V LESE SE NARODIL VÁNOČNÍ STROMEK | Věda a život

Léto. Konec kvetení. Samčí šištice, které produkují pyl, jsou menší. Samičí šištice jsou velké a pestře zbarvené.

Detailní záběr na ženský hrbolek (vpravo nahoře). Mezi jeho šupinami jsou ukryta semena.

Samičí šištice se postupně zvětšují, stávají se tak v létě, rok po opylení. Do zimy šišky ztmavnou, otevřou se a zpod šupin se vysypou okřídlená semena.

Forma pichlavého smrku Glauca Globosa.
Věda a život // Ilustrace
Zahradní odrůdy obyčejného smrku: vlevo – plačící forma Inversa, vpravo – forma Nidiformis.
Věda a život // Ilustrace
Věda a život // Ilustrace

Větve smrků jsou velmi pružné, v zimě pod sněhem klesají a v létě se zase zvedají. Shora dolů – začátek zimy, střed, konec zimy.

Obyčejná smrková kůra. Vlevo nahoře je kapka pryskyřice.
Brzké jaro. Na vrcholu smrku jsou základy budoucích větví.

Smrkové jehličí je na konci špičaté a obklopuje osu výhonu. Podél okrajů každé jehly na horní straně jsou průduchy ve formě bílých pruhů.

Věda a život // Ilustrace
Mladé výhonky vycházející z postranních (vlevo dole) a apikálních (vpravo dole) pupenů.

Smrk rostoucí ve středním Rusku je pouze jedním ze 40 druhů smrků (podle některých autorů z 50), které se vyskytují na Zemi. Smrky jsou běžnými rostlinami horského pásu celé severní polokoule, často klesající do roviny. Smrk je nejvyšší horský strom, v horách pás smrkového lesa ustupuje alpským loukám, ani jeden strom neroste výše než smrk. Ale každá hora má své druhy smrků. I v Rusku se smrk ztepilý vyskytuje jen po Ural. Na Sibiři je nahrazen elegantnějším sibiřským smrkem a na Kavkaze – orientálním smrkem. V pohoří Ťan-šan rostou smrky Schrenk jako točené na soustruhu. Existuje sedm druhů smrků, včetně korejského smrku, které rostou na Dálném východě.

Největší druhová rozmanitost smrků je v horách západní Číny. Ale rozsah druhů může být velmi malý. Nejštíhlejší ze smrků, podobný ostré jehlici, srbský smrk, se tedy vyskytuje pouze u města Sarajevo a pouze na severních svazích hor podél řeky Drissa.

Navenek jsou smrky všech typů velmi podobné. Výjimka: dekorativní tvary připomínající polštáře, koule, sloupy nebo deštníky. Dalším příkladem je hadí smrk (forma evropského smrku), který má zcela rovné, nerozvětvené, visící větve dlouhé až 2 metry.

Smrky patří mezi nahosemenné a nemají pravé květy a plody (viz „Věda a život“ č. 1, 1998) Semena vylétající z šišek kloužou po křídlech, otáčejí se jako rotor vrtulníku a jsou unášena daleko vítr. To lze pozorovat ve středním pásmu koncem února – začátkem března, kdy se za slunečných dnů na sněhu tvoří tvrdá ledová krusta. Na kluzké kůře silný únorový vítr žene okřídlená semena dále od původního stromu. K vyklíčení vyžadují poměrně jasné osvětlení. A přesto jedli výhradně odstíny tolerantní. V každém smrkovém lese jsou malé jedle, které se ocitly v nepříznivých podmínkách a zaostávají v růstu za svými „sousedy“. Navzdory tomu, že jejich výška nepřesahuje 1,5-2 metry, mohou být staré jako celý les. Jedle, které rostly na mýtině, budou dlouho růst pod příkrovem rychle rostoucích listnáčů a postupně je v růstu dohánějí a pak se nad nimi uzavřou a vytvoří mocný stoletý smrkový les. Smrkové lesy jsou tmavé a vlhké, neroste ani tráva. Ze smrkových lesů jsou nejmohutnější borové lesy se sametovými mechy. Méně „produktivní“ jsou vlhké borové lesy s dlouhým mechem, ve kterých dlouhá stébla mechu kukačky zadržují vodu. Smrk může růst ve skutečné bažině, ale to už jsou docela křehké stromy.

Je velmi snadné určit stáří smrku. Jeho úplně první jehlice se objevují hned po vyklíčení semene, v prvním roce se stonek nevětví a od druhého roku života se na něm tvoří jeden přeslen větví ročně, z něhož lze vypočítat stáří stromu. . Ale nejen věk. Pokud byl rok pro strom příznivý, přeslen bude dobře vyvinutý a větve dlouhé a silné. Za nepříznivých podmínek, jako je sucho, budou větve krátké a slabé.

Smrk a jeho životní podmínky můžete „číst“ po mnoho let, protože tento druh dosahuje věku 500-600 let. Staré větve zůstávají na kmenech dlouho, pryskyřičné smrkové dřevo téměř nehnije. Pokud se však spodní větve ocitnou v hlubokém stínu a množství živin, které vynakládají na růst a dýchání, převyšuje množství produkované jejich jehličím, zemřou. Proto v lesích smrky „plešatí“ mnohem rychleji než na otevřených místech, kde jsou všechny větve dobře osvětlené.

Prvních 10-15 let smrky rostou pomalu, udržují si krásný tvar a výšku až 3 metry. Ale v příštích 5-6 letech rychle dosáhnou 10-15 metrů. Vzrostlé evropské smrky mají výšku až 50 metrů a kmeny o průměru 1,5-2 metry. Sibiřský smrk je nižší, jen 30 metrů, korejský smrk je ještě nižší – až 20 metrů, možná je to nejnižší z divokých smrků. V zahradnictví se často používají speciálně vyšlechtěné nižší formy smrků, mezi nimiž jsou prostě trpaslíci, v dospělosti nepřesahující 1-3 metry.

Listům smrků se říká jehličí. Délka jehlic obvykle nepřesahuje 2,5 centimetru, nejkratší je u kavkazského smrku Glenn (0,6–1,2 centimetru) a nejdelší je u smrku Schrenk (až 5 centimetrů, téměř jako borovice). Podle druhu smrku mohou být jehlice čtyřstěnné nebo ploché. Dálné východní druhy mají ploché jehly, ale takové jehly se nacházejí pouze na neplodných výhoncích. Po okrajích jehel jsou dýchací otvory – průduchy – umístěné ve formě bílých pruhů. Čtyřboké jehly mají na každé straně jednu řadu průduchů a ploché mají dvě řady na horní straně, ale řapíky takových jehlic jsou otočené a průduchy se objevují níže, kde jsou chráněny před sluncem, deštěm a sněhem. .

Smrk neustále dýchá průduchy. Při dýchání se odpařuje malé množství vody, kterou strom přijímá z půdy i v zimě. Proto se najedli a všechny jehličnaté rostliny se na jaře znovu vysadí. V žádném případě by se to nemělo dělat na podzim: dýchání pokračuje i v mrazech, ale voda se do rostliny nedostane a kořeny, které ještě nezakořenily, nefungují. To způsobí, že rostlina vyschne a zemře. Až do jara se takový strom zdá zdravý, ale v květnu až červnu začne rychle žloutnout a rozpadat se.

Hrot smrkového jehličí je zakončen hrotem, čímž se odlišuje od jedlových jehlic, které mají kulatý konec jehlice. Každá jehla je umístěna na malém podélném výběžku větve, který je tvořen řapíkem, který je k ní připojen. Pokud se u jiných stromů odděluje listový řapík spolu s čepelí od větve, u smrku jsou řapíky navždy přichyceny k větvi a po opadu jehlic tvoří ostnaté hlízy, které jsou dobře viditelné na tenkých větvích.

Každá jehlice žije až 7 let a je pokryta hustým voskovým povlakem – kutikulou. U severoamerických druhů je kutikula tak silná, že větve vypadají modře. Zajímavé je, že čím horší podmínky má strom k životu, tím silnější je kutikula na jehličí a tím modřejší barva. Nejmodrější smrky se získávají v nejnepříznivějších podmínkách. Ale tento „systém“ funguje jen do limitu, pod kterým je kutikula zničena a odumírající smrky se špinavě zelenají. Ve městě kutikula absorbuje produkty nedokonalého spalování benzínu z atmosféry a smrky umírají na „spalování plynu“.

Větve smrků končí velkými pupeny, zvláště velkými na vrcholu stromu. Nahoře kolem hlavního pupenu jsou postranní, z nichž na jaře vyroste nový přeslen větví. Základy budoucích větví tvoří v blízkosti vrcholků smrků krásný vzor, ​​který je kvůli velké výšce rostlin k vidění velmi zřídka. Na konci postranních větví je kromě hlavního pupenu ještě jeden pár postranních. Všechny pupeny na zimu jsou pokryty silnou vrstvou téměř průhledných šupin, nahoře pokrytých ochrannou vrstvou pryskyřice. Když se poupata otevřou, šupiny se u základny oddělí a sklouznou ze špičky nové větve jako kryty. Obvykle jsou světle zlaté, ale u některých smrků jsou načervenalé nebo bělavé. Mladé jehlice mají velmi světlou barvu a jsou dobře viditelné na tmavém pozadí starších větví.

Největší apikální pupen vytváří silný vertikální výhonek, který tvoří nárůst kmene. Pokud je vrchol poškozen, růst pokračuje díky jednomu z bočních výhonků, který se zvedne a vytvoří nový vrchol. Tento strom trvá několik let, obvykle 3-4 roky.

V lese často najdete listnáče s několika kmeny vzniklými po poškození hlavního pupenu, smrky mají vždy jeden nový kmen. Velmi zřídka, a pouze smrky rostoucí na volném prostranství, mohou mít dva z nich, ale obvykle je druhý stonek v růstu daleko za hlavním.

Větve smrků jsou velmi pružné, v zimě pod sněhem klesají a v létě se zase zvedají.

Šišky většiny smrkových druhů se nacházejí pouze úplně nahoře, a to není překvapivé: čím výše šišky visí, tím dále od nich semena létají. Jeden druh, smrk kanadský, vytváří šišky na všech větvích, včetně těch přímo nad zemí. Má také nejmenší šišky, dlouhé jen 3,5-5 centimetrů, šířka již otevřených je do 2 centimetrů. Zajímavé je, že jehličí tohoto smrku nevoní po terpentýnu. Čerstvě nastrouhaný voní po černém rybízu, ale později se zápach stává nepříjemným. Ale během „kvetení“ je ze smrků nejkrásnější, jeho samičí šišky jsou natřeny oslnivě karmínovou barvou a je jich hodně. V kombinaci s jasnou žlutostí stejně početných samčích šišek se zdá, že strom byl speciálně ozdoben. U ostatních smrků není kvetení tak nápadné – všechny šišky jsou umístěny příliš vysoko. Během kvetení vypouštějí do vzduchu obrovské množství pylu, který je unášen větrem. I když jsou smrky také rostlinami opylovanými větrem, včely dokážou sbírat jejich pyl, zvláště pokud je poblíž málo jiných bohatě kvetoucích rostlin.

Smrky začaly „prášit“ na začátku června až července, téměř současně s borovicemi. Kvetou poměrně pozdě, často až po dvaceti letech růstu. Šišky dozrávají pouze dvě zimy po odkvětu a liší se například od šišek jedlových tím, že vždy svěsí, opadají a celé se drolí.

Barva šišek se mění s věkem. Nejmladší šištice jsou zelené, poté zčervenají nebo jako srbský smrk tmavě fialové a zralostí změní barvu na zlatou nebo šedohnědou. Prázdné šišky nehnijí poměrně dlouho, hnilobě brání vysoký obsah pryskyřice v nich, která má silný baktericidní účinek. To je důvod, proč se šišky jedle používají v lidovém léčitelství k léčbě kašle a nachlazení. Zalijí se vroucí vodou, několik minut se vaří a poté se inhalují párou.

Smrk je také široce používán v každodenním životě. Dřevo těchto stromů je cenné a odolné. Je lehčí než borovice a méně pryskyřičný, používá se při výrobě nábytku, různých řemesel a dokonce i hudebních nástrojů. Slavné housle Stradivarius mají vrchní desku ze smrku. Ale k výrobě houslí jsou vhodné pouze stromy, které mají stejnou tloušťku růstových prstenců, rostoucí na místech s velmi rovnoměrným klimatem, a neměly by být příliš pryskyřičné: čím méně pryskyřice, tím čistší zvuk houslí.

Protože se smrkové dřevo štípe lépe než borovice, na Rusi se z něj vyráběly třísky na svícení a šindele na tkaní a pokrývání střech. Používala se i smrková kůra, která se snadno odděluje od kmene. Používal se k činění kůží jako nejlevnější a nejdostupnější surovina, pokrývaly se jím střechy chatrčí a kůln – smrková kůra dobře drží teplo a je odolnější vůči ohni než sláma.

Ze smrku se získává pryskyřice, která se používá k výrobě terpentýnu a kalafuny, laků a barev. Pryskyřice obsahuje obrovské množství užitečných látek. Ve dřevě je tekutý, ale na vzduchu houstne a tvrdne. Léky se připravují z pryskyřice.

Tenké a pružné smrkové kořínky se odedávna používaly zejména pro pletení košíků, boxů a těl saní.

V zimě může zelené jehličí smrku, stejně jako jehličí borovice, sloužit jako cenný zdroj kyseliny askorbové. Z mladých jedlových šišek, které ještě nezdřevnatěly, vyrábí léčivý džem na nachlazení. Zralé šišky se používají k barvení vlny na černo, hnědou a trávově zelenou.

Úžasné aroma čerstvého smrkového jehličí vytváří v domě sváteční náladu a chrání před nemocemi: smrková pryskyřice a éterický olej získaný z jehličí jsou silné antiseptiky. Není ale lepší vytvořit si sváteční náladu tím, že se omezíte na pár větví a necháte tak cenný a krásný strom růst v lese?

Na fotografii je mladá samice šišky smrku obecného, ​​je růžová a její šupiny jsou lákavě otevřené v očekávání pylu. Vědecky se šištice nahosemenných rostlin nazývají strobili. Samičí šištice jsou megastrobily: ve smrku dorůstají 15–16 cm, samčí šišky jsou mikrostrobily: jsou malé, jen několik centimetrů dlouhé.

Samčí strobili smrk (béžovo-hnědá), které již vysypaly všechen svůj pyl. Foto © Yana Dombrovskaya, 30. května 2020

Smrk obecný se dožívá až několika set let: nejstarší známý strom je starý 468 let a některé kořeny švédského smrku Old Tikko jsou staré 9500 let. Začíná se rozmnožovat ve věku 20–60 let: v květnu rostou na koncích jeho větví tytéž růžové megastrobily. Tato relativně tmavá barva pravděpodobně poskytuje lepší absorpci tepla v severních zeměpisných šířkách. Před opylením jsou tyto šišky provokativně orientovány vzhůru. Jejich šupiny jsou otevřené a připravené přijímat pyl.

Na postranních výhonech přitom dozrávají microstrobili. Představují osu s redukovanými výtrusnými listy vybíhajícími do stran – mikrosporofyly. Vyvíjejí se na nich mikrosporangie, ve kterých se tvoří mikrospory. Z mikrospory se vyvine samčí gametofyt (haploid, tedy s jednou sadou chromozomů, fáze životního cyklu rostliny) – pylové zrnko neboli smítko prachu. Gametofyt nese dvě samčí gamety – spermie. Za jasného počasí se z mikrostrobil vysypou myriády zralých pylových zrn. Prachové částice mají dva vzduchové vaky, které jim dodávají vítr a umožňují jim cestovat pomocí větru na velké vzdálenosti. Mohou se utopit v nejbližší louži, nebo mohou dosáhnout svého cíle – megastrobu.

Megastrobil se skládá z osy a šupin, které k ní těsně přiléhají. Existují dva typy šupin: malé krycí šupiny (vnější) a větší semenné šupiny (vnitřní), rostou jedna nad druhou. Vnější šupina tedy hraje ochrannou roli a na vnitřní šupince se tvoří dvě vajíčka. Na rozdíl od samčích šišek nejsou samičí šupiny sporofyly, ale zkrácené, upravené výhonky (megasporofyly mají pouze cykasy).

Schéma struktury samčích a samičích smrkových šišek. Kresba © Yana Dombrovskaya

Vajíčko se skládá ze skořápky s otvorem v horní části (tento otvor se nazývá micropyle, nebo pylová pasáž), pylové komory umístěné pod ní a megasporangia – nucellus. V nucellu se vytvoří čtyři megaspory, ale pouze jedna dozrává, ostatní odumírají. Z megaspory se vyvíjí endosperm samičího gametofytu a zásobní tkáň (živiny se ukládají do buněk endospermu). V endospermu se vyvíjí archegonia – ženské orgány pohlavního rozmnožování, ve kterých se tvoří vajíčka.

Vývoj pohlavní generace borovice. А – zrnko pylu; Б – tvorba samčího gametofytu: 1 – prothalliální buňka (vegetativní buňka); 2 – anteriiální buňka (z ní se tvoří spermie); 3 – vzduchové vaky. В – pylová láčka: 4 — generativní buňky (spermie); Г – podélný řez vajíčka; Д – horní část vajíčka. 5– krycí vrstva (shell); 6 – micropyle (pylový průchod); 7 – nucellus; 8 – pylová láčka; 9 – endosperm; 10 – krček archegonia; 11 – vejce; 12 – samičí gametofyt. Kresba z webu bsu.ru

Během doby opylování se z mikropylu uvolňuje kapalina, do které padají pylová zrna; u smrku jsou při vysychání kapaliny vtahovány do pylových komůrek (u borovice přispívají vzduchové vaky prachových částic k zatahování pylových zrn). Když samičí šištice přijmou pyl, jejich šupiny se uzavřou a šišky samotné postupně změní barvu na nazelenalou. Záhada oplodnění se odehrává uvnitř. Pylové zrno roste dovnitř a vytváří pylové láčky, když dosáhne vajíčka, jeho špička praskne a uvolní se dvě spermie. Jeden oplodní vajíčko a druhý zemře. Embryo se vyvíjí z oplodněného vajíčka (zygota), to je již sporofyt (diploidní stadium životního cyklu). V této době se vajíčko stává semenem, kužel se zvětšuje a klesá na větev. Dochází k procesu lignifikace a kužel opět mění barvu – tentokrát na známou hnědou.

Megastrobilus s uzavřenými šupinami. Je vidět, že šiška už začala zelenat. Foto © Yana Dombrovskaya, 30. května 2020

Na podzim je tvorba semene dokončena, ale smrk se semen nespěchá – šupiny šišek se otevřou v zimě nebo brzy na jaře, kdy se tvoří kůra. Tato doba je vhodná, protože lehká okřídlená semena kloužou po kůrce a jsou přenášena větrem na velké vzdálenosti. K transportu přispívají i živočichové (např. veverky), ale struktura semene je vhodnější pro pohyb větrem. Když roztaje sníh, semena padají do země a s nástupem tepla vyklíčí a dají vzniknout novým smrkům.

Struktura a plán rozmnožování borovice obecné jsou stejné, liší se pouze v některých detailech. Koncem května – začátkem června se v borovici tvoří mikrostrobili na bázi rostoucích výhonů. Připomínají baculaté klásky žlutozelené nebo růžové barvy. A se začátkem prášení už samičí šištice rostou, jsou velmi malé, do centimetru dlouhé a také růžové. Pyl ze samčích šišek se dostane až k megastrobili, ale bude trvat dalších 12–14 měsíců, než dojde k oplodnění.

Borovice lesní. Světle zelené klásky mikrostrobilů na bázi mladého výhonku (vlevo) a zralý ženský hrbolek (vpravo). Foto © Yana Dombrovskaya, 24. května 2020

Příští léto již oplodněná samičí šiška změní barvu na zelenou a zvětší se. Bude viset na straně stonku a nad ním začne růst nový výhonek. Pak se šiška zvětší a zhnědne a po čekání na zimu rozsype i svá okřídlená semena po kůrce.

Na vrcholu mladého výhonku borovice můžete vidět dva malé růžové megastrobily (vlevo nahoře). Na bázi výhonu je vidět zelená samičí šiška, která je stará jeden rok. V pozadí vpravo jsou vidět nažloutlé mužské hrbolky. Foto © Yana Dombrovskaya, 1. června 2020

Podobný plán rozmnožování je pozorován u mnoha jehličnanů. Různé druhy však mají své vlastní vlastnosti. V bobule tisu jsou semena obklopena červenou dužnatou skořápkou – aryllus nebo semenáčkem – což usnadňuje šíření ptáky (viz obrázek dne Jedovatý tis). Jalovec vytváří „šiškové bobule“ – jejich šupiny jsou šťavnaté a srostlé (po oplodnění rostou a uzavírají se). Modřín na zimu shazuje všechny jehličí a strobili se tvoří dříve, než vyrostou nové jehličí: nic nebrání tomu, aby se pyl rozšířil a dostal se do samičích šišek. A v sibiřské borovici mají semena husté obaly (jedná se o stejné piniové oříšky) a jsou přizpůsobeny k přepravě nikoli větrem, ale zvířaty.

Foto © Yana Dombrovskaya, 24. května 2020.