Что можно узнать по толщине годичных колец спиленного дерева
ГДЗ биология 6 класс Пасечник Дрофа Задание: Лабораторная работа Внутреннее строение ветки дерева
Ход работы
Рассматриваем ветку, находим на ней чечевички (бугорки с отверстиями). Бугорки с отверстиями или чечевичек представляют собой особые образования в пробковой ткани стебля растения, которые появляются на смену устьицам, бывшим в эпидермисе. Внешне они представляют собой мелкие вытянутые в длину бугорки, которые находятся на поверхности стебелька. Нужны чечевички для того, чтобы обеспечивался газообмен между окружающей средой и внутренней атмосферой стебля.
Готовим поперечный и продольный срезы ветки. С помощью лупы рассматриваем слои стебля на срезах. Мы видим такие слои: кора, камбий, древесина, сердцевина.
Иглой отделяем кору, попробуем её изогнуть, сломать, растянуть. Наружный слой коры еще называют пробкой. Луб – это сложная проводящая ткань, по которой продукты фотосинтеза транспортируются из листьев ко всем органам растения. Состоит из комплекса тканей: механической (лубяные волокна) и проводящей (ситовидные трубки и клетки-спутники), и находится во внутренней коре.
На продольном срезе рассматриваем кору, древесину, сердцевину. Испытываем каждый слой на прочность. Древесина оказалась самой прочной, потому что в ее структуру входит механическая ткань. А самый рыхлый слой – сердцевина, состоящая из крупных клеток основной ткани с тоненькими оболочками, в которой накапливаются запасы питательных веществ.
Отделяем кору от древесины, проводим пальцем по древесине. Древесина становится мягкой и влажной. Это происходит потому, что между корой и древесиной находится камбий, который состоит из узких клеток образовательной ткани с тонкими оболочками. При надавливании клетки камбия разрываются, а их содержимое вытекает наружу. С приходом весны и лета камбий активно делится, из-за чего в сторону к коре откладываются новые клетки луба, а в сторону древесины поступают новые клетки древесины. Таким образом, стебель растет в толщину.
Зарисовываем поперечный и продольный срезы ветки и подписываем названия каждой части стебля.
На спиле древесного стебля находим древесину, считаем с помощью лупы число годичных колец и определяем возраст дерева: чем больше годичный колец, тем больше лет дереву.
Рассматриваем годичные кольца. Они не одинаковы по толщине. Это зависит от того, в каких условиях росло дерево. Например, в тепло время года камбий делится активнее, поэтому кольцо будет больше. Зимой этот процесс происходит медленнее, так как в это время питание дерева, влажность и количество солнечного света недостаточны. Соответственно, и кольца образуются тонкие.
Устанавливаем, какие слои древесины старше по возрасту — лежащие ближе к середине или к коре. Те слои древесины, которые расположены ближе к середине, являются старшими по возрасту. А те, которые находятся ближе к коре – молодые.
Стр. 52. Вопросы
№ 1. Каково внутреннее строение стебля дерева или кустарника?
Стебель дерева состоит из трех основных слоев: наружный (кора), центральный (сердцевина), средний (древесина). Более подробно различают кожицу – верхний слой стебля, который присутствует только у молодых веток. У старых растений кожица сменяется пробкой, под которой находится кора. Внутренним слоем коры является луб. Чуть далее идет камбий – образовательная ткань. А пот камбием – древесина – самый мощный слой.
№ 2. Какое значение имеют кожица и пробка?
Кожица и пробка являются покровными тканями, основная функция которых заключается в защите более глубоких клеток стебля от перепадов температур, излишков влаги и прочих повреждений извне. В пробке находятся чечевички, которые обеспечивают газообмен. В кожице стебля эту функцию выполняют устьица.
№ 3. Где расположен луб и из каких клеток он состоит?
Луб располагается во внутренней коре растения. Он состоит из целого комплекса тканей, куда входят: механическая (лубяные волокна), основная (паренхима) и проводящая (ситовидные трубки и клетки-спутники).
№ 4. Что такое камбий? Где он расположен?
Камбий – это образовательная ткань в корнях и стеблях преимущественно голосеменных и двудольных растений, которая залегает между корой и древесиной, и дает начало проводящим вторичным тканям и обеспечивает прирост их клеток в толщину.
№ 5. Какие слои видны на поперечном срезе стебля при рассматривании невооружённым глазом и с помощью микроскопа?
Невооруженным глазом на поперечном срезе стебля можно увидеть кору, слой камбия, древесину и сердцевину. Микроскоп поможет рассмотреть луб, пробку и кожицу.
№ 6. Что такое годичные кольца? Как они образуются?
Годичные кольца – это тонкие образования из наружного слоя древесины, которые появляются каждый год при росте дерева. Каждое такое кольцо образует две части: наружная часть – плотная и темная, и внутренняя – светлая и рыхлая. Образуются кольца за счет нарастания новых клеток. Весной и летом это происходит быстрее, осенью и зимой – медленнее.
Стр. 52. Подумайте
Что можно определить по годичным кольцам? Почему у многих тропических растений годичных колец не видно?
По количеству годичных колец можно определить возраст дерева. А по их толщине – условия, в которых оно произрастало. Если дерево росло в условиях достаточной влажности, света и питательных веществ, то кольца будут широкие. Если в темном месте, при засушливом климате и постоянных перепадах температуры, то кольца будут тонкие.
Стр. 52. Задания
№ 1. Рассмотрите чечевички на ветвях бузины, черёмухи, дуба и других деревьев и кустарников.
Через чечевички на ветках бузины, черёмухи, дуба и других деревьев и растений происходит газообмен: растение получает чистый воздух из окружающей среды и уже отработанный воздух выводит наружу.
№ 2. Определите возраст какого-либо спиленного дерева по годичным кольцам. Сделайте рисунок спила. Укажите на рисунке сторону, которая у дерева была обращена к северу.
По годичным кольцам возраст спиленного дерева равен 25 годам (25 колец). На срезе четко видно, что там, где годичные кольца тонкие, а сердцевина ближе к краю, эта сторона дерева была обращена к северу.
Годичные кольца деревьев, а что мы узнаем
Годы жизни деревьев умеренных и холодных широт можно определить по поперечному спилу их стволов, посчитав годичные кольца (годовые слои). Такой слой, как правило, соответствует приросту древесины за один вегетационный период. Древесина, рождающаяся весной и в начале лета, заметно отличается от более поздней, появляющейся в конце лета и осенью.
Когда дерево только начинает вегетировать, то в древесине образуется много широкопросветных сосудов. Осенью сосуды формируются узкие, а сама она становится более плотной и темной. Обычно переход от ранней древесины к поздней постепенный, зато переход от поздней к ранней прослеживается довольно четко, и границы между ними хороша видны невооруженным глазом. Каждому кольцу, как правило, соответствует один год. Хотя иногда возникают так называемые ложные кольца. Это происходит в том случае, если из-за неблагоприятного лета (засуха или холод), оно начинает вегетировать осенью.
Вот какой случай произошел в Тюри (Эстония) 25 августа 1818 г. Во время грозы молния ударила в 25-метровый дуб; пораженное дерево распилили на части. И тут выяснилось, что концентрические слои древесины дуба под воздействием молнии отслоились друг от друга и свободно выдвигались наподобие телескопической антенны.
Самые старые деревья-гиганты
Поскольку каждый год толщина ствола увеличивается, то казалось бы, долгожителей надо искать среди толстых деревьев. И действительно, долгое время самыми старыми считали деревьев-исполинов, произрастающих в Северной Америке,— секвойи и секвойядендроны.
Секвойи — деревья-гиганты: высота — около ста метров, диаметр ствола достигает 8,5 м. Одну такую секвойю пилили семиметровой пилой почти две недели, а чтобы перевезти древесину этого дерева, потребовалось 30 железнодорожных платформ. Еще два любопытных факта. В Национальном парке секвойи (США), на пне исполинской секвойи, спиленной в середине XIX века, предприимчивые американцы устроили летнюю танцплощадку, где одновременно помещались 16 пар танцующих, 20 зрителей и 4 музыканта.
В Йосемитском национальном парке (20 км от Сан-Франциско) произрастает знаменитая секвойя «вахвонах» — великое хвойное дерево. В 1881 г. на месте огромного дупла в ее стволе пробили тоннель длиной 8,7 м, шириной 2,5 м и высотой 3 м.
Сравнительно недавно пальму первенства среди деревьев-долгожителей секвойя уступила остистой сосне межгорной, произрастающей на каменистых склонах гор Уайт-Маунтина (запад Северной Америки). Никто и не предполагал, что, в общем-то небольшие деревья (высотой до 10 м) имеют столь почтенный возраст. В 1955 г. одну из таких сосен спилили для научных исследований. Когда же по годичным кольцам подсчитали ее возраст, то ученые были крайне удивлены: остистой сосне 4900 лет! Исследователям ничего не оставалось, как пенять на себя за неосмотрительность и пожалеть о содеянном.
Зато остальные сосны-старожилы были изучены с особой осторожностью и с 1958 г. взяты под охрану государства. Среди сосен-долгожителей насчитали немало деревьев, чей возраст перевалил за 4 тысячи лет. Все деревья-четырехтысячники получили собственные имена: «Альфа» — самое первое обнаруженное дерево в возрасте свыше 4 тысяч, «Патриарх» — самое толстое дерево из остистых сосен (диаметр ствола 3,5 м), «Мафусаил» — самое старое живое дерево, ему 4600 лет (по библейским сказаниям Мафусаил прожил дольше всех среди людей — 969 лет).
Годичные кольца остистой сосны настолько плотны, что неразличимы невооруженным глазом. Это неудивительно: ведь за сто лет диаметр ствола увеличивается не более чем на 2,5 см. А на одном из участков среза,— длиной всего 12 см,— насчитали 1100 годичных колец. Так что самые древние из остистых сосен появились на Земле тогда, когда в Египте фараоны начали сооружать первые пирамиды.
По годичным кольцам определяют не только возраст дерева
Сегодня, чтобы определить возраст дерева, нет нужды его спиливать. Дендрохронологи — специалисты по «чтению» годичных колец — высверливают буравчиком столбики древесины толщиной с грифель, а затем исследуют их под микроскопом.
А японские изобретатели сконструировали портативный рентгеновский аппарат, с помощью которого можно делать снимки поперечника ствола, не причиняя дереву даже малейшего вреда; по этим снимкам специалисты определяют не только возраст дерева, но и его самочувствие (насколько это слово можно применить к дереву).
Ширина годичных колец дерева меняется год от года, поэтому совокупность всех колец — летопись, в которой знаток может прочитать
Да нужно ли расшифровывать древесную летопись? Конечно нужно, ведь она помогает раскрыть некоторые тайны прошлого. Долгое время американских историков волновала загадка скального города, построенного в XIII в. в Меса-Верде (США, Калифорния). Почему жители его покинули? Как поведали годичные кольца бревен, без которых, конечно же, не обходились сооружения древнего города, это случилось из-за многолетней засухи. все: температурные колебания воздуха, количество осадков, лесные пожары, нашествие насекомых-вредителей, гибель соседних деревьев. Ширина каждого отдельного кольца тоже не везде одинакова, она зависит от положения дерева относительно солнца, затенения его соседними деревьями, от направления ветров и тому подобного.
Определять возраст деревьев по годичным кольцам впервые предложил Леонардо да Винчи; он же предположил, что их ширина зависит от климата. На связь между приростом годичных колец и метеорологическими факторами — температурой воздуха и осадками — впервые указали русские ученые А. Н. Бекетов и Ф. Н. Шведов во второй половине XIX века. Американские исследователи из дендрохронологической лаборатории университета штата Аризона установили по годовым слоям остистой сосны, что на западе Северной Америки в 1453, 1601, 1884, 1902, 1941 и 1965 гг. лето было аномально холодным. Данные по 1941 и 1965 гг. совпадают с наблюдениями метеорологов. Дело в том, что в годы с холодным летом деятельность камбия (соединительной ткани, порождающей древесину) слабая. Повреждение клеток древесины, образовавшихся летом, свидетельствует о вторжении холодных воздушных масс.
Так, исследуя годичные кольца остистых сосен и сохранившихся обломков мертвой древесины этих деревьев, американские ученые составили сводный климатический календарь запада Северной Америки, где вплоть до 6200 г. до н. э. охарактеризован каждый год.
А в журнале «Nature» за 1976 появилось сообщение о новом методе определения климата прошлых веков по годичным кольцам. Установлено, что соотношение изотопов углерода, кислорода и водорода в земной атмосфере находится в зависимости от ее температуры. Так что, подсчитав изотопный состав каждого кольца древесины, можно рассчитать среднегодовые температуры давно прошедших лет. Только для этого надо установить количественную зависимость между изотопным составом годичных слоев и известной среднегодовой температурой.
Над созданием древесного термометра трудились ученые Англии, ФРГ, США. Свои исследования они проводили в Англии, где раньше всех стали регистрировать температуру окружающей среды — около 300 лет назад. Недалеко от мест регистрации температур исследовали древние дубы и пихты и проанализировали содержание изотопов в кольцах. Так проградуировали шкалу древесного термометра. Изучение деревьев-старожилов помогло узнать, какая погода была несколько столетий назад, когда даже понятия не имели о том, что тепло и холод можно измерять.
Но не только о климате прошлых столетий могут поведать годовые кольца хвойных растений. Американские ученые установили, что в них записаны и крупные извержения вулканов. Ведь при извержении в верхние слои атмосферы выбрасывается большая масса вулканического пепла и пыли, которая может оставаться в атмосфере два-три года. Мельчайшие твердые частички задерживают солнечные лучи, поэтому на земле холодает.
Исследуя остистые сосны, ученые подтвердили извержение вулкана Этна в 44 г. до н. э. Только это извержение было зафиксировано в годичных кольцах деревьев в 42 г. до н. э.: два года потребовалось, чтобы пригнать облако вулканической пыли и пепла от Сицилии к Америке.
Дата извержения Этны хорошо известна ученым, а вот насчет еще одного крупного извержения вулкана Санторин, уничтожившего минойскую культуру на о. Крит, у историков был спор. Одни считали, что извержение вулкана Санторин было между 1700 и 1450 гг. н. э., другие — между 1500 и 1300 гг. до н. э. По годичным кольцам остистых сосен дендрохронологи установили, что извержение вулкана Санторин произошло между 1628 и 1626 гг. до н. э.
Лет десять назад американский ученый-ботаник А. Г. Джайкоби предположил, что по годичным кольцам деревьев, произрастающих в районах с сейсмической активностью, можно определить, когда произошло землетрясение и даже какой силы оно было.
В своих рассуждениях он основывается на том, что землетрясение обычно изменяет условия, в которых рос лес: повреждается корневая система, изменяется снабжение деревьев грунтовой водой и так далее. Естественно, эти факторы сказываются на росте дерева и должны быть записаны в годичных кольцах. Действительно, землетрясения отмечаются темными кольцами, расширенными с одной стороны.
Читая летопись колец, можно извлечь и другую информацию. Например, деревья могут рассказать о степени загрязнения атмосферы в различные годы. Американские физики по годичным кольцам определяют последствия ядерных испытаний. Химики, анализируя химический состав годичных колец, изучают распределение рассеянных элементов в разные периоды.
Каждый раз, перечитав в очередной раз любимую книгу, мы находим в ней что-то для себя новое, чего раньше не замечали. Так и с летописью годичных слоев: пройдут годы и, может быть, кто-то прочитает ее по-новому и откроет для нас совершенно иное содержание этой деревянной летописи, написанной Природой.
Что можно узнать по толщине годичных колец спиленного дерева
Биография деревьев
Как узнать возраст дерева
Можно ли по внешним признакам решить, сколько лет дереву? Ока: зывается, можно.
С годами дерево растет и увеличивается в объеме. Но развитие его протекает неравномерно. В молодости оно растет быстро. А начиная с пятидесяти — восьмидесяти лет этот процесс замедляется, и, наконец, наступает такой момент, когда дерево почти перестает расти.
Но знать высоту и толщину дерева еще недостаточно для того, чтобы определить его возраст. Если дерево получает необходимое количество питания и света, оно быстро растет и утолщается. В этом случае можно судить о возрасте по размерам. Если же условия существования неудовлетворительны, то растет и развивается дерево плохо.
Человек, как известно, с годами седеет. И у дерева крона меняет свой вид. У молодой сосенки, например, крона изящная, яйцевидная, а у старой высокой сосны она становится раскидистой, округлой. Недаром ее называют «шапкой».
Сосна на болоте
Возраст некоторых деревьев, например сосны, можно установить еще и по мутовкам ( Мутовка — кольцеобразное расположение веток вокруг ствола дерева.). Ежегодно на дереве образуется одна мутовка. Сосчитав их число, мы узнаем, сколько лет прожила сосна. Но мутовки ясно обозначаются на дереве лишь до тридцати — сорока лет, а потом нижние сучья начинают опадать, основания их обрастают древесиной, и на коре уже невозможно отыскать следы мутовок.
Рисунок 1
Продолжительность жизни деревьев разная. У некоторых пород старость часто сопровождается загниванием внутренних слоев, образованием дупел. Если дупло большое, дерево уже не в состоянии выдерживать сильные порывы ветра, и первая налетевшая буря ломает его.
Недолговечна наша осина. Доживет до восьмидесяти — ста лет и погибает от болезней, поражающих ее древесину. Другие породы более стойки, и жизнь их продолжительней. Дуб, например, может прожить более четырехсот лет. Но и это не предел. В горах Кавказа растет тис — южное хвойное дерево с твердой древесиной. Некоторым деревьям этой породы до двух тысяч лет! Они были свидетелями борьбы древнего племени урарту с жестокими властелинами Востока.
Но и это еще не предельный возраст дерева. Родственный нашему можжевельнику кипарис, обитатель южных стран, может прожить до четырех — пяти тысяч лет.
Существуют и более долголетние деревья. Отдельные экземпляры североамериканского хвойного дерева секвойи достигают возраста в семь тысяч лет. Это гигантские деревья высотой до 150 метров, имеющие в поперечнике 7—8 метров. В некоторых из них пропилены «ворота», где свободно могут разъехаться две автомашины. На пне одного такого дерева была устроена танцевальная площадка, где легко умещался оркестр и более двадцати танцующих пар!
Каждое годичное кольцо складывается из двух частей: внутренней, светлой и рыхлой, и внешней, более темной и плотной. Обе части кольца возникают в разное время года: светлая и более рыхлая — весной, темная — летом. Но всегда ли есть эти кольца? В нашем климате — да, потому что дерево зимой не растет. В странах тропического климата нет резкого перехода от одного времени года к другому, поэтому нет там и заметных для глаз годичных слоев. Возраст таких деревьев можно установить только с помощью микроскопа, изучив строение клеток.
Вы, наверное, знаете, что кору дерева отделяет от древесины особая ткань из живых клеток, которая называется камбием. Клетки камбия, делясь и разрастаясь, вырабатывают клетки луба ( Луб — молодой, внутренний слой коры) и древесины.
Клетки, возникшие летом, смыкаются с клетками, отложенными на следующий год весной, и линия их соприкосновения обозначает границу между слоями древесины, наросшими за два смежных года. На срезе дерева эту границу можно разглядеть невооруженным глазом. Но с особой четкостью она выступает под микроскопом.
У хвойных пород Поздняя, летняя древесина окрашена в более темный цвет, чем весенняя, и поэтому годичные кольца у них всегда хорошо видны. Легко различаются годичные кольца у дуба и ясеня: в весенней части их древесины сосредоточено много крупных сосудов.
У других лиственных (осина, береза, липа, ива) сосуды мелкие, и, для того чтобы граница между годичными кольцами выступала более резко, древесину окрашивают.
Годичные кольца можно сосчитать, не спиливая дерева. Представьте себе бурав, у которого обычную спиральную нарезку заменяет полый металлический цилиндр. Если вы ввернете этот цилиндр до самой сердцевины дерева, то извлечете тонкий столбик древесины, на котором четко различимы все ее слои — от коры до центра дерева. Таким образом можно не только сосчитать, но даже измерить годичные слои. Оставшееся в дереве отверстие заделывают деревянной пробкой или веткой, либо замазывают. Приспособление, с помощью которого извлекают столбик древесины, называется возрастным буравом.
Дендрохронология. Что могут рассказать деревья
годичные кольца на спиле твола
Н а первый взгляд может показаться, что дерево – безмолвный истукан, отрешенно возвышающийся посреди леса или улицы, равнодушный и безучастный к кипящей вокруг него жизни. Но на самом деле это живое существо, которое не просто растет где-нибудь в лесу, у дороги или во дворе. Оно именно живет и находится в тесной связи со всем, что его окружает. Каждое дерево ведет своего рода летопись происходящих вокруг него событий.
Где у дерева память?
У деревьев есть «память», и она куда крепче, чем человеческая. А поскольку зеленые великаны живут по несколько сотен и даже тысяч лет, их можно считать настоящей кладовой информации. Каждый видел годичные кольца на спиле ствола – это тайнопись, в которой зашифрована история всей жизни дерева, и посвященный может ее прочесть.
Большую часть ствола дерева составляют клетки, лишенные живого содержимого, по существу – просто трубочки из древесины, по которым от корней к листьям движется вода. Живые клетки сосредоточены в основном между древесиной и корой. Этот слой, камбий, обеспечивает рост дерева в толщину, а также нарастание слоя коры.
У древесных растений умеренных широт в активности камбия наблюдается периодичность. Так, весной и в начале лета клетки камбия усиленно делятся, и в этот период формируется так называемая ранняя древесина. Для ее клеток характерны большие полости и тонкие клеточные стенки, которые способствуют транспортировке воды по тканям дерева. В конце лета активность клеточного деления в камбии снижается. Да и клетки, формирующиеся в этот период, морфологически отличаются от тех, что образуются в начале лета, – у них малые диаметры и толстые клеточные стенки, основная их функция – обеспечение прочности ствола. В местах, испытывающих сильную механическую нагрузку, подобные клетки образуются с самого начала вегетации, в результате чего создается так называемая креневая древесина.
Описанные нами явления в первую очередь характерны для хвойных пород. Те, кто внимательно рассматривал свежий пень сосны или ели, наверняка обращали внимание на светлые концентрические полосы – раннюю древесину, темные концентрические полосы – позднюю древесину, а возможно, наблюдали и темные пятна креневой древесины. У других пород, например у дуба или березы, в строении годичных колец есть своя специфика.
Годичные кольца – зоны цикличного прироста тканей у деревьев, обусловленные неравномерностью развития под воздействием внешних факторов.
Что помнит дерево?
Изучением годичных колец деревьев занимаются разные науки, но в наибольшей степени они представляют интерес для дендрохронологов. Для них годичные кольца – это летопись, которую дерево вело в течение жизни, своего рода дневник, или, точнее, ежегодник, хранящий информацию о том, что происходило с деревом и вокруг него. Засуха, суровая зима, нападение вредителей, пожар, изменение гидрологического режима почвы, рубки, неправильный уход, механическое повреждение ствола – обо всем этом можно узнать, читая летопись дерева. О времени каждого события дерево расскажет с точностью до года.
Годичные кольца могут не только поведать специалисту о сегодняшнем состоянии дерева, но и предсказать рост дерева в будущем. При помощи дендрохронологической экспертизы можно установить причину гибели дерева, и если оно стало жертвой строительных работ и прокладки коммуникаций, списать вину на засуху или другие природные причины никак не удастся. По рисунку годичных колец также определяют место и время рубки дерева.
Дендрохронологическая информация находит применение в лесоводстве, лесозащите, экологии, климатологии, археологии, истории искусства и архитектуры, криминалистике.
Дендрохронология – способ оценки временных интервалов путем исследования годичных колец деревьев.
В практических целях
Впервые данную методику использовал в начале XX века основатель современной дендрохронологии американский астроном Эндрю Дуглас при датировке ископаемой древесины из построек индейцев пуэбло, и затем она получила широкое распространение в археологии. С ее помощью можно достоверно определить год постройки любого деревянного сооружения.
Интересны примеры использования дендрохронологической информации в искусствоведении. Так, например, И. Бауху и Д. Экштейну удалось установить, что картина, приписываемая Рубенсу и ранее датировавшаяся 1620 годом, написана на дубовой доске, изготовленной из дерева, срубленного не ранее 1635 года, поэтому не могла быть написана Рубенсом и в лучшем случае принадлежит его школе.
В наши дни одним из комплексов, пригодных для любого рода работ, связанных с использованием дендрохронологической информации, является прибор LINTAB и прилагаемый к нему аналитический пакет программ TSAP-Win, разработанные немецким физиком Франком Ринном. Однако сама по себе эта установка еще не обеспечивает успеха в исследованиях. Поэтому человек, пробующий работать с LINTAB, должен иметь представление о факторах изменчивости годичных колец.
Линтаб (LINTAB) – прибор для “чтения” дендрохронологической информации