Növényi gyökér — felépítés, típusok, szerep és mikorrhiza
Ismerd meg a növényi gyökér felépítését, típusait, működését és a mikorrhiza szerepét a víz- és tápanyagfelvételben — részletes, érthető útmutató.
A növény gyökere az a rész, amely általában a talajba van temetve. A gyökerek általában mindig a talaj alatt vannak, bár néha a gyökerek a talaj felett is lehetnek. Ezt nevezzük léggyökérnek.
A szárak is lehetnek néha a talaj alatt (például a burgonya esetében). A gyökereknek nincsenek levelei, és belül különböznek a száraktól.
A növényeknek különösen három okból van szükségük a gyökereikre: A gyökerek vizet és tápanyagokat, egyfajta táplálékot vesznek fel a talajból. Ezt a táplálékot gyakran el is tárolják. És rögzítik a növényeket a talajhoz.
A legtöbb növényi gyökér azonban csak akkor működik a legjobban, ha a gombák segítenek neki. A gyökerek és a gombák közötti szimbiózist mikorrhiza néven ismerjük.
Kétféle gyökérrendszer létezik:
- a csapgyökérrendszer: van egy nagyon nagy gyökér, amely a földbe hatol, és sok kisebb gyökér, amelyek ebből jönnek ki.
- a diffúz gyökérzet: sok gyökér van, amelyek minden irányba mennek.
Egyes gyökerek nagyon mélyen a földbe nyúlnak. Az Egyesült Államokban, Arizonában találtak egy gyökeret, amely 60 m mélyen a felszín alatt volt.
A gyökerek is nagyon erősek. Egyes fák gyökerei képesek elpusztítani a köveket. A gyökerek nem zöldek, mert a sejtekben nincs klorofill.
Felépítés és belső szerkezet
A gyökerek belső szerkezete több jól elkülöníthető rétegből áll. A legkülső rész a gyökérbőr (epidermisz), amelyen gyakran apró, ujj-szerű gyökérszőrök (root hairs) nőnek — ezek jelentősen növelik a felszívó felületet. A bőr alatt található a kéreg (cortex), amely vizet és tartalék anyagokat képes raktározni. A belső oldalán van az endodermisz, amely szabályozza, hogy mi juthat be a vízvezető (xylem) és szállító (phloem) szöveteket tartalmazó központi hengerbe.
A gyökér csúcsán a merisztéma (osztódó sejtek) felel a növekedésért, míg a gyökérsüveg (root cap) védi a növekedő csúcsot és elősegíti a talajban való előrehaladást. Sok fajnál a gyökerek laterális (oldal) gyökereket hoznak létre a pericycle nevű sejtsorból.
Típusok és különleges gyökerek
- Csapgyökérrendszer (taproot): egy vastag főgyökérből erednek az oldalgyökerek. Jellemző például sok egynyári és kétszikűre.
- Diffúz vagy rostos gyökérzet: sok hasonló vastagságú gyökér, amelyek sűrű hálózatot alkotnak — tipikus a fűféléknél.
- Léggyökerek (aerial/adventitious roots): a talaj felett képződnek, támasztó vagy lélegeztető szerepük lehet (például mangrove-ok pneumathoforjai).
- Tápláló és raktározó gyökerek: egyes növények gyökerei (pl. répa, paszternák, cékla) tápanyagot raktároznak télre vagy a vegetatív szaporodáshoz.
- Támasztó gyökerek (prop roots): nagy, erős gyökerek, amelyek megakadályozzák a fa felborulását (például nád vagy kukorica egyes fajtái).
A gyökerek szerepei
A gyökerek több fontos funkciót látnak el:
- Vízelvétel és tápanyag-felvétel: a talajból felvett víz és ásványi anyagok a növény vízháztartását és tápanyagellátását biztosítják.
- Rögzítés: a gyökérzet stabilan rögzíti a növényt a talajhoz, ezzel véd a kihúzódástól és erős széltől.
- Raktározás: szénhidrátokat és más tartalék anyagokat tárolhatnak, ami különösen fontos a tavaszi újrahajtáshoz vagy időszakos stressz átvészeléséhez.
- Szaporodás: vegetatív módon (izogumók, indák gyökerei) új egyedek jöhetnek létre.
- Talaj és ökoszisztéma: gyökerek lazítják a talajt és segítik a víz beszivárgását, csökkentik az eróziót, és élőhelyet adnak sok talajlakó élőlénynek.
Mikorrhiza — a gyökér és a gomba szimbiózisa
A gyökerek és a gombák közötti szimbiózis, a mikorrhiza, a növények számára rendkívül előnyös. A gombafonalak növelik a talaj víz- és tápanyagfelvevő felületét, különösen a foszfor és néhány nyomelem esetében. Cserébe a növény a fotoszintézis során előállított szerves anyagokkal (cukrok) látja el a gombát.
Alapvető típusok:
- Ektomikorrhiza: a gombafonalak a gyökér külső felületén képeznek hálót, és nem hatolnak be a gyökérsejtek belsejébe; sok fafajnál jellemző (fák és erdők).
- Endomikorrhiza (arbuszkuláris mikorrhiza): a gombafonalak behatolnak a gyökér sejtjei közé és ott speciális kapcsolatokat (arbuszkulumok) hoznak létre; ez nagyon gyakori a gyökérzet nagy részénél és sok termesztett növénynél előfordul.
A mikorrhiza javítja a tápanyagfelvételt, növeli a növény stressztűrését (aszály, kórokozók), és szerepe lehet a talajban lévő szén megkötésében is.
Élettani és viselkedési jelenségek
A gyökerek növekedése geotropizmust mutat: a növekedés iránya a gravitáció irányát követi. A növekedést a növényi hormonok, különösen az auxin szabályozzák, amelyek befolyásolják a sejtmegnyúlást és oldalgyökerek kialakulását. A gyökerek folyamatosan lélegeznek (oxigént használnak), ezért a tömör, levegőtlen talaj rossz körülmény a gyökérnövekedésre.
Alkalmazkodások és különleges példák
Sok növény adaptálódott különleges talaj- és éghajlati viszonyokhoz: a sivatagi növények mélyre nyúló vagy kiterjedt gyökérhálózattal keresik a ritka csapadékot, while vízi vagy lápos növények gyakran sekély, kiterjedt gyökérzetet fejlesztenek. Mangrove fák speciális lélegeztető gyökereket (pneumatophorokat) hoznak létre, amelyek a levegőből veszik fel az oxigént.
Érdekességek
- A világ legmélyebbre hatoló gyökerei igen lenyűgözőek: egyes növények gyökerei több tíz métert is elérhetnek, ahogy az Arizonában talált, 60 m mélyen található példány is mutatja.
- A gyökerek képesek hatalmas mechanikai erő kifejtésére: a növekvő gyökerek repeszthetik vagy átmozdíthatják a köveket és akár épületek alapját is meggyengíthetik.
Összefoglalva: a gyökér nem csupán „a talaj alatt lévő rész” — összetett szerkezetű, sokrétű funkciójú és gyakran szoros kapcsolatban él más élőlényekkel, különösen mikorrhizás gombákkal, amelyek nélkül sok növény kevésbé volna hatékony a tápanyagfelvételben és a túlélésben.
Koriander gyökerek
Kitett gyökerek
Egy fiatal pōhutukawa fa (Metrosideros excelsa) léggyökere, Mount Wellington, Auckland, Új-Zéland
Mangroveerdők a Nyugat-Bali Nemzeti Parkban, Indonézia. Figyeljük meg a légi gyökereket
Gyökérnövekedés
A gyökerek a növény egész életében növekednek. A gyökércsúcstól kezdve hosszabbodnak, és minden egyes gyökér végére újabb sejtek kerülnek. A gyökér sejteket ad a csúcsukhoz, és a csőszerű testük körüli sejtek növekedésével egyre kövérebbek lesznek.
Minden gyökér csúcsán van egy kis csoport kemény, elhalt, kemény sejt, az úgynevezett gyökérsapka. A gyökérsapka a gyökércsúcs legerősebb része, és az a feladata, hogy átnyomja magát a földön, hogy nedvességet és tápanyagokat keressen, és megvédje a növényt.
Légi gyökerek
A gyökerek általában a föld alatt találhatók, de néhány esetben ez nem így van. Az esőerdőben a levegő meleg és párás (sok vizet tartalmaz). Egyes esőerdei növények, az úgynevezett epifiták közvetlenül a fákon nőnek. Gyökereik a levegőben lógnak vagy a fákon növő mohába futnak. Sok léggyökér, közvetlenül a levegőből, a ködből, a harmatból vagy a párás levegőből kapja a vizet és a tápanyagbevitelt.
Egyes fák gyökerei a föld felett és a föld alatt is vannak. A mangrovefáknak léggyökerei vannak (a levegőbe nyúló gyökerek). A levelekhez hasonlóan gázcserét folytatnak a légkörrel. A mangrove mocsár vízzel teli talajának alacsony oxigénszintjéhez való alkalmazkodást jelentenek.
A banyánfa gyökérzete a föld alatt van, de vannak olyan gyökerei is, amelyek az ágaiból indulnak ki, és a föld felé nőnek. Ezek a gyökerek nemcsak vizet és tápanyagokat vesznek fel a talajból, hanem segítenek a banyánfa hosszú ágainak alátámasztásában is. Ennek az extra támasztéknak köszönhetően a banyánfa ágai nagyon hosszúak lehetnek. A Maui állambeli Lahainában található banyánfának, amelyet 1873-ban ültetett egy William Owen Smith nevű férfi, olyan hosszúak az ágai, hogy ez az egyetlen fa egy teljes négyzetméternyi háztömböt borít be a városban.
A légi gyökerekről még sok minden ismeretlen.
Gyökérrendszerek
Két fő gyökérrendszer létezik: a csapgyökérrendszerek és a rostos gyökérrendszerek. A csapgyökérrendszerben egy vastag főgyökér nő lefelé a növény szárából, és sok kisebb másodlagos gyökér ágazik le róla. A csapgyökérrendszer általában mélyebb, mint amilyen széles. Gyakran eszünk csapgyökereket, például sárgarépát és fehérrépát.
A szálas gyökérzetnek sok gyökere van, amelyek sok irányba nőnek. Nincs egyetlen fő gyökér. A szálas gyökérzet rendszerint szélesebb, mint mély.
Gyökérszivattyúzás
Általában azt feltételezik, hogy a hagyományos (nem légnemű) szárazföldi gyökerekbe a tápanyagokat a vízzel együtt pumpálják be, a víz pedig ozmózis útján jut a gyökerekbe. A nagy fákon, például az óriás mamutfenyőn végzett legújabb vizsgálatok kimutatták, hogy a kezdeti növekedés után a szivattyúzási teljesítmény nagy részét a növények szárában és leveleiben lévő, elágazó xilémában lévő erős kapilláris hatás mellett a transzspiráció - a levelekből történő vízpárolgás - miatt hidraulikus szívás révén kapják.
Kérdések és válaszok
K: Mik a növények gyökerei?
V: A növény gyökerei azok a részek, amelyek általában a talajba vannak eltemetve.
K: A gyökerek lehetnek a föld felett is?
V: Igen, a gyökerek lehetnek a föld felett is, és ezt nevezzük léggyökérnek.
K: Miért van szükségük a növényeknek a gyökereikre?
V: A növényeknek különösen három okból van szükségük a gyökereikre: 1) a víz és a tápanyagok felvételére a talajból, 2) a táplálék tárolására, és 3) a növények talajhoz rögzítésére.
K: Mi az a mikorrhiza?
V: A mikorrhiza a gyökerek és a gomba közötti szimbiózis, amely segíti a legtöbb növény gyökereinek legjobb működését.
K: Hányféle gyökérrendszer létezik?
V: Kétféle gyökérrendszer létezik: a csapgyökérrendszer és a diffúz gyökérrendszer.
K: Milyen mélyre hatolhatnak egyes gyökerek a talajban?
V: Egyes gyökerek nagyon mélyre tudnak hatolni a talajba, és egy gyökér, amelyet az USA-ban, Arizonában találtak, 60 m mélyen a felszín alatt volt.
K: Miért nem zöldek a gyökerek?
V: A gyökerek azért nem zöldek, mert a sejtekben nincs klorofill.
Keres