מקור הלחות העיקרי הוא מים המצויים באדמה, והאיבר העיקרי של ספיגת המים לצמח - מערכת שורשים. תפקידו של איבר זה, קודם כל, הוא שבזכות פני השטח העצומים, מים זורמים לצמח מנפח גדול יותר של אדמה.

מערכת השורשים שנוצרה היא איבר מורכב בעל מבנה חיצוני ופנימי מובחן היטב. למערכת השורשים יש אזור ספיגה או יניקה - זהו אזור שערות השורש. לאחר שנכנסו לתא שיער השורש, המים הופכים לחלק מהמערכת החיה - תא הצמח - ומצייתים לחוקים הפועלים בתא החי.

התנועה בצמח נקבעת על ידי שני מניעים עיקריים של זרימת המים במפעל: המניע התחתון של זרימת המים או לחץ השורשים, המניע העליון של זרימת המים או פעולת היניקה של האטמוספרה.

הכוח העיקרי הגורם לזרימה ותנועה של מים בצמח הוא תהליך הטרנספירציה, שגורם לשיפוע של פוטנציאל המים. שיפוע פוטנציאל המים בין התא לסביבתו יוצר את הכוח המניע לזרימת מים על פני הממברנה. אם הסביבה המקיפה את התא היא היפרטונית, מרוכזת יותר מתמיסות מוהל התא, אז המים יתחילו לדלוף החוצה מהתא. זה יוביל לאובדן הטורגור על ידי התא, הפרדה של הפלזמלמה מדופן התא והפרדה של הפרוטופלסט - תופעת הפלסמוליזה.

המנגנון המבטיח את עליית המים דרך הצמח עקב לחץ השורשים נקרא מנוע הקצה התחתון של זרימת המים.

לחץ שורש נוצר כאשר מים עוברים מקליפת השורש אל מערכת כלי הדם של השורש כאשר המים עוברים דרך תאי המעבר של הפריציקל, מהם מוזרקים מים בלחץ לכלי הקסלם. ההוכחה לכך היא תופעת הגרוטציה ו"צמחים בוכים".

מים הנספגים על ידי שערות שורש ותאי אפידרמיס אחרים עוברים מתאי החלק החיצוני של השורש אל הקסילם, התופס את החלק המרכזי של השורש. המסלול העיקרי של דיפוזיה של מים בחלק החיצוני של השורש הוא האפולסט, אוסף רציף של דפנות תאים. עם זאת, באנדודרם (שכבה גלילית של תאים המקיפה את הרקמה המוליכה), דיפוזיה חופשית לאורך דפנות התא נתקלת במכשול - שכבת הפקק אטומה למים של החגורה הקספארית. המים חייבים לשנות את דרכם כאן ולעבור דרך הממברנה והפרוטופלסט של תאים אנדודרמליים, ובכך לשחק את התפקיד של מחסום אוסמוטי בין קליפת השורש לגליל המרכזי שלו. אצל חד-צוגיים, גם הדפנות המשיקות הפנימיות של התאים סופקות, אך לקירות אלו חודרות נקבוביות שדרכן, כמו תעלות, מים יכולים לעבור.

מים עולים דרך הקסילם אל חלקי הצמח מעל פני הקרקע. Xylem מורכב מכמה סוגים של תאים. מים נעים בו בעיקר דרך כלי דם וטרכאידים. שני התאים מותאמים בצורה מושלמת למטרה זו: הם מוארכים, נטולי תוכן חי וחלול מבפנים, כלומר, הם כמו צינורות למים. דפנות התא המשניות המנוכרות מתוחות מספיק כדי לעמוד בהפרשי הלחצים העצומים שנוצרים כאשר המים עולים לצמרות העצים הגבוהים. סוף, ולפעמים קירות צדדייםמקטעי כלי מחוררים; כלים המורכבים מקטעים המחוברים מקצה לקצה יוצרים צינורות ארוכים שדרכם עוברים בקלות מים עם מינרלים מומסים. אין נקבים בטרכאידים, ומים, כדי לעבור מטראכייד אחד למשנהו, חייבים לעבור דרך קירות הקצה שלהם; עם זאת, טרכאידים הם תאים ארוכים מאוד, ולכן מבנה זה מותאם היטב להולכת מים.

לצמחים פורחים יש גם כלי דם וגם טרכאידים; לצורות פרימיטיביות יותר, ככלל, אין כלים.

ורידי העלים, המורכבים מגדילים של קסלם ופלואם, יוצרים רשת כה צפופה בעלה שכל אחד מתאיו קרוב למדי למקור מים. מהקסילם מתפזרים מים לדפנות תאי המזופיל. כך, מים בשלב הנוזל ממלאים את כל השביל מהאדמה - דרך השורש והגבעול - לתאי המזופיל בעלה. זרימת המים הכוללת מכוונת תמיד לפוטנציאל המים התחתון, כלומר היא מקסימלית באדמה, מעט נמוכה יותר בתאי השורש והנמוכה ביותר בתאים הסמוכים לאפידרמיס של העלה. הערך הקטן של המחוון בתאים האחרונים הללו מוסבר בעיקר על ידי אידוי מים מפני השטח של העלה.

מים עוברים מהצמח אל אוויר הסביבהבעיקר במצב אדים. במזופיל של עלה ישנם רווחים בין-תאיים נרחבים, וכל תא מזופיל גובל בחלל בין-תאי כזה לפחות בצד אחד. עקב אידוי מים מדפנות תאים לחות, האוויר בחללים הבין-תאיים רווי באדי מים, וחלק מהאדים הללו הולך לאיבוד - הוא יוצא החוצה. מאחר שתאי האפידרמיס של רוב הצמחים מכוסים בציפורן שעווה ועמיד למים, אדי מים בורחים מהעלה לאטמוספירה בעיקר דרך הסטומטה.

גוטציה היא שחרור של לחות טיפה-נוזל על ידי עלים דרך הידתודות בתנאים של אידוי קשים. בכי של צמח הוא זרימת מוהל (מים ובהם מינרלים מומסים, הממוקם בקסילם) מגבעולי צמחים עם נצרים חתוכים. הגוטציה מתרחשת בדרך כלל בתנאים של לחות אוויר גבוהה, כאשר מנוע הקצה העליון של זרם המים "מכבה". זה מתבצע בעיקר מהעלים דרך הסטומה והציפורן.

מים הנספגים על ידי תאי שורש, בהשפעת ההבדל בפוטנציאל המים הנובע מהטרנספירציה, וכן מכוח לחץ השורש, עוברים למסלולי הקסלם. על פי תפיסות מודרניות, מים במערכת השורשים עוברים לא רק דרך תאים חיים. עוד בשנת 1932, הפיזיולוגית הגרמנית מונק פיתח את הרעיון של קיומם במערכת השורשים של שני נפחים עצמאיים יחסית שדרכם עוברים מים - האפופלסט והסימפלסט. האפופלסט הוא החלל הפנוי של השורש, הכולל חללים בין-תאיים, ממברנות תאים וכלי קסלם. סימפלסט הוא אוסף של פרוטופלסטים של כל התאים, התחום על ידי קרום חדיר למחצה. הודות לפלסמודסמטה הרבים המחברים את הפרוטופלסט של תאים בודדים, הסימפלסט מייצג מערכת אחת. האפופלסט ככל הנראה אינו רציף, אלא מחולק לשני כרכים. החלק הראשון של האפופלסט ממוקם בקליפת השורש לפני התאים האנדודרמאליים, השני נמצא בצד השני של התאים האנדודרמיליים, וכולל כלי קסילם. תאי אנדודרם, הודות לחגורות קספריות, מייצגים מחסום לתנועת המים דרכם מקום פנוי(חללים בין-תאיים וממברנות תאים). על מנת להיכנס לכלי הקסילם, המים צריכים לעבור דרך קרום חצי חדיר ובעיקר דרך האפופלסט ורק חלקית דרך הסימפלסט. עם זאת, בתנועה של תאים אנדורמליים מים מגיעים, ככל הנראה, לפי סימפלסט. לאחר מכן, מים נכנסים לכלי הקסילם. אז תנועת המים מתרחשת דרך מערכת כלי הדם של השורש, הגבעול והעלה.

מכלי הגבעול עוברים מים דרך הפטוטרת או נדן העלה לתוך העלה. בלהב העלה, כלים מוליכים מים נמצאים בוורידים. הוורידים מסתעפים בהדרגה ונעשים קטנים יותר. ככל שרשת הוורידים צפופה יותר, המים נתקלים בהתנגדות נמוכה יותר בעת מעבר לתאי המזופיל של העלה. לפעמים יש כל כך הרבה ענפים קטנים של עורקי עלים שהם מספקים מים כמעט לכל תא. כל המים בתא נמצאים במצב שיווי משקל. במילים אחרות, במובן של רוויה במים, יש שיווי משקל בין הוואקוולה, הציטופלזמה וקרום התא, פוטנציאל המים שלהם שווים. מים עוברים מתא לתא עקב שיפוע של כוח היניקה.

כל המים במפעל מייצגים מערכת אחת מחוברת. מכיוון שיש כוחות היצמדות (לכידות) בין מולקולות מים, המים עולים לגובה גדול יותר מ-10 מ' כוח ההיצמדות גדל, מאחר ולמולקולות המים יש זיקה גדולה יותר אחת לשנייה. כוחות מלוכדים קיימים גם בין המים לדפנות הכלים.

מידת המתח של חוטי מים בכלים תלויה ביחס בין תהליכי הספיגה והאיידוי של המים. כל זה מאפשר אורגניזם צמחילשמור על מערכת מים אחת ולא בהכרח לחדש כל טיפת מים שמתאדה.

במקרה שאוויר נכנס למקטעים בודדים של הכלים, הם כנראה מנותקים מהזרם הכללי של הולכת מים. זהו נתיב תנועת המים דרך הצמח (איור 2).

איור 2. נתיב המים בצמח.

המהירות שבה המים עוברים בצמח משתנה לאורך היום. בשעות היום זה הרבה יותר גדול. יחד עם זאת, סוגים שונים של צמחים שונים במהירות תנועת המים. שינויי טמפרטורה והחדרה של מעכבי חילוף חומרים אינם משפיעים על תנועת המים. יחד עם זאת, תהליך זה, כפי שניתן היה לצפות, תלוי מאוד בקצב הטרנספירציה ובקוטר הכלים המוליכים מים. בכלים רחבים יותר, המים נתקלים בפחות התנגדות. עם זאת, יש לקחת בחשבון כי בועות אוויר עלולות להיכנס לכלים רחבים יותר או להתרחש הפרעה אחרת בזרימת המים.

מבחינה פילוגנטית, השורש צמח מאוחר מהגבעול והעלה - בקשר למעבר הצמחים לחיים ביבשה ומקורו כנראה מענפים תת-קרקעיים דמויי שורש. לשורש אין עלים או ניצנים מסודרים בסדר מסוים. הוא מאופיין בצמיחה אפיקית באורך, ענפיו הצדדיים עולים מרקמות פנימיות, נקודת הצמיחה מכוסה בכובע שורש. מערכת השורשים נוצרת לאורך כל חיי האורגניזם הצמחי. לפעמים השורש יכול לשמש כאתר אחסון לחומרי הזנה. במקרה זה, זה משתנה.

סוגי שורשים

השורש העיקרי נוצר מהשורש העוברי במהלך נביטת הזרעים. שורשים רוחביים משתרעים ממנו.

על גבעולים ועלים מתפתחים שורשים זרמים.

שורשים לרוחב הם ענפים של כל שורשים.

לכל שורש (ראשי, צדדי, פתיל) יש יכולת הסתעפות מה שמגדיל משמעותית את פני מערכת השורשים והדבר מסייע לחיזוק טוב יותר של הצמח באדמה ולשיפור תזונתו.

סוגי מערכות שורשים

ישנם שני סוגים עיקריים של מערכות שורשים: שורש, בעל שורש ראשי מפותח, וסיבי. מערכת השורשים הסיבית מורכבת מ מספר גדול שורשים סתמיים, זהה בגודלו. כל מסת השורשים מורכבת משורשים לרוחב או זרמים ויש לה מראה של אונה.

מערכת השורשים המסועפת מאוד יוצרת משטח סופג ענק. לְדוּגמָה,

• האורך הכולל של שורשי שיפון החורף מגיע ל-600 ק"מ;
• אורך שערות שורש - 10,000 ק"מ;
• משטח השורש הכולל הוא 200 מ"ר.

זה הרבה פעמים השטח של המסה מעל הקרקע.

אם לצמח יש שורש ראשי מוגדר היטב ומתפתחים שורשים ספונטניים, נוצרת מערכת שורשים סוג מעורב(כרוב, עגבנייה).

מבנה חיצוני של השורש. מבנה פנימי של השורש

אזורי שורשים

כובע שורש

השורש צומח לאורכו מקודקודו, שם נמצאים התאים הצעירים של הרקמה החינוכית. חלק הגידול מכוסה במכסה שורש, המגן על קצה השורש מפני נזקים ומקל על תנועת השורש באדמה במהלך הצמיחה. הפונקציה האחרונה מתבצעת בשל התכונה של הקירות החיצוניים של כובע השורש מכוסים בריר, מה שמפחית את החיכוך בין השורש לחלקיקי האדמה. הם יכולים אפילו לדחוף חלקיקי אדמה זה מזה. התאים של כובע השורש חיים ולעתים קרובות מכילים גרגרי עמילן. תאי הכובע מתחדשים כל הזמן עקב חלוקה. משתתף בתגובות גיאוטרופיות חיוביות (כיוון צמיחת השורשים לכיוון מרכז כדור הארץ).

תאים של אזור החלוקה מתחלקים באופן פעיל, אורכו של אזור זה הוא סוגים שוניםוב שורשים שוניםשל אותו צמח אינו זהה.

מאחורי אזור החלוקה נמצא אזור הרחבה (אזור צמיחה). אורכו של אזור זה אינו עולה על כמה מילימטרים.

עם סיום הצמיחה הליניארית, מתחיל השלב השלישי של היווצרות השורשים - נוצר אזור של התמיינות והתמקצעות של תאים (או אזור של שערות שורש וספיגה). באזור זה, השכבה החיצונית של האפיבלמה (ריזודרם) עם שערות שורש, שכבת קליפת המוח הראשונית והגליל המרכזי כבר נבדלות.

מבנה שיער שורש

שערות שורש הן יציאות מוארכות מאוד של התאים החיצוניים המכסים את השורש. מספר שערות השורש גדול מאוד (ל-1 מ"מ מ-200 עד 300 שערות). אורכם מגיע ל-10 מ"מ. שערות נוצרות מהר מאוד (בשתילי עץ תפוחים צעירים תוך 30-40 שעות). שערות שורש הן קצרות מועד. הם מתים לאחר 10-20 ימים, וצומחים חדשים על החלק הצעיר של השורש. זה מבטיח התפתחות של אופקי קרקע חדשים על ידי השורשים. השורש גדל ללא הרף, ויוצר עוד ועוד אזורים חדשים של שערות שורש. שערות לא יכולות רק לספוג פתרונות מוכניםחומרים, אלא גם תורמים לפירוק של כמה חומרי אדמה, ואז סופגים אותם. אזור השורש שבו מתו שערות השורש מסוגל לספוג מים לזמן מה, אבל אז מתכסה בפקק ומאבד את היכולת הזו.

מעטפת השיער דקה מאוד, מה שמקל על ספיגת חומרי הזנה. כמעט כל תא השערה תפוס על ידי ואקואול, מוקף בשכבה דקה של ציטופלזמה. הגרעין נמצא בחלק העליון של התא. סביב התא נוצרת מעטפת רירית המעודדת הדבקה של שערות שורש לחלקיקי אדמה, מה שמשפר את המגע ביניהם ומגביר את ההידרופיליות של המערכת. הקליטה מוקלת על ידי הפרשת חומצות (פחמן, מאלית, לימון) על ידי שערות שורש, הממיסות מלחים מינרליים.

גם לשערות השורש יש תפקיד מכני - הן משמשות תמיכה לקצה השורש, העובר בין חלקיקי האדמה.

תחת מיקרוסקופ, חתך רוחב של השורש באזור הספיגה מראה את המבנה שלו ברמת התא והרקמה. על פני השורש יש קנה שורש, מתחתיו יש קליפה. שכבה חיצוניתהקורטקס הוא האקסודרמיס, פנימה ממנו נמצאת הפרנכימה הראשית. התאים החיים דקי הדופן שלו מבצעים תפקיד אחסון, מוליכים פתרונות תזונתיים בכיוון רדיאלי - מרקמת היניקה לכלי העץ. הם מכילים גם סינתזה של מספר חומרים חשובים ביותר עבור הצמח. חומר אורגני. השכבה הפנימית של הקורטקס היא האנדודרם. פתרונות תזונתיים הנכנסים לגליל המרכזי מהקליפת המוח דרך תאים אנדודרמליים עוברות רק דרך הפרוטופלסט של התאים.

הקליפה מקיפה את הגליל המרכזי של השורש. הוא גובל בשכבת תאים השומרת על יכולת ההתחלקות לאורך זמן. זהו פריסייקל. תאי פריציקל מולידים שורשים לרוחב, ניצנים ספונטניים ורקמות חינוכיות משניות. פנימה מהפריציקל, במרכז השורש, יש רקמות מוליכות: באסט ועץ. יחד הם יוצרים צרור מוליך רדיאלי.

מערכת כלי הדם של השורש מוליכה מים ומינרלים מהשורש לגזע (זרם כלפי מעלה) וחומר אורגני מהגבעול לשורש (זרם כלפי מטה). הוא מורכב מצרורות סיבי כלי דם. המרכיבים העיקריים של הצרור הם מקטעים של הפלואם (דרכם עוברים חומרים לשורש) וקסילם (דרכם נעים חומרים מהשורש). האלמנטים המוליכים העיקריים של פלואם הם צינורות מסננת, xylem - קנה הנשימה (כלים) וטראכאידים.

תהליכי חיים שורשיים

הובלת מים בשורש

ספיגת מים על ידי שערות שורש מתמיסת האדמה והולכה בכיוון הרדיאלי לאורך תאי הקורטקס הראשוני דרך תאי מעבר באנדודרם אל הקסילם של צרור כלי הדם הרדיאליים. עוצמת ספיגת המים על ידי שערות שורש נקראת כוח יניקה (S), היא שווה להפרש בין לחץ אוסמוטי (P) וטורגור (T): S=P-T.

כאשר הלחץ האוסמוטי שווה ללחץ הטורגור (P=T), אז S=0, המים מפסיקים לזרום לתא השערה השורשי. אם ריכוז החומרים בתמיסת המזון בקרקע גבוה יותר מאשר בתוך התא, אזי המים יעזבו את התאים ותתרחש פלסמוליזה - הצמחים יקמלו. תופעה זו נצפית בתנאים של אדמה יבשה, כמו גם עם יישום מופרז. דשנים מינרליים. בתוך תאי השורש, כוח היניקה של השורש עולה מהקנה השורש לכיוון הגליל המרכזי, ולכן המים נעים לאורך שיפוע ריכוז (כלומר ממקום בריכוז גבוה יותר למקום בריכוז נמוך יותר) ויוצרים לחץ שורשים, אשר מעלה עמוד מים דרך כלי הקסילם, ויוצר זרם עולה. ניתן למצוא זאת על גזעים חסרי עלים באביב כאשר ה"מוהל" נאסף, או על גדמים חתוכים. זרימת המים מעץ, גדמים טריים, עלים נקראת "בכי" של צמחים. כשהעלים פורחים הם גם יוצרים כוח שאיבה ומושכים לעצמם מים - בכל כלי נוצר עמוד מים רציף - מתח נימי. לחץ השורשים הוא המניע התחתון של זרימת המים, וכוח היניקה של העלים הוא העליון. ניתן לאשר זאת באמצעות ניסויים פשוטים.

ספיגת מים בשורשים

יַעַד:גלה את הפונקציה הבסיסית של השורש.

מה אנחנו עושים:צמח שגדל על נסורת רטובה, לנער את מערכת השורשים שלו ולהוריד את שורשיו לכוס מים. כדי להגן עליו מפני אידוי, שפכו שכבה דקה של שמן צמחי על גבי המים וסמנו את המפלס.

מה שאנחנו רואים:לאחר יום או יומיים, המים במיכל ירדו מתחת לסימון.

תוֹצָאָה:כתוצאה מכך, השורשים שאבו את המים והעלו אותם אל העלים.

אתה יכול גם לעשות ניסוי אחד נוסף כדי להוכיח ספיגת חומרים מזינים על ידי השורש.

מה אנחנו עושים:חותכים את גבעול הצמח ומשאירים גדם בגובה 2-3 ס"מ מניחים אותו על הגדם צינור גומיאורך 3 ס"מ, ובקצה העליון שמנו צינור זכוכית מעוקל בגובה 20-25 ס"מ.

מה שאנחנו רואים:מים פנימה צינור זכוכיתעולה וזורם החוצה.

תוֹצָאָה:זה מוכיח שהשורש סופג מים מהאדמה לתוך הגבעול.

האם טמפרטורת המים משפיעה על עוצמת ספיגת המים על ידי השורשים?

יַעַד:גלה כיצד הטמפרטורה משפיעה על תפקוד השורש.

מה אנחנו עושים:כוס אחת צריכה להיות עם מים חמים(+17-18ºС), והשני עם קור (+1-2ºС).

מה שאנחנו רואים:במקרה הראשון, מים משתחררים בשפע, במקרה השני - מעט, או מפסיקים לחלוטין.

תוֹצָאָה:זוהי הוכחה לכך שהטמפרטורה משפיעה מאוד על תפקוד השורש.

מים חמים נספגים באופן פעיל על ידי השורשים. לחץ השורשים עולה.

מים קרים נספגים בצורה גרועה בשורשים. במקרה זה, לחץ השורש יורד.

תזונה מינרלית

תפקיד פיזיולוגי מינרליםגדול מאוד. הם הבסיס לסינתזה של תרכובות אורגניות, כמו גם גורמים המשתנים מצב גופניקולואידים, כלומר. להשפיע ישירות על חילוף החומרים והמבנה של הפרוטופלסט; לפעול כזרזים לתגובות ביוכימיות; להשפיע על חדירות תא ופרוטופלזמה; הם מרכזים של תופעות חשמליות ורדיואקטיביות באורגניזמים צמחיים.

נקבע כי התפתחות צמחית תקינה אפשרית רק אם יש בתמיסת המזון שלוש לא-מתכות - חנקן, זרחן וגופרית וארבע מתכות - אשלגן, מגנזיום, סידן וברזל. לכל אחד מהאלמנטים הללו יש משמעות אינדיבידואליתולא ניתן להחליף אותו באחר. אלה הם מאקרו-אלמנטים, הריכוז שלהם בצמח הוא 10 -2 -10%. להתפתחות תקינה של הצמח יש צורך במיקרו-אלמנטים, שריכוזם בתא הוא 10 -5 -10 -3%. אלה הם בורון, קובלט, נחושת, אבץ, מנגן, מוליבדן וכו'. כל היסודות הללו נמצאים באדמה, אך לפעמים באדמה כמויות לא מספקות. לכן מוסיפים לאדמה דשנים מינרליים ואורגניים.

הצמח גדל ומתפתח כרגיל אם הסביבה המקיפה את השורשים מכילה את כל הדרוש חומרים מזינים. סביבה זו עבור רוב הצמחים היא אדמה.

שורשים נושמים

לצמיחה והתפתחות תקינים של הצמח, יש צורך שהשורש יקבל אוויר צח. בוא נבדוק אם זה נכון?

יַעַד:האם השורש צריך אוויר?

מה אנחנו עושים:ניקח שני כלים זהים עם מים. מניחים שתילים מתפתחים בכל כלי. כל יום אנו מרווים את המים באחד הכלים באוויר באמצעות בקבוק ספריי. יוצקים שכבה דקה של שמן צמחי על פני המים בכלי השני, מכיוון שהוא מעכב את זרימת האוויר למים.

מה שאנחנו רואים:לאחר זמן מה, הצמח בכלי השני יפסיק לגדול, יקמל ובסופו של דבר ימות.

תוֹצָאָה:מותו של הצמח מתרחש עקב מחסור באוויר הדרוש לשורש לנשום.

שינויים בשורש

חלק מהצמחים מאחסנים חומרי הזנה רזרבה בשורשיהם. הם צוברים פחמימות, מלחים מינרלים, ויטמינים וחומרים אחרים. שורשים כאלה גדלים מאוד בעובי ורוכשים יוצא דופן הוֹפָעָה. גם השורש וגם הגבעול מעורבים ביצירת גידולי שורש.

שורשים

אם מצטברים חומרי רזרבה בשורש הראשי ובבסיס גבעול היורה הראשי, נוצרים ירקות שורש (גזר). צמחים היוצרים גידולי שורש הם בעיקר דו-שנתיים. בשנה הראשונה לחייהם הם אינם פורחים וצוברים הרבה חומרים מזינים בשורשים. בשני, הם פורחים במהירות, תוך שימוש בחומרי המזון המצטברים ויוצרים פירות וזרעים.

פקעות שורשים

בדליה, חומרי מילואים מצטברים בשורשים ספונטניים, ויוצרים פקעות שורשים.

גושים של חיידקים

השורשים הצדדיים של תלתן, תורמוס ואספסת משתנים באופן מיוחד. חיידקים מתיישבים בשורשים צדדיים צעירים, מה שמקדם את ספיגת החנקן הגזי מאוויר הקרקע. שורשים כאלה מקבלים מראה של גושים. הודות לחיידקים אלו, הצמחים הללו מסוגלים לחיות בקרקעות דלות בחנקן ולהפוך אותם לפוריים יותר.

סטיליטס

רמפה, הגדלה באזור הגאות והשפל, מפתחת שורשים כלונסים. הם מחזיקים בצל עלים גדולים על אדמה בוצית לא יציבה גבוה מעל המים.

אֲוִיר

U צמחים טרופייםחיים על ענפי עצים מתפתחים שורשי אוויר. הם נמצאים לעתים קרובות בסחלבים, ברומליה, וכמה שרכים. שורשי אווירתלויים בחופשיות באוויר, מבלי להגיע לקרקע ולספוג לחות מגשם או טל שיורד עליהם.

מכבשים

בצמחי בולבוס וקורקושים, כמו כרכומים, בין השורשים הרבים דמויי חוט יש כמה שורשים עבים יותר, מה שנקרא מפשק. על ידי התכווצות, שורשים כאלה מושכים את הגליל עמוק יותר לתוך האדמה.

עמודים

צמחי הפיקוס מפתחים שורשים עמודים מעל פני הקרקע, או שורשים תומכים.

אדמה כבית גידול לשורשים

אדמה לצמחים היא המדיום שממנו היא מקבלת מים וחומרי הזנה. כמות המינרלים באדמה תלויה במאפיינים הספציפיים של האם רוֹק, פעילות האורגניזמים, מפעילות החיים של הצמחים עצמם, מסוג הקרקע.

חלקיקי אדמה מתחרים עם השורשים על הלחות, שומרים אותה על פני השטח שלהם. זה מה שנקרא מים קשורים, אשר מחולק היגרוסקופי ופילם. הוא מוחזק על ידי כוחות המשיכה המולקולרית. הלחות הזמינה לצמח מיוצגת על ידי מים נימיים, אשר מרוכז בנקבוביות קטנות של האדמה.

מתפתח קשר אנטגוניסטי בין הלחות לשלב האוויר של הקרקע. ככל שיש יותר נקבוביות גדולות באדמה, כך משטר הגזים של קרקעות אלו טוב יותר, כך האדמה שומרת פחות לחות. משטר המים-אוויר הנוח ביותר נשמר בקרקעות מבניות, שבהן מים ואוויר קיימים בו זמנית ואינם מפריעים זה לזה - מים ממלאים את הנימים בתוך היחידות המבניות, והאוויר ממלא את הנקבוביות הגדולות ביניהן.

אופי האינטראקציה בין הצמח לאדמה קשור במידה רבה לכושר הספיגה של הקרקע – היכולת להחזיק או לקשור תרכובות כימיות.

מיקרופלורה בקרקע מפרקת חומר אורגני לתרכובות פשוטות יותר ומשתתפת ביצירת מבנה הקרקע. אופי התהליכים הללו תלוי בסוג הקרקע, הרכב כימי שאריות צמחים, תכונות פיזיולוגיות של מיקרואורגניזמים וגורמים אחרים. חיות אדמה לוקחות חלק ביצירת מבנה הקרקע: annelids, זחלי חרקים וכו'.

כתוצאה משילוב של ביולוגי ו תהליכים כימייםנוצר קומפלקס מורכב של חומרים אורגניים באדמה, המשולב עם המונח "חומוס".

שיטת תרבות מים

אילו מלחים זקוק הצמח, ואיזו השפעה יש להם על גדילתו והתפתחותו, נקבעו מתוך ניסיון עם גידולי מים. שיטת התרבות המים היא גידול צמחים לא באדמה, אלא בתמיסה מימית של מלחים מינרלים. בהתאם למטרת הניסוי, ניתן להוציא מלח מסוים מהתמיסה, להפחית או להגדיל את תכולתו. נמצא שדשנים המכילים חנקן מקדמים את צמיחת הצמחים, אלו המכילים זרחן מקדמים הבשלה מהירה של הפירות, ואלו המכילים אשלגן מעודדים יציאה מהירה של חומר אורגני מעלים לשורשים. בהקשר זה, מומלץ ליישם דשנים המכילים חנקן לפני הזריעה או במחצית הראשונה של הקיץ אלה המכילים זרחן ואשלגן - במחצית השנייה של הקיץ;

באמצעות שיטת תרבית המים, ניתן היה לקבוע לא רק את הצורך של הצמח במאקרו-אלמנטים, אלא גם להבהיר את תפקידם של מיקרו-אלמנטים שונים.

נכון להיום, ישנם מקרים בהם גדלים צמחים בשיטות הידרופוניקה ואירופוניקה.

הידרופוניקה היא גידול של צמחים במיכלים מלאים בחצץ. פתרון תזונתימֵכִיל אלמנטים הכרחיים, מוזנת לתוך הכלים מלמטה.

אירופוניקה היא תרבות האוויר של צמחים. בשיטה זו מערכת השורשים נמצאת באוויר ומרוססת אוטומטית (מספר פעמים תוך שעה) בתמיסה חלשה של מלחי תזונה.

מים הנכנסים לתאי השורש בהשפעת ההבדל בפוטנציאל המים הנוצרים עקב טרנספירציה ולחץ שורש עוברים ליסודות המוליכים של הקסלם. על פי תפיסות מודרניות, מים במערכת השורשים יכולים לנוע בכיוון הרדיאלי בשלוש דרכים: אפופלסטי, סימפלסטי, טרנסממברנה.

במהלך ההובלה לאורך האפופלסט, המים נעים לאורך דפנות התא מבלי לעבור דרך הממברנות.

במהלך הובלת סימפלסט, מים חודרים לתא דרך קרום חדיר למחצה ואז נעים לאורך פרוטופלסטים של התא, המחוברים זה לזה על ידי פלסמודסמטה רבים.

בהובלה טרנסממברנית, מים זורמים דרך תאים וחוצים לפחות שתי ממברנות פלזמה.

תנועת המים לאורך קליפת השורש מתרחשת בעיקר לאורך האפופלסט, שם הוא נתקל בהתנגדות פחותה, ורק חלקית לאורך הסימפלסט.

המסלול האפופלסטי נקטע באנדודרם עקב נוכחותן של חגורות קספריות. יחד עם זאת, אין suberinization בחלק הקודקוד לכן, מים חודרים בקלות דרך האנדודרמיס. יחד עם זאת, בחלקים מכוסים בשורש, מים יכולים לעבור דרך תאי מעבר.

עם זאת, עסקינן, כביכול, באוסמומטר, בו מצויה קרום חדיר למחצה בתאים האנדודרמיליים. מים זורמים דרך הממברנה הזו לעבר פוטנציאל מים נמוך יותר (שלילי יותר). לאחר מכן, מים נכנסים לכלי הקסילם. על פי ההשערה של קרפטס, זוהי תוצאה של שחרור מלחים לכלי הקסילם, עקב כך נוצר שם ריכוז מוגבר ופוטנציאל המים הופך שלילי יותר. ההנחה היא שכתוצאה מצריכה פעילה של מלחים, הם מצטברים בתאי שורש. יחד עם זאת, עוצמת הנשימה בתאים המקיפים את כלי הקסיל (פריציקל) נמוכה מאוד, והם אינם אוצרים מלחים, שנספגים בכך אל הכלים. הובלת מים תלויה ביסודה בעוצמת תהליך הנשימה.

בעת הצבת צמחים בתנאים המעכבים את נשימת השורשים ( טמפרטורה נמוכה, אנאירוביוזיס או נוכחות של רעלים נשימתיים), הם מעבירים פחות מים. ההנחה היא שזה חייב להיות בגלל אי ​​הפעלה של אקוופורינים. עיכוב הובלת מים בשורשים בתנאים אירוביים עשוי להסביר את עובדת נבילת הצמח באדמה ספוגת מים. תנועה נוספת של מים מתרחשת דרך מערכת כלי הדם של השורש, הגבעול והעלה. האלמנטים המוליכים של הקסילם מורכבים מכלים וטרכאידים. ניסויים עם צלצולים הראו שזרימת המים כלפי מעלה דרך הצמח נעה בעיקר לאורך הקסלם. באלמנטים המוליכים של הקסלם, המים נתקלים בהתנגדות מועטה, מה שמקל באופן טבעי על תנועת המים למרחקים ארוכים. נכון, כמות קטנה של מים נעה מחוץ למערכת כלי הדם. יתרה מכך, בהשוואה לקסילם, ההתנגדות לתנועת מים של רקמות אחרות גדולה בהרבה. זה מוביל לעובדה שרק 1 עד 10% מכלל זרימת המים נעים מחוץ לקסולם.

מכלי הגבעול נכנסים מים לכלי העלה. מים נעים מהגבעול דרך הפטוטרת או מעטפת העלה ואל תוך העלה. בלהב העלה, כלים מוליכים מים נמצאים בוורידים. הוורידים, שמתפצלים בהדרגה, הולכים ונעשים קטנים יותר. ככל שרשת הוורידים צפופה יותר, המים נתקלים בהתנגדות נמוכה יותר בעת מעבר לתאי המזופיל של העלה. בהקשר זה, צפיפות דליפת העלים נחשבת לאחד הסימנים החשובים ביותר של מבנה קסרומורפי - תכונה ייחודיתצמחים עמידים לבצורת.

מים עוברים מתא לתא עקב שיפוע פוטנציאל מים. תנועת המים מתא לתא בפרנכימה העלה אינה מתרחשת לאורך הסימפלסט, אלא בעיקר לאורך דפנות התא, שם ההתנגדות קטנה בהרבה.

מים עוברים דרך כלי דם עקב שיפוע פוטנציאל המים שנוצר עקב טרנספירציה, השיפוע אנרגיה חופשית(ממערכת עם חופש אנרגיה גדול יותר למערכת עם פחות).

במקביל, התקבלו נתונים ניסיוניים שאינם מאפשרים להתייחס לכוח הטרנספירציה ככוח היחיד שקובע את זרימת המים כלפי מעלה דרך הצמח. לפיכך, הוכח כי זרימת המים כלפי מעלה יכולה להתרחש בהיעדר טרנספירציה. את אותה מסקנה מובילים ניסויים המראים הפרשה קצבית של מים נוזליים על ידי תאי הסטומה, כמו גם את התלות של תנועת המים באנרגיה האנדוגנית שמסופקת בתהליך הנשימה. זה מאפשר לנו להניח שהכוח המניע להובלת מים בצמח הוא סכום של שני מרכיבים שונים מאוד בטבע, הנקראים בדרך כלל מטבוליים ואוסמוטיים

המרכיב האוסמוטי מיוצג בשורשים על ידי תופעות אוסמוטיות גרידא, בגזע ובעלים - על ידי טיוטה הידרוסטטית הנוצרת על ידי שיפוע פוטנציאל המים במערכת אדמה-צמח-אטמוספירה.

שחרור המים גורם לירידה בפוטנציאל הטורגור והמים באופן כללי, יוצר את התנאים המוקדמים לספיגת מנת המים הבאה, שוב מביא לעלייה בפוטנציאל המים עד שהוא הופך משלילי לחיובי. לאחר מכן, מתרחשת התכווצות חדשה. זהו שלב ההתכווצות המתרחש בהשתתפות מערכות כיווץ ודורש הוצאת אנרגיה. עם זאת, מים נספגים ומשתחררים לאורך שיפוע פוטנציאל המים, ולא נגדו, ᴛ.ᴇ. על פי תכנית זו, הובלת מים במובן התרמודינמי היא פסיבית.

תנודות מיקרו של הלחץ ההידרוסטטי של תאי פרנכימה הנובעות מהפעילות הקצבית של מנגנון ההתכווצות התוך תאי הן מנגנון היוצר שיפועים מקומיים של פוטנציאל המים לאורך נתיב זרימת המים ובכך מווסת את מהירות זרם זה. הודות לכך נוצר המרכיב המטבולי כוח מניעהובלת מים בצמח, אשר ממלא תפקיד מכריע ב מערכת משותפתויסות אנדוגני. בהשפעת מעכבי מערכות התכווצות או זרחון חמצוני (כלומר, כאשר אספקת האנרגיה מופרעת), האנטיפאז נעלם, תנודות עצמיות מתות והובלת מים מעוכבת.

מידת המתח של חוטי מים בכלים תלויה ביחס בין תהליכי הספיגה והאיידוי של המים. כל זה מאפשר לאורגניזם הצמחי לשמור על מערכת מים אחת ולא בהכרח לחדש כל טיפת מים שהתאדה. עם זאת, באספקת מים רגילה, נוצרת המשכיות של מים במערכת קרקע-צמח-אטמוספירה. במקרה שאוויר נכנס למקטעים בודדים של הכלים (תסחיף), הם מנותקים מהזרימה הכללית של המים.

כניסת המים לצמח ותנועתם בכל הצמח. - קונספט וסוגים. סיווג ומאפייני הקטגוריה "כניסת מים לצמח ותנועתם בכל הצמח". 2017, 2018.

§ 1 תכונות של מבנה השורש

אחד מתפקידיו העיקריים של שורש הצמח הוא לספוג מים ומינרלים המומסים בו מהאדמה. בקשר לפונקציה זו, לשורש יש תכונות של הן חיצוניות והן מבנה פנימי. בואו נסתכל מקרוב. כל סוגי השורשים במערכת השורשים: עיקריים, רוחביים, אדוונטיים, בעלי דמיון במבנה.

כל השורשים מסתעפים, צומחים בחלק העליון ולעולם אין עליהם עלים. קצה השורש מוגן על ידי מכסה של מספר שכבות של תאים מתים - מכסה השורש. תפקידו להגן על אזור חלוקת השורשים מפני נזק מכני. התאים של הכובע מתחדשים כל הזמן עקב חלוקה אלה תאים של רקמה חינוכית - מריסטמים. חלק מתאי המריסטם מוסיפים שכבות חדשות הן לשורש והן למכסה השורש.

מאחורי אזור החלוקה ישנו אזור התארכות, שבו התאים אינם גדלים יותר, אלא רק נמתחים. באזור זה, השורש מתארך ודוחף את אזור החלוקה קדימה. רחוק יותר מאזור המתיחה נמצא אזור היניקה. זהו קטע של השורש מכוסה בצפיפות בשערות שורש. שערת שורש היא פועל יוצא של תא אפידרמיס שורשי, כלומר, שכבת האינטגומנטרית. תאים אלה מגדילים את פני הספיגה של תמיסות אדמה. אזור היניקה יכול לנוע בהדרגה לאורך השורש: שערות שורש חדשות מופיעות בקצה המוביל של אזור זה, וישנות מתות בהדרגה מאחור. כתוצאה מתהליך זה, אזור היניקה נע אט אט עמוק יותר לתוך האדמה. ישנם גם שני אזורים נוספים על השורש: הסתעפות, שבה נוצרים שורשים לרוחב, ואזור ההולכה, הממוקם מעל. אזור ההולכה אחראי על הובלת מים ומינרלים לאיברי הצמח העל-קרקעיים והובלת חומרים אורגניים מהגבעול לשורש, ומשמש גם כתמיכה.

§ 2 תנועת מים דרך הצמח

איך כל תא צמחי מקבל מים מהאדמה? מים נספגים מהאדמה על ידי שערות שורש עקב הצטברות לחץ בתוך תאים אלו. תופעה זו נקראת לחץ שורשים. עוד מתאי עם שערות שורש תמיסה מימיתמחלחל לתוך תאי השורש ובמעבר מתא לתא, נכנס לכלי הדם. מים עולים דרך כלי השורש תחילה לתוך הגבעול, ובאמצעות כלי הגבעול אל עלי הצמח.

מים נעים מעלה דרך כלי הרקמה המוליכה (קסילם), לא רק הודות ללחץ השורשים, אלא גם בגלל אידוי המים בעלים. מחסור במים בעלים גורם למתח פנים בכלי הקסילם, שיכול למשוך את כל עמוד המים, וליצור זרימת מסה. בהמשך הקסילם, מים מתפזרים ברחבי הצמח ומשמשים לתהליכים מטבוליים, חומרים, פוטוסינתזה ואידוי.

§ 3 שורשים של צמחים אוהבי לחות ועמידים לבצורת

השורשים של צמחים אוהבי לחות ועמידים לבצורת שונים באורך, בעובי ובמיקום באדמה. שורשי צמחים מסוימים יכולים להגיע לעומקים של עד 15 מטר, ובכך להגיע ליציאה מי תהום V אזורים יבשים. לדוגמה, שורשי חמניות מגיעים ל-3 מטרים. הודות לשורש הראשי החודר במהירות לעומק ומערכת הסתעפות חזקה של שורשים ושורשים לרוחב, חמניות יכולה לעמוד בבצורת ולספוג היטב חומרי הזנה ולחות הקרקע. אבל במלפפון, עומק השורש נשאר לעתים קרובות בעומק של לא יותר מחצי מטר והשורש ממוקם "ברוחב", תופס אזור מסוים.

כמו כל התאים, תאי השורש זקוקים לנשימה. הם סופגים חמצן מהאדמה ומשחררים אותו לתוכה פחמן דו חמצני. לכן עבור רבים צמחים תרבותייםהם משתמשים בשיטות להעשיר את הקרקע בחמצן - התרופפות, חרישה, חרישה.

באדמה חמה, השורשים סופגים לחות טוב יותר מאשר באדמה קרה. לכן, עבור צמחים אוהבי חום בגינה שלנו, אנו משתמשים בכיסוי למיטות - כבול או סרט.

האם שמתם לב שגננים רבים המגדלים עגבניות משתילים שתילים באביב על ידי צביטה של ​​החלק העליון של השורש. למה הם עושים את זה? על מנת שהצמח יתפתח מהר יותר הוא זקוק להרבה מים ותזונה.

תהליכים אלו יובטחו על ידי מערכת שורשים רבת עוצמה. והתפתחות הסתעפות שורש מתרחשת כאשר השורש הראשי אינו גדל לאורכו, ולכן הוא נצבט.

§ 4 סיכום קצרעל נושא השיעור

1. מבנה השורש קשור זה בזה לתפקידו העיקרי - ספיגת מים והובלתם לירוש הצמח.

2. ב מבנה חיצוניניתן לחלק את השורש לאזורים הבאים: אזור חלוקה (עם מכסה שורש), אזור התארכות, אזור ספיגה, אזור הסתעפות ואזור הולכה.

3. השורש סופג מים עקב לחץ השורשים וכוח האידוי מפני השטח של העלים.

4. לפיתוח שורשים יש צורך: לחות קרקע, חמצן וחום.

תמונות בשימוש: