Вязкая смолистая жидкость выделяющаяся из ствола хвойного дерева в месте повреждения
Добавил пользователь Дмитрий К. Обновлено: 19.09.2024
Согласно современной терминологии смоловыделение — это процесс выделения живицы при ранениях деревьев хвойных пород, а смолообразование — процесс биосинтеза и накопления смолистых веществ в деревьях хвойных пород.
В настоящее время наука о подсочке хвойных не имеет полностью экспериментально доказанной теории смоловыделения, хотя частные вопросы этой проблемы разрабатывались многими исследователями. Значительный вклад в изучение механизма смоловыделения при подсочке сделал немецкий исследователь Мюнх, а также наши соотечественники, в том числе А. Е. Арбузов, Е. Ф. Вотчел, Л. А. Иванов, Ф. Н. Терехов, А. Н. Шатерникова, Н. Д. Лесков, Н. Л. Коссович, А. М. Орлова, Ф. Т. Солодкий и другие.
Из-за неполноты доказательств были выдвинуты лишь гипотезы процессов смоловыделения, хотя некоторые из них довольно логично объясняют эти процессы и хорошо согласуются с практикой.
В настоящее время является наиболее доказанной и пользуется наибольшим признанием гипотеза, предложенная Мюнхом и доработанная Л. А. Ивановым (гипотеза Мюнха — Иванова). Согласно данной гипотезе выделение живицы на поверхность среза происходит под воздействием трех сил: силы осмотического давления Р, силы упругого натяжения оболочки клеток выстилающей паренхимы t и гипотетической силы секреторного давления S, которая выталкивает каждую образовавшуюся в плазме частицу живицы в смоляной канал через оболочку эпителиальной клетки с силой 12—20 атм. Предполагается, что источником энергии проталкивания частиц живицы через оболочку клеток внутрь смоляного хода могут быть электрические силы, возникающие в результате разности потенциалов внутри выстилающих клеток эпителия и полости канала смоляного хода. Эти две силы и сила секреторного давления действуют совместно как при заполнении смоляного канала живицей, так и при его опорожнении.
Рассмотрим, как взаимодействуют эти силы в процессе заполнения канала живицей. В опорожненном канале эпителиальные клетки наполнены водой и заполняют всю полость канала. В данном случае упругое натяжение клеток (тургор) максимально, осмотическое давление (возможность поступления воды в уже заполненные водой клетки) минимально, секреторное давление (в данном случае сила давления живицы на стенки выделительных клеток) минимально.
В процессе заполнения смоляного канала живицей ее давление на стенки клеток S возрастает, тургор уменьшается, а осмос увеличивается за счет выдавливания из клеток воды. В результате соотношение сил в полностью заполненном живицей канале составит: S — max, Р — max, t — min.
При этом S = Р, a t = 0; выделительные клетки сдавлены и почти полностью лишены воды, давление живицы в канале достигает максимума.
При вскрытии смоляного канала за счет разности давлений внутри канала (20 атм.) и снаружи (1 атм.) живица начинает выделяться на поверхности среза. Поскольку каналы малы по диаметру, а живица — довольно вязкий продукт, она сразу не вытекает из канала и давление в нем сохраняется максимальным на определенной глубине, где перепад давления окажется недостаточным для продавливания живицы через канал и преодоления сил сцепления.
В результате неодинакового распределения давления от среза вглубь канала и различного воздействия давления на клетки эпителия они будут в разной степени засасывать в себя воду, увеличиваться в размерах и выдавливать живицу на поверхность среза. Чем ближе к срезу, тем клетки будут разбухать в большей степени, а чем дальше вглубь древесины, тем в меньшей. По мере снижения давления внутри канала и разбухания клеток у поверхности среза скорость и интенсивность смоловыделения снижаются, что способствует увеличению испарения наиболее летучих частей скипидара, загущению живицы и в результате приводит к образованию пробки из закристаллизовавшейся живицы.
Кроме испарения скипидара, кристаллизации живицы способствует и наличие в ней воды. Живица, находящаяся в смоляных ходах, не кристаллизуется только по причине полного отсутствия в ней воды.
Так, например, в сосновой живице, полностью обезвоженной с помощью селикогеля, даже через год не наблюдалось никаких кристаллов, а в живице с примесью всего 0,1 % воды кристаллы образовывались уже в течение времени от 8 ч до 3 дней.
Причиной этого является то, что смоляные кислоты более гидрофильны, чем терпентинное масло, и молекулы смоляных кислот в присутствии капелек воды скапливаются на их поверхности и ориентируются, т. е. водяные капельки действуют в живице, как зародыши кристаллов. В живице, полученной путем нанесения ранений, всегда содержится вода из поврежденных тканей, поэтому такая живица даже при полной изоляции от атмосферы, должна кристаллизоваться.
После прекращения смоловыделения и образования пробки из закристаллизовавшейся живицы в пределах пробки выделительные клетки погибают и просмоляются (на 1—2 мм), а расположенные дальше по каналу вглубь древесины сохраняют свою жизнедеятельность и продолжают продуцировать живицу.
На продольном разрезе вертикального смоляного канала изображена схема разных стадий процессов смоловыделения (рис. 3.8, I—III) и смолообразования (рис. 3.8, IV—V).
Срок полного восстановления давления в опорожненных смоляных каналах для различных видов сосны и отдельных деревьев неодинаков и зависит от условий произрастания. В среднем считается, что полное восстановление убыли живицы после нанесения подновки происходит за 8—10 дней. При этом, по данным Мюнха, в каждый последующий день паузы образуется 2/3 живицы, образовавшейся в предыдущий день. Пусть в первый день паузы образовалась масса живицы, равная а, то во второй — а/1,5, в третий — а/1,5 2 , а при паузе вздымки х дней — а/1,5 х-1 .
Рис. 3.8. Разрез вертикального смоляного хода в разных стадиях процесса смоловыделения (I—III) и смолообразования (IV—V)
По данным научных исследований, в первый день паузы восстанавливается ровно треть выделившейся живицы. В дальнейшем по мере сжатия клеток и возрастания осмотического противодавления секреторному давлению скорость новообразования живицы снижается.
Таким образом, гипотеза Мюнха — Иванова является таковой лишь по причине недоказанности секреторного давления. Однако она хорошо мотивирована, научно обоснована с точки зрения анатомии и физиологии растений, имеет многочисленные косвенные подтверждения в ряде экспериментальных работ и дает возможность ее практического применения при разработке техники и технологии добычи живицы.
Согласно современной терминологии смоловыделение — это процесс выделения живицы при ранениях деревьев хвойных пород, а смолообразование — процесс биосинтеза и накопления смолистых веществ в деревьях хвойных пород.
В настоящее время наука о подсочке хвойных не имеет полностью экспериментально доказанной теории смоловыделения, хотя частные вопросы этой проблемы разрабатывались многими исследователями. Значительный вклад в изучение механизма смоловыделения при подсочке сделал немецкий исследователь Мюнх, а также наши соотечественники, в том числе А. Е. Арбузов, Е. Ф. Вотчел, Л. А. Иванов, Ф. Н. Терехов, А. Н. Шатерникова, Н. Д. Лесков, Н. Л. Коссович, А. М. Орлова, Ф. Т. Солодкий и другие.
Из-за неполноты доказательств были выдвинуты лишь гипотезы процессов смоловыделения, хотя некоторые из них довольно логично объясняют эти процессы и хорошо согласуются с практикой.
В настоящее время является наиболее доказанной и пользуется наибольшим признанием гипотеза, предложенная Мюнхом и доработанная Л. А. Ивановым (гипотеза Мюнха — Иванова). Согласно данной гипотезе выделение живицы на поверхность среза происходит под воздействием трех сил: силы осмотического давления Р, силы упругого натяжения оболочки клеток выстилающей паренхимы t и гипотетической силы секреторного давления S, которая выталкивает каждую образовавшуюся в плазме частицу живицы в смоляной канал через оболочку эпителиальной клетки с силой 12—20 атм. Предполагается, что источником энергии проталкивания частиц живицы через оболочку клеток внутрь смоляного хода могут быть электрические силы, возникающие в результате разности потенциалов внутри выстилающих клеток эпителия и полости канала смоляного хода. Эти две силы и сила секреторного давления действуют совместно как при заполнении смоляного канала живицей, так и при его опорожнении.
Рассмотрим, как взаимодействуют эти силы в процессе заполнения канала живицей. В опорожненном канале эпителиальные клетки наполнены водой и заполняют всю полость канала. В данном случае упругое натяжение клеток (тургор) максимально, осмотическое давление (возможность поступления воды в уже заполненные водой клетки) минимально, секреторное давление (в данном случае сила давления живицы на стенки выделительных клеток) минимально.
В процессе заполнения смоляного канала живицей ее давление на стенки клеток S возрастает, тургор уменьшается, а осмос увеличивается за счет выдавливания из клеток воды. В результате соотношение сил в полностью заполненном живицей канале составит: S — max, Р — max, t — min.
При этом S = Р, a t = 0; выделительные клетки сдавлены и почти полностью лишены воды, давление живицы в канале достигает максимума.
При вскрытии смоляного канала за счет разности давлений внутри канала (20 атм.) и снаружи (1 атм.) живица начинает выделяться на поверхности среза. Поскольку каналы малы по диаметру, а живица — довольно вязкий продукт, она сразу не вытекает из канала и давление в нем сохраняется максимальным на определенной глубине, где перепад давления окажется недостаточным для продавливания живицы через канал и преодоления сил сцепления.
В результате неодинакового распределения давления от среза вглубь канала и различного воздействия давления на клетки эпителия они будут в разной степени засасывать в себя воду, увеличиваться в размерах и выдавливать живицу на поверхность среза. Чем ближе к срезу, тем клетки будут разбухать в большей степени, а чем дальше вглубь древесины, тем в меньшей. По мере снижения давления внутри канала и разбухания клеток у поверхности среза скорость и интенсивность смоловыделения снижаются, что способствует увеличению испарения наиболее летучих частей скипидара, загущению живицы и в результате приводит к образованию пробки из закристаллизовавшейся живицы.
Кроме испарения скипидара, кристаллизации живицы способствует и наличие в ней воды. Живица, находящаяся в смоляных ходах, не кристаллизуется только по причине полного отсутствия в ней воды.
Так, например, в сосновой живице, полностью обезвоженной с помощью селикогеля, даже через год не наблюдалось никаких кристаллов, а в живице с примесью всего 0,1 % воды кристаллы образовывались уже в течение времени от 8 ч до 3 дней.
Причиной этого является то, что смоляные кислоты более гидрофильны, чем терпентинное масло, и молекулы смоляных кислот в присутствии капелек воды скапливаются на их поверхности и ориентируются, т. е. водяные капельки действуют в живице, как зародыши кристаллов. В живице, полученной путем нанесения ранений, всегда содержится вода из поврежденных тканей, поэтому такая живица даже при полной изоляции от атмосферы, должна кристаллизоваться.
После прекращения смоловыделения и образования пробки из закристаллизовавшейся живицы в пределах пробки выделительные клетки погибают и просмоляются (на 1—2 мм), а расположенные дальше по каналу вглубь древесины сохраняют свою жизнедеятельность и продолжают продуцировать живицу.
На продольном разрезе вертикального смоляного канала изображена схема разных стадий процессов смоловыделения (рис. 3.8, I—III) и смолообразования (рис. 3.8, IV—V).
Срок полного восстановления давления в опорожненных смоляных каналах для различных видов сосны и отдельных деревьев неодинаков и зависит от условий произрастания. В среднем считается, что полное восстановление убыли живицы после нанесения подновки происходит за 8—10 дней. При этом, по данным Мюнха, в каждый последующий день паузы образуется 2/3 живицы, образовавшейся в предыдущий день. Пусть в первый день паузы образовалась масса живицы, равная а, то во второй — а/1,5, в третий — а/1,5 2 , а при паузе вздымки х дней — а/1,5 х-1 .
Рис. 3.8. Разрез вертикального смоляного хода в разных стадиях процесса смоловыделения (I—III) и смолообразования (IV—V)
По данным научных исследований, в первый день паузы восстанавливается ровно треть выделившейся живицы. В дальнейшем по мере сжатия клеток и возрастания осмотического противодавления секреторному давлению скорость новообразования живицы снижается.
Таким образом, гипотеза Мюнха — Иванова является таковой лишь по причине недоказанности секреторного давления. Однако она хорошо мотивирована, научно обоснована с точки зрения анатомии и физиологии растений, имеет многочисленные косвенные подтверждения в ряде экспериментальных работ и дает возможность ее практического применения при разработке техники и технологии добычи живицы.
121. Систематическое наблюдение за состоянием земельного фонда для своевременного выявления динамики и устранения негативных процессов называется:
• мониторингом
122. Скорость возобновления водных ресурсов гидросферы, выражаемая числом лет (или суток), необходимых для полного возобновления водных ресурсов, называется:
• активностью водообмена
123. Скорость разрушения биогенов в настоящее время, по сравнению с прошлыми геологическими эпохами
• выше на 3 порядка
124. Слой атмосферы, отражающий жесткое космическое излучение, характеризуется повышенной концентрацией молекул
• озона
125. Смесь прозрачных смолистых веществ, выделяющихся из стволов хвойных деревьев в местах повреждений, называется:
• живицей
126. Собственное воздействие человека на природную среду, численно равное отношению местной плотности населения к фоновой плотности, называется:
• показателем демографического воздействия
127. Совокупность выявленных в недрах полезных ископаемых, пригодных и доступных для промышленного использования, называется:
• ресурсом
128. Совокупность особей вида с общими условиями, необходимыми для поддержания его численности на определенном уровне в течение длительного периода, называется:
• популяцией
129. Совокупность отходов, имеющих общие признаки, соответствующие системе классификации отходов, называется:
• видом
130. Совокупность приуроченных к данной территории природных рекреационных ресурсов, совместная эксплуатация которых технически возможна, экономически эффективна и экологически допустима, называется рекреационным
• потенциалом
131. Согласно ГОСТу, токсичные отходы подразделяются на ____________________ класса(-ов) опасности.
• 4
132. Согласно принципам рационального использования водных ресурсов приоритетным видом водопользования является водоснабжение
• питьевое
133. Содержание в воде растворенного кислорода, необходимого для окисления или разложения находящихся в воде загрязняющих веществ, называется:
• биохимической потребностью в кислороде
134. Содержание вещества, при котором у 50% подопытных животных наступает летальный исход, носит название показателя
• летальной дозы
135. Содержание химических соединений, соответствующее их естественным концентрациям в почвах различных почвенно-климатических зон, не испытывающих заметного антропогенного воздействия, называется:
• фоновым
Оборудование: игровые карточки; на лицевой стороне каждой карточки – номер вопроса и его стоимость в баллах, на обратной – сам вопрос.
Условия игры: три команды поочередно выбирают номер вопроса и, посовещавшись не более 30 секунд, отвечают. Если ответ неверный, на этот вопрос отвечает следующая команда. На вопросы, обозначенные звездочкой (*), команда отвечает сама или передает их по своему желанию другой команде.
1 (2 балла). Когда и из чего получили первую бумагу? (Ответ. Впервые бумага была получена осаждением на сетке растительных волокон из водной суспензии в Китае Цай Лунем во II в. Способ получения бумаги хранился в секрете, и лишь в начале VI в. он стал известен в Японии. Примерно в то же время (VI–VIII вв.) производством бумаги начинают заниматься в других странах Азии. В отличие от китайского способа, по которому бумага вырабатывалась из свежего растительного волокна, из-за отсутствия подобного сырья бумагу стали изготовлять из пенькового и льняного тряпья на шелковых или волосяных ситах, натянутых на деревянную рамку. В XIX в. ученый Шеффер предложил способ получения бумаги из древесины.)
2 (2 балла). Что такое живица, из чего ее добывают, для чего используют? (Ответ. Бесцветная вязкая смолистая жидкость, выделяющаяся при повреждении деревьев хвойных пород. Из нее получают скипидар, канифоль.)
3 (1 балл). Почему у ели всегда острая вершина? (Ответ. Ель непрерывно растет в течение всей жизни.)/p>
4 (1 балл). В каком лесу влажнее почва – там, где больше брусники или больше черники? (Ответ. В черничном лесу почва влажнее.)
5 (1 балл). Древесина какого хвойного дерева очень устойчива к гниению? (Ответ. Древесина лиственницы.)
6 (1 балл). Какие срубленные хвойные деревья нельзя транспортировать самосплавом по воде? (Ответ. Лиственницу.)
7 (2 балла). Какое хвойное дерево (на Кавказе) живет 2–3 тыс. лет? (Ответ. Тисс.)
8 (1 балл). Встречается ли сибирская (кедровая) сосна в виде кустарника? (Ответ. Да, это кедровый стланик.)
9* (1 балл). Кто ест в лесу кедровые орешки? (Ответ. Кедровка, белка, бурундук и др.)
10 (2 балла). Какие хвойные выращивают в домашних условиях? (Ответ. Туя, гинкго, кипарис, криптомерия.)
11 (3 балла). Чем интересно растение гинкго, где оно встречается? (Ответ. Это реликтовое голосеменное растение встречается в Южном Китае, Японии.)
12 (2 балла). Какой лес называют лесом без тени? (Ответ. Саксауловый.)
13 (2 балла). Где растет пробковый дуб, чем он ценен? (Ответ. Пробковый дуб растет в Средиземноморье. Пробка – изоляционный материал и материал для закупоривания бутылок.)
14 (2 балла). Что такое мореный дуб, чем он ценен? (Ответ. Древесину дуба вымачивают несколько лет, она становится серого или черного цвета; мореный дуб используют для изготовления дорогой мебели.)
15 (4 балла). Где растет тюльпанное дерево, каковы его особенности? (Ответ. Тюльпанное дерево растет в Китае, Северной Америке. Имеет пирамидальную крону, крупные, похожие на тюльпан, цветки. Медонос, из коры изготовляют лекарство.)
16* (4 балла). Где растет конфетное дерево? Чем оно интересно? (Ответ. Конфетное дерево растет в субтропической зоне. Употребляют в пищу сладкие и мягкие плодоножки плодов; сбор с одного дерева – до 35 кг в год.)
17 (1 балл). Полезен ли лесу рыжий муравей? (Ответ. Да, он уничтожает вредителей.)
18 (1 балл). Какой самый страшный враг леса? (Ответ. Пожар.)
19 (3 балла). Как используют хлебное дерево, где оно растет? (Ответ. Хлебное дерево растет на Цейлоне, в Индонезии. Плоды содержат много крахмала, сбраживаются в тестоподобную массу, из которой пекут хлеб. Двадцатилетнее дерево может прокормить семью из 2–3 человек в течение года.)
20 (3 балла). У каких хвойных самые крупные шишки? (Ответ. Австралийские араукарии имеют шишки размером с человеческую голову.)
21 (2 балла). Назовите ядовитые растения леса. (Ответ. Тисс, вех, волчье лыко, вороний глаз, бересклет, прострел и др.)
22 (1 балл). Какой поэт написал эти строки:
23* (1 балл). Какой поэт написал эти строки:
24 (1 балл). Какой поэт написал эти строки:
25 (1 балл). Какой поэт написал эти строки:
26 (1 балл). Назовите хвойное дерево с опадающими иглами. (Ответ. Лиственница.)
Читайте также: