Drzewo z bliska

Czytelnia, Przyroda, Wideo

Drzewa to jedne z najwspanialszych roślin na Ziemi.

Są to rośliny wieloletnie i między innymi dzięki temu do nich zaliczają się te najstarsze i największe – jak sekwoje czy daglezje w Kalifornii sięgające 100 metrów wysokości, czy nawet jodły i świerki w Polsce, mające po 50 i 60 metrów.
Drzewa to rośliny, które występują na całej naszej planecie, poza Antarktydą, na której od dziesiątków milionów lat już nie rosną. Ostatnio naukowcy amerykańscy na podstawie różnych danych i zdjęć satelitarnych oszacowali, że na Ziemi rośnie obecnie ponad 3 bln 40 mld drzew. Te najbardziej gęste lasy, jak tajga albo borealne lasy iglaste, porastające subarktyczne rejony Ameryki Północnej, Półwyspu Skandynawskiego i Rosji stanowią tylko 24% wszystkich drzew na świecie. Najwięcej drzew – aż 1 bln 390 mld, czyli 43% wszystkich na Ziemi – porasta regiony tropikalne (w samej Amazonii jest ich blisko 400 mld). W klimacie umiarkowanym natomiast, czyli także w Polsce, rośnie około 22% wszystkich drzew na świecie.

Drzewa od zawsze stanowiły najbliższe otoczenie człowieka, choć od zawsze też człowiek wycinał je dla swoich potrzeb. Szacuje się, że obecnie co roku pod naszymi piłami i toporami pada przeszło 15 mld drzew, a według obliczeń naukowców, od początków ludzkiej cywilizacji zmniejszyliśmy ilość drzew na Ziemi o około 46%. A to przecież dzięki procesom zachodzącym w nich życie na Ziemi jest w ogóle możliwe.

Dlatego też coraz częściej mówi się o ochronie i odnawianiu terenów zadrzewionych. Jednak by to robić należy je dobrze poznać  i zrozumieć, że stanowią istotny element różnorodności biologicznej naszego środowiska.

Poniżej informacje do schematów w filmach obok, które w prosty i skrótowy sposób dotykają najważniejszych zagadnień dotyczących drzewa — jego budowy, istotnych procesów życiowych w nim zachodzących oraz współistnienia z innymi organizmami, np. grzybami.

Budowa drzewa

Budowa drzewa

System korzeniowy, pień i korona to główne części drzewa. To składowe jednego, doskonałego organizmu – drzewa. Jest ono istotnym elementem różnorodności biologicznej środowiska. Życie wielu innych roślin, grzybów i zwierząt zależy często od prawidłowego rozwoju drzewa – i to drzewa określonego gatunku, w określonym miejscu.

Najprościej — w budowie drzewa — możemy wyróżnić dwie części — część nadziemną i część podziemną.

Każda z nich spełnia inne funkcje, ale ich wzajemna zależność jest niepodważalna. Część nadziemna — to przede wszystkim pień i korona. Część podziemna to cały, skomplikowany system korzeniowy.

Zachwianie proporcji pomiędzy systemem korzeniowym, pniem i koroną ma zawsze wpływ na rozwój i stan całego drzewa.

Zachwianie równowagi rozwoju drzewa może być spowodowane uszkodzeniem jego pnia lub korzeni, czy też niewłaściwym podcięciem konarów. Kształtowanie korony przez nadmierne przycinanie gałęzi ma zawsze negatywny wpływ na rozwój drzewa, ponieważ zakłóca proporcje pomiędzy system korzeniowym drzewa a ilością liści na gałęziach korony. Powoduje to zachwianie równowagi procesów zachodzących w drzewie. Korzenie czerpią wówczas nadmierną ilość składników – wody i soli mineralnych – z gleby, w stosunku do możliwości wykorzystania ich w reakcjach, które zachodzą w częściach zielonych drzewa, których po przycięciu jest po prostu mniej.  Na wszystkie zmiany drzewo reaguje powoli, dostosowując się do zmiany warunków, w których żyje. Każda jednak nawet naturalna przyczyna zostawia w drzewie trwały ślad, często osłabiając je. Drzewo rośnie i rozwija się bardzo długo. Jego rozwój, w dużej części, odbywa się głęboko pod ziemią, w części dla nas niewidocznej. 

Rzeczywiste konsekwencje nieprawidłowych zabiegów pielęgnacyjnych zaobserwować możemy dopiero po dłuższym czasie, niekiedy po kilku latach. Wtedy jednak, drzewa zwykle nie można już uratować. Nowe zaś, będzie dorodne i piękne dopiero po wielu, wielu latach. A przecież drzewo nie służy tylko człowiekowi – jest ono ważną częścią środowiska – stanowi naturalne siedlisko dla innych roślin, grzybów i zwierząt.

Liść

Liść

Liść to element nadziemnej części drzewa. Liście mają często różne kształty – bywają np. okrągłe, owalne, tarczowate lub podłużne . Na podstawie ich kształtu możemy rozpoznać np. gatunki drzew. Ale najważniejsze są procesy, które w nich zachodzą.

W liściach – w tej niewielkiej w stosunku do całości drzewa jego części – zachodzą jedne z najważniejszych procesów dla życia całej rośliny.  To w liściach ma miejsce proces fotosyntezy. To tutaj ma miejsce respiracja (oddychanie), czyli wymiana tlenu i dwutlenku węgla między rośliną a atmosferą oraz proces transpiracji, czyli wyparowywanie wody, które w razie potrzeby obniża temperaturę rośliny, chroniąc ją przed przegrzaniem. Ważną rolę w tych procesach odgrywają aparaty szparkowe.

Liście pełnią funkcje odżywcze i z tego powodu mają zwykle dużą powierzchnię, która umożliwia pochłanianie odpowiedniej ilości promieniowania słonecznego, niezbędnego w procesie fotosyntezy. Niekiedy pełnią także funkcje spichrzowe, czepne, ochronne, obronne i pułapkowe i w takich przypadkach ulegają daleko idącym przystosowaniom zarówno w zakresie funkcji, jak i budowy.

W procesach wymiany gazowej najważniejszym elementem budowy liścia są aparaty szparkowe. Znajdują się one najczęściej na jego spodniej stronie i mają zdolność otwierania się i zamykania.

Procesy wymiany gazowej zachodzące w liściach to:

  • transpiracja – czyli wyparowywanie wody z rośliny. Odbywa się ona poprzez aparaty szparkowe liści, przez które roślina może odparować nadmiar wody w dni wilgotne lub zatrzymać ją w dni suche. Reguluje ona tym samym swoją temperaturę wewnętrzną. Nie usycha od razu z nadmiaru słońca i nie gnije podczas przeciągających się deszczy
  • postacią wymiany gazowej jest też ta część reakcji fotosyntezy gdy następuje wymiana tlenu i dwutlenku węgla między rośliną a atmosferą. Do atmosfery ulatuje tlen, powstały jako skutek uboczny rozbicia energią fotonów cząsteczek wody, z których wodór wchodzi w reakcję z dwutlenkiem węgla tworząc węglowodany
  • oddychanie – czyli rozkład zmagazynowanych w roślinie składników powstałych dzięki reakcji fotosyntezy wtedy, gdy potrzebna jest dodatkowa energia do zaistnienia innych procesów życiowych w roślinie.

Pień

Pień

Pień jest główną częścią drzewa. Na nim osadzone są wszystkie pozostałe organy części nadziemnej drzewa. Jest to gruby, zdrewniały, główny pęd drzewa, który od pewnej wysokości rozgałęzia się w tzw. koronę, czyli konary, gałęzie, gałązki, pędy i liście. Co roku pień przyrasta zarówno na grubość, jak i na wysokość. To on łączy część podziemną drzewa – system korzeniowy z koroną drzewa. 

Pień drzewa pełni dwie podstawowe funkcje – utrzymuje całe drzewo, a przede wszystkim koronę, by zapewnić liściom odpowiednie nasłonecznienie oraz przewodzi wodę i sole mineralne z korzeni do liści, oraz energię i asymilaty z liści do wszystkich innych części drzewa. Pełni więc zarówno funkcje fizjologiczne (przewodzenie wody i soli mineralnych), jak i mechaniczne (utrzymuje ciężar korony i stabilizuje drzewo, szczególnie w czasie gwałtownych wiatrów).

Kora to zewnętrza część pnia. Chroni ona żywe, wewnętrzne części pnia przed szkodnikami i uszkodzeniami mechanicznymi. Pod martwą tkanką kory znajduje się żywa tkanka korkotwórcza – fellogen, a pod nią łyko, poprzez które rozprowadzane są w różne części drzewa odżywcze asymilaty. Jeszcze głębiej znajduje się miazga – tkanka merystomatyczną, w której namnażają się nowe komórki. Jest to żywa tkanka, dzięki której drzewo przyrasta na grubość. Miazga podczas wzrostu różnicuje się, tworząc nowe łyko oraz nowe warstwy drewna.

Drewno wiosenne ma komórki przewodzące o dużych średnicach. Dzięki temu może transportować więcej wody i minerałów do korony podczas gwałtownego rozwoju drzewa wiosną. Latem natomiast – kiedy wegetacja nie jest tak dynamiczna – miazga wytwarza komórki o mniejszych średnicach, dzięki czemu też, ta część drewna jest mocniejsza od tej wytwarzanej wiosną. Co roku drzewo wytwarza nową warstwę drewna, a warstwy starsze zamierają. Dzięki temu na przekroju pnia możemy zobaczyć tzw. słoje przyrostu rocznego – ciemniejsze i twardsze letnie oraz miękkie i jaśniejsze wiosenne. 

Pąki

Pąki

Pąki to przystosowane do przetrwania okresu spoczynku zawiązki przyszłych pędów, zawierające merystem wierzchołkowy, liczne zawiązki liści oraz pąków bocznych. W czasie wegetacji, komórki w pąku różnicują się, przesądzając które wejdą w skład tkanki tworzącej pień, liście, kwiaty i jakie funkcje w roślinie będą pełniły. Jest to więc taki element drzewa, w którym komórki wzrostu, czyli komórki merystematyczne,  różnicują się przesądzając o funkcjach, które będą pełnić. Jedne stają się gałęziami, inne liśćmi, jeszcze inne kwiatami …. Jedne będą odpowiadały za wzrost rośliny, a inne za pobieranie pokarmu. W pąkach przenoszona jest też informacja o postaci owoców oraz o momentach spoczynku i dynamicznego rozwoju drzewa.

Pąki powstają w okresie wiosennym i letnim, a w końcu lata są już zwykle całkowicie wykształcone. Porę zimową przetrzymują w stanie spoczynku, czyli w stanie ograniczonej aktywności życiowej. Ze względu na zróżnicowanie ich kształtów, koloru, wielkości, ułożenia na pędach oraz budowy ich łusek – pąki wykorzystywane są do oznaczania gatunków drzew i krzewów, gdy pozostają one w stanie bezlistnym.

W związku z dużym zróżnicowaniem pąków możemy systematyzować je ze względu na ich umiejscowienie, kształt, funkcje itd. I tak np.:

– ze względu na umiejscowienie – mamy pąki szczytowe, występujące na wierzchołkach pędów (na pędzie głównym pąk szczytowy jest zwykle największym pączkiem) oraz pąki boczne, występujące wzdłuż pędów poniżej pąków szczytowych

– ze względu na aktywność rozwojową – wyróżniamy pąki śpiące, czy inaczej pąki spoczynkowe, czyli nie przejawiające aktywności wzrostowej. Są to pąki, które nie rozwijają się na wiosnę i pozostają w spoczynku przez kilka, a nawet kilkanaście lat, nie zatracając przy tym zdolności rozwoju. Najczęściej są one o wiele mniejsze od pozostałych i mają charakter pąków zapasowych, rozwijających się dopiero w razie zniszczenia innych pąków lub całych pędów przez warunki atmosferyczne, zwierzęta bądź działania człowieka 

– ze względu na zawiązki, które zawarte są w pąku – mówimy o pąkach kwiatowych, z których wyrastają pojedyncze kwiaty lub całe kwiatostany; pąkach liściowych, z których rozwijają się ulistnione pędy lub pąkach mieszanych zawierających kwiaty lub kwiatostany wraz z liśćmi u ich nasady 

– ze względu na kształt – wyróżniamy pąki jajowatepąki stożkowate, pąki kuliste i półkuliste 

– ze względu na rodzaj okrywy – mamy pąki ukryte, czyli osłonięte warstwą korka, znajdujące się wewnątrz pędu i widoczne tylko jako wzniesienie kory, pąki nagie, bez łusek – osłonięte delikatnymi (nieskórzastymi) zawiązkami liści, często chronione włoskami lub pąki okryte łuskami, czyli sztywnymi, skórzastymi łuskami powstającymi ze starszych zawiązków liści.

W pąku znajduje się merystem wierzchołkowy pędu. Komórki merystematyczne to komórki macierzyste całej rośliny. W pąku odbywa się namnażanie i wstępne różnicowanie komórek. “…To tutaj w przestrzeniach wielkości „nano -” realizują się procesy biochemiczne, fizjologiczne i morfogeniczne decydujące o losie komórek i ich przyszłej konstytucji jako składowych tkanek i organów. To tutaj najwyraźniej jest zdefiniowany los komórek określony ich kompetencją, determinacją i różnicowaniem. To tutaj wreszcie rytmicznie, rokrocznie, odmierza się zadziwiający cykl przemian rozpoczynających kolejny etap życia i rozwoju organizmu …” (prof. Eligiusz Czosnowski).

Część podziemna

Część podziemna

Część podziemna drzewa to system korzeniowy. Spełnia on inne funkcje niż części nadziemne drzewa.

Funkcje te można podzielić na dwa rodzaje — fizjologiczne, polegające na pobieraniu z podłoża wody wraz z solami mineralnymi i wstępnym przetwarzaniu niektórych związków organicznych głównie azotowych oraz mechaniczne, polegającą na przytwierdzeniu rośliny do podłoża. Korzenie pobierają wodę ze składnikami mineralnymi z gleby i prowadzą ją poprzez pień do konarów, gałęzi, liści.

Na dwa podstawowe typy dzielimy też budowę systemu korzeniowego: system palowy — jeden korzeń główny rosnący pionowo w dół i odrastające od niego cieńsze korzenie boczne oraz system wiązkowy — wiele równorzędnych, stosunkowo cienkich korzeni wyrastających z podstawy rośliny. Większość drzew w naszym klimacie posiada palowy system korzeniowy.

Wielkość korzenia musi być proporcjonalna do wielkości korony. Zachwianie równowagi pomiędzy wielkością systemu korzeniowego a wielkością korony prowadzi najczęściej do śmierci drzewa.

System korzeniowy to korzenie centralne i obwodowe (żywicielskie). Jedne utrzymują drzewo w pionie i stabilizują je w ziemi. Drugie pobierają z ziemi wodę i minerały – karmiąc roślinę. Korzenie żywicielskie wyrastają na końcach korzeni centralnych. Są drobne, pierzaste, niezdrewniałe i występują w przeważającej ilości w glebie tuż pod sama powierzchnią. Najgłębiej pod ziemię wrasta główny korzeń centralny tzw. korzeń palowy. U wielu gatunków sięga on wiele metrów pod ziemię. Korzeń palowy przycięty, np. podczas przesadzania drzewa nie odrasta, dlatego sadzonki bez korzenia palowego są słabo ustabilizowane w gruncie. Pod wpływem dużego wiatru przewracają się wraz całym systemem korzeni bocznych.

Te najcieńsze korzenie – żywicielskie szybko namnażają się i szybko zamierają, by mogły powstać nowe. Rozwijają się płytko pod wierzchnią warstwą ziemi, która jest najbardziej nawodniona i żyzna. Mimo wszystko korzenie same nie dałyby rady zaspokoić potrzeb całego drzewa. Wchodzą więc w symbiozę z grzybami, którą nazywamy mykoryzą. Dzięki temu zwiększa się znacznie powierzchnia chłonna korzeni drzew. Grzyby chronią drzewo przed szkodnikami i chorobami. Ale jak to w symbiozie – korzyść jest obopólna – grzyby żywią się obumierającymi korzeniami.

Ta symbioza jest silnie wyspecjalizowana, dlatego istnieją nawet gatunki grzybów, które żyją wyłącznie pod określonymi gatunkami drzew.

 

Film

  • Budowa Drzewa00:40
  • Fotosynteza02:18
  • Liść00:55
  • Pień01:50
  • Pąki00:42
  • Korzenie02:04

Materiały ukazujące obrazy spod mikroskopów oraz grafiki prezentowane w filmach pochodzą z pracowni i laboratoriów Instytutu Dendrologii PAN w Kórniku lub powstały w konsultacji naukowej z pracownikami Instytutu.

Zostały one wykonane bądź na potrzeby filmu, bądź też są elementami szerszych prac naukowych i badawczych prowadzonych w Instytucie.

Są to fragmenty filmu pt. „Drzewo”, zrealizowane w ramach projektu o różnorodności biologicznej realizowanego na zlecenie
Zespołu Parków Krajobrazowych Województwa Wielkopolskiego przy współpracy
Ośrodka Doskonalenia Nauczycieli w Poznaniu oraz Dolnośląskiego Zespołu Parków Krajobrazowych

Projekt dofinansowano ze środków Wojewódzkiego Funduszu Ochrony Środowiska i Gospodarki Wodnej w Poznaniu.

Polecane artykuły

Park Zamku Kórnickiego – najważniejsze polskie Arboretum

Cztery pory roku w Arboretum Kórnickim — specjalnym miejscu Instytutu Dendrologii — jakby muzeum, bo od niego rozpoczęły się dzieje naukowego podejścia do drzew i krzewów, przynajmniej w Wielkopolsce. Ciągle też, mimo iż, drzewa bada się dziś głównie poprzez mikroskopy lub analizy ich genotypów, Arboretum jest terenem badawczym i edukacyjnym, lubianym przez wszystkich odwiedzających.

czytaj dalej

Dobre widzenie

O tym, jak ważny jest komfort widzenia, jak rozwija się nasz wzrok, kiedy należy zbadać o wzrok dziecka, kiedy dorośli powinni wykonywać badania, czy nasz wzrok ma wpływ na naszą pracę, hobby, jazdę samochodem, cóż to jest persbiopia i czy należy się jej bać?

czytaj dalej

Nadpłynność helu – prof. Wojciech Kempiński

Nadpłynność, czasami nazywana nadciekłością, jest zjawiskiem z obszaru fizyki kwantowej, a więc z obszaru, w którym intuicja nie zawsze podpowiada poprawne rozwiązania. Zjawisko to zostało odkryte u początków fizyki kwantowej więc pierwsze próby jego wyjaśnienia z konieczności oparte były o podstawy fizyki klasycznej. Pierwsze badania helu ciekłego możliwe były oczywiście po jego skropleniu, a to zawdzięczamy Heike Kamerligh-Onnesowi – rok 1908. Za datę powstania fizyki kwantowej uznaje się natomiast dzień 14 grudnia 1900 roku, gdy na posiedzeniu Niemieckiego Towarzystwa Fizycznego w Berlinie Max Planck przedstawił wyprowadzenie prawa promieniowania ciała doskonale czarnego.

czytaj dalej

Śnieżycowy Jar

Śnieżycowy Jar – rezerwat przyrody założony w 1975 roku dla ochrony jednego z nielicznych w Wielkopolsce (i w ogóle na niżu polskim) stanowiska śnieżycy wiosennej (Leucoium vernum).

czytaj dalej

Eksperymenty z ciekłym azotem i ciekłym helem

Doświadczenia z tlenem lub azotem w stanie ciekłym są zawsze ekscytujące. Mamy do czynienia przecież z czymś bardzo specyficznym. W eksperymentach z ciekłym helem zaś zaczynają się dziać zdarzenia — zwyczajnie niemożliwe. Ciekły hel otwiera dla nas świat fizyki kwantowej.

czytaj dalej

Różnorodność biologiczna

Jednym z organizmów żywych, który jest ważną częścią różnorodności biologicznej Ziemi, jest drzewo. Na nim, przede wszystkim skupiliśmy, się realizując cykl dotyczący bioróżnorodności.

czytaj dalej

Czysta energia

Z pojęciem energii związany jest współcześnie zespół zagadnień dotyczących jej źródeł, produkcji, przesyłu, handlu i wykorzystania w wielu przestrzeniach ludzkiej codzienności. Połączone są z nią zagadnienia technologii jej wytwarzania, transportu i racjonalnego...

czytaj dalej