Подсочка и побочное пользование лесом

Размещено на http://www.allbest.ru/

подсочка и побочное пользование лесом

для студентов специальности

1-75 01 01 «Лесное хозяйство»

ТЕМА 1. физиологические основы подсочки хвойных

Основные понятия по теме

Смолоносная система первичных тканей хвойных. Надежным диагностическим видовым признаком хвойных является наличие в отдельных тканях смолистых веществ (живицы). В зависимости от размеров и формы смоловместилищ, они называются смоляными ходами, карманами, кармашками, полостями (желваками). Распределение живицы в органах деревьев у разных хвойных неодинаково.

В первичной коре, хвое, шишках смоловместилища имеются практически у всех хвойных. В древесине же у большинства семейств и родов смоловместилища могут образовываться лишь в ответ на поранения, а нормальные смоляные ходы, т. е. являющиеся постоянным структурным элементом древесины, имеются лишь у представителей семейства сосновых.

Классифицируются смоловместилища хвойных следующим образом.

I. Смоловместилища, находящиеся в первичных тканях:

1. Смоляные ходы хвои, чешуи шишек и почек.

2. Смоляные ходы и полости первичной коры.

II. Смоловместилища вторичных тканей (древесины):

1. Нормальные смоляные ходы.

2. Травматические смоловместилища

а) травматические ходы;

б) травматические полости.

В проводящих тканях хвои многих видов сосен имеются смоляные ходы, которые называются центральными. При образовании первоначально ход имеет вид тяжа паренхимных клеток. Ближе к основанию хвои такой тяж смещается к ксилеме пучка и входит в него; в самом тяже появляется канал, а затем формируются эпителиальные (выделительные) клетки. Анатомическое строение смоляного хода хвои сосны представлено в приложении А.

По Л. А. Иванову, многие центральные ходы коротки и оканчиваются в пределах самой хвои. Л. И. Джапаридзе отмечает, что у сосны обыкновенной смоляные ходы в пучках коротки и могут не достигать даже трети по длине хвои. Соединение ходов хвои с ходами ветви в различных древесных формах отчетливо наблюдается на радиальных срезах. По данным М. Моисеевой, у хорошо освещенных деревьев имеется по 1--2 хода в хвое, у угнетенных - не более одного. В первом случае ходы более длинные, они начинаются в верхней половине, во втором -- более короткие, начинающиеся близ основания хвоинки. При сильном угнетении хвои центральные смоляные ходы отсутствуют.

Окружающая пучки трансфузионная ткань сложена клетками нескольких типов. Одни клетки этой ткани мертвые, с тонкими одревесневшими оболочками и немногочисленными окаймленными порами (трахеидные клетки), другие также тонкостенные, но с сохраняющимся протопластом (трансфузионная паренхима). Поры в оболочках живых клеток простые. Каждый из названных типов клеток образует связную сеть, которая обеспечивает двустороннюю радиальную связь проводящих пучков с мезофиллом.

Третий тип клеток составляют толстостенные склеренхимные волокна, располагающиеся прерывистым или сплошным слоем со стороны флоэмы пучков и частично между ними. Количество волокон в трансфузионной ткани с увеличением возраста нарастает.

Наружной тканью центрального цилиндра хвои является эндодерма. Это однослойная ткань, состоящая из паренхимных клеток, несколько вытянутых по оси хвоинки. Эти клетки имеют простые поры и характерные образования в оболочке в виде пояска Каспари - непрерывной кольцевой зоны оболочек, подвергшейся сильному одревеснению.

Плоскую форму имеет хвоя пихт и тиса, ромбическую - многие ели, трехгранная у кедра сибирского и веймутовой сосны. Хвоя большинства видов, относящихся к семейству кипарисовых, за редким исключением, имеет не игловидную, а чешуевидную форму (кипарис, туя, биота). Только один проводящий пучок имеет хвоя лиственниц, сосен из подрода Haploxylon, можжевельника, тисса.

По одному смоляному ходу имеет хвоя кипарисовых, по 1-2 - большинство елей, но в хвое ели Энгельмана их нет совсем. По два смоляных хода развивается в хвое пихты и лиственницы, два или три у кедра сибирского и корейского, отсутствуют смоляные ходы в хвое тисса.

У разных видов сосен количество смоляных ходов и их размещение неодинаково. Например, количество смоляных ходов в хвое в большинстве случаев специфично для вида.

Смоловместилища первичной коры составляют отдельную систему, не связанную ни с ходами хвои, ни с ходами луба и древесины. Ходы выглядят как относительно широкие, но короткие вертикальные каналы, имеющие в поперечном сечении форму эллипса, вытянутого в тангентальном направлении.

По мере увеличения возраста побегов, смоляные ходы в первичной коре постепенно исчезают. У хвойных, сохраняющих длительное время плотную перидерму, ходы коры увеличиваются в размерах. У пихты и псевдотсуги они дают начало полостям, имеющим вид желваков или вздутий. Эти вместилища могут быть разных размеров и содержат от десятков миллиграммов до нескольких граммов живицы.

Эти вместилища коры служат источником смол у субтропических хвойных. В лесах Северной Америки собирают живицу из желваков гладкокорых пихт. Получаемый после отгонки скипидара твердый продукт имеет коэффициент преломления света, близкий коэффициенту преломления стекла, и не кристаллизуется, поэтому он применяется в оптике для склеивания линз и призм, а также используется для приготовления микроскопических препаратов. Первоначально его получали из пихты бальзамической, произрастающей в Канаде, поэтому он получил название канадского бальзама. Его также добывают из пихт сибирской и белокорой. Вместилища хвои и коры являются важным источником эфирных масел и иных терпеноидных продуктов, получаемых при переработке древесной зелени, но для подсочки леса большого значения не имеют.

Смолоносная система древесины хвойных. Нормальные смоляные ходы древесины имеют только сосна, лиственница, ель, псевдотсуга, то есть 7 из 11 родов сосновых. У остальных сосновых - пихты, тсуги, кедра и лжелиственницы, а также у всех других хвойных в древесине возможно появление лишь травматических вместилищ.

У сосны основная часть живицы локализуется в древесине и находится в вертикально и горизонтально расположенных смоляных ходах, составляющих своеобразную сеть. Вертикальные смоляные ходы расположены вдоль волокон древесины, а горизонтальные - в сердцевинных лучах. В древесине смоляные ходы заключены в массив одревесневших трахеид. Каждый ход состоит из заполненного живицей канала, представленного изнутри эпителиальными клетками выстилающей паренхимы, снаружи - клетками сопровождающей паренхимы. Обращенная к каналу сторона оболочки эпителиальных клеток у сосны тонкая и достаточно проницаемая для секрета. Наружная их сторона значительно толще внутренней и для смолистых веществ непроницаема. В этом проявляется полярность клеток эпителия (приложение Б).

Смоляные ходы и полости вместилищ веществ образуются двумя основными путями: схизогенно - расширением межклеточного пространства; лизигенно - разрушением, лизисом части клеток.

Сопровождающая паренхима дифференцируется на мертвые клетки, образующие вокруг эпителия внутренний, чаще несплошной слой, и на живые клетки, расположенные кнаружи от мертвых клеток. Через живую сопровождающую паренхиму у вертикальных ходов образуются контакты с лучами. Эти контакты обеспечивают поступление в клетки ходов продуктов фотосинтеза. Поступление этих веществ из сопровождающей паренхимы в эпителий происходит непосредственно через оболочку, так как наружные участки, оболочки эпителия отличаются очень малым количеством плазмодия. В отличие от сопровождающей паренхимы эти клетки имеют очень небольшой срок жизни и рано отмирают. В процессе дифференциации на внутренней стороне их оболочек откладываются слои суберина. Это делает мертвые клетки непроницаемыми для воды и газов.

Структурные элементы, образующие ходы, дифференцируются из камбиальных клеток. Начало вертикальным ходам дают цепочки веретеновидных камбиальных клеток. Горизонтальные ходы образуются из камбиальных частей лучей. В отличие от вертикальных их длина увеличивается на ширину кольца годичного прироста древесины. Таким образом, если все клетки вертикального хода являются одновозрастными, то в горизонтальном ходе, наоборот, они все разного возраста.

Вертикальные ходы значительно крупнее горизонтальных. Диаметр, определяемый по внешним стенкам оболочек эпителия, у сосны обыкновенной составляет для вертикальных ходов 80 ... 100 мкм, а для горизонтальных 40…50 мкм. Длина вертикальных ходов у нее колеблется от 10 до 80 и иногда достигает 130 см. Длина функционирующей части горизонтальных ходов обычно соответствует ширине заболони.

Горизонтальные и вертикальные ходы могут сливаться. Это происходит, если вертикальный ход оказывается вблизи луча, содержащего горизонтальный ход. В результате каналы вертикальных и горизонтальных ходов объединяются в единую сеть сообщающихся капилляров, что имеет большое значение для практики подсочки. Это объединение происходит по радиальным плоскостям.

Таким образом, смолоносная система ствола состоит из радиально ориентированных, но изолированных друг от друга сетей, соответствующих расположению сердцевинных лучей. Нанесением надреза достигается истечение живицы лишь из сектора, соответствующего ширине ранения в плоскости поперечного сечения ствола.

У сосны обыкновенной при ширине годичного слоя в 0,3 мм образуется до 7 слияний ходов на 1см длины горизонтального хода, что соответствует 200 слияниям в 1 см3 древесины. Поскольку с увеличением ширины годичных слоев уменьшается густота ходов, то уменьшается и частота их слияний. При ширине слоя 1- 2 мм наблюдается всего 4 слияния на 1 см радиуса ствола и около 90 слияний на 1 см3 древесины.

Соединение ходов между собой имеет большое значение для подсочки, т. к. живица может вытекать из глубоко расположенных невскрытых ходов благодаря соединению их со вскрытыми. Соединения продольных ходов с поперечными облегчают передвижение живицы от внутренних слоев к поверхности ствола.

Кроме этого, для выявления наиболее смолопродуктивных деревьев большое значение имеет число смоляных ходов в единице объема древесины, характеризующее размер смоловыделительного аппарата. Продольные ходы легко прослеживается на поперечном разрезе ствола при увеличении. Примерное распределение смоляных ходов по годичному слою (в %) следующее:

древесина смоловыделительный хвойный растение

В различных годичных слоях распределение смоляных ходов неравномерное. Однако между числом ходов и шириной годичного кольца наблюдается прямая зависимость - чем шире годичный слой, тем шире слой поздней древесины со смоляными ходами, тем больше ходов на единицу окружности слоя.

Зная количество смоляных ходов, можно определить объем смоловыделительного аппарата и общую площадь полостей вскрываемых каналов смоляных ходов, из которых вытекает живица.

Число смоляных ходов (п) в каждом годичном слое древесины определяется его шириной (b) на 1 см длины слоя по вертикали по формуле, предложенной немецким ученым Мюнхом:

Как показывает эта формула, на 1 см длины годичного слоя число вертикальных смоляных ходов больше трех на величину, в 4 раза превышающую толщину слоя. Например, при ширине слоя в 1 мм получим 7, а при 2 мм -- 11 смоляных ходов. Число смоляных ходов, приходящееся на 1 см2 поперечного сечения ствола, называется густотой смоляных ходов (d) и определяется исходя из формулы их линейного распределения:

Следовательно, густота смоляных ходов d больше 40 на величину, полученную от деления 30 на толщину годичного слоя.

Таким образом, густота смоляных ходов находится в обратной зависимости от ширины годичного слоя: чем тоньше слой, тем больше густота смоляных ходов. Следовательно, смолопродуктивность подсачиваемых сосновых насаждений возрастает при увеличении возраста насаждения, при уменьшении толщины годичных слоев, увеличении густоты смолоходов.

Вопросы для самоконтроля

1 В чем заключается процесс смоловыделения?

2 Каково влияние оказывают природные факторы на смоловыделение у древесных растений?

3 Что такое смоляные ходы и как они устроены?

4 Как устроена смолоносная система хвои, древесины?

Лабораторная работа

Цель: изучение строения смолоносной системы хвои и древесины сосны.

Материалы и оборудование: микроскоп биологический; препараты с поперечными срезами хвои; препараты с поперечными, радиальными и тангентальными срезами древесины; предметные и покровные стекла; препаровальные иглы, пипетки, спирт, вата, фильтровальная бумага, глицерин.

Ход работы

1 Осуществить поперечные срезы хвои сосны, рассмотреть их при 20-30- кратном увеличении, выявить смоляные ходы и образующие их анатомические элементы.

2 По готовым микроскопическим срезам древесины (или альбомным рисункам) выявить структуру годичного прироста древесины и расположение в них смоляных ходов.

3 Осуществить подсчет смоляных ходов.

4 Произвести зарисовку выявленных структур с соответствующими обозначениями.

Литература

1 Грязькин, А.В., Подсочка и побочное пользование лесом: уч. пособ. для вузов /А. В. Грязькин, А. М. Евдокимов, М. А. Егоренков. - М: Экология, 1993.- 228 с.

2 Ключников, Л. Ю. Побочное лесопользование: учебное пособие для вузов / Л. Ю. Ключников.- М.: МГУЛ, 2003. - 69 с.

3 Комплексная продуктивность земель лесного фонда: монография / В. Ф. Багинский [и др.], под общ. ред. В. Ф. Багинского. - Гомель: ГГУ им. Ф. Скорины, 2007. - 295 с.

4 Комплексное использование недревесной продукции леса в народном хозяйстве и медицине.- М.: МГУЛ, 2002 .- 343 с.

5 Медников, Ф.А. Биологические основы и техника подсочки: Учебник для техникумов / Ф.А. Медников.- М., 1980.- 176 с.

6 ОСТ 13-128-93. Живица сосновая. Технические условия.

7 ОСТ 56-83-85 Ягоды, плоды и орехи дикие. Методы определения урожая ресурсов.- Введ. 1986-01-01.-М , Госкомлес СССР, 1985. - 10 с.

8 Правила подсочки сосновых насаждений и заготовки второстепенных лесных материалов в лесах Республики Беларусь.- Мн., 1994. - 16 с.

9 СТБ 1625-2006. Устойчивое лесоуправление и лесопользование. Побочное лесопользование. Требования к технологиям - Введ. 2006-01-06.- Мн.: БелГИСС, 2006. - 9 с.

10 ТУ РБ 00969296.002-97. Сок березовый натуральный Технические условия.

11 Чистилин, В.Т. Недревесная продукция леса / В.Т. Чистилин.- М.:МГУЛ, 2002. - 204 с.

12 Фролов, Ю. А. Лесоводственно-биологические и технологические основы подсочки сосны обыкновенной (Pinus sylvestris L.) /Ю.А. Фролов. - СПб: СПбНИИЛХ, 2001. - 448 с.

Размещено на Allbest.ru