Sakne

Filoģenētiski sakne radusies vēlāk nekā kāts un lapa – saistībā ar augu pāreju uz dzīvību uz sauszemes un, iespējams, cēlusies no saknēm līdzīgiem pazemes zariem. Saknei nav lapu vai pumpuru, kas sakārtoti noteiktā secībā. To raksturo apikāls augšana garumā, tā sānu atzarojumi rodas no iekšējiem audiem, augšanas vieta ir pārklāta ar sakņu cepuri. Sakņu sistēma veidojas visā augu organisma dzīves laikā. Dažreiz sakne var kalpot kā nogulsnēšanās vieta barības vielu piegādē. Šajā gadījumā tas tiek pārveidots.

Sakņu veidi

Galvenā sakne veidojas no embrionālās saknes sēklu dīgšanas laikā. No tā stiepjas sānu saknes.

Uz kātiem un lapām attīstās nejaušas saknes.

Sānu saknes ir jebkuras saknes zari.

Katrai saknei (galvenajai, sānu, nejaušajai) ir spēja sazaroties, kas ievērojami palielina sakņu sistēmas virsmu, un tas veicina labāku auga nostiprināšanos augsnē un uzlabo tā uzturu.

Sakņu sistēmu veidi

Ir divi galvenie sakņu sistēmu veidi: pagrieziena, ar labi attīstītu galveno sakni un šķiedraina. Šķiedru sakņu sistēma sastāv no liela skaita tāda paša izmēra nejaušām saknēm. Visa sakņu masa sastāv no sānu vai nejaušām saknēm un izskatās kā daiva.

Ļoti sazarotā sakņu sistēma veido milzīgu absorbējošu virsmu. Piemēram,

• ziemas rudzu sakņu kopgarums sasniedz 600 km;
• sakņu matiņu garums - 10 000 km;
• kopējā sakņu virsma - 200 m 2.

Tas daudzkārt pārsniedz virszemes masas laukumu.

Ja augam ir labi izteikta pamatsakne un attīstās nejaušās saknes, tad veidojas jaukta sakņu sistēma (kāposti, tomāts).

Saknes ārējā struktūra. Saknes iekšējā struktūra

Sakņu zonas

Sakņu cepure

Sakne aug garumā tās galā, kur atrodas jaunās izglītības audu šūnas. Augošā daļa ir pārklāta ar saknes cepurīti, kas pasargā saknes galu no bojājumiem un atvieglo saknes pārvietošanos pa augsni augšanas laikā. Pēdējā funkcija tiek veikta, pateicoties saknes vāciņa ārējo sienu īpašībai būt pārklātām ar gļotām, kas samazina berzi starp saknes un augsnes daļiņām. Viņi pat var izspiest augsnes daļiņas. Sakņu cepurītes šūnas ir dzīvas un bieži satur cietes graudus. Vāciņa šūnas tiek pastāvīgi atjaunotas dalīšanās dēļ. Piedalās pozitīvās ģeotropās reakcijās (sakņu augšanas virziens uz Zemes centru).

Sadalījuma zonas šūnas aktīvi dalās, šīs zonas garums nav vienāds dažādām sugām un viena auga dažādās saknēs.

Aiz sadalīšanas zonas atrodas stiepšanās zona (augšanas zona). Šīs zonas garums nepārsniedz dažus milimetrus.

Lineārajai augšanai beidzoties, sākas trešais sakņu veidošanās posms - tās diferenciācija, veidojas šūnu diferenciācijas un specializācijas zona (jeb sakņu matiņu un uzsūkšanās zona). Šajā zonā jau izšķir epiblemas ārējo slāni (rizodermu) ar sakņu matiņiem, primārās garozas slāni un centrālo cilindru.

Sakņu matu struktūra

Sakņu matiņi ir ļoti iegareni ārējo šūnu izaugumi, kas pārklāj sakni. Sakņu matiņu skaits ir ļoti liels (uz 1 mm 2 no 200 līdz 300 matiņiem). To garums sasniedz 10 mm. Mati veidojas ļoti ātri (jaunos ābeļu stādos 30-40 stundu laikā). Sakņu matiņi ir īslaicīgi. Pēc 10-20 dienām tie nomirst, un saknes jaunajā daļā izaug jaunas. Tas nodrošina jaunu augsnes horizontu attīstību pie saknes. Sakne nepārtraukti aug, veidojot arvien jaunas sakņu matiņu zonas. Mati var ne tikai absorbēt gatavus vielu šķīdumus, bet arī veicināt dažu augsnes vielu izšķīšanu un pēc tam tās iesūkt. Saknes vieta, kur sakņu matiņi ir atmiruši, kādu laiku spēj uzsūkt ūdeni, bet pēc tam pārklājas ar korķi un zaudē šo spēju.

Matu apvalks ir ļoti plāns, kas atvieglo barības vielu uzsūkšanos. Gandrīz visu matu šūnu aizņem vakuols, ko ieskauj plāns citoplazmas slānis. Kodols atrodas šūnas augšpusē. Ap šūnu veidojas gļotāda, kas veicina sakņu matiņu saķeri ar augsnes daļiņām, kas uzlabo to kontaktu un palielina sistēmas hidrofilitāti. Uzsūkšanos veicina skābes (oglekļa, ābolskābes, citronskābes) izdalīšanās no sakņu matiņiem, kas izšķīdina minerālsāļus.

Sakņu matiņiem ir arī mehāniska nozīme – tie kalpo kā atbalsts sakņu virsotnei, kas iet starp augsnes daļiņām.

Zem mikroskopa saknes šķērsgriezumā absorbcijas zonā ir redzama tās struktūra šūnu un audu līmenī. Saknes virspusē ir rizoderma, zem tās ir miza. Garozas ārējais slānis ir eksoderma, uz iekšu no tā ir galvenā parenhīma. Tās plānsienu dzīvās šūnas veic uzglabāšanas funkciju, veic barības vielu šķīdumus radiālā virzienā - no sūkšanas audiem līdz koksnes traukiem. Viņi arī sintezē vairākas augam vitāli svarīgas organiskas vielas. Garozas iekšējais slānis ir endoderma. Uzturvielu šķīdumi no garozas centrālajā cilindrā caur endodermas šūnām iziet tikai caur šūnu protoplastu.

Miza ieskauj saknes centrālo cilindru. Tas robežojas ar šūnu slāni, kas ilgstoši saglabā spēju dalīties. Šis ir pericikls. Periciklu šūnas rada sānu saknes, nejaušus pumpurus un vidējās izglītības audus. Uz iekšu no pericikla saknes centrā atrodas vadošie audi: lūksne un koksne. Kopā tie veido radiālu vadošu saišķi.

Saknes vadošā sistēma vada ūdeni un minerālvielas no saknes uz stublāju (strāva uz augšu) un organiskās vielas no stumbra uz sakni (strāva lejup). Tas sastāv no asinsvadu šķiedru saišķiem. Galvenās saišķa sastāvdaļas ir floēmas sekcijas (pa kuru vielas virzās uz sakni) un ksilēma (pa kuru vielas pārvietojas no saknes). Galvenie floēmas vadošie elementi ir sieta caurules, ksilēmas ir traheja (trauki) un traheīdas.

Sakņu vitālie procesi

Sakņu ūdens transports

Ūdens uzsūkšana ar sakņu matiņiem no augsnes barības vielu šķīduma un novadīšana radiālā virzienā gar primārās garozas šūnām caur endodermas pārejas šūnām uz radiālā vadošā kūļa ksilēmu. Sakņu matiņu ūdens absorbcijas intensitāti sauc par sūkšanas spēku (S), tā ir vienāda ar starpību starp osmotisko (P) un turgora (T) spiedienu: S = P-T.

Kad osmotiskais spiediens ir vienāds ar turgora spiedienu (P = T), tad S = 0, ūdens pārstāj ieplūst saknes mata šūnā. Ja vielu koncentrācija augsnes barības šķīdumā ir lielāka nekā šūnas iekšienē, tad ūdens no šūnām atstās un notiks plazmolīze - augi nokalst. Šī parādība tiek novērota sausas augsnes apstākļos, kā arī ar pārmērīgu minerālmēslu izmantošanu. Sakņu šūnās saknes sūkšanas spēks palielinās no rizodermas virzienā uz centrālo cilindru, tāpēc ūdens pārvietojas pa koncentrācijas gradientu (ti, no vietas ar lielāku tā koncentrāciju uz vietu ar mazāku koncentrāciju) un rada saknes spiediens, kas paceļ ūdens stabu gar ksilēmas traukiem, veidojot augšupejošu strāvu. To var atrast uz bezlapu pavasara stumbriem, kad tiek vākta "sula", vai uz nozāģētiem koku celmiem. Ūdens aizplūšanu no koka, svaigiem celmiem, lapām sauc par augu "raudāšanu". Lapām ziedot tās rada arī sūkšanas spēku un pievelk ūdeni sev - katrā traukā veidojas nepārtraukta ūdens kolonna - kapilāra spriegums. Sakņu spiediens ir ūdens plūsmas apakšējais motors, un lapu sūkšanas spēks ir augšējais. To var apstiprināt ar vienkāršu eksperimentu palīdzību.

Ūdens uzsūkšanās ar saknēm

Mērķis: izdomāt saknes pamatfunkciju.

Ko mēs darām: augu, kas audzēts uz slapjām zāģu skaidām, nokratiet sakņu sistēmu un ielieciet saknes ūdens glāzē. Ielejiet plānu augu eļļas kārtiņu virs ūdens, lai pasargātu to no iztvaikošanas, un atzīmējiet līmeni.

Ko mēs novērojam: pēc dienas vai divām ūdens traukā nokritās zem atzīmes.

Rezultāts: tāpēc saknes iesūca ūdeni un iznesa to līdz lapām.

Var veikt vēl vienu eksperimentu, lai pierādītu barības vielu uzsūkšanos no saknes.

Ko mēs darām: Nogrieziet auga kātu, atstājot 2-3 cm augstu celmu. Uz celma novietojiet gumijas caurulīti 3 cm garumā, bet augšējā galā uzlieciet izliektu stikla cauruli 20-25 cm augstumā.

Ko mēs novērojam:ūdens stikla caurulē paceļas un izplūst.

Rezultāts: tas pierāda, ka sakne uzsūc ūdeni no augsnes stublājā.

Vai ūdens temperatūra ietekmē saknes ūdens absorbcijas ātrumu?

Mērķis: uzziniet, kā temperatūra ietekmē saknes darbu.

Ko mēs darām: vienai glāzei jābūt ar siltu ūdeni (+ 17-18 ° C), bet otrai ar aukstu (+ 1-2 ° C).

Ko mēs novērojam: pirmajā gadījumā ūdens izdalās bagātīgi, otrajā - maz vai pilnībā apstājas.

Rezultāts: tas ir pierādījums tam, ka temperatūrai ir liela ietekme uz saknes darbību.

Siltu ūdeni aktīvi uzsūc saknes. Paaugstinās sakņu spiediens.

Auksts ūdens slikti uzsūcas saknēs. Šajā gadījumā saknes spiediens pazeminās.

Minerālu uzturs

Minerālu fizioloģiskā loma ir ļoti svarīga. Tie ir pamats organisko savienojumu sintēzei, kā arī faktoriem, kas maina koloīdu fizikālo stāvokli, t.i. tieši ietekmēt vielmaiņu un protoplasta struktūru; kalpo kā bioķīmisko reakciju katalizators; ietekmēt šūnu turgoru un protoplazmas caurlaidību; ir elektrisko un radioaktīvo parādību centri augu organismos.

Konstatēts, ka normāla augu attīstība iespējama tikai tad, ja barības vielu šķīdumā ir trīs nemetāli - slāpeklis, fosfors un sērs un - un četri metāli - kālijs, magnijs, kalcijs un dzelzs. Katram no šiem elementiem ir individuāla nozīme, un to nevar aizstāt ar citu. Tie ir makroelementi, to koncentrācija augā ir 10 -2 –10%. Normālai augu attīstībai nepieciešami mikroelementi, kuru koncentrācija šūnā ir 10 -5 -10 -3%. Tie ir bors, kobalts, varš, cinks, mangāns, molibdēns uc Visi šie elementi ir augsnē, bet dažreiz nepietiekamā daudzumā. Tāpēc augsnē tiek uzklāts minerālmēsls un organiskais mēslojums.

Augs aug un attīstās normāli, ja apkārtējā vidē ir visas nepieciešamās barības vielas. Augsne ir tāda vide lielākajai daļai augu.

Elpošanas saknes

Normālai auga augšanai un attīstībai ir nepieciešams, lai svaigs gaiss ieplūst saknē. Pārbaudīsim, vai tas tā ir?

Mērķis: vai saknei vajag gaisu?

Ko mēs darām:ņem divus identiskus traukus ar ūdeni. Katrā traukā ievietosim attīstošus stādus. Mēs katru dienu piesātina ūdeni vienā no traukiem ar gaisu, izmantojot smidzināšanas pudeli. Otrajā traukā uz ūdens virsmas ielej plānu kārtiņu augu eļļas, jo tas aizkavē gaisa ieplūšanu ūdenī.

Ko mēs novērojam: pēc kāda laika augs otrajā traukā pārtrauks augt, nokalst un galu galā mirs.

Rezultāts: auga nāve notiek saknes elpošanai nepieciešamā gaisa trūkuma dēļ.

Sakņu modifikācijas

Daži augi saknēs uzglabā rezerves barības vielas. Tie uzkrāj ogļhidrātus, minerālsāļus, vitamīnus un citas vielas. Šādas saknes stipri aug biezumā un iegūst neparastu izskatu. Gan sakne, gan kāts ir iesaistīti sakņu kultūru veidošanā.

Saknes

Ja uzkrājošās vielas uzkrājas galvenajā saknē un galvenā dzinuma stumbra pamatnē, veidojas sakņu kultūras (burkāni). Saknes veidojošie augi galvenokārt ir divgadīgi augi. Pirmajā dzīves gadā tie nezied un sakņu kultūrās uzkrāj daudz barības vielu. Otrkārt, tie ātri zied, izmantojot uzkrātās barības vielas un veido augļus un sēklas.

Sakņu bumbuļi

Dālijām rezerves vielas uzkrājas nejaušajās saknēs, veidojot sakņu bumbuļus.

Baktēriju mezgliņi

Savdabīgi izmainītas āboliņa, lupīnas un lucernas sānu saknes. Baktērijas apmetas jaunajās sānsaknēs, kas veicina gāzveida slāpekļa asimilāciju augsnes gaisā. Šādas saknes izpaužas mezgliņu formā. Pateicoties šīm baktērijām, šie augi spēj dzīvot ar slāpekli nabadzīgās augsnēs un padarīt tās auglīgākas.

Stīlēts

Pie plūdmaiņas rampas veidojas smailas saknes. Tie tur lielus lapu dzinumus augstu virs ūdens uz nestabilas dubļainas zemes.

Gaiss

Tropu augiem, kas dzīvo uz koku zariem, attīstās gaisa saknes. Tie bieži sastopami orhidejās, bromēlijās un dažās papardēs. Gaisa saknes brīvi karājas gaisā, nesasniedzot zemi un absorbējot mitrumu, kas uz tām nokrīt no lietus vai rasas.

Ievilkšana

Sīpolu un sakņu saknēm, piemēram, krokusiem, starp daudzajām pavedienveida saknēm ir vairākas resnākas, tā sauktās ievelkas saknes. Samazinoties, šādas saknes ievelk bumbuļus dziļāk augsnē.

Kolonnveida

Ficus attīsta kolonnveida gaisa saknes vai atbalsta saknes.

Augsne kā biotops saknēm

Augsne ir vide, no kuras tā saņem ūdeni un barības vielas. Minerālvielu daudzums augsnē ir atkarīgs no mātes iežu specifiskajām īpašībām, organismu aktivitātes, no pašu augu dzīves, no augsnes veida.

Augsnes daļiņas sacenšas ar saknēm par mitrumu, saglabājot to uz savas virsmas. Tas ir tā sauktais saistītais ūdens, kas tiek iedalīts higroskopiskajā un plēves ūdenī. To notur molekulārās pievilkšanās spēki. Augam pieejamo mitrumu attēlo kapilārais ūdens, kas koncentrējas augsnes mazajās porās.

Antagonistiskas attiecības veidojas starp augsnes mitruma un gaisa fāzi. Jo augsnē vairāk lielu poru, jo labāks ir šo augsņu gāzes režīms, jo mazāk mitruma saglabājas augsnē. Vislabvēlīgākais ūdens-gaisa režīms tiek uzturēts strukturālajās augsnēs, kur ūdens un gaiss atrodas vienlaicīgi un netraucē viens otram - ūdens aizpilda kapilārus strukturālo agregātu iekšienē, un gaiss aizpilda lielas poras starp tiem.

Auga un augsnes mijiedarbības raksturs lielā mērā ir saistīts ar augsnes uzsūkšanas spēju – spēju noturēt vai saistīt ķīmiskos savienojumus.

Augsnes mikroflora sadala organiskās vielas līdz vienkāršākiem savienojumiem, piedalās augsnes struktūras veidošanā. Šo procesu raksturs ir atkarīgs no augsnes veida, augu atlieku ķīmiskā sastāva, mikroorganismu fizioloģiskajām īpašībām un citiem faktoriem. Augsnes struktūras veidošanā piedalās augsnes dzīvnieki: annelīdi, kukaiņu kāpuri u.c.

Augsnē notiekošo bioloģisko un ķīmisko procesu kopuma rezultātā veidojas sarežģīts organisko vielu komplekss, ko vieno termins "humuss".

Ūdens kultūras metode

Kādi sāļi augam nepieciešami un kādu ietekmi tie atstāj uz tā augšanu un attīstību, tika noskaidrots eksperimentējot ar ūdens kultūrām. Ūdens kultūras metode ir augu audzēšana nevis augsnē, bet gan minerālsāļu ūdens šķīdumā. Atkarībā no eksperimenta mērķa jūs varat izslēgt atsevišķu sāli no šķīduma, samazināt vai palielināt tā saturu. Konstatēts, ka slāpekli saturošie mēslošanas līdzekļi veicina fosforu saturošu augu augšanu – augļu agrīnu nogatavošanos, bet kāliju saturošie – ātrāko organisko vielu aizplūšanu no lapām uz saknēm. Šajā sakarā slāpekli saturošus mēslošanas līdzekļus ieteicams lietot pirms sēšanas vai vasaras pirmajā pusē, kas satur fosforu un kāliju - vasaras otrajā pusē.

Ar ūdenskultūru metodes palīdzību varēja noskaidrot ne tikai auga nepieciešamību pēc makroelementiem, bet arī noskaidrot dažādu mikroelementu lomu.

Šobrīd ir gadījumi, kad augus audzē, izmantojot hidroponiku un aeroponiku.

Hidroponika - augu audzēšana konteineros, kas piepildīti ar granti. Barības šķīdums, kas satur nepieciešamos elementus, tiek ievadīts traukos no apakšas.

Aeroponika ir gaisa augu kultūra. Ar šo metodi sakņu sistēma atrodas gaisā un tiek automātiski (vairākas reizes stundas laikā) apsmidzināta ar vāju uzturvielu sāļu šķīdumu.