Лесоводство с основами ботаники и дендрологии


                ЛЕСОВОДСТВО С ОСНОВАМИ БОТАНИКИ И ДЕНДРОЛОГИИ




Допущено Министерством образования Республики Беларусь в качестве учебного пособия для учащихся учреждений образования, реализующих образовательные программы профессионально-технического образования по специальности « Лесное хозяйство»







учебной книаи

и средств обучения

РИПО

Минск
РИПО 2016

УДК 630.2(075.32)
ББК 43.4я722
      Л50

Авторы: заведующий кафедрой лесохозяйственных дисциплин УО «Гомельский государственный университет имени Ф. Скорины», кандидат сельскохозяйственных наук, доцент М. С. Лазарева; доцент этой же кафедры, кандидат биологических наук, доцент А. Е. Падутов; старший преподаватель этой же кафедры Л. К. Климович; доцент этой же кафедры, кандидат биологических наук, доцент Н. В. Митин.

Рецензенты: цикловая комиссия специальных дисциплин УО «Могилевский государственный профессиональный агролесотехнический колледж имени К.П. Орловского» (Н. Н. Навалънев); заведующий кафедрой «Лесоводство»
УО «Белорусский государственный технологический университет», кандидат сельскохозяйственных наук, доцент К. В. Лабоха.

   Все права на данное издание защищены. Воспроизведение всей книги или любой ее части не может быть осуществлено без разрешения издательства.
   Выпуск издания осуществлен при финансовой поддержке Министерства образования Республики Беларусъ.




Л50 Лесоводство с основами ботаники и дендрологии : учеб. пособие / М. С. Лазарева [и др.]. — Минск : РИПО, 2016. — 226 с., [4] л. ил : ил.
        ISBN 978-985-503-565-8.

        В учебном пособии рассмотрены вопросы морфологии и систематики основных лесообразующих древесных видов Беларуси и пород-интродуцентов. Описаны лесорастительные свойства почв, их состав, морфологические признаки. Дана характеристика основных типов почв и их связь с продуктивностью лесных экосистем. Приводятся понятия о лесе, его компонентах и признаках, рассматриваются вопросы экологии леса, формирования и динамики леса, типологии леса. Рассмотрены приоритетные в условиях Беларуси виды и способы рубок леса, их цели, задачи, организационно-технические элементы в соответствии с нормативной технической документацией по рубкам. Освещены лесоводственно-экологические требования к технологиям лесосечных работ.
        Предназначено для учащихся учреждений профессионально-технического образования.
                                                        УДК 630.2(075.32)
                                                        ББК 43.4я722


ISBN 978-985-503-565-8

© Оформление. Республиканский институт профессионального образования, 2016

ПРЕДИСЛОВИЕ

    Материал учебного пособия основывается на достижениях отечественной и зарубежной лесной науки, передовом опыте лесохозяйственной практики и отвечает современному социальноэкологическому и утилитарному понятию о лесе, принципам комплексного многоцелевого лесного хозяйства, эффективного и устойчивого в условиях современной экономики.
    Процесс изучения учебной дисциплины «Лесоводство с основами ботаники и дендрологии» направлен на формирование у обучающихся знаний:
    —  о месте и значении леса в природе;
    —  основ биологии леса;
    —     анатомо-морфологических особенностей и систематики основных лесообразующих видов;
    —  о взаимодействии леса с экологическими факторами;
    —  основ лесной типологии;
    —  особенностей лесовозобновления;
    —  об этапах роста и развития лесных насаждений;
    —     о современных методах, способах и нормативах рубок леса и лесовосстановления.
    С целью активизации познавательной деятельности обучающихся в учебном процессе должны широко использоваться наглядные пособия, слайды, кинофильмы, гербарии, обязательны экскурсии на лесные объекты. Практические занятия целесообразно проводить в виде деловых ситуационных игр.

3

ВВЕДЕНИЕ

    Леса Беларуси занимают ключевое место среди природных богатств страны и являются уникальным возобновляемым ресурсом. Лесопокрытая площадь Республики Беларусь составляет почти 40 % ее территории.
    Лесное хозяйство — это динамично развивающаяся отрасль реального сектора экономики, которая решает важные государственные задачи в области охраны и защиты лесов, возобновления лесов и рационального использования лесных ресурсов, удовлетворяет потребность народного хозяйства и населения в древесине и другой продукции леса.
    Леса Беларуси — собственность государства. Одной из главных задач отрасли является сохранение и приумножение лесных богатств. Решение этой задачи зависит от того, насколько глубоко будут усвоены и соблюдены специалистами всех уровней методы и современные системы ведения лесного хозяйства.
    Для хозяйствования в лесу требуются специальные знания биологии леса и методов его выращивания. В этой связи основной целью написания настоящего учебного пособия было показать особенности древесных и кустарниковых пород; выявить взаимосвязи между потребностями древостоев и условиями среды, прежде всего, почвой; выявить основные закономерности возобновления леса, роста и формирования насаждений.
    Знания о природе леса являются фундаментом для изучения и усвоения обучающимися методов и способов его выращивания. Подробно в учебном пособии рассмотрена современная классификация рубок леса. Особое внимание уделено приоритетным в Беларуси системам и способам рубок главного пользования, рубкам ухода за лесом, санитарным.

4

РАЗДЕЛ 1. ОСНОВЫ БОТАНИКИ И ДЕНДРОЛОГИИ

   1.1. РАСТИТЕЛЬНАЯ КЛЕТКА.
   ВЕГЕТАТИВНЫЕ И ГЕНЕРАТИВНЫЕ ОРГАНЫ РАСТЕНИЙ
   Все живые организмы состоят из клеток. Изучение их внутреннего строения стало возможно лишь после изобретения микроскопа. В 1665 г. английский физик и математик Р. Гук, рассматривая в микроскоп тонкий срез бутылочной пробки, обнаружил, что она состоит из ячеек, которые он назвал клетками. В дальнейшем итальянец М. Мальпиги (1675) и англичанин Н. Грю (1682) подтвердили клеточное строение растений. Но они уже говорили не просто о пустых клетках, а о «пузырьках», наполненных слизистым содержимым. В начале XIX в. русский профессор П. Ф. Горянинов (1834) и немецкие ученые М. Шлейдон (1836) и Т. Шванн (1838) независимо друг от друга высказали мнение, что живые организмы отличаются от неживой природы наличием клеточного строения. Этим они заложили основу «клеточной теории» строения живых организмов.

        1.1.1. Строение растительной клетки.

   Большинство растительных клеток имеет твердую оболочку, этим они отличаются от животных клеток. Благодаря оболочкам клетки имеют определенную форму: одноклеточные организмы обычно округлую, яйцевидную или овальную, у многоклеточных организмов клетки могут быть также прямоугольными, квадратными, многогранными, сильно удлиненными и т. д.
   Все многообразие форм растительных клеток сводится к двум типам. Различают паренхимные и прозенхимные клетки. В паренхимных клетках диаметр часто равен в разных направлениях или длина клеток в 2-3 раза превышает ширину. В прозенхимных клетках длина во много раз превышает ширину.

5

    Величина клеток также разнообразна. Обычная растительная клетка паренхимной ткани имеет диаметр 15-65 мк, а механические волокна некоторых растений имеют длину от 4 до 50 см.
    В большинстве растительных клеток имеются оболочки, органеллы (цитоплазма, ядро, пластиды, митохондрии, сферо-сомы, рибосомы, клеточный центр), вакуоли, физиологически активные вещества и продукты обмена веществ (эрастические вещества) (рис. 1.1).

Рис. 1.1. Схема строения растительной клетки
(по Н. А. Блукет, В. Т. Емцеву, 1969):
1 — ядро; 2 — ядрышко; 3 — ядерная оболочка; 4 — вакуоль;
5 — лейкопласт с образующимся в нем крахмальным зерном;
6 — хлоропласт; 7 — митохондрия; 8 — аппарат Гольджи;
9 — эндоплазматическая сеть; 10 — ядерная пора; 11 — клеточная оболочка;
12 — поры в оболочке клетки; 13 — кристаллы оксалата кальция (рафиды);
14 — алейроновое зерно с кристаллом белка

     Клеточная оболочка. Клеточная оболочка возникает в результате деятельности цитоплазмы, она появляется при делении клетки. Вначале молодая клетка имеет только первичную оболочку, которая состоит из целлюлозы (8-14 %) и пекти

6

1.1. Растительная клетка. Вегетативные и генеративные органы растений

новых веществ. Количество целлюлозы в ней в дальнейшем возрастает. Целлюлоза (C₆H₁₀O5) ₙ, или клетчатка — полисахарид. Целлюлоза очень стойкая: не изменяется при кипячении в воде, не ломается при изгибах.
    Рост клетки сопровождается ростом ее оболочки. В результате утолщения возникает вторичная оболочка, нарастающая на первичной слоями. Вторичная оболочка не сплошная, а имеет промежутки — поровые каналы (поры). Иногда различают еще третичную оболочку, накладывающуюся на вторичную. Утолщения оболочки внутри клетки иногда могут быть в виде колец, спиралей, сетки и т. д. Поры бывают простые и окаймленные.
    Видоизменения клеточной оболочки. В процессе жизнедеятельности клетки целлюлозная оболочка может претерпевать изменения: одревеснение, опробковение, кутинизацию, минерализацию, ослизнение, гуммоз.
    Одревеснение клеточной оболочки происходит в результате отложения лигнина (С₅₇Н₆₀О₁₀). При этом возрастает ее твердость и плотность, но уменьшается пластичность. Лигнин повышает устойчивость тканей к разрушительному действию бактерий и грибов. Одревесневшие оболочки не теряют способности пропускать воду.
    Опробковение вызывается особым жироподобным веществом — суберином. Опробковевшие оболочки не пропускают воду и газы, и содержимое клеток с такими оболочками отмирает. Слой таких клеток на поверхности растений играет защитную роль.
    Кутинизация заключается в выделении жироподобного вещества кутина на свободную поверхность клеточной оболочки. Обычно кутинизируются наружные стенки кожицы листьев и травянистых стеблей. Это делает их менее проницаемыми для воды.
    Минерализация клеточных оболочек — это отложение в них минеральных веществ: кремнезема (SiO₂) и солей кальция. Наиболее сильно инкрустируются кремнеземом оболочки клеток кожицы листьев и стеблей злаков, осок, хвощей.
    Ослизнение оболочек объясняется превращением целлюлозы и пектиновых веществ в слизи и камеди. Образование

7

Раздел 1. Основы ботаники и дендрологии
ZZZZZZ.i'.i'.i'.i'.i'ZZZZZZZZZ.i'.i'.i'.i'.i'ZZZZZZZZZZ.i'.i'.i'.i'.i'ZZZZZZZZZ.i'.i' ■'/М'


слизей способствует лучшему поглощению воды семенами и прикреплению их к почве.
    Гуммоз — образование клейких масс — происходит вследствие болезненного состояния клеточной оболочки или может вызываться ферментативными процессами.
    Цитоплазма — бесцветная, прозрачная, зернистая, полупроницаемая, более или менее вязкая жидкость, в которой располагаются все органеллы клетки.
    Эндоплазматическая сеть (эндоплазматический ретикулум) - система взаимосвязанных ультрамикроскопических каналов, пузырьков и цистерн, расположенных в цитоплазме. Эндоплазматическая сеть связана с ядерной оболочкой.
    Рибосомы - это особые органоиды клетки, расположенные на поверхности мембран эндоплазматической сети. Роль рибосом - синтезировать белковые молекулы.
    Митохондрии представляют собой тельца нитевидной, зернистой или извилистой формы. В каждой клетке их насчитывается несколько сотен. Они покрыты двуслойной оболочкой, внутренний слой которой дает выросты, перпендикулярные поверхности, в глубь митохондрии, заполненной жидкостью. Выросты в виде перегородок называются гребнями или кристами. Они наблюдаются в животных клетках. В растительных клетках обычно имеются митохондрии с трубчатыми выростами. Митохондрии считаются энергетическими станциями, вырабатывающими энергию, необходимую для клетки. Это дыхательные центры клетки.
    Ядро. В растительной клетке обычно имеется одно ядро, но бывают клетки с двумя ядрами или многоядерные. Ядро является регулятором жизнедеятельности клетки. Имеет двуслойную оболочку. Под оболочкой ядра находится кариоплазма, состоящая из ядерного сока и хроматина. Хроматин представлен дезоксирибонуклеиновой кислотой (ДНК). Это хромосомы, несущие всю наследственную информацию о клетке.
    Пластиды. Пластиды бывают бесцветные — лейкопласты, оранжевокрасные — хромопласты и зеленые — хлоропласты (хлорофилловые зерна). Окрашенные пластиды содержат пигменты, от которых и зависит окраска растений.

8

1.1. Растительная клетка. Вегетативные и генеративные органы растений

    Лейкопласты — бесцветные пластиды, большей частью шаровидной формы. Обычно они находятся в клетках запасающих тканей, в эпидермисе однодольных растений. Основная функция лейкопластов — вырабатывать из растворимых моносахаридов вторичный (запасной) крахмал.
    Хлоропласты — пластиды чечевицеобразной, овальной или округлой формы. В клетке находится от 10 до 36 хлоропластов. Кроме белков и липоидов, они содержат четыре пигмента: хлорофилл a, хлорофилл b, каротин и ксантофилл. Роль зеленых пигментов в растениях — синтез органического вещества из углекислого газа и воды при участии солнечной энергии. Особенно богаты хлоропластами листья.
    Хромопласты — пластиды оранжево-красного и желтого цвета. Окраска их зависит от двух пигментов: желтого — ксантофилла и оранжево-красного — каротина. Окраска листьев и плодов часто зависит от хромопластов. Осенью хлорофилл в листьях растений разрушается и тогда отчетливо выявляется желтая и оранжевая окраска хромопластов. Ярко окрашенные плоды и семена успешнее разносятся птицами и животными, а выделяющиеся желто-красной окраской цветки привлекают насекомых-опылителей.
    Вакуоли и клеточный сок. В процессе роста и развития клетки в ней появляются полости — вакуоли. В вакуолях находится клеточный сок, который представляет собой комплекс веществ, вырабатываемых клеткой. Химический состав клеточного сока сильно варьирует в зависимости от растения. Главным компонентом его является вода. В ней находятся в растворенном состоянии вещества: углеводы, алкалоиды, глюкозиды, дубильные вещества, пигменты, органические кислоты и их соли, минеральные соли, водорастворимые пектины.
    Физиологически активные вещества. В клетке содержится большое количество физиологически активных веществ, необходимых для нормального метаболизма, роста, развития, воспроизведения растений. Основными группами таких веществ являются ферменты (гидролазы, фосфорилазы, ферменты расщепления, окислительно-восстановительные ферменты, изомеразы и др.), витамины (А, В, С, D, Е), антибиотики , фитонциды.

9

Раздел 1. Основы ботаники и дендрологии
ZZZZZZ.i'.i'.i'.i'.i'ZZZZZZZZZ.i'.i'.i'.i'.i'ZZZZZZZZZZ.i'.i'.i'.i'.i'ZZZZZZZZZ.i' •ШИШ’

     Эргастические вещества. Кроме физиологически активных веществ, в клетке встречаются продукты обмена веществ. Некоторые из них откладываются в запас для питания, другие используются в защитных целях, третьи оказываются ненужными (отброс).
     К запасным веществам относятся крахмал, запасные белки, жиры. Растение как живой организм в один период нуждается в большем количестве энергетического материала, в другой — ему не требуется большого количества запасных веществ. К зиме у многолетних растений большинство клеток обычно заполняется запасными питательными веществами, которых им должно хватить до следующего вегетационного периода.
     Кроме запасных питательных веществ в клетке могут быть также эфирные масла, смолы, млечный сок, воск.

        1.1.2. Растительные ткани

     Совокупность однородных по происхождению, одинаковых по форме и функции клеток называется тканью. Различают шесть типов растительных тканей: образовательные (меристемы), покровные, основные, механические, проводящие, выделительная система.
     Образовательные ткани (меристемы).
     Характерным свойством образовательных тканей является их способность к делению, к образованию новых клеток. Обычно образовательные ткани состоят из мелких, большей частью равнобоких, тонкостенных клеток, заполненных цитоплазмой, с очень мелкими вакуолями и крупным ядром. Весь зародыш растения на первых этапах своего развития состоит из подобных плотно сомкнутых клеток, составляющих первичную меристему.
     По положению меристемы могут быть верхушечными, боковыми, интеркалярными (вставочными). Верхушечные меристемы находятся в верхушках побегов и кончиках корней. Боковые (прокамбий, камбий) расположены по окружности органа. Интеркалярные обычно локализованы в основаниях междоузлий у злаков.
     По происхождению меристемы бывают первичными и вторичными. Первичные меристемы находятся в зародыше (на

10