Racine
Du point de vue phylogénétique, la racine est apparue plus tard que la tige et la feuille - en relation avec la transition des plantes à la vie sur terre et provenait probablement de branches souterraines ressemblant à des racines. La racine n'a pas de feuilles ou de bourgeons disposés dans un certain ordre. Il se caractérise par une croissance apicale en longueur, ses ramifications latérales proviennent des tissus internes, le point de croissance est recouvert d'une coiffe radiculaire. Le système racinaire se forme tout au long de la vie d'un organisme végétal. Parfois, la racine peut servir de lieu de dépôt dans l'approvisionnement en nutriments. Dans ce cas, il est modifié.
Types de racines
La racine principale est formée à partir de la racine embryonnaire lors de la germination des graines. Des racines latérales s'en étendent.
Les racines adventives se développent sur les tiges et les feuilles.
Les racines latérales sont des branches de n'importe quelle racine.
Chaque racine (principale, latérale, adventice) a la capacité de se ramifier, ce qui augmente considérablement la surface du système racinaire, ce qui contribue à un meilleur renforcement de la plante dans le sol et à l'amélioration de sa nutrition.
Types de systèmes racinaires
Il existe deux principaux types de systèmes racinaires : les pivots, avec une racine principale bien développée, et les fibreux. Le système racinaire fibreux est constitué d'un grand nombre de racines adventives de même taille. Toute la masse des racines est constituée de racines latérales ou adventives et ressemble à un lobe.
Le système racinaire très ramifié forme une immense surface absorbante. Par exemple,
- la longueur totale des racines du seigle d'hiver atteint 600 km;
- longueur des poils absorbants - 10 000 km;
- surface racinaire totale - 200 m 2.
C'est plusieurs fois la surface de la masse aérienne.
Si la plante a une racine principale bien exprimée et que des racines adventives se développent, un système racinaire mixte se forme (chou, tomate).
Structure externe de la racine. Structure interne de la racine
Zones racines
Chapeau de racine
La racine s'allonge à son extrémité, là où se trouvent les jeunes cellules du tissu éducatif. La partie en croissance est recouverte d'un capuchon racinaire qui protège l'extrémité de la racine des dommages et permet à la racine de se déplacer plus facilement dans le sol pendant la croissance. Cette dernière fonction est réalisée en raison de la propriété des parois externes de la coiffe racinaire à être recouvertes de mucus, ce qui réduit les frictions entre la racine et les particules du sol. Ils peuvent même séparer les particules de sol. Les cellules de la coiffe racinaire sont vivantes et contiennent souvent des grains d'amidon. Les cellules de la calotte se renouvellent constamment du fait de la division. Participe aux réactions géotropiques positives (direction de la croissance des racines vers le centre de la Terre).
Les cellules de la zone de division se divisent activement ; la longueur de cette zone n'est pas la même selon les espèces et les racines d'une même plante.
Une zone d'étirement (zone de croissance) est située derrière la zone de division. La longueur de cette zone ne dépasse pas quelques millimètres.
Au fur et à mesure que la croissance linéaire est terminée, la troisième étape de la formation des racines commence - sa différenciation, une zone de différenciation et de spécialisation des cellules (ou une zone de poils absorbants et d'absorption) se forme. Dans cette zone, on distingue déjà la couche externe de l'épiblème (rhizoderme) avec les poils absorbants, la couche du cortex primaire et le cylindre central.
Structure des cheveux racines
Les poils absorbants sont des excroissances très allongées des cellules externes qui recouvrent la racine. Le nombre de poils absorbants est très important (par 1 mm 2 de 200 à 300 poils). Leur longueur atteint 10 mm. Les cheveux se forment très rapidement (chez les jeunes plants de pommes en 30-40 heures). Les poils absorbants sont de courte durée. Ils meurent au bout de 10 à 20 jours et de nouveaux poussent sur la partie jeune de la racine. Cela assure le développement de nouveaux horizons de sol par la racine. La racine pousse continuellement, formant de plus en plus de nouvelles zones de poils absorbants. Les poils peuvent non seulement absorber des solutions prêtes à l'emploi de substances, mais aussi contribuer à la dissolution de certaines substances du sol, puis les aspirer. La zone de la racine, où les poils absorbants sont morts, est capable d'absorber de l'eau pendant un certain temps, mais elle se recouvre ensuite d'un liège et perd cette capacité.
La gaine du cheveu est très fine, ce qui facilite l'absorption des nutriments. Presque toute la cellule ciliée est occupée par une vacuole entourée d'une fine couche de cytoplasme. Le noyau est au sommet de la cellule. Une membrane muqueuse se forme autour de la cellule, ce qui favorise l'adhésion des poils absorbants avec les particules du sol, ce qui améliore leur contact et augmente l'hydrophilie du système. L'absorption est facilitée par la libération d'acides (carbonique, malique, citrique) par les poils absorbants, qui dissolvent les sels minéraux.
Les poils absorbants jouent également un rôle mécanique - ils servent de support à l'apex racinaire, qui passe entre les particules de sol.
Au microscope, sur une coupe transversale de la racine dans la zone d'absorption, sa structure au niveau cellulaire et tissulaire est visible. À la surface de la racine se trouve le rhizoderme, en dessous se trouve l'écorce. La couche externe du cortex est l'exoderme, vers l'intérieur se trouve le parenchyme principal. Ses cellules vivantes à paroi mince remplissent une fonction de stockage, effectuent des solutions de nutriments dans une direction radiale - du tissu d'aspiration aux vaisseaux du bois. En eux, un certain nombre de substances organiques vitales pour la plante sont synthétisées. La couche interne du cortex est l'endoderme. Les solutions nutritives du cortex dans le cylindre central à travers les cellules de l'endoderme ne traversent que le protoplaste des cellules.
L'écorce entoure le cylindre central de la racine. Il borde une couche de cellules qui conservent leur capacité à se diviser pendant longtemps. C'est le péricycle. Les cellules du péricycle donnent naissance à des racines latérales, des bourgeons adventifs et des tissus éducatifs secondaires. Vers l'intérieur du péricycle, au centre de la racine, se trouvent les tissus conducteurs : le liber et le bois. Ensemble, ils forment un faisceau conducteur radial.
Le système conducteur de la racine conduit l'eau et les minéraux de la racine à la tige (courant ascendant) et la matière organique de la tige à la racine (courant descendant). Il se compose de faisceaux fibreux vasculaires. Les principaux composants du faisceau sont des sections du phloème (le long desquelles les substances se déplacent vers la racine) et du xylème (le long desquelles les substances se déplacent depuis la racine). Les principaux éléments conducteurs du phloème sont les tubes criblés, les xylèmes sont la trachée (vaisseaux) et les trachéides.
Racine les processus vitaux
Transport de l'eau des racines
Absorption d'eau par les poils absorbants de la solution nutritive du sol et transport dans la direction radiale le long des cellules du cortex primaire à travers les cellules de passage dans l'endoderme jusqu'au xylème du faisceau conducteur radial. L'intensité d'absorption d'eau par les poils absorbants est appelée force d'aspiration (S), elle est égale à la différence entre la pression osmotique (P) et la pression de turgescence (T) : S = P-T.
Lorsque la pression osmotique est égale à la pression de turgescence (P = T), alors S = 0, l'eau cesse de s'écouler dans la cellule du poil absorbant. Si la concentration de substances dans la solution nutritive du sol est plus élevée qu'à l'intérieur de la cellule, l'eau quittera les cellules et une plasmolyse se produira - les plantes se faneront. Ce phénomène est observé dans des conditions de sol sec, ainsi qu'avec une application excessive d'engrais minéraux. À l'intérieur des cellules racinaires, la force d'aspiration de la racine augmente du rhizoderme vers le cylindre central, de sorte que l'eau se déplace le long du gradient de concentration (c'est-à-dire d'un endroit avec une concentration plus élevée vers un endroit avec une concentration plus faible) et crée la pression racinaire, qui élève la colonne d'eau le long des vaisseaux du xylème formant un courant ascendant. Cela peut être trouvé sur les troncs de printemps sans feuilles lorsque la « sève » est collectée, ou sur les souches d'arbres coupées. L'écoulement de l'eau du bois, des souches fraîches, des feuilles est appelé "pleurer" des plantes. Lorsque les feuilles fleurissent, elles créent également une force d'aspiration et attirent l'eau vers elles - une colonne d'eau continue se forme dans chaque vaisseau - une tension capillaire. La pression des racines est le moteur inférieur du courant d'eau et la force d'aspiration des feuilles est le moteur supérieur. Ceci peut être confirmé à l'aide d'expériences simples.
Absorption d'eau par les racines
Cible: comprendre la fonction de base de la racine.
Qu'est-ce qu'on fait: une plante cultivée sur de la sciure de bois humide, secouez son système racinaire et mettez ses racines dans un verre d'eau. Versez une fine couche d'huile végétale sur l'eau pour la protéger de l'évaporation et marquez le niveau.
Ce que l'on observe : en un jour ou deux, l'eau dans le récipient est tombée en dessous de la marque.
Résultat: par conséquent, les racines aspiraient l'eau et l'amenaient jusqu'aux feuilles.
Une autre expérience peut être faite pour prouver l'absorption des nutriments par la racine.
Qu'est-ce qu'on fait: coupez la tige de la plante en laissant une souche de 2-3 cm de haut.Placez un tube en caoutchouc de 3 cm de long sur la souche, et placez un tube de verre incurvé de 20-25 cm de haut sur l'extrémité supérieure.
Ce que l'on observe : l'eau dans le tube de verre monte et s'écoule.
Résultat: cela prouve que la racine absorbe l'eau du sol dans la tige.
La température de l'eau affecte-t-elle le taux d'absorption d'eau par la racine ?
Cible: découvrez comment la température affecte le travail de la racine.
Qu'est-ce qu'on fait: un verre doit être avec de l'eau tiède (+ 17-18 ° C), et l'autre avec du froid (+ 1-2 ° C).
Ce que l'on observe : dans le premier cas, l'eau est libérée abondamment, dans le second - peu ou s'arrête complètement.
Résultat: c'est la preuve que la température a un effet profond sur le fonctionnement de la racine.
L'eau chaude est activement absorbée par les racines. La pression racinaire augmente.
L'eau froide est mal absorbée par les racines. Dans ce cas, la pression radiculaire chute.
Nutrition minérale
Le rôle physiologique des minéraux est très important. Ils sont à la base de la synthèse des composés organiques, ainsi que des facteurs qui modifient l'état physique des colloïdes, c'est-à-dire affecter directement le métabolisme et la structure du protoplaste; servir de catalyseurs pour les réactions biochimiques; affecter la turgescence cellulaire et la perméabilité du protoplasme; sont les centres de phénomènes électriques et radioactifs dans les organismes végétaux.
Il a été établi que le développement normal des plantes n'est possible que si la solution nutritive contient trois non-métaux - azote, phosphore et soufre et - et quatre métaux - potassium, magnésium, calcium et fer. Chacun de ces éléments a une signification individuelle et ne peut être remplacé par un autre. Ce sont des macronutriments, leur concentration dans la plante est de 10 -2 -10%. Pour le développement normal des plantes, il faut des micro-éléments dont la concentration dans la cellule est de 10 -5 -10 -3%. Il s'agit du bore, du cobalt, du cuivre, du zinc, du manganèse, du molybdène, etc. Tous ces éléments sont présents dans le sol, mais parfois en quantité insuffisante. Par conséquent, des engrais minéraux et organiques sont appliqués au sol.
La plante pousse et se développe normalement si tous les nutriments nécessaires sont contenus dans l'environnement entourant les racines. Le sol est un tel milieu pour la plupart des plantes.
Respirer les racines
Pour une croissance et un développement normaux de la plante, il est nécessaire que de l'air frais circule jusqu'à la racine. Vérifions si c'est le cas ?
Cible: la racine a-t-elle besoin d'air ?
Qu'est-ce qu'on fait: prendre deux récipients identiques avec de l'eau. Nous placerons des semis en développement dans chaque récipient. Nous saturons l'eau dans l'un des récipients avec de l'air tous les jours à l'aide d'un flacon pulvérisateur. Versez une fine couche d'huile végétale à la surface de l'eau dans le deuxième récipient, car cela retarde le flux d'air dans l'eau.
Ce que l'on observe : après un certain temps, la plante dans le deuxième récipient cessera de croître, se fanera et finira par mourir.
Résultat: la mort de la plante survient en raison du manque d'air nécessaire à la respiration de la racine.
Modifications de racine
Certaines plantes stockent des nutriments de réserve dans les racines. Ils accumulent des glucides, des sels minéraux, des vitamines et d'autres substances. De telles racines poussent fortement en épaisseur et acquièrent un aspect inhabituel. La racine et la tige sont impliquées dans la formation des plantes-racines.
Racines
Si des substances de stockage s'accumulent dans la racine principale et à la base de la tige de la pousse principale, des tubercules (carottes) se forment. Les plantes à racines sont principalement des bisannuelles. Au cours de la première année de vie, ils ne fleurissent pas et accumulent de nombreux nutriments dans les plantes-racines. Sur le second, ils fleurissent rapidement, utilisant les nutriments accumulés et forment des fruits et des graines.
Racines tubercules
Chez le dahlia, des substances de réserve s'accumulent dans les racines adventives, formant des tubercules racinaires.
Nodules bactériens
Les racines latérales du trèfle, du lupin et de la luzerne sont particulièrement modifiées. Les bactéries s'installent dans les jeunes racines latérales, ce qui facilite l'assimilation de l'azote gazeux dans l'air du sol. Ces racines prennent la forme de nodules. Grâce à ces bactéries, ces plantes sont capables de vivre dans des sols pauvres en azote et de les rendre plus fertiles.
Guindé
Les racines guindées se développent près de la rampe de marée. Ils détiennent de grandes pousses feuillues au-dessus de l'eau sur un sol boueux et instable.
Air
Les plantes tropicales vivant sur les branches des arbres développent des racines aériennes. On les trouve souvent dans les orchidées, les broméliacées et certaines fougères. Les racines aériennes pendent librement dans l'air, n'atteignant pas le sol et absorbant l'humidité qui leur tombe sous la pluie ou la rosée.
Rétractation
Dans les bulbes et les bulbes, tels que les crocus, parmi les nombreuses racines filamenteuses, il existe plusieurs racines plus épaisses, dites rétractables. En rétrécissant, ces racines tirent les bulbes plus profondément dans le sol.
De colonne
Le ficus développe des racines aériennes cylindriques, ou racines de soutien.
Le sol comme habitat pour les racines
Le sol pour les plantes est le milieu à partir duquel il reçoit de l'eau et des nutriments. La quantité de substances minérales dans le sol dépend des caractéristiques spécifiques de la roche mère, de l'activité des organismes, de la vie des plantes elles-mêmes, du type de sol.
Les particules de sol rivalisent avec les racines pour l'humidité, la retenant à leur surface. Il s'agit de l'eau dite liée, qui se subdivise en eau hygroscopique et eau en film. Il est tenu par les forces d'attraction moléculaire. L'humidité disponible pour la plante est représentée par l'eau capillaire, qui est concentrée dans les petits pores du sol.
Des relations antagonistes se développent entre l'humidité et la phase aérienne du sol. Plus les pores du sol sont larges, meilleur est le régime gazeux de ces sols, moins le sol retient l'humidité. Le régime eau-air le plus favorable est maintenu dans les sols structuraux, où l'eau et l'air sont situés simultanément et n'interfèrent pas l'un avec l'autre - l'eau remplit les capillaires à l'intérieur des agrégats structuraux et l'air remplit les grands pores entre eux.
La nature de l'interaction entre la plante et le sol est en grande partie liée à la capacité d'absorption du sol - la capacité de retenir ou de lier les composés chimiques.
La microflore du sol décompose la matière organique en composés plus simples, participe à la formation de la structure du sol. La nature de ces processus dépend du type de sol, de la composition chimique des résidus végétaux, des propriétés physiologiques des micro-organismes et d'autres facteurs. Les animaux du sol participent à la formation de la structure du sol : annélides, larves d'insectes, etc.
À la suite de l'ensemble des processus biologiques et chimiques dans le sol, un complexe complexe de substances organiques se forme, qui est réuni par le terme "humus".
Méthode de culture aquatique
Les sels dont la plante a besoin et leur effet sur sa croissance et son développement ont été déterminés par des expériences avec des cultures aquatiques. La méthode de culture aquatique est la culture de plantes non pas dans le sol, mais dans une solution aqueuse de sels minéraux. Selon l'objectif de l'expérience, vous pouvez exclure un sel individuel de la solution, réduire ou augmenter sa teneur. Il a été constaté que les engrais contenant de l'azote favorisent la croissance des plantes contenant du phosphore - la maturation précoce des fruits, et ceux contenant du potassium - la sortie la plus rapide de matière organique des feuilles vers les racines. À cet égard, il est recommandé d'appliquer des engrais contenant de l'azote avant le semis ou dans la première moitié de l'été, contenant du phosphore et du potassium - dans la seconde moitié de l'été.
À l'aide de la méthode des cultures aquatiques, il a été possible d'établir non seulement le besoin de la plante en macronutriments, mais également de clarifier le rôle de divers micro-éléments.
Actuellement, il existe des cas où les plantes sont cultivées en hydroponie et en aéroponie.
Culture hydroponique - culture de plantes dans des conteneurs remplis de gravier. La solution nutritive contenant les éléments nécessaires est introduite dans les récipients par le fond.
L'aéroponie est une culture de plantes aériennes. Avec cette méthode, le système racinaire est dans l'air et est automatiquement (plusieurs fois en une heure) aspergé d'une solution faible de sels nutritifs.
