Sudėtingos medžiagų apykaitos reakcijos augaluose paaiškinamos ypatinga jų kūno dalių struktūra: šaknies, stiebo, lapų, vadinamų vegetatyviniais organais. Jie atsakingi už fotosintezės, transpiracijos, osmoso procesus. Šiame darbe išnagrinėsime tokių augalų elementų, kaip šaknų plaukeliai, struktūrą ir funkcijas. Tai svarbios struktūros, lemiančios vandens ir mineralinių druskų įsisavinimą iš dirvožemio.
Šaknis – sėklinių augalų vegetatyvinis organas
Gimnosėklių ir žydinčių augalų požeminę dalį sudaro dviejų tipų šaknų sistema: liemeninė ir pluoštinė. Jie susideda iš pagrindinių, šoninių, atsitiktinių (vienskilčių augalų) šaknų ir daugybės mažų struktūrų, vadinamų šaknų plaukeliais.
Tai išaugos, pavaizduotos atskiromis epiblemos (rizodermos) ląstelėmis. Jie vadinami trichoblastais. Būdamas atrama ir atliekantis organinių medžiagų kaupimo, įsisavinimo ir dauginimosi funkcijas (vadinamieji vyšnių, gluosnių šaknų palikuonys),šaknis netiesiogiai dalyvauja tokiuose medžiagų apykaitos procesuose kaip transpiracija, kvėpavimas, fotosintezė.
Siurbimo sritis
Pagrindinė šaknis turi sudėtingą anatominę struktūrą, o įvairios jos dalys atlieka įvairias funkcijas. Šiuo atžvilgiu jie vadinami zonomis. Remiantis šaknų plaukelių funkcija (virš ištempimo zonos, įtrauktos į augimo zoną), yra susikaupusios vientiso audinio ataugų. Ši sritis vadinama siurbimo zona. Jis yra nuo vieno iki trijų centimetrų. Šioje srityje gali būti nuo 200 iki 1500 ar daugiau pailgų epiblemų ląstelių. Jie negyvena ilgai: nuo kelių valandų iki 20 dienų, o paskui miršta. Tuo pačiu metu iš šakniastiebio formuojasi naujos struktūros. Šaknies plaukų ląstelė, susilietusi su dirvožemiu, gali sugerti vandens molekules ir iš jos ištirpusias druskas natrio, chloro, magnio jonų, rūgščių nitratų, nitritų ir fosfatų rūgščių likučių pavidalu.
Epibleme ir jo struktūros ypatybės
Šis augalo audinys priklauso pirminių meristemų grupei. Dalyvaujant dalijimuisi, jos ląstelės sudaro sąlygas tokiems elementams kaip šaknų plaukeliai. Tai atsiranda išoriniame šaknies lavinamojo audinio sluoksnyje – felogene. Vegetacijos metu susiformavęs šakniastiebis nunyksta. Jo vietoje susidaro jaunos peridermos ląstelės – antrinis vientisas audinys, kuris nesugeba sugerti dirvožemio tirpalų. Naujas šaknies plaukas, kurio funkcija yra vandens ir mineralinių druskų absorbcija, susidaro iš viršutinės epiblemos dalies.
Šaknų plaukų funkcijos
Šios struktūros susidaro iš šakniastiebių išsikišimų ir yra pavienės pirminės meristemos ląstelės, galinčios sugerti dirvožemio tirpalą. Laikui bėgant jie išsitempia, o ląstelės membrana į vidų praleidžia tiek hipotoninius, tiek labai koncentruotus druskos tirpalus. Kai tręšiamos mineralinės trąšos, pavyzdžiui, azoto ir kalio trąšos, dirvožemyje padidėja amonio, kalio, nitratų jonų kiekis. Tai atsitinka pavasarį, nes tai yra geriausias laikas tręšti tokio tipo trąšas. Dirvožemio tirpalas, kuriame yra minėtų tipų jonų, pasyvios difuzijos būdu prasiskverbia į trichoblastų citoplazmą.
Rudenį tręšiant fosfatinėmis trąšomis, kurioms ištirpti reikia daugiau laiko, šaknų plaukeliai sugeria rūgščiųjų fosfatų ir metafosforo rūgščių likučių jonus. Prasidėjus sulos tekėjimui vasario pabaigoje – kovo pradžioje, beveik visas rizoderminių ląstelių tūris prisipildo vakuolėmis, branduolys pasislenka į šaknies plauko viršų. Pati ląstelė sugeba išskirti organinių rūgščių molekules: oksalo, obuolių. Jie ištirpdo humuso daleles, pagerindami absorbcijos procesą. Šaknų plaukelių susidarymas vyksta gana greitai. Nepaisant trumpo gyvenimo trukmės, jie gali sugerti didelius dirvožemio tirpalo kiekius. Pavyzdžiui, sumedėjusiame augale siurbimo plotas yra apie 120–640 m22.
Kas yra trichoblastai
Anksčiau tyrėme pirminio audinio struktūros ir funkcijų ypatybesaugalų dangteliai. Jis susideda iš vieno sluoksnio ląstelių ir vadinama epiblema, esanti ant jaunų šoninių šaknų, augančių iš pagrindinių arba atsitiktinių šaknų. Šaknų plaukeliai yra vientiso audinio ataugos, kurios yra labai pailgos struktūros. Reikia atsiminti, kad visos epiblemos ląstelės yra pluripotentinės, tai yra, gali formuoti šaknų plaukus. Bet jie susidaro tik iš trichoblastų – epiblemos išsikišimų, kurie atrodo kaip mikroskopiniai gumbai.
Už trichoblastų susidarymą atsakingas vidinis audinys turi citologinių struktūrinių ypatybių: pavyzdžiui, jo ląstelėse trūksta odelės ir storos celiuliozės sienelės. Citoplazmoje yra daug ATP molekules sintetinančių organelių – mitochondrijų. Jie būtini, nes vandens ir mineralinių druskų pasisavinimui reikia energijos. Trichoblastai taip pat neturi stomatos – vidinio audinio elementų, atsakingų už augalų kvėpavimo ir transpiracijos procesus – vandens garavimą.
Kaip druskos tirpalai prasiskverbia į augalų šaknis
Trichoblastas ir iš jo susidarantys šaknų plaukeliai, kurių funkcija – vandens ir mineralinių druskų pasisavinimas iš dirvožemio, gali būti laikomi osmosine sistema. Standžios ląstelės sienelės nebuvimas ir membranos elastingumas skatina molekulių transportavimą iš išorinės aplinkos į citoplazmą. Specialiose šaknų plaukų organelėse – vakuolėse kaupiasi hipertoniniai gliukozės, fruktozės, obuolių, citrinų ir oksalo rūgščių tirpalai.
Tiek membrana, tiek ląstelės tonoplastas turi selektyvųpusiau pralaidumas. Todėl dirvožemio tirpalas, būdamas mažiau koncentruotas nei ląstelių sultys, pagal osmoso dėsnius prasiskverbia į šaknų plauką. Iš dirvožemio ateinančių tirpalų vandens potencialas yra didesnis už šį rodiklį tonoplaste, o osmosinis potencialas yra mažesnis. Vanduo ir mineralinės druskos pernešamos iš šaknies plauko ląstelės į ksilemą. Tai laidus audinys, formuojantis augalų kraujagysles – trachėją arba tracheidą. Per juos dirvožemio tirpalas juda aukštyn stiebu iki lapų ir kitų augalo dalių.
Pasirinkimas ir jo reikšmė
Norėdami padidinti šaknų sistemos įsiurbimo plotą, turite padidinti šoninių šaknų skaičių. Jų epiblema, kurioje yra trichoblastų, sudarys papildomus šaknų plaukus. Tam naudojamas mechaninis šaknies galiuko nuskinimo būdas, kuris sunaikina virš šaknies kepurės esančią padalijimo zoną. Tai vadinama rinkimu. Ši technika skatina šoninių dalių, ant kurių išsivysto daug šaknų plaukelių, augimą. Tokiu atveju sustoja pagrindinės šaknies augimas. Didelis siurbimo zonos plotas teigiamai veikia augalo augimą ir vystymąsi, didina jo derlių ir gyvybingumą.
Šiame straipsnyje ištyrėme gaubtasėklių šaknų sugerties zonos struktūrines ypatybes, taip pat išsiaiškinome, kokią funkciją atlieka iš epiblemos besivystantis šaknų plaukelis.
