Вопросы в начале параграфа

1. Что называют побегом?

Побегом называют стебель с расположенными на нём листьями и почками.

2. Какие функции выполняют механическая, проводящая, покровная ткани?

Перечисленные ткани выполняют следующие функции:

  • механическая — обеспечивает прочность органов растений;
  • проводящая — обеспечивает продвижение воды с растворёнными в ней питательными веществами;
  • покровная — защищает внутренние органы растения от повреждений и проникновения вредных микроорганизмов.

3. Какие стебли имеют известные вам растения?

Можно выделить два основных вида стеблей растений: травянистые и деревянистые.

4. Чем различаются стебли деревьев, кустарников, трав?

Стебли трав и молодых побегов деревьев и кустарников — травянистые. Обычно они существуют только один сезон, а потом либо погибают, либо видоизменяются (происходит одеревенение).

Стебли деревьев и кустарников — деревянистые. Они прочные и твёрдые, а срок из существования может длится годами, десятилетиями, а у некоторых деревьев и столетиями.

Лабораторные работы

Лабораторная работа: Внутреннее строение ветки дерева

1. Рассмотрите ветку, найдите на ней чечевички (бугорки с отверстиями). Какую роль в жизни дерева они играют?

Через чечевички происходит газообмен: дерево получает воздух из окружающей среды и выводит отработанный воздух наружу.

2. Приготовьте поперечный и продольный срезы ветки. С помощью лупы рассмотрите слои стебля на срезах. Используя учебник, определите название каждого слоя.

3. Иглой отделите кору, попробуйте её изогнуть, сломать, растянуть. Прочитайте в учебнике, как называется наружный слой коры. Что такое луб? Где он расположен и каково его значение для растения?

Внешний слой коры у молодых деревьев называется кожицей, а у взрослого растения — пробкой.

Луб — это внутренний слой коры. В его состав входят ситовидные трубки и лубяные волокна. По ситовидным трубкам перемещаются растворы органических веществ, необходимых для питания деревьев, а волокна проводят воду и минеральные вещества.

4. На продольном срезе рассмотрите кору, древесину, сердцевину. Испытайте каждый слой на прочность.

Если рассматривать кору (пробку), древесину и сердцевину, то самым прочным слоем ствола оказывается древе сина. Она состоит из механической ткани, созданной специально чтобы придавать растению прочность и твёрдость.

Сердцевина уже не такой прочный слой стебля. Она кажется рыхлой. По строению сердцевина состоит их крупных клеток с тонкими оболочками и служит для накопления запаса питательных веществ.

Кора (пробка) — наиболее хрупкий слой. Она состоит из отмерших клеток с большим количеством межклеточников, заполненных воздухом, потому очень быстро ломается.

5. Отделите кору от древесины, проведите пальцем по древесине. Что вы ощущаете? Прочитайте в учебнике об этом слое и его значении.

Если отсоединить кору от древесины, то можно на ощупь почувствовать слой, который называется камбий. Это тончайший слой, который состоит из узких и длинных клеток образовательной ткани. Увидеть его невооруженным взглядом практически невозможно, но если провести по древесине пальцем, то на месте отделения коры можно ощутить увлажнение. Такое увлажнение возникает из-за того, что при отделении коры клетки камбия разорвались и их содержимое вытекло.

Камбий выполняет важную функцию в жизни стебля. Клетки этого слоя обладают способностью делиться (относятся к образовательной ткани). Благодаря этому ствол постоянно увеличивается в толщину — утолщается слой древесины и слой луба.

6. Зарисуйте поперечный и продольный срезы ветки и подпишите названия каждой части стебля.

7. На спиле древесного стебля найдите древесину, подсчитайте с помощью лупы число годичных колец и определите возраст дерева.

Возраст этого дерева — 11 лет.

8. Рассмотрите годичные кольца. Одинаковы ли они по толщине? Объясните, чем отличается древесина, образовавшаяся весной, от древесины более позднего времени года.

Годичные кольца на этом спиле все разной толщины. Это значит, что условия произрастания в разные годы были различны. Например можно сказать, что 4-й, 5-й и 6-й год дерево получало значительно меньше влаги, поскольку годичные кольца, образованные в эти года, тоньше остальных.

Древесина, образованная весной, летом и осенью выглядит по разному. Весной и летом образуются крупные клетки, они дают более светлую древесину. А осенью древесина прирастает узким и более тёмным кольцом из мелких клеток.

9. Установите, какие слои древесины старше по возрасту — лежащие ближе к середине или к коре. Объясните, почему вы так считаете.

Чем ближе к сердцевине находится слой древесины, тем он старше и наоборот — чем ближе к коре слой древесины, тем он младше. Это объясняется тем, что слой камбий, который и производит новые клетки древесины, находится на границе между корой и древесиной.

Вопросы в конце параграфа

1. Каково внутреннее строение стебля дерева или кустарника?

Внутреннее строение стебля дерева включает в себя несколько основных слоёв (от центра): сердцевину, древесину, камбий и кору.

2. Какое значение имеют кожица и пробка?

Кожица у молодых деревьев и пробка у более взрослых растений — это внешний слой коры. Они состоят из покровной ткани и необходимы для защиты растений от различных механических повреждений, излишнего испарения, проникновения внутрь вредных микроорганизмов и опасных веществ, а также от проникновения внутрь болезнетворных бактерий.

Кроме того, кожица и пробка обеспечивают газообмен между деревом и окружающей средой. Для этого у кожицы имеются устьица, а на поверхности пробки образованы чечевички.

3. Где расположен луб и из каких клеток он состоит?

Луб — это внутренний слой коры. Он находится под пробкой или кожицей. Луб состоит из ситовидной ткани и лубяных волокон. Первые перемещают растворы органических веществ, а вторые — воду и растворённые в ней минеральные вещества.

Ситовидные трудки состоят из вытянутых живых клеток, у которых поперечные клетки пронизаны отверстиями словно сито. Ядра в клетках ситовидных трубок разрушены, а цитоплазма прилегает к оболочке.

У лубяных волокон клетки тоже вытянутые, но их содержимое разрушено, а стенки одеревенелые. это очень прочные и гибкие волокна образованные механической тканью.

4. Что такое камбий? Где он расположен?

Камбий находится между корой дерева и древесиной. Это очень тонкий слой образовательной ткани состоящий из узких длинных клеток способных постоянно делиться. В результате деления клеток камбия в стволе образуются новые клетки древесины и новые клетки луба, а дерево постоянно увеличивается в толщину.

5. Какие слои видны на поперечном срезе стебля при рассматривании невооружённым глазом и с помощью микроскопа?

Невооружённым взглядом на поперечном срезе стебля можно рассмотреть следующие слои: кору, древесину и сердцевину. Слой камбия можно определить на ощупь, если отделить от древесины кусочек коры.

Под лупой или в микроскоп можно выделить составляющие части коры: кожицу, пробку и луб.

6. Что такое годичные кольца? Как они образуются?

Годичное кольцо — это слой древесины образованной деревом в течении года (годичное кольцо прироста). Весной, летом и осенью клетки камбия начинают делится и образуют все новые и новые слои древесины. Весной и летом образуются крупные клетки, а осенью — мелкие. Увидеть разницу между весенними и осенними клетками чаще всего можно даже невооруженным взглядом.

Благодаря этому по срезу дерева можно определить его возраст и условия, в которых произрастало растение в тот или иной период времени. Например узкое годичное кольцо говорит либо о недостатке влаги для растения, либо о его плохой освещенности.

Подумайте

Что можно определить по годичным кольцам? Почему у многих тропических растений годичных колец не видно?

По годичным кольцам можно определить возраст растения и условия окружающей среды, в которых произрастало растения в тот или иной период его жизни.

У многих тропических растений годичные кольца отсутствуют поскольку в этой природной зоне климатические условия не меняются со сменой времён года. Растения и зимой, и летом развиваются одинаково. Клетки камбия делятся с одинаковой скоростью и образуют новые клетки древесины ничем не отличающиеся по внешнему виду от древесины, образованной в предыдущий сезон (весенние клетки древесины не отличаются от зимних).

Задания

1. Рассмотрите чечевички на ветвях бузины, черёмухи, дуба и других деревьев и кустарников.

2. Определите возраст какого-либо спиленного дерева по годичным кольцам. Сделайте рисунок спила. Укажите на рисунке сторону, которая у дерева была обращена к северу.

3. Возьмите ветки яблони, багульника (рододендрона сибирского), вишни и поставьте их в сосуд с водой в тёплом светлом помещении. Подливайте в сосуд свежую воду. Через полторы-две недели на ветках распустятся цветки. Используйте их при изучении строения цветка.

Словарик

Травянистый стебель — это нежные и гибкие стебли трав и молодые побеги растений, которые существуют обычно один сезон.

Деревянистый стебель — это твёрдые стебли деревьев и кустарников.

Прямостоячий стебель — это стебли, которые растут вертикально вверх.

Вьющийся стебель — это стебли, которые поднимаясь вверх обвивают опору.

Лазающий стебель — это стебли, которые поднимаясь вверх цепляются за опору усиками или придаточными корнями, отрастающими от стебля.

Ползучий стебель — это стебли, которые стелются по земле и могут укореняться в узлах.

Чечевички — это маленькие бугорки с отверстиями, которые образуются в пробке стебля для осуществления газообмена.

Пробка — это верхний покровный слой коры защищающий внутренние слои стебля (ствола) растения.

Кора — это покровный слой стебля состоящий из пробки (кожицы) и луба.

Луб — это внутренний слой коры, в состав которого входят ситовидные трубки и лубяные волокна.

Ситовидные трубки — это слой луба, по которой перемещаются растворы органических веществ.

Лубяные волокна — это слой луба, по которой проводятся растворённые в воде минеральные вещества.

Камбий — это слой стебля, который находится между лубом и древесиной и состоящий из постоянно делящихся клеток.

Древесина — это самый широкий и самый плотный слой стебля, обеспечивающий устойчивость и прочность стебля.

Сердцевина — это центральный рыхлый слой стебля, в котором откладываются запасы питательных веществ.

Сердцевинные лучи — это слой проводящих и запасающих клеток стебля, идущих от сердцевины в радиальном направлении через древесину и луб.

Годичные кольца

Как известно, все светолюбивые породы в молодом возра­сте растут быстро. Каждое дерево стремится вынести верши­ну ввысь, чтобы получать больше света. Сосна быстро растет до 25—30 лет, в дальнейшем ее рост замедляется. Ель медлен­но растет до 15 лет, потом увеличивает ежегодный прирост в высоту и догоняет сосну к 80 годам, а к 140 годам она бывает выше сосны на 2—-3 м.

Каждый год с весны до поздней осени между древесиной и внутренней стороной коры (камбием) дерево наращивает го­дичное кольцо древесины, увеличивая тем самым толщину ство­ла. Это кольцо новой древесины состоит из двух слоев: более светлого весеннего и более темного летне-осеннего. По числу годичных колец на срезе пня (рис. 25) определяют возраст де­рева. Прирастая ежегодно в высоту и в толщину, дерево уве­личивает свой объем, каждый год как бы надевает чехол из новой древесины. На продоль­ном срезе сосновой доски мож­но увидеть эти параллельные полоски ежегодного прироста.

Разделив объем дерева на его возраст, можно узнать еже­годный средний прирост по массе древесины. Если сложить объемы всех деревьев на гектаре и разделить на их средний возраст, получим средний прирост древесины в год за прошедший период в кубических метрах.

Когда лес становится спелым, то есть по высоте, диаметру, объему и качеству соответствует хозяйственным целям (для сос­ны и ели это бывает в 100 и 120 лет, для березы, годной на фанеру, в 60—70 лет), то определяют средний прирост для каждой породы различными способами и исчисляют объем допустимой ежегодной рубки, расчетную лесосеку, т. е. указывают предел рубки — не больше того, сколько прирастает.

Если нужно определить возраст какого-либо участка леса, подыскивают пни, по диаметру подходящие к толщине нижней части средних растущих деревьев, или в крайнем случае срубают несколько деревьев, называемых модельными. Срез пня тщательно сглаживают острым ножом по двум-трем радиусам, чтобы четко выявились годичные слои. Счет годичных слоев на­чинают от сердцевины, отмечая карандашом каждый десяток колец черточкой на пне. Для более точного определения возра­ста хвойных пород следует прибавлять к отсчитанному возрасту 4—5 лет (на высоту пня). Среднеарифметическое по несколь­ким пням даст средний возраст данного участка леса.

У лиственных пород — березы и осины годичные слои мало заметны, их удобнее считать через лупу и с применением сла­бых растворов йода или аммиака. Возраст молодых сосен и да­же елок можно определить по мутовкам, прибавив к получен­ному числу их 3—4 года.

По характеру отложения годичных колец можно безошибоч­но «прочесть» всю жизнь дерева. На срезе древесного пня вид­ны узкие и широкие кольца. Узкие образовались в годы, когда условия для дерева были плохими (угнетение под пологом стар­шего поколения, засуха, болезнь, нападение насекомых и др.), а широкие кольца — в хорошие годы, когда дерево получало больше света после удаления соседних деревьев или когда вы­падало достаточно осадков. Прошел лесной пожар, огонь опа­лил нежную зеленую хвою, и дерево обязательно отложит в этот и на следующий год два-три узких кольца. Засуха влияет на мно­гие деревья и на большой территории. По совпадению узких колец у всех деревьев и одинаковому числу их от периферийной части ствола определяют точный год засухи.

Ученые знают о существовании 11-, 35- и 80-летних циклов изменения солнечной активности. Установлено, что уменьшение солнечной активности вызывает антициклоны, засухи, поэтому у деревьев откладываются узкие годичные кольца. Увеличению солнечной активности сопутствуют циклоны, влажные годы, следовательно, при этих условиях откладываются широкие кольца.

В годы высокой солнечной активности, а также при взрывах сверхновых звезд частицы высоких энергий увеличивают в ат­мосфере количество радиоактивного углерода, который поглощается деревом и откладывается им в годичных кольцах. Коли­чество его в различных годичных кольцах устанавливается соот­ветствующими анализами. По наличию радиоактивного углеро­да в годичных кольцах многовековых деревьев (кедр живет до 500 лет, дуб 500 лет и более, американская секвойя свыше 2000 лет) можно проследить космические явления не только за по­следние сотни лет, но и за тысячелетия. Для этого пользуются методом дендрологической датировки срезов бревен, взятых из древних построек, мостовых, церквей и гробниц. Подобный метод был применен при археологических раскопках в Новго­роде. Были детально исследованы тысячи бревен из построек и мостовых древнего Новгорода, на некоторых улицах города в земле сохранились мостовые от X до XV в. в 28 ярусов. По годичным кольцам установлен был возраст дерева. Сопостав­ление годичных колец с климатическими заметками древних летописцев, а также сличение найденных при раскопках бревен с древними бревнами XIV в., заложенными в точно установлен­ные годы в церковных постройках, позволили определить вре­мя рубки каждого дерева. Кроме этого, дендрохронология по­зволила воссоздать историю климата на Новгородской земле за 500 лет.

Строение древесины у разных пород существенно различа­ется. По рисунку древесины на горизонтальных, радиальных и тангенциальных срезах обрубков определяют породу дерева.

Годичные кольца деревьев

Ученик начальной школы знает, что определить возраст древесных растений можно по их срезу, определив количество годичных колец. Впервые этот способ предложил Леонардо да Винчи. Он же предположил причину, от которой зависит ширина колец, указывая на метеорологические условия. Русские ученые А. Н. Бекетов и Ф. Н. Шведов подтвердили его предположения своими научными исследованиями. Но случилось это уже в 19 веке. А американские исследователи связали особенности рисунка на срезе и аномальные природные явления, сопоставив возраст растений и метеорологическую хронику на западе Северной Америки. Выяснилось, что деревца, начинающие свою жизнь в весенний период имеют узор из годичных колец, заметно отличающийся от тех, что зарождались осенью. Принято считать, что каждому кольцу соответствует один год жизни. Но в процессе исследований ученые выяснили, что некоторые деревья имеют ложные годичные кольца, а у иных их нет вообще.

Память у дерева

Многие деревья живут гораздо дольше, чем люди, сохраняя в себе тайны пережитого целых поколений. Но самое главное, что они хранят в себе «карту памяти» природы, которую можно увидеть, сделав разрез ствола дерева. Ведь проще всего узнать о возрасте – это подсчитать годичные кольца деревьев.
На сегодняшний день стараниями и трудами ученых самым популярным методом исследования возраста и условий роста является взятие у ствола дерева небольшого образца, называемого керном. Древесное растение при этом не страдает, а продолжает развиваться.
Между древесиной и корой содержится клеточная ткань, называемая камбием. Годичные кольца и состоят из клеток камбия. Они неравномерно делятся, в зависимости от климата и погодных условий, обволакивая древесину в очень тонкое кольцо, размером не менее одного миллиметра. При делении эти клетки образуют проводящую ткань. По ней движутся соки и питательные вещества. Это происходит весной, когда отступают морозы, почва оттаивает и растение нуждается в питании для дальнейшего роста и развития. Ближе к холодам, когда процесс роста замедляется, стенки проводящих сосудов утолщаются и начинают образовывать более плотные и крепкие годичные кольца деревьев, представляющие собой впоследствии кору дерева. Кора служит механической защитой и придает крепость стволу.

Что определяют по годичным кольцам

По годичным кольцам деревьев определяют возраст дерева. Они находятся в древесине. Самое старшее кольцо расположено в середине среза, потому что каждое новое нарастает на предыдущем.
Кроме этого, по разрезу ствола дерева можно вычислить погодные катаклизмы прошлого и делать прогнозы. Ученые всегда задавались вопросом, почему годичные кольца имеют разную ширину. Наука дендроклиматология объясняет это взаимосвязью между переменой сезонной погоды и ежегодным приростом древесины. Если условия климата были плохими, то и годичные кольца деревьев будут узкими. Широкие кольца появляются, когда природные условия наиболее подходят для роста и развития.


Определение возраста дерева по годичным кольцам, изучение закономерности их роста позволило ученым сделать еще несколько открытий в этой области. Например, выяснилось, что после отмирания листвы, почек или цветов из-за поздних заморозков могут образовываться вторичные кольца, называемые ложными. А также, ширина колец может зависеть не только от погоды, но и условий, в которых растение произрастает. Чем больше света и пространства, тем ствол шире и крепче. Круговые узоры на срезе могут выглядеть ассиметрично, что тоже вполне объяснимо. С солнечной стороны они более широкие, чем с теневой. Излишняя влажность тоже имеет свое влияние на благоприятный рост дерева или, наоборот, его гибель.
Существуют деревья, которые не имеют годовых колец. Например, оливковое дерево. Из-за постоянных благоприятных условий оно находится в непрерывном росте, поэтому годичные кольца не образуются.

Самые старые деревья-гиганты

Ученые всегда были уверены, что долгожителями являются самые высокие деревья с широкими, необъятными стволами. Ведь годичные кольца древесины с течением времени все больше увеличивают толщину ствола. Поэтому секвойи и секвойядендроны, великие деревья-исполины, произрастающие в Северной Америке, довольно долго считались самыми древними.
Гигантский ствол секвойи может достигать ста метров, а диаметр около 8,5 метров. На пне этого дерева можно вполне построить небольшой уютный дом. Также известен случай, когда в месте огромного дупла гигантского древесного великана проложили тоннель длиной 8,7 м., высотой 3 м. и шириной 2,5 м.
Среди этих исполинов и обнаружили секвойю, которой на тот момент было более 2125 лет. Очень долго это дерево считалось самым древним на планете.

Но в середине 20 века с целью научных исследований, спилили древнюю остистую сосну межгорную, которой оказалось более 4900 лет! Специалисты не могли и предположить, что сосне около 5 тысяч лет, ведь его высота была не более 10 метров. Конечно, они пожалели о содеянном, но именно благодаря этому случаю стало понятно, что размеры дерева не всегда соответствуют его возрасту. К изучению остальных сосен-долгожителей относятся теперь более внимательно и бережно, используя для исследования самые современные методики и технологии. Таких сосен–долгожителей наcчитали немало и каждой из них дали собственное имя.
Годичная карта этого уникального древнего древесного растения отличаются своей необыкновенной плотностью, поэтому не видны невооруженным глазом. Оно растет очень медленно и увеличивается в диаметре за 100 лет всего лишь на 2,5см. На сегодняшний день эти сосны считаются самыми древними на нашей планете. Но кто знает о том, что случится еще лет через 50 или 100. Возможно, другие ученые смогут найти деревья еще старше этих.