Raíz- el órgano principal de una planta superior. Según el tipo de planta sistema raíz puede ser de diferentes longitudes. Independientemente del tamaño físico de la planta, raíces realizar tres funciones principales:
1 - absorción de agua y nutrientes,
2 - almacenamiento de "materiales de construcción" de la planta,
3 - soporte físico de la planta sobre el suelo.
A través de raíz las plantas absorben agua del suelo, iones de sales minerales, que interactúan con los productos de la fotosíntesis que fluyen de las hojas, formando una serie de compuestos orgánicos, productos del metabolismo primario y secundario. Bajo la acción de la presión de las raíces y la transpiración, los iones y las moléculas orgánicas se mueven a través de los vasos del xilema hacia el tallo y las hojas. Las raíces también llevan a cabo la biosíntesis de varios metabolitos secundarios, en particular alcaloides. De aquí parten desde la raíz algunas hormonas (especialmente citoquininas y giberelinas), sintetizadas en las zonas meristemáticas de las raíces y necesarias para el crecimiento y desarrollo de las partes aéreas de las plantas.
Además de los principales raíz a menudo adquiere otras funciones, ya que es capaz de metamorfosearse. A veces la raíz actúa como un órgano respiratorio, interactúa con las raíces de otras plantas, microorganismos y hongos en el suelo.
Raíz- un órgano axial que tiene una forma más o menos cilíndrica y tiene simetría radial. Es capaz de crecer siempre que se conserve el meristemo apical (apical). Morfológicamente raíz se diferencia del brote en que nunca aparecen hojas en él, y el meristemo apical está cubierto con la llamada tapa de la raíz.
Como un brote, la raíz es capaz de ramificarse. Como resultado, un sistema raíz, que se entiende como la totalidad raíces una planta
Primero raíz La planta de semillas se desarrolla a partir de la raíz germinal. Se llama el principal. En dicotiledóneas y gimnospermas, las raíces laterales de primer orden parten de la raíz principal, que a su vez dan lugar a raíces laterales de segundo orden, etc. Como resultado, se forma una vara o su variedad - ramificada sistema raíz.
En plantas de esporas superiores - musgos, colas de caballo, helechos - raíz principal no se forma en absoluto y desde el principio solo se forman raíces adventicias.
La raíz, como el brote, tiene un crecimiento ilimitado. Crece con un ápice meristemático, que está protegido por un capuchón radicular.
(hsimagen||centro)
Zonas de raíces jóvenes. Diferentes partes de la raíz realizan diferentes funciones y se caracterizan por ciertos rasgos morfológicos. Estas partes se denominan zonas (ver figura). La punta de la raíz siempre está cubierta desde el exterior por una cubierta de raíz que protege el meristema apical. Las células de la cubierta de la raíz producen moco que cubre la superficie de la raíz joven. Gracias a la mucosidad, se reduce la fricción sobre el sustrato, y sus partículas se adhieren fácilmente a las puntas de las raíces y los pelos radiculares. La tapa de la raíz también realiza otra función importante, controlando, en particular, la respuesta de la raíz a la gravedad (geotropismo positivo).
Situado bajo la cubierta zona divisoria, representado por el vértice meristemático de la raíz, su ápice. Como resultado de la actividad del meristema apical, se forman todas las demás zonas y tejidos de la raíz. Las células en división se concentran en la zona de división, que tiene un tamaño de aproximadamente 1 mm. Esta parte de la raíz joven se diferencia notablemente de otras zonas por su color amarillo.
Siguiendo la zona de división se ubica zona de estiramiento (crecimiento). También tiene una longitud pequeña (varios milímetros), se destaca con un color claro y es, por así decirlo, transparente. Las células de esta zona prácticamente no se dividen, pero pueden estirarse en la dirección longitudinal, empujando la raíz que termina profundamente en el sustrato. Se caracterizan por una alta turgencia, que contribuye a la expansión activa de las partículas del suelo. Dentro de la zona de crecimiento se produce la diferenciación de los tejidos conductores primarios.
El final de la zona de crecimiento se nota por la aparición de numerosos pelos radiculares sobre el epiblema. Los pelos de la raíz se encuentran en zona de succión, cuya función se desprende claramente de su nombre. En la raíz, ocupa un área desde unos pocos milímetros hasta varios centímetros. A diferencia de la zona de crecimiento, partes de esta zona ya no se desplazan con respecto a las partículas del sustrato.
Las raíces jóvenes asimilan la mayor parte de las soluciones de agua y sal en la zona de absorción con la ayuda de los pelos radiculares.
Por encima de la zona de succión, donde desaparecen los pelos de la raíz, comienza área de espera. La estructura de esta zona varía en diferentes partes de la misma. A través de esta parte de la raíz, las soluciones de agua y sal absorbidas por los pelos de la raíz son transportadas a los órganos suprayacentes de la planta.
¡Las plantas cultivadas aeropónicamente tienen raíces que en realidad están en el aire! La aeroponía nos enseña que una planta puede crecer con normalidad aunque sus raíces estén expuestas a la luz, siempre que esté al 100% de humedad relativa.
Sin embargo, la exposición a la luz provoca la aparición de algas. Las algas aparecen como limo verde o marrón en las raíces, las paredes de los recipientes y en las tuberías. Algunos estudios han demostrado que las plantas sufren cuando sus raíces están expuestas a la luz, pero esto probablemente se deba a los efectos de las algas emergentes en las raíces. Las algas son un competidor de las plantas tanto por el agua y los alimentos, como por el oxígeno. Para protegerse de este problema, se recomienda utilizar recipientes, tuberías y tanques opacos para cualquier sistema hidropónico. Los colores oscuros como el verde oscuro, el azul marino y el negro funcionan mejor cuando están protegidos de la luz directa.
También hay que recordar que las raíces de la planta son muy delicadas y se pueden dañar con mucha facilidad, incluso tocándolas con la mano. En algún momento, deberá trasplantar sus plántulas o esquejes a su jardín hidropónico. Sea muy paciente y gentil, las raíces siempre deben estar humedecidas. Es posible que las raíces, a medida que crecen, comiencen a interferir con el lavado o drenaje normal en el sistema, no tendrá más opciones que corregir su posición; puede dañarlas accidentalmente si no tiene cuidado.
Es extremadamente importante mantener constantemente suficiente humedad en el sistema de raíces de la planta. La baja humedad puede causar sequedad y la muerte de las raíces es inevitable. Recuerda también no dejar las raíces sumergidas en agua estancada, ya que pueden morir por falta de oxígeno. La muerte de la raíz se puede ver si está seca, arrugada, a veces comienza la pudrición. Si las raíces de la planta mueren, no habrá posibilidad de que vuelvan a la vida. Si el daño de la raíz es severo, corre el riesgo de perder su cultivo.
Preguntas:
1. Funciones raíz
2. Tipos de raíces
3. Tipos de sistema radicular
4. Zonas de raíces
5. Modificación de las raíces
6. Procesos vitales en la raíz
1. Funciones raíz
Raíz es el órgano subterráneo de la planta.
Las principales funciones de la raíz:
- sostén: las raíces fijan la planta en el suelo y la sostienen durante toda su vida;
- nutritiva: a través de las raíces la planta recibe agua con sustancias minerales y orgánicas disueltas;
- almacenamiento: algunas raíces pueden acumular nutrientes.
2. Tipos de raíces
Hay raíces principales, adventicias y laterales. Cuando la semilla germina, aparece primero la raíz germinal, que se convierte en la principal. Pueden aparecer raíces adventicias en los tallos. Las raíces laterales se extienden desde las raíces principales y adventicias. Las raíces adventicias proporcionan a la planta nutrición adicional y realizan una función mecánica. Desarrollar al aporque, por ejemplo, tomates y papas.
3. Tipos de sistema radicular
Las raíces de una planta son el sistema de raíces. El sistema radicular es bastoncillo y fibroso. En el sistema de raíz pivotante, la raíz principal está bien desarrollada. Tiene la mayoría de las plantas dicotiledóneas (remolachas, zanahorias). En las plantas perennes, la raíz principal puede morir y la nutrición se produce a expensas de las raíces laterales, por lo que la raíz principal solo se puede rastrear en las plantas jóvenes.
El sistema radicular fibroso está formado únicamente por raíces adventicias y laterales. No tiene raíz principal. Las plantas monocotiledóneas, por ejemplo, cereales, cebollas, tienen dicho sistema.
Los sistemas de raíces ocupan mucho espacio en el suelo. Por ejemplo, en el centeno, las raíces se extienden de 1 a 1,5 m de ancho y penetran profundamente en 2 m.
4. Zonas de raíces
En una raíz joven se pueden distinguir las siguientes zonas: capitel, zona de división, zona de crecimiento, zona de absorción.
cofia tiene un color más oscuro, esta es la punta misma de la raíz. Las células de la cubierta de la raíz protegen la punta de la raíz del daño causado por los sólidos del suelo. Las células del casquete están formadas por el tejido tegumentario y se actualizan constantemente.
Zona de succión tiene muchos pelos radiculares, que son células alargadas de no más de 10 mm de largo. Esta zona parece un cañón, porque. los pelos de la raíz son muy pequeños. Las células ciliadas de la raíz, al igual que otras células, tienen un citoplasma, un núcleo y vacuolas con savia celular. Estas células tienen una vida corta, mueren rápidamente y, en su lugar, se forman otras nuevas a partir de células superficiales más jóvenes ubicadas más cerca de la punta de la raíz. La tarea de los pelos radiculares es la absorción de agua con nutrientes disueltos. La zona de absorción está en constante movimiento debido a la renovación celular. Es delicado y se daña fácilmente durante el trasplante. Aquí están las células del tejido principal.
Sede . Se encuentra por encima de la succión, no tiene pelos de raíz, la superficie está cubierta con tejido tegumentario y el tejido conductor se encuentra en el espesor. Las células de la zona de conducción son recipientes a través de los cuales el agua con sustancias disueltas se mueve hacia el tallo y las hojas. También hay células vasculares, a través de las cuales las sustancias orgánicas de las hojas ingresan a la raíz.
Toda la raíz está cubierta con células de tejido mecánico, lo que asegura la fuerza y elasticidad de la raíz. Las celdas son alargadas, cubiertas con una capa gruesa y llenas de aire.
5. Modificación de las raícesLa profundidad de penetración de las raíces en el suelo depende de las condiciones en las que se encuentran las plantas. La longitud de las raíces se ve afectada por la humedad, la composición del suelo, el permafrost.
Las raíces largas se forman en plantas en lugares secos. Esto es especialmente cierto para las plantas del desierto. Entonces, en la espina de camello, el sistema de raíces alcanza los 15-25 m de longitud. En trigo en campos de secano, las raíces alcanzan una longitud de hasta 2,5 m, y en campos de regadío, 50 cm, y su densidad aumenta.
El permafrost limita el crecimiento de las raíces en profundidad. Por ejemplo, en la tundra, las raíces de un abedul enano miden solo 20 cm, las raíces son superficiales, ramificadas.
En el proceso de adaptación a las condiciones ambientales, las raíces de las plantas han cambiado y comenzaron a realizar funciones adicionales.
1. Los tubérculos de raíz actúan como almacenamiento de nutrientes en lugar de frutas. Dichos tubérculos surgen como resultado del engrosamiento de las raíces laterales o adventicias. Por ejemplo, dalias.
2. Cultivos de raíces: modificaciones de la raíz principal en plantas como zanahorias, nabos, remolachas. Los tubérculos están formados por la parte inferior del tallo y la parte superior de la raíz principal. A diferencia de las frutas, no tienen semillas. Los cultivos de raíces tienen plantas bienales. En el primer año de vida, no florecen y acumulan muchos nutrientes en los tubérculos. En el segundo, florecen rápidamente, utilizan los nutrientes acumulados y forman frutos y semillas.
3. Raíces de unión (chupones): sarampión anexial que se desarrolla en plantas de lugares tropicales. Permiten fijarse a soportes verticales (a una pared, roca, tronco de árbol), sacando a la luz el follaje. Un ejemplo sería la hiedra y la clemátide.
4. Nódulos bacterianos. Las raíces laterales del trébol, lupino, alfalfa están peculiarmente cambiadas. Las bacterias se asientan en las raíces laterales jóvenes, lo que contribuye a la absorción de nitrógeno gaseoso del aire del suelo. Tales raíces toman la forma de nódulos. Gracias a estas bacterias, estas plantas pueden vivir en suelos pobres en nitrógeno y hacerlos más fértiles.
5. Las raíces aéreas se forman en plantas que crecen en bosques tropicales y ecuatoriales húmedos. Tales raíces cuelgan y absorben el agua de lluvia del aire; se encuentran en orquídeas, bromelias, algunos helechos, monstera.
Las raíces aéreas son raíces adventicias que se forman en las ramas de los árboles y llegan al suelo. Ocurre en banyan, ficus.
6. Raíces zancudas. Las plantas que crecen en la zona intermareal desarrollan raíces zancudas. Muy por encima del agua, sostienen grandes brotes frondosos en suelo fangoso inestable.
7. Las raíces respiratorias se forman en plantas que carecen de oxígeno para respirar. Las plantas crecen en lugares excesivamente húmedos: en pantanos pantanosos, remansos, estuarios marinos. Las raíces crecen verticalmente hacia arriba y salen a la superficie, absorbiendo aire. Un ejemplo sería el sauce quebradizo, el ciprés de los pantanos, los bosques de manglares.
6. Procesos vitales en la raíz
1 - Absorción de agua por las raíces
La absorción de agua por los pelos radiculares de la solución nutritiva del suelo y su conducción a través de las células de la corteza primaria se produce debido a la diferencia de presión y ósmosis. La presión osmótica en las células hace que los minerales penetren en las células, porque. su contenido de sal es menor que en el suelo. La intensidad de la absorción de agua por los pelos de la raíz se denomina fuerza de succión. Si la concentración de sustancias en la solución de nutrientes del suelo es mayor que dentro de la célula, entonces el agua saldrá de las células y se producirá la plasmólisis: las plantas se marchitarán. Este fenómeno se observa en condiciones de suelo seco, así como con la aplicación excesiva de fertilizantes minerales. La presión de la raíz se puede confirmar mediante una serie de experimentos.
Una planta con raíces cae en un vaso de agua. Sobre el agua para protegerla de la evaporación, vierta una fina capa de aceite vegetal y marque el nivel. Después de uno o dos días, el agua del tanque cayó por debajo de la marca. En consecuencia, las raíces succionaron agua y la llevaron hasta las hojas.
Propósito: averiguar la función principal de la raíz.
Cortamos el tallo de la planta, dejando un tocón de 2-3 cm de altura, sobre el tocón colocamos un tubo de goma de 3 cm de largo, y en el extremo superior colocamos un tubo de vidrio curvado de 20-25 cm de altura. el tubo de vidrio sube y sale. Esto prueba que la raíz absorbe agua del suelo hacia el tallo.
Objetivo: Conocer cómo afecta la temperatura al funcionamiento de la raíz.
Un vaso debe ser con agua tibia (+17-18ºС) y el otro con agua fría (+1-2ºС). En el primer caso, el agua se libera abundantemente, en el segundo, poco o se detiene por completo. Esta es una prueba de que la temperatura tiene un fuerte efecto en el rendimiento de la raíz.
El agua tibia es absorbida activamente por las raíces. La presión de la raíz aumenta.
El agua fría es mal absorbida por las raíces. En este caso, la presión de la raíz cae.
2 - Nutrición mineral
El papel fisiológico de los minerales es muy grande. Son la base para la síntesis de compuestos orgánicos y afectan directamente el metabolismo; actuar como catalizadores de reacciones bioquímicas; afectar la turgencia de la célula y la permeabilidad del protoplasma; son los centros de los fenómenos eléctricos y radiactivos en los organismos vegetales. Con la ayuda de la raíz se lleva a cabo la nutrición mineral de la planta.
3 - Aliento de las raíces
Para el crecimiento y desarrollo normal de la planta, es necesario que entre aire fresco en la raíz.
Propósito: verificar la presencia de respiración en las raíces.
Tomemos dos recipientes idénticos con agua. Colocamos plántulas en desarrollo en cada recipiente. Saturamos el agua en uno de los recipientes todos los días con aire usando una pistola rociadora. En la superficie del agua en el segundo recipiente, vierta una capa delgada de aceite vegetal, ya que retrasa el flujo de aire hacia el agua. Después de un tiempo, la planta en el segundo recipiente dejará de crecer, se marchitará y eventualmente morirá. La muerte de la planta se produce por falta de aire necesario para la respiración de la raíz.
Se ha establecido que el desarrollo normal de las plantas solo es posible en presencia de tres sustancias en la solución nutritiva: nitrógeno, fósforo y azufre y cuatro metales: potasio, magnesio, calcio y hierro. Cada uno de estos elementos tiene un valor individual y no puede ser reemplazado por otro. Estos son macronutrientes, su concentración en la planta es 10-2-10%. Para el desarrollo normal de las plantas, se necesitan microelementos, cuya concentración en la célula es de 10-5–10-3%. Estos son boro, cobalto, cobre, zinc, manganeso, molibdeno, etc. Todos estos elementos se encuentran en el suelo, pero a veces en cantidades insuficientes. Por lo tanto, se aplican fertilizantes minerales y orgánicos al suelo.
La planta crece y se desarrolla con normalidad si el entorno que rodea a las raíces contiene todos los nutrientes necesarios. El suelo es un entorno de este tipo para la mayoría de las plantas.
Características del sistema radicular como órgano de absorción de agua. SI. Sabinin, al analizar la actividad de absorción del sistema de raíces, llamó la atención sobre el hecho de que la velocidad de movimiento del agua en el suelo es extremadamente baja. Debido a la difusión, la humedad en el suelo no se mueve más de 1 cm / día. Ya con la absorción de agua a razón de 1 mg / (h * cm 2), el suelo se seca rápidamente. Por lo tanto, en el suelo, no es el agua la que se mueve hacia la raíz, sino la raíz la que se mueve hacia el agua en el proceso de crecimiento. SOBRE EL. Maksimov escribió sobre esto de manera muy figurativa: "contrariamente a la noción popular, el sistema de raíces no está fijado en absoluto en un área determinada del suelo, sino que todo el tiempo avanza y avanza en él, como un enorme bandada de pequeños animales excavadores, “chupando” cada grano de arena que encuentra y “lamiendo” de ella, por así decirlo, esas finísimas películas de agua que la visten.
Esta circunstancia predetermina la organización específica del sistema de raíces: su gran tamaño y su fuerte ramificación. La superficie total de las raíces suele exceder la superficie de los órganos sobre el suelo de 130 a 140 veces. Ya en una plántula de manzano de un año, se forman 5-7 órdenes de ramificación de las raíces con una longitud total de 250 my con pelos de raíz de unos 3 km. En las plantas adultas, el sistema radicular se mide en decenas de kilómetros. La densidad de las raíces de las plantas leñosas y herbáceas en la capa arable alcanza 0,3-5 cm por 1 cm 3 de suelo, mientras que 0,1-1 cm/cm 3 es suficiente para una nutrición nitrogenada exitosa.
La capacidad única de las raíces para desarrollar nuevos volúmenes de suelo, después de haber secado los espacios inmediatamente adyacentes a ellas, está asociada con la presencia de una gran cantidad de puntos de crecimiento (los tejidos meristemáticos representan el 10% de la masa de la raíz, en el tallo - solo el 1%), la alta tasa de procesos de crecimiento (1-10 cm / días) y el hidrotropismo positivo. Los pelos radiculares aumentan el radio radicular efectivo. Los pelos de la raíz juegan un papel importante en el suministro de agua y minerales a las plantas solo si se obstaculiza su difusión a la superficie de la raíz. En la cultura del agua, los pelos de la raíz por lo general no se forman.
Por lo tanto, el factor decisivo para el funcionamiento del sistema radicular como órgano absorbente de agua no es tanto su longitud total o superficie absorbente, sino una característica dinámica: Tasa de crecimiento de neoplasias y raíces. En una planta de centeno cultivada en condiciones artificiales, la longitud total de todas las raíces aumentó en 5 km por día. Sin embargo, en una biogeocenosis con una alta densidad de plantas, el tamaño del sistema radicular es mucho menor. La falta de humedad en el suelo provoca la inhibición del crecimiento de los órganos superficiales, mientras que el crecimiento del sistema radicular puede estimularse primero. El estudio de plantas tanto herbáceas como leñosas mostró que la deficiencia de agua y la buena aireación del suelo estimulan la formación de un sistema radicular más potente y su penetración en las capas más profundas del perfil del suelo. Esta es una reacción defensiva de las plantas encaminada a obtener agua. debe tenerse en cuenta que con la falta de agua, el crecimiento de la raíz se orienta a lo largo del gradiente de humedad y no de la gravedad. En condiciones áridas, se forma un sistema de raíces 3-4 veces más grande que en las húmedas. Durante una sequía, primero se inhibe el crecimiento de los brotes y luego de las raíces. El mayor crecimiento del sistema radicular afecta negativamente el crecimiento de la masa aérea y la productividad de la planta. La proporción óptima de masa aérea y subterránea está garantizada por un suministro de agua suficiente y la nutrición de los cultivos agrícolas y es la clave de su alta productividad.
Características de la estructura anatómica de la raíz, provocando la función de absorción. Se sabe que la raíz se divide en cuatro zonas (Fig. 8): división celular, estiramiento, absorción (o pelos radiculares) y conductora (o zona de corcho).
Arroz. 8 Estructura raíz:
a - zonas de raíz: 1 - tapa de raíz; 2 - zona de división celular; 3 – zona de elongación celular; 4 - zona de diferenciación celular (zona de pelos radiculares); 5 - zona de encorchado (zona de realización); b - sección transversal: 1 - pelo de raíz; 2 - corteza primaria; 3 - endodermo; 4 - periciclo; 5 - tubos de tamiz; 6 - vasos
área de división celular protegido por un capuchón radicular, necesita una pequeña cantidad de agua, las células se caracterizan por núcleos radiculares, una alta saturación del citoplasma, la ausencia de vacuolas y la estructura primaria de las membranas celulares. Su potencial hídrico está determinado principalmente por el potencial de la matriz, es decir, la capacidad de hinchar los coloides del protoplasma y las paredes celulares (- = - m).
La absorción de agua comienza intensamente con zonas de estiramiento. Aquí hay una neoplasia mejorada de proteínas citoplasmáticas (su contenido por célula aumenta de 1,5 a 2 veces), lo que mejora las posibilidades de unión del agua de la matriz. se logra un aumento significativo en el volumen celular debido a la formación de una gran vacuola central, que sirve como reservorio de sustancias osmóticamente activas. Así es como aparece el segundo componente del potencial hídrico: osmótico. Simultáneamente con el aumento de volumen, se observa un ablandamiento y estiramiento de la membrana celular. Debido a su elasticidad, no resisten la absorción de agua. por lo tanto, el potencial hídrico está determinado por la suma de la matriz y los potenciales osmóticos: - = (- m) + (- π) y proporciona la colosal capacidad de absorber agua. El contenido de agua por celda aumenta de (1-5)*10 -8 2 en la zona de división a (6-35)*10 -8 2 cuando se estira.
Zona del cabello radicular es la principal zona de absorción de la raíz, que dirige el agua hacia el canal de transporte de larga distancia. El epiblema cubre las raíces jóvenes. Se compone de una sola capa de células. Las paredes exteriores de las células del epiblema no tienen cutícula ni cera, por lo que están bien adaptadas para recibir agua. Algunas células del epiblema se alargan y se convierten en pelos radiculares. En consecuencia, el epiblema como tejido absorbente es heterogéneo. Gracias a los pelos de la raíz, la superficie de la raíz en contacto con el suelo aumenta de 10 a 15 veces. Además, las proteínas de transporte ubicadas en el plasmalema del pelo radicular son más activas que en otras células. Más plasmodesmos pasan de los pelos de la raíz a las células del exodermo. Los pelos de la raíz viven varios días y luego mueren. En lugar de ellos, se forman otros nuevos en la parte superior de la zona de elongación. Gradualmente, a medida que crece la raíz, el epiblema es reemplazado por un corcho. La fuerte vacuolización de las células en la zona de succión (con y sin pelos radiculares), un alto grado de desarrollo de las estructuras de la membrana y una extensibilidad limitada de las paredes celulares que han completado la formación actúan como mecanismos de regulación osmótica del transporte de agua, mientras que junto con las fuerzas osmóticas , la presión hidrostática desarrollada (Ψ р) es de gran importancia. Por lo tanto –Ψ = (-Ψ π) + Ψ ð.
función de absorción zona conductora raíces debido al taponamiento de los tejidos tegumentarios se reduce notablemente. Sin embargo, la parte corchosa de la raíz también puede absorber agua. Esto es de particular importancia para las plantas perennes. En plantas con micorrizas, estas últimas funcionan como una superficie absorbente adicional, especialmente en las partes más viejas de la raíz.
El mecanismo del flujo de agua desde el suelo hasta la raíz.. Casi toda el agua absorbida por la planta entra por las raíces. Sólo una pequeña cantidad de agua es absorbida por los órganos superficiales de las plantas. Para que el agua entre en la raíz, el potencial hídrico del suelo debe ser mayor que el potencial hídrico de la raíz. Es decir, debe haber gradiente de potencial hídrico entre la solución del suelo y las células de la raíz.
El valor del potencial hídrico del suelo viene determinado por la expresión:
publicación Ψ. \u003d P - π bien. - puesto m. ,
donde P, π ref, m ref - presión hidrostática, osmótica y de matriz en el suelo. El valor de la publicación Ψ. Varía mucho según el tipo de suelo y las condiciones ambientales. Después de la lluvia, el potencial hídrico del suelo es cero y el agua entra fácilmente en las raíces. A medida que el suelo se seca, su potencial hídrico disminuye (se vuelve negativo). Cuando el potencial hídrico del suelo está por debajo del potencial hídrico de las células de la raíz, las plantas se marchitan. Este grado de humedad del suelo se llama humedad marchita. Para diferentes suelos, es diferente: para arena - 1,3%, para marga - 14,5%. El marchitamiento constante de las plantas a menudo ocurre cuando Ψ suelo. cae por debajo de -1,5 MPa. En estas condiciones, ninguna planta puede obtener agua del suelo. Se puede considerar que los mesófitos están bien provistos de agua si Ψ suelo. no cae por debajo de -0,5 MPa. En condiciones naturales, así como al cultivar plantas individuales sin riego en el suelo de la zona climática media Ψ. fluctúa en el rango de -0.5 a -1.2 MPa. En estas condiciones, el agua permanece disponible para las plantas sin una disminución notable en la tasa de absorción y supresión del crecimiento.
El gradiente de potencial hídrico entre el suelo y las células de la raíz es creado por dos mecanismos. En primer lugar, por la absorción activa de sustancias del suelo por parte de las células y, en segundo lugar, por la evaporación del agua de las hojas. Como resultado de estos dos procesos, aumenta la concentración de savia celular en las células de la raíz. Cuanto menor es la saturación de agua de las células, menor es su potencial hídrico (más negativo). El flujo de agua hacia la raíz va hacia un potencial hídrico más negativo.
Preguntas:
1. Funciones raíz
2. Tipos de raíces
3. Tipos de sistema radicular
4. Zonas de raíces
5. Modificación de las raíces
6. Procesos vitales en la raíz
1. Funciones raíz
Raíz es el órgano subterráneo de la planta.
Las principales funciones de la raíz:
- sostén: las raíces fijan la planta en el suelo y la sostienen durante toda su vida;
- nutritiva: a través de las raíces la planta recibe agua con sustancias minerales y orgánicas disueltas;
- almacenamiento: algunas raíces pueden acumular nutrientes.
2. Tipos de raíces
Hay raíces principales, adventicias y laterales. Cuando la semilla germina, aparece primero la raíz germinal, que se convierte en la principal. Pueden aparecer raíces adventicias en los tallos. Las raíces laterales se extienden desde las raíces principales y adventicias. Las raíces adventicias proporcionan a la planta nutrición adicional y realizan una función mecánica. Desarrollar al aporque, por ejemplo, tomates y papas.
3. Tipos de sistema radicular
Las raíces de una planta son el sistema de raíces. El sistema radicular es bastoncillo y fibroso. En el sistema de raíz pivotante, la raíz principal está bien desarrollada. Tiene la mayoría de las plantas dicotiledóneas (remolachas, zanahorias). En las plantas perennes, la raíz principal puede morir y la nutrición se produce a expensas de las raíces laterales, por lo que la raíz principal solo se puede rastrear en las plantas jóvenes.
El sistema radicular fibroso está formado únicamente por raíces adventicias y laterales. No tiene raíz principal. Las plantas monocotiledóneas, por ejemplo, cereales, cebollas, tienen dicho sistema.
Los sistemas de raíces ocupan mucho espacio en el suelo. Por ejemplo, en el centeno, las raíces se extienden de 1 a 1,5 m de ancho y penetran profundamente en 2 m.
4. Zonas de raíces
En una raíz joven se pueden distinguir las siguientes zonas: capitel, zona de división, zona de crecimiento, zona de absorción.
cofia tiene un color más oscuro, esta es la punta misma de la raíz. Las células de la cubierta de la raíz protegen la punta de la raíz del daño causado por los sólidos del suelo. Las células del casquete están formadas por el tejido tegumentario y se actualizan constantemente.
Zona de succión tiene muchos pelos radiculares, que son células alargadas de no más de 10 mm de largo. Esta zona parece un cañón, porque. los pelos de la raíz son muy pequeños. Las células ciliadas de la raíz, al igual que otras células, tienen un citoplasma, un núcleo y vacuolas con savia celular. Estas células tienen una vida corta, mueren rápidamente y, en su lugar, se forman otras nuevas a partir de células superficiales más jóvenes ubicadas más cerca de la punta de la raíz. La tarea de los pelos radiculares es la absorción de agua con nutrientes disueltos. La zona de absorción está en constante movimiento debido a la renovación celular. Es delicado y se daña fácilmente durante el trasplante. Aquí están las células del tejido principal.
Sede . Se encuentra por encima de la succión, no tiene pelos de raíz, la superficie está cubierta con tejido tegumentario y el tejido conductor se encuentra en el espesor. Las células de la zona de conducción son recipientes a través de los cuales el agua con sustancias disueltas se mueve hacia el tallo y las hojas. También hay células vasculares, a través de las cuales las sustancias orgánicas de las hojas ingresan a la raíz.
Toda la raíz está cubierta con células de tejido mecánico, lo que asegura la fuerza y elasticidad de la raíz. Las celdas son alargadas, cubiertas con una capa gruesa y llenas de aire.
5. Modificación de las raícesLa profundidad de penetración de las raíces en el suelo depende de las condiciones en las que se encuentran las plantas. La longitud de las raíces se ve afectada por la humedad, la composición del suelo, el permafrost.
Las raíces largas se forman en plantas en lugares secos. Esto es especialmente cierto para las plantas del desierto. Entonces, en la espina de camello, el sistema de raíces alcanza los 15-25 m de longitud. En trigo en campos de secano, las raíces alcanzan una longitud de hasta 2,5 m, y en campos de regadío, 50 cm, y su densidad aumenta.
El permafrost limita el crecimiento de las raíces en profundidad. Por ejemplo, en la tundra, las raíces de un abedul enano miden solo 20 cm, las raíces son superficiales, ramificadas.
En el proceso de adaptación a las condiciones ambientales, las raíces de las plantas han cambiado y comenzaron a realizar funciones adicionales.
1. Los tubérculos de raíz actúan como almacenamiento de nutrientes en lugar de frutas. Dichos tubérculos surgen como resultado del engrosamiento de las raíces laterales o adventicias. Por ejemplo, dalias.
2. Cultivos de raíces: modificaciones de la raíz principal en plantas como zanahorias, nabos, remolachas. Los tubérculos están formados por la parte inferior del tallo y la parte superior de la raíz principal. A diferencia de las frutas, no tienen semillas. Los cultivos de raíces tienen plantas bienales. En el primer año de vida, no florecen y acumulan muchos nutrientes en los tubérculos. En el segundo, florecen rápidamente, utilizan los nutrientes acumulados y forman frutos y semillas.
3. Raíces de unión (chupones): sarampión anexial que se desarrolla en plantas de lugares tropicales. Permiten fijarse a soportes verticales (a una pared, roca, tronco de árbol), sacando a la luz el follaje. Un ejemplo sería la hiedra y la clemátide.
4. Nódulos bacterianos. Las raíces laterales del trébol, lupino, alfalfa están peculiarmente cambiadas. Las bacterias se asientan en las raíces laterales jóvenes, lo que contribuye a la absorción de nitrógeno gaseoso del aire del suelo. Tales raíces toman la forma de nódulos. Gracias a estas bacterias, estas plantas pueden vivir en suelos pobres en nitrógeno y hacerlos más fértiles.
5. Las raíces aéreas se forman en plantas que crecen en bosques tropicales y ecuatoriales húmedos. Tales raíces cuelgan y absorben el agua de lluvia del aire; se encuentran en orquídeas, bromelias, algunos helechos, monstera.
Las raíces aéreas son raíces adventicias que se forman en las ramas de los árboles y llegan al suelo. Ocurre en banyan, ficus.
6. Raíces zancudas. Las plantas que crecen en la zona intermareal desarrollan raíces zancudas. Muy por encima del agua, sostienen grandes brotes frondosos en suelo fangoso inestable.
7. Las raíces respiratorias se forman en plantas que carecen de oxígeno para respirar. Las plantas crecen en lugares excesivamente húmedos: en pantanos pantanosos, remansos, estuarios marinos. Las raíces crecen verticalmente hacia arriba y salen a la superficie, absorbiendo aire. Un ejemplo sería el sauce quebradizo, el ciprés de los pantanos, los bosques de manglares.
6. Procesos vitales en la raíz
1 - Absorción de agua por las raíces
La absorción de agua por los pelos radiculares de la solución nutritiva del suelo y su conducción a través de las células de la corteza primaria se produce debido a la diferencia de presión y ósmosis. La presión osmótica en las células hace que los minerales penetren en las células, porque. su contenido de sal es menor que en el suelo. La intensidad de la absorción de agua por los pelos de la raíz se denomina fuerza de succión. Si la concentración de sustancias en la solución de nutrientes del suelo es mayor que dentro de la célula, entonces el agua saldrá de las células y se producirá la plasmólisis: las plantas se marchitarán. Este fenómeno se observa en condiciones de suelo seco, así como con la aplicación excesiva de fertilizantes minerales. La presión de la raíz se puede confirmar mediante una serie de experimentos.
Una planta con raíces cae en un vaso de agua. Sobre el agua para protegerla de la evaporación, vierta una fina capa de aceite vegetal y marque el nivel. Después de uno o dos días, el agua del tanque cayó por debajo de la marca. En consecuencia, las raíces succionaron agua y la llevaron hasta las hojas.
Propósito: averiguar la función principal de la raíz.
Cortamos el tallo de la planta, dejando un tocón de 2-3 cm de altura, sobre el tocón colocamos un tubo de goma de 3 cm de largo, y en el extremo superior colocamos un tubo de vidrio curvado de 20-25 cm de altura. el tubo de vidrio sube y sale. Esto prueba que la raíz absorbe agua del suelo hacia el tallo.
Objetivo: Conocer cómo afecta la temperatura al funcionamiento de la raíz.
Un vaso debe ser con agua tibia (+17-18ºС) y el otro con agua fría (+1-2ºС). En el primer caso, el agua se libera abundantemente, en el segundo, poco o se detiene por completo. Esta es una prueba de que la temperatura tiene un fuerte efecto en el rendimiento de la raíz.
El agua tibia es absorbida activamente por las raíces. La presión de la raíz aumenta.
El agua fría es mal absorbida por las raíces. En este caso, la presión de la raíz cae.
2 - Nutrición mineral
El papel fisiológico de los minerales es muy grande. Son la base para la síntesis de compuestos orgánicos y afectan directamente el metabolismo; actuar como catalizadores de reacciones bioquímicas; afectar la turgencia de la célula y la permeabilidad del protoplasma; son los centros de los fenómenos eléctricos y radiactivos en los organismos vegetales. Con la ayuda de la raíz se lleva a cabo la nutrición mineral de la planta.
3 - Aliento de las raíces
Para el crecimiento y desarrollo normal de la planta, es necesario que entre aire fresco en la raíz.
Propósito: verificar la presencia de respiración en las raíces.
Tomemos dos recipientes idénticos con agua. Colocamos plántulas en desarrollo en cada recipiente. Saturamos el agua en uno de los recipientes todos los días con aire usando una pistola rociadora. En la superficie del agua en el segundo recipiente, vierta una capa delgada de aceite vegetal, ya que retrasa el flujo de aire hacia el agua. Después de un tiempo, la planta en el segundo recipiente dejará de crecer, se marchitará y eventualmente morirá. La muerte de la planta se produce por falta de aire necesario para la respiración de la raíz.
Se ha establecido que el desarrollo normal de las plantas solo es posible en presencia de tres sustancias en la solución nutritiva: nitrógeno, fósforo y azufre y cuatro metales: potasio, magnesio, calcio y hierro. Cada uno de estos elementos tiene un valor individual y no puede ser reemplazado por otro. Estos son macronutrientes, su concentración en la planta es 10-2-10%. Para el desarrollo normal de las plantas, se necesitan microelementos, cuya concentración en la célula es de 10-5–10-3%. Estos son boro, cobalto, cobre, zinc, manganeso, molibdeno, etc. Todos estos elementos se encuentran en el suelo, pero a veces en cantidades insuficientes. Por lo tanto, se aplican fertilizantes minerales y orgánicos al suelo.
La planta crece y se desarrolla con normalidad si el entorno que rodea a las raíces contiene todos los nutrientes necesarios. El suelo es un entorno de este tipo para la mayoría de las plantas.
El intercambio de agua en las plantas consta de tres etapas: 1) absorción de agua por las raíces, 2) su movimiento a través de los vasos, 3) transpiración, es decir, evaporación del agua por las hojas. Cada una de estas etapas consta a su vez de varios procesos interrelacionados.
Aunque las partes aéreas de las plantas también pueden absorber pequeñas cantidades de agua, casi toda el agua y las sales minerales ingresan al cuerpo de las plantas superiores a través del sistema de raíces desde el suelo.
La función principal de la raíz es la absorción de agua del suelo con nutrientes minerales disueltos en ella.
La zona de absorción de agua más intensa coincide con la zona de desarrollo de los pelos radiculares, por lo que aumenta la superficie de absorción de la raíz. Por ejemplo, una planta de centeno de 4 meses cultivada en condiciones óptimas tenía una media de 13.800.000 raíces con una superficie total de 232 m2, 14 mil millones de pelos radiculares vivos con una superficie de 399 m2. La superficie total de raíces y pelos radiculares fue de 631 m2 y se colocaron en 0,05 m3 de suelo. En este caso, la superficie total de todo el sistema radicular era 130 veces la superficie de las partes aéreas de la misma planta. Las células epidérmicas sin pelo absorben agua a la misma velocidad por unidad de área que las células que tienen pelos radiculares. Por encima de la zona de los pelos radiculares, la tasa de absorción de agua disminuye debido al taponamiento celular. Sin embargo, el agua se transporta parcialmente a través de las áreas tapadas con corcho de las raíces. En plantas con micorrizas, estas últimas también funcionan como una superficie absorbente adicional, especialmente en las partes más viejas de la raíz.
* El crecimiento de la raíz, su ramificación continúa a lo largo de la vida del organismo vegetal, es decir, es prácticamente ilimitada. Los meristemos, tejidos educativos, se encuentran en la parte superior de cada raíz. La proporción de células meristemáticas es relativamente grande.
El crecimiento de las raíces es muy rápido. Se cree que una planta de arroz en condiciones favorables puede formar hasta 5 km de nuevas raíces por día. Debido a este aumento en el sistema de raíces, pueden ingresar a la planta 1,5 litros adicionales de agua. De gran importancia es el fenómeno del hidrotropismo, en el que el crecimiento del sistema de raíces, por así decirlo, procede de las capas de suelo más secas a las más húmedas. Dependiendo del tipo de plantas, la distribución del sistema de raíces en el suelo es diferente. En algunas plantas, el sistema de raíces penetra a gran profundidad, en otras se extiende principalmente a lo ancho.
Figura 5.
A - sección longitudinal: 1 - tapa de raíz; 2 - meristema; 3 - zona de estiramiento; 4 - zona de pelos radiculares; 5 - zona de ramificación; B - sección transversal: 1 - rizodermo; 2 - cabello radicular, 3 - parénquima, 4 - endodermo; 5 - Bandas de Casparian, 6 - periciclo, 7 - floema, 8 - xilema. Flechas: la ruta de movimiento de las sustancias absorbidas de la solución externa. Flechas sólidas: el camino de la solución a lo largo del simplasto; intermitente - a lo largo del apoplasto.
Desde un punto de vista fisiológico, el sistema radicular es heterogéneo. No toda la superficie de la raíz está involucrada en la absorción de agua. En cada raíz se distinguen varias zonas (Fig. 5), sin embargo, no todas las zonas son siempre igual de pronunciadas. El extremo de la raíz está protegido desde el exterior por un casquete de raíz, que se asemeja a un casquete redondeado, que consta de células vivas oblongas de paredes delgadas. La tapa de la raíz sirve como protección para el punto de crecimiento. Las células de la cubierta de la raíz se desprenden, lo que reduce la fricción y facilita la penetración de la raíz en la profundidad del suelo. Debajo de la tapa de la raíz se encuentra la zona meristemática. El meristemo consta de numerosas células pequeñas, que se dividen rápidamente, densamente empaquetadas, casi completamente llenas de protoplasma. La siguiente zona es la zona de estiramiento. Aquí las células aumentan de volumen (estiramiento). Al mismo tiempo aparecen en esta zona tubos cribosos diferenciados. Luego sigue la zona de los pelos radiculares. Con un mayor aumento en la edad de las células, así como la distancia desde la punta de la raíz, los pelos de la raíz desaparecen, comienza la cutinización y el taponamiento de las membranas celulares. La absorción de agua se produce principalmente en las células de la zona de elongación y la zona de los pelos radiculares. Una cierta cantidad de agua también puede entrar a través de la zona de la raíz encorchada. Esto se ve principalmente en los árboles. En este caso, el agua penetra a través de las lenticelas o heridas.
La superficie de la raíz en esta zona de pelos radiculares está cubierta de rizodermia. Es un tejido de una sola capa con dos tipos de células que forman y no forman pelos radiculares. Los pelos de la raíz crecen estirando la membrana celular, lo que ocurre a un ritmo elevado (0,1 mm/h). La presencia de calcio es muy importante para su crecimiento.
En la mayoría de las plantas, las células rizodérmicas tienen paredes delgadas. Siguiendo el rizodermo al periciclo están las células corticales. La corteza consta de varias capas de células parenquimatosas. Una característica importante de la corteza es el desarrollo de un sistema de grandes espacios intercelulares. En el borde de la corteza y el cilindro central, se desarrolla una capa de células muy adyacentes entre sí: el endodermo, que se caracteriza por la presencia de bandas de Casparian. El citoplasma de las células del endodermo se adhiere firmemente a las membranas celulares. Con el envejecimiento, toda la superficie interna de las células del endodermo, con la excepción de las células pasantes, se cubre con suberina. Con más envejecimiento, se pueden superponer más capas en la parte superior. Aparentemente, son las células del endodermo las que sirven como la principal barrera fisiológica para el movimiento de agua y nutrientes. Los tejidos conductores de la raíz se encuentran en el cilindro central. Normalmente, la zona de absorción tiene una longitud de unos 5 cm. Su valor depende de la tasa de crecimiento de la raíz en su conjunto. Cuanto más lento crece la raíz, más corta es la zona de absorción.
Los sistemas de raíces cambian bajo la influencia de ciertas condiciones. La influencia de la temperatura en la formación de sistemas radiculares está bien demostrada. Como regla general, la temperatura óptima para el crecimiento de los sistemas radiculares es algo más baja en comparación con el crecimiento de los órganos aéreos de la misma planta. Sin embargo, una fuerte disminución de la temperatura inhibe notablemente el crecimiento de las raíces y promueve la formación de sistemas radiculares gruesos, carnosos y poco ramificados.
La humedad del suelo es de gran importancia para la formación de sistemas radiculares. La distribución de las raíces a través de los horizontes del suelo a menudo está determinada por la distribución del agua en el suelo. Por lo general, durante el primer período de vida de un organismo vegetal, el sistema de raíces crece de manera extremadamente intensa y, como resultado, llega más rápidamente a las capas más húmedas del suelo. Algunas plantas desarrollan sistemas de raíces superficiales. Ubicadas cerca de la superficie, las raíces fuertemente ramificadas interceptan la precipitación atmosférica. En las áreas secas, a menudo las especies de plantas de raíces profundas y superficiales crecen una al lado de la otra. Los primeros se proveen de humedad debido a las capas profundas del suelo, los segundos debido a la asimilación de las precipitaciones. La aireación es esencial para el desarrollo de los sistemas radiculares. Es la falta de oxígeno la razón del escaso desarrollo de los sistemas radiculares en suelos anegados. Las plantas adaptadas para crecer en suelos poco aireados tienen un sistema de espacios intercelulares en sus raíces, que, junto con los espacios intercelulares en tallos y hojas, forman un solo sistema de ventilación.
Las condiciones nutricionales son de gran importancia. Se muestra que la aplicación de fertilizantes fosforados contribuye a la profundización de los sistemas radiculares, y la aplicación de fertilizantes nitrogenados a su mayor ramificación.
