Jak roste kořen do délky?

Fylogeneticky kořen vznikl později než stonek a list – v souvislosti s přechodem rostlin k životu na souši a pravděpodobně vznikl z kořenovitých podzemních větví. Kořen nemá listy ani pupeny uspořádané v určitém pořadí. Vyznačuje se vrcholovým růstem do délky, jeho boční větve vycházejí z vnitřních pletiv, růstový bod je pokryt kořenovým uzávěrem. Kořenový systém se tvoří po celý život rostlinného organismu. Někdy může kořen sloužit jako úložiště živin. V tomto případě se mění.

Druhy kořenů

Hlavní kořen se tvoří z embryonálního kořene při klíčení semen. Vybíhají z něj boční kořeny.

Na stoncích a listech se vyvíjejí adventivní kořeny.

Boční kořeny jsou větvemi jakýchkoli kořenů.

Každý kořen (hlavní, boční, adventivní) má schopnost větvení, čímž se výrazně zvětšuje povrch kořenového systému, a to napomáhá lepšímu zpevnění rostliny v půdě a zlepšení její výživy.

Typy kořenových systémů

Existují dva hlavní typy kořenových systémů: kořenový kořen, který má dobře vyvinutý hlavní kořen, a vláknitý. Vláknitý kořenový systém se skládá z velkého počtu adventivních kořenů, které jsou stejné velikosti. Celá hmota kořenů se skládá z postranních nebo adventivních kořenů a má vzhled laloku.

Vysoce rozvětvený kořenový systém tvoří obrovský absorbční povrch. Například,

• celková délka kořenů zimního žita dosahuje 600 km;
• délka kořenových vlásků – 10 000 km;
• celková plocha kořenů je 200 m2.

To je mnohonásobek plochy nadzemní hmoty.

Pokud má rostlina dobře definovaný hlavní kořen a vyvinou se vedlejší kořeny, vytvoří se kořenový systém smíšeného typu (zelí, rajče).

Vnější struktura kořene. Vnitřní struktura kořene

Kořenové zóny

Kořen

Kořen roste do délky od svého vrcholu, kde se nacházejí mladé buňky výchovného pletiva. Pěstební část je kryta kořenovým uzávěrem, který chrání kořenový hrot před poškozením a usnadňuje pohyb kořene v půdě během růstu. Posledně jmenovaná funkce se provádí díky vlastnosti vnějších stěn kořenového uzávěru pokrytých hlenem, což snižuje tření mezi kořenem a částicemi půdy. Mohou dokonce roztlačit částice půdy od sebe. Buňky kořenového uzávěru jsou živé a často obsahují škrobová zrna. Buňky čepice se díky dělení neustále obnovují. Účastní se pozitivních geotropních reakcí (směr růstu kořenů ke středu Země).

Buňky zóny dělení se aktivně dělí, rozsah této zóny se u různých druhů a v různých kořenech téže rostliny liší.

Za zónou dělení je zóna rozšíření (zóna růstu). Délka této zóny nepřesahuje několik milimetrů.

Po dokončení lineárního růstu začíná třetí fáze tvorby kořene – jeho diferenciace, vzniká zóna diferenciace a specializace buněk (nebo zóna kořenových vlásků a absorpce). V této zóně se již rozlišuje vnější vrstva epiblemu (rhizoderm) s kořenovými vlásky, vrstva primární kůry a centrální válec.

Struktura kořenového vlasu

Kořenové vlásky jsou vysoce protáhlé výrůstky vnějších buněk pokrývajících kořen. Počet kořenových vlásků je velmi velký (na 1 mm2 od 200 do 300 vlásků). Jejich délka dosahuje 10 mm. Chloupky se tvoří velmi rychle (u mladých sazenic jabloní za 30-40 hodin). Kořenové vlásky jsou krátkodobé. Po 10-20 dnech odumírají a na mladé části kořene rostou nové. To zajišťuje vývoj nových půdních horizontů kořeny. Kořen neustále roste a tvoří stále více nových oblastí kořenových vlásků. Chloupky dokážou nejen absorbovat hotové roztoky látek, ale také přispívat k rozpouštění určitých půdních látek a následně je absorbovat. Oblast kořene, kde kořenové vlásky odumřely, je schopna na chvíli absorbovat vodu, ale pak se pokryje zátkou a tuto schopnost ztrácí.

Skořápka vlasů je velmi tenká, což usnadňuje vstřebávání živin. Téměř celá vlásková buňka je obsazena vakuolou, obklopenou tenkou vrstvou cytoplazmy. Jádro je v horní části buňky. Kolem buňky se vytváří slizovitý obal, který podporuje lepení kořenových vlásků na částice půdy, což zlepšuje jejich kontakt a zvyšuje hydrofilitu systému. Vstřebávání je usnadněno vylučováním kyselin (uhličité, jablečné, citrónové) kořenovými vlásky, které rozpouštějí minerální soli.

Kořenové vlásky hrají i mechanickou roli – slouží jako podpora pro kořenový hrot, který prochází mezi částicemi půdy.

Pod mikroskopem ukazuje průřez kořene v absorpční zóně jeho strukturu na buněčné a tkáňové úrovni. Na povrchu kořene je rhizoderm, pod ním je kůra. Vnější vrstva kůry je exodermis, dovnitř od ní je hlavní parenchym. Jeho tenkostěnné živé buňky plní zásobní funkci, vedou živné roztoky v radiálním směru – od sací tkáně k cévám dřeva. Obsahují také syntézu řady organických látek životně důležitých pro rostlinu. Vnitřní vrstva kůry je endoderm. Živné roztoky vstupující do centrálního válce z kortexu přes endodermální buňky procházejí pouze protoplastem buněk.

Kůra obklopuje centrální válec kořene. Hraničí s vrstvou buněk, které si po dlouhou dobu zachovávají schopnost dělení. Toto je pericyklus. Z buněk pericyklu vznikají postranní kořeny, adventivní pupeny a sekundární vzdělávací pletiva. Uvnitř od pericyklu, ve středu kořene, jsou vodivé tkáně: lýko a dřevo. Společně tvoří radiální vodivý svazek.

Kořenový cévní systém vede vodu a minerály z kořene do stonku (směrný proud) a organickou hmotu z stonku do kořene (sestupný proud). Skládá se z cévně-vazivových svazků. Hlavními složkami svazku jsou úseky floému (kterým se látky pohybují ke kořeni) a xylému (kterým se látky pohybují od kořene). Hlavními vodivými prvky floému jsou sítové trubice, xylém je průdušnice (cévy) a tracheidy.

Procesy života kořenů

Transport vody v kořenu

Absorpce vody kořenovými vlásky z půdního živného roztoku a její vedení v radiálním směru podél buněk primární kůry přes pasážové buňky v endodermu do xylému radiálního cévního svazku. Intenzita absorpce vody kořenovými vlásky se nazývá sací síla (S), je rovna rozdílu mezi osmotickým (P) a turgorovým (T) tlakem: S = PT.

Když je osmotický tlak roven tlaku turgoru (P=T), pak S=0, voda přestane proudit do buňky kořenového vlásku. Pokud je koncentrace látek v půdním živném roztoku vyšší než uvnitř buňky, pak voda z buněk odejde a dojde k plazmolýze – rostliny uschnou. Tento jev je pozorován v podmínkách suché půdy a také při nadměrné aplikaci minerálních hnojiv. Uvnitř kořenových buněk se zvyšuje sací síla kořene od oddenku směrem k centrálnímu válci, takže voda se pohybuje po koncentračním gradientu (tj. z místa s vyšší koncentrací do místa s nižší koncentrací) a vytváří kořenový tlak, který zvedá sloupec vody skrz xylémové nádoby a vytváří vzestupný proud. To lze nalézt na bezlistých kmenech na jaře při sběru „mízy“ nebo na řezaných pařezech. Proudění vody ze dřeva, čerstvých pařezů a listů se nazývá „pláč“ rostlin. Při odkvětu listů také vytvářejí sací sílu a přitahují k sobě vodu – v každé nádobě se tvoří souvislý sloupec vody – kapilární napětí. Kořenový tlak je spodní hnací silou toku vody a sací síla listů je horní. To lze potvrdit pomocí jednoduchých experimentů.

Absorpce vody kořeny

Účel: zjistit základní funkci kořene.

Co děláme: rostlinu pěstovanou na vlhkých pilinách, setřeste její kořenový systém a spusťte kořeny do sklenice s vodou. Abyste ji ochránili před odpařováním, nalijte na vodu tenkou vrstvu rostlinného oleje a označte hladinu.

Co vidíme: Po dni nebo dvou klesla voda v nádobě pod značku.

Výsledek: v důsledku toho kořeny nasávaly vodu a přiváděly ji až k listům.

Můžete také udělat ještě jeden experiment, abyste prokázali vstřebávání živin kořenem.

Co děláme: Odřízněte stonek rostliny a nechte pahýl vysoký 2-3 cm, na pahýl navlékneme gumovou trubici dlouhou 3 cm a na horní konec dáme zahnutou skleněnou trubici vysokou 20-25 cm.

Co vidíme: Voda ve skleněné trubici stoupá a vytéká.

Výsledek: to dokazuje, že kořen absorbuje vodu z půdy do stonku.

Ovlivňuje teplota vody intenzitu absorpce vody kořeny?

Účel: zjistěte, jak teplota ovlivňuje funkci kořenů.

Co děláme: jedna sklenice by měla být s teplou vodou (+17-18ºС) a druhá se studenou vodou (+1-2ºС).

Co vidíme: v prvním případě se voda uvolňuje hojně, ve druhém – málo, nebo se úplně zastaví.

Výsledek: to je důkaz, že teplota výrazně ovlivňuje funkci kořenů.

Teplá voda je aktivně absorbována kořeny. Kořenový tlak se zvyšuje.

Studená voda je špatně přijímána kořeny. V tomto případě kořenový tlak klesá.

minerální výživa

Fyziologická role minerálů je velmi velká. Jsou základem pro syntézu organických sloučenin a také faktorů, které mění fyzikální stav koloidů, tzn. přímo ovlivňují metabolismus a strukturu protoplastu; působí jako katalyzátory biochemických reakcí; ovlivnit buněčný turgor a permeabilitu protoplazmy; jsou centry elektrických a radioaktivních jevů v rostlinných organismech.

Bylo zjištěno, že normální vývoj rostlin je možný pouze tehdy, pokud jsou v živném roztoku tři nekovy – dusík, fosfor a síra a čtyři kovy – draslík, hořčík, vápník a železo. Každý z těchto prvků má individuální význam a nelze jej nahradit jiným. Jedná se o makroprvky, jejich koncentrace v rostlině je 10 -2 -10 %. Pro normální vývoj rostlin jsou potřebné mikroelementy, jejichž koncentrace v buňce je 10 -5 -10 -3%. Jedná se o bor, kobalt, měď, zinek, mangan, molybden atd. Všechny tyto prvky jsou v půdě přítomny, ale někdy v nedostatečném množství. Proto se do půdy přidávají minerální a organická hnojiva.

Rostlina roste a vyvíjí se normálně, pokud prostředí obklopující kořeny obsahuje všechny potřebné živiny. Tímto prostředím pro většinu rostlin je půda.

Dýchání kořenů

Pro normální růst a vývoj rostliny musí být ke kořenům přiváděn čerstvý vzduch. Pojďme zkontrolovat, zda je to pravda?

Účel: Potřebuje kořen vzduch?

Co děláme: Vezměme dvě stejné nádoby s vodou. Umístěte vyvíjející se sazenice do každé nádoby. Každý den nasycujeme vodu v jedné z nádob vzduchem pomocí rozprašovače. Nalijte tenkou vrstvu rostlinného oleje na hladinu vody v druhé nádobě, protože zpomaluje proudění vzduchu do vody.

Co vidíme: Po nějaké době rostlina v druhé nádobě přestane růst, uschne a nakonec zemře.

Výsledek: Smrt rostliny nastává kvůli nedostatku vzduchu nezbytného pro dýchání kořene.

Kořenové úpravy

Některé rostliny uchovávají rezervní živiny v kořenech. Akumulují sacharidy, minerální soli, vitamíny a další látky. Takové kořeny rostou velmi do tloušťky a získávají neobvyklý vzhled. Na tvorbě okopanin se podílí jak kořen, tak stonek.

Корнеплоды

Pokud se rezervní látky hromadí v hlavním kořeni a na bázi stonku hlavního výhonu, vzniká kořenová zelenina (mrkev). Rostliny, které tvoří okopaniny, jsou většinou dvouleté. V prvním roce života nekvetou a v kořenech hromadí spoustu živin. Na druhém rychle kvetou, využívají nahromaděné živiny a tvoří plody a semena.

kořenové hlízy

U jiřinek se rezervní látky hromadí v adventivních kořenech a tvoří kořenové hlízy.

Bakteriální uzliny

Postranní kořeny jetele, lupiny a vojtěšky jsou zvláštně změněny. V mladých postranních kořenech se usazují bakterie, což podporuje vstřebávání plynného dusíku z půdního vzduchu. Takové kořeny nabývají vzhledu uzlů. Díky těmto bakteriím jsou tyto rostliny schopny žít v půdách chudých na dusík a učinit je úrodnějšími.

stiláty

Rampa, která roste v přílivové zóně, má chůdovité kořeny. Drží velké listnaté výhonky na nestabilní bahnité půdě vysoko nad vodou.

Anténa

Tropické rostliny žijící na větvích stromů vyvíjejí vzdušné kořeny. Často se vyskytují v orchidejích, broméliích a některých kapradinách. Vzdušné kořeny visí volně ve vzduchu, aniž by dosáhly na zem, a absorbují vlhkost z deště nebo rosy, která na ně padá.

Navíječe

U cibulovitých a cibulovitých rostlin, jako jsou krokusy, je mezi četnými vláknitými kořeny několik silnějších, takzvaných retraktorových kořenů. Stahováním takové kořeny vtahují hlízu hlouběji do půdy.

Sloupovitý

Fíkusové rostliny vyvíjejí sloupovité nadzemní kořeny nebo podpůrné kořeny.

Půda jako stanoviště pro kořeny

Půda pro rostliny je médium, ze kterého přijímá vodu a živiny. Množství minerálů v půdě závisí na specifických vlastnostech matečné horniny, aktivitě organismů, životní aktivitě samotných rostlin a typu půdy.

Částice půdy soutěží s kořeny o vlhkost a zadržují ji na svém povrchu. Jedná se o tzv. vázanou vodu, která se dělí na hygroskopickou a filmovou. Je držen na místě silami molekulární přitažlivosti. Vlhkost, kterou má rostlina k dispozici, představuje kapilární voda, která se koncentruje v malých pórech půdy.

Vzniká antagonistický vztah mezi vlhkostí a vzdušnou fází půdy. Čím více velkých pórů je v půdě, tím lepší je plynový režim těchto půd, tím méně vlhkosti půda zadržuje. Nejpříznivější režim voda-vzduch je udržován ve strukturních půdách, kde voda a vzduch existují současně a vzájemně se neovlivňují – voda vyplňuje kapiláry uvnitř strukturních jednotek a vzduch vyplňuje velké póry mezi nimi.

Povaha interakce mezi rostlinou a půdou do značné míry souvisí s absorpční kapacitou půdy – schopností zadržovat nebo vázat chemické sloučeniny.

Půdní mikroflóra rozkládá organickou hmotu na jednodušší sloučeniny a podílí se na tvorbě půdní struktury. Charakter těchto procesů závisí na typu půdy, chemickém složení rostlinných zbytků, fyziologických vlastnostech mikroorganismů a dalších faktorech. Půdní živočichové se podílejí na tvorbě půdní struktury: kroužkovci, larvy hmyzu atd.

V důsledku kombinace biologických a chemických procesů v půdě vzniká složitý komplex organických látek, který je kombinován s pojmem „humus“.

Metoda vodní kultury

Jaké soli rostlina potřebuje a jaký vliv mají na její růst a vývoj, bylo zjištěno na základě zkušeností s vodními plodinami. Metoda vodní kultury je pěstování rostlin nikoli v půdě, ale ve vodném roztoku minerálních solí. V závislosti na cíli experimentu můžete z roztoku vyloučit konkrétní sůl, snížit nebo zvýšit její obsah. Bylo zjištěno, že hnojiva s obsahem dusíku podporují růst rostlin, s obsahem fosforu rychlé dozrávání plodů a s obsahem draslíku rychlý odtok organické hmoty z listů ke kořenům. V tomto ohledu se doporučuje aplikovat hnojiva obsahující dusík před setím nebo v první polovině léta, hnojiva obsahující fosfor a draslík – ve druhé polovině léta.

Pomocí metody vodní kultury bylo možné zjistit nejen potřebu rostlin pro makroprvky, ale také objasnit roli různých mikroprvků.

V současné době existují případy, kdy se rostliny pěstují pomocí hydroponických a aeroponických metod.

Hydroponie je pěstování rostlin v nádobách naplněných štěrkem. Do nádob se zespodu přivádí živný roztok obsahující potřebné prvky.

Aeroponie je vzdušná kultura rostlin. Při této metodě je kořenový systém na vzduchu a je automaticky (několikrát během hodiny) postříkán slabým roztokem živných solí.

RŮST A VÝVOJ KOŘENOVÉHO SYSTÉMU

Růst kořenového systému stromů začíná od okamžiku, kdy se objeví mladé kořeny, bez ohledu na typ původu: semeno, adventivní nebo potomstvo. Kořeny nejprve dorůstají do délky, poté se rozvětvují a tvoří různé řády. U semenných rostlin začíná růst kořenového systému vývojem hlavního kořene (nultého řádu) a má následující posloupnost: kořeny prvního řádu větvení vycházejí z hlavního kořene, z nich druhého, potom kořeny. třetí a následující řády větvení. Kořeny sazenic jabloní v podmínkách moskevské oblasti (Kolesnikov, 1967) produkují během vegetačního období až pět až sedm řádů větvení s převahou kořenů třetího a čtvrtého řádu. V našich pokusech jsou kořeny podnoží jabloní, hrušní, švestek a třešní nejvýše čtyř až pěti řády větvení s převahou v počtu a délce kořenů prvního a druhého řádu. Kořeny vegetativně množených rostlin začínají vyrůstat z nitkovitých kořenů, které na svých koncích nesou rostoucí a vyživující části, v zóně větvení tvoří kořeny postranní kořeny, které se zase větví a tvoří kořeny následujících řádů. U potomstva nevycházejí kořeny z výhonků jako u vegetativně množených rostlin, naopak výhonky se objevují na již existujícím kořenovém systému ze spící podkorové ocelli. Tyto výhonky se dostávají na povrch a vyrůstají ve stromy nebo keře. U potomských rostlin, se vzhledem nadzemní části, mají kořeny již plně vytvořený systém. U takových rostlin se kořenový systém skládá převážně z horizontálních kořenů a nemá kořenový kořen bez ohledu na původ kořenového systému mateřské rostliny.
Spolu s růstem kořenů do délky a tloušťky neustále umírají a obnovují se. Z. A. Kolesnikov (3) nazval fenomén dying off root fall. Jeho pozorování kořenů sazenic jabloní a hrušek ukázalo, že odumírání konců hlavních a všech dlouhých postranních kořenů někdy nastává od prvních dnů života rostliny. Konce hlavního kořene u 1967–50 % sazenic odumírají v délce 85–5 cm, poté se vytvoří postranní kořeny, které také během procesu růstu podléhají samovolnému ztenčování. Pád kořenů je přirozený proces v životním cyklu rostlin. Velikost opadu kořenů je významně ovlivněna zejména vnějšími podmínkami, zejména meteorologickými faktory. K tělesnému úbytku dochází také při zasychání jednotlivých větví v koruně rostliny, což je vysvětleno snahou rostliny udržet rovnováhu mezi kořenovým systémem a nadzemní částí.V našich experimentech byla celková délka kořenů (kosterních a polo -skeletální) u zdravé 20leté třešně odrůdy Napoleon pink, roubované na Antipke, činila 12 m, zatímco u jiného exempláře téhož stromu, ale s poloscvrklou korunou jen 2235,7 m. Masivní úhyn kořeny vytvořené na podzim se vyskytují během období zlomu pupenů. Během růstu výhonů a kvetení se tento proces značně omezí a v období dozrávání plodů opět zesílí. Spolu s plněním svých hlavních funkcí kořenový systém v důsledku opadu kořenů obohacuje půdu o organické látky, čímž podporuje růst a plodnost samotných rostlin.
S věkem kořenový systém zvětšuje svůj průměr, proniká hlouběji do půdy, kosterní a polokosterní kořeny se zahušťují, zvyšuje se jejich řády větvení a prudce se zvyšuje celková délka a počet kořenů. Celková délka kořenů 3leté jabloně odrůdy Renet Simirenko, naroubované na jabloni lesní, tedy podle našich údajů byla 5285 m, a 7leté – již 12440 m. Délka kořenů 7leté jabloně odrůdy Pepinka litevská, naroubované na jabloni lesní a rostoucí v zahradě na černém úhoru, byla (Rubin, 1967) – 14276 m, -14- rok starý – 26436, 21letý – 45056 m.
I přes aktivní růst kořenového systému je jeho podíl na celkové hmotě ovocného stromu (bez listů a sklizně) poměrně malý. V našich pokusech (1963) na vytěžených a zvážených 24letých jabloních byl podíl kořenů na celkové hmotě rostliny ve stepní zóně Ukrajinské SSR: u Pepinky litevské, naroubované na Dusena II – 9,6 resp. na Dusenu III – 9,2 %; pro Renet Simirenko na Dusena II – 10,1 a na Dusena III – 10,3 %. V podmínkách lesostepní zóny Ukrajinské SSR: Litevská Pepinka má 15,3 a 15,7 % a Renet Simirenko – 18,3 a 12,5 %. Jak je vidět, na výživnějších a lépe vlhčených půdách je podíl kořenů jabloní na celkové hmotě rostliny větší než na suchých a méně výživných půdách.
Struktura a mohutnost kořenového systému ovocných stromů jsou tedy dány jak biologickými vlastnostmi podnože a roubované odrůdy, tak faktory prostředí. To vyžaduje komplexní studium kořenového systému v konkrétních podmínkách pěstování rostlin.