Реферат: Дерево

Живые клетки, участвующие в транспорте и накоплении питательных веществ, находятся только в самых молодых слоях древесины, расположенных ближе всего к камбию. В стволе и крупных ветвях эта ее часть называется заболонью. У каштана и белой акации заболонь состоит всего из нескольких годичных колец и достигает в толщину не более 13 мм, однако у кленов, ясеней, карий и некоторых сосен она бывает толщиной до 15 см.

По мере старения древесины у большинства видов паренхимные клетки прорастают сквозь поры сосудов и трахеид, образуя в них пробки, или тиллы, которые препятствуют движению воды. С годами здесь также накапливаются камеди, смолы, минеральные соли, танины и другие вещества. У большинства видов они окрашивают внутреннюю – ядровую – древесину в темный цвет и повышают ее устойчивость к гниению. Такой устойчивостью славятся, например, болотный кипарис, можжевельник виргинский и белая акация, из которых получаются высококачественные сваи и столбы. Кроме того, ядровая древесина можжевельника содержит вещества, отпугивающие насекомых, и некоторые его виды широко используются для изготовления комодов и шкафов, в которых не заводится моль. У большинства елей, пихт, тсуг, тополей, конских каштанов и лип ядровая древесина почти не отличается по цвету от заболони.

Флоэма. Вторая образуемая камбием проводящая ткань – флоэма, или луб, которую называют также внутренней корой. Она состоит главным образом из ситовидных трубок, по которым растворенные питательные вещества движутся по стеблю вниз. Клетки (членики) ситовидных трубок удлиненные и тонкостенные. Их стенки выстилает слой живой протоплазмы, окружающий крупную центральную вакуоль. На концах стенки перфорированы или отсутствуют, и в этих местах протопласты члеников ситовидных трубок соединяются друг с другом. Сотни таких члеников, смыкаясь торцами, образуют непрерывные тяжи – ситовидные трубки, тянущиеся от концов корней до листьев. У лиственных пород к ситовидным трубкам примыкают клетки-спутники; протопласты двух этих элементов связаны друг с другом через поры в боковых стенках. Считается, что клетки-спутники каким-то образом способствуют транспорту веществ по флоэме. Кроме того, во флоэме находятся волокна, придающие ткани прочность, и паренхима, в которой накапливаются питательные вещества. Если окольцевать дерево, т.е. надрезать его кору по кругу до самой древесины, нисходящий флоэмный транспорт органических веществ прекратится, корни начнут голодать и растение вскоре погибнет.

Кора. Когда клетки флоэмы отмирают, они сплющиваются нарастающей в толщину древесиной и входят в состав защитной наружной коры. Однако последняя утолщается в основном за счет третьего типа меристемы – пробкового камбия, или феллогена. Он формируется внутри живой флоэмы либо сплошным цилиндрическим слоем, либо – у большинства деревьев – отдельными участками. В ходе делений феллогена снаружи от него откладываются слои мертвой водонепроницаемой пробки, а в противоположную сторону – живая ткань, называемая феллодермой. Неравномерное образование пробки в сочетании с особенностями растрескивания коры по мере ее растяжения приводит к сложному и разнообразному рельефу поверхности ствола и старых ветвей.

Кора с возрастом дерева утолщается, а ее наружные слои непрерывно отслаиваются. В результате пробковый камбий рано или поздно оказывается вблизи поверхности и отмирает, а на смену ему во внутренней коре закладывается новый. Иногда на различной глубине в коре одновременно функционируют два или несколько его слоев. Поскольку наружная кора постоянно отслаивается, а нарастает с помощью пробкового камбия относительно медленно, по массе и объему она составляет лишь небольшую часть ствола дерева. В стволах большинства деревьев ее толщина редко превышает 5 см, хотя у основания секвой и секвойядендронов она может достигать и 60 см.

Чечевички – это отверстия в коре, через которые происходит газообмен тканей стебля с атмосферой. Через них внутрь поступает необходимый для клеточного дыхания кислород, а наружу выделяется образующийся в ходе этого процесса углекислый газ. На молодых участках стебля чечевички выглядят округлыми или удлиненными бугорками и обычно развиваются там, где в эпидермисе находились устьица. У большинства видов они по мере старения и утолщения коры закупориваются и отваливаются вместе с ее наружными слоями, но у некоторых деревьев, например вишен, остаются заметными в течение многих лет.

Рассмотренное выше концентрическое расположение тканей стебля характерно для хвойных пород и для двудольных покрытосеменных. У однодольных покрытосеменных, например у пальм, юкк и бамбуков, картина иная. Клетки древесины и флоэмы у них собраны в продольные тяжи – т.н. сосудистые пучки, разбросанные в толще стебля и окруженные основной паренхимой, сходной с той, что образует сердцевину двудольных. Утолщение стебля происходит за счет медленно функционирующей боковой меристемы, развивающейся у юкк и пальм из клеток основной паренхимы. Стволы однодольных деревьев утолщаются слабо и от основания к вершине почти не сужаются.

Листья. У листопадных пород каждый лист живет всего несколько месяцев, а у вечнозеленых – не более 14 лет. Главная его функция – фотосинтез, т.е. образование питательных веществ из диоксида углерода и воды. Этот процесс требует солнечного света, поэтому строение кроны дерева призвано обеспечить его эффективное улавливание. Например, у сахарного клена среднего размера на открытом месте проекция кроны на землю занимает примерно 0,004 га, а общая площадь поверхности листвы может достигать 0,12 га, т.е. бывает в 30 раз больше. Обычно на каждый гектар леса приходится 3–5 га освещаемой солнцем листовой поверхности.

Репродуктивные структуры. Все современные деревья, за исключением древовидных папоротников, размножаются семенами, которые образуются в цветках или шишках. Цветки сходны с шишками не только по функции, но и по основному строению. И те и другие формируются обычно из первичной меристемы стебля и образуют пыльцу и семяпочки, в которых развиваются соответственно спермии и яйцеклетки, т.е. мужские и женские половые клетки. После оплодотворения яйцеклетки спермием она дает начало семени с зародышем растения внутри. Основное различие между шишками и цветками заключается в том, что семена у первых «голые», т.е. не защищены снаружи дополнительными структурами, а у вторых созревают внутри завязи.

Шишки. Растения, образующие шишки, по указанной выше причине называются голосеменными. Их семяпочки находятся на поверхности специализированных листьев – мегаспорофиллов. У древних голосеменных, т.н. семенных папоротников, известных только по ископаемым остаткам, мегаспорофиллы практически не отличались от прочих листьев. У современных же представителей этой группы и они, и образующие пыльцу микроспорофиллы мелкие, видоизменены в чешуи и в большинстве случаев собраны плотными спиралями на укороченных побегах – шишках, или стробилах. Семяпочки развиваются на поверхности семенных чешуй в женских шишках, а пыльца – в особых мужских шишках, которые мельче женских и не столь сильно одревесневают. Самые крупные женские шишки – у сосны Ламберта, их длина достигает 58 см; самые мелкие – у некоторых можжевельников – диаметром ок. 0,3 см. В большинстве случаев мужские и женские шишки растут на одном и том же дереве.

Цветки. У цветковых, или покрытосеменных, растений мегаспорофиллы называются плодолистиками. Один или несколько сросшихся плодолистиков образуют замкнутую полую структуру, называемую пестиком, в нижней части которой – завязи – находятся семяпочки. Там же они созревают в семена. Пестики и образующие пыльцу тычинки могут находиться в одном цветке, как у тюльпанного дерева, кленов и вишен, в разных цветках на одном дереве, как у дубов, карий и берез (однодомные виды), или же могут вообще формироваться на разных – женских и мужских – деревьях, как у ив и тополей (двудомные виды).

В состав цветка кроме тычинок и пестиков могут входить вспомогательные структуры, обычно чашелистики и лепестки. Различия формы и расположения частей цветка дают практически неисчерпаемое богатство вариантов строения и являются основными признаками, используемыми для классификации покрытосеменных растений. Разнообразия прибавляют и особенности образования цветков на дереве – поодиночке или плотными группами, т.е. соцветиями. Так, магнолии ценятся озеленителями за очень крупные одиночные цветки, часто с ярко окрашенными лепестками. У кельрейтерии метельчатой, белой акации и оксидендрума древовидного мелкие цветки собраны в живописные кисти. Цветкам шелковой акации придают особую красоту их длинные ярко окрашенные тычинки. В то же время цветки многих деревьев, особенно ветроопыляемых, настолько невзрачны, что большинство людей их вообще не замечает. К таким видам относятся, например, дубы, ясени, грецкие орехи, ильмы.

Плоды. У деревьев, принадлежащих к покрытосеменным, как и у прочих растений этой группы, плод представляет собой зрелую завязь с семенами, иногда срастающуюся с другими структурами. Называть плодами женские шишки голосеменных с точки зрения ботаники неверно.

По форме, строению и размерам плоды весьма разнообразны. Самый крупный плод у сейшельской пальмы; он напоминает двулопастной кокосовый орех, весит до 18 кг и содержит, вероятно, самое большое в мире семя.

У одних деревьев плоды сухие и твердые, у других – мягкие и сочные. У ильмов, ясеней и айланта плоды называются крылатками. Они сухие, одно- или двусемянные и снабжены крыловидным выростом. У кленов плоды примерно такие же, но обычно с двумя крылышками; они называются двукрылатками. У тюльпанного дерева 80–100 крылаток, перед тем как разлететься, сидят тесно прижатыми друг к другу на центральной оси, что в целом внешне весьма напоминает шишку.

К другим сухим плодам относятся орехи, бобы и коробочки. У орехов стенка завязи, созревая, одревесневает и превращается в твердую скорлупу. Некоторые орехи на дереве частично или полностью окружены как бы чехлом из видоизмененных листьев или разросшихся тканей стебля – плюской (например, у лещины, дуба), которая бывает колючей, как у каштана или бука. Бобы при созревании вскрываются по шву. Этот тип плода свойствен, например, акации, иудиному дереву и рожковому дереву. У конских каштанов плоды, вопреки распространенному мнению, не орехи, а коробочки, внутри которых находятся похожие на орехи семена. Коробочка – также вскрывающийся плод. Среди известных деревьев он свойствен, например, тополям и ивам.

К мясистым относятся такие типы плода, как яблоко (яблоня, груша, рябина и т.д.) и ягода (финиковая пальма, хурма и т.д.). Плоды цитрусовых – гесперидии, или померанцы, – представляют собой модифицированную ягоду с кожистой оболочкой, содержащей множество эфирномасличных желез, и сочными волосками внутри. Костянка, свойственная вишне, сливе, персику, оливе и т.д., – это обычно сочный плод, внутренняя часть которого превращена в деревянистую косточку, окружающую семя. Впрочем, костянки бывают и сухими, например у миндаля, грецкого ореха и кокосовой пальмы: их плоды перед продажей принято очищать от наружных покровов, оставляя только косточку, поэтому в просторечии они называются орехами, что с точки зрения ботаники неправильно. Кокосовое молоко – это не до конца созревший (достигший молочной спелости) эндосперм семени, в котором сосредоточены его питательные вещества.

В некоторых случаях несколько завязей одного цветка, созревая, не разделяются, а образуют т.н. сборный плод, например у магнолий. Совокупность зрелых плодов одного соцветия называют соплодием. Соплодия характерны, например, для шелковиц (тутовников), маклюр и хлебного дерева.

Семена. Семена у деревьев, как и у прочих семенных растений, распространяются ветром, животными, водой. Распространение может облегчаться структурными приспособлениями самих семян или плодов. У кленов, ильмов, тюльпанного дерева, берез, ясеней, катальпы и многих хвойных летучесть семян увеличивают крыловидные выросты, а у ив и тополей – пучки волосков. Кокосовые «орехи» и плоды клекачек могут проплывать большие расстояния.

Мясистые плоды с высокой питательной ценностью привлекают животных, которые растаскивают их во все стороны от материнских растений, а иногда и закапывают про запас. При этом неизбежные «потери при транспортировке и хранении» дают начало всходам. Семена многих съеденных плодов проходят через пищеварительный тракт животных неповрежденными и в результате попадают в почву вместе с порцией удобрений.

Размножение деревьев

Обычно деревья размножаются семенами, но в ряде случаев предпочтительным оказывается вегетативное размножение, например черенками, отводками и прививками. Этот способ позволяет воспроизводить бессемянные деревья (в частности, пупочные апельсины) и гибриды, не способные размножаться половым путем, а также получать большое количество экземпляров тех форм, которые образуют мало жизнеспособных семян. При вегетативном размножении взрослые плодоносящие деревья можно получать быстрее, чем из всходов. Прививка дает возможность сочетать неприхотливость корневых систем одних деревьев с ценными качествами плодов других сортов и даже видов, что позволяет получать урожай в более суровых условиях, а также бороться с преследующими данную культуру корневыми вредителями и паразитами. Например, слива, привитая на персик, хорошо плодоносит на песчаных почвах, где она сама по себе скорее всего погибла бы, а европейский виноград, привитый на американскую лозу, растет лучше, поскольку последняя устойчива к повреждающей корни европейской филлоксере.

Черенкование. Черенки – это отрезки побегов, нижний конец которых помещают во влажную почву или воду для укоренения. У ив, тополя пирамидального, белой акации, кизила, ликвидамбара, тюльпанного дерева, гинкго, кедра и многих других деревьев придаточные корни образуются очень легко и черенки быстро превращаются в растения, способные существовать самостоятельно. В других случаях корнеобразование стимулируют с помощью растительных гормонов (фитогормонов), в частности индолилуксусной, индолилпропионовой, индолилмасляной и нафтилуксусной кислот. Свежие черенки, еще не образовавшие корней, очень чувствительны к высыханию, поэтому для снижения потерь воды у них удаляют часть листьев и применяют защитные покрытия или опрыскивание водным аэрозолем.

Размножение отводками сходно с черенкованием, но дочерний стебель не отделяют от материнского до укоренения, а обычно сначала пригибают к земле, пришпиливают и окучивают. В узлах такого отводка развиваются придаточные корни и вертикальные побеги, способные к самостоятельному существованию. Таким способом размножают, например, магнолии и кизил, а естественное образование отводков наблюдается у елей, пихт, туй, тсуг, сосны обыкновенной и многих других хвойных.

Прививка (трансплантация). При этом способе свежесрезанный черенок (привой) прижимают местом среза к надрезу на укорененном рас