Сосуды древесины состоят из мертвых клеток
Строение растений мы изучали еще в школе. В этой статьей мы решили напомнить, что из себя представляет дерево, и рассказать о каждой из его частей: клетках и тканях, древесине и коре, ветвях и ветках, листьях и корнях.
Материал был взят из первого русскоязычного издания справочника Европейского специалиста по уходу за деревьями (European Tree Worker), который пригодится как владельцам питомников и садовых участков, так и сертифицированным специалистам.
Анатомия дерева
Деревья – это древесные растения большого размера. Они обладают уникальными свойствами, позволяющими им являться доминирующим видом царства растений во многих странах мира. В основе ухода за деревьями (древоводства) лежит глубокое понимание процессов роста и развития деревьев. Только с учетом данного принципа можно профессионально осуществлять уход за деревьями.
Клетки и ткани
Для всех живых организмов характерна общая организационная структура, состоящая из клеток, тканей и органов. Клетки – это основные «строительные блоки» данной структуры. У растений новые клетки образуются путем деления существующих. Этот процесс проходит в специальных образовательных тканях – меристемах.
Клетки:
1 – Молодая клетка с плазмой и ядром 2 – Рост клетки 3 – Зрелая клетка с большой вакуолью
После деления клетки проходят этап дифференцировки, во время которого изменяется их структура и они приобретают способность к различным специфическим функциями. Клетки с аналогичной структурой и функциями объединяются в ткани.
Затем из тканей формируются органы, которых у растений шесть: листья, стволы, корни, почки, цветы и плоды. И, наконец, органы образуют полностью функциональные организмы – деревья.
Существует два основных типа меристематической ткани:
- первичная меристема, из которой образуются клетки, отвечающие за рост побегов и корней в длину;
- вторичная меристема, из которой образуются клетки, отвечающие за прирост в диаметре.
Поперечное сечение ствола дерева: 1 – Сердцевина 2 – Ядро 3 – Сердцевинный луч 4 – Заболонь 5 – Камбий 6 – Флоэма 7 – Феллоген 8 – Кора
У деревьев есть две вторичные меристемы: камбий и феллоген.
- Камбий выполняет крайне важную роль: в процессе деления в нем образуются новые клетки, формирующие систему сосудов дерева. Из него генерируются два вида ткани: ксилема во внутренней части и флоэма снаружи.
- Феллоген – это камбий, из которого образуется кора. Ксилема – это часть древесины, состоящая из отмерших и живых клеток. К мертвым клеткам относятся трахеи и трахеиды у хвойных пород и сосуды у лиственных деревьев. Ксилема выполняет три функции: служит механической опорой дерева; обеспечивает передвижение воды и минеральных веществ; обеспечивает хранение питательных веществ.
Когда дерево срубают и рассматривают в поперечном сечении, в ксилеме видны годичные кольца. В зонах умеренного климата данные кольца соответствуют годовому образованию ксилемы в камбии. Они имеют форму круга, так как относительный размер и плотность сосудистой ткани изменяются в течение вегетационного периода. По мере приближения к концу вегетационного периода клетки становятся меньше в диаметре.
Таким образом, благодаря резкой разнице между клетками, образованными в начале сезона (ранняя древесина), и клеткам, сформированными позднее (поздняя древесина), индивидуальный годовой прирост становится различимым.
В отношении древесины хвойные и лиственные породы значительно отличаются друг от друга. Кроме того, среди лиственных деревьев выделяются кольцесосудистые (например, Дуб (Quercus), Ясень (Fraxinus)) и рассеяннососудистые виды (например, Липа (Tilia), Бук (Fagus)).
В центре ствола формируется ядровая древесина. Она окружена живой заболонью. Не все проводящие элементы ксилемы служат для передвижения воды. За это отвечает только живая и активная ткань заболони, тогда как другая часть ксилемы, расположенная ближе к центру, является нефункциональной. Такие мертвые клетки образуют ядро – непроводящую ткань, цвет которой темнее, чем у заболони.
Флоэма отвечает за перемещение сахара от листьев к другим частям растения. Кроме флоэмы и ксилемы, сосудистая система дерева включает в себя лучевые клетки. Лучи расходятся в радиальном направлении от центра поперечного сечения через флоэму и ксилему и служат для транспортировки сахаров и их компонентов вдоль ствола. Они помогают ограничивать распространение гнили по древесной ткани и хранить запасы питательных веществ в виде крахмала.
Поперечный разрез ствола
Внешняя часть ветвей и ствола деревьев называется корой. Это защитная ткань, поддерживающая температуру внутренней части ствола, предохраняющая растения от повреждений и уменьшающая потерю воды. Кора состоит из нефункциональной флоэмы, пробковой ткани и мертвых клеток. Для минимизации потери воды ее клетки пропитаны воском и маслами.
Газообмен между живыми тканями дерева и атмосферой происходит с помощью чечевичек, маленьких пор в коре.
Это интересно
Кора различных деревьев имеет разное строение и свойства. Например, кора бука очень гладкая с небольшим количеством пробковой ткани, а кора дуба, наоборот, образует толстые слои феллемы.
Перидерма — защитная ткань
Именно она защищает деревья от воздействия окружающей среды. Что представляет собой перидерма? Как формируется? Как выполняет свои защитные функции? Чем отличается перидерма разных пород?
Ветви и ветки
Ветки – это небольшие ветви, которые служат опорой для листьев, цветов и плодов. Ветви поддерживают ветки, а ствол поддерживает всю крону. Ветви и ветки развиваются из двух типов почек:
- терминальных или верхушечных почек на конце побега;
- боковых или пазушных почек, которые образуются вдоль ветки.
Верхушечная почка является наиболее сильной на ветви или ветке и располагается на конце побега. Она контролирует развитие вторичных почек с помощью гормонов. Обычно вторичные почки не развиваются и остаются в спящем состоянии. Как правило, верхушечная почка является наиболее активной на каждой ветви или ветке и контролирует развитие пазушных почек на том же побеге, которые часто бывают спящими: их рост сдерживается апикальным доминированием терминальной почки.
Побеги с доминирующей верхушечной почкой бывают моноподиальными или симподиальными.
Побеги без апикального доминирования являются ложнодихотомическими.
Гибель верхушечной почки в результате случайного повреждения или обрезки может привести к активизации спящих почек рядом со срезом и, как следствие, к развитию нового побега.
Некоторые побеги развивают придаточные почки, которые формируются вдоль стволов и корней. Они возникают, как правило, в ответ на потерю обычных почек в результате действия регуляторов роста.
Ежегодный прирост: 1 – 1 год; 2 – 2 года; 3 – 3 года
Листья и почки образуются из немного утолщенной части ветки, которая называется узел. Междоузлие – это зона между узлами. На ветке видны листовые рубцы и рубцы верхушечной почки. Они помогают измерять ежегодное удлинение ветки и общий прирост. По своей структуре и функции каждая ветвь дерева сопоставима со всей кроной. Но в то же время ветви – это не просто отростки ствола.
Наоборот, ветви характеризуются уникальной формой присоединения к нему, которая имеет крайне важное значение для практической деятельности в сфере ухода за деревьями, например, для обрезки.
Ветви прочно крепятся к древесине и коре, расположенной под ветвями, но над ними крепление более хрупкое. Годовой прирост слоев ткани в зоне соединения ветви и ствола хорошо заметен и формируется большую часть времени. Плечо или выпуклость вокруг основания ветви называется воротником. В точке разветвления ткани ветви и ствола расширяются на встречу друг другу. В результате, кора приподнимается, образовывая гребень ветви. Если кора в районе разветвления окружена древесиной, она называется включенной корой. Это еще больше ослабляет развилку ствола, поскольку нормальное присоединение ветви к стволу не формируется.
Правильная обрезка деревьев
Рис.1 Правильная обрезка
В этой статье мы поговорим об особенностях обрезки у основания ветви и обрезки, параллельной стволу. Вы узнаете, почему в наше время специалисты отдают предпочтение именно первому способу обрезки деревьев.
Листья
Листья отвечают за производство питательных веществ для дерева. Они содержат хлоропласт, наполненный зеленым пигментом – хлорофиллом, с помощью которого происходит фотосинтез. Еще одна функция листьев – транспирация, представляющая собой выведение воды через листву посредством испарения.
Строение листа: 1 – Устьице 2 – Кутикула 3 – Эпидермис 4 – Клетки палисадной паренхимы
5 – Клетки губчатой паренхимы
Площадь листьев достаточно большая, что позволяет им поглощать солнечный свет и углекислый газ, необходимые для фотосинтеза.
Внешняя поверхность листа покрыта воскообразным слоем, который называется кутикула. Она служит для минимизации дессикации (высушивания) листа.
Испарение воды и газообмен контролируют устьица – маленькие отверстия на поверхности листа.
Лист обладает развитой системой проводящих тканей, включающей в себя вены, или капиллярные каналы. Вены состоят из тканей как флоэмы, так и ксилемы, и отвечают за транспортировку воды и жизненно необходимых веществ, а также за перенос питательных веществ, которые вырабатываются в клетках листьев, к остальным органам дерева.
Это интересно
Деревья, сбрасывающие листву каждый год, называются лиственными, а те, которые сохраняют ее в течение более чем одного года, называются хвойными или вечнозелеными. Осыпание листьев обусловлено клеточными изменениями и регуляторами роста, формирующими точку отделения органа у основания черешка, или ножки листа.
Точка отделения листьев выполняет две функции:
- обеспечивает осыпание листвы осенью;
- предотвращает высыхание, распространение болезней и повреждение части растения, от которой отрывается лист.
Осенью изменение цвета листвы листопадных деревьев связано с разложением хлорофилла, позволяющим проявиться другим пигментам, содержащимся в листьях. Сокращение продолжительности светового дня в сочетании с холодными ночами приводит к усиленному накоплению сахаров и замедляет выработку хлорофилла. Этот процесс и позволяет другим пигментам, в том числе антоцианинам (красный и пурпурный) и каротиноидам (желтый, оранжевый и красный), проявиться.
Корни
Корни деревьев выполняют четыре основные функции:
- фиксация дерева;
- аккумуляция энергии и питательных веществ;
- поглощение веществ;
- транспортировка веществ.
Окончание корня:
1. Одревесневший корень
2. Корневой волосок
3. Корневой кончик
4. Корневой чехлик
Всасывающие корни представляют собой небольшие, волокнистые участки ткани, растущей на окончаниях основных одревесневших корней. У них есть эпидермальные клетки, модифицированные в корневые волоски, которые помогают поглощать воду и минеральные вещества. Корневые волоски живут совсем не долго (3–4 недели весной) и значительно активизируют способность к поглощению веществ с наступлением вегетационного периода весной.
Что касается корневых кончиков, они содержат меристему, где клетки делятся и растут в длину.
Корни растут там, где они могут найти воздух и кислород. Большая часть всасывающих корней находится на расстоянии 30 см от поверхности почвы. Также рядом с поверхностью располагаются горизонтальные боковые корни.
Якорные корни растут вертикально по направлению вниз от боковых корней, обеспечивая надежную фиксацию дерева и увеличивая глубину освоения почвы корневой системой.
Корневая система:
1 – Стержневая корневая система 2 – Мочковатая корневая система 3 – Поверхностная корневая система
Корни многих растений находятся в симбиозе с некоторыми грибами. Результат таких взаимоотношений называется микориза (грибокорень). Симбиоз двух организмов (дерева и грибов в нашем случае) основывается на взаимной пользе: грибы получают питательные вещества из корней и, в свою очередь, помогают корням всасывать воду и жизненно необходимые элементы.
Корневые симбиозы. Микориза
Грибы внутри тканей корня
Сожительство микоризы и растения, как правило, бывает чрезвычайно взаимовыгодно, что обусловлено объединением имеющихся у них различных способностей.
_____________________________________________________________________
Появление первого русскоязычного издания справочника Европейского специалиста по уходу за деревьями (European Tree Worker) в России стало возможным благодаря сотрудничеству НПСА «ЗДОРОВЫЙ ЛЕС» (Россия) с ведущим немецким учебным заведением в области подготовки специалистов по уходу за деревьями – Нюрнбергской школы ухода за деревьями (Германия).
Источник
На свежем спиле ветви покрытосеменного двудомного деревянистого растения легко различимы особенности строения стебля: кора, камбий, древесина, сердцевина.
Покровные ткани
Кожица – первичная покровная ткань, покрывающая молодые стебли этого года. Со временем кожица замещается пробкой – вторичной покровной тканью, которая состоит из мертвых клеток и воздуха и образуется за счет деления клеток пробкового камбия (феллогена). Кожица и пробка выполняют защитную функцию.
В кожице имеются устьицы, через которые происходит транспирация. В пробке развиваются чечевички – маленькие бугорки с отверстиями. Хорошо заметны они у бузины, дуба, черемухи, образуются клетками основной ткани с большими межклетниками. Через них осуществляется газообмен.
Корка – третичная покровная ткань (корковый дуб). Состоит из чередующихся слоев пробки и других отмерших тканей растения.
Кора
Клетки коры расположены под кожицей и пробкой. Внешнюю часть коры образует механическая ткань (колленхима). Внутреннюю часть образует паренхима, клетки могут содержать хлорофилл.
Луб – внутренний слой коры. Состоит из ситовидных трубок, лубяных волокон, клеток основной ткани.
Ситовидная трубка – вертикальный ряд вытянутых клеток, у которых поперечные стенки пронизаны отверстиями. Это проводящая ткань, по которой перемещаются растворы питательных веществ из листьев в стебли и корни. Клетки не имеют ядер. Вместе с клетками основной ткани образуют мягкий луб.
Лубяные волокна – отмершие клети с одревесневшими стенками. Представляют собой механическую ткань стебля. В стеблях льна, липы и др. лубяные волокна сильно развиты и прочны. Это обуславливает их использование в рукоделии и изготовлении тканей. Образуют твердый луб.
Древесина
Плотный, самый широкий слой, лежащий под корой. Древесина – основная часть древесного ствола. Состоит из клеток проводящей ткани (сосуды), механической ткани (волокна), основной ткани.
Годичное кольцо прироста – все слои клеток древесины, образовавшиеся весной, летом и осенью данного года. Осенние клетки мельче весенних, поэтому для деревьев умеренных широт отчетливо видна граница между 2 годичными кольцами.
По количеству годичных колец можно оценить возраст спиленного дерева. По толщине кольца можно судить об условиях роста дерева в данном году. Чем толще годичное кольцо, тем более благоприятны были условия. При совсем неблагоприятных условиях годичные кольца соседних лет могут сливаться между собой. У деревьев с очень медленно растущим стволом годичные кольца могут сливаться. При быстром росте ствола (бальзовое дерево) годичные кольца также не видны.
Древесина входит в состав травянистых стеблей.
Камбий
Расположен между корой и древесиной. Состоит из узких длинных клеток меристемы. Визуально не отличим.
Весной клетки камбия делятся, что приводит к образованию новых клеток луба (в сторону коры) и новых клеток древесины (в сторону древесины). Так происходит рост стебля в толщину. Новые клетки зрелого стебля образуются только путем деления камбия. Зимой деление клеток прекращается.
Сердцевина
Наиболее рыхлый слой, расположенный в центре стебля. Служит для отложения питательных веществ. Хорошо заметна у бузины, осины.
Состоит из крупных клеток основной ткани с тонкими оболочками.
От сердцевины в радиальном направлении через древесину и луб проходят сердцевинные лучи, состоящие из клеток основной ткани.
У некоторых растений с возрастом клетки сердцевины разрушаются, и внутри ствола образуется полость – дупло.
Источник
В растущем дереве различают три основные части: корень, ствол и крону (ветви и листья или хвоя)
Части дерева
Назначение корня — всасывать из почвы влагу с растворенными в ней минеральными веществами и передавать ее через ствол в крону; кроме того, он удерживает дерево в вертикальном положении.
Назначение ствола— проводить впитываемую корнями влагу с растворенными в ней минеральными солями в верх в крону; отводить вниз питательные вещества; сохранять запасы питательных веществ, необходимых весной для развертывания листьев; служить опорой для кроны.
Рис.1 Поперечный (торцовый) разрез ствола дуба: 1— кора, 2 — заболонь; 3 — ядро; 4 — сердцевина.
Нижняя часть ствола дерева называется комлем, верхняя — вершиной. В месте перехода ствола в корень имеется закомлистость — резкое увеличение диаметра ствола дерева на небольшой длине.
В кроне листьями вырабатываются органические вещества – углеводы, необходимые для питания и роста дерева.
Главную массу древесины дает ствол, составляющий от 70 до 90 % объема дерева и используемый в качестве строительного материала.
Наша страна занимает первое место в мире по запасам древесины. Из 3 миллиардов гектаров лесной площади, покрывающих поверхность земли, на долю России приходится более одного миллиарда гектаров.
Хвойный лес, наиболее важный для строительства и промышленности, занимает у нас по площади более половины всех хвойных лесов умеренного пояса земного шара. Особенно велики запасы древесины на севере России, на Урале, в Западной Сибири.
Легкость и высокая прочность древесины (на растяжение и сжатие вдоль волокон), малая теплопроводность, простота обработки способствуют повсеместному применению этого материала и, в частности, в строительстве как капитальных, так и вспомогательных и временных сооружений.
Наряду с этим древесина имеет и существенные недостатки, а именно:
- неоднородность строения, а следовательно, неодинаковые свойства в разных направлениях (малая прочность на растяжение поперек волокон и на скалывание);
- способность изменять свою влажность на воздухе и, соответственно, размеры, форму и прочность;
- способность быстро разрушаться от гниения при неблагоприятных условиях хранения и эксплуатации;
- легкую возгораемость.
Однако эти недостатки древесины могут быть в значительной степени устранены соответствующей обработкой.
Макроструктура дерева. Ствол, кора, луб, камбий, заболонь, ядро
Макроструктура — это строение древесины, различимое невооруженным глазом или при незначительном увеличении.
Основные разрезы ствола.
Для получения правильного представления о строении древесины необходимо рассматривать в трех разрезах:
Р – торцовый сечение ствола плоскостью, проходящей поперек его оси;
R— радиальный сечение ствола плоскостью, проходяще через ось ствола по радиусу или диаметру поперечт го сечения;
Т – тангентальный сечение по хорде поперечного сечения параллельно оси ствола.
На рис. 2. показаны: 1 — доска радиальной и 2 — доска тангенталыюй распиловки.
Ствол
Ствол в основном состоит из клеток, вытянутых по его длине клетки группируются наслоениями, которые на торце имеют вид концентрических колец, а на продольных разрезах (радиальном и тангенгальном) наклонных и параболических линий. На торцовом разрезе, начиная от периферии к центру, различают следующие основные части ствола: кору, камбий, древесину и сердцевину.
Кора изолирует
Кора изолирует дерево от вредных воздействий внешней среды резких колебаний температуры, от насекомых вредителей леса и т. п. Она состоит из наружных покровных наслоений, резко отличающихся от внутренних наслоений древесины. В коре различают наружный слой корку или кожицу, средний слой пробковую ткань и внутренний луб.
Луб
Луб в растущем дереве служит проводником питательных веществ от кроны в ствол и корни; и нем откладываются запасы питательных веществ, необходимых дереву ранней весной для развертывания молодых листьев
Кора
Кора занимает от 5 до 20% объема дерева. Некоторые породы, например, пробковый дуб, выращиваемый в Крыму и на Кавказе, бархатное дерево, растущее в районе Амура и на Сахалине, имеют очень толстую и мало теплопроводную кору. Кора этих деревьев используется для изготовления пробковых теплоизоляционных плит и укупорочной пробки, а древесина в столярных и отделочных работах.
Камбий
Камбий расположен между лубом и древесиной в виде очень тонкого слоя тонкостенных клеток, способных к делению и росту. Клетки камбия, делясь, ежегодно откладывают в сторону коры клетки луба, а в противоположную сторону клетки древесины.
Весной камбий дает более рыхлую древесину, летом и осенью более плотную.
Древесина состоит из ряда концентрических слоев, идущих от сердцевины до коры, от которой она отделяется незаметным на глаз камбиальным слоем.
На поперечном разрезе ствола некоторых пород дерева можно легко различить наружную, более светлую часть заболонь и внутреннюю, более темную ядро.
Заболонь
Заболонь часть древесины более позднего образования, состоящая из молодых клеток, среди которых имеются живые и омертвевшие.
В растущем дереве по заболони (снизу вверх) движется влага с растворенными в ней минеральными веществами, отчего влажность заболони в свежесрубленном дереве гораздо больше, чем в ядре.
Древесина заболони по своим механическим свойствам равноценна древесине ядра (при одинаковой их влажности), но стойкость ее против загнивания ниже.
Ядро
Ядро состоит из мертвых клеток и образуется не сразу, а постепенно, по мере отмирания клеток заболони. Ядро не принимает участия в продвижении необходимых для дерева питательных веществ вследствие закупорки проводящих путей. Потемнение древесины в ядре объясняется образованием в клетках древесины различных веществ (смол, дубильных и красящих веществ). Эти вещества делают древесину ядровой части более стойкой против загнивания.
В зависимости от наличия или отсутствия ядра древесные породы делятся на:
- а) ядровые, имеющие ядро и заболонь (дуб, сосна, лиственница, кедр и др.);
- б)заболонные (безъядровые), имеющие одну лишь заболонную древесину (береза, ольха, осина и др.)
Из группы заболонных пород выделяются спело-древесные породы (ель, пихта, бук), у которых центральная часть древесины, соответствующая положению ядра, не отличается по цвету от заболони, но содержит в растущем или в свежесрубленном дереве значительно меньше влаги.
Микроструктура древесины. Строение клетки древесины
Микроструктура — это строение древесины, видимое только при значительном увеличении, т. е. под микроскопом.
Древесина состоит из очень большого числа живых и омертвевших клеток различной формы, величины и назначения.
Живая клетка древесины
состоит из оболочки (стенки) и содержимого протопласта (плазмы и ядра).
Оболочку или стенку клеток в основном образует вещество, называемое целлюлозой или клетчаткой.
Со временем в клетчатке под действием плазмы происходит химическое изменение одревеснение, связанное с образованием оболочке живой клетки особого вещества лигнина, благодаря которому оболочка упрочняется, но становится более хрупкой.