Влияние условий жизни на рост дерева в толщину

Обновлено: 18.09.2024

РАЗДЕЛ 2. ПОВЫШЕНИЕ ПРОДУКТИВНОСТИ ЛЕСОВ ЛІСІВНИЧИМИ МЕТОДАМИ

Понятия роста и развития древесных растений до конца еще не изучено. Эту проблему относят к основных в лесоводстве и физиологии растений. Познание законов роста и развития древесных растений позволяют в конечном результате целенаправленно влиять на производительность насаждений. Жизненные условия (тепло, свет, минеральное питание, влажность и т.п.) обусловливают оптимальный рост и развитие растений только в том случае, когда они согласуются с потребностями на разных возрастных этапах жизни древесных растений.

Что же собой представляет рост древесных растений? В научной литературе можно встретить целый ряд определений роста. Нужно иметь в виду, что рост это свойство живого организма. Рост растений всегда сопровождается увеличением их размеров и массы. В результате роста появляются новообразовании элементов структуры организма. Рост (увеличение размеров и массы растений) может быть выражен математически положительной величиной.

Наряду с ростом в растительном организме происходят определенные качественные изменения, то есть растение развивается. Качественные изменения в древесных растений всегда направлены на готовность их до плодоношения, хотя в лесном насаждении не все растения достигают такого развития, а некоторые, достигнув, могут не плодоносить. Под развитием следует понимать необратимые качественные изменения в элементах структуры, которые обусловлены наследственностью живого организма и конкретными условиями существования.

Рост и развитие представляют собой две стороны одного и того же явления, причиной которого является взаимодействие организма с внешней средой. Рост и развитие - это единство, которое характеризует одно из важнейших свойств живого растительного организма.

Нужно также представлять себе, что рост - это конечный результат сложных взаимосвязей многочисленных физиологических процессов. Чтобы успешно выращивать деревья в лесу, нужно знать, как они реагируют на условия среды, лесохозяйственные мероприятия.

Продуцирование органических веществ в древесных растениях зависит от особенностей породы по ассимиляции, а также от поверхности листьев как асиміляційних органов, продолжительности вегетации. Продукция растительной массы М является функцией ассимиляционной поверхности в, способности единицы ассимиляционной поверхности давать урожай W и длительности фотосинтеза Т. Таким образом, М = f(S, W, Т).

Производительность лесного насаждения (ежегодная продукция сухого вещества) может быть вычислена на основе:

- величины нетто - ассимиляции, как средней продукции сухой вещества на единицу листовой поверхности;

- индекса листовой поверхности, как величины общей поверхности листья на единицу площади почвы;

- срока жизни листьев.

Образованные при фотосинтезе асимілянти не полностью используются на "урожай" древесины, ибо часть их расходуется на образование кроны и репродуктивных органов, а также на рост и обеспечение жизнедеятельности растения.

Рост древесных растений, как уже отмечалось, еще полностью не изучен. Больше всего известно, о росте в высоту. В наших древесных растений наблюдается явно выраженный ритм роста стволов в высоту, который зависит от особенностей породы и внешних условий. Существует закон большого периода роста, а, кроме него, величина годовых приростов может колебаться в зависимости от погодных условий. За ходом годового прироста древесные породы сводят к двум типам: дубового и миндальных. К первому типу принадлежит дуб, бук, ель, сосна, пихта, которые рано начинают прирост в высоту при хороших лесорастительных условиях. Прирост в высоту может возобновиться еще раз в том же году. При летнем покое в текущем приросте ствола продолжается рост в толщину и рост корней. Тополевий тип присущ тополям, берегу, акации белой, лиственнице, некоторым другим породам, прирост в высоту которых в основном зависит от световых и температурных периодов. Прирост этих пород определяется погодными условиями текущего года. Продолжительность роста у обоих типов значительно отличается в течение года, особенно это касается пород тополиного типа, рост которых больше зависит от температурных условий и осадков. Старые деревья останавливают рост раньше, чем молодые.

В умеренных широтах снижение температуры воздуха вызывает ослабление роста древесных растений. Это вызывает гормональную ритмику в камбії, что влияет на формирование различных элементов древесины. Так появляются годовые кольца. Рост в толщину в лиственных пород в наших условиях начинается, как правило, в начале мая и продолжается до конца августа. У хвойных пород он начинается с середины мая и завершается в середине сентября. Погодные условия могут смещать начало и конец роста в толщину. Рост корней начинается недели на две позже от роста ствола и заканчивается в ноябре. Максимальные приросты наблюдаются: у сосны и лиственницы - в июне, у ели и бука - в начале июля, у дуба - в конце июля. Рост в высоту у всех пород заканчивается раньше, чем рост в толщину.

Количество листьев и хвои является фактором, который определяет рост. Однако рост не является простой функцией лиственной массы. Важно знать "производственную" способность лиственной массы, которая зависит от затенения и других неблагоприятных условий. Следует помнить, что молодые листья и хвоя более активно действуют на рост, чем старые. Благодаря формированию теневого листьев и хвои дерева могут приспосабливаться к меньшей освещенности, ассимилировать более экономно.

На рост древесных растений влияет водный режим почвы. Так, сухие, даже сиюминутные, периоды летом снижают рост в высоту и толщину. Особенно ощутимо влияют на снижение прироста сухие периоды, что наступают из года в год, один за другим. Нехватка воды вызывает преждевременное старение органов ассимиляции и опадение листьев. Избыток воды также негативно влияет на рост, потому что недостаток кислорода и избыток углекислого газа негативно воздействуют на деятельность корневой системы.

Кроме приведенных данных о рост и развитие древесных растений, нужно иметь в виду и тот факт, что между объемом подземной и надземной части деревьев существует взаимосвязь. Объем и соотношение надземной и подземной части древесных растений зависят от их возраста, характера гидрологических, фунтовых условий и др. С возрастом величина и надземной и подземной частей увеличиваются, правда, взаимосвязь здесь - корреляционный, а не функциональный. У дерева, которое сформировалось при определенном уровне освещенности, установилось определенное соотношение производительности и функционирования корневой системы и ассимиляционного аппарата. Если насаждения прореживается рубкой ухода, то для ассимиляционного аппарата создаются лучшие условия, чем для корневой системы. Поэтому появляется новое соотношение производительности функционирование корневой системы и ассимиляционного аппарата, причем активность последнего возрастает. Это - адекватно сокращению корневой системы. Такие изменения в жизни насаждения подпадают под действие биологического закона онтогенеза древесных растений.

Познавая объективно действующие законы жизни древесных пород, лесовод получает возможность определять причины тех или иных явлений в лесу, избегать негативных и, наоборот, вызывать положительные путем целенаправленных мер. Учитывая значение показателя производительности функционирование ассимиляционного аппарата и корневой системы, следует считать, что показатель полноты древостоя не может быть критерием состояния древостоя, потребность в рубках ухода и их интенсивность не могут определяться по показателем полноты. Это - слишком грубо.

Стебель — это каркас, центральная опора растения, соединяющая его подземные и надземные части. Основные функции стебля:

1) опорная — поддерживает листья, цветки, плоды, почки и развивающиеся из них боковые побеги;
2) проводящая — осуществляет транспортировку веществ между листом и корнем;

На самой верхушке стебля имеется точка роста, которая представлена образовательной тканью. Стебель и каждый его боковой побег имеют конусы нарастания. В точке роста клетки постоянно делятся, образуя новые. Благодаря верхушечной почке растение растет вверх, а боковые почки формируют крону.

По направлению роста стебли бывают прямостоячими (тополь, сосна, береза, пшеница и др.), стелющимися (вербейник монетчатый), лазящими (лианы), ползучими (живучка ползучая, земляника), вьющимися (вьюнок, хмель) (рис.1).

Рис.1 Типы стеблей

Внутреннее строение стебля

На продольном срезе ствола дерева можно рассмотреть его внутреннее строение. Он состоит из 4 слоев: коры, камбия, древесины и сердцевины (рис.2).

Рис.2 Внутреннее строение стебля

Кора — самый наружный слой ствола. Она состоит из слоев кожицы, пробки и луба.
Молодые побеги снаружи покрыты тонкой прозрачной кожицей (эпидермис). С возрастом кожицу заменит пробка. Клетки пробки мертвые, с толстыми оболочками. Они заполнены воздухом. Это надежно защищает растения от неблагоприятных условий окружающей среды. В коре расположены чечевички. Они хорошо заметны на молодых побегах деревьев как черточки или небольшие бугорки. Через межклетники в чечевичках осуществляется газообмен. Под пробкой находится лубяной слой. Лубяные волокна придают стеблям гибкость и прочность. По ситовидным трубкам луба идет передача растворов органических веществ от листьев ко всем частям растения.

Камбий

Камбий — это слой, расположенный под корой, между лубом и древесиной. Если снять кору с молодого побега, повреждаются оболочки клеток камбия. Потрогав рукой поврежденное место, можно ощутить липкую влагу. Клетки образовательной ткани камбия делятся и откладываются в сторону древесины (больше) и луба (меньше). Прирост древесины за год по толщине стебля называют годичным кольцом (рис.3). В период листопада деление и рост клеток камбия прекращаются. Весной с появлением листьев функции камбия возобновляются. Камбиальное кольцо образуется у деревьев в самом начале формирования стебля. Следовательно, рост стебля в толщину связан с делением клеток камбия.

Рис.3 Образование годовых колец

Древесина (ксилема)

Древесина (ксилема) залегает под камбием к центру от луба (флоэма). Она занимает большую часть побега. Проводящую функцию в древесине выполняют сосуды и трахеиды. По ним в восходящем потоке — от подземных органов к надземным — идет передача воды и растворенных в ней питательных веществ (минеральных и органических). Узкие длинные клетки, соединяясь, образуют сосуд. Оболочки между члениками сосуда разрушаются, и он становится похож на трубку, по которой движется вода. То есть в сосудах древесины нет перегородок, как в ситовидных трубках луба.

Древесина состоит из сосудов, волокон и живых клеток.
Ежегодно из камбия откладывается новый слой древесины. На поперечном спиле дерева видны чередующиеся кольца более светлой и темной древесины. Подсчитав их число, можно определить возраст дерева. На процесс образования и толщину годовых колец влияют условия окружающей среды (рельеф местности, количество влаги, ветер, лесные пожары и др). Узкие годовые кольца свидетельствуют о засушливом лете, а широкие о дождливом (рис.4).

Рис.4 Влияние условий окружающей среды на образование годовых колец

Сердцевина

Сердцевина — центральная часть стебля. Она образована рыхлой паренхимной запасающей тканью. У некоторых видов растений она содержит млечники, смоляные и эфиромасляные ходы. Паренхимные клетки сердцевины запасают питательные вещества. Лубяные и древесные волокна усиливают опорные качества стебля.

Проводящие ткани луба и древесины пересекаются лубо-древесными лучами. Они соединяют все слои стебля друг с другом. По ним питательные вещества доставляются из луба в древесину, из древесины — в луб. В клетках лучей откладываются запасные вещества.

Передвижение (транспорт) веществ по стеблю

Передача веществ по стеблю осуществляется по проводящей системе, состоящей из ксилемы и флоэмы. Ксилема транспортирует жидкость из корней к листьям, а флоэма доставляет питательные вещества, образованные в листьях, в корни и другие части растения. Вода и растворенные в ней минеральные соли, поглощенные корневой системой, поднимаются в надземные органы по сосудам древесины (ксилемы). В процессе фотосинтеза в листьях растений вырабатываются питательные вещества. Растворяясь в воде, они переносятся от листьев во все части растения по ситовидным трубкам луба (флоэма) (рис.5).

Рис.5 Проводящая система стебля

Стебель — осевая часть растения, ее каркас. Он выполняет опорную и проводниковую функции. Стебли деревьев состоят из 3 слоев: кора (защита и проведение органических веществ по лубу вниз), древесина (прочность и проведение воды от корня вверх) и сердцевина (запас питательных веществ). Рост стебля в длину происходит за счет почки роста на верхушке, у боковых побегов — конуса нарастания; а в толщину за счет камбия — образовательной ткани между корой и древесиной.

Благодаря делению клеток камбия, стебли растут в толщину. Растут в теплое время года (весна, лето, осень), зимой деление прекращается. Клетки камбия делятся по плоскости, в результате чего слой камбия должен был бы увеличиться в толщину. Однако этого не происходит, потому что из 2-х дочерних клеток, возникающих при делении клетки камбия, только одна остается камбиальной, т. е. сохраняет способность к дальнейшему делению, вторая превращается в элемент постоянной ткани. Если эта клетка расположена к периферии от камбия, она становится клеткой луба, а если к центру стебля - клеткой древесины. Отложение клеток в древесину происходит чаще, вследствие чего слой древесины оказывается гораздо шире, чем слой луба (примерное соотношение 4:1).

Годичная слоистость древесины получается в результате того, что весной образуются крупные сосуды, затем размер их уменьшается, и в конце лета или начале осени формируются очень мелкие плоские клетки. После чего деятельность камбия прекращается до весны следующего года.

Все слои клеток древесины, отложенные за весну, лето и осень, составляют годичное кольцо прироста. Мелкие осенние клетки сильно отличаются от крупных весенних, поэтому граница между соседними годичными кольцами хорошо заметна. Сосчитав количество годичных колец, можно сосчитать возраст дерева, год, когда оно было посажено. По годичным кольцам можно определить, в каких условиях оно росло в разные годы жизни (по толщине годичного кольца). Можно определить и стороны горизонта: узкая часть годичного кольца обращена на север, т.к. дули холодные ветры, недостаточной была освещенность.

Выводы:
1. Рост стебля в толщину осуществляется за счет деления клеток камбия.
2. Необходимыми условиями для роста стеблей являются: тепло, вода, свет.
3. По годичным кольцам можно определить: а) возраст дерева; б) когда оно было посажено; в) в каких условиях по годам оно росло; г) основные стороны горизонта.

Толщина годичных колец зависит от достаточных температуры, освещённости,увлажнености почвы, так как эти абиотические факторы влияют на скорость фотосинтеза. Чем больше скорость ассимиляции, тем больше скорость деления клеток камбия и слой становится более широким. Так, на рисунке самый узкий ствол у дерева, растущего на болоте. Почему?
Почему при разном направлении ветра, годичные кольца с веьренной стороны менее выражены, чем с противоположной?

Читайте также: