Особенности корней суккулентов
Корень выполняет следующие важнейшие физиологические и механические функции.
1. Поглощение воды, минеральных и, отчасти, органических веществ из почвы и передача их в надземные части растения.
Суккуленты, растущие в аридных условиях, добывают воду, либо развивая длинные стержневые, уходящие глубоко под землю корни, либо формируя поверхностную сеть корней, расположенных всего в нескольких сантиметрах под поверхностью почвы. Такая корневая система может простираться на десятки метров в диаметре. Когда жаркий день сменяется ночью и на поверхность почвы выпадает роса, из грубых «арматурных» корней проклевываются и быстро вырастают нежные корешки, обладающие огромной всасывающей активностью. С увеличением дневной температуры и прогревом почвы они отмирают. Часто суккуленты имеют смешанный тип корневой системы.
2. Закрепление в субстрате. Растения, имеющие сильно разросшиеся (вертикально или горизонтально) корни, невозможно опрокинуть. Имея надежную опору, некоторые виды кактусов вырастают вверх на много метров (Carnegiea gigantea достигает 18 м в высоту).
3. Синтез некоторых органических соединений (например, гормонов роста) и накопление запасных питательных веществ.
4. Связь растения с микроорганизмами и грибами, активно участвующими в процессе поглощения и превращения веществ. Это так называемый симбиоз, без которого высшие растения не могут потреблять и усваивать большинство органических соединений.
В литературе можно встретить описание опыта по определению выживаемости молодых экземпляров Astrophytum sp.sp. при их длительном содержании в стерильной среде, полностью лишенной питательных веществ. При этом продолжительность жизни сеянцев приближалась к двум годам. Если же в находящийся в замкнутом сосуде субстрат периодически добавлять (например, с помощью шприца) низкомолекулярные органические вещества, ростовые процессы будут проходить вполне нормально. Именно поэтому при гидропонной культуре суккулентных растений в питательный раствор добавляют такие низкомолекулярные соединения, как глюкозу, инозит, витамины, гормоны и т. п.
Одним из общих биологических свойств корней является ветвление, значительно увеличивающее общую поверхность корней и образующее корневую систему. Травмирование верхушки корня стимулирует его ветвление, развиваются сильные боковые корни.
Корневые системы растений очень разнообразны, различаются по способу ветвления и форме, происхождению и экологическим типам. В зависимости от происхождения выделяют главный, придаточные и боковые корни.
Придаточные корни способны отрастать от любых вегетативных частей растения. Иногда они выполняют функцию прикрепления стебля к опоре или поглощения влаги из воздуха.Часто молодые побеги-детки имеют придаточные корни или их зачатки. От главного и придаточных корней отходят боковые корни.
Многообразна форма корней: шнуровидные, бичевидные, конусовидные, веретеновидные, реповидные, клубневидные и т. д. По отношению к субстрату различают подземные и воздушные корни.
У отдельных видов кактусов выделяют также особую группу сокращающихся, или контрактильных корней, которые при неблагоприятных условиях втягивают корневую шейку и даже стебель в почву, предохраняя их от перегрева (например, Ariocarpus sp.sp.).
Корни некоторых кактусов из родов Myrtillocactus, Trichocereus, Notocactus, Gymnocalycium имеют внутренние придаточные почки, из которых могут развиваться надземные побеги — корневые отпрыски.
В целом корень имеет довольно универсальное строение. Это хорошо видно на продольном разрезе.
Обычно различают три зоны и корневой чехлик, который покрывает наиболее молодые и делящиеся клетки первичной меристемы, расположенные на кончике корня. Эти молодые более или менее однородные клетки формируют конус нарастания, состоящий из клеток зоны роста и растяжения. Благодаря конусу нарастания нежные сосущие корешки кактусов могут вырасти до 6—8 см за ночь. В этих корешках конус нарастания составляет 1 — 1,5 мм, а остальное пространство занимают клетки зоны всасывания. В отличие от мезофитных растений, где протяженность зоны всасывания составляет 1,5—2 мм, у кактусов она гораздо длиннее: до 1—5 см и более. Поверхностные клетки этой зоны образуют особые выросты — корневые волоски. Корневые волоски поглощают из почвы растворы минеральных солей и своими выделениями растворяют некоторые химические соединения, например, фосфорнокислые. Благоприятное влияние на деятельность корневых волосков оказывает почвенный воздух.
Непосредственно за зоной всасывания расположена зона ветвления, покрытая корневой корой.
Внутреннее строение корня отличается от строения других органов, что хорошо просматривается на поперечном разрезе. Главное отличие в том, что корень не имеет сердцевины, а клетки ксилемы (древесины) и флоэмы (луба) расположены радиально. Между флоэмой и ксилемой лежат сегменты меристематической ткани — камбия. Однако в реповидных корнях, например, у растений родов Roseocactus, Lophophora, Coryphantha и им подобных, клетки камбия почти соединены в два полукольца. Все это следует учитывать при прививке кактусов, так как четырехсегментную корневую часть практически невозможно привить.
Процесс поглощения корнями минеральных солей и органических веществ из почвы сводится к обменным реакциям между клетками корня (корневыми волосками) и почвенным поглощающим комплексом, представленным коллоидным раствором органических и минеральных веществ.
Обменные реакции значительно облегчаются тем, что корневые волоски обычно тесно слипаются с частичками почвы. Углекислый газ, органические кислоты и некоторые ферменты, выделяемые клетками корня, играют большую роль в поглощении труднорастворимых почвенных соединений, постоянно выделяя в почву различные органические вещества, корни как бы притягивают к себе бактерии, которые обильно скапливаются вокруг них (с другой стороны, при загущенной посадке сеянцев эти же вещества оказывают тормозящее действие). Микроорганизмы способствуют переводу минеральных и органических соединений в доступную для растений форму.
Большое влияние на усвоение почвенных веществ корнями и деятельность микроорганизмов оказывает кислотность субстрата.