Клетки сосудов древесины это
Знание анатомического строения древесины важно не только для ее диагностики, но и для понимания ее свойств и процессов развития в ней грибов.
Древесина, как часть растения и часть его системы тканей, обладает характерным клеточным строением.
Каждая живая растительная клетка состоит из двух основных частей: оболочки и протоплазмы. Живая растительная клетка схематично изображена на рис. 2.3.
Клеточная оболочка имеет слоистую структуру, что определяется ее происхождением и способом утолщения. Оболочка возникает во время деления клетки, когда из одной материнской клетки образуется 2 дочерние путем возникновения посередине перегородки – новой клеточной оболочки при одновременном делении всей протоплазмы. Во время этого процесса сначала возникает общий для клеток центральный пектиновый, или клеящий слой, вслед за которым по направлению к центру новых клеток образуется первичная, или камбиальная, оболочка клетки. На первичную оболочку в том же направлении откладывается вторичная оболочка, состоящая из трех слоев; наружного, среднего и внутреннего. Строение клеточной оболочки схематично изображено на рис. 2.4.
Основная часть древесной массы живого дерева состоит из клеточных оболочек, уже не содержащих живой протоплазмы. В древесине мертвых деревьев совсем нет живых клеток.
Древесина состоит в основном из клеток четырех типов: сосудов, трахеид, волокон либриформа и паренхимных клеток.
Сосуды – цилиндрические клетки, открытые с двух сторон, причем один сосуд переходит в другой. Длина их колеблется от нескольких десятков сантиметров до нескольких метров. Так, у дуба они длиной около 4 м, а у ясеня отдельные сосуды проходят, не прерываясь, от корня до вершины ствола. Сосуды некоторых пород, например дуба, видны простым глазом, их внутренний диаметр колеблется около 0,5 мм. Оболочки сосудов утолщенные, одревесневшие внутри и укрепленные кольцевидными, спиральными или сетевидными утолщениями (рис. 2.5). Кроме этого, клеточные оболочки имеют большое количество утончений, называемых в зависимости от их строения простыми порами, полуокаймлен-ными или окаймленными порами (рис. 2.6, 2.7). Сосуды своим строением обеспечивают движение жидкостей, в том числе пропиточных, в оксиальном (продольном) направлении. Поперечное движение жидкостей из сосуда в сосуд и другие клетки осуществляется через сдвоенные поры различного строения.
Трахеиды в отличие от сосудов совершенно закрыты косыми перегородками. Стенки трахеид толстые одревесневшие, как правило, всегда с окаймленными порами. Длина трахеид 1…2 мм, ширина 30…50 мк.
Толщина стенок сильно колеблется в зависимости от породы и от зоны годичного слоя. Проникновение жидкостей из клетки в клетку происходит через поры в боковых стенках трахеид.
Тонкостенные трахеиды ранней зоны годичного слоя, несмотря на то, что имеют больше пор, менее проницаемы, но при длительной пропитке удерживают большее количество пропиточной жидкости. Наибольшую проницаемость имеют 2 последних ряда трахеид поздней зоны годичного слоя.
Либриформ – длинные, волокнистые, заостренные на концах клетки с толстыми одревесневшими оболочками и малыми внутренними полостями.
Иногда на их стенках имеются узкие щелевидные поры. Длина волокон либриформа колеблется от 0,2 до 1 мм и больше, ширина – от 5 до 30 мк. В древесине либриформ является механическим каркасом. По форме эти клетки напоминают трахеиды хвойных и также не имеют продольной сообщаемости между клетками. Поперечное движение жидкостей происходит только через окаймленные и простые поры в их боковых стенках.
Паренхимные клетки обычно маловытянутые, мелкие, тонкостенные, закрытые, с большим количеством пор в оболочках. Эти клетки живые, с большим содержанием запасных веществ (крахмал, капельки жира и пр.) или продуктов метаболизма (смолы, танниды и пр.). Из таких клеток состоят сердцевинные лучи и камбий. Они входят в состав древесины в виде так называемой древесной паренхимы. В старых по возрасту годичных слоях ядровой древесины древесная паренхима прорастает в отмершие сосуды, закупоривает их, образуя так называемые тиллы.
Сердцевинные лучи являются общими элементами строения как лиственных, так и хвойных пород. Они представляют собой различные по форме, строению и размерам лентообразные системы радиально расположенных клеток. Сердцевинные лучи переносят жидкость как в продольном, так и в поперечном направлениях за счет простых и окаймленных пор. Причем именно по сердцевинным лучам в основном распространяется жидкость в радиальном направлении.
Итак, древесина – пористый материал с регулярной и специфической для каждой породы структурой. По анатомическому строению древесина делится в основном на 2 типа – лиственные и хвойные. Анатомия лиственных пород резко отличается от анатомии хвойных.
Древесина хвойных состоит только из трахеид, проводящих воду в продольном направлении и являющихся одновременно механической тканью, редких паренхимных клеток и лучеобразно расходящихся от центра ствола сердцевинных лучей, проводящих соки в радиальном направлении, а также смоляных ходов, имеющихся, однако, не у всех пород.
Смоляные ходы – это межклеточные каналы, не имеющие своих стенок. Нередко они образуют сообщающиеся системы в стволе в вертикальном и радиальном направлениях. Вертикальные смоляные ходы располагаются в основном в поздней древесине. Горизонтальные смоляные ходы располагаются внутри сердцевинных лучей и имеют значительно меньшие размеры. Они могли бы быть эффективными путями движения жидкостей при пропитке, но этому в различной степени мешает перекрытие их местными образованиями смолы и других веществ.
Строение древесины лиственных пород более сложно. В продольном направлении у этих пород проходят широкие сосуды. Сосуды могут быть сосредоточены или в ранней древесине (как у так называемых кольцесосудистых пород, таких как дуб, ясень, ильм, акация и т.п.), или же разбросаны по всей ширине годичного слоя (как у рассеяннососудистых пород, таких как береза, липа, грецкий орех и т.п.). В силу этих обстоятельств пропитка рассеяннососудистых пород древесины обычно бывает более равномерной, чем кольцесосудистых.
Основную массу древесины образуют толстостенные волокна либриформа, гораздо реже встречаются трахеиды (в основном в сердцевинных лучах). Много паренхимных клеток, особенно вблизи сосудов. Древесина также пронизана сердцевинными лучами. Вследствие своего строения древесина лиственных пород более проницаема, чем хвойных, но все же тверже и плотнее последней.
Анатомическое строение древесины во многом определяет ее свойства. Древесина хвойных бывает, как правило, легче, так как состоит из трахеид с малоутолщенными стенками, но тем не менее является достаточно прочной (отдельные трахеиды тесно связаны друг с другом). Твердая древесина лиственных пород обычно тяжелее, так как образована преимущественно либриформом с очень толстыми стенками и малыми полостями. Степень твердости древесины зависит от количества клеток либриформа и толщины их оболочек, что определяет не только вес и твердость, но и прочие физико-механические свойства древесины.
Источник
Древесина — слоисто-пористый материал растительного происхождения. Состоит из многообразных клеток, связанных между собой порами. Строение древесины сложно и совершенно. Природа создала материал с такими уникальными качествами как: твердость, низкая тепло-, звукопроницаемость, высокая прочность. Дерево с легкостью поддается обработке инструментами, хорошо склеивается. Древесина была и остается ведущим материалом для изготовления домов.
Макроскопическое строение древесины
Если на срезе заметно строение штамба невооруженным взглядом, то говорят о таком понятии, как макростроение древесины. Бывает, что не вся плоскость среза окрашена равномерно: ближе к центру она может быть темнее, а дальше — светлее. Темная часть, самая прочная, созданная из мертвых клеток ткани, является ядром, а светлая — заболонью. Клетки ядра отмирают из-за закупорки проводящих сосудов смолой. Породы древесины с такой окраской называют ядровыми (дуб, сосна, ясень, лиственница). Если срез окрашен равномерно, то такие породы являются безъядровыми (ольха, береза).
Каждый год жизни отмечается на стволе увеличением слоя древесины определенного размера, который зависит от возраста, условий жизни растения, скорости роста. Такие слои называют годичными кольцами. Они особенно ярко видны на спилах хвойных пород.
Годичное кольцо содержит два таких слоя ткани, как:
- Ранний мягкий. Возникает в первой половине годичной вегетации. Имеет светлую окраску. Находится у центра ствола.
- Поздний твердый. Создается во второй половине годичного роста. Отличается темной окраской. Располагается ближе к коре.
По каналам ранней ткани транспортируются питательные элементы к вершине и обратно. Зона позднего слоя защищает растение от механических повреждений. В комле находятся самые узкие кольца. Из-за плохих условий произрастания они могут иметь волнистость, что повышает декоративность древесной массы. Древесный материал с самыми узкими кольцами считается лучшим.
От коры по радиусу к центру растения протягиваются светлые линии, используемые для перемещения питательных элементов. Эти линии называются сердцевинными лучами. Лучи характерны для всех пород. Они отчетливо видны на срезах. Ширина лучей меняется в пределах 0,05 — 1 мм. Их размер непосредственно зависит от условий жизни растения. Сердцевинные лучи ответственны за текстуру древесной массы. Некоторые из них прерываются далеко от сердцевины. Такие лучи называются вторичными в отличие от первичных, которые доходят до нее.
На поперечном разрезе лиственных пород замечаются небольшие отверстия, которые являются сосудами растения. Они поставляют дереву воду и питание. Если в раннем слое лежат крупные сосуды, а в позднем — мелкие, то такой сосудистый рисунок соответствует кольцесосудистой материи (дуб, вяз, ясень). Она отличается прочной древесной массой. Равномерное расположение сосудов по годичному кольцу соответствует мягкой рассеяннососудистой ткани (береза, осина). Весной с некоторых деревьев (береза, сахарный клен) собирают сок, перерезая их сосуды.
Для строения хвойных пород характерны протоки, наполненных смолой. Это смоляные ходы, которые свойственны лишь некоторым хвойным деревьям. Например, пихта и можжевельник их не имеют. Смоляные ходы разных направлений создают одну смолоносную систему.
Самый центр ствола занимает сердцевина, рыхлая масса, пронизывающая растение снизу доверху. Быстро поддается разложению. Она создается в начале жизни дерева. На срезе сердцевина представляется в виде отметины, как правило, круглой формы диаметром 2 — 5 мм. Лиственные породы имеют сердцевину большей площади, чем хвойные. Наибольшую сердцевину имеет бузина.
Тонкий слизистый слой клеток, лежащих в области между корой и древесиной, именуется камбием. Он вырабатывает микроэлементы для роста древесной ткани, принимая от луба питательные элементы. Начинаясь весной, процесс синтезирования новых клеток заканчивается осенью. Этим объясняется слоистое строение древесной массы.
Микроскопическое строение древесины
Только микроскопическое строение древесины отвечает в полной мере на вопрос: что же такое древесина? Множество разнообразных клеток, скрепленных между собой — это есть древесная масса. Каждая клетка наполнена протопластом, а межклеточное пространство — сложными полимерными соединениями. Однозначные по строению и функциям клетки создают соответствующие ткани: механические (опорные), проводящие и запасающие.
Оболочка клетки создана из природных высокомолекулярных полимеров: углеводов (70 — 80%) и лигнина (20 — 30%). Углеводная часть представлена холоцеллюлозой, гемицеллюлозой и целлюлозой. Лигнин — аморфное вещество, связывающее целлюлозные волокна между собой, благодаря чему целлюлоза приобретает прочность и эластичность. Лигнин и целлюлоза пропитывают стенки клеток, вызывая их одревеснение. В результате оболочка становится жесткой, твердой, по своей прочности не уступающая железобетону.
Химический состав древесины и коры
Ткань древесной массы создана из клеток. Поэтому все химические компоненты располагаются в клеточных оболочках. Древесина состоит из минеральных и органических компонентов. К минеральным (неорганическим) веществам относятся элементы, которые остаются после сгорания древесной ткани (зола). Их величина составляет 1% от общей массы. По химическому составу эти элементы представляют собой смесь разных солей, растворимых (натрия, калия) и нерастворимых (магния, кальция, железа) в воде.
Остальную часть занимают органические составляющие, занимающие 99% общей массы. Их элементный состав содержит 49 — 50% углерода, 43 — 44 % кислорода, 6 % водорода и 0,1 — 0,3 % азота.
Органические вещества представлены в виде двух групп:
- Структурные компоненты, образующие структуру клетки (целлюлоза, холоцеллюлоза, гемицеллюлоза, лигнин).
- Экстрактивные вещества — компоненты, которые можно извлечь из древесины растворителями (экстрагировать). Они не входят в состав клеточной стенки. К ним относятся эфирные масла, красители, дубильные вещества, жиры, пектины. Древесина обязана им запахом, цветом, вкусом, сопротивлению гниению и болезням. Экстрактивные элементы составляют 3 — 5% от общей массы органических компонентов.
Химический состав лиственных пород отличается от хвойных большим содержанием структурных компонентов (гемицеллюлозы), но меньшим содержанием лигнина. В зависимости от географического места произрастания, возраста растения химический состав может меняться в пределах одной породы.
Химический состав коры отличается повышенным содержанием экстрактивных веществ, лигнина и пониженным содержанием целлюлозы. Доля неорганических веществ в общем количестве составляет 10-15 %, это в 10 раз больше, чем в древесине. Преобладающими элементами золы являются кальций (82-95 %), калий, магний.
Кора — ценное растительное сырье:
- Дубильные вещества незаменимы при выделке кож.
- Экстрактивные компоненты находят применение в медицине.
- Кору используют в качестве топлива.
- Измельченная кора служит основой корокомпостов в сельском хозяйстве.
Разные химические составы коры и древесины приводят к необходимости перерабатывать их раздельно.
Пороки древесины
Повреждения всей структуры древесины или отдельных участков, которые снижают качество и ограничивают применение, называются пороками древесины. Некоторые пороки возникают в растущем дереве, другие — при хранении или эксплуатации сырья. Качество древесной массы определяется в соответствии с видами и размерами пороков, их расположения, назначения продукции.
ГОСТ 2140-81 устанавливает классификацию пороков по следующим группам:
- Сучки, основания бывших ветвей.
- Трещины, разрывы ткани вдоль волокон.
- Дефекты формы ствола. К ним относятся сужение ствола, кривизна, овальность, наросты, закомелистость.
- Пороки строения древесины: прожилки, полоски, пятнышки.
- Химические окраски. Они возникают в заготовленном сырье в результате окисления дубильных веществ.
- Грибные повреждения. Их вызывают грибы, которые являются растительными организмами, развивающимися из спор.
- Повреждения насекомыми, птицами. Такой порок ухудшает декоративность и физико-механические качества.
- Инородные включения.
- Покоробленность. Порок возникает в результате обработки материала.
Некоторые из этих пороков просто понижают сортность материала, другие не имеют особенного значения, а третьи могут отправить древесину на дрова.
Основные части дерева
Дерево — многолетнее растение, состоящее из таких компонентов как:
- ствол,
- крона,
- корни.
Каждый элемент выполняет конкретную задачу и имеет свое предназначение для хозяйственных нужд. Строение деревьев лиственных пород не отличается от строения хвойных.
Ствол – это доля дерева, расположенная выше корней. В густом лесу только с его помощью ветви могут достичь света. По штамбу вверх и вниз перемещаются элементы питания и вода. Сверху ствол заканчивается тонкой вершиной. Нижняя зона, расположенная сразу над корнем, называется комлем. Ствол — основной материал для строительства. Он используется как источник тепла для нужд потребителей, служит сырьем для производства композитных материалов (ДСП, МДФ), скипидара, канифоли.
Снаружи штамб покрыт оболочкой: корой, которая является кожухом, защищающим дерево. Строение и свойства коры имеют свои особенности. Она включает в себя два слоя: наружный корковый или пробковый, состоящий из мертвых клеток луба, и внутренний лубяной, являющийся главной артерией ствола. Корковый слой оберегает древесную массу от повреждений.
Крона — комплекс веток с листьями или хвоей, растущих на стволе. В «зеленой» кроне происходит сложный процесс фотосинтеза, направленный на создание элементов питания. Попутно под действием света выделяется кислород, обогащающий атмосферу. Дополнительную энергию в виде солей минеральных и органических кислот поставляют корни. Избыток жидкости крона выделяет в атмосферу.
Использование кроны для хозяйственных нужд невелико, несмотря на ценность материала. Измельченные листья или хвоя используются как витаминная добавка для корма скота или птицы. После сгорания веток получается зола, являющаяся ценным удобрением. Из раздробленных веток садоводы изготавливают мульчу для защиты корней растений от мороза.
Строение дерева таково, что важны все элементы. Но корни — главная составляющая. Если по каким-то причинам гибнут крона и штамб, то дерево может возродиться благодаря корням. Корневая система отличается сложным строением. Главный корень разветвляется на мелкие втягивающие корешки. Они собирают питательные элементы с большой площади и поставляют их всем зонам. Обширная корневая система поддерживает растение вертикально. Корни не служат топливом, не используются для хозяйственных нужд.
Источник
Ксилема. Строение ксилемы. Функции ксилемы.Ксилема выполняет в растении две основные функции: по ней движется вода вместе с растворенными минеральными веществами и она служит опорой органам растения. Таким образом, ксилема играет в растении двоякую роль — физиологическую и структурную. В состав ксилемы входят гистологические элементы четырех типов: трахеиды, сосуды, паренхимные клетки и волокна. На рис. 6.9 эти гистологические элементы представлены и поперечном и продольном разрезах. Трахеиды ксилемыТрахеиды — это одиночные лигнифицированные клетки веретеновидной формы. Концы соприкасающихся трахеид перекрываются так же, как и заостренные концы волокон склеренхимы. Это придает трахеидам механическую прочность и обеспечивает органам растения опору. Трахеиды — мертвые клетки; в зрелом состоянии их просвет ничем не заполнен. Среди водопроводя-ших клеток сосудистых растений трахеиды представляют первичную примитивную форму; у древних сосудистых растений это единственные водопроводящие клетки. Из них развились описанные ниже сосуды и волокна ксилемы высших растений. Несмотря на свой примитивный характер, трахеиды, несомненно, функционируют эффективно; об этом свидетельствует тот факт, что у голосеменных растений доставка воды от корней к надземным частям обеспечивается исключительно трахеидами, а ведь большинство голосеменных — древесные породы. Вода движется по пустым просветам трахеид, не встречая на своем пути помех в виде живого содержимого. Из одной трахеиды в другую она переходит либо через поры, через их «замыкающие пленки», либо через нелигнифицированные части клеточных стенок. Характер лигнификации (одревеснения) клеточных стенок трахеид близок к тому, который описан ниже для сосудов. На рисунке представлено строение трахеид. У покрытосеменных число трахеид по сравнению с числом сосудов относительно невелико. Сосуды считаются более эффективным приспособлением для транспорта воды, нежели трахеиды; появление сосудов связано, как полагают, с тем, что у покрытосеменных с их большой листовой поверхностью транспира-ция идет более активно. Сосуды ксилемыСосуды — характерные проводящие элементы ксилемы покрытосеменных. Они представляют собой очень длинные трубки, образовавшиеся в результате слияния ряда клеток, соединившихся «конец в конец». Каждая из клеток, образующих сосуд ксилемы, соответствует трахеиде и называется члеником сосуда. Однако членики сосуда короче и шире трахеид. Первая ксилема, появляющаяся в растении в процессе сто развития, носит название первичной ксилемы; она закладывается у кончика корня и на верхушке побегов. Дифференцированные членики сосудов ксилемы появляются рядами на концах прокамбиальных тяжей. Сосуд возникает, когда соседние членики в данном ряду сливаются в результате разрушения перегородок между ними. Внутри сосуда сохраняются в виде ободков остатки разрушенных торцевых стенок. Слияние члеников сосудов изображено на рисунке.
Протоксилема и метаксилемаПервые по времени образования сосуды — протоксилема — закладываются на верхушке осевых органов, непосредственно под верхушечной меристемой, там, где окружающие их клетки еше продолжают вытягиваться. Зрелые сосуды про-токсилемы способны растягиваться одновременно с вытягиванием окружающих клеток, поскольку их целлюлозные стенки еще не сплошь одревеснели —лигнин откладывается в них лишь кольцами или по спирали (рис. 6.12). Эти отложения лигнина позволяют трубкам сохранять достаточную прочность во время роста стебля или корня. С ростом органа появляются новые сосуды ксилемы, которые претерпевают более интенсивную лигнификацию и завершают свое развитие в зрелых частях органа; так формируется ме-гаксшема. Тем временем самые первые сосуды протоксилемы растягиваются, а затем разрушаются. Зрелые сосуды метаксилемы не способны растягиваться и расти. Это мертвые, жесткие? полностью одревесневшие трубки. Если бы их развитие завершалось до того, как закончилось вытягивание окружающих живых клеток, то они бы очень сильно мешали этому процессу. У сосудов метаксилемы обнаруживаются три главных типа утолщений: лестничные, сетчатые и точечные. Длинные полые трубки ксилемы — идеальная система для проведения воды на большие расстояния с минимальными помехами. Так же как и в трахеидах, вода может переходить из сосуда в сосуд через поры или через неодревеснев-шие части клеточной стенки. Вследствие одревеснения клеточные стенки сосудов обладают высокой прочностью на разрыв, что тоже очень важно, потому что благодаря этому трубки не спадаются, когда вода движется в них под натяжением (разд. 13.4). Вторую свою функцию — механическую — ксилема выполняет также благодаря тому, что она состоит из ряда одревесневших трубок. В первичном теле растения ксилема в корнях занимает центральное положение, помогая корню противостоять тянущему усилию надземных частей, изгибающихся под порывами ветра, В стебле проводящие пучки либо образуют по периферии кольцо, как у двудольных, либо располагаются беспорядочно, как у однодольных; в обоих случаях стебель пронизывается отдельными тяжами ксилемы, обеспечивающими ему определенную опору. Особенно важное значение опорная функция ксилемы приобретает там, где имеет место вторичный рост. Во время этого процесса быстро нарастает количество вторичной ксилемы; к ней переходит от колленхимы и склеренхимы роль главной механической ткани, и именно она служит опорой у крупных древесных и кустарниковых пород. Рост стволов в толщину определяется в известной мере нагрузками, которым подвергается растение, так что иногда наблюдается дополнительный рост, смысл которого состоит в усилении структуры и обеспечении ей максимальной опоры.
Древесинная паренхима ксилемыДревесинная паренхима ксилемы содержится как в первичной, так и во вторичной ксилеме, однако в последней ее количество больше и роль важнее. Клетки древесинной паренхимы, подобно любым другим паренхимным клеткам, имеют тонкие целлюлозные стенки и живое содержимое. Во вторичной ксилеме имеются две системы паренхимы. Обе они возникают из меристемати-ческих клеток, называемых в одном случае лучевыми инициалями, а вдругом — веретеновидны-ми инициалями (гл. 22). Лучевая паренхима более обильна. Она образует радиальные слои ткани, так называемые сердцевинные лучи, которые, пронизывая сердцевину, служат живой связью между сердцевиной и корой. Здесь запасаются различные питательные вещества, скапливаются таннины, кристаллы и т. п., и здесь же осуществляется радиальный транспорт питательных веществ и воды, а также газообмен по межклетникам. Из веретеновидных инициалей обычно развиваются сосуды ксилемы и ситовидные трубки флоэмы вместе с их клетками-спутницами, однако время от времени они дают начало также и паренхимным клеткам. Эти паренхимные клетки образуют во вторичной ксилеме вертикальные ряды. Древесинные волокна ксилемыПолагают, что древесинные волокна, так же как и сосуды ксилемы, ведут свое происхождение от трахеид. Они короче и уже трахеид, а стенки их гораздо толще, но поры их сходны с порами, имеющимися в трахеидах, и на срезах волокна иногда трудно отличить от трахеид, поскольку между теми и другими есть ряд переходных форм. Древесинные волокна очень напоминают уже описанные волокна склеренхимы; их торцевые стенки также перекрываются. В отличие от сосудов ксилемы древесинные волокна не проводят воду; поэтому у них могут быть гораздо более толстые стенки и более узкие просветы, а значит, они отличаются и большей прочностью, т. е. придают ксилеме дополнительную механическую прочность. – Также рекомендуем “Флоэма. Строение флоэмы. Функции флоэмы.” Оглавление темы “Ткани. Питание клетки.”: |
Источник