Ii основна частина (70-75 ХВ. )

Мета

- формування у студентів наукових знань про анатомічну будову кореня і його функцій;

- розуміння понять: корінь, коренева система, зони кореня, метаморфози кореня;

- осмислення процесу поглинання коренем води.

2. Методи, прийоми, засоби:

Методи, прийоми передачі та обміну словесною інформацією: розповідь, бесіда (репродуктивна, проблемна); діалог.

Методи, прийоми переконування: проведення доказів.

Методи, прийоми розвитку мислительних дій: аналіз; синтез; аналогія; узагальнення.

3. Наочність: мультимедійна презентація.

Технічні засоби навчання: комп’ютер, мультимедійний проектор.

4. Основні питання лекції:

1. Корінь та його функції. Походження кореня в процесі еволюції рослинного світу.

2. Типи коренів за походженням і їх морфологічна природа. Типи кореневих систем. Форми кореня.

3. Зони кореня та їх характеристика.

4. Первинна анатомічна будова кореня.

5. Вторинна анатомічна будова кореня.

6. Метаморфози кореня і їх характеристика. Коренеплоди і кореневі бульби, їх морфологічна природа і використання людиною.

7. Поглинання коренем води і розчинених в ній мінеральних речовин.

5. Рекомендована література.

Основна:

1. Слюсарев А. О., Самсонов О. В., Мухін В. М. та ін. Біологія: навчальний посібник. Пер. з рос. та ред. В. О. Мотузного. 2-ге вид. — Київ: Вища школа, 1999.

2. Васильев А.Е., Воронин Н.С., Еленевский А.Г., Серебрякова Т.И. Ботаника. Анатомия и морфология растений. – М.: Просвещение, 1978. – 478 с.

3. Стеблянко М.І., Гончарова К.Д., Закорко Н.Г. Ботаніка: Анатомія і морфологія рослин: Навч. посібник / За ред. М.І. Стеблянка. – К.: Вища школа, 1995. – 384 с.

ХІД ЛЕКЦІЇ:

I ВСТУПНА ЧАСТИНА (до 10 хв.)

- привітання викладача зі студентами;

- повідомлення теми лекції;

- визначення основних питань лекції, повідомлення рекомендованої літератури.

II ОСНОВНА ЧАСТИНА (70-75 хв.)

1. Корінь та його функції. Походження кореня в процесі еволюції рослинного світу.

Метод: розповідь з елементами бесіди.

Корінь – (лат. radix) — підземний осьовий вегетативний орган, який закріплює рослину в ґрунті (субстраті) і здатний до безперервного росту.

Корінь виконує різноманітні функції, найважливішими з яких є наступні:

1. Поглинання води, мінеральних речовин і частково органічних із ґрунту і передача їх в стебло та листки.

2. Закріплення рослин в субстраті.

3. Синтез деяких органічних речовин. Роботами Сабініна, Туманова та ін. встановлена важлива роль кореня в утворенні нуклеотидів.

4. Зв’язок рослин з організмами, які населяють ґрунт. Своїми виділеннями корінь сприяє симбіозу з грибами і ґрунтовими бактеріями, які також беруть участь в процесі поглинання речовин.

5. Нагромаджування запасних речовин.

6. Вегетативне розмноження.

7. Закріплення рослини в грунті.

Корінь, як орган рослини, утворився на пізніших етапах еволюції рослинного світу. Походження кореня зв'язано з виходом рослин із водного середовища на сушу. Першими рослинами суші були псилофіти (приблизно 400 млн. років тому). У псилофітів коренів не було, його функції виконували так звані ризоїди. У Псилотових ризоїди зазнали деякого вдосконалення і вони дістали назву ризомоїди. У Мохоподібних функцію кореня виконують ризоїди. Справжні корені утворилися у Папоротеподібних. У Голонасінних і особливо у Покритонасінних рослин корені досягли найвищого ступеня розвитку. Отже корінь з'явився на пізніших етапах еволюції рослинного світу. Сьогодні майже неможливо собі уявити трави, кущі і дерева без коренів. Коренями рослина закріплюється у ґрунті і міцно утримується на одному місці протягом всього свого життя. У водоростей та мохів коренів немає, їх роль виконують так звані ризоїди, які відрізняються від коренів тим, що не мають тканин.

2. Типи коренів за походженням і їх морфологічна природа. Типи кореневих систем. Форми кореня.

Метод: розповідь з елементами бесіди.

За походженням розрізняють типи коренів: головний, який утворюється із зародкового корінця насінини; додаткові, які закладаються на надземній або підземній частині пагона; бічні, які ендогенно закладаються на головному, додаткових та бічних коренях нижчого порядку. Кореням властива радіальна симетрія. Зона, в якій головний корінь переходить в стебло називається кореневою шийкою. Ріст коренів у рослин триває досить довго. Головний корінь займає вертикальне положення, заглиблюючись в нижні частини ґрунту. По боках головного кореня з’являються бічні корені, які в свою чергу дають початок бічним кореням другого, третього і т. д. порядків. Бічні корені займають ендогенне положення і спочатку ростуть горизонтально, або похило по відношенню до головного кореня. Слід зазначити, що коренева система формується не лише за рахунок галуження головного і бічних коренів, але й за рахунок утворення додаткових коренів, які закладаються на підземних пагонах — кореневищах, бульбах, цибулинах. Додаткові корені можуть закладатися і на надземних органах, якщо ці частини надземних органів торкаються ґрунту. Швидкій появі додаткових коренів сприяє обгортання стебла, листків вологим ґрунтом. Додаткові корені відіграють велику роль в житті рослин. За їх рахунок збільшується поверхня кореневої системи, а якщо відсутній головний корінь або бічні додаткові замінюють їх. Наприклад, у однодольних рослин головний корінь скоро відмирає і не розвивається, а коренева система складається з додаткових коренів, які закладаються в нижній частині стебла.

Кореневі системи можна розглядати в різних аспектах, залежно від ступеня розвитку головного, бічних і додаткових коренів розрізняють такі типи кореневих систем: система головного кореня (стрижнева коренева система), система додаткових коренів (мичкувата коренева система), змішана коренева система.

В системі головного кореня головний корінь досягає могутнього розвитку і чітко виділяється за товщиною і довжиною в загальній сукупності коренів. Систему головного кореня утворюють головний і бічні корені. Вона формується у таких рослин як конюшина, люцерна, кульбаба, верблюжа колючка, деревні рослини. В шкільному курсі " Біологія" систему головного кореня називають стрижневою кореневою системою.

Система додаткових коренів характеризується тим, що на підземній або надземній частинах пагона утворюються корені, які за походженням називають додаткові. На додаткових коренях закладаються бічні корені першого, другого та n-порядків. Тому систему додаткових коренів формують два типи коренів: додаткові і бічні. Вона формується у таких однодольних рослин як жито, пшениця, кукурудза, лисохвіст лучний, грястиця збірна та ін., а з дводольних - у видів з родин Жовтецеві, Подорожникові. В шкільному курсі " Біологія" систему додаткових коренів називають мичкуватою кореневою системою.

Змішана коренева система характеризується тим, що чітко виділяється головний корінь, на якому утворюються бічні корені, а над кореневою шийкою на стеблі закладаються додаткові корені. Така коренева система формується, наприклад, у квасолі звичайної.

Проте, іноді між системою головного кореня та системою додаткових коренів спостерігаються перехідні форми, в яких головний корінь чітко не виділяється, а бічні корені за товщиною мало відрізняються від головного. Такі перехідні типи дістали назву гіллястої кореневої системи. Утворюється вона у шипшини, аґрусу, смородини. За розташуванням у ґрунті розрізняють поверхневі корені (у кактусів), глибинні, які інколи досягають декілька десятків метрів і рівномірно поширені в глибину і товщину до 100 – 150 см, кукурудзи до 150 – 200 см, люцерни до 10 м, а у рослини пустель — верблюжої колючки — до 15 і навіть більше метрів.

За напрямком росту розрізняють три типи кореневих систем:

1. Горизонтальну, коли головний корінь відмирає, а бічні і додаткові розвиваються горизонтально.

2. Вертикальну, коли головний і бічні корені розвиваються в глибину ґрунту.

3. Універсальну, коли корені розвиваються у всіх напрямках.

На розвиток кореневої системи впливають надземні частини рослин, тип ґрунту, його властивості — вологість, вміст і розподіл поживних речовин. Коренева система залежно від умов середовища може формувати різні її типи. Наприклад, сосна на піщаних ґрунтах розвиває глибинну кореневу систему з чітко вираженим головним коренем. На болотистих місцях сосна формує поверхневу кореневу систему. Корені гірських рослин галузяться залежно від тріщинуватості скель. Загальна довжина кореневої системи однієї рослини в декілька разів перевищує розміри надземної частини рослини. Так, загальна довжина коренів однієї рослини жита досягає завдовжки до 63 км, а з кореневими волосками в декілька разів більше. Загальна поверхня всіх коренів становить 237 м2, в тому числі всисна зона — близько 60 м2.

В однієї рослини в межах кореневої системи корені можуть виконувати різні функції. Особливо чітко це спостерігається у деревних рослин, в яких видовжені корені виконують функції, пов’язані з ростом кореневої системи, іноді як вкорочені корені, в основному виконують функції всмоктування. Поряд із зазначеними функціями деякі корені виконують і інші функції, наприклад, корені вегетативного розмноження, запасаючи корені і т.д.

Корені вищих рослин бувають дуже різноманітними за зовнішніми морфологічними ознаками. Розрізняють такі форми коренів: шнуроподібна (верблюжа колючка), ниткоподібна (жито, пшениця), веретеноподібна (морква, петрушка), ріпоподібна (ріпа, буряк) кореневі бульби (пшінка, жоржина) та ін.

3. Зони кореня та їх характеристика.

Метод: розповідь з елементами бесіди.

На молодому корінці, який щойно почав рости, чітко виділяються зони кореня. Розрізняють такі зони кореня:

Кореневий чохлик – (лат. calyptra) — ковпачкоподібне утворення з паренхімних клітин, що вкриває молодий кінчик кореня (точку росту) і захищає його від механічних пошкоджень. Наявність К.ч. — одна з морфологічних ознак кореня як підземного органа рослини.

Кореневий чохлик, клітини чохлика виконують захисну функцію, вони пошкоджуються, відмирають, злущуються і на їх місці утворюються нові клітини.

Зона ембріонального росту - (від грец. zō nē — пояс, зона і йmbryon — зародок) — ділянка кінчика кореня або стебла, в якій відбувається інтенсивний поділ клітин.

Зона кореневих волосків – (від грец. zō nē — пояс, зона) — ділянка кінчика молодого кореня, на якій утворюються кореневі волоски, за допомогою яких відбувається всмоктування води і розчинених в ній мінеральних речовин.. Кореневий волосок – це видозмінений одноклітинний виріст з шкіри, кореня. Має оболонку, цитоплазму, ядро, лейкопласти, вакуолі з клітинним соком. Кореневі волоски живуть 10-20 днів. У сухому ґрунті кореневі волоски розвиваються інтенсивніше ніж у вологому. У водяних рослин кореневих волосків не буває. У деяких рослин роль кореневих волосків виконує грибниця гриба з яким вони вступають в симбіоз.

Зона деференціації клітин - (від грец. zō nē — пояс, зона і лат. differentia — відмінність) — ділянка кореня, в якій клітини після розтягання спеціалізуються, тобто одні перетворюються на елементи ксилеми, інші — на елементи флоеми, а окремі стають клітинами серцевини.

Зона проведення – (від грец. zō nē — пояс, зона) — ділянка кореня, в якій сформовані провідні тканини. Із всисної зони вода і розчинені в ній мінеральні речовини потрапляють у провідні елементи ксилеми, по яких вони переміщаються до частин пагона — стебла і листків, а по елементах флоеми вниз переміщаються органічні речовини, необхідні для живлення клітин кореня.

Зона галуження кореня - (від грец. zō nē — пояс, зона) — ділянка кореня, в якій ендогенне закладаються бічні корені.

4.Первинна анатомічна будова кореня.

Метод: розповідь з елементами бесіди.

Первинна анатомічна будова коренів це така, коли функціонують первинні меристеми. На поперечному перерізі коренів однодольних рослин розрізняють такі морфо-структурні ділянки:

1). Епіблема – (від грец. epнblйma — покриття) — зовнішня погранична тканина кореня з волосками, що поглинає воду з розчиненими речовинами з навколишнього середовища. Епіблема складається з клітин, які утворюють кореневі волоски (тріхобластів), і клітин, що їх не утворюють (атріхобластів).

2). Первинна кора — частина стебла і кореня, що розміщується в стеблі між центральним циліндром і епідермою, а в корені — між центральним циліндром і епіблемою.

3). Стела (центральний осьовий циліндр) - (лат. stela, від грец. stele — стовп) — сукупність провідних та інших видів тканин і перициклу, що межує з первинною корою. Розрізняють типи стели: протостела, актиностела, стела кореня, плектостела, ектофлойна сифоностела, артростела, амфіфлойна сифоностела, диктіостела, еустела, атактостела. Термін " С." запровадили французькі ботаніки Ф. ван Тігем і А. Дуліо (1886).

5. Вторинна анатомічна будова кореня.

Метод: розповідь з елементами бесіди.

Вторинна анатомічна будова кореня це така, коли функціонують вторинні меристеми (пучковий камбій, міжпучковий камбій, фелоген). За вторинної анатомічної будови кореня розрізняють морфо-структурні ділянки: перидерма, основна паренхіма кори, ділянки первинної і вторинної флоеми, суцільне камбіальне кільце (пучковий і міжпучковий камбій), чотири ділянки вторинної ксилеми, первинні серцевинні проміні, первинна ксилема, основна паренхіма серцевини.

1). Перидерма - (від грец. реrі — навколо, біля і derma — шкіра) — комплексна вторинна покривна тканина у рослин, що складається з корку (фелеми), фелогену (коркового камбію) і фелодерми (коркової паренхіми). Перидерма утворюється в стеблах, коренях, кореневищах, бульбах, зрідка на листках і плодах.

2). Основна паренхіма кори - (від грец. parenchyma, букв. налите рядом, тут — тканина) — тканина рослин, що складається з живих клітин різної форми (округлої, овальної, колбоподібної, зіркоподібної та ін.): Паренхіма виконує різні функції: виповнюючу, асиміляційну, газообмінну, запасаючу, видільну та ін.

3). Ділянки первинної і вторинної флоеми - (від грец. рhloios — кора, лико) — комплекс провідних, паренхімних та механічних елементів, по яких пересуваються органічні речовини від листків до коренів. Основними гістологічними елементами Ф. є ситовидні трубки та клітини-супутники. Розрізняють первинну Ф., яка утворюється внаслідок поділу клітин прокамбію, та вторинну Ф., яка утворюється з камбію провідного пучка.

4). Пучковий камбій - (від грец. реrі — навколо, біля і derma — шкіра) — комплексна вторинна покривна тканина у рослин, що складається з корку (фелеми), фелогену (коркового камбію) і фелодерми (коркової паренхіми). П. утворюється в стеблах, коренях, кореневищах, бульбах, зрідка на листках і плодах.

5). Міжпучковий камбій - вторинна латеральна меристема, що утворюється в стеблах з клітин основної паренхіми, а в коренях — з перициклу. М.к. змикається з пучковим камбієм, утворюючи суцільне камбіальне кільце.

6). Вторинної ксилема - ксилема, що утворюється з прокамбію. П.к. поділяють на протоксилему і метаксилему.

7). Первинні серцевинні проміні - тонкі радіальні ділянки основної паренхіми стебла і кореня, що розташовані між провідними пучками і сполучають серцевину з первинною корою.

8). Первинна ксилема - ксилема, що утворюється з прокамбію. П.к. поділяють на протоксилему і метаксилему.

9). Основна паренхіма серцевини - (від грец. parenchyma, букв. налите рядом, тут — тканина) — тканина рослин, що складається з живих клітин різної форми (округлої, овальної, колбоподібної, зіркоподібної та ін.): П. виконує різні функції: виповнюючу, асиміляційну, газообмінну, запасаючу, видільну та ін.

6. Метаморфози кореня і їх характеристика. Коренеплоди і кореневі бульби, їх морфологічна природа і використання людиною.

Метод: розповідь з елементами бесіди.

Багато рослин в процесі еволюційного розвитку і пристосування до тих чи інших умов зовнішнього середовища змінили свою форму, розміри та загальний вигляд. Зазнали певних змін і корені. В одних випадках ці зміни були обумовлені тим, що в коренях відкладалися запасні поживні речовини, в інших це було пов’язано з пристосуванням рослин до конкретних умов (болото, вода і т.д.).

Метаморфози кореня - – (від грец. metamorphosis — перетворення) — зміни форми й будови кореня, які виникли в процесі історичного розвитку в зв'язку із зміною функцій і які передаються по спадковості (напр., зміна кореня на коренеплід, кореневі бульби, корені-причіпки, корені-підпірки) тощо.

Розрізняють такі метаморфози кореня: коренеплоди, кореневі бульби, корені-підпірки, корені-причіпки, корені-присоски, опорні корені, дошкоподібні корені та ін.

1). Коренеплід - видозміна кореня внаслідок відкладання в головному корені запасних поживних речовин. В утворенні К. беруть участь коренева шийка і нижня частина стебла (утворюється, напр., у моркви, петрушки, редьки та ін.).

2). Кореневі бульби - потовщення бічних або додаткових коренів внаслідок відкладання в них запасних поживних речовин (утворюються, напр., у жоржини, пшінки та ін.).

3). Корені-підпірки - це метаморфози кореня, які за походженням є додатковими коренями, але виконують допоміжну опорну функцію.

4). Корені-причіпки — видозмінені додаткові корені, за допомогою яких рослини-ліани прикріплюються до інших рослин або штучних опор (напр., у плюща звичайного та ін.).

5). Корені-присоски (гаусторії) – (від лат. haustor – той, що п’є) – одноклітинні або багатоклітинні утвори, за допомогою яких рослини-паразити всмоктують поживні речовини з рослини-хазяїна.

Деякі із метаморфозів кореня (коренеплоди, кореневі бульби) мають важливе народногосподарське значення і використовуються людиною як продукти харчування (морква, буряк) та використовуються як корм для тварин. В коренеплодах моркви, буряка та ін. міститься багато каратиноїдів, зокрема каротину, які прискорюють хід хімічних реакцій і сприяють кращому перетравленню продуктів із коренеплодів.

7. Поглинання коренем води і розчинених в ній мінеральних речовин.

Метод: розповідь з елементами бесіди.

Кореневі волоски вбирають з ґрунту воду і розчинені в ній мінеральні речовини і по судинам вони рухаються у центральному циліндрі. Судини коренів в надземній частині рослини стають судинами стебла. Місце переходу кореня в стебло потовщене і називається кореневою шийкою.

Висхідний рух води пояснюється кореневим тиском і випаровуванням (транспірацією) води листками. Через кореневі волоски виділяються органічні кислоти (оцтова і молочна). Корені виділяють також ферменти і вітаміни, які беруть участь в перетворенні поживних речовин, за участю мікрофлори у доступній для рослин формі. Для нормального розвитку рослин корені повинні приносити з ґрунту Н2О і мінеральні солі, які містять в певних кількостях макроелементи (Р, N, Fe, S, Ca, Mn) і мікроелементи (Cu, Zn, Mn). Всі елементи важливі для рослини, оскільки входять до складу органічних і мінеральних сполук, ще беруть участь у

У промисловому рослинництві використовують метод водних культур – гідропоніку. Рослини вирощують в посудині, що заповнена гравієм, керамзитом, скляними кульками, які кілька разів на добу зволожують поживними речовинами.

За допомогою методу водних культур можна визначити потребу рослин у хімічних елементах, а також дію на них різних видів добрив.

Аеропоніка – повітряна культура, коріння знаходиться в повітрі і обприскується розчином, який має повний набір необхідних елементів живлення.

У процесах життєдіяльності та формуванні тканин і органів. При надлишку або недостачі мінеральних елементів відбувається порушення процесів життєдіяльності. Мінеральні солі, що містять мікро- і макроелементи утворюють в ґрунті після розпаду органічних речовин розчинення мінералів. Корінь росте верхівкою заглиблюючись у нижні шари ґрунту. При пошкодженні кінчика головного кореня починається посилений ріст його бічних відгалужень. Цю властивість корені використовують при вирощуванні розсади культурних рослин з стрижневим коренем.

У молодих рослин відщипують кінчик головного кореня, що припиняє його ріст у довжину і спричиняє посилений ріст, бічних і додаткових коренів у найродючішому шарі ґрунту.

Ґрунт – материнська порода змінена сполучною дією клімату, рослинних і тваринних організмів та діяльністю людини, що стала придатною для вирощування рослин та формування врожаїв. З ґрунту рослини отримують воду та мінеральні речовини.

Основною характеристикою ґрунту є родючість – здатність задовольняти потреби рослин в елементах живлення, води, повітря, тепла, для нормальної життєдіяльності їх і для вирощування врожаю. Родючість залежить від структури ґрунту і запасів гумусу.

Елементарні часточки ґрунту звичайно бувають склеєні в грудочки різної форми і розмірів. До складу ґрунту входить: камінь, пісок, пил та глина, вони зумовлюють структуру ґрунту.

Структурні ґрунти добре вбирають і зберігають вологу, містять більше повітря. У формуванні структури ґрунту беруть участь ґрунтові тварини: кільчасті черви, личинки комах, мокриці.

Мікрофлора ґрунту розкладає органічні залишки до більш простих речовин.

Гумус – складний комплекс органічних речовин, що утворюється в ґрунті при розкладанні решток рослинних і тваринних організмів (перегній). Для кожного типу ґрунту характерний певний склад гумусу.

Чим більше гумусу в ґрунті, тим він родючіший. Найбільш родючими є багаті на гумус чорноземи і темні лучні ґрунти. Підзолисті, глинисті і піщані ґрунти не мають грудочкової структури. Вони бідні на гумус і менш родючі.

Найсприятливіший водно-повітряний режим підтримується в структурних ґрунтах, де вода і повітря знаходяться одночасно і не заважають один одному.

Вода – в структурних грудочках, а повітря в порах між ними.

Щорічно рослини забирають з ґрунту велику кількість поживних речовин, запас яких поповнюється органічними рештками відмерлих рослин і тварин. На культурних ґрунтах повернення запасів поживних речовин недостатнє. Нестачу поживних речовин у ґрунті компенсують внесенням добрив, як органічних (гній, пташиний послід, торф, сечовина), так і мінеральних (азотні, фосфорні, калійні). При цьому враховують норми і час внесення добрив, їхню розчинність, потребу в них рослин, тип ґрунтів.

Для отримання великих врожаїв сільськогосподарських культур одних добрив недостатньо, тому проводять відновний обробіток ґрунту: розпушування та поливання.

Розпушування ґрунту – агротехнічний захід, який сприяє кращому збагаченню коренів рослин киснем, збереженню вологи в ґрунті. В результаті розпушення та підгортання ґрунту, в багатьох рослин інтенсивно утворюються бічні та додаткові корені.

Поливання забезпечує розчинення поживних речовин, необхідних рослині.

Залежно від субстрату, на якому вирощуються рослини, розрізняють водні, піщані та ґрунтові культури.

Водна культура – вирощування рослин на водних поживних сумішах. Вперше цей спосіб застосував ще у 1699 р. англійський вчений Вудворд, але використовували – у ХІХ ст. Поживна суміш повинна мати у своєму складі всі елементи, необхідні для живлення рослин (реакція РН ≈ 5, 5). Необхідно проводити аерацію поживних розчинів для збагачення їх киснем і виділенням СО2. Періодично поновлювати поживні речовини.