Jak roste kořen do délky?

Tímto materiálem otevíráme sérii článků, ve kterých vám představíme kořenový systém stromu.

Vysvětlíme přístupnou formou:

1. Co je kořenový systém?
2. Jak se vyvíjí;
3. Za co je ve složitém organismu stromu zodpovědný kořenový systém?
4. Co to ovlivňuje;
5. Jaké škody může kořenový systém stromu způsobit komunikacím nebo základem?

Funkce kořenového systému stromů

Kořenový systém stromu plní několik základních a velmi důležitých funkcí:

• vstřebávání vody, minerálních a organických živin z půdy,
• jejich transport do kmene stromu,
• fyzické zajištění stromu ve vzpřímené poloze.

Tyto funkce jsou vykonávány komplexně, tj. jsou vzájemně propojeny a simultánně, narušení nebo zastavení jedné z nich nevyhnutelně způsobí odumírání kořenového systému a v důsledku toho odumření stromu. Kořeny jsou schopny syntetizovat složité organické sloučeniny nezbytné pro normální fungování stromu.

Tenké kořeny nejaktivněji absorbují vodu a živiny v ní rozpuštěné z půdy. Liší se strukturou a funkcemi, které vykonávají. Malá část jemných kořenů je schopna intenzivně dorůst do délky, čímž tvoří axiální strukturu kořene (jeho růst do délky). Takové kořeny se nazývají vysoký. Jejich hlavní hmota, zastavující svůj délkový vývoj brzy, se intenzivně větví a tvoří tzv. laloky. Tyto kořeny na rozdíl od růstových pouze přijímají vodu s živinami a jsou tzv sání.

Také v kořenovém systému stromu jsou kořeny hlavní – mladé konce kořenů a jejich větví – a sekundární, tvořící zbytek kořenové hmoty.

Hlavní (sání nebo absorpce) mají schopnost absorbovat vodu z půdy s živinami v ní rozpuštěnými.

Sekundární kořeny transportují vodu a živiny do kmene stromu, proto se jim říká vodivý.

Vodivé kořeny plní i další důležité funkce. Především jsou nosiči savých kořenů, t.j. jsou základem, na kterém se tvoří aktivní část kořenů a jejich savý povrch. V pletivech vodivých kořenů se hromadí zásoby organické hmoty produkované stromem. Vodivé kořeny plní jednu z nejdůležitějších funkcí, která zajišťuje biologickou stabilitu stromu – obnovení aktivní části kořenů, ztracených z toho či onoho důvodu, jakož i zvýšení počtu aktivních kořenových větví během růstu strom, když jejich předchozí počet přestane stačit k zajištění jeho normálního života.

Umístění a struktura kořenových systémů stromů

Všechny prvky kořenového systému jsou rozděleny do tří kategorií: tyč kořeny, horizontální kořeny, vertikálně větve z horizontálních kořenů. Liší se nejen umístěním, ale i strukturou.

Struktura kořenových systémů stromů se v období od růstu sazenice do velmi vysokého věku stromu výrazně mění. Zpočátku malý, hlavní kořen se postupně vyvine v mocnou, organizovanou a propojenou sbírku kořenů. Tento proces probíhá po celou dobu života stromu: neustále se objevují a rostou nové útvary kořenového systému, dochází k hromadění kořenového dřeva a současnému odumírání, ztrátě některých z těchto útvarů z živého systému s následnou přeměnou na půdní organickou hmotu a další mineralizace. Transformace původně vznikajícího kořenového kořene na silný a komplexní kořenový systém probíhá v období růstu stromu nestejným tempem. Nejaktivněji se vyskytuje v mladém věku a ve věku 40 let získává kořenový systém stabilní vzhled, po kterém jsou změny, které se v něm vyskytují, čistě kvantitativní.

V botanice se na základě morfologických charakteristik rozlišují dva hlavní typy kořenových systémů: stěžejní и vláknitý. Kořenový systém vláknitého typu se vyznačuje tím, že od samého počátku jeho tvorby neexistuje žádný hlavní (kohoutek) kořen nebo není jasně vyjádřen. Kořenový systém kohoutkového typu se vyznačuje přítomností dobře definovaného kohoutkového kořene. Tento typ je charakteristický pro dřeviny a keře, stejně jako pro některé druhy bylin (šťovík, vojtěška atd.).

Mykorhiza je symbióza různých hub s nasákavými kořeny (kořenovými vlásky). Jinak známý jako „kořen houby“, protože tkáně kořene a houby spolu úzce souvisí.

Půda – stanoviště a tvorba kořenového systému stromů

Organické látky ve formě zbytků odumřelých kořenů, různých kořenových exsudátů, ale i intenzivně se vyvíjející mikroflóra ovlivňují fyzikální vlastnosti půdy (hustotu, vláhovou kapacitu, tepelnou vodivost, chemické složení atd.), na kterých růst a vývoj závisí na kořenových systémech.

Tyto vlastnosti půdního prostředí ovlivňují kořeny dřevin různým způsobem. Počínaje změnami ve směru vývoje a rychlosti růstu až po změny v růstu délky a průměru. Mechanické vlastnosti půdy, zejména její hustota, přímo ovlivňují kořeny. Růst kořenů mnoha stromů se zastaví při hustotě půdy 1,4–1,5 g/cm 3 .

Náhlá a významná změna ve struktuře půdy, například v důsledku zhutňovacích zón nebo pluhu, vážně brání rozvoji kořenů. Struktura půdy může být značně ovlivněna zpracováním půdy, přejížděním, otřásáním, pohybem vlhkou půdou, zavlažováním a odvodňováním.

Vzduch hraje rozhodující roli v dýchání kořenů, životě mikroorganismů a mykorhiz.

Nasycení půdy vzduchem závisí na objemu pórů a jejich velikosti. Velký počet velkých pórů snižuje kapacitu zadržování vody (kapacitu zadržování vlhkosti). Proporcionální poměr velkých, středních a malých pórů zajišťuje optimální množství vzduchu a vody v půdě pro růst rostlin. Pro výměnu oxidu uhličitého vzniklého v půdě (při procesu dýchání) s venkovním vzduchem je nutný dostatečný objem pórů. Dvě třetiny oxidu uhličitého v půdě pocházejí z mikroorganismů. Stabilní struktura oddělených částic s částicemi přijatelné tuhosti podporuje dobrou výměnu plynů.

Suberinizace je proces akumulace látky suberin v kořenových tkáních, jehož výsledkem je suberizace exodermis. To vede ke snížení schopnosti kořenových pletiv absorbovat vodu.

Aby kořeny fungovaly, je nutné určité množství vláhy v půdě. V podmínkách nedostatku vlhkosti její zvýšení v půdě stimuluje růst kořenů. Na podmáčených půdách má zase negativní vliv přebytečná vlhkost.

Když vlhkost v půdě klesne na úroveň mrtvé zásoby, kořenové vousy odumírají, zvyšuje se suberinizace absorbujících kořenů a následně odumírají rostoucí kořenová zakončení a jemné kořeny.

Schopnost hlíny, jílu a organických částic zadržovat vodu poskytuje vegetaci stagnující půdní vlhkost, ve které se rozpouštějí živiny. Půdní vlhkost je přiváděna srážkami, podzemní vodou a kondenzací z atmosféry (rosa, mlha) způsobená diferenciací teplot mezi pokryvy a půdou.

Zhutnění půdy a výsledný nedostatek vzduchu způsobují značné poškození kořenové aktivity. Pro zajištění životaschopnosti stromu je důležitá kyprá, dobře provětrávaná půda (nejlépe s povrchem odpovídajícím celkovému povrchu koruny).

Různé projevy zhutnění půdy způsobují určité léze

• Zpočátku nenápadně: odumírání kořenů, snížení životaschopnosti as tím spojená odolnost vůči napadení škůdci, výskyt lézí a ran, výskyt hniloby.
• Pozorovatelné známky poškození: řídkost olistění, menší velikost listů a jejich žloutnutí, zasychání tenkých větví, suché oblasti koruny, obnažení v oblasti vrcholu koruny až výskyt suchých vrcholů , zpomalení růstu, poškození houbami (jejich plodnice jsou viditelné) a dále až do uschnutí a odumření stromu.

Ve fázích předcházejících zasychání tenkých větví je ještě možná regenerace pomocí opatření ke zlepšení půdy, jako je její kypření, odstranění pokryvu nebo terénní úpravy. Pak pomohou jen radikální opatření – výměna půdy, provzdušnění a obnova koruny.

Zhutnění půdy: Příčiny formování a vliv na životaschopnost stromů

důvod

Výsledek

Projev

Poškození mikroorganismů až do jejich smrti.

Minimalizujte absorpci živin.

Snížení možnosti rozkladu organické hmoty.

Zánik možnosti mineralizace.

Destrukce hrudkovité struktury a technologická vhodnost zeminy.

Zánik výměny vzduchu

Omezení vstřebávání vody a živin.

Vznik horizontů hlubinné eroze a vyluhování.

Vykořenit v biologii jeden z hlavních vegetativních orgánů vyšších rostlin, který vznikl v procesu evoluce, aby zafixoval rostlinu v substrátu, absorboval vodu a minerální sloučeniny z půdních roztoků, přeměnil je na transportní formy a přesunul se do výhonků, syntetizoval organické látky (rostlinné hormony – cytokinin a kyselina abscisová, řada alkaloidů aj.) k interakci s půdními bakteriemi a houbami. Jen málo zástupců vyšších rostlin ztratilo schopnost tvořit kořeny (například Wolffia). Morfologicky se kořen od výhonu liší tím, že se na něm nikdy netvoří listy a vrcholový meristém je vždy překryt kořenovým uzávěrem. Předpokládá se, že kořeny pocházejí z oddenků rostlin spodního devonu – zvláštních větví jejich telomového těla, pokrytých jednobuněčnými vláknitými útvary (rhizoidy), které rostly v půdě horizontálně, ale neexistuje žádné přesvědčivé potvrzení. hypotéza.

Morfologická stavba kořene a kořenového systému

Kořen má válcovitý tvar a jasné podélné členění. Na jeho vrcholu (vrcholu) je kořenový uzávěr, který chrání apikální meristém a vnímá směr gravitace. Meristém postupně vytváří nové buňky klobouku a jeho okrajové buňky se odlupují a podléhají apoptóze, v důsledku čehož se uvolňují látky, které usnadňují rozpouštění půdních minerálů a slouží jako potrava nebo signál pro půdní mikroflóru. Apikální meristém, krytý kořenovým uzávěrem, tvoří zónu buněčného dělení. Vzniklé buňky intenzivně rostou v zóně prodlužování buněk, což má hlavní podíl na prodlužování kořenů. Celková délka obou zón (někdy označovaných souhrnně jako zóna růstu kořenů) se liší v závislosti na intenzitě růstu kořenů a bývá 1–2 mm. V zóně prodlužování buněk se začínají diferencovat primární trvalé tkáně, jejichž úplný soubor je vlastní absorpční zóně, která zajišťuje absorpci látek během 3–6 dnů a přeměňuje se na zónu vodivost. Proto, jak kořen roste do délky, vodivostní zóna se prodlužuje a sací zóna se posouvá po kořenovém vrcholu do nových oblastí půdy, přičemž si udržuje víceméně konstantní délku (obvykle v rozmezí 0,5–3 cm). Boční větvení kořenů většiny rostlin je omezeno na mladé oblasti vodivé zóny.

Druhy kořenů. Druhy kořenů.

V závislosti na místě tvorby se v zárodku tvoří hlavní kořen, adventivní kořeny, které vyrůstají ze stonku a starých částí kořene, a při odběru řízků z listu postranní kořeny, které vznikají v oblasti vedení a apikální kořeny, které se vyvíjejí během dichotomického větvení kořenů u lykofytů. Všechny kořeny jedné rostliny společně tvoří její kořenový systém. U rostlin podobných přesličkám, lykofytům a kapradinám je primárně homorhizního typu: sestává z adventivních kořenů vyvíjejících se na stonku nebo rhizoforu (kořenová podpora některých lykofytů), nesoucí postranní nebo vrcholové kořeny; všechny rozvětvené adventivní kořeny jsou stejného typu.

U kvetoucích a nahosemenných rostlin je kořenový systém buď složen pouze z rozvětveného hlavního kořenového systému, nebo spolu s ním jsou rozvětvené vedlejší kořeny. Typy kořenových systémů. Typy kořenových systémů. V kořenových systémech kůlového nebo alorizálního typu je hlavní kořen mnohem větší než všechny ostatní (například kopr). V kořenovém systému vláknitého nebo sekundárního homorhizního typu hlavní kořen mezi systémy silných adventivních kořenů nevyčnívá nebo dokonce brzy odumírá (obiloviny). Hlavní a vedlejší kořeny rostou podle vektoru gravitace; boční a apikální – v jakémkoli úhlu k němu, což vám umožňuje rovnoměrně naplnit objem půdy. Kořeny v kořenovém systému se často rozlišují na dlouhotrvající tlustý výrůstek (neboli kosterní) a z nich vyrůstající tenké savé, existující pouze 2–2,5 měsíce. Kořenové systémy pronikají do půdy do hloubky od několika milimetrů (centunculus z čeledi prvosenka) do 20 m (velbloudí trn), ale u většiny rostlin se většina kořenů nachází do hloubky 50–70 cm. kořeny se rozprostírají hlavně 1–1,5, 15 poloměru projekce koruny, i když jednotlivé kořeny rostou mnohem dále a u mnoha pouštních rostlin je poloměr projekce kořenového systému 20–XNUMXkrát větší než poloměr koruny projekce.

Na základě naplnění objemu půdy se rozlišují další 4 typy kořenových systémů. Univerzální kořenový systém vyplňuje objem půdy zcela rovnoměrně (charakteristické pro mezofyty). Povrchový kořenový systém s malou hloubkou pokrývá velkou plochu, je uzpůsoben k využívání vody vzácných dešťů a kondenzační vody vznikající v noci (nachází se u xerofytů, včetně mnoha kaktusů). Hluboký typ kořenového systému zajišťuje průnik k trvalé spodní vodě v hlubokých vrstvách substrátu (velbloudí trn). Kombinovaný kořenový systém je složen z povrchových kořenů a kořenů pronikající hluboko do substrátu (kachim).

Anatomická stavba kořene

Primární tkáňová struktura kořene se tvoří v absorpční zóně. Povrchově v této zóně je vrstva rhizodermu. Buňky posledně jmenovaných tvoří nejčastěji dlouhé výrůstky – kořenové vlásky, které prorůstají do kapilár půdy, což výrazně zvyšuje intenzitu vstřebávání látek kořenem. Vodní a polovodní rostliny většinou nemají kořenové vlásky. V kořenové oblasti rhizoderm odumírá a je zničen. Mezi rhizodermem a centrální částí kořene (stéla) je primární kůra. Jeho vnější vrstva – exoderm – přiléhá k rhizodermu a v absorpční zóně podporuje selektivní vstřebávání látek a ve vodivé zóně se stává kožní tkání. Hlouběji je parenchym, který vede absorbované látky do stély a syntetizuje některé organické sloučeniny. Vnitřní vrstva primární kůry (endoderm) se podílí na zatěžování xylému v absorpční zóně a ochraně podélného transportu látek v kondukční zóně ve stéle. Periferní vrstva stély – pericyklus – je bez vodivých tkání a je obvykle představována jednou vrstvou parenchymu. Ve vodivé zóně v pericyklu dochází k lokální dediferenciaci buněk parenchymu s tvorbou apikálních meristémů postranních kořenů, které následně prorůstají primární kůrou mateřského kořene do půdy. Uvnitř pericyklu je radiální cévní svazek: jeho xylém má podobu žebrovaného válce, v jehož rýhách mezi žebry procházejí vzájemně izolovaná vlákna floému. Jednoděložné se vyznačují svazky s mnoha hřebeny, zatímco jiné skupiny rostlin jsou charakteristické svazky s několika hřebeny. Xylém radiálního svazku obsahuje spolu s vodou vodivými prvky buňky parenchymu, které aktivně (s vynaložením energie) vylučují nízkomolekulární látky a ionty rozpustné ve vodě do lumen vodivých prvků. Po nich začne voda proudit do vodivých prvků z buněk parenchymu a vzniká přetlak, obvykle 1–2 atmosféry (někdy dosahující 6 atmosfér). Kořenový tlak způsobuje, že se voda pohybuje xylémem kořene k jeho základně a dále do výhonků. Před rozkvětem listů tlak kořenů zcela zajistí přísun vody do výhonků rostlin a pak se její role výrazně omezí a nahradí ji sací síla transpirujících listů.

Průřez kořenem (primární struktura). Průřez kořenem (primární struktura).

U dvouděložných a nahosemenných rostlin začíná sekundární ztluštění kořenů již na hranici absorpční a vodivé zóny. Pericyklus se v důsledku proliferace parenchymu stává vícevrstevným, podél jeho vnějšího okraje se vytváří periderm, v důsledku čehož primární kůra zcela odumírá a je zničena. Ve stéle se rozlišuje souvislá vrstva kambia, jejíž některé úseky vznikají v radiálním svazku mezi floémem a xylémem a jiné v pericyklu, mimo žebra xylémového válce. Pericyklické úseky kambia ukládají pouze parenchym primárních paprsků. Svázané části kambia ukládají sekundární xylém dovnitř a sekundární floém směrem ven. U dřevin se postupem času v kořenech mezi primárními paprsky tvoří sekundární paprsky.

Specializace a metamorfóza kořenů

Během evoluce získaly kořeny mnoha rostlin další funkce, které více či méně hluboce změnily jejich strukturu. U epifytických orchidejí je v primární kořenové kůře fotosyntetické pletivo – chlorenchym a místo rhizodermu je vyvinuto pletivo skládající se z odumřelých buněk (velamen), které bez rozdílu absorbuje dešťovou vodu stékající po rostlině; selektivní absorpce se provádí exodermis, která má pro tento účel speciální pasážové buňky. Ektomykorhizní kořeny (zapletené do hyf symbiotické houby tvořící mykorhizu) dorůstají do délky slabě, neztloustnou a nemají kořenové vlásky. U speciálních, které se hojně větví, ale slabě prodlužují, t. zv. kořeny korálovitého tvaru obývají symbiotické sinice fixující dusík (u cykasů) nebo aktinomycety (u olše); v kořenových uzlinách – bakterie fixující dusík (v luštěninách). U řady tropických stromů se vyvíjejí nadzemní chůdovité kořeny, které místo kmene podpírají korunu nad substrátem, nebo prkenné kořeny, které vyrůstají vodorovně z kmene a fungují jako opora (u mnoha fíkusů). Zásobní kořeny jsou rozšířené: kořenové šištice (náhodné kořeny jiřiny, chřestu) nebo hlavní kořen obsažený v okopaninách (u mrkve). Koncové kořeny jsou charakteristické pro některé révy (u určitých druhů pepře). Řada palem má kmen hustě pokrytý adventivními kořeny upravenými do ostnů. U rostlin obývajících bažiny se špatně provzdušněnou půdou se část kořenů přeměňuje na pneumatofory, zásobující podzemní orgány kyslíkem přímo ze vzduchu (u cypřiše bažinného). U parazitických rostlin jsou některé nebo všechny kořeny upraveny na přísavky (jako chrastítko), pomocí kterých parazit extrahuje z těla hostitelské rostliny potřebné látky. Mnoho subostemaceae tráví většinu svého života reprezentován rozvětveným, páskovitým zeleným fotosyntetickým kořenovým systémem a pouze během reprodukčního období tvoří pomíjivé, vysoce redukované květonosné výhonky. Rostliny kořenových výmladků se rozmnožují pomocí kořenových výmladků, které vznikají v kořenovém pericyklu.

Kořeny mnoha rostlin se využívají jako potravinářské, léčivé a technické suroviny.

Timonin Alexandr Konstantinovič. První publikace: Velká ruská encyklopedie, 2010.

Publikováno 30. srpna 2022 v 16:42 (GMT+3). Poslední aktualizace 4. října 2022 v 15:40 (GMT+3). Kontaktujte redakci