Реферат: Микроскопическое исследование древесины и целлюлозных волокон
Временные препараты могут быть использованы для исследований только на одном занятии. Долго сохранять их невозможно, так как вода быстро испаряется.
Приготовление постоянных препаратов. Для сохранения препарата в течение длительного времени окрашенные срезы древесины заключают не в воду, а в глицерин-желатиновую смесь или в пихтовый бальзам. Перед заделкой срезы обезвоживают.
В случае приготовления глицерин-желатиновых препаратов воду и избыток красителя из срезов удаляют тщательной промывкой глицерином с его отсасыванием. Эту операцию можно проводить на воронке фильтрующей обратной типа ВФОТ диаметром 10...20 мм. После этого срезы заключают в глицерин-желатину.
Глицерин-желатину стеклянной палочкой наносят на срез, предварительно помещенный на предметное стекло. Чтобы глицерин-желатина сразу не застыла на холодном предметном стекле, его слегка подогревают на спиртовке. На теплую каплю накладывают покровное стекло, также прогретое на пламени спиртовки, и кончиком иглы осторожно придавливают стекло, равномерно распределяя глицерин-желатину. Когда среда остынет, края покровного стекла можно обвести лаком, чтобы предотвратить высыхание желатины. Этот способ приготовления препаратов достаточно простой, но срезы со временем обесцвечиваются.
Для заключения среза в бальзам процесс обезвоживания осуществляется значительно сложнее, так как ксилол, в котором растворен бальзам, совершенно не смешивается с водой. Вода, оставшаяся в срезе, образует муть. Обезвоживание проводят водным этанолом восходящей концентрации: 40%-ным в течение I мин; 70 и 96%-ми — по 2 мин. Для удаления последних следов воды срез обрабатывают двумя каплями фенол-ксилола в течение 2...3 мин и после просветления для удаления фенола срез промывают в чистом ксилоле.
Для заключения препарата в бальзам одну-две капли его раствора в ксилоле наносят стеклянной палочкой на срез и накладывают покровное стекло. Слегка надавливая на покровное стекло препаровальной иглой, удаляют из под него избыток бальзама и пузырьки воздуха. Выступивший вокруг покровного стекла бальзам удаляют нагретым копьецом или перочинным ножом. Через несколько дней бальзам у краев стекла подсохнет и препарат может быть окончательно вычищен бензином.
Все операции по заключению в бальзам и глицерин-желатину могут быть проведены непосредственно на предметном стекле. Обычно на одно предметное стекло помещают рядом три среза: поперечный срез располагают слева, а продольные — справа один под другим. За ходом обработки следят при малом увеличении микроскопа или в штативной лупе, не покрывая срезы покровным стеклом. Готовые постоянные препараты хранят в коробочках в вертикальном положении.
Методика мацерации древесной ткани. Мацерацию древесной ткани осуществляют разрушением межклеточного вещества в результате делигнификации сильными окислителями. Наиболее часто в качестве окислителей используют 10 или 20%-ные растворы хромовой кислоты или концентрированную азотную кислоту с добавлением небольшого количества хлората калия.
Мацерацию древесины азотной кислотой осуществляют следующим образом: кусочек древесины толщиной в спичку и длиной 10...20 мм вырезают из той или иной части ствола дерева, помещают в пробирку, заливают 3...4 см-1 концентрированной азотной кислоты и вносят кристаллик бертолетовой соли. Пробирку нагревают на небольшом пламени спиртовки при слабом кипении в течение 3...4 мин. Чтобы не произошло выброса смеси, необходимо нагревание проводить осторожно по всей поверхности пробирки. Нагревание прекращают при первых признаках мацерации, т.е. при появлении в жидкости отдельных волокон и их пучков. После охлаждения мацерированную древесину промывают дистиллированной водой путем многократного декантирования. Из полученных мацерированных волокон готовят препараты по указанной выше методике и исследуют с помощью оптического микроскопа.
Работа с микроскопом. Перед работой с микроскопом необходимо ознакомиться с инструкцией по его эксплуатации. Приступая к работе с микроскопом, необходимо снять с него чехол, аккуратно протереть от пыли мягкой тканью, затем с помощью зеркала и источника света, глядя в окуляр, добиться яркого, равноосвещенного поля зрения.
Для получения отчетливого изображения предметное стекло с изучаемым объектом помещают на предметный столик и с помощью макрометрического винта перемещают зрительную трубу по высоте, пока объект не будет ясно виден. Далее посредством микрометрического винта микроскоп устанавливают таким образом, чтобы можно было рассмотреть препарат по всей его толщине.
При исследовании препаратов древесины необходимо рассмотреть под микроскопом и зарисовать изображение всех трех срезов, отмечая при этом основные анатомические элементы. Наблюдаемые срезы необходимо сравнить с микрофотографиями аналогичных образцов древесины в литературе; и др. В лаборатории по анатомии древесины должны также иметься соответствующие атласы и плакаты. По окончании работы следует убрать препарат, удалить пыль и следы жидкости с предметного столика и покрыть микроскоп чехлом.
4. Исследование срезов древесины хвойных пород
Древесина хвойных пород имеет сравнительно простое строение и состоит главным образом из ранних и поздних трахеид, которые занимают свыше 90% ее объема. Ранние трахеиды, образующиеся весной и летом, имеют тонкие стенки и широкие полости и являются водоироводящими элементами. На радиальных стенках трахеид находятся многочисленные окаймленные поры, обеспечивающие движение восходящего тока из клетки в клетку. Поздние трахеиды — толстостенные с узкими полостями. Они длиннее ранних, имеют меньшее число пор и выполняют механическую и частично запасающую функции. Длина трахеид от 2,6 до 5,0 мм. Радиальный размер ранних трахеид составляет в среднем 40 мкм, поздних — 20 мкм. Живая паренхимная ткань представлена паренхимой сердцевинных лучей, В древесине некоторых хвойных имеются смоляные ходы. Они представляют собой межклеточные каналы, выстланные по периферии паренхимными клетками.
Анатомическое строение древесины хвойных пород рассмотрим на примере древесины сосны обыкновенной. Схема строения древесины сосны представлена на рис. 3.
Поперечный срез древесины. Рассматривая поперечный срез, следует найти все слагающие древесину клетки — тонкостенные ранние и толстостенные поздние трахеиды. Tpaхеиды должны быть расположены правильными рядами и иметь форму, близкую к прямоугольнику. Срединные пластинки будут отчетливо видны как тонкие линии, расширяющиеся в местах сближения трех-четырех клеток. Не составляет труда обнаружить границу годичного слоя — границу между поздними трахеидами предыдущего года и ранними трахеидами следующего. Необходимо рассмотреть сердцевинные лучи. Они узкие, большей частью однорядные, пересекают годичные слои по радиусу. Следует разыскать среди трахеид вертикальные смоляные ходы, которые, как правило, находятся в поздней части годичного слоя. На поперечном срезе хорошо видны их округлые каналы, окруженные живыми клетками эпителия. Диаметр смоляного хода примерно равен поперечнику четырех трахеид. Эпителий смоляных ходов сосны состоит из тонкостенных клеток. При изготовлении препаратов эти клетки сминаются или рвутся, на срезах они часто видны в виде отверстия с неровными краями. Однако в препарате всегда можно найти смоляные ходы и в хорошем состоянии.
Радиальный срез. На радиальном срезе нужно найти хорошо заметные годичные слои, включающие ранние трахеиды с широкими полостями и поздние толстостенные трахеиды с узкими полостями. При рассмотрении среза можно заметить, что весенние трахеиды в радиальном направлении по размеру больше, чем в тангенциальном, концы трахеид слегка закруглены. На стенках трахеид видны многочисленные окаймленные поры. Осенние трахеиды на радиальном разрезе меньше, чем на тангенциальном; концы их заострены. Обратить внимание на немногочисленность пор. Они малозаметны и у некоторых трахеид вообще отсутствуют. Поэтому окаймленные поры в поздних трахеидах лучше рассматривать на тангенциальном срезе. Окаймленные поры на препарате найти очень легко, так как такая пора на радиальной стенке ранней трахеиды представлена в виде двух хорошо заметных окружностей, вписанных одна в другую. Большая окружность — это дно камеры поры, меньшая — отверстие. Между большой и малой окружностями при большом увеличении можно видеть ясно выраженный торус, в виде несколько размытого с неровными краями кружка.
На радиальном срезе следует разыскать вертикальный смоляной ход, проходящий параллельно трахеидам. Если срез прошел точно по оси смоляного хода, то на препарате виден канал, по периферии которого располагаются тонкостенные эпителиальные клетки, а за ними находятся клетки сопровождающей паренхимы. Чаще всего радиальный срез проходит по касательной к смоляному ходу, поэтому на разрезе канала видны только довольно крупные прямоугольные тонкостенные паренхимные клетки, сопровождающие смоляной ход.
Далее следует рассмотреть сердцевинные лучи, проходящие перпендикулярно трахеидам и вертикальным смоляным ходам и включающие несколько слоев паренхимных клеток. Верхние и нижние слои клеток сердцевинного луча состоят из горизонтальных лучевых трахеид, имеющих одревесневшие клеточные стенки, снабженные мелкими окаймленными порами. Внешняя поверхность стенок лучевых трахеид гладкая, внутренняя — с характерными зубчатыми утолщениями, придающими этим клеткам ажурный вид. Горизонтальные трахеиды, как и ранние вертикальные, выполняют водопроводящую функцию. Внутренние ряды состоят из живых паренхимных длинных клеток с гладкими стенками и служат для распределения органических веществ по радиусу ствола и хранения запасных питательных веществ.
Особое внимание необходимо обратить на пересечение вертикальной трахеиды с клеткой луча, называемое полем перекреста. Характер и число пор на поле перекреста имеют основное диагностическое значение. На радиальном срезе сосну обыкновенную легко отличить от других хвойных пород по наличию одной крупной оконцевой поры на поле перекреста. На препарате видно, что паренхимные клетки луча довольно' длинные, занимают до десятка полей перекреста, поэтому на одной клетке луча встречается до 10 и более оконцевых пор.
Среди сердцевинных лучей следует попытаться найти горизонтальный смоляной ход. Если срез прошел по оси смоляного хода, то в центре сердцевинного луча хорошо виден канал с крупными тонкостенными эпителиальными клетками, а за ними — паренхимные клетки серцевинного луча. Если срез прошел по касательной к оси смоляного хода, то на срезе просматриваются только эпителиальные клетки.
Тангенциальный срез. На тангенциальном срезе годичных слоев не видно, так как срез проходит только в какой-то одной части годичного слоя — в ранней или поздней древесине. Необходимо заметить, что трахеиды на тангенциальных стенках — без окаймленных пор; окаймленные поры видны в виде утолщений на рассеченных радиальных стенках. Параллельно длинным стенкам трахеид почти во всех препаратах можно найти вертикальные смоляные ходы, которые имеют тот же вид, что и на радиальном срезе, Сердцевинные лучи, разрезанные поперек, имеют вид полосок. На этом срезе луча следует подсчитать число клеток по высоте и по ширине. Большинство лучей однорядные многослойные. Встречаются и широкие сердцевинные лучи с горизонтальными смоляными ходами. Канал смоляного хода выстлан эпителиальными клетками и окружен паренхимными клетками сердцевинных лучей.
Анатомическое строение древесины ели, лиственницы и пихты. По анатомическому строению древесины ель и лиственница очень сходны между собой. На полях перекреста сердцевинных лучей с трахеидами как у ели, так и у лиственницы имеется по 4...6 мелких пицеоидных пор. Смоляные ходы немногочисленные. Эпителиальные клетки толстостенные и по своей форме отличаются от эпителиальных клеток сосны. Однако древесина лиственницы отличается от древесины ели резким переходом от ранней части к поздней в пределах одного годичного» слоя, а также большей шириной ранних трахеид и двурядным расположением в них окаймленных пор.
Древесину пихты легко отличить от древесины других хвойных пород отсутствием смоляных ходов и наличием в поле перекреста двух — четырех таксодиоидных пор. Переход ранних трахеид в поздние в пределах годичного слоя, как правило, постепенный. Сердцевинные лучи однорядные, многослойные.
Таким образом, основными диагностическими признаками при определении породного состава древесины хвойных пород являются: строение, форма и число пор на поле перекреста сердцевинных лучей с трахеидами; присутствие или отсутствие в древесине смоляных ходов; однорядное или двурядное расположение окаймленных пор. Диагностические признаки наиболее легко установить на радиальном срезе, но лучше рассматривать все три среза.
5. Исследование срезов древесины лиственных пород
Древесина лиственных пород по сравнению с древесиной хвойных имеет наиболее сложное строение. Механическую функцию выполняют волокна либриформа и волокнистые трахеиды. Водопроводящие ткани состоят из сосудов и сосудистых трахеид. Паренхимные клетки образуют сердцевинные лучи и вертикальную паренхиму. В древесине лист венных пород отсутствуют смоляные ходы.
Волокна либриформа представляют собой мертвые, сильно вытянутые по длине прозенхимные клетки с заостренными концами и толстыми одревесневшими стенками. Длина волокон либриформа колеблется от 0,3 до 2,6 мм. Поры на стенках немногочисленные, узкие, щелевидные. Наличие большего или меньшего числа волокон либриформа в древесине определяет ее твердость и плотность.
Сосуды представляют собой трубки длиной около 2 см, а в отдельных породах до 10 см и более. Сосуды состоят из элементарных сосудов, разделенных между собой перфорационными пластинками. Тип перфорационных пластинок является постоянным и характерным для каждой породы и может служить для их распознавания.