Корни, ксилема и флоэма

Все три рабочие зоны растущего кончика корня умещаются примерно в первом сантиметре.

Что делают корни

Корни закрепляют растение, поглощают воду и минералы и запасают пищу, образованную фотосинтезом. Большинство корней под землёй, но некоторые растения образуют их и на надземных побегах. Есть два основных типа корневой системы. У двудольных она обычно стержневая: один главный корень растёт прямо вниз, от него отходят более мелкие боковые. Поэтому корень одуванчика ломается, когда его выдёргивают, а оставшийся кусок может дать новое растение. У однодольных, например газонных трав, пшеницы, риса и кукурузы, корневая система мочковатая: плотная сеть тонких корней у поверхности также удерживает почву.

Кончик растущего корня защищён корневым чехликом, который постоянно стирается и обновляется при продвижении через почву. За ним идут три зоны: деления клеток, растяжения, где новые клетки удлиняются и продвигают корень вперёд, и созревания, где клетки приобретают окончательные функции. OpenStax отмечает, что все три умещаются примерно в первом сантиметре. В зоне созревания клетки эпидермиса образуют корневые волоски, тонкие выросты, резко увеличивающие поверхность всасывания воды и минералов.

Прежде чем попасть в ксилему, вода, входящая в корень, должна пройти контрольный пункт. Эндодерма — кольцо клеток вокруг центральной проводящей ткани; в её стенках есть восковые полоски, называемые поясками Каспари. Вода и растворённые минералы не могут проскользнуть между этими клетками и должны пройти через клеточные мембраны. Это позволяет корню контролировать поступающие вещества и задерживать многие токсичные соединения.

Два трубопровода

У растения две транспортные системы, идущие рядом. Ксилема переносит воду и минералы только в одном направлении: из почвы через корень в лист и наружу в воздух под действием транспирации, как мы видели ранее. Флоэма переносит сахар и может проводить его в обе стороны. Части растения, производящие или высвобождающие сахар, называют источниками; обычно это зрелые листья. Части, использующие или запасающие его, являются потребителями: корни, молодые побеги, развивающиеся семена и плоды, клубни. Верхние листья отправляют сахар вверх к растущей верхушке, нижние вниз к корням, а средние в обе стороны.

Листья загружают сахарозу в элементы ситовидных трубок флоэмы с затратой энергии. Сок флоэмы может содержать до 30 процентов сахара. Всё это количество сахара осмотически втягивает воду из соседней ксилемы, повышая давление. Давление продвигает сок к потребителям, где сахар используется или запасается, а вода снова выходит. Живые клетки-спутницы рядом с каждой ситовидной трубкой обеспечивают необходимую ей энергию.

Партнёры в почве

Корни редко работают в одиночку. Большинство наземных растений образует микоризу, партнёрство с грибами, тонкие нити которых выходят далеко за пределы корней и проникают в крошечные поры почвы. Растение получает главным образом фосфаты и другие минералы; гриб может забирать до 20 процентов фиксируемого растением углерода. По данным OpenStax, эндомикориза есть в корнях более 80 процентов наземных растений. У бобовых, например гороха, фасоли, арахиса и сои, есть второй партнёр: почвенные клубеньковые бактерии, ризобии, живущие в корневых клубеньках и превращающие азот воздуха в доступный растению аммиак. Биологические процессы обеспечивают 65 процентов азота, используемого в сельском хозяйстве.