Drzewoznawstwo leśne
Wykładowca: dr inż. Władysław Danielewicz - Katedra Przyrodniczych Podstaw Leśnictwa, Zakład Drzewoznawstwa i Fitosocjologii Leśnej
Materiały do wykładu pierwszego
Wstęp
Dendrologia (Drzewoznawstwo) - dział botaniki, który zajmuje się roślinami drzewiastymi (od greckiego dendron - drzewo i logos - nauka; dosłownie nauka o drzewie). Początki tej dyscypliny sięgają IV wieku przed naszą erą, kiedy ojciec botaniki Teofrast podzielił rośliny na drzewa, krzewy i zioła. Jako samodzielna gałąź nauki dendrologia wyodrębniła się drugiej połowie XVIII wieku.
Rośliny drzewiaste (łac. plantae lignosae, ang. woody plants) to grupa roślin wieloletnich o zdrewniałych i trwałych (powyżej 1 roku) łodygach nadziemnych, okrytych korą.
Podstawy dendrologii oparte są na wiedzy zaczerpniętej z różnych innych dyscyplin botanicznych, takich jak: morfologia i anatomia roślin, systematyka i zmienność, chorologia (nauka o rozmieszczeniu geograficznym), genetyka, fizjologia, paleobotanika, ekologia itd.. W aspekcie praktycznym dendrologia obejmuje swymi zainteresowaniami różne możliwości wykorzystania roślin drzewiastych dla potrzeb człowieka (gospodarka leśna i zadrzewieniowa, ogrodnictwo, kształtowanie krajobrazu, ochrona środowiska, medycyna itp.).
Formy wzrostu roślin drzewiastych
Wśród roślin drzewiastych wyróżnia się następujące formy wzrostu:
drzewa (ewolucyjnie najstarsza forma roślin nasiennych powstała około 400 mln. lat temu), u których pęd nadziemny składa się z osi głównej (pień, lub u iglastych strzała) i korony powstającej wskutek rozgałęziania się łodygi zawsze powyżej jej nasady. Ze względu na wysokość drzewa dzieli się na :
małe - do 7 m wysokości,
niskie - 7-15 m wysokości,
średnie - 15-25 m wysokości,
wysokie - 25-50 m wysokości,
bardzo wysokie - powyżej 50 m wysokości.
Najwyższe drzewa osiągają wysokość do 138 m - Eucalyptus regnans na Tasmanii, 135 m - mamutowiec olbrzymi Seguoiadendron giganteum w Kalifornii, 130 m - daglezja zielona Pseudotsuga meznziesii w USA. W Polsce największą wysokość osiąga jodła pospolita Abies alba ok. 50 m. Za najbardziej długowieczne drzewo uchodzi sosna oścista Pinus aristata var. longaeva w Górach Białych (ok. 5000 lat). Do bardzo długowiecznych drzew zalicza się też: Adansonia digitata (baobab) - 5150 lat, mamutowiec olbrzymi - 4500 lat, cyprys wiecznie zielony Cupressus sempervirens - 3000 lat, cis pospolity Taxus baccata - 3000 lat. W Polsce za najstarsze drzewo uchodzi cis w Henrykowie Lubańskim - 1250 lat. Najstarszy dąb szypułkowy o nazwie Chrobry rosnący Piotrowicach koło Szprotawy osiągnął wiek 740 lat. Najgrubszym dębem (prawdopodobnie najgrubszym drzewem w kraju) jest dąb Napoleon rosnący w dolinie Odry koło Tarnawy (lubuskie).
krzewy, które mają łodygi rozgałęzione u nasady, w związku z czym ich część nadziemna nie jest zróżnicowana na pień i koronę,
Istnieją przypuszczenia, że najbardziej długowieczną rośliną na świecie jest krzew o nazwie Larrea tridentata (Creosotoe Bush - krzew kreozotowy), który występuje na pustyni Mohawe (Mojave Desert) w Kalifornii w warunkach bardzo niskich opadów rocznych (do ok. 130 mm); wiek najstarszego okazu (na podstawie wielkości krzewu i jego zdolności do rocznego rozrostu) szacuje się na około 11 tys. lat.
półkrzewy, o zdrewniałych tylko dolnych częściach pędu i nie drewniejących częściach górnych, które pod koniec okresu wegetacyjnego obumierają,
krzewinki, które są bardzo niskimi krzewami, o drobnych łodygach, wznoszących się ku górze do wysokości 20-50 cm.
Rośliny drzewiaste we florze Polski
Liczba gatunków wszystkich roślin naczyniowych - ok. 2500 rodzimych i ok. 500 obcych, trwale zadomowionych
Liczba gatunków roślin drzewiastych - ok. 270
Liczba gatunków drzew - 40
Liczba gatunków roślin nagozalążkowych - 10
Najliczniejsze rodziny - Rosaceae (ok. 100 gatunków), Salicaceae ( 30 gatunków)
Najliczniejsze rodzaje - Rubus (ok. 80 gatunków), Salix (26 gatunków), Rosa (14 gatunków)
Liczba gatunków i odmian uprawianych w polskich ogrodach botanicznych - ok. 2500
Liczba gatunków obcego pochodzenia spotykanych na terenach leśnych - ok. 180
Ważniejsze drzewa i krzewy w polodowcowej historii szaty roślinnej
Późny glacjał przed 12 300 BP (Najstarszy dryas) - klimat zimny i suchy - tundra glacjalna - brzoza karłowata, wierzby krzewiaste, pierwsze zarośla rokitnika,
12 300-12 000 BP(Bölling) - klimaty chłodny, dość wilgotny - tundra parkowa - luźny las brzozowy,
12 000-11 800 BP (Starszy dryas) - klimat zimny, suchy - tundra krzewinkowa i lasotundra z brzozami,
11 800-10 700 BP (Alleröd) - klimat umiarkowanie chłodny, dość wilgotny - na północy tundra parkowa, na południu las modrzewiowo-sosnowy,
10 700-10 250 BP (Młodszy dryas) - klimat zimny i dość suchy - na północy bezleśna tundra, w środkowej części kraju tundra parkowa (lasostep) z brzozą, sosną i jałowcem,
Holocen 10 250-9 100 BP (Okres preborealny) - dość szybkie ocieplenie i zwiększenie ilości opadów - luźne lasy brzozowe, brzozowo-sosnowe i sosnowe z jałowcem, przęślą i rokitnikiem, pod koniec okresu pojawiły się: wiąz, olsza i jesion, a w Karpatach zaznaczyła się inwazja świerka,
9 100-7 700 BP (Okres borealny) - wzrost ciepła i wilgotności - pojaw drzew i krzewów ciepłolubnych, m. in. lipy, dębu i leszczyny, ekspansja świerka w górach i na niżu,
7 700- 5100 BP (Okres atlantycki, tzw. optimum klimatyczne) - klimat ciepły i wilgotny - panowanie lasów liściastych z dużym udziałem dębu, obok którego występowały: lipa, wiąz, jesion, klon i olsza; powiększanie zasięgu graba i świerka; zaznaczyła się działalność człowieka,
5 100-2 300 BP (Okres subborealny) - oziębienie i zmniejszenie wilgotności - wzrost udziału świerka, buka i jodły, a spadek wiązu i lipy; dość znaczne przekształcenia lasu przez człowieka,
2 300-0 BP (Okres subatlantycki) - ochłodzenie i wzrost wilgotności - zmniejszenie udziału lasów liściastych z dębem; migracja buka, jodły i cisa z ostoi górskich na niż; wzrost roli człowieka w przeobrażaniu roślinności.
Wybrane informacje z taksonomii roślin
Taksonomia (niekiedy utożsamiana z systematyką) jest nauką zajmującą się techniką oraz procedurami wyróżniania, opisywania, nazywania i klasyfikacji taksonów. Wyróżnia się następujące główne rangi (jednostki, taksony) hierarchicznej klasyfikacji roślin: królestwo, gromada, klasa, rząd, rodzina, rodzaj, gatunek. W ramach tych jednostek wydziela się niższe rangi, np.: podkrólestwo, podgromada, podrodzaj, podgatunek. Gatunek (species) jest zbiorem osobników o wspólnym pochodzeniu, mających właściwą im kombinację cech różniących je od innych zbiorów osobników. Gatunek ma określony zasięg geograficzny, a należące do niego osobniki mają podobne wymagania życiowe. W obrębie zasięgu geograficznego gatunku występują podgatunki (subspecies w skrócie subsp.), czyli zbiory osobników różniących się pewnymi cechami od gatunku typowego, których zmienność ma charakter ciągły, zwłaszcza tam, gdzie pokrywają się obszary rozmieszczenia podgatunku i gatunku typowego. Jeszcze niższą jednostką jest odmiana geograficzna (varietas w skrócie var.) o zasięgu lokalnym. Forma to modyfikacja, która obejmuje grupę sporadycznie występujących osobników gatunku, które różnią się od osobników typowych jedną lub kilkoma cechami. Odmiany uprawne czyli kultywary (cultivar w skrócie cv. ) to rośliny wprowadzone do uprawy ze względu na wyróżniające je cechy istotne ze względu na walory ozdobne lub inne właściwości użytkowe (np. pokrój, barwa kwiatów, liści, skład chemiczny itp.). Pochodzą one albo ze stanowisk naturalnych, lub też są celowo otrzymywane metodami hodowlanymi.
Zasady tworzenia nazw roślin regulują przepisy Międzynarodowego Kodeksu Nomenklatury Botanicznej. Naukowa nazwa gatunkowa jest tworzona z wyrazów łacińskich i składa się z dwóch części: nazwy rodzajowej (zaczynającej się od dużej litery) oraz nazwy gatunkowej (zaczynającej się od małej litery), za którą umieszcza się skrót nazwiska autora (autorów) danej nazwy. Zasada ta obowiązuje począwszy od opublikowania przez Linneusza w 1753 dzieła Species Plantarum. Każdy takson ma tylko jedną poprawną nazwę, którą jest nazwą najwcześniej opublikowaną zgodnie z wymogami Kodeksu (zasada priorytetu). W przypadku, gdy nastąpiła rewizja dotychczasowego ujęcia taksonu, nazwisko autora, który pierwszy użył danej nazwy umieszcza się w nawiasie, a po nim następuje nazwisko autora używającego tej nazwy w obecnym zapisie. Kiedy autor używa nazwy, która została zaproponowana przez innego autora, ale nie została ważnie przez niego opublikowana, przy nazwie taksonu cytuje się nazwiska obu autorów, przy czym nazwisko pierwszego oddzielone jest słowem ex. Nazwy mieszańców międzygatunkowych oznacza się znakiem mnożenia (nie literą x) przed nazwą gatunkową, np. Pinus ×rhaetica Brug. Nazwy kultywarów pisze się dużą literą (pismo proste) i obejmuje w pojedynczy cudzysłów, np. Populus nigra `Italica'.
Drzewa i krzewy nagozalążkowe (nagonasienne) Gymnospremae
Najbardziej charakterystyczną cechą roślin nagozalążkowych jest wytwarzanie zalążków na powierzchni specjalnie przekształconych liści, zwykle skupionych na osi szyszkowatego tworu zwanego stroblilem (lub na trzoneczkach) i nieosłoniętych owocolistkami (brak słupka i owocu). Nasiona znajdują się w szyszkach lub osłonięte są osnówką. Rośliny te powstały w erze paleozoicznej (prawdopodobnie jeszcze w okresie dewońskim). Ich domniemanymi przodkami są dewońskie paprocie różnozarodnikowe. Obecnie reprezentowane są przez blisko 800 gatunków, z których najliczniejszą grupą stanowią iglaste. W Polsce występuje dziko zaledwie 10 gatunków i tylko wyłącznie z klasy iglastych. Znacznie więcej roślin nagozalążkowych spotkać można u nas w uprawie, zwłaszcza w ogrodach botanicznych i arboretach.
Systematyczny podział roślin nagozalążkowych
Podgromada: Cycadophytina - nagozalążkowe wielkolistne
Klasa: Lyginopteropsida (Pteridospermopsida) - paprocie nasienne. Wymarłe pod koniec ery paleozoicznej, zwłaszcza w okresie węglowym.
Klasa: Cycadopsida - sagowce. Współcześnie reprezentowane przez ok. 100 gatunków rosnących w tropiku i subtropiku (relikty z dawnych epok geologicznych).
Klasa: Cycadeoidopsida (Bennettitopsida) - benetyty. Wymarłe w okresie górnej kredy.
Klasa: Gnetopsida - gniotowce. Współcześnie reprezentowane przez ok. 80 gatunków.
Rząd: Ephedrales - przęślowce. Grupa z jedynym rodzajem Ephedra - przęśl, liczącym ok. 40 gatunków, występujących w strefach ciepłych i suchych (pustynie i stepy). W polskiej florze brak przedstawicieli. Najbliższe stanowiska Ephedra distachya (przęśl ostra) znajdują się w Słowacji i na Ukrainie.
Rząd: Welwitschiales - welwiczjowce. Tylko jeden gatunek Welwitschia mirabilis (welwiczja przedziwna) rośnie na niewielkim skrawku pustyni Namib w południowej Afryce.
Rząd: Gnetales - gniotowce. Reprezentowany przez jeden rodzaj Gnetum (gniot) z 40 gatunkami (głównie pnączy) rosnącymi w tropikach Azji, Afryki Zachodniej i Ameryki Południowej.
Podgromada: Pinophytina (Conopherophytina) - nagozalążkowe drobnolistne
Klasa: Ginkgopsida - miłorzębowce. W mezozoiku liczna i szeroko rozprzestrzeniona grupa roślin. Obecnie reprezentowana przez jeden gatunek Ginkgo biloba (miłorząb dwuklapowy), endemit i relikt o wieku ok. 140 mln lat, występujący naturalnie w południowych Chinach (od dolnego biegu rzeki Jangcy - pogranicze prowincji Anhi i Zhejiang). Uprawiany od niepamiętnych czasów na Dalekim Wschodzie.
Klasa: Cordaitopsida - kordaitowe. Wymarła grupa roślin występujących na Ziemi w późnym paleozoiku.
Klasa: Pinopsida (Coniferopsida) - szpilkowe (iglaste). Najliczniejsza grupa roślin nagozalążkowych występujących współcześnie, obejmująca ok. 550 gatunków.
Rząd: Coniferales (Pinales) - sosnowce
Rodzina: Cephalotaxaceae - głowocisowate
Rodzaje: Cephalotaxus - głowocis
Rodzina: Podocarpaceae - zatrzalinowate
Rodzaje: Saxegothaea, Microcarchrys, Dacrydium, Podocarpus
Rodzina: Araucariaceae - araukariowate
Rodzaje: Agathis, Araucaria
Rodzina: Pinaceae - sosnowate
Podrodzina: Abietoideae - jodłowe
Rodzaje: Abies - jodła, Keteleria, Cathaya, Pseudotsuga - daglezja, Tsuga - choina, Picea - świerk
Podrodzina: Laricoideae - modrzewiowe
Rodzaje: Pseudolarix - modrzewnik, Larix - modrzew, Cedrus - cedr
Podrodzina: Pinoideae - sosnowe
Rodzaje: Pinus - sosna
Rodzina: Taxodiaceae - cypryśnikowate
Rodzaje: Sequoia - sekwoja, Sequoiadendron - mamutowiec, Metasequoia - metasekwoja, Taxodium - cypryśnik, Cryptomeria - szydlica, Cunninghamia - kuningamia, Sciadopitys - sośnica, Athrotaxis, Taiwania
Rodzina: Cupressaceae - cyprysowate
Podrodzina: Thujoideae - żywotnikowe
Rodzaje: Thujopsis - żywotnikowiec, Thuja - żywotnik
Podrodzina: Cupressoideae - cyprysowe
Rodzaje: Cupressus - cyprys, Chamaecyparis - cyprysik
×Cupressocyparis - cyprysowiec, Fokenia
Podrodzina: Juniperoideae - jałowcowe
Rodzaje: Juniperus - jałowiec, Microbiota - mikrobiota
Rząd: Taxales - cisowce
Rodzina: Taxaceae - cisowate
Rodzaje: Amenthotaxus, Torreya - czwórczak, Austrotaxus, Pseudotaxus, Taxus - cis.
Podstawowa literatura w języku polskim
Białobok S. (red.). 1973. Topole. Seria Nasze drzewa leśne. PWN, Warszawa-Poznań.
Białobok S. (red.). 1975. Cis pospolity. Seria Nasze drzewa leśne. PWN, Warszawa-Poznań.
Białobok S. (red.). 1979. Brzozy. Seria Nasze drzewa leśne. PWN, Warszawa-Poznań.
Białobok S. (red.). 1980. Olsze. Seria Nasze drzewa leśne. PWN, Warszawa-Poznań.
Białobok S. (red.). 1983. Jodła pospolita. Seria Nasze drzewa leśne. PWN, Warszawa-Poznań.
Białobok S. (red.). 1986. Modrzewie. Seria Nasze drzewa leśne. PWN, Warszawa-Poznań.
Białobok S. (red.). 1990. Buk zwyczajny. Seria Nasze drzewa leśne. PWN, Warszawa-Poznań.
Białobok S. (red.). 1990. Dzikie drzewa owocowe. Seria Nasze drzewa leśne. Wyd. „Arkadia”, Poznań.
Białobok S. (red.). 1990. Wierzby. Seria Nasze drzewa leśne. PWN, Warszawa-Poznań.
Białobok S. (red.). 1991. Lipy. Seria Nasze drzewa leśne. Wyd. „Arkadia”, Poznań.
Białobok S., Boratyński A., Bugała W. (red.). 1993. Biologia sosny zwyczajnej. Wyd. „Sorus”, Poznań Kórnik.
Bugała W. (red.). 1993. Grab zwyczajny. Seria Nasze drzewa leśne. Wyd. „Sorus”, Poznań Kórnik.
Bugała W. (red.). 1995. Jesion wyniosły. Seria Nasze drzewa leśne. Wyd. „Sorus”, Poznań Kórnik.
Bugała W. (red.). 1999. Klony. Seria Nasze drzewa leśne. PAN, Instytut Dendrologii, Poznań-Kórnik.
Bugała W. (red.). 2006. Dęby. Seria Nasze drzewa leśne. PAN, Instytut Dendrologii, Poznań-Kórnik.
Bugała W., Boratyński A. (red.). 1998. Biologia świerka pospolitego. Bogucki Wydawnictwo Naukowe, Poznań.
Faliński J.B. 2001. Przewodnik do długoterminowych badań ekologicznych. Wyd. Nauk. PWN, Warszawa.
Godet J.D. 1997. Drzewa i krzewy. Rozpoznawanie gatunków. MULTICO Oficyna Wydawnicza, Warszawa.
Godet J.D. 1998. Pędy i pąki. Rozpoznawanie drzew i krzewów w okresie spoczynku. MULTICO Oficyna Wydawnicza, Warszawa.
Matuszkiewicz J.M. 2001. Zespoły leśne Polski. Wyd. Nauk. PWN, Warszawa.
Matuszkiewicz W. 2001. Przewodnik do oznaczania zbiorowisk roślinnych Polski. Wyd. Nauk. PWN, Warszawa.
Mirek Z., Piękoś-Mirkowa H., Zając A., Zając M. 2002. Flowering plants and pteridophytes of Poland. A checklist. Krytyczna lista roślin naczyniowych Polski. W. Szafer Institute of Botany, Polish Academy of Sciences, Kraków.
Rutkowski L. 2004. Klucz do oznaczania roślin naczyniowych Polski. Wydawnictwo Naukowe PWN, Warszawa.
Seneta W. 1987. Drzewa i krzewy iglaste. PWN, Warszawa.
Seneta W. 1991. Drzewa i krzewy liściaste. A-B. 1994. Drzewa liściaste. C. 1996. Drzewa i krzewy liściaste. D-H. Wydawnictwo Naukowe PWN, Warszawa.
Seneta W., Dolatowski J. 2004. Dendrologia. Wydawnictwo Naukowe PWN, Warszawa.
Tomanek J. 1997. Botanika leśna. PWRiL, Warszawa.
Zarzycki K., Trzcińska-Tacik H., Różański W., Szeląg Z., Wołek J., Korzeniak U. 2002. Ecological indicator values of vascular plants of Poland. Ekologiczne liczby wskaźnikowe roślin naczyniowych Polski. W. Szafer Institute of Botany, Polish Academy of Sciences, Kraków.
Polskie czasopisma dendrologiczne
Arboretum Kórnickie - rocznik wydawany przez Instytut Dendrologii PAN w Kórniku; w latach 1955-1999 ukazały się 44 tomy; tematyka - morfologia, anatomia, systematyka, zmienność, chorologia, genetyka i aklimatyzacja roślin drzewiastych,
Dendrobiology - rocznik wydawany w języku angielskim przez Instytut Dendrologii PAN w Kórniku od 2000 roku, jako kontynuacja Arboretum Kórnickiego,
Rocznik Dendrologiczny - ogólnopolskie czasopismo naukowe wydawane od 1926 roku, początkowo przez Polskie Towarzystwo Dendrologiczne, a od 1951 roku ukazujące się jako organ Sekcji Dendrologicznej Polskiego Towarzystwa Botanicznego. Obok Acta Societatis Botanicorum Poloniae, jest najstarszym czasopismem botanicznym w Polsce. Drukowane są w nim prace z szeroko rozumianej dendrologii, a więc z zakresu: anatomii, morfologii, systematyki, zmienności, genetyki, ekologii, geografii oraz introdukcji roślin drzewiastych. W 2005 roku ukazał się 53 tom Rocznika.
2