Сосуды древесины состоят из живых 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.
Смотрите также:
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.
Формирование ветвей
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.
Смотрите также:
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.
Смотрите также:
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
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