Поперечный разрез хвоинки ели строение

Добавил пользователь Евгений Кузнецов
Обновлено: 19.09.2024

VII. Дендрологическая характеристика видов рода Pinus L.

Посадочный материал - "сосна" объединяет вечнозеленые однодомные виды, растущие в основном в Северном полушарии. Самый большой род в семействе Сосновые по числу видов (около 100)- сосна. За исключением немногочисленных прямостоячих или стелющихся кустарников, это крупные, стройные деревья, достигающие высоты 30 - 50 (до 70) м и в диаметре до 2 - 4 м, с ажурной яйцевидной, высоко поднятой кроной, приобретающей с возрастом округлую и зонтиковидную плоскую форму. Ветвление строго мутовчатое, с укороченными и удлиненными побегами. Удлиненные побеги несут только редуцированные бурые чешуевидные листья, в пазухах которых находятся небольшие (рудиментарные) укороченные побеги, несущие пучок из 2, 3 или 5 (иногда 1 или 4) зеленых хвоинок, между которыми находится почка. Основание пучка окружено перепончатым влагалищем. Соответственно количеству хвоинок в пучке различают двух-, трех- или пятихвойные сосны (рис. 12 и 13).

Каждая хвоинка в сечении плоско-выпуклая или трехгранная, имеющая в средней жилке один или два проводящих пучка. Этот признак, наряду с другими, был положен в основу деления рода Pinus на два подрода: Strobus (прежнее название Haploxylon) и Pinus (прежнее название Diploxylori).

Мужские стробилы всех сосен в колосках, собраны у основания побегов текущего года в пазухах чешуевидных листьев. Пыльца с воздушными мешками.

Женские стробилы конечные или боковые, одиночные или по нескольку; кроющие чешуйки кожистые, короче семенных в шишке незаметные.

Шишки прямостоячие, отклоненные или свисающие, очень разнообразные по величине и форме (видоспецифичные); семенные чешуйки с утолщением или щитком на конце и с пупком, называемым апофизом. Щиток в виде ромба с бугорком в центре (виды подрода Pinus) или щиток треугольной формы с бугорком на конце (виды подрода Strobus).

Семена длинноокрыленные, реже короткоокрыленные или бескрылые.

Всходы с 4- 15 семядолями, за которыми в продолжение одного-двух лет следует одиночная хвоя, после чего на удлиненных побегах развиваются только чешуевидные листья, а на укороченных побегах - только пучки хвои.

Годичный прирост из одного или нескольких междоузлий.

Корневая система развитая, с глубоко идущим главным корнем, у многих видов скороотмирающим, и многочисленными боковыми корнями.

Большинство видов сосен являются характерными и широко распространенными породами-лесообразователями. Многие виды сосны образуют обширные ареалы, являясь экономически важными породами, дающими ценную древесину и живицу для разнообразных химических продуктов. Виды, образующие крупные, съедобные семена, являются ценными орехоносными растениями, которые следует разводить для получения семян с последующим использованием их в пищевой промышленности. Велико лесоводственное и звероводственное значение этих сосен.

Наиболее целесообразно рассматривать на лабораторных занятиях особенности морфологии и биологии различных видов сосен, объединяя их в сходные группы или секции по 2 подродам.

Подрод Pinus или Diploxylon Kochm. К нему относятся так называемые твердые двухвойные сосны, имеющие два проводящих пучка в хвое и древесину с большим содержанием смолы, чаще всего темноокрашенную. Внутренние стенки трахеид со значительными выростами, иногда образующими сетку. Центральный цилиндр хвои имеет 2 сосудистых пучка; у основания пучков хвои имеются чешуевидные листья с низбегающим основанием. Годичный прирост из одного или нескольких междоузлий.

Посадочный материал: cосна обыкновенная, сосна горная, сосна черная, австрийская, сосна крымская, сосна приморская, сосна смолистая и другие относятся к секции Eupitus Spach. Виды этой секции имеют в пучке по 2 хвоинки, годичный прирост состоит из междоузлия, смоляные ходы периферические или паренхиматические. Семена с длинным отделяющимся крылом.
В табл. 8 приводится сравнительная характеристика некоторых видов этой секции.

Виды сосны, имеющие годичный прирост из нескольких междоузлий, объединяются в секция Bankisia Мауr. У видов этой секции в пучках по 2 хвоинки, семена с длинным отделяющимся крылом подобно видам первой секции. В табл. 9 приводится сравнительная характеристика сосны Банкса, сосны скрученной, сосны алепской, сосны пицундской, сосны эльдарской, относящихся к секции Bankisia Mayr.

Многочисленной по количеству видов является секция Taeda Spach., которая объединяет сосны с годичным приростом в несколько междоузлий, в пучках по 3 хвоинки, с паренхиматическими смоляными ходами и семенами с длинным отделяющимся крылом.

К этой секции относятся сосна ладанная (P. taeda L.), с. жесткая (P. rigida Mill.), с. замечательная (P. radiata Don.), с. белая калифорнийская, или с. Сабина (P. Sabiniana Dougl.), с. Культера (P. Coulteri Don.). Два последних вида имеют крупные съедобные семена (рис. 14 и 15).

Большой познавательный интерес имеет секция Pinea Endl., в которую выделены двухвойные сосны с периферическими смоляными ходами и с очень коротким, отделяющимся вилочкой крылом, с годичным приростом из одного междоузлия. К этой секции относится сосна итальянская, пиния - P. pinea.

Семена этого вида до 2 см длиной, с толстой оболочкой, съедобные, 1,2 тыс. шт. семян весят 1 кг. Всходы с 10 - 13 семядолями. Родина этого вида сосны - Средиземноморье, в Приморском поясе до 1000 м высоты. Этот вид широко культивируется на Южном берегу Крыма и в сухих районах Черноморского побережья.

В табл. 10, 11 и 12 приводятся сравнительные характеристика трех секций сосен подрода Strobus (рис. 16, 17).

Рис. 12. Форма шишек некоторых видов сосны секции Eupitys Spach: 1-с. обыкновенная; 2-с. крымская; 3-с. приморская

Рис. 13. Форма шишек и семенных чешуй некоторых видов сосны секции Banksia Mayr.: 1-c. банксовая; 2-c. скрученная; 3-c. пицундская; 4 - закладка боковых женских стробил: а - семенная чешуйка сверху; б - семенная чешуйка сбоку

Сравнительная характеристика некоторых видов сосны

Таблица секции Eupitys Spach.

Таблица 9. Сравнительная характеристика некоторых видов сосен секции Banksia Mayr.

Рис. 14. Форма шишек и семенных чешуй: 1 - сосны Культера (P. Coulteri Don.); 2 - сосны Бунге (Я. Bungeana Zucc.), имеющих съедобные семена и три хвоинки в пучке

Рис. 15. Форма шишек и семян: 1 - сосны желтой (P. ponderosa Dougl.); 2 - сосны съедобной (P. edulis Engelm.)

Таблица 10. Сравнительная характеристика некоторых видов сосен секции Cembra Spach.

Признаки	С. кедровая, сибирская - P. sibirica Mayr.	С. корейская, или маньчжурская, кедровая - P. koraiensis Sieb.	Кедровый стланик - P. pumila Rgl.
Высота, м	30-35	34-40	4-5
Крона	Густая, конусовидная, у старых - широкая яйцевидная	Средней густоты, ширококонусовидная, часто многовершинная	Стелющаяся, распростертая
Кора	Гладкая, серая, ниже - серо-бурая, бороздчатая	Гладкая, тонкая, темно-серая	Темно-серая, гладкая
Побеги	Густо-рыжеопушенные	Тонкие, густо-ржавоопушённые	Густо-буроопушённые
Почки	Конические, 6-10 мм дл., несмолистые, чешуйки красно-бурые с белыми краями	Удлиненно-овальные, с оттянутым острием, 1—1,8 см дл., сильно смолистые чешуйки отогнутые ланцетные	Цилиндрические, на конце заостренные, красноватые, сильно смолистые, около 1 см дл., с заостренными ланцентными чешуйками
Хвоя	Плотная, торчащая, 6-13 см дл., 1-2 мм шир., темно-зеленая, по краю зазубренная, с голубоватыми устьичными полосами	Сизовато-зеленая, плотная, 15-17 (до 20) см дл., 1-1,5 мм шир., по краям мелкозазубренная, с белыми линиями устьиц по бокам	Густая, прижатая к побегам, сизо-зеленая, мелкозубчатая, по краю изогнутая, 3-3,5 см дл., 0,5-1 мм шир.
Шишки	Прямостоячие, светло-бурые, 6-13 см дл., 5-8 см шир., созревают на 2-м году, чешуйки покрыты короткими жесткими волосками, щитки до 2 см шир., с небольшим светлым пупком	Бурые, осенью второго года опадают вместе с семенами, крупные, до 10-15 см дл. 5-10 см шир. чешуйки тонкодеревянистые, продольноморщинжлые, щитки с острым морщинистым краем. крупнотреугольные, с оттянутой и загнутой наружу верхушкой	Яйцевидные или удлиненные, светло-бурые, блестящие, 3,5-4,5 см дл., 2,2-3 см шир., щитки круглые, заканчиваются оттянутым и отогнутым пупком
Семена	Косо-обратнояйцевидные, 10-14 мм дл., 6-10 мм шир., съедобные	Обратноклиновидные, 15-17 мм дл., 9-12 мм шир., с толстой деревятисной кожурой, съедобные	6-10 мм дл., 4—6 мм шир., съедобные
Родина	Северо-восток европейской части СССР от р. Вычегды на Урал через всю Сибирь до верховьев р. Алдан, Северная Монголия	Дальний Восток - Уссурийский Край, на север до 50° с. ш., затем на восток до Буреинского хребта	Восточная Сибирь, на восток от Забайкалья, Верхоянский и Становой хребты

Рис. 16. Форма шишек, семенных чешуй и семян некоторых видов сосен секции Cemrae Spach.: I - кедровый стланик; 2 - сосна корейская кедровая; 3 - сосна сибирская кедровая; 4 - пучок хвои на укороченном побеге; 5 - поперечный разрез хвои

Таблица 11. Сравнительная характеристика некоторых видов сосны Strobus Shaw.

Таблица 12. Сравнительная характеристика некоторых видов сосен секции Paracembra Koehne.

Рис. 17. Всходы некоторых видов хвойных: 1 - сосна обыкновенная; 2 - сосна крымская; 3 - сосна веймутовая; 4 - сосна кедровая сибирская; 5 - пихта белая; 6 - сосна сибирская; 7 - ель европейская; 8 - ель колючая; 9 - туя западная; 10 - можжевельник обыкновенный

Задание 8. Характеристика вегетативных и генеративных органов сосны обыкновенной и других видов подрода Pinus, или Diploxylon

3. По итогам рассмотрения сделайте дендрологическое описание сосны обыкновенной.

Сосна обыкновенная - Pinus sylvestris L.
Дерево до 40 м высотой с высоко поднятой кроной на прямом полнодревесном стволе, покрытом темно-бурой трещиоватой коркой в нижней части и гладкой желтоватой в верхней части. У молодых деревьев в древостое крона коническая, у старых яйцевидная, а затем зонтиковидная. Побеги голые, удлиненные и укороченные. Хвоя на укороченных побегах собрана по 2 (реже 3) в пучке, окруженном у основания пленчатым влагалищем.

Оплодотворение происходит только через 12- 13 месяцев после цветения. Созревают шишки в конце второго вегетационного периода, т.е. через 17-18 месяцев после цветения. Зрелые шишки зеленого цвета конической формы 2,5 - 7 см длиной, с хорошо выраженным на конце семенной чешуи щитком ромбической формы с бугорком (пупком) в центре щитка. В течение зимы шишка полностью одревесневает и становится бурой. В конце зимы или весной шишка раскрывается, и семена разлетаются. К этому времени щитки становятся, серыми.

Семена яйцевидной формы, длиной около 3 мм, разнообразной окраски - серая, черная, в массе пестрая. Крышатка охватывает семя в виде щипчиков или вилки. Древесина с розовым ядром и желтой заболонью. Растет всюду, в таежной и лесостепной зоне СССР и во многих странах Западной Европы.

4. Определение видов сосны секции Eupitys и Banksia.

С помощью ключа и сравнительных таблиц, представленных в данном пособии, определите перечисленные виды двух секций подрода Pinus по побегам с хвоей, шишкам и семенам.
Составьте сравнительные таблицы из рисунков и подписей к ним по наиболее выраженным видовым признакам.

Задание на дом
По вышеприведенному образцу описания сосны обыкновенной приведите описание сосны крымской, сосны эльдарской и сосны пицундской.

Задание 9. Характеристика вегетативных и генеративных органов сосны сибирской кедровой и других видов подрода Strobus, или Haploxylon

Цель задания - изучение сходства и различия видов подрода Strobus по строению побегов и хвои, шишек и семян, древесине и коре.

Материалы к заданию: 1) фотографии и слайды формы ствола и кроны деревьев различных видов: сосны сибирской кедровой, кедрового стланика, сосны кедровой корейской, сосны веймутовой, сосны румелийской, сосны гималайской и сосны гибкой, кедровой калифорнийской; 2) гербарий побегов в период цветения; 3) фиксированные в период цветения мужские и женские стробилы; 4) коллекции шишек, семян, древесины и коры; 5) готовые препараты пыльцы, хвои, древесины и коры. Оборудование к заданию: диапроектор "Свитязь", кодоскоп "Полилюкс", микроскоп, препаровальные иглы.

Порядок выполнения задания:
1. Выпишите признаки, характерные для подрода Strobus, или Haploxylon: 1) наличие одного сосудистого пучка в центральном цилиндре хвои (посмотрите и зарисуйте); 2) влагалище у пучков хвои опадает в первый год или скручивается; 3) чешуевидные листья расположены у основания пучков хвои, основание чешуи не низбегающее; 4) годичный прирост всегда из одного междоузлия (см. рис. 16).

2. Проведите подробное изучение видовых признаков сосны сибирской кедровой - P. sibirica Mayr. по следующей схеме: 1) побег с женскими стробилами и однолетними шишками; 2) зрелая шишка; 3) побег с мужскими стробилами; 4) семенная чешуя зрелой шишки (показать треугольный щиток с бугорком на вершине); 5) семя; 6) укороченный побег с хвоей; 7) древесина с корой; 8) всходы с семядолями (рис. 17).

3. По итогам работы сделайте дендрологическое описание сосны сибирской кедровой по следующему образцу:

Сосна кедровая, сибирская - Pinus sibirica Mayr (посадочный материал).
Дерево до 35 м высотой со стройным стволом, покрытым серой в старости слегка трещиноватой корой.
Крона густая, низко опускающаяся, яйцевидная.

Побеги густоопушённые.
Хвоя но 5 штук в пучке, трехгранная, длиной до 9 см, оттянуто-заостренная.
Мужские стробилы красноватые, в колоске у основания молодого побега; после опадения остается оголенный побег.

Женские стробилы овальной формы, сизовато-фиолетовые. После оплодотворения, которое происходит на второй год, шишки начинают быстро расти, приобретая яйцевидную форму, достигая длины до 8 см при ширине 5 см, становятся буровато-фиолетового цвета.

Семенные чешуйки крупные, щиток треугольной формы с пупком на вершине.

Шишки после созревания не раскрываются, опадают вместе с семенами. Семена крупные, треугольно-клиновидные, коричневато-бурые, с редуцированными крылышками.

Растет на северо-востоке Европы и в Сибири.

4. Определение видов подрода Strobus, или Haploxylon, относящихся к секциям Cembra Spach. и Strobus Scone. (см. табл. 10). С помощью ключей определите кедровые сосны, кедровый стланик, сосну кедровую европейскую и сосну кедровую корейскую, относящиеся к секции Cembra Spach. Обратите внимание на сходство их по морфологии признаков с рассмотренной Вами сосной сибирской кедровой. Общим для всех видов этой секции является крупный щиток с конечным пупком, крупные бескрылые семена, несвисающие яйцевидные или конические шишки, хвоя в пучках по 5 шт. Смоляные ходы в хвое периферические или паренхиматические. Зарисуйте шишки, семена и хвою кедровых сосен. К секции Strobus Scaw. (см. табл. 11) относятся сосна веймутовая, сосна румелийская, сосна гималайская и др., которые отличаются от кедровых сосен крылатыми семенами, удлиненно-цилиндрическими свисающими шишками и периферическими смоляными ходами. Зарисуйте шишки, семена, хвою сосны румелийской, или балканской.

Задание на дом
1. Составьте дендрологическое описание сосны кедровой корейской, кедрового стланика, сосны гибкой, сосны веймутовой и сосны румелийской, пользуясь определителями и таблицами данного практикума и рисунками, выполненными Вами на занятиях.

2. Составьте 2 ключа к определению шести описанных видов пятихвойных сосен (сосны сибирской, сосны корейской, сосны гибкой, сосны сталиноковой, сосны веймутовой и сосны румелийской) по шишкам и семенам.

Сердцевина хвойных пород (сосны) имеет округлую форму с неправильными лучевыми выростами. Она состоит из довольно крупных паренхимных клеток, имеющих форму многогранников с тонкими одревесневшими стенками; у старых деревьев клетки эти мертвы, полости их заполнены воздухом. Сердцевину окружают образовавшиеся в первый год роста элементы, составляющие первичную древесину. Сердцевина вместе с прилегающей к ней первичной древесиной называется сердцевинной трубкой. Древесина хвойных пород отличается сравнительной простотой и правильностью строения. В состав ее входят всего два основных элемента: проводящие и механические функции здесь выполняют трахеиды, а запасающие — паренхимные клетки. На рис. 16 показана объемная схема микроскопического строения древесины типичной хвойной породы — сосны.

Трахеиды — основной элемент древесины хвойных пород. Они занимают свыше 90% общего объема древесины. Трахеиды имеют форму сильно вытянутых в длину веретенообразных клеток (волокон) с утолщенными одревесневшими стенками и кососрезанными концами. На поперечном разрезе трахеиды расположены правильными радиальными рядами. Форма трахеид на поперечном разрезе близка к прямоугольной. Трахеиды — мертвые элементы; в стволе растущего дерева только вновь образующийся (последний) годичный слой содержит живые трахеиды, отмирание которых начинается еще весной, постепенно увеличивается к осени, а к концу зимы все трахеиды последнего годичного слоя отмирают.

Рис. 16. Схема микроскопического строения древесины сосны: 1 - годичный слой; 2 - сердцевинный луч; 3 - вертикальный смоляной ход; 4 - ранние трахеиды; 5 - поздние трахеиды; 6 — окаймленная пора; 7 — лучевые трахеиды; 8 — многорядный луч с горизонтальным смоляным ходом.

Общее количество окаймленных пор в ранней древесине ели имеет тенденцию к увеличению в направлении от коры к сердцевине, а у пихты — наоборот. Однако количество закрытых пор в древесине обеих пород возрастает в направлении от коры к сердцевине, причем наиболее резкое, скачкообразное увеличение количества их наблюдается при переходе заболони в спелую древесину. Вместе с тем замечено, что в поздних трахеидах ядра сосны закрытых пор значительно меньше, чем в ранних (по некоторым данным, в 8 раз), благодаря чему поздняя зона годичных слоев пропитывается антисептиками лучше, чем ранняя. Размеры трахеид и толщина их стенок в одном и том же стволе увеличивается в направлении от сердцевины к коре до определенного возраста (разного у различных пород), после чего остаются неизменными или несколько убывают. Диаметр ранних трахеид сосны достигает максимума в 40 лет и в дальнейшем уже почти не изменяется.

По высоте ствола у спелых деревьев длина и ширина трахеид в одном и том же годичном слое постепенно увеличивается от основания ствола до кроны, а в пределах кроны быстро уменьшаются по мере приближения к вершине; толщина стенок трахеид, наоборот, сперва уменьшается, а в области кроны снова несколько увеличивается. В ветвях трахеиды имеют меньшие размеры, чем в стволе; ветви, которые отходят от ствола в том месте, где трахеиды длиннее, имеют также более длинные трахеиды. Условия произрастания оказывают влияние на размеры трахеид сосны Брянской области, оказалось, что наиболее крупные ранние трахеиды и наиболее толстостенные поздние трахеиды наблюдаются при средних, оптимальных для сосны, условиях произрастания (I—II бонитет); улучшение (бонитет I а) и ухудшение (бонитет IV) условий произрастания сопровождаются уменьшением размеров ранних трахеид и толщины стенок поздних трахеид. Условия произрастания оказывают влияние главным образом на толщину стенок поздних трахеид. а толщина стенок ранних трахеид почти не изменяется.

Паренхимные клетки в древесине всех хвойных пород составляют сердцевинные лучи, смоляные ходы (у некоторых хвойных) и у отдельных пород древесную паренхиму. Сердцевинные лучи хвойных пород очень узкие (однорядные на поперечном разрезе), по высоте состоят из нескольких рядов клеток. У сосны, кедра, лиственницы и ели сердцевинные лучи состоят из двух видов клеток: верхний и нижний ряды по высоте луча представлены горизонтальными (или лучевыми) трахеидами с мелкими окаймленными порами и характерным утолщением стенок у некоторых хвойных; внутренние, т. е. средние по высоте, ряды состоят из паренхимных клеток с простыми порами (см. рис. 17). Сердцевинные лучи пихты, тисса и можжевельника состоят только из паренхимных клеток. Паренхимные клетки лучей сосны и кедра снабжены одной-двумя большими простыми порами, а у остальных наших хвойных пород эти клетки имеют по три-шесть мелких простых пор. У сосны, кедра, лиственницы и ели, кроме однорядных лучей, есть еще многорядные, по которым проходят горизонтальные смоляные ходы. Лучевые трахеиды — мертвые элементы, паренхимные клетки луча остаются живыми на протяжении заболони, а иногда и в ядре, т. е. в течение 20—30 лет.

В растущем дереве по сердцевинным лучам происходит движение питательных веществ и воды в горизонтальном направлении в период вегетации; в период покоя в них хранятся запасные питательные вещества. По сердцевинным лучам хвойных и лиственных пород проходит вода с растворенным фосфорнокислым натрием, содержащим радиоактивный изотоп фосфора Р 32 .

Смоляной ход представляет собой заполненный смолой узкий длинный межклеточный канал, образованный паренхимными клетками. Смоляные ходы (вертикальные и горизонтальные) из наших хвойных пород имеют сосна, ель, лиственница и кедр; у ряда других хвойных пород (пихта, тисс, можжевельник) смоляных ходов в древесине нет.

Рис. 18. Вертикальные смоляные ходы на поперечном разрезе древесины сосны и лиственницы: а—в древесине сосны освобожденный от смолы: б — в древесине сосны заполненный смолой; в — в лиственнице: 1 — выстилающие клетки; 2 — мертвые клетки; 3 — клетки сопровождающей перенхимы; 4—канал хода; 5 — трахеиды; 6 — сердцевинный луч.

Вертикальные смоляные ходы у сосны образованы тремя слоями клеток древесной паренхимы: внутренний слой; кольцо мертвых клеток и наружный слой. Внутренний слой, или эпителий, смоляного хода сосны состоит из выстилающих клеток, имеющих вид тонкостенных пузырей, которые вдаются в канал смоляного хода на различную глубину. При заполнении хода смолой под большим давлением они становятся плоскими, а при опоражнивании хода вдаются в канал до соприкосновения друг с другом (рис. 18). Выстилающие клетки сосны имеют тонкие целлюлозные стенки и наполнены густой зернистой протоплазмой с большим ядром; именно эти клетки выделяют смолу. У ели и лиственницы оболочка выстилающих клеток утолщается и древеснеет, вследствие чего они, вероятно, теряют способность выдавливать смолу из хода. Кольцо мертвых клеток, лишенных протоплазмы и заполненных воздухом, окружает эпителий смоляного хода.

Наружный слой представлен живыми клетками сопровождающей паренхимы с ядром, густой протоплазмой и запасными питательными веществами (крахмалом, маслом). Длина выстилающих клеток на продольных разрезах древесины немногим превышает поперечные размеры, мертвые клетки узки и длинны, а сопровождающие клетки в несколько раз длиннее мертвых и значительно шире их. Просвет (канал) вертикального смоляного хода по тангенциальному направлению обычно соответствует четырем рядам трахеид. С возрастом диаметр вертикальных смоляных ходов увеличивается по направлению от сердцевины к коре. В древесине сибирской лиственницы вертикальные смоляные ходы, образованы только одним рядом выстилающих клеток; слоя мертвых клеток нет, а сопровождающие клетки единичны или же их нет. В случае повреждения растущего дерева количество смоляных ходов может увеличиваться. Горизонтальные смоляные ходы проходят по сердцевинным лучам (рис. 19) и обычно образованы только двумя слоями клеток: эпителием и слоем мертвых клеток.

Длина горизонтальных ходов увеличивается с возрастом по мере нарастания древесины и луба; наружный конец их, находящийся в лубе, замыкается разрастанием выстилающих клеток. Диаметр горизонтальных смоляных ходов в среднем в 2,5—3 раза меньше диаметра вертикальных ходов. У сосны диаметр горизонтальных ходов 36—48μ, у кедра сибирского 48—64 μ у ели 20—32 μ, у лиственницы 24—48 μ; на 1 мм 2 поверхности тангенциального разреза у сосны, ели и кедра находится от одного до трех, а у лиственницы от одного до четырех смоляных ходов. Горизонтальные смоляные ходы пересекаются с вертикальными (см. рис. 19), образуя единую смолоносную систему.

Рис. 19. Смоляные ходы и клетки камбия: а — горизонтальный смоляной ход в сердцевинном луче сосны; б — соединение вертикального и горизонтального смоляных ходов на тангенциальном разрезе древесины; в — форма клеток камбия (схема); 1 — выстилающие клетки; 2 — мертвые клетки; 3 — канал горизонтального хода; 4 — канал вертикального хода; 5 —форма клеток камбия на тангенциальном разрезе (односкатная и двускатная); 6 — на радиальном; 7 — на поперечном разрезах.

Число соединений вертикальных xодов с горизонтальными достигает нескольких сотен в 1 см 3 . Из этой системы связанных смоляных ходов выключаются ходы ядра, которые перестают функционировать, так как живые клетки отмирают; каналы ходов в сосне заполняются при этом выростами выстилающих клеток. Однако в ядре лиственницы сибирской большое количество смоляных ходов остается открытым (каналы их не заполнены).

Древесная паренхима в хвойных породах мало распространена. Паренхимные клетки, несколько вытянутые по длине ствола, часто бывают соединены в довольно длинные ряды, проходящие в древесине параллельно оси ствола. Среди наших хвойных пород древесной паренхимы нет у сосны и тисса. Примерное содержание различных элементов в древесине хвойных пород приведено в табл. 5.

Без понимания, как устроено дерево, невозможно понять, что такое древесина, получить полные знания о её физических и механических свойствах, а значит, и успешно проектировать и эксплуатировать деревянные конструкции.

Дерево, даже одной и той же породы, не является совершенно однородным, стандартным материалом. Поэтому, обычно, даются некоторые средние характеристики, позволяющие сравнивать свойства различных древесных пород.

Строение дерева

Независимо от породы, растущее дерево имеет:

Независимо от породы каждое дерево имеет корни, ствол и крону

Корни

Корни служат не только для укрепления дерева в почве и удержания его в вертикальном положении, а самое главное, для питания дерева из почвы водой и питательными веществами, необходимыми для его жизни и роста.

Ствол

Ствол – наиболее ценная часть дерева. Это основная его часть, так как объем ствола составляет от 50 до 90% от всего объема дерева. В растущем дереве ствол выполняет несколько функций:

проводит от корней к кроне и обратно воду и питательные вещества;
сохраняет запас этих веществ;
служит опорой кроне.

У самой земли дерево обычно имеет самый большой диаметр ствола (толщину), постепенно и равномерно уменьшаясь кверху. В живом, растущем дереве, каждый год появляется новый конусообразный слой древесины. Каждый следующий слой выше и большего диаметра.

Форма и вид ствола зависят как от породы дерева, так и от среды его обитания. Растущая в лесу сосна имеет прямой высокий ствол и небольшую крону. Такая же сосна, но растущая на открытом месте – невысокий неровный ствол и пышную крону.

Крона

Крона дерева состоит из ветвей, несущих на себе листву или хвою. Листья и хвоя поглощают из окружающего воздуха нужные дереву химические вещества. Именно в хвое и в листьях под воздействием солнечных лучей разлагается содержащийся в воздухе углекислый газ на углерод и кислород.

Углерод затем соединяется с веществами, поступающими через корни из почвы и используется для роста и питания дерева. Кислород выделяется в воздух. Излишняя влага, поступающая в дерево из корней, также испаряется через листья и хвою.

Строение ствола дерева

Ствол дерева состоит из:

Ствол дерева состоит из коры, камбия, древесины и сердцевины

Кора дерева

Кора покрывает всю поверхность дерева и служит ему для защиты от повреждений и вредных воздействий окружающей среды. Она состоит из трех слоев, из которых только два видны невооруженному глазу: наружный пробковый и обращенный внутрь ствола лубяной .

Так как пробковый слой расположен снаружи дерева, то его основная задача — предохранять древесину от высыхания, механических повреждений, морозов, перегрева, резких перепадов температуры и других внешних воздействий.

Также, как и внутренняя часть дерева — древесина, кора ежегодно нарастает в толщину, однако этот прирост очень мал, и к тому же, наружные слои в виде чешуи постепенно отпадают, так как пробка – это мертвые клетки, заполненные воздухом. Поэтому кора никогда не достигает такой толщины, как древесина.

Лубяной слой (луб) коры состоит из незаметных для глаза мелких трубок, по которым вода и питательные органические вещества, выработанные в листьях и хвое, перемещаются вниз по стволу к корням.

Камбий

Между мертвой корой и живой древесиной расположен камбий — очень тонкий сочный слой живых клеток, не видимый невооруженным глазом. Эта живая часть ствола, питаясь нисходящими соками лубяного слоя коры, непосредственно участвует в росте дерева.

Рост дерева в толщину происходит в результате деления клеток камбия. В результате деления клетки камбия, одна из дочерних клеток остается камбиальной, а другая идет или на образование элементов древесины, или на образование коры. Деление клеток камбия в сторону древесины происходит раз в десять чаще, чем в сторону коры, вследствие чего древесина нарастает значительно быстрее коры.

Внутренняя часть клеток камбия (около 90%) образует ксилему — особые проводящие сосуды, по которым минеральные вещества и вода поднимаются от корней дерева, по стволу к его верху. Таким образом, из внутренних клеток камбия формируется заболонь – новый годичный слой древесины.

Наружная часть клеток камбия (около 10%) идет на формирование других сосудов – флоэмы . По этим сосудам органические вещества, образовавшиеся в листьях и хвое, спускаются вниз по дереву. Таким образом, из наружных клеток камбия формируется лубяной слой коры.

Камбий действует только весной и летом, когда в стволе появляется много соков, которыми он питается. Результатом деятельности камбия является образование вокруг уже существующей древесины новых слоев, так называемых годичных слоев древесины , по количеству которых определяется возраст дерева. Зимой работа камбия затухает настолько, что рост дерева прекращается.

Поперечный, тангентальный и радиальный разрезы древесины

В годичном слое древесины вначале образуются тонкостенные клетки ранней древесины, которые у хвойных деревьев заметно светлее, чем клетки поздней древесины, у которых стенки толще. Ранняя древесина должна быстро доставлять питательные вещества от корней к листьям; клетки поздней древесины служат, главным образом, для укрепления ствола.

В тропических районах зоны прироста образуются в период смены засухи и дождей. Здесь прирост наблюдается не каждый год. Вечнозеленые тропические деревья, рост которых не прерывается периодом покоя, не образуют годичных колец.

Ширина годичных колец бывает от 1 до 10 мм, и это зависит от возраста дерева, климатических условий, состояния почвы и воздействия вредителей. От этих же условий зависит и доля ранней и поздней древесины в дереве. Как правило, быстрорастущие деревья образуют широкие годичные кольца, а медленно растущие – узкие.

Однако, если рассматривать общий поперечный распил, то видно, что наиболее важную роль в годичном кольце играет поздняя древесина.

Древесина

Для строительства основное промышленное значение имеет древесина, (состоящая из заболони и ядра), которая в растущем дереве занимает большую часть ствола.

Заболонь (или оболонь) – молодая, не омертвевшая еще часть древесины, находящаяся ближе к поверхности дерева. Состоит из живых, физически активных древесных клеток. Служит для проведения воды от корней вверх по стволу в крону и для отложения запасных питательных веществ.

Ядро – наиболее старая по возрасту часть древесины, расположенная ближе к сердцевине, состоящая из омертвелых клеток, не принимающих участия в жизни дерева. Однако, это самая прочная и устойчивая часть древесины, заключающая в себе наибольшее количество смол, камедей и пр. Ядро имеет более темную окраску, а в свежесрубленном дереве и меньшую влажность, чем заболонь.

Превращение древесины в ядровую начинается тогда, когда в стволе образуется достаточно широкая заболонь, способная подавать влагу от корней в крону. Внутренняя часть ствола освобождается от выполнения этой задачи, живые элементы древесины отмирают, влагопроводящие каналы блокируются, уменьшается содержание влаги в древесине.

В отмерших клетках ядра отлагаются такие субстанции, как красители, смолы, жиры, дубильные и каучукообразные вещества. Древесина пропитывается дубильными и красящими веществами, в результате чего темнеет, становится тяжелее, тверже, способна лучше противостоять вредителям. У нее возрастает стойкость к гниению, несколько увеличивается плотность.

Закупорка водопроводящих путей древесины ядра имеет как положительное значение, так как она становится практически непроницаемой для воды и воздуха, так и отрицательное, так как при пропитке древесины антисептиками, ядро обычно не пропитывается.

Граница между ядром и заболонью обычно не проходит целиком по одному годичному кольцу. По разнице окраски заболони и ядровой древесины и по образованию последней деревья подразделяются на следующие группы:

1. Деревья с ядровой древесиной (дуб, сосна, лиственница). У этих деревьев темное ядро отделено от более светлой заболони цветовой гранью.

Спил сосны

2. Деревья с преобладанием ядровой древесины (ель, красный бук, пихта). У этих деревьев содержание влаги в ядровой древесине ниже, чем в заболонной, но цветом они не отличаются.

Спил ели

3. Деревья без ядровой древесины , с одной лишь заболонной – с более сухой центральной частью ствола. Это спелодревесные, заболонные породы (клен, граб, липа, береза), у которых все течение ствола окрашено равномерно

Спил берёзы

Сердцевина

Сердцевина – внутренняя, центральная часть ствола, состоящая из рыхлых малопрочных тканей, образованных в первые годы жизни дерева.

Микроструктура древесины

Микроструктуру хвойной древесины лучше всего понять, рассматривая три взаимно перпендикулярных разреза ствола:

1. Поперечный (торцевой) , образуемый при сечении поперек его оси;

2. Радиальный , проходящий вдоль ствола, по радиусу, те есть, через его центр;

3. Тангентальный (тангенциальный) , проходящий вдоль ствола вне центра, то есть по хорде окружности.

Разрезы ствола дерева: 1- поперечный; 2- радиальный; 3- тангентальный

На поперечном (торцевом) разрезе дерева видно, что в центре ствола находится сердцевина. Вокруг сердцевины, занимая практически всю площадь поперечного разреза, располагаются концентрические слои древесины — годичные слоя (кольца прироста). Это название вызвано тем, что толщина ствола ежегодно увеличивается на один слой, нарастающий по окружности ствола, поэтому по количеству годичных слоев, видимых на поперечном разрезе ствола или пня, судят о возрасте дерева.

На каждом из трех разрезов ствола годичные слои выглядят по-разному. На торцевом они образуют более или менее правильные окружности, на радиальном – прямые, слегка волнистые линии, а на тангентальном – кривые конусообразные полосы.

На разрезах можно наблюдать сердцевинные лучи, которые служат для проведения питательных соков, поступающих от листьев или хвои через лубяной слой коры внутрь ствола, а также для хранения питательных веществ.

На каждом из разрезов сердцевинные лучи образуют характерный для каждой породы рисунок.

На поперечном разрезе они видны как узкие полоски (их не следует смешивать с трещинами), направленные от коры к сердцевине. Лучи могут быть длинными, соединяющими сердцевину с корой, и тогда они носят название первичных сердцевинных лучей в отличие от вторичных, которые не доходят до сердцевины. Их размеры неодинаковы у разных пород дерева.

На радиальном разрезе лучи хорошо заметны в виде светлых или широких ленточек, а на тангентальном – наблюдаются в виде темных черточек, имеющих острые концы и направленных вдоль волокон.

Сердцевинные лучи у бука на разрезах: а — поперечном; б — радиальном; в — тангентальном

На наружной окружности древесина ствола замыкается корой и слоем камбия, находящегося между корой и древесиной.

Древесина состоит из клеток, которые образуют проводящие, опорные и запасающие ткани.

Основной объем у хвойных пород (90-95%) занимают ранние и поздние трахеиды. Они представляют собой сильно вытянутые веретенообразные омертвевшие клетки с одревесневшими оболочками и с кососрезанными концами.

Ранние трахеиды образуют раннюю древесину в каждом годовом слое. Клетки ранних трахеид внутри имеют широкую внутреннюю полость, а их тонкие стенки пронизаны множеством окаймленных пор. Благодаря такому строению клеток, ранние трахеиды выполняют проводящие функции — проводят воду и питательные вещества в крону дерева.

Поздние трахеиды входят в состав поздней древесины и являются механическими элементами. В отличие от ранних трахеид, стенки поздних сильно утолщены за счет резкого уменьшения внутренней полости клетки. Это позволяет им образовывать опорные ткани, обеспечивающие прочность ствола.

Из запасающих клеток образуются узкие сердцевинные лучи и смоляные ходы. Древесные клетки хвойных, вследствие содержания в них смолы, называются смоляными клетками. Эти клетки соединены в длинные вертикальные ряды. Смоляных клеток нет только в древесине тиса. У сосны, ели, лиственницы и кедра имеются, кроме того, вертикальные и горизонтальные смоляные ходы.

Схема микроскопического строения древесины сосны: 1 — годичный слой; 2 — сердцевинные лучи; 3 — вертикальный смоляной ход; 4 — ранние трахеиды; 5 — поздние трахеиды; 6 — окаймленная пора; 7 — лучевая трахеида

Древесина лиственных пород имеет более сложное строение. Основной ее объем составляют волокна либреформы, сосуды, трахеиды и запасающие ткани сердцевинных лучей. Трахеи лиственных пород , а по-другому их называют сосудами, состоят из большого количества члеников с перфорациями на окончаниях. Тысячи трахей образуют сквозные трубки, соединяясь между собой. Еще одна структура, называемая либреформами — это весьма вытянутые и заостренные на концах волокна лиственных пород, обеспечивающие твердость и прочность древесины.

Схема микроскопического строения древесины дуба: 1 — годичный слой; 2 — сосуды; 3 — крупный сосуд ранней древесины; 4 — мелкий сосуд поздней древесины; 5 — широкий сердцевинный луч; 6 — узкие сердцевинные лучи; 7 — либроформ

На поперечных срезах лиственных пород можно увидеть водопроводящие сосуды. Кольце-сосудистыми называют породы, у которых в ранней древесине расположены мелкие и крупные сосуды по концентрическим окружностям. Их типичным представителем является дуб.

У кольце-сосудистых пород водопроводящие сосуды располагаются по концентрическим окружностям

У рассеянно-сосудистых лиственных пород сосуды равномерно распределены по ширине годичного слоя. Представителем таких пород является грецкий орех.

У рассеянно-сосудистых пород водопроводящие сосуды равномерно распределены по ширине годичного слоя

В хвойных породах, идущих главным образом на строительство, таких как сосна, ель, кедр, идущие вдоль ствола сосуды сплошь заполненные смолой. Это так называемые смоляные ходы. У древесины пихты и тиса смоляных ходов нет.

Особенности строения древесины хвойных и лиственных пород обуславливают их технические (физические и механические) свойства.

А) По флоэме передвигаются органические вещества от листьев к корням, образуя нисходящий ток.

Б) По ксилеме передвигаются органические вещества от листьев к корням, образуя нисходящий ток.

1) верно только А 2) верно только Б

3) оба суждения верны 4) оба суждения неверны

2. Вторичная покровная ткань – это

1) Перидерма 2) Корка ритидум 3) Эпидерма 4) Эпиблема

3. К проводящей ткани в ксилеме Покрытосеменных растений относится:

1) Трахеиды 2) Сосуды, трахеи 3) Ситовидные трубки 4) Ситовидные клетки

4. Проводящей тканью во флоэме Папоротников является:

1) Трахеиды 2) Сосуды, трахеи 3) Ситовидные трубки 4) Ситовидные клетки

5. К вторичным меристемам относится:

1) Апикальные 2) Перицикл 3) Феллоген 4) Прокамбий

6. Хлоренхима относится к тканям:

1) Основным 2) Образовательным 3) Фотосинтезирующим 4) Механическим

7. Механическая ткань, состоящая из живых клеток – это:

1) Коленхима 2) Склеренхима 3) Паренхима 4) Ритидум

8) Проводящая ткань в ксилеме Сосны – это:

1) сосуды и трахеи 2) трахеиды 3) ситовидные клетки 4) ситовидные трубки

9) Функцию проведения органических веществ у Папоротникообразных растений выполняют:

1) трахеи 2) трахеиды 3) ситовидные трубки 4) ситовидные клетки

10. На поперечном срезе стебля 3-летней липы можно увидеть:

а) камбий, внутрь от него сердцевина, а наружу – кора;

б) камбий, внутрь от него древесина, а наружу – кора;

в) прокамбий, наружу от него кора, а внутрь – древесина;

г) прокамбий, наружу от него центральный цилиндр, а внутрь –

). Лейкопласты, запасающие масла, называются элайопластами. Запасные белки откладываются обычно в вакуолях, которые после обезвоживания превращаются в алейроновые зерна.

В засушливых районах у растений встречаются водозапасающие ткани. В клетках такой ткани содержится много слизи, помогающей удерживать воду.

1. Для цветковых растений, произрастающих в воде, характерно:

а) плохое развитие или отсутствие механической ткани;

б) хорошее развитие механической ткани;

в) хорошее развитие древесины, обеспечивающей передвижение воды по

г) наличие крупных межклетников в тканях корней, листьев и стебля;

д) преобладание в пучках ксилемы и плохое развитие флоэмы.

2. Ясень – древесное покрытосеменное растение. В составе его древесины имеются:

б) ситовидные трубки;

в) древесная паренхима;

г) волокна склеренхимы;

д) волокна колленхимы.

3. В составе жилки листа можно обнаружить:

а) ситовидные трубки с клетками-спутницами;

г) уголковую колленхиму;

4. В состав первичной коры стебля могут входить:

а) ассимиляционная паренхима;

б) неспециализированная паренхима;

5. Рост стебля ели в длину происходит за счёт образовательной ткани:

б) боковой – прокамбия;

в) боковой – камбия;

6. К первичным меристемам относятся:

К наружным выделительным тканям относят нектарники – специализированные железистые выросты, вырабатывающие нектар; гидатоды – многоклеточные образования, выделяющие капельножидкую воду и растворенные в ней соли; осмофоры – специализированные клетки эпидермы или особые железки, секретирующие ароматические вещества.

. Известно, что высокое содержание солей в почве создает в ней резко отрицательный водный потенциал, что ведет к нарушению поступления воды в клетки корня растения, а иногда и к повреждению клеточных мембран. Выберите приспособления, встречающиеся у растений, произрастающих на засоленных почвах.
1. Клетки корня солеустойчивых растений способны поглощать соли и выделять их через секретирующие клетки на листьях и стебле;
2. Содержимое клеток солеустойчивых растений обладает более отрицательным водным потенциалом, по сравнению с клетками других растений;
3. Клетки характеризуются высоким содержанием солей;
4. Цитоплазма клеток этих растений обладает низкой гидрофильностью;
5. Цитоплазма клеток солеустойчивых растений обладает большой гидрофильностью;
6. Клетки солеустойчивых растений характеризуются менее отрицательным водным потенциалом, нежели в окружающем их почвенном растворе;
7. Интенсивность фотосинтеза у растений, произрастающих на засоленных почвах, низкая;
8. Интенсивность фотосинтеза у этих растений высокая.

1. На рисунке изображён поперечный срез проводящего пучка кукурузы

Соотнесите основные структуры проводящего пучка

(А–Д) с их обозначениями:

А – древесинная паренхима;

В – воздушная полость;

Д – флоэма. 1-в 2б 3-д 4-г 5-а

2. На рисунке изображён поперечный разрез хвоинки ели. Соотнесите

обозначения на рисунке (1–5) с названиями элементов строения:

Б – смоляной ход;

Г – проводящий пучок;

Рис. 4. Перидерма (А) и корка (Б):

1 — чечевичка; 2 — остатки эпидермы; 3 — феллема; 4 — феллоген; 5 — феллодерма.

В состав первичной коры корня ириса (Iris germanica) не входят:

а) экзодерма и эндодерма;

б) мезодерма и эндодерма;

в) перидерма и перицикл; +

Родина этого растения – Южная Америка. В Европу оно было завезёно испанцами

в 1510 году. В Россию оно попало из Голландии при Петре I и долго оставалось

декоративным. В 1828 году крепостной крестьянин Д.Е. Букарев при помощи

ручного пресса извлёк из этого растения масло. Больше всего масла у этого

растения в:

б) кожуре семени;

Рис. 50. Поперечный срез через механическую ткань стебля - колленхиму:

А - рыхлая; Б - пластинчатая; В - уголковая.

1 - первичная оболочка, 2 - утолщенная оболочка, 3 - межклетник, 4 - протопласт.

Колленхима (1) и склеренхима (2) в стебле тыквы (Cucurbita pepo).

Типы устьичных клеток. А – чечевицевидные; Б – сферовидные; В – колпачковидные; Г – ладьевидные

1.8.1. Чечевицевидные - 2 одинаковые клетки полулунной формы расположены симметрично. На фронтальной плоскости утолщение оболочки почти равномерное. Щель веретеновидная (рис. 63, А). Тип устьичных клеток характерен для большинства растений.

1.8.2. Сферовидные - две одинаковые, сильно кругообразноизогнутые клетки расположены симметрично. На фронтальной плоскости утолщение оболочки почти равномерное. Щель круглая (рис. 63, Б).

1.8.3. Колпачковидные - две одинаковые клетки полулунной формы в полярных частях имеют утолщения в виде колпачка. Щель веретеновидная (рис. 63, В). Встречаются у наперстянок.

1.8.4. Ладьевидные - внутренние стенки устьичных клеток утолщены. Щель веретеновидная (рис. 63, Г). Наблюдается в траве золототысячника, в листьях вахты.

Читайте также: