Умблик
7 класс · углублённый
Биология · 7 класс · углублённый уровень
Биология · углублённый уровень · 7 класс · Урок 25

Корень: зоны, поперечный срез, минеральное питание и дыхание

Проследим воду от корневого волоска к ксилеме, разберём макро- и микроэлементы, гидропонику и необходимость кислорода для корня.

Архепластидные, или «растения»

Федеральная программа · углублённый уровень · 7 класс

Архепластидные, или «растения»

Элементы программы, раскрываемые в этом уроке:

  • Морфология корня и типы корневых систем
  • Корневой чехлик, зоны корня и поперечный срез зоны всасывания
  • Всасывание и проведение воды и минеральных веществ, корневое давление
  • Макро- и микроэлементы, гидропоника и аэропоника
  • Дыхание, синтез веществ, запас и видоизменения корней
  • Лабораторные работы: кончик корня, волоски, анатомия, влияние воздуха и метаморфозы
ризодермапервичная кораэндодермафлоэмаксилемакорневыеволоски
Условный поперечный срез молодого корня в зоне всасывания; строение старого корня и корня разных групп может отличаться.

Как это устроено

Корень закрепляет растение, поглощает воду и растворённые элементы, проводит вещества, иногда запасает их и участвует в размножении. Главный, боковые и придаточные корни различают по происхождению; стержневая и мочковатая системы — по общей организации. На кончике расположены чехлик и зоны деления и растяжения; выше — зона с корневыми волосками. Жёстко провести границу между всеми зонами на любом корне нельзя: переходы постепенны и зависят от возраста.

Вода поступает через клетки наружной ткани и корневые волоски, проходит через кору к внутренним тканям и затем к ксилеме. На пути есть избирательные барьеры, поэтому корень не просто «засасывает всю почвенную воду». Ионы могут переноситься с затратой энергии. Корневое давление заметно в некоторых условиях, но подъём воды по высоким деревьям объясняют совместно с испарением через листья и непрерывностью водного столба в ксилеме.

Элементы питания нужны в различных количествах. Недостаток азота, калия, железа и других элементов проявляется по-разному, но один жёлтый лист не позволяет поставить точный «диагноз дефицита железа»: похожий эффект дают вода, свет, возраст листа и болезни. Гидропоника и аэропоника позволяют управлять раствором и аэрацией корней, но требуют точного состава, гигиены и контроля оборудования.

Корневые клетки дышат и нуждаются в подходящих условиях газообмена. Переувлажнение вытесняет воздух из почвы и способно ограничить доступ кислорода; однако корни разных видов по-разному приспособлены к влажным местообитаниям. Корнеплод моркови — пример запаса, но клубень картофеля является побегом. Из некоторых корней возникают придаточные почки и новые побеги, что используется при вегетативном размножении отдельных видов.

Словарь урока

Каждое понятие — с примером

Главный, боковой и придаточный корень

Главный корень развивается из зародышевого корешка; боковые отходят от корней; придаточные возникают из других органов, например стебля.

Пример: У проростка фасоли заметен главный корень, от которого позже отходят боковые.

Стержневая и мочковатая система

Стержневая имеет выраженный главный корень с боковыми; мочковатая состоит преимущественно из множества близких по размеру придаточных корней.

Пример: У типичной фасоли система стержневая, у многих злаков — мочковатая.

Важно: По одному повреждённому корню нельзя безусловно установить тип всей системы.

Корневой чехлик

Структура на верхушке корня, защищающая образовательные клетки и помогающая корню продвигаться в субстрате.

Пример: На кончике молодого корня проростка можно найти чехлик перед зоной деления.

Зона деления и зона растяжения

Участки молодого корня, где клетки соответственно активно делятся и увеличиваются в длину, обеспечивая рост корня.

Пример: Метки на растущем корне расходятся прежде всего там, где клетки удлиняются; опыт требует аккуратного наблюдения живого проростка.

Зона всасывания

Участок молодого корня с корневыми волосками, через который активно поступают вода и растворённые минеральные вещества.

Пример: Корневые волоски проростка видны при увеличении как тонкие выросты клеток эпидермы.

Корневой волосок

Вырост одной клетки наружной ткани молодого корня, увеличивающий площадь контакта с почвенной водой.

Пример: Множество волосков помогает корню поглощать вещества из тонкой плёнки почвенного раствора.

Важно: Корневой волосок — не отдельный боковой корень.

Центральный цилиндр

Внутренняя часть молодого корня, в которой расположены проводящие ткани и связанные клетки.

Пример: На готовом поперечном срезе корня ксилема видна ближе к центру, окружённая другими тканями.

Минеральное питание

Поглощение и использование растением неорганических элементов в форме доступных ионов для построения веществ и работы клеток.

Пример: Азот нужен для аминокислот и нуклеиновых кислот, магний — для хлорофилла и других процессов.

Макро- и микроэлементы

Необходимые химические элементы, различаемые по требуемому количеству: макроэлементы нужны в относительно больших, микроэлементы — в малых количествах.

Пример: Азот и калий обычно относят к макроэлементам; железо и марганец — к микроэлементам.

Важно: «Микро» не значит «необязательный»; избыток любого элемента может быть вреден.

Корневое давление

Положительное давление в ксилеме корня, возникающее при поступлении ионов и воды и способное в некоторых условиях способствовать подъёму жидкости.

Пример: Выделение капель на срезе стебля при определённых условиях может быть связано с корневым давлением.

Важно: У высоких деревьев корневое давление не объясняет весь подъём воды; важна также транспирационная тяга.

Гидропоника и аэропоника

Способы выращивания, при которых корни получают необходимые вещества из раствора или аэрозоля без обычной почвы; условия подачи воды, элементов и кислорода контролируют.

Пример: В гидропонной системе раствор с заданным составом питает корни; в аэропонной корни орошают аэрозолем.

Важно: «Без почвы» не означает «без минеральных элементов» или «без контроля кислорода».

Дыхание корня

Клеточное получение используемой энергии из органических веществ; при аэробном дыхании корневым клеткам нужен кислород.

Пример: Плотно переувлажнённая почва может ухудшать доступ воздуха и работу корней.

Корнеплод

Утолщённый запасающий орган, который у ряда видов включает главный корень и часть подсемядольного колена.

Пример: Морковь образует корнеплод; его строение отличается от клубня картофеля — побега.

Важно: Не всякий утолщённый корень строго является только корнем без участия других участков оси.

Пример по шагам

Растение в водной культуре хорошо растёт. Значит ли это, что минеральные вещества и кислород корням не нужны?

  1. Уточните состав раствора: в гидропонике он содержит необходимые минеральные ионы.
  2. Уточните способ аэрации или обновления раствора: корневым клеткам для аэробного дыхания нужен кислород.
  3. Сравните растение с контрольным вариантом, чтобы понять вклад каждого условия.

Вывод: Почва как материал не обязательна при правильно организованной гидропонике, но вода, элементы питания и доступ кислорода необходимы.

Практическая работа

Строение кончика и воздух для корня

  1. По готовому препарату или микрофотографии проростка найдите чехлик, зону деления, растяжения и волоски; запишите масштаб и что действительно различимо.
  2. Сравните заранее подготовленные учителем одинаковые проростки в хорошо аэрированной и сильно переувлажнённой среде, фиксируя число, температуру и другие условия.
  3. Сделайте осторожный вывод о влиянии аэрации и перечислите возможные смешивающие факторы, например различие по питательным веществам.

Что можно заключить: Строение молодого корня связано с ростом и поглощением; эффект недостатка воздуха оценивают лишь при контроле остальных условий.

Безопасность: Не создавайте дома застойные культуры, не используйте удобрения без инструкции и не работайте с острыми срезами самостоятельно.

Практическая работа

Изучение морфологии корня на живых объектах или гербарных образцах

  1. На предварительно выращенном пищевом проростке или подписанном гербарии найдите главный, боковые и при наличии придаточные корни, не повреждая зону кончика.
  2. Сравните типичную стержневую и мочковатую систему двух известных видов, указав стадию, на которой сделано наблюдение, и влияние повреждения главного корня.
  3. Зарисуйте положение корней относительно побега и объясните, почему один отдельный оторванный корешок не позволяет восстановить всю корневую систему.

Что можно заключить: Корневые системы различаются по происхождению и ветвлению, а внешний вид зависит от стадии и условий роста.

Безопасность: Используйте выращенные в классе пищевые растения и готовый гербарий; не выкапывайте охраняемые виды и не пробуйте учебные корни на вкус.

Практическая работа

Изучение анатомического строения корня на готовых микропрепаратах

  1. На подписанном поперечном срезе корня с указанной зоной и видом найдите ризодерму, кору, эндодерму и центральный цилиндр только там, где их позволяет различить окраска.
  2. В центральном цилиндре найдите ксилему и флоэму, сравните расположение с готовым срезом другого указанного вида, не перенося схему стебля на корень.
  3. Стрелками обозначьте возможный путь воды к проводящим тканям и отделите анатомическое положение от измеренного направления потока.

Что можно заключить: Внутреннее строение корня зависит от зоны и линии растения; готовый срез показывает структуры, но не скорость транспорта.

Безопасность: Используйте закрытые готовые микропрепараты и не делайте срезы бритвой самостоятельно.

Практическая работа

Изучение кончика корня пшеницы и первичного строения корня ириса

  1. На готовом продольном препарате кончика корня пшеницы найдите чехлик, зоны деления, растяжения и дифференциации, указав границы как приблизительные и зависящие от препарата.
  2. На отдельном подписанном поперечном срезе молодого корня ириса найдите наружный слой, кору и проводящий цилиндр; не смешивайте продольное и поперечное направления наблюдения.
  3. Сопоставьте зоны кончика с местом появления корневых волосков и объясните, почему один срез ириса не показывает движение клетки через все стадии роста.

Что можно заключить: Два препарата отвечают на разные вопросы: продольный — о зонах роста, поперечный — о расположении тканей выбранной зоны.

Безопасность: Работайте только с готовыми препаратами и изображениями под руководством учителя, не срезайте корни острым инструментом самостоятельно.

Практическая работа

Изучение строения корневых волосков с помощью светового микроскопа

  1. На выращенном пищевом проростке, подготовленном учителем, найдите зону корневых волосков или используйте готовую микрофотографию с масштабом.
  2. Проследите отдельный волосок как вырост одной клетки наружного слоя, сопоставьте с несколькими соседними клетками и не принимайте приставшую нить гриба за корневой волосок без проверки.
  3. Объясните увеличение площади контакта с субстратом и укажите, почему длина волоска на одном снимке не измеряет фактическую скорость поглощения воды.

Что можно заключить: Корневой волосок — клеточный вырост зоны дифференциации, связанный с поглощением, а не отдельный многоклеточный корешок.

Безопасность: Используйте чистые подготовленные проростки и микроскоп учителя; не собирайте неизвестные корни из загрязнённой почвы.

Практическая работа

Исследование влияния воздуха на развитие корней

  1. Получите подготовленный набор данных по одинаковым проросткам одного вида в питательном растворе с достаточной и ограниченной аэрацией; проверьте равенство температуры, света, питания, времени и исходного размера и наличие повторов.
  2. Сравните длину и число новых корней или долю живых тканей между вариантами с указанием разброса; отдельно отметьте, что простое сравнение сухой и залитой почвы одновременно меняет воду и доступ воздуха.
  3. Объясните потребность большинства корней в кислороде для аэробного дыхания и назовите исключения приспособленных к затоплению растений; вывод формулируйте в пределах вида и условий опыта.

Что можно заключить: Недостаток доступного кислорода может ограничивать рост корня, но для такого вывода нужно отделить аэрацию от сопутствующих изменений влажности и питания.

Безопасность: Используйте готовые данные или безопасные учительские установки без электричества у открытой воды; не доводите живые растения до опасного загнивания в закрытых сосудах.

Практическая работа

Изучение метаморфозов корня

  1. По подписанным образцам моркови, свёклы и воздушных корней подходящего комнатного растения найдите связь утолщённого или изменённого участка с исходной корневой системой.
  2. Сравните признаки корнеплода с клубнем картофеля: у клубня найдите почки-глазки как побеговый признак, а у корнеплода учитывайте вклад корня и возможного участка стебля в зависимости от вида.
  3. Запишите функцию запасания, прикрепления или газообмена для выбранных видов по проверенному источнику и объясните, почему одинаковое слово «подземный» не устанавливает происхождение органа.

Что можно заключить: Изменённые корни различаются функциями, а корнеплод нельзя автоматически считать только корнем или приравнивать к стеблевому клубню.

Безопасность: Используйте пищевые и легально выращенные растения; не пробуйте лабораторный материал и не собирайте неизвестные корни в природе.

Попробуйте сами

Запишите своё решение, затем сравните его с разбором. Развёрнутые ответы автоматически не оцениваются.

Открываем задания…

Сверка содержания

Раздел и элементы содержания сверены с федеральной программой. Текст и учебные схемы созданы для Умблика; схема не передаёт реальные размеры.