудистого камбия, заменяют исходную (первичную) ксилему и флоэму и увеличивают ширину растения, их называют вторичной ксилемой и вторичной флоэмой . Вот как это выглядит:

Сосудистый камбий толщиной всего в одну клетку образует кольцо вокруг стебля растения.Внутри он добавляет вторичную ксилему, а снаружи — вторичную флоэму. У деревьев слои вторичной ксилемы образуют древесину. Слои вторичной флоэмы образуют кору. Со временем дерево сбрасывает старые слои коры и заменяет их новыми слоями. Если вы посмотрите на поперечное сечение ствола, ширина древесины со временем увеличивается, но кора всегда остается узкой полосой.

Со временем старая древесина во внутренней части ствола трансформируется. Он не превращается в пришельца и не сражается с десептиконами, но увеличивает свою защиту.Внутренняя древесина проходит через генетический процесс, что делает ее более устойчивой к гниению. Ячейки древесины мертвы, и теперь ее называют сердцевиной . Сердцевина иногда, но не всегда, темнее окружающей древесины. Вы можете думать об этом как о «сердце» дерева, которое делает дерево сильным и крепким, потому что оно находится в середине дерева. Однако на самом деле это не способствует сохранению жизни дерева — деревья могут жить с полностью разложившейся сердцевиной!

Древесина, окружающая сердцевину, называется заболонь .Заболонь — это живая древесина, по которой происходит перенос воды. Заболонь, в отличие от сердцевины, жизненно важна для здоровья дерева, поскольку несет в себе воду и питательные вещества, необходимые дереву для выживания. Заболонь мягче сердцевины, поэтому, если вам нужно решить, из чего построить дом, выберите сердцевину.

На этом поперечном сечении стержня материал в середине, обозначенный Pi, называется стержнем . Сердцевина состоит из первичных клеток (происходящих из апикальной меристемы). Область, обозначенная буквой X, — это ксилема, а буквой P — флоэма.Область, обозначенная BF, представляет собой область лубяных волокон, которые являются прочными поддерживающими волокнами во флоэме. Они присутствуют не на всех растениях. Внешняя темная область, обозначенная буквой C, — это кора головного мозга , которая окружает сосудистую ткань. И наконец, что не менее важно, это эпидермис , который является самым внешним слоем клеток.

В регионах с умеренным климатом с отчетливым летом и зимой сосудистый камбий хорошо отдыхает зимой, поднимая ноги и наблюдая за марафоном Friday Night Lights в течение нескольких месяцев.Когда он снова начинает деление клеток весной, новые клетки намного больше, чем последние клетки, созданные осенью, потому что весной больше воды и питательных веществ. Части дерева с более широкими ячейками, изготовленные весной, называются пружинным деревом . Древесина, полученная позже в этом сезоне, называется летней древесиной и часто состоит из более тонких ячеек. Этот цикл роста весной и летом и «Огни ночной пятницы» зимой повторяется каждый год и образует годовые кольца деревьев.

Пробка из камбия образует пробку, которая представляет собой прочный изолирующий слой клеток. В этих клетках содержится воск, который помогает им защитить стебель от потери воды. Пробковый слой также защищает растение от насекомых и патогенов, таких как грибки и бактерии, и может защитить дерево от огня. Это действительно та же пробка, что и в винных бутылках, которая обычно производится от пробкового дуба ( Quercus suber ). Сбор пробки с этих деревьев поддерживает экосистему: в тех районах Европы, где сбор пробки был прекращен, места обитания пробкового дуба заросли легковоспламеняющимися кустарниками, что привело к увеличению лесных пожаров.Пробка также является частью коры, и со временем она отпадает.

Однодольные не имеют вторичного роста. Обычно однодольные не становятся очень широкими. Однако некоторые однодольные, например, пальмы, могут стать довольно толстыми в середине. Как? Когда пальмы сбрасывают листья, они не теряют весь лист. Основание листа остается прикрепленным к стеблю, а слои старых оснований листа со временем накапливаются. Это делает ствол пальмы шире даже без вторичного роста.

Brain Snack

Не все корни находятся под землей.Мангры — это тропические растения, которые растут в затопленной почве, и у них есть огромная надземная корневая система, которая помогает им получать воздух, в то время как остальные их корни находятся под водой. Многие орхидеи и другие растения являются эпифитами, которые полностью растут поверх других растений. Их корни болтаются в воздухе или приклеены к стволам деревьев, и обычно они довольно маленькие, поскольку орхидея нашла кого-то, на кого можно опереться, и ей не нужны корни, чтобы держать их в вертикальном положении.

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован.