Анатомічна будова деревини

TECHNOLOGYWOOD.RU

Онлайн довідник: "Сучасні технології обробки деревини"

На всіх етапах розвитку людства розширювалося застосування деревини в будівництві. Ускладнювалися як технології обробки деревини так і інструмент за допомогою якого здійснювалася обробка деревини. У сучасному світі важко не згадати таку область життєдіяльності людини де б була задіяна деревина. Звідси випливає, що обробка деревини - це досить цікава тема яка викладена на даному сайті. Даний сайт буде цікавий і пізнавальний як для великих деревообробних підприємств так і для домашнього майстра.

Вивчення мікроскопічного (мікроструктури), або анатомічної будови деревини - це вивчення її тканин і клітин (анатомічних елементів). У деревині (ксилеме) присутні анатомічні елементи, що утворюють тканини, необхідні в зростаючому дереві для виконання основних функцій стовбура - механічної, провідної і запасающей. Анатомічну структуру деревини досліджують за допомогою оптичних (світлових) мікроскопів на тонких зрізах деревини - поперечному, тангенціальному, радіальному і на елементах мацерированной деревини. Мацерація - це поділ деревини на окремі клітинні елементи видаленням міжклітинної речовини обробкою окислювачами.

Клітини і тканини. Деревина (ксилема) складається з клітин, які за формою можна розділити на два основних типи:

Прозенхімних клітини. Довжина цих клітин (в межах 0,5 ... 8 мм) у багато разів більше поперечних розмірів, що характерно для волокон; вони орієнтовані уздовж стовбура і надають деревині волокнисту будову. Ці клітини швидко відмирають і в деревині вони в основній масі мертві. Таким чином, деревне волокно - це мертва прозенхімних клітина; целюлозне волокно (волокно технічної деревної целюлози) - та ж клітина після видалення екстрактивних речовин, лігніну, геміцелюлози. Целюлозні волокна можуть містити більшу або меншу частку домішок - нецелюлозний компонентів.

Паренхімні клітини. Це короткі широкі клітини (довжина приблизно дорівнює ширині і становить 0,01 ... 0,1 мм); вони в основному в деревині живі.

Жива клітина має три частини: оболонку; живе вміст протопласт; вакуолі. У рослинних клітин формування оболонки (клітинної стінки) обумовлено діяльністю протопласта. Вакуоль - це порожнина з клітинним соком. Вакуолі в клітинах утворюються і збільшуються в обсязі в міру росту клітин. Протопласт (протоплазма) складається з цитоплазми і включених в неї органоїдів (органел).

Цитоплазма є основним протоплазматіческім компонентом, до складу якого входять вода (70 ... 80% і більше), білки (до 60% маси сухої речовини), жири (до 20 ... 24%), вуглеводи (до 20 ... 24%), мінеральні речовини (до 6 ... 8%).

Органели - це протоплазматические тільця різного розміру: ядро, пластиди, мітохондрії. Ядро містить нуклеїнові кислоти (ДНК і РНК); воно є центром процесів синтезу, регулює життєві функції і служить носієм спадкових властивостей клітини завдяки вмісту в ньому хромосомами. Для рослин характерна наявність пластид, які виконують функції, пов'язані з фотосинтезом, і класифікуються в залежності від наявності пігментів. Більш дрібні тільця мітохондрії грають важливу роль в дихальної активності, запасають і передають енергію. В органелах клітини утворюються ферменти - біокаталізатори синтезу органічних речовин і інші білки; виникають в результаті клітинного дихання багаті енергією з'єднання; синтезуються полісахариди і т.д.

Цитоплазма структурно неоднорідна. Її відмежовують від клітинної стінки поверхнева плазматична мембрана плазмалемма, а від вакуолі - вакуолярна мембрана (тонопласт). Усередині цитоплазми також існують мембранні структури (ендоплазматична сітка і діктіосоми), а також гранули, звані рибосомами. Ендоплазматична мережа створює в живій клітині велику внутрішню мембранну поверхню, на якій закріплюються ферменти і здійснюються реакції, пов'язані з обміном речовин. Діктіосоми (тільця Гольджі) виконують секреторні функції, в тому числі, пов'язані з утворенням клітинної стінки і вакуолей. Рибосоми представляють собою глобулярні макромолекули рибонуклеопротеидов, які беруть участь в синтезі білка. У живій клітині в результаті життєдіяльності протопласта активно відбуваються складні хімічні процеси, що становлять метаболізм клітини, тобто постійні перетворення і обмін речовин з іншими клітинами і зовнішнім середовищем. При цьому формується клітинна стінка і відкладаються запасні поживні речовини. Обмін речовин і регуляторні процеси, пов'язані з життєдіяльністю, призводять до диференціації клітин, тобто до структурних змін, необхідним для виконання клітиною тих чи інших певних функцій. Диференціація - остання фаза зростання клітини. При відмирання клітини її вміст розпадається і залишається клітинна стінка, навколишнє порожнину, заповнену повітрям, водою, а іноді екстрактивними речовинами.

Клітини однакового будови, які виконують одну й ту ж функцію, утворюють тканини. У деревині містяться тканини трьох основних типів: механічні (опорні), які проводять і запасають. Механічні функції виконують товстостінні прозенхімних клітини. Провідну функцію забезпечують тонкостінні широкосмугового елементи. У заболоні здійснюється рух води з розчиненими мінеральними речовинами вгору по стовбуру (від коренів до листя). Рух соків, що містять продукти фотосинтезу, вниз по стовбуру відбувається в дубі, звідки поживні речовини надходять по серцевинних променях в камбій і заболонь. Запасаючу функцію (зберігання резервних поживних речовин), дуже важливу для фізіології дерева, виконують паренхімні клітини.

У дереві крім перерахованих вище є й інші тканини: ростові, або освітні (меристематические); асиміляційні; покривні (захисні); видільні. У асиміляційних тканинах, що знаходяться в зелених частинах дерева (листі, хвої), здійснюється фотосинтез. Покривні тканини (зовнішня частина кори) захищають дерево від зовнішніх впливів. Видільні тканини утворюють, зберігають і виділяють в міжклітинні канали екстрактивні речовини. І, нарешті, меристематические тканини (меристеми) забезпечують зростання дерева. Ці тканини характеризуються здатністю клітин до поділу.

При розподілі материнської меристемних клітини виникають дві дочірніх клітини, одна з яких зберігає здатність до мітозу і залишається меристемних кліткою. Здатні до поділу клітини меристеми називають ініціальний клітинами, або ініціалами. Утворилися нові клітини називають похідними клітин і. Деякі з них можуть ділитися далі, а інші диференціюються (спеціалізуються), дозрівають і входять до складу тих чи інших тканин, збільшуючи їх обсяг. Розрізняють верхівкові (апікальні) і бічні (латеральні) меристеми. Перші перебувають на кінцях головного і бічних пагонів і в кінчиках коренів; вони розглядаються як первинні меристеми. Другі розташовуються паралельно бічних поверхнях ствола, пагонів, коренів і можуть бути первинними і вторинними. Верхущечние меристеми обумовлюють зростання стовбура у висоту і гілок і коренів в довжину. З первинної бічній меристеми - прокамбію утворюються тонкі шари первинної ксилеми і первинної флоеми. У злакових рослин, інших однодольних і деяких дводольних, слабо ростуть по діаметру стебла, існують тільки первинні тканини.

У деревних рослинах основну масу стовбура складають вторинні тканини. З прокамбію протягом першого року зростання виникають вторинні бічні меристеми - камбій і корковий камбій (феллоген). Розподіл клітин камбію призводить, як уже зазначалося вище, до формування вторинних тканин - ксилеми і флоеми і зростання дерева в товщину. Корковий камбій дає початок утворенню особливої ​​вторинної покривної тканини - перідерми, що бере участь у формуванні зовнішньої частини кори.

Будова камбію і що відбуваються в ньому процеси досить складні. Клітини камбію мають різну форму, діляться різними способами і забезпечують тим самим утворення як вертикально розташованих, так і горизонтальних анатомічних елементів. Розміри і число клітин камбію збільшуються з віком. У період спокою камбій являє собою дуже вузький прошарок між ксилемою і флоемой, а навесні по обидва боки однорідного шару ініціали накопичуються шари похідних клітин, утворюючи камбіального зону. У цій зоні перехід від камбію до ксилеме або флоеме поступовий. Розрізняють ініціал двох типів - веретеновідние і променеві. Веретеновідние ініціал - подовжені клітини кілька сплющені в радіальному напрямку, що мають загострені кінці. З них утворюються вертикально розташовані анатомічні елементи ксилеми і флоеми (поздовжні елементи). В результаті поділу веретеновидних ініціали в поперечному напрямку утворюються поздовжньо розташовані ряди клітин - тяжі вертикальної (осьовий) паренхіми. Променеві ініціал - короткі, майже ізодіаметріческіе клітини, що дають початок поперечно розташованим елементів, тобто клітинам променів ксилеми і флоеми.

Після диференціації новопосталих клітин з виникненням клітин того чи іншого типу утворюються постійні тканини, що спеціалізуються для виконання певних функцій в ксилемі або флоеме.

У кожної клітини в житті можна спостерігати чотири періоди: розподіл; збільшення поверхні; потовщення клітинної стінки; одревеснение. При розподілі материнської клітини (ініціальної) діляться ядро ​​і цитоплазма і з пектинових речовин утворюється міжклітинний речовина, що розділяє материнську клітину на дві дочірні. Одна з дочірніх клітин після диференціації стає кліткою однієї з постійних тканин. Міжклітинний речовина з'єднує клітини в тканину. Між округленими кутами клітин в міжклітинній речовині залишаються капілярні порожнечі - межклетники. Потім в новій клітці на міжклітинний речовина відкладається тонка первинна стінка, яка вже містить целюлозу. Після цього клітина збільшується в розмірах, її поверхня зростає, але клітинна стінка залишається тонкою. Залежно від призначення клітина або приймає витягнуту форму, або її розміри в різних напрямках залишаються однаковими. У період потовщення клітинної стінки цитоплазма відкладає на первинну стінку з внутрішньої сторони шари вторинної стінки, що складаються з целюлози (у вигляді фібрил) і гемицеллюлоз. У період одревеснения в клітинній стінці відбувається утворення лігніну-лігніфікації. Лігнін надає стінок жорсткість і зменшує їх гідрофільність. Після закінчення одревеснения клітина відмирає. Процес відмирання протопласта відбувається швидко - протягом декількох днів. Всі процеси, що відбуваються під час росту і відмирання клітин, контролюються ферментами і гормонами, які надходять разом з іншими продуктами фотосинтезу. Чітких кордонів між перерахованими періодами немає. Одеревіння починається вже незабаром після відділення клітини від камбіальні зони і посилюється в період потовщення стінки.