Определение особенностей микроскопического строения древесины: Руководство к лабораторным работам

Определение особенностей микроскопического строения древесины Руководство к лабораторным работам по древесиноведению для студентов специальности 250403-«Технология деревообработки» всех форм обучения

Федеральное агентство по образованию Восточно-Сибирский государственный технологический университет

Определение особенностей микроскопического строения древесины Составители: Дамдинов Ц.Д. Эрдынеев С.В. Рецензент: Беппле Р.Р.

Подписано в печать 27.11. 2005 г. Формат 60х841/16 Усл. п.л1,63 Тираж 30 экз. Заказ №276 _________________________________________________ Издательство ВСГТУ. 670013. Улан-Удэ, ул. Ключевская, 40,в

Руководство к лабораторным работам по древесиноведению для студентов специальности 250403-«Технология деревообработки» всех форм обучения

Составители: Дамдинов Ц.Д. Эрдынеев С.В.

Улан-Удэ, 2005

1. Введение Исследование анатомического строения древесины позволяет в значительной мере вскрыть природу и закономерности ее механических и физических свойств. Анатомический анализ может быть полезным для контроля многих технологических процессов обработки древесины ( механической, гидротермической и др.).По микроскопическим особенностям строения древесины можно уверенно и более точно, чем по внешним признакам, определить древесные породы. В задачу работы входит ознакомление с особенностями микроскопического строения древесины хвойных, кольцесосудистых и рассеяннососудистых лиственных пород. 2. Указания по проведению лабораторной работы Цель работы – установить особенности микроскопического строения древесины хвойных, кольцесосудистых и рассеяннососудистых лтственных пород. Студенты знакомятся с микроскопическим строением древесины сосны (или ели), дуба и берёзы. Кроме того, в программу занятий входит рассмотрение строения древесины граба – породы, имеющей ложноширокие сердцевинные лучи. Всего на занятии необходимо рассмотреть четыре породы и сделать в журнале 10 зарисовок

различных срезов древесины. Для выполнения работы требуется 4 часа. Описание микроскопа Для проведения работы используются биологические микроскопы «Биолам Р1». Оптическая схема микроскопа включает зеркало, направляющее в микроскоп естественный свет, либо осветитель с источником света в виде лампы, конденсор с апертурной ирисовой диафрагмой, откидной линзой и съемным светофильтром, объектив, призмы и окуляр. Общий вид микроскопа показан на рис.1. Основными частями его являются : основание микроскопа 19; коробка 20 с механизмом микрометрической фокусировки; рукоятки 21, 26, 33; предметный столик 22; винты 23, 24, 29; тубосодержатель 25; головка 27 с направляющей для револьвера 30 и гнездом для монокулярной насадки 28 с окуляром; кронштейн 32; откидная линза в оправе 36 и зеркало37.

Порядок проведения работы В начале занятий преподаватель напоминает студентам основные особенности строения древесины, знакомит с устройством микроскопа и указывает, какие элементы строения должны быть обнаружены. Древесина сосны или (ели). На поперечном срезе (рис 3.): ранние(1) и поздние(2) трахеиды, граница между годичными слоями (3), сердцевинные лучи (4),вертикальный смоляной ход (5); на радиальном срезе (рис. 2);сердцевинные лучи (1); ранние (2) и поздние (3) трахеиды: окаймленные поры (4): на тангенциальном срезе (рис.4); сердцевинные лучи (1); горизонтальный смоляной ход (2) и трахеиды (3) (ранние или поздние).

Рис. I. Общий вид микроскопа

Рис. 2. Радиальный срез древесины сосны (или ели)

Рис. 3. Поперечный срез древесины сосны (или ели)

Древесина дуба. На поперечном срезе (рис. 5): крупные (1) и мелкие (2) сосуды, граница между годичными слоями (3) широкие (4)и узкие (5) сердцевинные лучи, волокна либриформа (6), древесная паренхима (7); на радиальном срезе (рис.6) сердцевинные лучи (1), сосуды (2), волокна либриформа (3), тяжи древесной паренхимы (4); на тангенциальном срезе (рис 7), сосуды (1), широкие (2) и узкие (3) сердцевинные лучи, волокна либриформа (4) и тяжи древесной паренхимы (5).

РИС. 4. Тангенциальный срез древесины сосны (или ели)

Рис. 5. Поперечный срез древесины дуба.

Рис. 6. Радиальный срез древесины дуба

Рис 7 Тангенциальный срез древесины дуба

Рис. 8. Поперечный срез древесины берёзы

Древесина берёзы. На поперечном срезе (рис.8):сосуды (1) и их группировки, волокна либриформа (2), граница между годичными слоями (3), сердцевинные лучи (4); на радиальном срезе (рис. 9); сосуды (1) и лестничные перфорации (2) в них, волокна либриформа (3), сердцевинные лучи (4); на тангенциальном срезе (рис. 10): сосуды (1), волокна либриформа (2) и сердцевинные лучи (3)

Рис. 9. Радиальный срез древесины берёзы

Рис. 10 Тангенциальный срез древесины берёзы

Рис. 11. Тангенциальный срез древесины граба Древесина граба (или ольхи). На тангенциальном срезе (рис. 11): ложноширокие (1) и узкие (2) сердцевинные лучи, сосуды (3) и волокна либриформа (4).

Микроскоп помещают на устойчивом столе так, чтобы зеркало было обращено к окну. Зеркало должно направлять в микроскоп свет. Следует избегать положения, при котором прямые солнечные лучи попадают в микроскоп и создают излишне яркое освещение. Зеркало должно быть повернуто к свету плоской стороной, вогнутой стороной зеркала пользуются в редких случаях. При работе с искусственным освещением следует после установки препарата поворотом револьвера включить в ход лучей соответствующий объектив. Установить в тубус микроскопа окуляр 7Х или 15Х. Сфокусировать микроскоп на препарат сначала вращением рукоятки 26 (грубая настройка), а затем рукоятки 21 (тонкая настройка), добиваясь четкого изображения. Вращая рукой предметный столик за накатанную часть 22, предварительно отпустив винт 23, находят на препарате участок, содержащий все детали строения, характерные для данной породы и среза. При рассмотрении препарата одна рука наблюдателя все время остается на рукоятке тонкой настройки. Отчетливое изображение всегда соответствует определенной плоскости среза, поэтому для более полного рассмотрения отдельных деталей строения (например окаймленных пор) приходится вращать то в одну, то в другую сторону рукоятку, добиваясь резкого изображения в каждой исследуемой плоскости

среза. Во избежание поломок желательно не допускать работы микрометренного винта в крайних положениях. Для рассмотрения древесины хвойных пород следует использовать окуляр 15Х, а для лиственных кольцесосудистых пород с более крупными элементами, можно применять окуляр 7Х. При работе с микроскопом надо привыкнуть держать открытыми оба глаза. Левым глазом следует смотреть в окуляр, а правый использовать для рисования изображения на бумаге. Изучив вид и расположение анатомических элементов, студент приступает к зарисовке их на выданных бланках. На рисунке должны быть обозначены все основные элементы строения. На бланке должны быть указаны сведения об исполнителе и времени провидения работы, дано название работы и оставлено место для зарисовок. Для выполнения лабораторной работы необходимо использовать сведения из соответствующей части лекционного курса. Основные положения приводятся в кратком обзоре микроскопического строения древесины.

КРАТКИЙ ОБЗОР МИКРОСКОПИЧЕСКОГО СТРОЕНИЯ ДРЕВЕСИНЫ Древесина ствола в растущем дереве выполняет три основные функции: проводящую, механическую и запасающую. Поэтому в древесине хвойных и лиственных пород можно обнаружить анатомические элементы, выполняющие перечисленные функции. Строение древесины хвойных пород Древесина хвойных пород имеет довольно простое и однообразное строение. В этом легко убедиться по схеме строения древесины сосны, приведенной на рис. 12. В состав древесины хвойных пород входят трахеиды и паренхимные клетки. Проводящую функцию выполняют ранние трахеиды, механическую — поздние трахеиды и запасающую функцию — паренхимные клетки. Трахеиды представляют co6oй вытянутые в длину клетки с закругленными или кососрезанными концами; они занимают почти весь объем древесины. В ранней зоне годичного слоя видны крупнополостные тонкостенные клетки, чаще всего с квадратным поперечным сечением — это ранние трахеиды, образовавшиеся в начале вегетационного периода; ранние трахеиды на своих радиальных стенках, главным образом у закругленных концов, имеют окаймленные поры. На радиальном разрезе окаймленная пора имеет вид двух концентрических кружков, между

которыми иногда просвечивает третий. В конце вегетационного периода образуются толстостенные узкополостные поздние трахеиды. На поперечном разрезе они имеют вид прямоугольников, сплюснутых в радиальном направлении. Поздние трахеиды имеют редко расположенные щелевидные окаймленные поры, встречающиеся на радиальных и тангенциальных стенках. Зона ранних трахеид в пределах одного годичного слоя постепенно переходит в зону поздних трахеид. Четкая граница наблюдается между поздней древесиной одного годичного слоя и ранней древесиной другого слоя (граница годичных слоев). Паренхимные клетки в древесине всех хвойных пород входят в состав сердцевинных лучей и у некоторых пород окружают смоляные ходы. Сердцевинные лини у хвойных пород с помощью микроскопа обнаруживаются на всех трех разрезах. Сердцевинные лучи видны на поперечном срезе как полоски, состоящие из клеток, расположенных перпендикулярно границе годичного слоя. На радиальном срезе лучи замены и виде довольно высоких полосок, пересекающих под прямым углом трахеиды. На тангенциальном срезе сердцевинные лучи представлены цепочками клеток, располагающимися вдоль трахеид. Смоляные ходы. В древесине некоторых хвойных пород ( сосна, кедр, лиственница, ель) чаще всего в

поздней зоне годичного слоя встречаются более или менее крупные вертикальные заполненные смолой каналы - смоляные ходы. Смоляные ходы состоят из трех слоев клеток: внутреннего слоя выстилающих клеток эпителия, мертвых клеток, заполненных воздухом, и клеток (живых) сопровождающей паренхимы. Вертикальные смоляные ходы на продольных срезах имеют вид длинного параллельного трахеидам канала с примыкающими к нему паренхимными клетками. Кроме вертикальных, имеются горизонтальные смоляные ходы, которые состоят только из эпителия и слоя мертвых клеток и располагаются в многорядных (по ширине) сердцевинных лучах. Горизонтальные смоляные ходы чаще всего можно наблюдать на тангенциальных разрезах.

Строение древесины лиственных пород В древесине лиственных пород, отличающихся от хвойных более сложным строением, на каждую функцию приходится по два, а иногда и более анатомических элемента. Проводящую функцию в древесине лиственных пород выполняют сосуды. В зависимости от характера расположения сосудов по ширине годичного слоя различают породы с кольцесосудистой и рассеяннососудистой древесиной.

Рис. 12. Схема строения древесины сосны: 1— годичный слой; 2— ранние трахеиды; 3— поздние трахеиды; 4— сердцевинный луч; 5— вертикальный смоляной ход6— окаймленные поры; 7— лучевые трахеиды. Рис.13. Схема строения древесины дуба. 1-годичный слой: 2’- крупные сосуды;2”-мелкие сосуды; 3- волокна либриформа: 4’- узкий сердцевинный луч; 4”- широкий сердцевидный луч

Рис. 14. Схема строения древесины берёзы: 1- годичные слои; 2- сосуды; 3- волокна либриформа; 4- сердцевинные лучи Схемы микроскопического строения типичных представителей кольцесосудистых (дуб) и рассеяннососудистых (береза) пород показаны на рис. 13 и 14. Крупные сосуды у кольцесосудистых пород располагаются в ранней зоне в один-два ряда. Мелкие сосуды располагаются в поздней зоне, они собраны в группы, создающие тот или иной характерный рисунок. У рассеяннососуднстых пород сосуды чаще всего мелкие и распределены равномерно по всему годичному слою, иногда они собраны в группы по

два или более сосуда. Сосуды представляют собой вертикальные трубки, составленные члеников тонкостенных широкополостных клеток. Нижние и верхние стенки этих клеток частично или полностью растворяются. При этом образуются простые (с одним или двумя отверстиями) или лестничные перфорации (ряд щелевидных отверстий). Членик с простой перфорацией характерен для крупных сосудов древесины дуба. Перфорационная пластинка в этом случае расположена почти перпендикулярно стенкам сосуда. Лестничная перфорация обычно встречается у сосудов в древесине берёзы и ольхи. Сосуды между собой сообщаются через округлые или многогранные окаймленные поры в стенках. Полости сосуда иногда бывают закупорены тиллами — выростами паренхимных клеток. Кроме сосудов у некоторых пород (например, у дуба), проводящую функцию выполняют также сосудистые трахеиды, представляющие собой переходный элемент между типичными трахеидами и члениками сосудов. Волокна либриформа составляют основную массу древесины лиственных пород и выполняют механическую функцию. Волокна либриформа представляют собой сильно вытянутые по длине узкополосные клетки с толстыми стенками, в

которых имеются редко расположенные простые щелевидные поры. Иногда встречаются волокнистые трахеиды (например, у груши). Волокна либриформа, волокнистые и сосудистые трахеиды по внешнему виду очень схожи. Паранхимные клетки выполняют запасающую функцию и образуют две системы – горизонтальную (сердцевинные лучи) и вертикальную (древесная паренхима). Сердцевинные лучи по ширине могут состоять из одного или нескольких рядов паренхимных клеток. Широкие сердцевинные лучи дуба включают до 30 рядов. У некоторых пород (ольха, граб) встречаются ложноширокие сердцевинные лучи представляющие собой пучок узких лучей, близко расположенных друг от друга и отделенных только волокнами либриформа или трахеидами (сосудов между узкими лучами нет). По высоте сердцевинные лучи включают также несколько (иногда десятки) рядов клеток. На тангенциальных срезах узкие однорядные сердцевинные лучи заметны в виде вертикальных, расположенных вдоль волокон цепочек клеток. Многорядные лучи имеют вид веретена или чечевицы. Древесная паренхима у лиственных пород развита значительно лучше, чем у хвойных. На продольных разрезах часто можно видеть отдельные вертикальные ряды паренхимных клеток; крайние

клетки заострены, и вся совокупность клеток воспринимается как волокно, разделенное перегородками. Такое образование носит название тяжа древесной паренхимы. Кроме того, встречается веретенообразная паренхима, отличающаяся от паренхимных тяжей отсутствием поперечных перегородок.

Определение особенностей микроскопического строения древесины: Руководство к лабораторным работам по древесиноведению для студентов специальности 250403 «Технология деревообработки».- Улан-Удэ, Издательство ВСГТУ, 2005.-28 с.

Составители: Дамдинов Ц.Д. Эрдынеев С.В.

Руководство к лабораторным работам предназначено для ознакомления с микроскопическим строением древесины лиственных и хвойных пород для студентов очного и заочного отделения специальности 250403«Технология деревообработки» Ключевые слова: древесина, микростроение, радиальный срез, тангентальный срез, поперечный срез, паренхимные клетки, прозенхимные клетки. Рецензент: Беппле Р.Р.

Восточно-Сибирский государственный технологический университет, 2005

Библиографический список 1. Михайличенко А.Л., Садовничий Ф.П. Древесиноведение и лесное товароведение.- М.: Высшая школа, 1978.-224 с. 2. Москалева В.Е. Строение древесины и его изменение при химическом и механическом воздействиях. – М.: АН СССР, 1957.-165 с. 3. Перелыгин Л.М. Строение древесины. – М.: АН СССР, 1954.-200 с.. 4. Уголев Б.Н. Древесиноведение с основами лесного товароведения. –М.: МГУЛ,2001.-340 с. СОДЕРЖАНИЕ Введение ............................................................ 2 1. Указание по проведению лабораторной работы ............................................................... 2 1. Описание микроскопа ................................. 3 2. Порядок проведения работы ...................... 5 3. Краткий обзор микроскопического строения древесины ................................... 19 4. Строение древесины хвойных пород ........ 19 5. Строение древесины лиственных пород... 23 Библиографический список............................. 28