Organy roślinne
Korzeń - budowa i funkcje
Omówisz rodzaje systemów korzeniowych.
Przeanalizujesz budowę zewnętrzną korzenia.
Wskażesz znaczenie poszczególnych stref korzeniowych.
Omówisz budowę pierwotną korzenia roślin jedno- i dwuliściennych.
Wyjaśnisz różnice między budową pierwotną korzenia roślin jedno- i dwuliściennych.
Opiszesz na czym polega przyrost wtórny korzenia na grubość.
Porównasz budowę pierwotną korzenia rośliny dwuliściennej z jego budową wtórną.
W ewolucji roślin korzenie pojawiły stosunkowo późno. Pierwsze rośliny lądowe (takie jak ryniofity) posiadały jedynie chwytnikichwytniki oraz płożące się pędy - ryzomy, które służyły głównie do stabilizacji w podłożu. Przyjmuje się, że to właśnie z ryzomów wykształciły się pierwsze korzenie. Nowe organy nie tylko skuteczniej osadzały roślinę w podłożu, ale też znacznie usprawniły pobieranie wody i soli mineralnych oraz umożliwiły magazynowanie substancji odżywczych.
Systemy korzeniowe
Korzeń jest podziemnym organem rośliny służącym przede wszystkim do umocowania jej w glebie i pobierania z podłoża wody wraz z solami mineralnymi. Zespoły wielu korzeni u jednego osobnika nazywane są systemami korzeniowymi. Ze względu na pochodzenie i budowę wyróżnia się dwa typy systemów korzeniowych: palowy i wiązkowy.
System korzeniowy palowy składa się z korzenia głównego i wyrastających z niego korzeni bocznych. Korzeń główny ma pochodzenie pierwotne, jest bowiem rozwiniętym korzeniem zarodkowym.
System korzeniowy wiązkowy składa się z dużej liczby drobnych korzeni przybyszowychkorzeni przybyszowych wraz z wyrastającymi z nich korzeniami bocznymi. Powstaje u roślin, u których korzeń zarodkowy szybko przestaje rosnąć lub zanika, a u nasady pędu rozwijają się nowe merystemy dające początek korzeniom przybyszowym. W systemie wiązkowym nie ma korzenia głównego, a wszystkie korzenie przybyszowe są do siebie podobne i sobie równorzędne.
W zależności od sposobu pobierania wody systemy korzeniowe dzieli się na: intensywne, ekstensywne i powierzchniowe.
Cechuje się licznymi korzeniami przybyszowymi, które są zdolne do pobierania dużej ilości wody z małej objętości podłoża. Ten typ systemu korzeniowego jest charakterystyczny dla roślin jednoliściennych, głównie traw.
W systemie ekstensywnym korzeń główny i korzenie boczne są słabo rozgałęzione, przez co powierzchnia zdolna do pobierania wody z gleby jest niewielka. Korzenie tego typu występują u większości drzew.
Strefowość budowy korzenia
Budowa korzenia cechuje się strefowością. Poszczególne strefy różnią się od siebie budową histologiczną (tkankową) oraz pełnionymi funkcjami. Wyróżnia się następujące strefy (idąc od wierzchołka ku podstawie):
stożek wzrostu (strefa podziałowa) wraz z czapeczką,
strefa wydłużania (strefa elongacyjna),
strefa włośnikowa (strefa różnicowania),
strefa korzeni bocznych (strefa wyrośnięta).
Korzenie niektórych roślin sięgają bardzo głęboko. Na przykład u lucerny siewnej, której pęd ma długość 0,3‑1 m, rosną zwykle na długość 3‑10 metrów w głąb ziemi. Korzeń palowy dębu może osiągać długość 30 metrów. Świerki mają płytkie systemy korzeniowe sięgające jedynie do 60 centymetrów w głąb ziemi. Takie drzewa łatwo przewracają się pod naporem wiatru i nie są tak odporne na suszę jak drzewa o korzeniach rosnących głęboko.
Problem badawczy: Która strefa korzenia odpowiada za jego wydłużanie?
nasiona słonecznika,
spodeczek,
lignina lub ręcznik papierowy,
woda,
marker.
Na spodeczku między bardzo wilgotnymi warstwami ligniny umieść kilka nasion słonecznika.
Przez dwa dni utrzymuj odpowiednią wilgotność nasion.
Gdy korzenie będą miały jeden centymetr długości, wyjmij nasiona z ligniny.
Markerem narysuj na każdym korzeniu cienkie kreski w odstępach co 1 mm.
Kiełkujące nasiona umieść ponownie na spodeczku, na wilgotnej ligninie.
Zaobserwuj w ciągu kilku kolejnych dni, które kreski najbardziej się rozsunęły.
Budowa anatomiczna korzenia
Wzrost korzeni trwa przez całe życie rośliny. Jest to możliwe dzięki działalności stożka wzrostu, a u niektórych roślin również merystemów bocznych (kambium i fellogenu). W merystemie wierzchołkowym nieustannie powstają komórki budujące ciało korzenia, zwane budową pierwotną. Merystemy boczne pozwalają korzeniom niektórych roślin, np. u drzew, przyrastać także na grubość. Tkanki korzenia, które powstają w wyniku podziałów merystemów bocznych, tworzą układ określany budową wtórną.
Budowa pierwotna
Na przekroju poprzecznym korzenia o budowie pierwotnej wyróżnia się trzy warstwy tkanek: ryzodermę, korę pierwotną i walec osiowy (stela).
Ryzoderma jest tkanką okrywającą, złożoną z pojedynczej warstwy cienkościennych komórek, ściśle przylegających do siebie. Wytworem ryzodermy są włośniki - rurkowate wypustki zwiększające powierzchnię chłonną dla wody i soli mineralnych.
Kora pierwotna stanowi obszar między skórką a walcem osiowym. Zbudowana jest z tkanki miękiszowej oraz śródskórni (endodermy). Komórki miękiszu kory pierwotnej są duże i cienkościenne. W strefie włośnikowej miękisz uczestniczy w przewodzeniu wody i soli mineralnych z włośników do walca osiowego. W strefie wyrośniętej - gromadzi materiały zapasowe (głównie skrobię). Śródskórnia jest wewnętrzną warstwą kory pierwotnej. Komórki śródskórni ściśle do siebie przylegają i posiadają na ścianach komórkowych nieprzepuszczalne dla wody zgrubienia tzw. pasemka Caspary'ego. Struktury te uniemożliwiają niekontrolowany przepływ wody i soli mineralnych między komórkami oraz kierują ich transport do walca osiowego przez komórki śródskórni.
Walec osiowy (stela) obejmuje okolnicę, tkanki przewodzące oraz — u wielu roślin, zwłaszcza jednoliściennych — miękisz rdzenia.
Okolnica (perycykl) jest najbardziej zewnętrzną warstwą walca osiowego. Komórki okolnicy zachowują zdolność do odróżnicowania i podziałów, dzięki czemu dają początek korzeniom bocznym, a w przypadku korzeni o budowie wtórnej – także fellogenowi i częściowo kambium.
Układ tkanek w obrębie walca osiowego korzeni roślin jednoliściennych i dwuliściennych jest odmienny.
W korzeniach roślin jednoliściennych środek walca osiowego zajmuje tkanka miękiszowa określana jako miękisz rdzenia, wokół którego promieniście ułożone są elementy drewna i łyka. U roślin dwuliściennych w centralnej części korzenia znajduje się drewno, tworzące promienisty układ z ramionami sięgającymi do okolnicy. Pomiędzy ramionami zlokalizowane jest łyko.
Przeprowadź obserwację pierwotnej budowy korzenia w wirtualnym mikroskopie, a następnie wykonaj polecenie.
Za pomocą wirtualnego mikroskopu przeprowadź obserwację przekroju poprzecznego korzenia tataraku (Acorus). Zwróć uwagę na ułożenie tkanek oraz wybarwienie poszczególnych komórek.
Za pomocą wirtualnego mikroskopu przeprowadzono obserwację przekroju poprzecznego korzenia tataraku (Acorus). Najbardziej zewnętrzną warstwę w przekroju poprzecznym stanowi ryzoderma. Następnie znajduje się dobrze rozwinięta kora (zbudowana z tkanki miękiszowej), która podzielona jest na dwie strefy: zewnętrzną wąską warstwę o gęsto upakowanych i mniejszych komórkach oraz wewnętrzną szeroką warstwę mającą większe komórki aerenchymy (duże przestrzenie). Najgłębszy obszar kory jest ograniczony przez endodermę, zbudowaną z dużych komórek o pogrubionych ścianach komórkowych. Centralną część korzenia zajmuje walec osiowy (stela), który zawiera promieniście ułożone wiązki przewodzące drewna (o dużej średnicy) oraz łyka (o małej średnicy). Grube ściany naczyń wybarwione są na kolor różowy, natomiast cienkie ściany rurek sitowych są wybarwione na zielono. Obraz mikroskopowy to powiększenie cztery, dziesięć i czterdzieści razy. W powiększeniu czterokrotnym widoczna jest okrągła struktura korzenia. Wypełniają ją różnych rozmiarów przylegające do siebie komórki z czarnymi ściankami, wybarwione na fioletowo lub zielono. W centralnej części znajduje się walec osiowy złożony z nieco większych, owalnych komórek drewna układających się promieniście, które otaczają drobne, ziarniste komórki łyka. Te z kolei otacza szereg komórek okolnicy i śródskórni, tworząc wyraźny, czarny pierścień. Walec osiowy otacza miękisz złożony z szeregu ułożonych obok siebie, różnej wielkości komórek kory pierwotnej. Jej brzegi okala skórka. W powiększeniu dziesięciokrotnym widoczny jest okrągły walec osiowy. Znajdujące się w nim komórki są ułożone promieniście. Jedne są duże, białe, pozostałe, liczniejsze drobne, białe lub zielone. Walec osiowy otaczają ziarniste komórki w kolorze fioletowym i zielonym, które układają się w mniejsze i większe pierścienie. W powiększeniu czterdziestokrotnym widoczne są komórki walca osiowego. To komórki drewna. Są one owalne, otoczone wybarwioną na czerwono ścianą komórkową. Wokół nich znajdują się drobne, ziarniste komórki łyka w kolorze zielonkawofioletowym.
Film dostępny pod adresem /preview/resource/RaqQ7XxTDcIW7
Film nawiązujący do treści materiału, zawiera wskazówki dotyczące sposobu używania mikroskopu, jak i przykłady obserwacji.
Ogólne wskazówki dotyczące techniki mikroskopowania w warunkach szkolnych.
1. Należy ustawić właściwe oświetlenie pola widzenia (tak aby uzyskać równomierne, jasne oświetlenie). 2. Preparat umieszcza się na stoliku przedmiotowym między łapkami mikroskopu. 3. Za pomocą śrub służących do przesuwania preparatu ustawia się obiekt obserwacji mniej więcej na przedłużeniu osi obiektywu. 4. Najpierw wybiera się obiektyw o najmniejszym powiększeniu. 5. Patrząc przez okular, należy podnosić stolik przedmiotowy, aż do uzyskania obrazu. 6. Obraz wyostrza się za pomocą śruby mikrometrycznej. Można wówczas skorygować światło. 7. Aby zmienić powiększenie, należy przekręcić rewolwer na obiektyw o większym powiększeniu, np. 10×, 40×. 8. Ostrość obrazu koryguje się za pomocą śruby mikrometrycznej. 9. Po ukończeniu obserwacji należy opuścić stolik i wyłączyć światło, a następnie wyjąć preparat i ustawić obiektyw o najmniejszym powiększeniu: 4×. 10. Mikroskop przykrywa się foliowym pokrowcem, aby uchronić go przed zabrudzeniami.
Przeciągnij prawidłowe nazwy i podpisz elementy budowy korzenia tataraku (Acorus).
Przyrost korzenia na grubość i budowa wtórna
Powstanie budowy wtórnej korzeni związane jest z aktywnością merystemów bocznych: kambium oraz fellogenu.
Przewijając suwak czasu, obserwuj poszczególne etapy przyrostu korzenia na grubość.
Zapoznaj się z opisem poszczególnych etapów przyrostu korzenia na grubość.
Zasób interaktywny dostępny pod adresem https://zpe.gov.pl/a/D9JDJCJ6S
Na pierwszej ilustracji przedstawiona jest budowa pierwotna korzenia. W środkowej części znajduje się wiązka drewna pierwotnego w formie zbliżonej do krzyża. Z każdej strony w zagłębieniu jego ramion znajdują się cztery okręgi – łyko pierwotne. Otacza je okręgiem warstwa okolnicy, a ją z kolei śródskórnia. Na zewnątrz widoczna jest warstwa kory pierowtnej, którą z kolei pokrywa najbardziej zewnętrzna warstwa – ryzoderma z odchodzącymi od niej włośnikami. W kolejnej fazie przyrostu z prokambium (pod łykiem pierwotnym), oraz – częściowo – z okolnicy (nad drewnem pierwotnym) zostaje utworzony pierścień kambium. Pierścień fellogenu powstaje wyłącznie z komórek okolnicy. W ostatniej fazie na skutek działania kambium do środka jest odkładane drewno wtórne, a na zewnątrz łyko wtórne. W wyniku działania fellogenu do wnętrza wytwarzane są pasma fellodermy, a na zewnątrz powstaje korek. Procesy te powodują powstanie wtórnej tkanki okrywającej, nazywanej korkowicą.
Kambium korzenia powstaje z komórek znajdujących się między drewnem i łykiem pierwotnym oraz z części komórek okolnicy. Początkowo ma ono falisty przebieg, jednak z czasem przekształca się w ciągły cylinder otaczający drewno pierwotne. Komórki kambium dzielą się równolegle do powierzchni korzenia odkładając do wnętrza komórki drewna wtórnego, a na zewnątrz - łyka wtórnego. Odkładanie kolejnych warstw łyka i drewna wtórnego powoduje rozrastanie się korzenia na grubość. Proces ten nazywamy przyrostem wtórnym lub przyrostem na grubość. Jego konsekwencją jest rozerwanie kory pierwotnej i skórki i zastąpienie ich wtórną tkanką okrywającą - perydermą. Powstaje ona z fellogenu, który rozwija się z okolnicy.
Przyrost wtórny to proces zwiększania grubości (średnicy) organów rośliny — korzenia oraz łodygi w wyniku aktywności kambium, a u niektórych roślin również - fellogenu.
Przeanalizuj opisy grafik interaktywnych, a następnie:
wskaż różnice miedzy budową pierwotną korzenia roślin jedno- i dwuliściennych;
porównaj budowę pierwotną korzenia z budową wtórną;
podaj nazwę stref korzenia, z których pochodzą obrazy mikroskopowe przekrojów poprzecznych.
Podsumowanie
Korzeń jest podziemnym organem rośliny służącym przede wszystkim do umocowania jej w glebie i pobierania z podłoża wody wraz z solami mineralnymi.
Zespoły wielu korzeni u jednego osobnika nazywane są systemami korzeniowymi. Wyróżnia się system korzeniowy palowy i wiązkowy.
System korzeniowy palowy składa się z korzenia głównego i wyrastających z niego korzeni bocznych. System wiązkowy tworzą korzenie podobnej wielkości wraz ich korzeniami bocznymi.
Budowa korzenia cechuje się strefowością. Wyróżnia się następujące strefy pełniące różne funkcje: stożek wzrostu z czapeczką korzeniową, strefa włośnikowa, strefa wydłużania, strefa korzeni bocznych.
Korzenie mogą mieć pierwotną lub wtórną budowę anatomiczną. Budowa pierwotna jest wynikiem aktywności podziałowej w stożku wzrostu, natomiast budowa wtórna powstaje w wyniku podziałów w kambium i fellogenie.
W budowie pierwotnej korzenia wyróżnia się: ryzodermę, korę pierwotną (miękisz kory, śródskórnia) i walec osiowy (miękisz walca osiowego, tkanki przewodzące, okolnica).
W budowie wtórnej korzenia wyróżnia się: perydermę, łyko pierwotne, łyko wtórne, kambium, drewno pierwotne i drewno wtórne.
Ćwiczenia utrwalające
Wróć do polecenia na stronie „Na dobry początek” i dopisz brakujące definicje. Pamiętaj, żeby nie kopiować słownika, ale wyjaśnić każde słowo kluczowe w miarę możliwości swoimi słowami.