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植物笔记:植物六大器官(壹)— 根(2)(各种变态根)

 jxmzlp 2023-09-07 发布于云南

       上篇推文,我们追溯到了植物根的起源,是由种子里的胚根发育而成。这种由胚根发育而成的根,叫主根,我们顺带了解了大豆、绿豆的根。主根及其上的各级侧根,统称为定根,属于直根系。

       植物的根,除了由胚根发育而成,还有一些出生很特殊的根,我们称之为不定根。

      不定根:是相对于定根而言的,长在胚根之外的其它部位,比如从茎、叶或其它部位生长出来,没有固定着生位置的根。落地生根叶片边缘珠芽上长的根、蝴蝶兰茎上长的根,都是不定根。

       叶上长根:落地生根叶片边缘珠芽上的不定根,落到土里就长成新的植株。

落地生根叶子上长的不定根图片

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       茎上长根:我们熟悉的蝴蝶兰,通常生于低海拔热带和亚热带的丛林树干上,主要依靠茎上肉质圆柱形气生根吸收空气中的水分和养分生存,是标准的附生性兰花。这些气生根嫩时浅绿色,逐渐变成灰白色,除了吸收空气中的养分、水分,还能进行光合作用,促进植株生长。

蝴蝶兰茎上的不定根图片

       萼脊兰也是兰科植物,跟蝴蝶兰一样,茎短小,叶片仅有4-6枚,因此也会在茎上长出发达的气生根,帮助吸收空气中的养分、水分,进行光合作用,促进植株生长。   

脊萼兰茎上长的不定根图片

         这些生长在叶上、茎上的根已经够离谱了吧,但,还有更奇葩的。

        有些植物,在长期进化过程中,营养器官(根茎叶)因适应某一特殊环境而改变原有功能及形态结构,并成为这种植物的遗传特征。这种和一般形态不同的变化成为变态。如果是营养器官根的功能和形态发生了变化,就叫变态根。

        变态根分类

        1、贮藏根(肉质直根与块根)

        2、气生根(支柱根、攀援根、呼吸根)

        3、寄生根

        贮藏根:二年生或多年生草本植物为适应越冬、进行营养贮藏萌发的变态根。因为要贮藏大量营养物质,所以一般会膨大成肥大的根。

        贮藏根可分为肉质直根(如各种萝卜)和块根(如红薯)两大类。

        肉质直根: 各种萝卜及甜菜,究其来源,是由植株主根(来自胚根)发育而成,且极其膨大,所以叫肉质直根。因为株植物只有一个胚根,只能发育成一根主根,所以,一棵萝卜秧子只能有一个肉质直根,即萝卜,这便是俗语  “一 个萝卜一个坑” 的来源。

白萝卜、胡萝卜的肉质直根图片

赵丽蓉老师的萝卜荟萃,全部是肉质直根(变态根、储藏根)图片

        块根:  我们知道,一棵红薯(又叫白薯、地瓜等)秧子可以刨出好多红薯,究其原因,红薯是由侧根发育而成,而侧根可以有很多,自然就会结出很多红薯。

番薯(俗称红薯、红苕、白薯、地瓜等)的块根图片

       气生根:我们之前说过,植物的根一般生长在地底下,但也有不按常理出牌的植物,它们的根生长在空气中,叫气生根。

       不同植物的气生根因用途和特点不同,又可分为攀援根、支柱根、呼吸根。           

      攀援根:攀援根是一种不定根,它通常从藤本植物的木质茎上长出,用于攀附其它物体,使细长柔弱的茎能领先其它物体向上生长,这类不定根称为攀援根。

       最著名的攀援根应该非凌霄莫属,它借舒婷那首《致橡树》名满天下,成了攀高枝专业户。

       由于凌霄的茎比较柔弱,为了去到远方,它会在茎节处长出细小的气生根,像蜈蚣的爪子一样,牢牢地抓在墙壁或其它物体上,借别人的高枝炫耀自己。时间一长,凌霄花的气生根会深入到攀附物体内部,如果继续生长,会对攀附物体造成严重损坏。

下图是地坛公园西南角公厕外的凌霄冬态,便于观察它的攀援根。
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       地锦(俗称爬山虎、爬墙虎)与叶对生的卷须也是攀援根。卷须顶端嫩时膨大呈圆珠形,后遇附着物便扩大成吸盘,然后一步一步顺着墙往上爬,有时整面墙体都会留下它的脚印。感兴趣的小伙伴,可以拜读叶圣陶先生的散文《爬山虎的脚》,看看它是怎么攻城略地的。图片   图片

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        支柱根:当植物的根系不能支持地上部分时,通常会在茎上产生起支持作用的不定根,称为支柱根。

        玉米在土里的根系属于须根系,没有粗大的主根,入土不深,而植株却很高大,容易倒伏,所以它会在茎的基部,沿四周长出一圈根,根的顶端扎到土里,从而能很好地加固和支撑高杆的玉米植株。玉米基部茎上长出来的一圈根即是典型的支柱根图片

        红海榄:是红树科红树属的代表植物,因为生长在海边,为了抵御狂风暴雨的侵袭,会在植株周围长出一根根如三脚架一样的支柱根。(2019年9月拍摄于延庆世园会)图片

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         呼吸根:指背地向上生长, 露出地面, 专司呼吸作用的根。呼吸根中有发达的通气组织, 表面又有皮孔, 为生长在热带海岸或沼泽地带的一些多年生植物适应土壤中缺乏空气条件的变态根。

        榕树一般生长在南方,因当地雨量大,空气湿度高,为了适应这种气候,它会从树的茎干上长出许多长长的锈褐色胡须,即气生根。有的气生根悬挂在半空,从空气中吸收水分和养料,再输送给植株;有的气生根则往下扎入土中,既能帮助吸收和传输营养,还可以起到支撑作用。当这样的气生根越来越多,就形成了独木成林。但其中只有一根树干,其余均为茎或茎上长出的变态根。由此可见,榕树的气生根既是呼吸根,又是支柱根。

榕树气生根(拍自四川乐山)图片

        锦屏藤是葡萄科白粉藤属的多年生草质藤蔓植物,每个茎节处,可以长出5-7根气生根,长度可达4米开外,向下生长,且不同生长阶段的气生根颜色各异,初生的呈紫红色,熟一点的呈黄绿色,成百上千的彩色丝带从空中垂下来,好似一幕幕垂帘,当微风徐徐吹来,气生根便随风摇曳,终成“一帘幽梦”。

锦屏藤气生根(2019年10月拍自云南腾冲古镇)图片

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        寄生根:也称吸根,是寄生植物伸入寄主体内,用以吸收其水分和养料的根,是变态根的一种。

        有些植物,如菟丝子,由于缺乏叶片,无非进行光合作用,它们会在茎上长出变态根,即茎上凸起的部位,也叫“吸器'。“吸器”深入到寄主茎内,不断长大并分化出不同的结构,这些结构和寄主的营养、水分传输系统(筛管和导管)紧密地结合,方便从寄主体内蹭吃蹭喝,获取营养。这类变态根,称为寄生根。

       寄生在菊科植物上的菟丝子(更多内容请参阅  “菟丝子”  及  “报告:小区花丛中出现了植物杀手—菟丝子” )图片

        2020年春节,在西昌街头拍到一株被五花大绑束缚的灌木,凶手正是菟丝子。图片

       以上均为植物的变态根。接下来要介绍的“根瘤”和“菌根”却不是单纯的根,而是植物的根与某些微生物共生形成的特殊构造。

       如果说寄生会对植物造成伤害,那么,共生却是互惠互利的。

       根瘤:土壤中有一种叫根瘤菌的细菌,能侵入到植物根毛组织中,刺激细胞反复分裂,在根上形成一个个像瘤子一样的构造,就叫根瘤。根瘤菌与根共生,能够帮助固定游离氮,给共生植物提供营养;反之,共生植物制造的养料和吸收的水,又可以供给根瘤菌用,从而实现双赢。

          像豆科这类有固氮作用的植物,可以减少氮肥的使用量,增加土壤有机质,并改善土壤的物理性状。有些新开荒的土地,比较贫瘠,就可以先种一些豆科的牧草,比如苜蓿。植物收获后,很多根瘤会留在土里,根瘤菌能把空气中的游离氮转变为植物能利用的含氮化合物,从而增加土壤的肥力。

大豆根瘤(图片来自黄老师)   据说根瘤还是文玩界比较受欢迎的宠儿图片

       菌根:菌根、菌根,到底是菌还是根?根据相关资料介绍,真菌通常都会以菌丝的形态在植物的根上共生,起到根毛的作用,帮助吸收水、无机盐等。而共生植物,反过来又为真菌提供营养物质,二者相互依存共同形成的这个结构,就是菌根。我们平时常见的树木、灌木、草本植物以及人类的主食作物,如水稻、小麦、玉米、土豆等都可以形成菌根。

云杉的菌根(图片来自黄老师)图片

      最后我们来看一张蔬菜荟萃图,看看这些餐桌常客中,谁是植物的根。图片

       揭晓答案

      上图中,属于植物根的只有胡萝卜(肉质直根)、白萝卜(肉质直根)、红薯(块根)。

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