UNIVERZITA PALACKÉHO V OLOMOUCI Přírodovědecká fakulta Katedra botaniky
DIPLOMOVÁ PRÁCE Jehličnany ve výuce biologie na střední škole
OLOMOUC 2014
LUKÁŠ NOVÁK
PROHLÁŠENÍ Prohlašuji, že jsem tuto diplomovou práci vypracoval samostatně pod vedením PaedDr. Ing. Vladimíra Vintera, Ph.D. a použil pouze uvedených zdrojů. Olomouc, srpen 2014
Podpis:
….……………………
PODĚKOVÁNÍ Na tomto místě bych chtěl velmi poděkovat panu PaedDr. Ing. Vladimíru Vinterovi, Ph.D., za odborné vedení diplomové práce, poskytování materiálních podkladů a cenných rad.
BIBLIOGRAFICKÁ IDENTIFIKACE Jméno a příjmení:
Lukáš Novák
Název práce:
Jehličnany ve výuce biologie na střední škole
Typ práce:
Diplomová práce
Pracoviště:
Katedra botaniky Přírodovědecké fakulty Univerzity Palackého v Olomouci
Vedoucí práce:
PaedDr. Ing. Vladimír Vinter, Ph.D.
Rok obhajoby práce:
2014
Abstrakt: Diplomová práce si klade za cíl vytvořit literární rešerši zabývající se problematikou výuky jehličnanů v hodinách biologie na střední škole a zhotovit fotografickou a obrazovou fotodokumentaci. Hlavním cílem diplomové práce je didaktické zpracování učiva o jehličnanech a jeho zpracování do prezentačního CD pro výuku na středních školách, vytvořit pracovní listy, provést analýzu současného stavu výuky jehličnanů na středních školách a porovnat obsah učiva o jehličnanech ve vybraných středoškolských učebnicích. Klíčová slova:
jehličnany, nahosemenné rostliny, anatomie, morfologie, didaktické kategorie, dřevo, jehlice, evoluce jehličnanů, rozšíření jehličnanů, využití jehličnanů, RVP, didaktické typy, didaktický test
Počet stran:
110
Počet příloh:
3
Jazyk:
Český
BIBLIOGRAPHICAL IDENTIFICATION Name and surname:
Lukáš Novák
Title of the thesis:
Topic conifers at secondary school biology
Type of thesis:
Diploma thesis
Department:
Department of Botany, Faculty of Science, Palacký University in Olomouc
Supervisor of the thesis: PaedDr. Ing. Vladimír Vinter, Ph.D. Year of thesis defence: 2014 Abstract: The goal of the diploma thesis is to create an overview of the available specialized literature dealing with teaching on coniferous trees as subject to biology lessons at High School and to prepare pictorial photodocumentation. The main purpose of the diploma thesis is preparation of didactical syllabus dealing with coniferous trees and its processing on the presentation CD for teaching at High Schools, create the worksheets, analyse the current status of the classes of coniferous trees at High Schools and compare the content of the syllabus dealing with coniferous trees in High School textbooks. Key words:
coniferous
trees,
gymnospermous
plants,
anatomy,
morphology, didactical category, wood, needles, evolution of
coniferous trees, coniferous
utilisation of
coniferous trees,
trees
Frame educational
programme, didactical types, didactical test Number of pages:
110
Number of Annexes:
3
Language:
Czech
spread,
OBSAH A. ÚVOD ................................................................................................................................................ 8 B. TEORETICKÁ ČÁST S PŘEHLEDEM LITERATURY ................................................................ 10 I. EVOLUCE JEHLIČNANŮ ........................................................................................................... 10 II. EKOLOGICKÁ PŘIZPŮSOBIVOST A ROZŠÍŘENÍ JEHLIČNANŮ ...................................... 11 II. 1. ŠÍŘKOVÉ EXTRÉMY ......................................................................................................... 11 II. 2. VÝŠKOVÉ EXTRÉMY ....................................................................................................... 12 II. 3. GEOGRAFICKÉ ROZŠÍŘENÍ JEHLIČNANŮ................................................................... 13 III. BOTANICKÁ CHARAKTERISTIKA JEHLIČNANŮ ............................................................. 18 III. 1. ZAŘAZENÍ JEHLIČNANŮ DO SYSTÉMU S PŘEHLEDEM ŘÁDŮ A ČELEDÍ…...... 18 III. 2. NAHLÉDNUTÍ DO NÁZVOSLOVÍ JEHLIČNANŮ ........................................................ 19 III. 3. MORFOLOGIE KOŘENU, STONKU A LISTU JEHLIČNANŮ ..................................... 21 III. 4. ANATOMIE KOŘENU, STONKU A LISTU JEHLIČNANŮ .......................................... 25 III. 5. GENERATIVNÍ ORGÁNY JEHLIČNANŮ ...................................................................... 29 IV. HOSPODÁŘSKÝ VÝZNAM A VYUŽITÍ JEHLIČNANŮ ...................................................... 33 IV. 1. VYUŽITÍ JEHLIČNANŮ V ZAHRADĚ ........................................................................... 33 IV. 2. DŘEVO JEHLIČNANŮ ..................................................................................................... 35 IV. 3. ŠKŮDCI A CHOROBY JEHLIČNANŮ ........................................................................... 39 C. DIDAKTICKÁ ČÁST ...................................................................................................................... 42 I. ZAŘAZENÍ UČIVA O JEHLIČNANECH DO RVP .................................................................... 42 II. DIDAKTICKÉ ZÁSADY VE VÝUCE BIOLOGIE NA STŘEDNÍCH ŠKOLÁCH .................. 44 III. DIDAKTICKÉ ZPRACOVÁNÍ VYBRANÝCH ZÁSTUPCŮ JEHLIČNANŮ ........................ 46 III. 1. DIDAKTICKÉ ZPRACOVÁNÍ ANATOMICKÝCH ZNAKŮ JEHLIČNANŮ ............... 46 III. 2. DIDAKTICKÉ TYPY ......................................................................................................... 49 III. 3. BOROVICE (Pinus) ............................................................................................................ 49 III. 4. SMRK (Picea) ..................................................................................................................... 58 III. 5. JEDLE (Abies) ..................................................................................................................... 62
III. 6. MODŘÍN (Larix) ................................................................................................................ 66 III. 7. TIS (Taxus) .......................................................................................................................... 70 III. 8. ZERAV (Thuja) ................................................................................................................... 73 III. 9. JALOVEC (Juniperus) ........................................................................................................ 76 IV. ANALÝZA SOUČASNÉHO STAVU VÝUKY JEHLIČNANŮ NA STŘ.ŠKOLÁCH ........... 80 IV. 1. DIDAKTICKÝ TEST ......................................................................................................... 80 IV. 2. ANALÝZA UČIVA O JEHLIČNANECH VE VYBRANÝCH STŘ. UČEBNICÍCH ...... 87 D. DISKUZE ......................................................................................................................................... 90 E. ZÁVĚR ............................................................................................................................................. 91 F. POUŽITÁ LITERATURA A INTERNETOVÉ ZDROJE ............................................................... 93 G. PŘÍLOHY ......................................................................................................................................... 97 I. DIDAKTICKÝ TEST – ZADÁNÍ ................................................................................................. 97 II. DIDAKTICKÝ TEST - ŘEŠENÍ ................................................................................................. 99 III. PRACOVNÍ LISTY .................................................................................................................. 101 Pracovní list číslo 1 ..................................................................................................................... 101 Pracovní list číslo 2 ..................................................................................................................... 102 Pracovní list číslo 3 ..................................................................................................................... 103 Pracovní list číslo 4 ..................................................................................................................... 104 Pracovní list číslo 5 ..................................................................................................................... 105 Pracovní list číslo 6 ..................................................................................................................... 106 Pracovní list číslo 7 ..................................................................................................................... 107 Pracovní list číslo 8 ..................................................................................................................... 108 Pracovní list číslo 9 ..................................................................................................................... 109 Pracovní list číslo 10 ................................................................................................................... 110
A. ÚVOD Jehličnany jsou jedním z oddělení vyšších rostlin a patří k celosvětově rozšířeným dřevinám. Řadí se do skupiny nahosemenných rostlin a představují významnou skupinu s drobnými, celistvými lístky. Jelikož jsou jehličnany téměř vždy dřeviny, mají velký význam v hospodářském využití. Neopomenutelné je také jejich využití v zahradách a parcích, kde nás jehličnany obklopují na každém kroku. Hlavním zájmem moderního přístupu výuky biologie je především vnímání prostředí kolem sebe sama. Proto jsem se v rámci diplomové práce snažil poskytnout bohatou obrazovou fotodokumentaci, která nejen zvýší teoretické vědomosti o této skupině rostlin, ale především prohloubí praktické dovednosti. Předložená diplomová práce je rozdělena na část teoretickou s přehledem literatury a část didaktickou. Teoretická část v úvodu pojednává o evoluci jehličnanů a jejich geografickém rozšíření. Následuje botanická charakteristika jehličnanů z pohledu morfologického i anatomického. Závěr teoretické části se zabývá hospodářským využitím této skupiny rostlin. Didaktická část si v úvodu klade za cíl uvést do problematiky výuky jehličnanů na středních školách, dále popisuje významné rody jehličnanů s přihlédnutím na jejich význam v rámci flóry ČR a jejich využití pro výuku biologie na středních školách. Součástí didaktické části je také analýza současného stavu výuky biologie na středních školách. Tato kapitola se dělí na didaktický test, který byl vyplněn 30 studenty Gymnázia Valašské Klobouky a
následně
zpracován
pro
analýzu
současného
stavu
výuky
biologie,
a na podkapitolu, která se zabývá analýzou nejpoužívanějších středoškolských učebnic biologie s akcentem na skupinu jehličnanů. Následuje diskuse, ve které jsou především shrnuty výsledky didaktické části. Nedílnou součástí diplomové práce jsou přílohy, v nichž můžeme nalézt pracovní listy pro teoretickou i praktickou výuku a zadání i řešení použitého didaktického testu. Na přiloženém CD se nachází 53 výukových karet jehličnanů a powerpointová prezentace určená pro výuku jehličnanů na středních školách.
8
Cíle diplomové práce je možné shrnout do těchto pěti bodů: 1. Vypracování literární rešerše k tématu jehličnanů ve výuce biologie na střední škole (botanická charakteristika jehličnanů, stručná anotace k didaktice jehličnanů). 2. Zhotovení fotografické a obrazové fotodokumentace. 3. Didaktické zpracování do podoby prezentačního CD pro výuku na středních školách. 4. Vytvoření pracovních listů a baterie testových otázek. 5. Analýza současného stavu výuky jehličnanů na středních školách a porovnání obsahu učiva o jehličnanech v různých středoškolských učebnicích.
9
B. TEORETICKÁ ČÁST S PŘEHLEDEM LITERATURY
I. EVOLUCE JEHLIČNANŮ Jehličnany se řadí mezi nahosemenné rostliny. Jejich původ je prastarý. Vznikly na přelomu devonu a spodního karbonu, tedy v paleozoiku (prvohorách). Hlavního rozšíření však dosáhly v druhohorách (před 125 – 200 milióny let) a jejich vývoj dále pokračoval ve třetihorách. V období mezozoiku (druhohorách) byl vývoj flóry poznamenán především
teplým a postupně i vlkým klimatem. Zpočátku
na souši dominovaly nahosemenné rostliny, tedy jehličnany, jinany a cykasy. Cykasy dosahovaly celosvětového rozšíření (nevyjímaje bezledové polární oblasti). V tomto období se bouřlivě rozvíjely krytosemenné rostliny a některé starší formy nahosemenných rostlin se ocitly koncem křídy na ústupu. Vymírání na konci křídy se nevyhnulo ani nahosemenným rostlinám. Vyhynuly především některé skupiny cykasorostů a ginkorostů. Velký rozvoj však stále zažívají borovicorosty, které dominují zvláště v chladnějších oblastech (tajga, vysoká pohoří) (Stewart, 1987) (Brtníková, 2009). Mezi nejvýznamnější evoluční tendence jehličnanů patří uspořádání listů ve šroubovici, listy na brachyblastech, přítomnost a charakter pryskyřičných kanálků, srůst semenné a podpůrné šupiny, změna počtu a postavení vajíček a změna počtu prašných pouzder1. V dnešní době rostou jehličnany převážně v mírnějším pásu a jejich rozšíření sahá daleko na sever a vysoko do hor. Většina druhů má pravidelnou a hustou korunu s převládající tmavou barvou (Brtníková, 2009).
1
Nahosemenné rostliny. Biomach, výpisky z biologie [online]. 2005– [cit. 2014-07-07].
Dostupné
z:
www.biomach.cz/biologie-rostlin/system-a-evoluce-rostlin/nahosemenne-
rostliny. 2
EFloras. Flora of North America: North of 10 Mexico [online]. New York: Oxford University
Vodivá pletiva nahosemmenných rostlin jsou v části dřevní (xylem) tvořená pouze cévicemi a průvodními pletivy.Část lýková (floem) je tvořená sitkovicemi bez průvodních buněk. Charakteristická stavba listů jehličnanů (silná epidermis s kutikulou, přítomnost průduchů ponořených pod úroveň okolních pletiv) jim umožňuje předcházet ztrátám vody výparem. V listech, dřevě i primární kůře bývají zpravidla přítomné pryskyřičné kanálky. Samčí výtrusné listy (mikrosporofyly) a samičí
výtrusné listy (megasporofyly) jsou uspořádány v oddělených
jednopohlavných šišticích. Semenné šupiny, které vyrůstají z úžlabí podpůrných šupin, obvykle nesou dvě vajíčka. Opylování jehličnanů zajišťuje vítr. Při opylení dopadají pylová zrna na kapku tekutiny, která je vytvářena na klovém otvoru vajíčka v době jeho zralosti. Vysycháním tekutiny jsou pylová zrna vtahována do vajíčka, kde klíčí v pylovou láčku. Tato láčka proniká k zárodečníkům vajíčka a uvolňuje dvě neobrvené spermatické buňky, což je z hlediska vývoje pokročilý znak nahosemenných rostlin. Jedna spermatická buňka splývá s vaječnou buňkou a tím vzniká základ embrya.
Oplozená vajíčka dozravají v semena, která volně leží
na plodolistu. Semena bývají většinou křídlatá a rozšiřují se pomocí větru. Existují také druhy, jejichž semena jsou
rozšiřována pomocí živočichů (např. jalovec).
Samičí šištice dozrávají v šišky, které často dřevnatějí. V době zrání se semenné šupiny šištic rozevírají a
semena se uvolní. Některé šišky odpadávají celé
(borovice), jiné se naopak rozpadají přímo na stromě (jedle), kde zůstává pouze zdřevnatělé vřeteno (Raven, 1999) (Hendrych, 1986).
II. EKOLOGICKÁ PŘIZPŮSOBIVOST A ROZŠÍŘENÍ JEHLIČNANŮ
II. 1. ŠÍŘKOVÉ EXTRÉMY Ve svém vývoji se jehličnany přizpůsobily extrémě horkým oblastem tropů i studeným subpolárním zónám. Za typicky tropické jehličnany, které rostou v širokém pásu kolem rovníku, je možno označit tyto rody: Podocarpus, Dacrydium, Decussocarpus, Dacrycarpus, Falcatifolium, Araucaria, Agathis a Papuacedrus. 11
Některé druhy však mohou zasáhnout výjimečně až k teplejším zónám mírného podnebného pásu. Naopak do rovníkové oblasti mohou zasahovat také druhy rodů, jejichž areál rozšíření je především v oblasti mírného pásu (např. indočínská borovice Merkusova (Pinus merkusii) přestupuje v Indonésii na jižní polokouli). Nejrozsáhlejší areál rozšíření má jalovec obecný (Juniperus communis). Jeho cirkumpolární areál se rozprostírá v rozmezí 20° - 70° s.š. Samozřejmě, že při tomto rozšíření vytváří řadu variet. V užším areálu nepřesahujícím 40° se nachází např. borovice lesní (Pinus sylvestris), a to konkrétně v rozmezí 37° - 70° s.š. Některé jehličnany zasahují svým výskytem až za severní polární kruh, ale samozřejmě již jen v zakrslých a poléhavých formách. Nejsevernější hranice dosahují jehličnany na Sibiři (poloostrov Tajmyr), kde až u 72° s.š. můžeme nalézt modřín dahurský (Larix gmelinii) či smrk sibiřský (Picea obovata). Mezi další známé jehličnany, které přesahují 70° s.š. patří modřín opadavý (Larix decidua), smrk ztepilý (Picea abies), borovice sibiřská (Pinus sibirica) a borovice zakrslá (Pinus pumila) (Baar, 1997).
II. 2. VÝŠKOVÉ EXTRÉMY
Většina jehličnanů je přizpůsobivá k nadmořské výšce. Celá řada z nich roste od pobřeží oceánů do výšek několika set až tisíc metrů nad mořem, přičemž vytváří řadu forem a variet, někdy dokonce i poddruhů. Některé druhy můžeme označit za typicky nížinné, jelikož na rozlehlých plochách nevystupují do vyšší nadmořské výšky než 200 – 300 m. Příkladem takového regionu je jihovýchod USA s širokou pobřežní nížinou, která zasahuje až do vnitrozemí a zde navazuje na nížinu podél dolního toku Mississippi. Zde můžeme nalézt dva druhy tisovců, tisovec dvouřadý (Taxodium distichum) a tisovec jednořadý (Taxodium ascendents), několik borovic, borovice bahenní (Pinus palustris), borovice lysá (Pinus glabra), cypřišek zeravovitý (Chamaecyparis thyoides) a tis floridský (Taxus floridana) (Baar, 1997). Na druhou stranu existují desítky druhů jehličnanů, které můžeme označit za typicky horské (nevyskytují se pod hranicí 1000 m. n. m., někdy až 2000 m. n. m.). V Evropě rostou jen čtyři druhy v nadmořské výšce nad 2500 m a to: borovice 12
kleč (Pinus mugo), borovice limba (Pinus cembra), modřín opadavý (Larix decidua) a jalovec obecný (Juniperus communis) (Baar, 1997). Nejvýše vystupují jehličnany v asijských velehorách východního Tibetu, Himalájích a Tanšanu. Zde roste nad hranicí 4000 m. n. m. přes 20 druhů jehličnanů. Příkladem může být borovice čínská (Pinus sinensis), modřín Griffithův (Larix griffithii), jedle šupinatá (Abies squamata), smrk horský (Picea montigena), jalovec tibetský (Juniperus tibetica) a mnohé další (Baar, 1997). Nad hranicí 3000 m. n. m. vytupuje v oblastech Kalifornie, Nevady a Utahu Pinus longaeva2.
II. 3. GEOGRAFICKÉ ROZŠÍŘENÍ JEHLIČNANŮ
Geografické rozšíření jehličnanů je výrazně ovlivněno klimatickými a geomorfologickými poměry. Například v aridních zónách pouští, polopouští a stepí jehličnany zcela chybí. Rovněž je nenajdeme v humidních rovníkových zónách Amazonie, Konžské pánve a přední Indie (Baar, 1997). Na základě rozšíření všech jehličnanů lze svět rozdělit na 12 velkých makroregionů, a ty na 34 oblastí, jejichž druhové a rodové zastoupení ovlivňuje zejména geografická poloha a podnebí. Boreální oblasti 1. Evropská oblast
4. Dálněvýchodní oblast
2. Sibiřská oblast
5. Severovýchodoamerická oblast
3. Středoasijská oblast
6. Západoamerická oblast
2
EFloras. Flora of North America: North of Mexico [online]. New York: Oxford University
Press, 1993 [cit. 2014-07-29]. Dostupné z: http://www.efloras.org/
13
Subtropické oblasti: 7. Západostředomořská oblast
16. Jihovýchodoamerická oblast
8. Východostředomořská oblast
17. Jihobrazilská oblast
9. Himálajská oblast
18. Jihoandská oblast
10. Japonsko-korejská oblast
19. Jihoafrická oblast
11. Tchajwanská oblast
20. Západoaustralská oblast
12. Východočínská oblast
21. Východoaustralská oblast
13. Západočínská oblast
22. Tasmánská oblast
14. Kaliforntská oblast
23. Novozélandská oblast
15. Mexická oblast Tropické oblasti: 24. Indočínská oblast
30. Východoafrická oblast
25. Indonésko-filipínská oblast
31. Madagaskarská oblast
26. Papuánská oblast
32. Středoamerická oblast
27. Novokaledonská oblast
33. Antilská oblast
28. Melanéská oblast
34. Severoandská oblast
29. Severoaustralská oblast Jehličnany obsadily i rozsáhlé horské oblasti, v nichž se specializují na různé výškové stupně. Proto je třeba brát označení jednotlivých makrooblastí s rezervou s ohledem na klimatické poměry horských systémů (Baar, 1997).
14
Následující mapa znázorňuje biogeografický výskyt jehličnanů:
Obr. 1: Mapa rozšíření jehličnanů (Baar, 1997) Boreální makrooblasti se nacházejí v Eurasii a Severní Americe, na jižní polokouli chybí. Jak pro Eurasii, tak Severní Ameriku je typický nízký počet rodů i druhů. Na druhou stranu počet jednotlivých jedinců je obrovský a s jinými oblastmi se nedá srovnat. Pásy jehličnatých lesů zabírají milióny km2, představují významnou zásobárnu dřeva a hrají důležitou roli v podobě bioklimatického faktoru. Plošně nejrozsáhlejší je Eurasijská oblast, která má podobu kompaktního celku. Přesto v ní můžeme rozlišit čtyři oblasti, mezi kterými není ostrá hranice, jelikož areály rozšíření jednotlivých druhů se různě překrývají (Baar, 1997). První je evropská oblast,do které patří i střední Evropa. Typickými zástupci jsou modřín opadavý (Larix decidua) (Obr. 2), smrk ztepilý (Picea abies) (Obr. 3), borovice lesní (Pinus sylvestris) (Obr. 4), tis červený (Taxus baccata) (Obr. 5), jalovec obecný (Juniperus communis) (Obr. 6), jedle bělokorá (Abies alba) (Obr. 7), borovice limba (Pinus cembra) a borovice blatka (Pinus uncinata) (Baar, 1997).
15
Obr. 2: Larix decidua
Obr. 5: Taxus baccata
Obr. 3: Picea abies
Obr. 4: Pinus sylvestris
Obr. 6: Juniperus communis
Obr. 7: Abies alba
Druhá, sibiřská oblast, začíná již na severu východní Evropy. Mezi zástupce této biogeografické oblasti patří zejména borovice sibiřská (Pinus sibirica), smrk sibiřský (Picea obovata), jedle sibiřská (Abies sibirica) a modřín sibiřský (Larix russica) ) (Baar, 1997). Třetí, středoasijská oblast, se výrazně liší vzhledem k specifickým klimatickým podmínkám, které jehličnanům neprospívají. Některé druhy sem však zasahují, ale pouze smrk tu má endemického zástupce – smrk Schrenkův (Picea schrenkiana). Dále se zde vyskytuje velká řada odolných zástupců jalovců (až 14 druhů) (Baar, 1997). Další, dálněvýchodní oblast, sahá od Kamčatky po sever Koreje a střední povodí a ústí Chuang-che. Rodově a druhově se jedná o bohatší oblast než jsou Evropa a Sibiř. Zastoupení je následující: borovice zakrslá (Pinus pumila), zerav
16
východní (Thuja orientalis), mikrobiota křižmovstřícná (Microbiota decussata), modřín dahurský (Larix gmelinii), dále jalovce, borovice, smrky a jedle (Baar, 1997). Americká boreální makrooblast je rodově i druhově bohatší než eurasijská. Do severovýchodoamerické oblasti, která se táhne od Yukonu, přes oblast Velkých jezer k antlanskému pobřeží USA (přibližně po stát Maryland), dále pak sahá přes Appalačské pohoří až po severní Georgii. Příkladem zástupců mohou být borovice, jedle, smrky, jalovce, zerav západní (Thuja occidentalis) a cypřišek zeravovitý (Chamaecyparis thyoides) (Obr. 8). Oblast západoamerická je geomorfologicky výrazně odlišná. Její osu tvoří Skalnaté hory. Rostou zde borovice, jedle, smrky, jedlovce, modříny, zastoupena je také douglaska tisolistá (Pseudotsuga menziesii) či borovice osinatá (Pinus aristata) (Obr. 9) (Baar, 1997).
Obr. 8: Chamaecyparis thyoides
Obr. 9: Pinus aristata
Vlivem členitosti terénu subtropické oblasti vytvářejí rozlehlé plochy, které patří k druhově a rodově nejbohatším (označení „subtropické makrooblasti“ je mírně nepřesné, protože vlastní subtropický pás není oddělen od tropické a boreální oblasti výraznou hranicí). V této makrooblasti se pak vyskytuje velké množství borovic, jedlí, smrků, cypřišů, jalovců, cedrů, modřínů, ostrolistců, douglasek, zeravů, pazeravů, tisovců, blahočetů a mnohých dalších (Baar, 1997). V tropické či rovníkové makrooblasti se jehličnany vyskytují jen ve velmi malém zastoupení. Většina tropických oblastí je zcela bez jehličnanů, protože je nahradily jiné nahosemenné druhy (Baar, 1997).
17
III. BOTANICKÁ CHARAKTERISTIKA JEHLIČNANŮ III. 1. ZAŘAZENÍ JEHLIČNANŮ DO SYSTÉMU S PŘEHLEDEM ŘÁDŮ A ČELEDÍ Oddělení jehličnany (Pinophyta) patří společně s kapraďosemennými (Liginodendrophyta),
cykasy
(Cycadophyta)
a
jinany
(Ginkgophyta)
mezi nahosemenné (gymnospermické) rostliny (Kubát, 2006) (Monson, 1999). Do systému se řadí následovně (Musil I., Hamerník J., 2007) (Koblížek, 2006) (Pilát, 1964) (Klika, 1947) (Novák, Skalický, 2007): Říše: rostliny (Plantae) Oddělení: jehličnany (Pinophyta) Třída: jehličnany (Pinopsida) Řád: borovicotvaré (Pinales) Čeleď: borovicovité (Pinaceae) Řád: blahočetotvaré (Araucariales) Čeleď: blahočetovité (Araucariaceae) Řád: cypřišotvaré (Cupressales) Čeleď: cypřišovité (Cupressaceae) Čeleď: tisovcovité (Taxodiaceae) Řád: nohoplodotvaré (Podocarpales) Čeleď: nohoplodovité (Podocarpaceae) Řád: hlavotisotvaré (Cephalotaxales) Čeleď: hlavotisovité (Cephalotaxaceae) Řád: tisotvaré (Taxales) Čeleď: tisovité (Taxaceae) Čeleď: torejovité (Torreyaceae) 18
III. 2. NAHLÉDNUTÍ DO NÁZVOSLOVÍ JEHLIČNANŮ
V odborné praxi je univerzálním jazykem pro pojmenování jehličnanů nejvíce využívána latina. Kromě latinského, nebo-li vědeckého jména, mají tyto rostliny také své národní jméno. To však může být někdy matoucí. Příkladem nechť je anglický název ,,cedar“, který se kromě pravých cedrů, rod Cedrus, používá také pro rody Calocedrus, Chamaecyparis, Cryptomeria, Juniperus, Taiwania a Thuja. Latinské jméno,
které
se
skládá
zpravidla
ze
dvou
části,
začleňuje
jehličnan
do nomenklatorického systému. Tento binominální systém zavedl svédský botanik, Carl Linné (1707 – 1778). Následně pak roztřídil všechny tehdy známé rostliny a živočichy dle jejich latinských názvů. Latinský název často odhalí celý charakter rostliny. První část latinského pojmenování se vztahuje k rodu, například Juniperus (jalovec), Pinus (borovice) apod. Rod zahrnuje skupinu rostlin s velmi podobnou charakteristikou. Přívlastek latinského jména (druhá část pojmenování) označuje příslušnost jehličnanu k určitému druhu (Bitner, 2010). Definice druhu, jak ji uvádí M. Šálek a J. Růžička (2005), zní: „ Biologický druh představuje soubor geneticky podobných jedinců, kteří mohou produkovat životaschopné a plodné potomstvo. Formálně je pak biologický druh jednoznačně určen výlučným rodovým a druhovým jménem s uvedením autora, který tento druh platně popsal.“ Velkým písmem se píše pouze jméno rodu, druhové pak s malým a pro celé latinské jméno se používá kurziva, např. Pinus sylvestris (Bitner, 2010). Velmi často obsahují latinská jména také třetí část. Ta značí buď poddruh nebo varietu (např. pokud se rostlina nachází za zvláštních speciálních podmínek v přírodě). Tato třetí část se rovněž píše kurzivou. Přikladem může být Cedrus libani subs. stenocoma, kdy se jedná o otužilejší formu cedru libanonského. V nejčastějším případě označuje třetí část kultivar či šlechtěnou varietu. Jméno kultivaru se píše obyčejným písmem v jednoduché závorce (Pinus strobus ‚Elf‘). Pojmenování hybridního potomstva se píše s křížem (x) mezi rodem a druhem.,což znamená, že například Juniperus x pfitzeriana je kříženec mezi J. chinensis a J. sabina (Bitner, 2010). Někdy i kultivar či dokonce druh, který je publikován,
potřebuje změnu
jména, protože výzkum ukázal, že byl pod odlišným jménem zaznamenán již dříve. 19
Mezinárodní registr jehličnanů (ICR), který je publikovaný společností Royal Horticultural
Society
(RHS),
má
snahu
poskytovat
přesnou,
neměnnou
a mezinárodně přijatelnou nomenklaturu pro jehličnany. K dalším standardům pro tuto skupinu rostlin patří The World Checklist of Conifers (Humphrey Welch and Gordon Haddow, 1993) a RHS Plant Finder, který je každoročně publikovaný (Bitner, 2010).
Obr. 10: Pinus sylvestris
20
III. 3. MORFOLOGIE KOŘENU, STONKU A LISTU JEHLIČNANŮ Morfologie je nauka o tvarových vlastnostech rostlin (podle objektu, kterým se zabývá). Studuje tvar jednotlivých orgánů z hlediska jejich ontogenetického i fylogenetického vývoje a s přihlédnutím k funkcím jednotlivých orgánů3. Kořeny představují orgány, které rostliny upevňují v půdě či substrátu, a slouží především k příjmu vody a v ní rozpuštěných anorganických i organických živin. V zimních měsících je kořen hlavním zásobním orgánem. Rozeznáváme kořen hlavní (kůlový), jimž pokračuje nadzemní část rostliny do půdy, a kořeny vedlejší, kterými se hlavní kořen různě bohatě větví, tzv. allorhizie. Na nejmenších a zároveň nejmladších koříncích vyrůstá kořenové vlášení, které z velké části pomáhá přijímat vodu a živiny. Zvláštností u jehličnanů rostoucích v mělkých vodách nebo močálech (např. Taxodium) je fakt, že se mohou objevit tzv. dýchací kořeny (pneumatofory), které dosahují výšky až 1 metru. U jinanu (Ginkgo) se u starých stromů na spodní straně jejich větví vzácně objevují zdřevnatělé a bezlisté vzdušné nebo zakrnělé chůdovité kořeny. V Japonsku je nazývají „tšitši“ (Hieke, 2008).
Obr. 12: Mělký kořen smrku
Obr. 11: Pneumatofory tisovce4
Obr. 13: Picea abies po vývratu EnviWeb. [online]. [cit. 2014-07-08]. Dostupné z: http://www.enviweb.cz/eslovnik/839
3
4
Ekogym. [online]. [cit. 2014-07-08]. Dostupné z: http://ekogym.blog.cz/1405/2
21
Růst kořene je neomezený. Tuto jeho vlastnost umožňují apikální meristémy. Většinou je růst pozitivně gravitropický (geotropický). Výjimečně může být také negativně gravitropický (viz. pneumatofory rodu Taxodium). Větvení kořenů vzniká kořenová soustava. U nahosemenných rostlin, mezi které také patří jehličnany, se vyskytují dva typy kořenových soustav: hlubokokořenné – např. jedle (Abies), modřín (Larix) a mělkokořenné – např. smrky (Picea) či borovice kleč (Pinus mugo) (Vinter V., Macháčková P., 2013). Stonek (kmen) je u jehličnanů vždy zdřevnatělý a většinou rovný. Stromy mají převážně jeden kmen. U některých rodů (Thuja, Chamaecyparis aj.) vyroste i několik statných vedlejších kmenů. V horní části kmene je koruna, která je složená z větví a větévek (jednoletých nebo dvouletých výhonů). Koruna společně s kmenem vytváří typický habitus jednotlivých rodů jehličnanů. Habitus je pravidelný (kuželovitý, sloupovitý a kulovitý) nebo nepravidelný (větve jsou různě propletené, převislé apod.). Samotný růst kmene či kmínku může být vzpřímený, strnule vzpřímený, ohnutý, převisající, až k zemi převislý, vystoupavý, poléhavý, plazivý či různě skroucený (Hieke, 2008). Povrch kmene a větví je rovněž různorodý. Vyskytuje se od hladkého, lysého, přes pryskyřičnatý, brázditý, až po pruhovaný a ojíněný. Borka je různě utvářená, a to hlavně dle stáří stromu (keře). Samozřejmě je opět rozhodující jakému druhu jehličnanu kůra náleží. Vyskytují se tyto typy: brázditá (Pinus), šupinatá (Picea), pruhovitě se odlupující (Cryptomeria), korkovitá (některé Abies) či hloubkovitě tlustá (Sequoiadendron). Zbarvení borky je převážně hnědé, šedé, černé nebo vzácně: strakaté (Pinus bungeana) a světlé (Abies alba) (Hieke, 2008).
Obr. 14: Pinus sylvestris
Obr. 15: Picea abies
22
Obr. 16: Cryptomeria japonica
Listy jsou postranní, zelené orgány, které slouží hlavně k fotosyntetické asimilaci a transpiraci. Listy se zakládají exogenně z periferních primárních meristémů růstového vrcholu stonku (Vinter V., Macháčková P., 2013). U mnohých jehličnanů je svrchní a spodní strana jehlic (listů) různě zbarvená. Jehlice jsou utvářeny v podobě tenké (Larix), drsné (Araucaria), kožovité (Taxus) a strnulé (Juniperus). Postavení jehlic je rozmanité: vstřícné (Metasequoia), přeslenité (Juniperus), střídavé (Pinaceae), dvouřadé (Pseudotsuga, Taxus), rozčísnuté (Taxus), spirálovité (Cryptomeria), nahloučenné nebo oddálené (Abies, Picea), po 1, 2, 3, 4 nebo 5 ve svazečku (Pinus), v chomáčcích (Larix) a další (Hieke, 2008).
Obr. 17: Picea abies
Obr. 18: Junipeus communis
Obr. 19: Cryptomeria japonica
Obr. 21: Araucaria araucana
Obr. 20: Taxus baccata
Obr. 22: Pinus sylvestris
23
Obr. 23: Metasequoia glyptostroboides
Obr. 24: Pinus densiflora
Obr. 25: Larix decidua
Při umístění jehlic je báze listu buď stopkatá nebo je jejich čepel k výhonu přímo přisedlá. Jehlice mohou být umístěné volně (Pinus, Picea) či jsou téměř přirostlé (Cupressaceae). V druhém případě mohou být přitisklé k výhonu (Cryptomeria) nebo odstávající (Picea, Abies). Častěji sedí jehlice na nápadných polštářcích, které jsou např. u Picea více či méně ztloustlé. Tvar jehlic má velkou rozmanitost: čárkovitý (Abies, Picea, Larix, Taxus), kopinatý (Cryptomeria, Sequoia),
podlouhlý
(Podocarpus),
šupinovitý
(Cupressaceae),
jehlicovitý
(Pinaceae), člunkovitý (Cupressaceae), dýkovitý (Abies) nebo šídlovitý (Abies, Juniperus, Picea). Okraj jehlic může být až zcela hladký či ostrý, jemně zoubkovaný (Tsuga) nebo velmi jemně pilovitý, patrný pouze pod lupou a mikroskopem (Pinus). Při určování některých druhů, především u Abies a Picea, hraje důležitou roli tvar špičky jehlice. Špička může být špičatá (Picea abies), tupě zašpičatělá (Abies excelsior) a ustřihnutá (Abies firma). Jehlice dle vytrvalosti na stromě dělíme na opadavé (Larix, Metasequoia, Taxodium) a vytrvalejší (např. u Pinus, Picea a Abies vydrží jehlice na koniferu 4 až 5 let, u Araucaria až 15 let). Jehličnany vyskytující se v přírodě mají většinou jehlice zbarvené zeleně, a to od světlého odstínu (Larix) přes sivě namodrale zelené (mnohé Abies, Picea, Pseudotsuga) po temně zelené (Taxus). Byla však vyšlechtěna řada kultivarů s netradiční barvou jehlic, která může být žlutá, s purpurovým nádechem, hnědá či nafialovělá (Hieke, 2008).
24
III. 4. ANATOMIE KOŘENU, STONKU A LISTU JEHLIČNANŮ Nahosemenné rostliny mají bipolární embryo, které má zřetelně diferenciovaný pól primárního kořínku (radicula), ze kterého se vyvíjí mladý kořen a pól růstového vrcholu stonku (plumula), z něhož vzniká mladý stonek s listy. Primární pletiva kořene vznikají mitotickým dělením buněk primárních apikálních meristémů. Konkrétně se jedná o meristémy: dermatogen, periblem, plerom či kalyptrogen. Tyto meristémy se uplatňují v růstovém vrcholu kořene, a u většiny rostlin jsou chráněné kořenovou čepičkou (kalyptra). Kalyptra chrání apikální meristémy kořene a zárověň vylučuje sliz, který usnadňuje průnik kořene substrátem. Kořenová čepička také funguje jako precepční orgán registrující směr působení zemské tíže. Meristematické buňky postupně ztrácí dělivou schopnost a začínají se prodlužovat a dozrávat v trvalá pletiva. Diferenciace jednotlivých pletiv neprobíhá ve všech místech rovnoměrně, a proto můžeme, dle převládajícího stádia vývojových buněk (mitóza, prodlužování, dozrávání), rozlišit následující kořenové zóny: meristematická
(dělivá,
apikální
meristémy),
elongační
(prodlužovací)
a diferenciační (vznik kořenového vlášení, rozlišení trvalých pletiv a zakládání postranních kořenů) (Obr. 265) (Vinter, 2009). Anatomicky se v primární stavbě kořen skládá z rhizodermis (primární krycí pletivo), primární kůry (základní pletivo) a středního válce (vodivé a zpevňovací pletivo). (Obr. 26) Primární kůra (cortex) obklopuje střední válec kořene a skládá se z vnější exodermis, střední mezodermis a vnitřní endodermis. Kořeny jehličnanů jsou druhotně tloustnoucí a primární kůra je postupně nahrazena druhotnou kůrou (peridermis). Střední válec kořene se skládá z obvdového pericyklu a centrálního radiálního cévního svazku (aktinostélé). Pericykl (perikambium) je většinou tvořen jednou vrstvou parenchymatických buněk. Z perikambia vznikají u většiny rostlin postranní kořeny. Způsob zakládání postranních kořenů je charakteristický pro určitý druh. Buď mohou postranní kořeny vyrůstat proti floému či xylému nebo v oblasti mezi floémem a xylémem. Centrální část středního válce vyplňuje radiální cévní svazek (aktinostélé), který může mít různý počet pólů primárního xylému a primárního floému. Počet pólů je většinou charakteristický pro určitý druh, Rostliny. Rostlinné orgány [online]. 2009 z: http://golgihoaparat.blog.cz/0901/viii-rostliny 5
25
[cit.
2014-07-29].
Dostupné
ale někdy může být tento počet odlišný i mezi jedinci téhož druhu nebo dokonce mezi kořeny jedné rostliny i jednoho kořene. Například Araucaria mají monarchní cévní svazek (1 pól protoxylému). Diarchní cévní svazek se pak vyskytuje u některých dalších nahosemenných rostlin. Kořeny jehličnanů mají schopnost druhotně tloustnout a jejich aktinostélé se mění na pseudostélé (exarchní eustélé). Kambium (druhotné dělivé pletivo) se zakládá v kořeni jako dutý souvislý válec meristematických buněk v oblasti stélé. Elementy deuteroxylému (sekundárního dřeva) jsou tracheidy. Jehličnany kladou velké nároky na vodivou kapacitu kořene, proto mají zvýšený počet a větší šířku vodivých elementů i zvýšený počet ztenčenin ve stěnách tracheid. Elementy deuterofloému (sekundárního floému) jsou sítkovice. Sekundárně ztloustlé kořeny již dále nezakládají postranní kořeny, ale mohou vytvářet kořeny adventivní, které vznikají endogenně dělením buněk lýka, mezisvazkového parenchymu nebo kambia. Krycím pletivem u sekundárně ztloustlého kořene je peridermis (druhotná kůra) (Vinter, 2009).
Obr. 26: Stavba kořene
Primární funkcí stonku je nést listy, reprodukční orgány a rozvádět roztoky živin. Z pohledu anatomického se v primární stavbě stonek skládá z epidermis 26
(primární krycí pletivo), primární kůry (základní pletivo) a středního válce (centrální cylindr), který má různě uspořádané vodivá pletiva (stélé). Primární krycí pletivo je tvořeno jednovrstevnou, krytou kutikulou, která je tvořená protaženými buňkami. V epidermis se nachází stomata. Mezi epidermis a středním válcem se nachází primární kůra (cortex), jenž je u většiny rostlin rozlišena na periferní hypodermis, střední mezodermis a vnitřní endodermis. Střední válec je v primární stavbě tvořen parenchymatickým pletivem s cévními svazky (stélé). U jehličnanů jsou primární pletiva nahrazována sekundárními pletivy, které jim díky činnosti kambia a felogenu umožňují sekundární tloustnutí (Vinter, 2009). Větve jehličnanů bývají často rozlišeny na makroblasty (auxiblasty) a brachyblasty (zkrácené větévky) např. u rodů Larix, Cedrus nebo Taxodium. Větvení stonku u jehličnanů je holoblastické, kdy se vedlejší větve zakládají po stranách růstového vrcholu stonku laterálním směrem z periferních meristémů. Postranní větve většinou vyrůstají z axilárních (úžlabních) pupenů v blízkosti podpůrných listů. Vývoj axilárních meristémů v pupeny je inhibován listem a zejména apikálním pupenem (apikální dominance). Holoblastické větvení je u jehličnanů s výjimkou Taxodium monopodiální, kdy postranní větve nepřerůstají hlavní stonek, a ten si zachovává dominantní postavení (Vinter V., Macháčková P., 2013). Kmen (dřevo) stromů vzniká dostředivým dělením buněk kambia. Kmeny jsou u jehličnanů pyknoxylické, eustélické stavby a druhotně tloustnou činností kambia a felogenu. Jejich dřevo má jednoduchou homoxylní stavbu. Vodivými elementy jsou pouze tracheidy, které bývají uspořádány v pravidelných radiálních řadách. V jejich stěnách se nachází dvůrkaté ztenčeniny s torusem. Vyjímečně mohou být stěny tracheid zesílené i spirálně (Taxus a Pseudotsuga). Nejčastěji se dvojtečky nachází v radiálních stěnách tracheid, kde vytvářejí vertikální řady (tracheidy
abietoidního
typu).
Vývojově
původnější
uspořádání
dvojteček
se vyskytuje tehdy, když se dotýkají svými okraji a vytváří tak tvar šestiúhelníků (tracheidy araukarioidního typu). V dřeňových paprscích se mohou někdy nacházet i tzv. příčné tracheidy a to například u rodu Pinus, které mají na stěnách dvůrkaté tečky sloužící k transportu v radiálním směru napříč letokruhy. Dřevní parenchym (parenchymatické buňky uspořádané ve směru podél osy) je u jehličnanů málo vyvinutý. Paprsky xylému jsou úzké, většinou jednořadé a zastávají funkce 27
transportní (v radiálním směru napříč letokruhy), zásobní i provětrávací. Některé rody (Pinus, Picea, Larix, Pseudotsuga) obsahují ve dřevě pryskyřičné kanálky (Vinter, 2009). Listy jehličnanů jsou nejčastěji šupinovité nebo jehlicovité. Vzácněji se vyskytují ploché listy podobné fylomům krytosemenných rostlin (Aghatis, Podocarpus). Na povrchu listu se nachází silná epidermis s kutikulou. Stomata jsou ponořená a seřazená v řadách, gymnospermního typu. Pod epidermis bývá jedna či více řad sklerenchymu (hypodermis). Mezofyl u jehličnanů může být nerozlišený nebo rozlišený. Nerozlišený mezofyl mají např. borovice, u kterých je tvořen ramenovitými buňkami, jejichž buněčné stěny vytvářejí výběžky do nitra buněk. U Araucaria, Sequoia, Abies, Taxus a Picea se nachází rozlišený mezofyl, ale s nevýrazně diferencovaným palisádovým parenchymem. Inverzně uspořádaný mezofyl mají listy Cupressus, Thuja a Platycladus. V mezofylu jsou také přítomné schizogenní pryskyřičné kanálky, které jsou vystlané žlaznatým pletivem (epitelem), kolem něhož může být vrstva sklerenchymu (např. u Pinus). Střední válec, který se skládá z cévních svazků, transfuzního pletiva a někdy i sklerenchymatických vláken, obklopuje diferencovaná endodermis s Casparyho kroužky. Rovnoměrné zásobování listů vodou, roztoky anorganických látek a přítok asimilátů z mezofylu do sítkových buněk lýka zajišťuje transfuzní pletivo. Vaskulární systém jehlice je tvořen jedním kolaterálním cévním svazkem (jehlice haploxylní), který se u některých druhů větví na dva cévní svazky (jehlice diploxylní). U rodu Pinus má Pinus strobus jehlice haploxylní a Pinus sylvestris či Pinus nigra diploxylní. Na jehlicích můžeme pozorovat velké množství xeromorfních adaptací, které snižují transpiraci a umožňují jehličnanům přečkávat zimu s neopadavými listy. Mezi nejvýznamnější patří malý povrch listů, silná kutikula, silnostěnná epidermis, sklerenchymatická hypodermis a ponořená stomata, která se na zimu ucpávají voskem. Uvedené xeromorfní znaky jehlic nejsou přímo adaptacemi na aridní klima, ale důsledkem nedokonalého transportu vody homoxylním dřevem. Různé anatomické
znaky
mohou
hrát
klíčovou
roli
v determinaci
jehličnanů.
Mezi nejvýznamnější určovací znaky patří tvar příčného řezu jehlicí, počet cévních svazků, poloha a počet pryskyřičných kanálků, přítomnost sklerenchymatické pochvy kolem pryskyřičného kanálku, počet vrstev hypodermis a jejich tvar
28
nebo přítomnost sklerenchymu mezi cévními svazky u diploxylních jehlic (Vinter, 2009) (Novák, Skalický, 2007).
III. 5. GENERATIVNÍ ORGÁNY JEHLIČNANŮ
Během individuálního vývoje jehličnanů dochází ke střídání pohlavní haploidní generace (gametofyt) a nepohlavní diploidní generace (sporofyt). Tento proces
střídání
generací
byl
později
pojmenován
jako
metageneze.
U nahosemenných rostlin je gametofyt velmi redukován. Z megaspory vzniká samičí gametofyt (megaprothalium) a je reprezentován zárodečným vakem, který bývá označován jako primární endosperm. Primární endosperm vzniká ještě před oplozením a jsou v něm zanořena archegonia. Samčí gametofyt (mikroprothalium) je představován pylovým zrnem (mikrospora), které obsahuje vegetativní buňku a několik drobných protháliových a generativních buněk. Z této generativní buňky vznikají u jehličnanů spermatické buňky. Opýlení je anemogamické. Pylové zrno klíčí přímo na vajíčku v pylovou láčku. Při oplození napomáhá polinační kapka, která svým vysýcháním usnadňuje pronikání mikrospory do pylové komory vajíčka (Vinter, 2009). Jehličnany mohou být jednodomé i dvoudomé. Šištice (strobily) bývají vždy jednopohlavné, rozlišené na samčí mikrostrobily a na samičí megastrobily. Šištice je při své bázi obalena sterilními šupinami. Tyčinky obsahují 2 – 20 prašných pouzder (mikrosporangia), ve kterých ze sporogenních buněk (archeospor) vznikají pylová zrna (mikrospory, Obr. 27) procesem mikrosporogeneze (meiózou). Výživu pylových zrn zajišťuje tapetum, které se nachází na vnitřní stěně prašného pouzdra. Stěna pylového zrna je tvořena tenkou vnitřní intinou a silnou vnější exinou. Oddálením vnitřní intexiny a vnější exoexiny vzniknou dva vzdušné vaky, jenž jsou adaptací na anemogamii. Vzdušné vaky chybí u Pseudotsuga, Larix, Taxus a Cupressales. Uvnitř pylového zrna je velká buňka vegetativní, menší generativní a několik drobných buněk prothaliových. Samičí šištice (megastrobilus)byla původně dvouosý orgán, který se postupnou redukcí přeměnil na orgán jednoosý. Osa šištice je tvořena vřetenem, na kterém vyrůstají podpůrné šupiny, v jejichž úžlabí se nachází semenné šupiny (Obr. 28). Někdy mohou podpůrné a semenné šupiny srůstat. 29
Za zralosti semen jsou samičí šistice suché a zdřevnatělé (Obr. 29) nebo dužnaté (Obr. 30). Mohou být nerozpadavé, převislé (u Picea) nebo rozpadavé a přímé (u Abies). V úžlabí semenné šupiny se nejčastěji nacházejí dvě vajíčka. Vajíčko (megasporangium) je nahé, což znamená, že není uloženo v semeníku pestíku. Vyvíjí se
z meristematického
základu
na
bázi
svrchní
strany semenné
šupiny.
Meristematický základ se postupně diferencuje na nucellus (sporogenní pletivo, archeospor, pletivné jádro) a jediný integument (obal vajíčka) s mikropyle (otvor klový). Nucellus vajíčka je bohatě vyvinutý a vyrůstá v něm velká diploidní buňka megaspory (megasporocyt). Z megasporocytu vznikají čtyři haploidní magaspory, procesem megasporogeneze (meiózou), z nichž tři zanikají a dále se vyvíjí pouze jedna megaspora. Z této megaspory se opakovaným dělěním jádra vyvíjí samičí gametofyt, který je ve zralém vajíčku a semeni označován jako primární endosperm, vzniká tedy před oplozením vajíčka. Naopak u krytosemenných rostlin vzniká endosperm až po oplození (sekundární endosperm) (Vinter V., Macháčková P., 2013).
Obr. 29: Zdřevnatělé šištice Pinus densiflora
Obr. 27: Pylová zrna Pinus nigra
Obr. 28: Podélný řez šiškou Pinus nigra 30
Obr. 30: Dužnaté epimatium Taxus baccata
Po ukončení jaderného dělení dochází ke splývání a celularizaci jader endospermu (vznik buněčných stěn). Na mikropylárním pólu endospermu se tvoří několik archegonií (nejčastěji 2). Archegonium se skládá z několikabuněčného krčku, drobné břišní kanálkové buňky a velké oosféry (samičí gameta). U jehličnanů jsou vajíčka přímá, antropická (Cupressales, Taxales) a nebo obrácená, anatropická, (Araucaria, Pinaceae). Pylová zrna jsou na vajíčka přenášena větrem, proto mluvíme o anemogamickém opýlení, a uchycena na polinační kapce, která při svém vysychání vtahuje pylová zrna do pylové komory a na povrch nucellu. Vegetativní buňka, ve které se nachází buňka generativní, vyklíčí v pylovou láčku. Tato pylová láčka prorůstá nucellem vajíčka a obsahuje generativní buňku. Generativní buňka se v pylové láčce dělí na buňku nástěnnou a spermatogenní, která se dělí na dvě neobrvené spermatické buňky (samčí gamety). Spermatické buňky vykazují především pasivní pohyb. Pylová láčka prorůstá nucellem až k archegoniu a krčkem arcgegonia dálé vniká k oosféře. Oplození jehličnanů je jednoduché. Jedna spermatická buňka oplodní oosféru za vzniku diploidní zygoty. Po oplození se dalším vývojem zygota vyvíjí v embryo a následně se celé vajíčko mění v semeno. Při vývoji semene vzniká z integumentu diploidní testa (osemení), nucellus zaniká a primární endosperm slouží k výživě embrya. Diploidní, bipolární embryo je za pomocí protáhlého suspenzoru postupně vtahováno do endospermu, kde se diferencují základy všech vegetativních orgánů. Základ kořínku směřuje k mikropyle (radicula), dělohy (cotyledones) obklopují základ růstového vrcholu stonku (plumola) a hypokotyl (spojující kořínek s růstovým vrcholem stonku). Semena mohou být křídlatá (Picea, Abies, Larix, většina Pinus) a bez křídlá (Araucaria, Pinus cembra, Pinus pinea). Semena s úzkou blanitou obrubou mají např. Taxodium. Semena leží v úžlabí semenné šupiny po jednom (Araucaria), nejčastěji po dvou (Pinales) nebo ve větším počtu (u některých Cupressales). Semenné šupiny mohou být také zdužnatělé a srůstající v megastrobilu, což je útvar podobný bobuli. U Juniperus tvoří tzv. galbulus. U Taxus je semeno ukryto v červeném epimatiu, které vzniká proriferací a zdužnatěním podsemenného valu. Klíčení jehličnanů je epigeické, kdy jsou dělohy vyneseny hypokotylem nad povrch půdy. Na Obr. 316
je znázorněn celý vývojový cyklus borovice (Vinter V.,
Macháčková P., 2013).
6
VINTER,V. Rostliny pod mikroskopem, s. 105, 2009.
31
Obr. 31: Vývojový cyklus borovice
32
IV. HOSPODÁŘSKÝ VÝZNAM A VYUŽITÍ JEHLIČNANŮ
IV. 1. VYUŽITÍ JEHLIČNANŮ V ZAHRADĚ Jehličnany se především využívají jako okrasné dřeviny zahrad a parků po celém světě. Pěstují se ve všech tvarech a velikostech od vysokých a úzkých po kulovité, převislé či dokonce nízko rostoucí. Jejich kuželovitý, klasický tvar, nelze přehlédnout v mnoha formálních zahradách. Některé druhy jsou naopak vhodné do živého plotu, kde mohou vytvářet ochranu proti větru i zvuku. Konifery lze pěstovat v nádobách a běžně se využívají jako bonsaje. Dále jsou jehličnany vděčným objektem k tvarování. Pro příměstské oblasti a hřbitovy jsou k dispozici pomalu rostoucí konifery všech tvarů. Růst jehličnanů je značně variabilní, některé vyrostou jen několik decimetrů za sto let, jiné až přes metr za jednu vegetační sezónu. Pro svůj zdravý růst vyžadují prostor, nemají rádi stísněné podmínky. Větve na stinném místě většinou hynou. Kromě velikosti a tvaru jsou oblíbenými dřevinami i pro svou rozmanitou barvu jehlic a textur. Barva může být především v různých odstínech zelené, šedé nebo modré až k exoticky zlaté a stříbrné. Existují také různobarevné formy. U některých zástupců mohou jehlice měnit barvu podle ročního období. Jiné jehličnany se pěstují pro krásnou kůru (např. Pinus bungeana) (Bitner, 2010). Při sázení jehličnanů platí několik pravidel. Pokud přesazujeme konifery, dbáme na to, aby se co nejméně porušil kořenový systém rostliny. Proto přesazování probíhá tzv. „s balem“ (s částí zeminy, která obklopuje kořenový bal). K sázení jehličnanů je nejvhodnější jarní (polovina dubna) a podzimní (začátek září) období. Jehličnany po zakořenění na novém místě nevyžadují mnoho péče. Proces zakořenění probíhá celkem dlouho (až dva roky) vzhledem k jejich pomalému vývoji kořenového systému. Všechny jehličnany je možno tvarovat řezem a zastřihovat (Kiss M., IIIyés C., 2008).
33
Kromě svých okrasných vlastností mají jehličnany také neopomenutelný přínos pro přírodu. Poskytují ochranu a úkryt živočichům, plodí jedlá semena pro různé druhy ptáků a savců.
Využití konifer pro člověka je širokosáhlé.
Nejvýznamnější je produkce dřeva a také mimodřevních produktů. Tradičně se používá každá část stromu (jehlice, kůra, kořeny, pryskyřice, semena a šišky). Jehličnany se staly předmětem úcty a užitku například u původních obyvatel oblastí severozápadního Pacifiku. Dále jehličnany oplývají bohatou mytologií a řadou folklórních zvyků. Objevovaly se v koloniálních vlajkách, také jsou zobrazeny ve výtvarném umění (cypřiše na obrazu Vincenta van Gogha) a hudbě (Římské pinie od Ottorina Respighiho) (Bitner, 2010).
Obr. 32: Calocedrus aureovariegata
34
IV. 2. DŘEVO JEHLIČNANŮ Jehličnaté dřeviny jsou vývojově starší než listnáče. Pro dřevo je charakteristická jednoduchá stavba s téměř pravidelnou strukturou, na které se podílejí jen dva druhy anatomických elementů, a to tracheidy a parenchymatické buňky. 95 % struktury dřeva tvoří tracheidy. Mají vláknitou strukturu, jsou zašpičatělé a orientované rovnoběžně s podélnou osou kmene. Mají délku 1,2 až 8 mm a šířku 10 až 80 µm. Jarní přírůstová vrstva má převážně vodivou funkci a její buněčná stěna je tenkostěnná, širší i kratší. Letní přírůstová vrstva tvořící letní dřevo letokruhu plní funkci mechanickou, buněčné stěny jsou užší, delší a tlustší. Parenchymatické buňky mají hranolovitý tvar s délkou 40 až 100 µm a šířkou 10 až 20 µm. Z obsahového složení parenchymatických buněk převažuje pryskyřice, třísloviny a minerální látky. Uložení parenchymatických buněk ve dřevě je rovnoběžné s osou kmene, kdy tvoří podélný dřevní parenchym a vertikální pryskyřičné kanálky, nebo mohou být orientovány kolmo na osu kmene, kde se podílí na stavbě dřeňových paprsků a horizontálních pryskyřičných kanálků7. Jehličnany mají zdřevnatělý kmen, který druhotně tloustne utvářením nových vrstev dřeva. Elementární složení suchého dřeva (vysušené na konstatntní hmotnost) je u různých dřevin prakticky stejné. Průměrně obsahuje 49,5 % uhlíku, 44,2 % kyslíku a 6,3 % vodíku. Kromě organických látek, které jsou podstatnou částí dřevní hmoty, obsahuje dřevo i minerální látky, ze kterých při spalování vzniká popel. Podíl popele se pohybuje v rozpětí 0,2 až 1,2 %. Rozdílný údaj o množství popele závisí na podmínkách růstu stromu, kvality půdy, ročního období, věku stromu, části stromu apod. Například množství popele po spálení kůry představuje 6 až 7 % popele, listů 3,5 až 4 % a kořenů 4 až 5 %. Chemické složky dřeva je možné rozdělit na hlavní složky (90 – 97 %) a doprovodné složky (3 – 10 %). Hlavní složky se dělí na sacharidovou část – celulóza, hemicelulóza (70 %) a aromatickou část – lignin (25 %). Celulóza tvoří v průměru 43 až 52 % hmotnosti jehličnatého dřeva. Doprovodné složky jsou organické (polymery, monomery) a anorganické (Požgaj A., 1997).
Ohýbací dřevo. URBAN, Jiří. Stavba dřeva [online]. 2012 [cit. 2014-07-29]. Dostupné z:http://www.ohybacidrevo.cz/vlastnosti/stavba-dreva 7
35
Dřevo jehličnanů má homogenní strukturu, proto se často používá k výrobě nábytku, je lehké, měkké a snadno se opracovává. Obecně se dřevo jehličnanů řadí mezi měkké s výjimkou tisu, který má dřevo tvrdé. Na příčném řezu kmenem lze pozorovat letokruhy, které se skládají ze světlé části jarního dřeva a tmavší, hustější vrstvy letních přírůstků dřevní hmoty. Radiální řez bez suků s rovnoběžnými kruhy takřka shodné tlouštky patří většinou jehličnanům, které jsou bohaté na pryskyřici. Jehličnaté stromy pokrývají rozsáhlé oblasti často v podobě monokulturních porostů. Měkké dřevo se vyznačuje zpravidla nízkou hustotou, světlou barvou (od žluté po hnědě rezavou) a zřetelnou texturou, která je výsledkem vysokého kontrastu mezi jarními a letními letokruhy. Výskyt měkkého dřeva je zpravidla ve chladnějších oblastech s proměnlivým klimatem, v mírnějších oblastech severní Evropy a Severní Ameriky, kde jeho výskyt sahá až do jihovýchodní části USA8. Dřevo je materiál s heterogenními vlastnostmi, vyznačuje se značnou pevností a je tradičně používaným stavebním materiálem v celé historii lidstva. Různé druhy stromů mají odlišné vlastnosti dřeva (Matovič A., 1992). Smrk ztepilý (Picea abies) má z jehličnatých stromů u nás největší plošné zastoupení (56 %). Dřevo smrku nemá rozlišeno jádro a běl (jen vyzrálé dřevo). Dřevo je žlutobílé, nahnědlé, lesklé. Letokruhy jsou dobře zřetelné s pozvolným přechodem mezi jarním a letním dřevem v rámci letokruhu. Pryskyřičné kanálky jsou drobné a patrné pouze na podélných řezech jako tmavší svislé pásky. Smrkové dřevo patří k měkkým a lehkým dřevům. Je méně trvanlivé a odolné proti houbám a hmyzu, dobře se suší, opracovává. Naopak se hůře impregnuje (má dobrou odolnost proti louhům a kyselinám. Smrkové dřevo patří k našim nejdůležitějším užitkovým dřevům a je to i jedno z nejvýznamnějších průmyslových dřev v Evropě. Používá se jako stavební a konstrukční dřevo pro nadzemní, vodní i pozemní stavby (střešní konstrukce, sloupy, vodní a mostní konstrukce, lešení, podlahovina, důlní dříví atd.), v nábytkářství ( nábytek, překližky, lišty), na chemické a polochemické zpracování (buničina, dřevovina, dřevotřískové desky). Nejlepší stejnoměrně rostlé kmeny s úzkými letokruhy poskytují rezonanční dřevo pro výrobu hudebních nástrojů. Z kůry smrku se vyrábí tříslovina pro koželužský průmysl (Matovič A., 1992). Práce se dřevem. Dřevo [online]. 2010 [cit. 2014-07-29]. Dostupné z: http://prace-sedrevem.spibi.cz/Drevo-Rozdeleni.html 8
36
Jedle bělokorá (Abies alba) má plošné zastoupení na území ČR cca 1, 8 %. Jedlové dřevo také nemá rozlišeno jádro a běl (pouze běl a vyzrálé dřevo bez barevného odlišení). Barva dřeva je špinavě bílá, šedobílá až hnědošedá. Letokruhy jsou dobře zřetelné s pozvolným přechodem mezi jarním a letním dřevem v rámci letokruhů. Zóna letního dřeva je dosti široká. Pryskyřičné kanálky chybí. Dřevo je lehké a měkké, dobře se opracovává, suší, loupe, je lehce štípatelné, hůře se impregnuje, je středně odolné proti houbám a hmyzu, méně pak proti povětrnostním vlivům. Jedlové dřevo má podobné zastoupení jako dřevo smrkové. Ve dřevařské praxi se obvykle nerozlišují. Jedlovému dřevu se dává přednost při pozemních a vodních stavbách (rošty, čluny), v bednářství, při zhotovování šindelů. Pro tmavší šedivou barvu, častou odlupčivost a větší rozdíly v tvrdosti jarního a letního dřeva je méně oblíbené než dřevo smrkové (Matovič A., 1992). Borovice lesní (Pinus sylvestris) je po smrku naší nejvýznamnější jehličnatou dřevinou. Plošné zastoupení v ČR je 18,5 %. Dřevo borovice lesní má četné nápadné pryskyřičné kanálky, které tvoří na příčném řezu zřetelné skvrny a na podélných řezech jemné tmavší pásky. Má rozlišeno jádro a běl. Běl je široká žlutobílá až narůžovělá často zamodralá. Jádro je světle až středně červenohnědé a na vzduchu tmavne. Letokruhy jsou dobře zřetelné. V rámci letokruhu bývá letní dřevo ostře ohraničeno od jarního. Borové dřevo patří mezi měkká a lehká dřeva. Jádrové dřevo je trvanlivé a odolné. Na druhou stranu je běl málo odolná proti houbám a hmyzu. Dřevo se dobře suší, opracovává, ale vzhledem k obsahu pryskyřic bývá, především povrch, opracování horší. Běl se lépe impregnuje, ale jádro je hůře impregnovatelné. Borové dřevo má širokou škálu použití. Zejména ve stavebnictví (stavební i konstrukční materiál pro venkovní stavby i interiéry, vodní stavby, mostní konstrukce, důlní dřevo), v nábytkářství, truhlářství (nábytek, dříve okna a dveře), na výrobu železničních pražců, sloupů, překližek, dřevotřískových a dřevovláknitých desek (Matovič A., 1992). Modřín opadavý (Larix decidua) zaujímá v našich lesích 2, 6 %. Modřínové dřevo má odlišeno jádro a běl. Běl je úzká a nažloutlá, jádro tmavěji červenohnědé, na vzduchu tmavne. Letokruhy jsou zřetelně ohraničené, ostrý přechod mezi jarním a letním dřevem v rámci letokruhů. Pryskyřičných kanálků je méně a jsou málo zřetelné. Dřevo se řadí ke dřevům středně těžkým a středně tvrdým. Je trvanlivé, pevné, odolné, dobře se suší, opracovává, loupe a řeže. Hůře se poté impregnuje. 37
Modřínové dřevo je jedno z nejcennějších a nejlepších dřev, vyhledávané zejména na vodní stavby a stavby lodí. Používá se také ve stavebním a nábytkovém truhlářství či v kolářství. Je odolné proti houbám a středně odolné proti hmyzu (Matovič A., 1992). Douglaska tisolistá (Pseudotsuga menziesii) je u nás introdukovaným druhem ze Severní Ameriky. Její zastoupení je prozatím malé. Dřevo je o něco hustší než dřevo smrkové a jedlové. Ve dřevě je rozlišeno jádro a běl. Běl je středně široká a narůžovělá, jádro červenohnědé na vzduchu tmavnoucí. Letokruhy jsou dobře zřetelné, často široké s rovněž širokou ostře ohraničenou zónou letního dřeva. Dřevo obsahuje pryskyřičné kanálky. Je méně trvanlivé, hůře se impregnuje, dobře se suší, opracovává, moří a leští. Douglaska patří mezi jedny z nejlepších jehličnatých severoamerických dřevin. U nás má dřevo douglasky obdobné využití jako dřevo smrkové nebo borové (stavební a konstrukční materiál pro vnější i vnitřní prostředí, na stavbu lodí, stožárů, výroba překližek aj.) (Matovič A., 1992). Tis červený (Taxus baccata) má v našich lesích jen nepatrné zastoupení. Tisové dřevo má z našich jehličnatých dřevin nejvyšší hustotu a je nejtvrdší. Má rozlišeno jádro a běl. Běl je úzká nažloutlá, jádro žlutohnědé až červenohnědé. Letokruhy bývají úzké, často vlněné s úzkou zónou letního dřeva. Pryskyřičné kanálky chybí. Tisové dřevo je vysoce trvanlivé, odolné proti houbám i hmyzu. Dobře se suší a opracovává. S ohledem na praktickou nedosažitelnost je zřídka používané. Dříve se z tisového dřeva zhotovovaly luky, kuše, samostříly, násadce ke kopím. Dále bylo ceněno v uměleckém truhlářství a řezbářství (Matovič A., 1992). Jalovec obecný (Juniperus communis) má v našich lesích jen velmi malé procentové zastoupení, ve většině případů se jedná o křovinné formy. V ČR je chráněnou dřevinou. Jalovcové dřevo patří mezi dřeva měkká a lehká (je však těžší než dřevo smrkové a borové) s charakteristickou aromatickou vůní. Má rozlišeni jádro a běl. Běl je nažloutlá a jádro žlutohnědé až fialově hnědé. Letokruhy jsou zřetelné, často zvlněné. Letní dřevo je úzké a málo kontrastní. Pryskyřičné kanálky chybí. Dřevo je trvanlivé, odolné proti hmyzu a dobře se opracovává. Praktické využití dřeva je nepatrné. Používá se především v uměleckém nábytkářství
38
a řezbářství. Dřevo příbuzného jalovce viržinského (Juniperus virginiana) se používá na výrobu tužek (Matovič A., 1992).
IV. 3. ŠKŮDCI A CHOROBY JEHLIČNANŮ Při pěstební praxi je nejefektivnějším způsobem, jak se vyhnout problémům se škůdci a chorobami jehličnanů, jejich pěstování v odpovídajících podmínkách. Naopak fyziologicky stresované rostliny jsou často náchylné na nadměrné horko, sucho, chlad, poškození větrem, bleskem, vichřici a více podléhají napadení škůdci a chorobami. Příčinou stresu může být chudá půda, znečištěné ovzduší, poškození kořenů, kůry, pesticidy a mnohé další. Nadměrná vlkost vede u konifer k problémům s chorobami. Paradoxně jsou rychle rostoucí a vitální stromy více náchylné k houbovému napadení, což je příčina nejčastějšího onemocnění stromů. Houba či jiný patogen proniká nechráněným dřevem a poškození propukne. Při pěstování konifer v zahradách či arboretech je důležitá včasná kontrola, která může zabránit rozvoji nepříznivé situace (Bitner, 2010). Další škody mohou způsobit jeleni či jiná spárkatá zvěř. Škody okusem a ohryzem se vyskytují po celý rok, ale hlavně během chladného období, kdy jsou listnaté stromy opadané. Jeleny přitahuje hlavně tis (Taxus) a zerav (Thuja), ale nikde není psáno, že ostatní druhy jsou před jeleny v bezpečí. Cenné dřeviny lze chránit před spárkatou zvěří oplocením. Dále jsou k dostání různé repelenty, ale jejich úspěšnost závisí hlavně na tom, zda jsou aplikovány pravidelně a po silných deštích. Škody mohou způsobit také malí hlodavci, jako jsou myši, hraboši, veverky a zajíci, kteří ničí konifery ohryzem kmenů a kořenů především pod sněhovou vrstvou a ožírají kůru, větve i pupeny. Opět je účinnou ochranou chemické ošetření. V mnoha zahradách jsou záměrně chovány kočky a psi, kteří populace těchto drobných škůdců redukují (Bitner, 2010). Hmyzí škůdci jsou nebezpeční až při svém přemnožení. Při výskytu malého množství, byť škodlivých hmyzích škůdců, není hned třeba sahat po pesticidech, jelikož to může vést k jiným problémům. Většina pesticidů je škodlivá i užitečnému hmyzu, hospodářským zvířatům, rybám i člověku. Pokud to situace dovolí je vhodnější aplikovat fyzické či jiné metody pro ničení těchto škůdců. Na jehlicích 39
borovic se často vyvíjejí housenky a housenice píďalky tmavoskvrnáče (Bupalus piniarius), dále pak bource borového (Dendrolimus pini), ploskohřbetky sosnové (Acantholyda posticalis), hřebenule borové (Diprion pini) a hřebenule ryšavé (Neodiprion sertifer). Jehlice mohou být poškozeny také obalečem prýtovým (Rhyacionia buoliana). Velmi nápadnými vatovými chomáčky na jehlicích douglasek
se
prozrazuje
korovnice
douglasková
(Gilletteella
cooleyi).
Na letorostech, větvích i kmenech se můžeme setkat s koloniemi šedočerného nebo hnědého hmyzu, zde se jedná o společenstva mšic (nejčastěji Cinara spp.). Mšice se objevují na smrcích, borovicích, jalovcích, cypříšovcích i cypřiších. Tyto mšice dosahují velikosti 3 – 6 mm a jsou tedy mnohem větší než běžné mšice na jiných rostlinách. U smrků způsobuje zelená mšice (Elatobium abietinum) žlutobílé zbarvení jehlic, které později hnědne a během konce zimy nebo na jaře jehličí opadá. Cedr může napadnout mšice cedrová (Cedrobium lapportei), která je šedohnědá, 2 mm velká a tvoří od konce jara do léta husté kolonie na bázi jehlic. Takto napadené jehlice uprostřed léta opadnou. Mezi významné škůdce patří i medovnice cypřišová (Cinara cupressivora), která napadá listy a větve cypřišů, cypřišovců a zeravů. Mezi další škůdce patří slivušky, které způsobují žlutohnědé zbarvení jehlic uprostřed léta a jejich předčasný opad. Nejcitlivější jsou na tyto škůdce smrky, jalovce, cedry, zeravy a cypřišky. Dále se mohou na jehlicích jalovců, cypřišů, cypřišovců a zeravů objevit bílé objekty s malou žlutavou skvrnou. V takovém případě se jedná o štítenku jalovcovou (Carulaspis juniperi), která při silném napadení způsobuje žloutnutí zelených větévek, které posléze hynou9. Jak je napsáno výše, jsou nejčastější přícinou chorob jehličnanů houby. Další onemocnění mohou způsobovat bakterie nebo viry. Houby nejčastěji způsobují opad jehličí, na kterém se objeví žluté skvrny. Dále se vyskytují i četné rzi, jako je například rez prosychání jehličí (Sphaeropsis sapinea, syn. Diplodia pinea) a hnědá sypavka borovice (Mycosphaerella dearnessii, syn. Schirrhia acicola). Tyto rzi postihují hlavně koncové špičky větviček a jehličí, časem velké plochy jehličí hnědnou a odpadnou. Desítky hub napadají poraněnou kůru stromů a způsobují houbovité onemocnění nebo rakovinu. Takto napadená místa jsou dobře patrná. K nejproblematičtějším patogenům jehličnanů patří rez Cronartium, černá skvrnitost
Arboristika. Nejčastější škůdci jehličnanů [online]. 2012 [cit. 2014-07-29]. Dostupné z: http://www.e-arboristika.cz/432-nejcastejsi-skudci-jehlicnatych-stromu 9
40
Phomopsis a Leucocytoma kunzei. Rakovinné onemocnění způsobuje měknutí a odumření větví, protože houbový patogen napadá běl stromu. Hlavním způsobem, jak předejít chorobám, je pěstování jehličnanů ve vhodných podmínkách a eliminace enviromentálního stresu (Bitner, 2010).
41
C. DIDAKTICKÁ ČÁST
I. ZAŘAZENÍ UČIVA O JEHLIČNANECH DO RÁMCOVÉHO VZDĚLÁVACÍHO PROGRAMU
Pro zpracování této kapitoly jsem čerpal z veřejného dokumetu (Rámcový vzdělávací program pro gymnázia), který vyšel v souladu s novými principy kurikulární politiky, zformulovanými v Národním programu rozvoje vzdělávání v ČR (tzv. Bílé knize) a zakotvenými v zákoně č. 561/2004 Sb., zákon o předškolním, základním, středním, vyšším odborném a jiném vzdělávání. Rámcově vzdělávácí programy (RVP) vymezují závazné rámce vzdělání pro jednotlivé etapy (pro předškolní, základní a střední vzdělání). Školní úroveň představují školní vzdělávací programy (ŠVP), podle nichž se uskutečňuje vzdělávání na jednotlivých školách. ŠVP si vytváří každá škola podle zásad stanovených v RVP. Rámcový vzdělávací program pro gymnázia je určen pro tvorbu ŠVP na čtyřletých gymnáziích a vyšším stupni víceletých gymnázií; stanovuje základní vzdělávací úroveň pro všechny absolventy gymnázií, kterou musí škola respektovat ve svém školním vzdělávacím programu; specifikuje úroveň klíčových kompetencí, jíž by měli žáci na konci vzdělávaní na gymnáziu dosáhnout; vymezuje závazný vzdělávací obsah (očekávané výstupy a učivo); zařazuje jako závaznou součást vzdělávání průřezová témata s výrazně formativními funkcemi; podporuje komplexní přístup k realizaci vzdělávacího obsahu, včetně možnosti jeho vhodného propojování, a předpokládá volbu různých vzdělávacích postupů, různých metod a forem výuky ve shodě s individuálními potřebami žáků; umožňuje modifikaci vzdělávacího obsahu pro vzdělávání žáků se speciálními vzdělávacími potřebami a žáků mimořádně nadaných. Výchovné a vzdělávací strategie, které se uplatňují při vyučování i mimovýukových aktivitách, by měly rozvíjet klíčové kompetence. Klíčové kompetence představují soubor vědomostí, dovedností, názorů, postojů a hodnot, které jsou důležité pro osobní rozvoj jedince, jeho aktivní zapojení do společnosti 42
a budoucí uplatnění v životě. Na čtyřletých gymnáziích a vyšším stupni víceletých gymnázií by si žák měl osvojit: kompetenci k učení, kompetenci k řešení problému, kompetenci komunikativní, kompetenci sociální a personální, kompetenci občanskou a kompetenci k podnikavosti. Vzdělávací obsah na čtyřletých gymnáziích a na vyšším stupni víceletých gymnáziíí je v RVP pro gymnázia orientačně rozdělen mezi osm vzdělávacích oblastí. Vzdělávací obor biologie spolu s chemií, fyzikou, geografií a geologií náleží do vzdělávací oblasti Člověk a příroda. Tato vzdělávací oblast by měla především odkrývat metody vědeckého výzkumu zákonitostí, jimiž se řídí přírodní procesy. Má-li být přírodovědné vzdělání na gymnáziích kvalitní a pro žáky prakticky využitelné, je zapotřebí, aby bylo orientováno v první řadě na hledání zákonitých souvislostí mezi poznanými aspekty přírodních objektů či procesů, a nikoliv jen na jejich pouhé zjištění, popis nebo klasifikaci. Takový přístup podněcuje žákovu hlubší touhu po poznání řádu okolního světa a nabízí mu možnost intenzivního prožitku z vlastních schopností tento řád hledat a poznávat. Zkoumání přírody vyžaduje komplexní, tj. multidisciplinární a interdisciplinární přístup, a tím i úzkou spolupráci jednotlivých přírodovědných oborů. Rámcový vzdělávací program pro gymnázia vymezuje pro obor biologie několik vzdělávacích oblastí: obecná biologie, biologie virů, biologie bakterií, biologie protist, biologie hub, biologie rostlin, biologie živočichů, biologie člověka, genetika a ekologie. Výukový materiál o jehličnanech se řadí do vzdělávacího obsahu biologie rostlin, kde se od žáka očekávají následující výstupy. Žák: popíše stavbu těl rostlin, stavbu a funkci rostlinných orgánů; objasní princip životních cyklů a způsoby rozmnožování rostlin; porovná společné a rozdílné vlastnosti stélkatých a cévnatých rostlin; pozná a pojmenuje (s možným využitím informačních zdrojů) významné rostlinné druhy a uvede jejich ekologické nároky; zhodnotí rostliny jako primární producenty biomasy a možnosti využití rostlin v různých odvětvích lidské činnosti; posoudí vliv životních podmínek na stavbu a funkci rostlinného těla; zhodnotí problematiku ohrožených rostlinných druhů a možnosti jejich ochrany. Učivo je rozděleno do čtyř kategorií: morfologie a anatomie rostlin, fyziologie rostlin, systém a evoluce rostlin, rostliny a prostředí.
43
II. DIDAKTICKÉ ZÁSADY VE VÝUCE BIOLOGIE NA STŘEDNÍCH ŠKOLÁCH
Didaktické zásady jsou obecné normy, jejichž respektování umožňuje zajistit úspěšný a bezproblémový průběh vzdělávacího procesu a bezpečné dosažení vzdělávacích cílů. Pojetí didaktických zásad je proměnlivé v čase, a to v závislosti na měnících se společenských požadavcích a na výsledcích vzdělávání (Vinter, 2009). Nejvýznamnějšími didaktickými zásadami jsou zásada vědeckosti, zásada přiměřenosti
a
srozumitelnosti,
zásada
názornosti,
zásada
soustavnosti
a posloupnosti, zásada trvalosti, zásada spojení školy se životem a spojení teorie s praxí,
zásada
individuálního
přístupu
k žákům,
zásada
respektování
mezipředmětových vztahů a zásada hygieny a bezpečnosti výuky (Vinter, 2009). Zásada vědeckosti říká, že obsah učiva musí odpovídat moderním poznatkům z vědy. Pro dodržení této zásady je nutno u učitelů dbát na to, aby byly nové informace s didaktickými transformacemi zařazeny do výuky. Dále je důležité se vyvarovat antropomorfismů (přisuzování lidských vlastností věcem, zvířatům nebo rostlinám) a antropocentrismu (názor, který hlásá, že zvířata a rostliny jsou tu především pro účely člověka) (Vinter, 2009). Zásada přiměřenosti a srozumitelnosti se uplatňuje při respektování věkové zvláštnosti studentů (nižší a vyšší stupeň gymnázií). Není dobré žáky zahlcovat přemírou faktů s příliš obtížným učivem, což vede k přetěžování studentů, či naopak přednést výklad malého objemu s příliš snadným učivem. Důležité je odlišit podstatné od nepodstatného. V nárůstu množství informací (především v molekulární biologii a genetice) je v dnešní době dodržení zásady srozumitelnosti a vědeckosti velmi obtížné, a proto se tato témata stávají stěžejními v pojetí didaktiky biologie (Vinter, 2009). Další důležitou zásadou je zásada názornosti. Člověk přijímá informace nejefektivněji a v největším množství pomocí zraku. Ale ani u používání názorných pomůcek se nic nesmí přecenit, protože přemíra názornosti může vést ke zpomalení rozvoje kreativního a abstraktního myšlení žáků (Vinter, 2009). 44
Zásada soustavnosti a posloupnosti bývala tradičně shrnována do několika didaktických
pravidel:
„od
konkrétního
k obecnému
a
abstraktnímu,
od jednoduchého ke složitému, od méně náročného k náročnějšímu, od jednotlivostí k celku, od blízkého ke vzdálenějšímu, od známého k neznámému“. Dodržování tohoto šablonovitého rozdělení nemusí být vždy nejefektivnější. Někdy je naopak výhodnější začít opačně, například postupovat od celku k jednotlivostem. Studentům se tak umožní lépe a rychleji porozumět dané problematice studovaných jevů v širších vzájemných souvislostech (Vinter, 2009). Naplnění zásady spojení školy se životem a spojení teorie s praxí znamená především přesvědčit studenty o smysluplnosti výuky a jejím praktickém využití. Vhodným nástrojem je například navázání spojení s nějakou místní organizací, která má vztah k biologii (Vinter, 2009). Zásada individuálního přístupu k žákům bere ohled na studenty nadanější a méně nadané a na to, zda chtějí dále studovat biologii či nikoliv, a jestli mají nějaké psychické, zdravotní nebo sociální problémy (Vinter, 2009). Zásada respektování mezipředmětových vztahů se využívá pro vhodné tematické celky učiva s integrací z příbuzných vzdělávacích oborů či vyučovacích předmětů. Nejčastěji dochází k integraci biologie s chemií, fyzikou, geografií, matematikou a jejím aplikacemi, výchovou ke zdraví či například výtvarnou výchovou (Vinter, 2009).
45
III. DIDAKTICKÉ ZPRACOVÁNÍ VYBRANÝCH ZÁSTUPCŮ JEHLIČNANŮ III. 1. DIDAKTICKÉ ZPRACOVÁNÍ ANATOMICKÝCH ZNAKŮ JEHLIČNANŮ V teoretické části diplomové práce je popsána anatomická stavba kořenu, stonku a listu. Tato kapitola je určena pro didaktické zpracování vytvořeného výukového materiálu, který slouží k názornému pochopení dané problematiky. Dřevo jehličnanů má jednoduchou homoxylní stavbu. Blokdiagram homoxylního dřeva je znázorněn na Obr. 33, ve kterém můžeme pozorovat tracheidy letního a jarního dřeva, tracheidy a parenchym dřeňových paprsků či dvůrkaté tečky s torusem ve stěnách tracheid (Vinter, 2009).
Obr. 33: Blokdiagram homoxylního dřeva jehličnanů
Dále byly v rámci diplomové práce připraveny příčné řezy dřevem modřínu opadavého (Larix decidua) a borovice černé (Pinus nigra), které jsou popsány na Obr. 34 a Obr. 35.
46
Obr. 34: Příčný řez dřevem Larix decidua
Obr. 35: Příčný řez dřevem Pinus nigra
47
Kromě výše uvedených příčných řezů dřevem jehličnanů byl dále připraven příčný řez jehlicí borovice černé (Pinus nigra) (Obr. 36) a detail jejího cévního svazku (Obr. 37).
Obr. 36: Příčný řez jehlicí Pinus nigra
Obr. 37: Detail cévního svazku jehlice Pinus nigra
Jehlice
byly
řezány
v bezové
duši.
Ke
konzervaci
byl
použit
glycerol – etanol v poměru 1:3. Vytvořené řezy byly přeneseny na podložní sklíčko do kapky vody. Pro zvýraznění struktur bylo použito barvivo safranin. Před mikroskopováním byl řez uzavřen mezi krycí a podložní sklíčko.
48
III. 2. DIDAKTICKÉ TYPY Pro výuku jehličnanů na středních školách je důležité vybírat zástupce, kteří optimálně reprezentují oddělení Pinophyta (didaktické typy). Jsou to především zástupci obecně známí (např. běžné užitkové dřeviny, známé okrasné jehličnany, běžné konifery v blízkém okolí školy apod.) a s typicky vyvinutými i snadno pozorovatelnými strukturami, které charakterizují např. určitou čeleď. Uvedené samozřejmě platí i pro živočichy a ostatní rostliny, ale ty nejsou předmětem této diplomové práce. Nejužívanějším zástupcem jehličnanů, na kterém se studenti středních škol učí celkovou charakteristiku oddělení Pinophyta, je borovice lesní (Pinus sylvestris). Mimo borovici lesní (Pinus sylvestris) jsem vybral pro další didaktické zpracování tyto zástupce: borovice kleč (Pinus mugo), borovice černá (Pinus nigra), smrk ztepilý (Picea abies), jedle bělokorá (Abies alba), modřín opadavý (Larix decidua), tis červený (Taxus baccata), zerav západní (Thuja occidentalis) a jalovec obecný (Juniperus communis).
III. 3. BOROVICE (Pinus)
Obecná charakteristika rodu borovice (Pinus): K tomuto rodu patří stromy a keře s přeslenitým větvením. Vždyzelené jehlice vyrůstají nejčastěji po dvou, po třech nebo po pěti. Jen výjimečně jsou jehlice po jedné nebo je jich více než pět (max. osm). Samčí šištice bývají nahloučené ve spodní části prýtu, samičí jsou postranní, někdy přímo pod vrcholem prýtu. Šišky mají šupiny na konci ztloustlé v tzv. štítek, který poskytuje výrazné rozlišovací znaky. Šišky většinou dozrávají ve druhém roce. Rod obsahuje 80 – 100 druhů, rozšířených v Euroasii i Severní Americe z oblasti tajgy až do subtropů a tropů v Quatemale, severní Africe, Malajsku a Indonésii. V mnoha zemích představují různé druhy borovic významné hospodářské dřeviny, ať už původní nebo vysázené (Chmelař, 1981). 49
Zástupci: Borovice černá (Pinus nigra), borovice osinatá (Pinus aristata), borovice sibiřská (Pinus sibirica), borovice těžká (Pinus ponderosa), borovice vejmutovka (Pinus strobus), borovice deskovitá (Pinus tabulaeformis), borovice hustokvětá (Pinus densiflora) (Chmelař, 1981). Na našem území rostou spontánně čtyři druhy borovic rodu Pinus: borovice lesní (Pinus sylvestris), borovice limba (Pinus cembra), borovice kleč (Pinus mugo) a borovice blatka (Pinus uncinata) (Chmelař, 1981).
Borovice lesní (Pinus sylvestris) Popis: Statný strom až 40 metrů vysoký. Na extrémních stanovištích může být nižší, někdy dokonce jen keřovitého vzrůstu (např. na hranici tundry a lesotundry), kde mívá křivolaký kmen (Úradníček, 2003). Věk: Dosahuje stáří kolem 300 let. Na exponovaných místech, kde chybí konkurence, se může tato borovice dožít i 500 let (Musil, 2002). Koruna: V severní a severovýchodní části evropského areálu je koruna spíše štíhlá s jemným ovětvením. Ve střední a jižní části evropského areálu převažují jedinci s klenutou až deštníkovou korunou. Jehlice jsou směstnány na drobných brachyblastech po dvou ve svazečcích (Musil, 2002). Kmen: Kmen je přímý a větvený až v horní čtvrtině. Na extrémních stanovištích bývá často křivolaký. V dolní části je krytý silnou, rozpukanou borkou. V horní části kmene se tenká borka odlupuje v papírovitých lístcích a je rezavě červená nebo oranžová. Hrubší borka bývá úzce šupinovitá, lasturovitá či široce deskovitá. Dřevo je měkké s jádrem (Musil, 2002). 50
Kořenový systém: Kořenový systém je mohutný s většinou zachovalým kůlovým kořenem, který zasahuje do hloubky 1,5 – 3 metry. Časté jsou také boční kořeny, které se posléze obracejí dolů. Tyto horizontální kořeny rostou ve vrstvě do 20 centimetrů pod půdním povrchem, což je důvodem vzniku chůdovitých kořenů na pohyblivých píscích. Kořenový systém velmi dobře kotví nadzemní část v zemi. Borovice lesní netrpí vývraty a je proto považována za zpevňující dřevinu (Musil, 2002). Šištice, šišky: Základy samčích šištic jsou vytvořeny již v podzimním létě předchozího roku, kde se zakládají na bázi pupenu připraveného k prodlužovacímu růstu v roce následujícím. Nejčastěji vyrůstají v dolní části koruny na krátkých bočních větvičkách. Základy samičích šištic jsou také tvořeny v předchozím létě. Jsou však jen mikroskopické velikosti, umístěné po 1 – 3 ve špičce pupenů připravených k prodlužovacímu
růstu
následujícího
roku.
Samičí
šištice
se
objevují
na nejvitálnějších výhonech, zejména v horní části koruny, nebo jejích osluněných částech. Krátce po opylení semenné šupiny samičích šištic tloustnou. Pylová zrna klíčí a vysílají krátkou pylovou láčku. V té době samičí šištice přestávají směřovat dopředu (ve směru růstu letorostu) a obracejí se zpět. Do podzimu dorůstají velikosti lískového ořechu. Naklíčený pyl zůstává po dvanáct měsíců dormantní. Teprve po roce po opylení obnovuje klíčící pyl svůj růst a oplodní vajíčko. Krátce na to se celý útvar začne rychle zvětšovat a počátkem léta dosahuje konečné velikosti šišky, což je 3 – 6 cm délky. Na podzim druhého roku semeno dospívá a šišky dozrávají. K hlavnímu otevírání šišek dochází v předjaří třetího roku. Prázdné šišky pak během léta třetího roku odpadávají (Musil, 2002). Semena: Semena jsou hnědá až černá a opatřena kleštičkovitě objímavým křídlem (Musil, 2002). Rozšíření: Borovice lesní má velmi rozlehlý areál, který zabírá téměř celou Evropu a podstatnou část lesních oblastí Asie (Úradníček, 2003). 51
Ekologie: Borovice lesní je dřevina světlomilná. Proto se výhodně hodí k zakládání porostů na holé ploše. Tento druh borovice je schopen krýt potřebu vody z mnohem větší hloubky než jiné dřeviny. Vyskytuje se tedy i na stanovištích velmi suchých, kde ostatní dřeviny již nemají šanci na přežití. Borovice lesní dokáže vyklíčit i v štěrbinách holých skal a vyskytovat se na nejrozmanitějších půdách různých hornin. Je tedy extrémně nenáročná na půdu a nemá v tomto ohledu žádnou konkurenci. V přirozených podmínkách je vytlačována z lepších stanovišť druhy, které lépe snášejí zastínění. Proto jsou pro borovice typická extrémní půdní stanoviště (suché písky, rašeliny, vápencové skály apod.) (Chmelař, 1981). Využití: Borovice
lesní
je
v našem
lesním
hospodářství
nejvýznamnějším
jehličnanem po smrku a její dřevo nachází široké uplatnění. Poskytuje výborný materiál pro stavebnictví a truhlářství. Dřevo se zpracovává na železniční pražce a telegrafní tyče a vzhledem k vysoké trvanlivosti dřeva se hodí na použití ve vodním stavitelství lépe než smrk. Dále se z borovic dodnes těží pryskyřice na terpentýn a jiné výrobky (smolaření). Destilací silně smolnatého dřeva, pařezů i větví se dříve získával dehet, loučový olej a černá smůla. Zahradnické využití je omezené. V posledních desetiletích nalézá borovice lesní stále větší oblibu jako vánoční stromek, i když roste rychle a tudíž má řídké přesleny (Úradníček, 2003). Zajímavosti: U borovice lesní, v podzemní části, působí kyselina (indol-3-octová) stimulačně na zakládání nových laterálních kořenů, což způsobí dichotomické (vidličnaté) větvení kořene (Businský, 2011).
52
Obrazová fotodokumentace borovice lesní (Pinus sylvestris):
Borovice kleč (Pinus mugo) Popis: Borovice kleč je menší či větší keřovitý jehličnan s větvemi na bázi k zemi přitisklými a na konci vystoupavými. V příznivých podmínkách se větve napřimují a dosahují výšky 3 – 4 metry. Na exponovaných lokalitách je limitujícím faktorem výška sněhové pokrývky, zde může borovice kleč dosáhnout výšky jen několik decimetrů. Jehlice jsou dosti hustě směstnány u sebe a vyrůstají ve svazečku po dvou (Úradníček, 2003). Věk: Dosahuje stáří až několik set let, přibližně se udává kolem 350 let (Musil, 2002).
53
Dřevo: Dřevo je těžké, tvrdé, houževnaté a silně pryskyřičnaté. Obsahuje červenohnědé jádro (Musil, 2002). Kořenový systém: Kořenový systém obsahuje mohutné postranní kořeny, které dobře zpevňují půdu. Hlavní kůlový kořen chybí (Musil, 2002). Šištice, šišky: Samčí šištice dosahují délky v rozmezí 1,2 – 1,4 cm a jsou oranžové nebo karmínové. Samičí šištice jsou krátce válcovité a fialové. Šišky bývají zpravidla přisedlé nebo krátce stopkaté, vejcovité, aktinomorfní (tvar pravidelný, souměrný dle více rovin) s délkou 2 – 6 cm. Na podzim prvního kalendářního roku jsou fialové a ojíněné. Dozrávají koncem druhého roku a mění barvu na tmavě hnědou. Šišky mají po dozrání ploché štítky bez hrotů a pupek je černě olemovaný (Musil, 2002). Semena: Semena vylétávají počátkem třetího roku. Pokud je příznivé počasí na podzim druhého roku, mohou semena dozrát v tuto dobu (Musil, 2002). Rozšíření: Borovice kleč je evropská dřevina s malým areálem v horách střední a jihovýchodní Evropy. Můžeme ji nalézt všude v Alpách a to řidčeji v západní a hojněji ve východní části tohoto horského systému. Na našem území je souvislá křovinná formace kleče pouze nad hranicí lesa v Krkonoších. Tak jako jinde v hercynských oblastech, je i u nás kleč hojná ve vyšších polohách (Kvilda), Krušnohoří (Boží dar, Hora sv. Šebestiána), v Jizerských horách (Jizerská louka) a v menší míře také ve Slavkovském lese (Úradníček, 2003). Ekologie: Borovice kleč je silně světlomilná dřevina, která není schopná růst v zástinu. Typické jsou pro ni stanoviště, kde ji jiné dřeviny nemohou ohrozit (nad hranicí lesa, na nevyhovujících podkladech jako je rašelina apod.). Tento druh borovice se dokáže 54
snadno vyrovnat s rozmanitým množstvím přístupové vody. Je také velmi tolerantní ke geologickému podloží. Rovněž je odolná vůči klimatickým extrémům a relativně tolerantní k imisím (Úradníček, 2003). Využití: Z mladých prýtů se dříve těžil terpentýn (benátský nebo karpatský balzám), který byl používaný v kosmetice a medicíně. Kleč nabyla velkého významu jako ochranná dřevina ve vyšších horských oblastech, zejména jako zábrana na lavinových svazích. Velké uplatnění nachází také jako oblíbená dřevina v sadovnictví. Tato borovice je především vysazována v malých zahrádkách a skalkách. V dnešní době se čím dál častěji využívá k ozeleňování i v nižších polohách. V jižních částech USA byla úspěšně využita k zalesňování tamějších polopouští (Úradníček, 2003). Zajímavosti: Borovice kleč slouží ke zpevnění svahů i jako živý plot proti větrům. Její dřevo má načervenalé jádro, které je bohaté na pryskyřici. Je velmi odolná proti znečištěnému ovzduší a je mrazuvzdorná. Obrazová fotodokumentace borovice kleč (Pinus mugo):
55
Borovice černá (Pinus nigra) Popis: Statný strom, který dosahuje na příznivých stanovištích výšky až 50 metrů s průměrem kmene přes 1 metr (Úradníček, 2003). Věk: Dosahuje stáří přes 500 let (Musil, 2002). Koruna: Koruna bývá v mládí kuželovitá, v dospělosti pak okrouhlá, rozložitá až plochá. Olistění je bohaté. Jehlice jsou tmavé, dlouhé, tuhé, obvykle hustě nahloučené a ve svazečku po dvou (Musil, 2002). Kmen: Kmen je většinou přímý, válcovitý, náhle zakončený korunou se silnými větvemi (Musil, 2002). Kořenový systém: Kořenová soustava je charakterizována výrazným kůlovým kořenem. Na skalách kořeny často obepínají i velké balvany a pronikají velkou silou do štěrbin. Upevnění v podloží je proto velmi pevné, tudíž nedochází k vývratům (Musil, 2002). Šištice, šišky: Samčí šištice jsou žluté, dva centimetry dlouhé a vyrůstají na bázi nových výhonů v nižších částech koruny. Po vypadání pylu samčí šištice zaschnou a během několika týdnů opadnou. Samičí šištice jsou jasně červené asi 2 centimetry dlouhé, vyrůstající poblíž vrcholů nových letorostů v horní části koruny. Oplodněné šištice ve druhé vegetační sezóně zelenají a od dubna do podzimu, kdy dozrávají, rychle rostou (Musil, 2002).
56
Semena: Semena jsou načervenale hnědá, často kropenatá, dlouhá 5 – 8 milimetrů, s křídlem (Musil, 2002). Rozšíření: Borovice černá je jihoevropská dřevina, která je rozšířená v celé středomořské oblasti od Pyrenejského poloostrova na západě, přes Apeninský a Balkánský poloostrov na východ až do Malé Asie. Dále zasahuje na sever po rakouskou část Dunaje, Krym a Kavkaz. Na jihu je rozšířená po severozápadní Afriku (Maroko, Alžírsko) (Úradníček, 2003). Ekologie: Borovice černá je světlomilná dřevina, velmi náročná na vláhu. Snáší mělké vysychavé půdy v teplých oblastech. Typická stanoviště pro tuto borovici jsou vápencové skály, kde roste na nejnepřístupnějších místech. V okruhu svého přirozeného rozšíření v teplých oblastech snáší dobře klimatické extrémy, ale špatně se přizpůsobuje krátké vegetační době ve vyšších zeměpisných šířkách. Je velmi odolná ve velkoměstském prostředí a snáší znečištěné ovzduší průmyslových oblastí (Chmelař, 1981). Využití: V některých místech jižní Evropy je borovice černá významnou hospodářskou lesnickou dřevinou, která je schopna poskytovat kmenovinu, tam, kde ostatní dřeviny mají velmi omezený růst. V našich podmínkách se druh osvědčil zejména při zalesňování v nejteplejších a nejsušších místech státu, především na skalnatých vápencových podkladech. V málo civilizovaných oblastech, jako např. na Balkáně, se ploché třísky dřeva této borovice používaly na svícení jako louče. Druh se také využívá k těžbě pryskyřice smolařením. Další uplatnění má borovice černá v sadovnictví. V parcích velkých měst a v průmyslových oblastech se stala oblíbenou jehličnatou dřevinou (Úradníček, 2003).
57
Zajímavosti: Borovice černá má hluboký kořenový systém a silný hlavní kůlový kořen. Její dřevo je dosti měkké, jemné, ohebnější a trvanlivější než u borovice lesní. Dále tato borovice značně trpí okusem a podléhá snadno požárům. Obrazová fotodokumentace borovice černá (Pinus nigra):
III. 4. SMRK (Picea)
Obecná charakteristika rodu smrk (Picea): K tomuto rodu patří stromy s průběžným kmenem, přeslenitým větvením a kuželovitou korunou. Jednoleté prýty smrku jsou rýhované a mají odstávající listové polštářky. Jehlice jsou vždyzelené, většinou ploché s vystouplým kýlem na svrchní straně. Šištice jsou rozmístěny jednotlivě. Samčí šištice vyrůstají po stranách prýtu a samičí na jeho konci. Šišky jsou převislé, dozrávající ve stejném roce a v celku odpadající. Rod obsahuje přes 40 druhů v evropském, asijském a severoamerickém areálu. Druhy jsou rozšířeny od oblastí tundry až do vysokých pohoří subtropů Mexika a na jihu do Himalájí. Většina smrků patří mezi lesnicky významné dřeviny mnoha oblastí (Chmelař, 1981).
58
Zástupci: Mezi nejvýznamnější zástupce patří: smrk sibiřský (Picea obovata), smrk východní (Picea orientalis), smrk sivý (Picea glauca) (Chmelař, 1981). Na našem území je pouze jeden domácí druh, a to smrk ztepilý (Picea abies). Mezi další významné zástupce patří smrk pichlavý (Picea pungens), smrk sitka (Picea sitchensis) a smrk omorika (Picea omorica) (Chmelař, 1981).
Smrk ztepilý (Picea abies) Popis: Smrk ztepilý patří celkově mezi nejdůležitější hospodářské dřeviny střední a severní Evropy. Dosahuje výšky až 50 metrů. V současné době je hojně rozšířený i mimo oblast svého přirozeného rozšíření (Úradníček, 2003). Věk: Dosahuje stáří od 300 let do 500 let (Musil, 2002). Koruna: Koruna je pyramidální, do vysokého věku špičatá a pravidelně přeslenitá. Na horských lokalitách, které jsou vystaveny častým větrům z jednoho směru, mohou vznikat jednostranné vlajkové koruny. Jehlice vyrůstají na svislých výhonech a větévkách a jsou radiálně uspořádané. Jehlice na svrchní straně vodorovných prýtů směřují téměř kupředu, na spodní straně těchto prýtů jsou rozčísnuté. Na stromě jehlice vytrvávají 6 – 9 let, ale při velkém imisním zatížení úměrně méně (Musil, 2002). Kmen: Kmen je štíhlý až válcovitý s často značně vyvinutými kořenovými náběhy. Kůra bývá zpočátku světle hnědá, tenká, šupinatá, později šedne a odlupuje se v plochých tenkých šupinách. Ve spodní části kmene bývá borka podélně rozpraskaná. Proměnlivost kůry je značně velká, především roste se stářím stromu.
59
Dřevo je bledě nažloutlé, měkké, lehké, pružné, snadno opracovatelné a obsahuje drobné pryskyřičné kanálky (Musil, 2002). Kořenový systém: Smrk patří ke stromům, které se řadí mezi dřeviny s plochým, nedostatečně zakotveným kořenem v půdě. Proto často podléhá bořivým větrům. Kořenový systém smrku je charakterizován jasným odlišením horizontálních a vertikálních kořenů. Při půdním povrchu bývají uloženy silné kořeny, z nichž vyrůstají četné tenčí kořeny. Při růstu smrku na trouchnivějícím pařezu či padlém stromu mohou později vznikat chůdovité kořeny (Musil, 2002). Šištice, šišky: Samčí šištice jsou elipsoidní, 2 – 2,5 cm dlouhé, nejčastěji žlutavě červené a umístěné mezi jehlicemi na jednoletých prýtech. Samičí šištice jsou dlouhé až 6 cm, přisedlé, vzpřímené a zbarvené zeleně nebo červeně. Šišky jsou před dozráním nazelenalé, po dozrání hnědnou. Mají válcovitý tvar a délku až 20 cm. Šišky dozrávají na podzim prvního roku, po jejich otevření a vypadnutí okřídlených semenopadávají celé (Musil, 2002). Semena: Semena jsou malá, tmavě hnědá s křídlem, které může být až 5x delší než semeno. Klíčivost semen zůstává zachována až několik let (Musil, 2002). Rozšíření: Smrk ztepilý má rozlehlý eurasijský areál, který zasahuje přes celou Sibiř na východ až k Ochotskému moři. Vlastní evropský areál smrku ztepilého se dělí na dvě části: severská oblast (zabírá téměř celou Skandinávii a zasahuje na jih do Pobaltí a odtud k východu přes střed evropské části Ruska k Uralu), druhou oblastí je středoevropsko – balkánská (ta zabírá horské soustavy střední a jihovýchodní Evropy). Ve druhé středoevropsko – balkánské oblasti není areál výskytu smrku ztepilého souvislý, ale rozpadá se na jednotlivá horstva (Úradníček, 2003).
60
Ekologie: Smrk ztepilý patří mezi světlomilné dřeviny, ale v mládí snáší zástin, což je hlavní příčina toho, proč snadno vniká do porostů jiných dřevin a zaujímá jejich místo. V hospodářských lesích je často vysazován v tzv. druhé etáži pod borovicemi nebo modříny. Smrkové porosty jsou hodně semknuté a pohlcují většinu dopadajícího světla. Z důvodu, že smrk ztepilý má mělké kořeny, jej snadno postihují suchá léta. Nejpříznivější stanoviště se vyznačují rovnoměrnou vlhkostí. Smrkové mlaziny mají velkou spotřebu vody, a tak se může stát, že původně mokré půdy proschnou (meliorace). Smrk je přizpůsoben spíše krátké vegetační době. Nejvíce mu vyhovuje krátké a chladné léto. Smrk je citlivý na znečištěné ovzduší a nehodí se proto tedy do parků velkých měst. Je hodně citlivý na průmyslové exhalace, především SO2, což se projevuje jeho rozsáhlým hynutím, u nás např. v Krušných a Jizerských horách (Chmelař, 1981). Využití: Smrk je naší hlavní hospodářskou dřevinou a je proto oporou dřevařského průmyslu. Zpracovává se především na řezivo, papír i palivo. Mimo to se jeho dřevo uplatňuje ve stavebnictví i truhlářství. Ve vybraných lokalitách se smrkové dřevo využívá jako dřevo rezonanční k výrobě hudebních nástrojů. Na ozvučené dřevo se vyhledávaly dříve
kmeny s vlnkovanými
letokruhy. Pryskyřice smrku
se zpracovává na bednářskou smůlu, kalafunu a terpentýn. Neopomenutelný je jeho přínos v podobě dekorace (vánoční stromky). Dále se uplatňuje v zahradnictví, kde se spotřebuje mnoho klestu na zimní ochranu choulostivých rostlin. Významné místo má smrk také v sadovnictví, a to především jeho kultivary (Úradníček, 2003). Zajímavosti: Smrk ztepilý má odlišné horizontální a vertikální kořeny, při povrchu jsou uloženy silné kořeny, ze kterých vyrůstají četné tenčí kořenové výběžky – nedostatečné zakotvení v půdě → náchylný na bořivé větry.
61
Obrazová fotodokumentace smrk ztepilý (Picea abies):
III. 5. JEDLE (Abies)
Obecná charakteristika rodu jedle (Abies): Jedle
jsou
stromy
s průběžným
kmenem,
pravidelným
větvením
v přeslenech a kuželovitou nebo válcovitou korunou. Jednoleté prýty jsou bez listových polštářků a nebývají rýhované. Jehlice jsou vždyzelené a většinou ploché s vrchní stranou opatřenou žlábkem. Šištice jsou umístěny po stranách prýtu. Samičí šištice bývají nahloučené a samčí jednotlivé. Šišky jsou vzpřímené a dozrávají v témže roce. Po dozrání a opadu semen i šupin zůstává vřeteno holé i několik let. Tento rod čítá kolem 40 druhů. Jedle jsou rozšířeny v Evropě, Severní Americe a severní Africe. Areály sahají od lesotundry až do hor subtropů v Guatemale, severní Africe a Himaláji. Některé druhy jsou významnými lesnickými dřevinami v oblastech svého přirozeného rozšíření (Chmelař, 1981). 62
Zástupci: Mezi významné zástupce tohoto rodu patří: jedle sibiřská (Abies sibirica), jedle Nordmannova (Abies nordmanniana), jedle stříbrná (Abies procera), jedle balzámová (Abies balsames), jedle Nikko (Abies homolepis), jedle obrovská (Abies grandis) a jedle ojíněná (Abies concolor) (Chmelař, 1981). Naším jediným domácím druhem je jedle bělokorá (Abies alba) (Chmelař, 1981).
Jedle bělokorá (Abies alba) Popis: Jedle bělokorá je významná dřevina hor jižní a střední Evropy. Dorůstá výšky kolem 40 metrů. Největších rozměrů dosahuje jedle ve smíšených lesích s bukem a smrkem (Úradníček, 2003). Věk: Jedle se dožívá až 500 let (Musil, 2002). Koruna: Koruna je kuželovitá a velmi pravidelně rozvětvená, později je válcovitá. Větve vyrůstají přibližně vodorovně (kolmo ke kmeni) a větví se do plochých, vodorovných útvarů. Mladé větvičky jsou chlupaté. V horních částech koruny však větve nasedají v ostrém úhlu. Jehlice svírají úhel 180° a na rubu mají dva nápadné stříbřité proužky, ale struktura jehlic může být značně variabilní. Zastíněné jehlice bývají ploché, tupé nebo vykrojené a kolem prýtu uspořádané hřebenitě. Osluněné jehlice jsou špičaté či zaoblené a na prýtu rozmístěné radiálně (Musil, 2002). Kmen: Kmen je téměř válcovitý. Z našich dřevin dosahuje jedle největšího objemu dřeva. Kůra bývá bělošedá, hladká nebo šupinovitá. Při dospívání stromu se začíná vytvářet rozpukaná borka. Dřevo je nažloutle bělavé, bez zřetelného jádra a bez pryskyřičných kanálků. Letokruhy jsou ostře ohraničené (Musil, 2002). 63
Kořenový systém: Jedle má typický kořenový systém – hlavní kůlový až srdcovitý kořen, který upevňuje jehličnan v půdě a boční kořeny, jež se nacházejí na hranici mezi humusovou vrstvou a minerální půdou, kde je také většina jemných kořenů. Častým jevem je tzv. zavalování pařezů, které je podmíněné předchozím srůstem kořenů skáceného stromu s kořeny stromů žijících (Musil, 2002). Šištice, šišky: Samčí šištice jsou dlouhé dva centimetry, zelenožluté a umístěné nejčastěji na okrajích střední až dolní části koruny. Samičí šištice jsou zelenožluté až červené a umístěné u konců loňských výhonů. Šišky bývají dlouhé kolem 18 cm. Obsahují zřetelné podpůrné šupiny, které jsou přímé a přitisklé nebo ohnuté. Zrající šišky jsou nazelenalé nebo namodralé. Dozrávají v prvním roce, postupně se rozpadají, až na větvích zůstane pouze vřeteno (Musil, 2002). Semena: Klíčivost semen je velmi malá, po necelém roce již bezvýznamná. Semena jsou velká, tříhranná, leskle hnědá. Křídlo je široké a přirostlé k semenu (Musil, 2002). Rozšíření: Jedle se vyskytuje ve střední a jižní Evropě. Areál jedle bělokoré je však malý a rozdělený na menší a větší ostrůvky. Na jihu roste od Pyrenejí přes Korsiku, jižní Itálii a Makedonii až po Bulharsko a Řecko. Severní hranice rozšíření jde pahorkatinami od Vezerské hornatiny přes úpatí Krušných hor a Krkonoš do vrchoviny Lublinské. Východní hranice pokračuje směrem do Východních a Jižních Karpat. Uvnitř alpského systému je jedle zastoupena ojediněle, stejně tak v Tatrách (Úradníček, 2003).
64
Ekologie: Jedle je dřevina, která snáší dobře zástin. Druh má značné nároky na vláhu a její rozložení během roku. Neroste na suchých stanovištích a vyhýbá se také lokalitám příliš podmáčeným. Jedle roste na půdách vzniklých z rozmanitých hornin (pískovce, břidlice, vápence a dolomity). Obecně se dá říci, že má vyšší nároky na živiny než smrk. Nejlépe se jedli daří na hlubokých čerstvých půdách. Jedle se vyhýbá místům, která jsou pod vlivem kontinentálního klimatu, protože špatně snáší horká a suchá léta. Rovněž špatně snáší silné zimní mrazy. Jedle patří mezi velmi citlivé dřeviny, které potřebují jemné zacházení, klidný vzduch, nesnáší větrnou volnou plochu a přímé ozáření sluncem (Chmelař, 1981). Využití: Jedlové dřevo má široké uplatnění jako dřevo smrkové. Ve srovnání se smrkem nebo borovicí je plošné zastoupení jedle jen velmi nepatrné. Dříve se jedli dávala přednost jako dřevu stavebnímu, kdežto smrk se více cenil na prkna. Jedle se dobře štípe, a proto byla vhodná pro výrobu šindelů. Jedlové dřevo má velkou trvanlivost pod vodou (vodní stavby). Pravidelně rostlé dřevo jedle se používá také jako dřevo ozvučené. V sadovnictví je jedle málo využívána, především díky její velké choulostivosti a pomalému růstu (Úradníček, 2003). Zajímavosti: Jedle je citlivá na vysoušivé větry a kouřové zplodiny. Rozemnuté jehličí voní po citrusech, spolu s duby se podle dřeva jedle stanovuje stáří nábytku a staveb (dendrochronologie).
65
Obrazová fotodokumentace jedle bělokorá (Abies alba):
III. 6. MODŘÍN (Larix)
Obecná charakteristika rodu modřín (Larix): Modříny jsou stromy s průběžným kmenem a větvemi rozprostřenými vodorovně v nepravidelných přeslenech. Jehlice jsou nahloučené ve svazečcích na nápadných brachyblastech a jsou opadavé. Samčí i samičí květenství je umístěné jednotlivě na brachyblastech. Šišky bývají drobné, dozrávající v prvním roce a vytrvávající několik let. Tento rod obsahuje kolem deseti druhů (Chmelař, 1981).
66
Zástupci: Mezi významné zástupce patří modřín japonský (Larix kaempferi) a náš jediný domácí druh modřín opadavý (Larix decidua) (Chmelař, 1981).
Modřín opadavý (Larix decidua) Popis: Modřín opadavý je významná, rychlerostoucí dřevina. Snáší drsné, kontinentálně laděné klima, ale má zvýšené nároky na užitkovost půdy a její čerstvou vlhkost. Dosahuje výšky až 50 metrů (Úradníček, 2003). Věk: Modřín se dožívá až 500 let (Musil, 2002). Koruna: Koruna je kuželovitá, řídká a štíhlá. V mládí se větví v nepravidelných přeslenech. Ve stáří převažuje sklon k tvorbě silných větví, což vede k široké koruně. Jehlice
jsou
světle
zelené,
umístěné
na
brachyblastech
ve
svazečcích
a na auxiblastech jednotlivě ve šroubovici (Musil, 2002). Kmen: Kmen je přímý s mírnou kmenovou výmladností. Borka je hrubá, rozpraskaná, šedavá a na příčném řezu hnědočervená. Dřevo má dobře zřetelné červenohnědé smolnaté jádro s velmi úzkou nažloutlou bělí. Z dřev našich jehličnanů je po tisu nejtrvanlivější (Musil, 2002). Kořenový systém: Kořenový systém bývá zpočátku kůlový, později hlavní kořen zakrňuje a je nahrazen silně rozvětvenými postranními kořeny. Staré modříny mají velké kořenové náběhy. Strom je dobře ukotven v půdě, netrpí vývraty a vodu i živiny může čerpat z hlubších vrstev podloží. Po vichřicích zůstávají stát z postižených porostů hlavně modříny, proto je považován za důležitou zpevňovací dřevinu (Musil, 2002). 67
Šištice, šišky: Modřín kvete bohatě v dubnu až květnu. Samčí šištice jsou převislé a žlutavé. Samičí šištice jsou vejcovité, vztyčené s karmínovými podpůrnými šupinami. Šišky bývají vejcovité, lehce prodloužené a s kožovitými až zdřevnatělými semennými šupinami. Podpůrné šupiny mohou být buď kratší než semenné šupiny nebo jejich špičky vyčnívají. Velikost šišek je značně variabilní. Při dozrávání bývají zbarvené zeleně a na stromě zůstávají často i tři až čtyři roky (Musil, 2002). Semena: Zralá semena se ze šišek uvolňují velmi obtížně. Jsou malá s pevně přirostlým křídlem (Musil, 2002). Rozšíření: Modřín se vyskytuje zejména ve střední Evropě (Alpy), dále v Karpatech, v jihopolských pahorkatinách a v Jesenickém podhůří. Jedná se o výrazně disjunktní (rozpojitý) areál. Hojněji se modřín vyskytuje na extrémních lokalitách (vysoké polohy, skalnaté pohoří, kde je konkurence ostatních stromových dřevin značně oslabená bořivými větry) (Úradníček, 2003). Ekologie: Modřín je dřevina výrazně světlomilná, která do velké míry trpí zastíněním. Porosty modřínu jsou vždy řídké s velkým rozestupem stromů. Modřín svou řídkou korunou podmiňuje dobrý růst travnatého krytu, což je hojně využíváno pro spojení lesa a pastvy v horách. Druh má střední nároky na vláhu jak v půdě, tak v ovzduší. Nevyhovují mu vysychavé půdy a vyhýbá se oblastem s nižšími srážkami. Nejčastěji modřín roste na čerstvých, hlubokých půdách, ale i na mělčích půdách s dostatkem vláhy. Oblasti bohaté na modřín mají chladnější zimy. Modřín dokáže vzdorovat drsnému klimatu s velkými teplotními výkyvy. Modřín je středně citlivý na znečištěné ovzduší. Obecně je možno říci, že modřín představuje v našich lesích odolnou dřevinu, která dobře snáší především drsné klima, ale má značné nároky na výživnost a vlhkost půdy (Chmelař, 1981).
68
Využití: Jádrové dřevo z modřínu je vysoce ceněno, protože je pevné, pružné, trvanlivé a přitom poměrně lehké, s pěknou barvou a leskem. Používá se ve stavebním a nábytkářském odvětví. Modřínové dřevo má velkou trvanlivost pod vodou. V Alpách se dříve z modřínu těžila pryskyřice. Jeho využití v sadovnictví není až tak časté. V naší zahradnické praxi se vysazují zřídka některé z několika známých kultivarů. Dříve se vysazoval modřín jako alejovitý strom (např. na úsecích silnic v Českomoravské vrchovině) (Úradníček, 2003). Zajímavosti: Modřín opadavý má dřevo s typickou červenou kresbou – zdroj tzv. benátského terpentýnu. Obrazová fotodokumentace modřín opadavý (Larix decidua):
69
III. 7. TIS (Taxus)
Obecná charakteristika rodu tis (Taxus): Do tohoto rodu patří stromy a keře nepravidelného růstu se šupinovitou kůrou. Dřevo, kůra ani jehlice neobsahují pryskyřičné kanálky. Jehlice jsou silně zploštělé, bez zřetelných voskových proužků na průduších. Vajíčka jsou umístěna jednotlivě na plodolistu, který je obklopen šupinami. Plod se skládá z drobného semene v dužnatém, shora otevřeném osemení červené barvy. Dužina (epimatium) je sladká a jedlá (Chmelař, 1981). Zástupci: Patří sem přibližně osm druhů, které jsou rozšířeny v Evropě, Asii i Severní Americe. Na našem území roste divoce jen jediný zástupce, tis červený (Taxus baccata). Mezi další zástupce patří tis čínský (Taxus sumatrana) a japonský druh (Taxus cuspidata) (Chmelař, 1981).
Tis červený (Taxus baccata) Popis: Tis je pomalu rostoucí strom nebo keř s výškou od 3 do 20 metrů. V přírodě je silně ohrožený až vymírající. Jeho hlavní rozšíření je především v Evropě, ale zasahuje i do západní Asie a severozápadní Afriky. Z našich dřevin toleruje nejvíce zastínění a má nejtěžší dřevo. Je jedovatý (kromě epimatia). V České republice patří mezi zákonem zvláště chráněné druhy rostlin (Úradníček, 2003). Věk: Dožívá se obvykle kolem 300 let, vzácně se může dožít i řádově 1000 roků (Musil, 2002).
70
Koruna: Koruna je široce kuželovitá až kulovitá. Druh se vyskytuje v přírodě spíše ve formě stromu, který je obvykle málo proměnlivý. Naopak v kultuře se vyskytuje keřovitá forma, která je více variabilní. Jehlice jsou zpravidla dvouřadé, tmavě zelené a vytrvávají na tisu až 8 let (Musil, 2002). Kmen: Kmen je tvořen často z více kmínků, které mohou srůstat. U starších jedinců jsou kmeny uvnitř vyhnilé, a to i při jinak zdravém vzhledu a dobrém přírůstku. Hladká, červenohnědá borka se odlupuje v širokých a tenkých plátech. Dřevo tisu je jedno z nejkrásnějších na světě. Má červenohnědé jádro a světlejší úzkou běl. Pryskyřičné kanálky mu chybí. Je velmi tvrdé, těžké a odolné. Od nepaměti bylo člověkem využíváno při výrobě užitkových předmětů (Musil, 2002). Kořenový systém: Kořenová soustava tisu je všestranně rozvinutá. Ze srdčitého základu rostou kořeny všemi směry a dobře dřevinu zakotvují v půdě i na skalnatých a kamenitých podkladech (Musil, 2002). Šištice, šišky: Tis začíná plodit na volném prostranství až ve 20 – 30 letech. Samičí exempláře plodí pak pravidelně a bohatě téměř každý rok (Musil, 2002). Semena: K rozšiřování semen přispívají ptáci, kteří vyhledávají nasládlý míšek. Semeno, které je zbavené červeného epimatia, může již v následujícím jaře vyklíčit (Musil, 2002). Rozšíření: Tis se vyskytuje téměř v celé Evropě s výjimkou chladného severu a kontinentálního východu. Dále jej můžeme nalézt v přilehlých okrajích Afriky a Asie. Východní hranice se kryje s hranicí mezi oceánským a kontinentálním klimatem (Úradníček, 2003). 71
Ekologie: Tis je dřevina, která je schopná ve výjimečných případech snášet zástin po celý svůj život. Roste však také dobře za podmínek plného osvětlení na volném prostranství. Tis je dřevinou oceánského klimatu s mírnými zimami a značnou relativní vlhkostí vzduchu v létě. Tis dobře snáší nečistoty ovzduší velkých měst a je odolný vůči exhalacím průmyslu, což předurčuje jeho použití při ozeleňování. Po ekologické stránce je tis dřevina odolná a přizpůsobivá různým podmínkám. Celá rostlina je jedovatá s výjimkou dužnatého epimatia. Jedem je směs pseudoalkaloidů, dříve označována jako taxin, která paralyzuje práci srdce. Citliví jsou na něj zvláště koně, pro které může být letální dávka již 200 gramů jehlic. Ale například kozy a lesní zvěř tis často okusují, především mladé semenáčky, aniž jsou doloženy případy otravy (Chmelař, 1981). Využití: V současné době je tis bez lesnického významu. Dříve byl ceněn hlavně kvůli svému dřevu. V minulých staletích se používal ke stavbě odolných příbytků, k výrobě nábytku a různého dřevěného příslušenství. Dnešní využití je především v zahradnictví. Je to jedna z nejhojnějších zámeckých dřevin. Dalším uplatněním je ozeleňování míst, kde jiné jehličnany nemají šanci. V sadovnické dendrologii je známo nepřeberné množství kultivarů, které mají zakrslý, stromovitý nebo pyramidální habitus (Úradníček, 2003). Zajímavosti: Otravy – hlavním jedem je směs alkaloidů souhrnně označovaná jako tzv. taxin. Jed se vstřebává velice rychle, zpomaluje srdeční činnost a může způsobit její zástavu (smrtelná dávka pro člověka je cca 200 g jehličí). Odvar z tisu se používal také k vyvolávání potratů.
72
Obrazová fotodokumentace tis červený (Taxus baccata):
III. 8. ZERAV (Thuja)
Obecná charakteristika rodu zerav(Thuja): K tomuto rodu patří stromy i stromky s pyramidální korunou a ploše rozvětvenými větvemi. Listy jsou postaveny vstřícně, jsou šupinovité a silně zploštělé. Květenství je jednodomé. Prašné, samčí, šištice bývají drobné. Samičí šištice mají několik párů šupin, které nesou dvě až tři vajíčka. Zeravy plodí šištice, které dřevnatějí a mají kalichovitý tvar. Semena jsou křídlatá s lemem (Chmelař, 1981).
73
Zástupci: Zástupci jsou rozšířeni ve východní Asii a Severní Americe. V sadovnictví se často používá zerav západní (Thuja occidentalis). Dalším zástupcem je například zerav obrovský (Thuja plicata) (Chmelař, 1981).
Zerav západní (Thuja occidentalis) Popis: Zerav je strom střední velikosti. Dosahuje výšky až 35 metrů. Je pomalu rostoucí dřevina, kterou lze množit řízkováním. Je široce využíván hlavně v sadovnictví. Ve svém přirozeném areálu hraje určitou roli i v lesnictví (Úradníček, 2003). Věk: Zerav se může dožít až 400 let (Musil, 2002). Koruna: Koruna je v mládí úzce kuželovitá, u starších exemplářů široce zaoblená. Jehlice jsou drobné, šupinovité a přitisklé k větvičce. Středové jehlice mají silně vyniklou žlázku (Musil, 2002). Kmen: Kmen je sbíhavý a jeho průměr může dosahovat až 1,7 metru. Dřevo zeravu je velmi měkké, málo pevné, se světle hnědým jádrem a odolné proti hnilobám či termitům. Používá se především na výrobu produktů, které musí být v přímém styku s vodou či půdou. Kmen ale mívá špatný tvar a v dolní části bývá zakřivený (Musil, 2002).
74
Kořenový systém: U semenáčků se může vyskytnout i dlouhý kůlový kořen. U dospělců je kořenový systém plochý a rozsáhlý. Často se u kořenů zeravu setkáváme s jejich srůstáním (Musil, 2002). Šištice, šišky: Šištice jsou protažené, 8 – 12 mm dlouhé a složené ze 4 – 5 párů šupin. Šištice dozrávají prvním rokem. Krátce do dozrání opadávají (Musil, 2002). Semena: Semena jsou okřídlená. Zerav západní může zakořeňovat jak z větví, tak i z ležícího kmene, ovšem za předpokladu, že se nachází ve vlhkostně příznivých podmínkách. Tento způsob může ve volné přírodě i převažovat (Musil, 2002). Rozšíření: Zerav se vyskytuje ve východní části Severní Ameriky, především ve východním pomezí Kanady a USA (Úradníček, 2003). Ekologie: Zerav západní je stín snášející dřevina, ale je schopný růst také jako solitér na plném oslunění. V areálu svého výskytu se nejčastěji vyskytuje v nížinách, často i na bažinách. Dále je známo mnoho lokalit na vápencovém pokladu. Nejlépe se zeravu daří na dostatečně vlhkých, živných, hlinitých půdách. Snese oceánské i kontinentální klima. U nás není poškozován mrazy (Chmelař, 1981). Využití: Využívá se dřevo zeravu, které je měkké, lehce opracovatelné a trvanlivé. Má všestranné využití jako stavební dřevo, na pražce, vodní stavby, truhlářské výrobky aj. V Evropě se zerav pěstuje jako významná parková dřevina. Je známo přes 100 kultivar. Používá se často na živé ploty (Úradníček, 2003).
75
Zajímavosti: Zerav západní se uplatňuje v léčitelství – mladé větvičky se sbírají a vyrábí se z nich tinktura, která se používá na různé výrůstky na kůži (především na bradavice). Celá rostlina je však jedovatá a obsahuje jed thujon, který dráždí pokožku a vyvolává zvracení, krvavé průjmy, poškozuje ledviny a u těhotných žen může vyvolat potrat. Obrazová fotodokumentace zerav západní (Thuja occidentalis):
III. 9. JALOVEC (Juniperus)
Obecná charakteristika rodu jalovec (Juniperus): Do tohoto rodu patří dřeviny s jehlicemi nebo šupinovitými listy, které jsou rozmístěny vstřícně nebo po třech v přeslenech. Mladé výhonky bývají jehlicovité, starší šupinovité. Někdy může dřevina obsahovat oba druhy listů. Jalovce jsou dvoudomé i jednodomé. Plod je bobulovitá, masitá šištice, která dozrává až ve druhém či třetím roce. Plody bývají silně aromaticky pryskyřnaté (Chmelař, 1981). 76
Zástupci: Rod čítá přes 60 druhů, které jsou rozšířené po celé severní polokouli. Na našem území jsou původní tři druhy: jalovec obecný (Juniperus communis), jalovec sibiřský (Juniperus sibirica) a jalovec chvojka (Juniperus sabina). Dalšími zástupci jsou například jalovec viržinský (Juniperus virginiana) a jalovec čínský (Juniperus chinensis) (Chmelař, 1981).
Jalovec obecný (Juniperus communis) Popis: Jalovec je keř či stromek, značně proměnlivého tvaru. Většinou se však jedná o keřovitou dřevinu. Dorůstá výšky přes 10 metrů. Habitus je velmi rozmanitý (Úradníček, 2003). Věk: Jalovec se dožívá až několika set let, ale většinou odumírá dříve následkem zastínění jinými druhy dřevin (Musil, 2002). Koruna: Koruna může být kuželovitá, válcovitá nebo nepravidelná. Větvení je nepravidelné. Prýty bývají tenké, vzpřímené nebo i rozkladité. Bodavé jehlice vyrůstají v trojčetných přeslenech a mají bílé voskové proužky na svrchní straně (Musil, 2002). Kmen: Jelikož jalovec roste především v keřovité formě, obsahuje více drobných kmínků. Jen výjimečně má jeden přímý kmen (Musil, 2002).
77
Kořenový systém: Kořen bývá zprvu kůlový, později vytváří těsně pod povrchem uzlovinu, která je bohatá na pryskyřici. Z této uzloviny vybíhají daleko sahající povrchové kořeny (Musil, 2002). Šištice, šišky: Jalovec obecný je dvoudomá rostlina. Začíná plodit velmi brzy. Plodem jsou modročervené, ojíněné, bobulovité šištice, které dozrávají ve druhém nebo třetím roce (Musil, 2002). Semena: Na rozšiřování semen se podílejí ptáci (Musil, 2002). Rozšíření: Jalovec má velký euroasijský areál, který sahá od tundry na severu až po stepní oblasti Středomoří, severní Afriky a střední Asie na jihu. Na našem území je jalovec obecný rozšířen nepravidelně a mezernatě od nížin až do hor. Přirozená stanoviště jsou jen tam, kde není konkurence ostatních dřevin tak velká (Úradníček, 2003). Ekologie: Jalovec je dřevina velmi světlomilná. Vydrží pouze slabý zástin řídkého porostu. Požadavky na vláhu nelze přesně vymezit, jelikož snese zcela vysychavé půdy a na druhé straně dokáže růst i v nadbytku vláhy (rašeliniště). Je téměř lhostejný ke složení půdy a geologickému podloží. Roste na chudých píscích i na vápencích. Nevadí mu ani kruté zimy a horká léta. Je ale dosti choulostivý na znečištěné ovzduší, ale v tomto ohledu jsou značné rozdíly mezi kultivary (Chmelař, 1981). Využití: Pro specifickou vůni sloužilo dřevo jalovce k nakuřování masa při uzení. Dříve byly ceněny tyčky z jalovcového dřeva jako násady na lopaty. I když je dřevo jalovce měkké, je značně houževnaté a pevné. Jalovičinky jsou oblíbeným kořením. 78
Používají se také k výrobě likérů (borovička, gin). Dále se jalovcové dřevo uplatňovalo v řezbářství pro velkou trvanlivost. V zahradnictví je jalovec velmi oblíbený
jehličnan
v mnoha
kultivarech.
Nejhojnější
jsou
jalovce
s úzce
pyramidálním vzrůstem (Úradníček, 2003). Zajímavosti: Z plodů jalovce se připravují pálenky – gin, borovička. Pojem gin pochází z holandského názvu pro jalovec – geniver. Z 1 kg bobulí se ochutí až 400 l ginu. Kuličky jalovce se žvýkaly při epidemiích moru (mají silný desinfekční účinek). Dřevo z jalovce se využívalo k výrobě dýmek. Obrazová fotodokumentace jalovec obecný (Juniperus communis):
79
IV. ANALÝZA SOUČASNÉHO STAVU VÝUKY JEHLIČNANŮ NA STŘEDNÍCH ŠKOLÁCH
IV. 1. DIDAKTICKÝ TEST Didaktický test představuje zvláštní druh testu v oblasti ověřování výsledků vzdělávacího procesu. Konkrétní definice didaktického testu se u mnoha autorů v drobných detailech liší, ale v základu se shodují v definici didaktického testu jako „nástroji systematického zjišťování výsledků výuky“ (Byčkovský, 2007). Od běžné zkoušky se didaktický test liší tím, že je navržen, ověřován, hodnocen a interpretován podle přesně stanovených pravidel. Obvykle má didaktický test písemnou formu a v porovnání s ústní zkouškou má následující výhody (Chráska, 1999). 1. Menší subjektivní vliv osobnosti učitele na zadání úkolů a hodnocení jejich řešení konkrétními žáky. 2. Srovnatelné podmínky (čas, úkoly, hodnotící kritéria) pro všechny žáky. 3. Snížená časová náročnost. Dle didaktických testů obvykle zjišťujeme úroveň znalostí a dovedností žáků v určité oblasti. Údaje, které na základě testu získáme, jsou však hodnotné pouze za předpokladu, že použitý test je kvalitním měřícím nástrojem. Kvalitní test musí vykazovat vlastnosti jako je objektivita a srovnatelnost, validita (platnost) či reliabilita (Hrabal a kol., 1994). Pokud je test správně konstruovaný, je schopný poskytnout objektivní, a tedy srovnatelné výsledky, jež závisí pouze na znalostech a dovednostech jednotlivých studentů (Vinter, 2009). Validita (platnost) vyjadřuje stupeň přesnosti, se kterým test měří hodnocené vědomosti či dovednosti. Validní test je ten, který ověřuje právě ty znalosti a dovednosti, pro které byl konstruován10.
Cermat. Didaktické testy [online]. 2010 [cit. z: http://www.cermat.cz/didakticke-testy-1404034141.html 10
80
2014-07-29].
Dostupné
Reliabilita představuje
míru přesnosti
a
spolehlivosti
testu.
Test
je spolehlivý, pokud při opětovném použití u týchž žáků přinese tytéž (nebo velmi podobné) výsledky (Vinter, 2009). Citlivost vypovídá o schopnosti testu rozlišovat mezi žáky s různými skutečnými znalostmi a dovednostmi. Je-li test citlivý, měly by být získané výsledky přiměřeně rozprostřeny po celé bodové škále. Optimální míra citlivosti se liší v závislosti na účelu testu. Test, který má za cíl vytvořit pořadí studentů musí být citlivý (doporučené rozdělení četností studentů při klasifikaci u citlivého testu: 1 – 10%, 2 – 20%, 3 – 40%, 4 – 20%, 5 – 10%) (Koníček a kol., 2007). Existuje celá řada typů didaktických testů. Testy se mohou lišit podle cíle, pro který jsou vytvářeny, a podle podmínek, za kterých jsou zadávány. Obvykle se didaktické testy třídí podle ověřovaného výsledku učení, podle měřené charakteristiky výkonu, podle formy zadání a podle interpretace testových výsledků.
81
V Tab. č. 1 je uvedena klasifikace didaktických testů dle P. Byčkovského (2007). KLASIFIKAČNÍ
DRUHY TESTŮ
HLEDISKO měřená charakteristika výkonu
úrovně
rychlosti
dokonalost přípravy standardizované
testu a jeho příslušenství povaha činnosti testovaného míra specifičnosti učení zjišťovaného testem interpretace výkonu časové zařazení do výuky tematický rozsah
kvazistandardizované
nestandardizované
kognitivní
psychomotorické
výsledků výuky
studijních předpokladů
rozlišující (relativního
ověřující (absolutního
výkonu)
výkonu)
vstupní
průběžné
monotematické
výstupní polytematické
míra objektivity
objektivně
kvaziobjektivně
subjektivně
skórování
skórovatelné
skórovatelné
skórovatelné
Tab. č. 1. Klasifikace testů dle P. Byčkovského (2007)
IV. 1. 1. KONSTRUKCE A POUŽITÍ DIDAKTICKÉHO TESTU V rámci diplomové práce jsem vytvořil didaktický test na téma jehličnany (Příloha č. 1). Test má 10 otázek a obsahuje různé druhy testových úloh (otevřené s širokou i stručnou odpovědí, a uzavřené s výběrem či přiřazovací odpovědí). Pro aplikaci didaktického testu jsem si vybral jednu z fakultních škol PřF UP – Gymnázium Valašské Klobouky. Test vyplňovali studenti prvního ročníku (2 třídy, celkem 30 studentů). Didaktický test jsem předával studentům osobně, takže bylo možné reagovat na jejich případné dotazy. Po vyplnění testu proběhlo obeznámení se správnými výsledky. 82
IV. 1. 2. ANALÝZA DIDAKTICKÉHO TESTU Pro analýzu didaktického testu jsem nejdříve vypočítal obtížnost jednotlivých testových úloh. Obtížnost lze matematicky vyjádřit pomocí hodnoty obtížnosti Q (udává procento testovaných studentů, kteří danou úlohu vyřešili nesprávně či ji vynechali) nebo indexu obtížnosti P (procento úspěšných řešitelů dané úlohy), pro které platí následující vztahy:
Q 100
nn n
P 100
ns n
kde nn je počet testovaných, kteří odpověděli nesprávně nebo úlohu vynechali, ns udává počet testovaných, kteří odpověděli správně a n je celkový počet testovaných studentů ve skupině (v našem případě 30) (Chráska, 2003). Z teoretického hlediska lze považovat za velmi obtížné úlohy ty, které dosahují hodnoty obtížnosti Q vyšší než 80. Naopak velmi snadné úlohy nabývají hodnoty obtížnosti Q menší než 20. Pro rozlišovací testy jsou nejvhodnější úlohy, které nabývají hodnot Q kolem 50 (Koníček, 2007). Výsledné hodnoty obtížnosti a indexu obtížnosti použitého didaktického testu jsou shrnuty v Tab. č. 2.
83
Úloha číslo:
nn
ns
Q (%)
P (%)
1
8
22
27
73
2
18
12
60
40
3
12
18
40
60
4
10
20
33
67
5
13
17
43
57
6
10
20
33
67
7
11
19
37
63
8
17
13
57
43
9
17
13
57
43
10
15
15
50
50
Tab. č. 2: Získané hodnoty Q a P u testových úloh použitého didaktického testu Z uvedené tabulky vyplývá, že hodnoty obtížnosti Q se pohybují v rozmezí od 27 % (nejsnadnější úloha) po 60% (nejobtížnější úloha). Dále vyplývá, že žádná z testových úloh nebyla pro studenty velmi obtížná ani velmi snadná. U otázky číslo jedna vyšla hodnota obtížnosti 27%. Tato otázka byla záměrně položena jako jednoduchá pro úvodní uklidnění a motivaci při psaní didaktického testu. Mezi další vlastnosti didaktického testu patří citlivost testových úloh. Citlivost vyjadřuje, do jaké míry daná úloha rozlišuje mezi studenty výkonnostně lepšími nebo horšími. V praxi se nejčastěji rozděluje testovaná skupina na dvě poloviny (horší a lepší) dle dosažených bodů a na tomto základě lze poté citlivost početně vyjádřit pomocí některého z koeficientů citlivosti. Tyto koeficienty nabývají hodnot od +1,0,-1 a platí, že čím více je koeficient v kladných hodnotách, tím daná testová úloha lépe rozlišuje mezi výkonnostně lepšími a horšími studenty (tím má lepší citlivost). Pokud je hodnota rovna nule, pak úloha nerozlišuje mezi vědomostmi studentů. V případě záporných hodnot zvýhodňuje studenty s horšími vědomostmi 84
a naopak hodnota příliš kladná zvýhodňuje studenty s lepšími vědomostmi (Kalhous, 2009). Jedním z nejjednodušších koeficientů pro výpočet citlivosti je koeficient citlivosti ULI, pro který platí vztah:
d 2
n L n H nL n H n 0,5n
kde d = koeficient citlivosti, nL = počet studentů z lepší skupiny, kteří odpověděli správně a nH = počet studentů z horší skupiny, kteří odpověděli správně, n = celkový počet testovaných studentů (Chráska, 2003). Citlivost testu však nezávisí pouze na koeficientu citlivosti (d), ale i na hodnotách obtížnosti (Q). Pokud se hodnota Q nachází v rozmezí mezi 30 % až 70 %, pak je požadovaná hodnota d větší nebo rovna 0,25. Pro úlohy v rozmezí hodnot Q 20 % až 30 % nebo 70 % až 80 % je přijatelná hodnota d větší nebo rovna 0,15 (Chráska, 2003). Výsledné hodnoty citlivosti jsou uvedeny v Tab. č. 3. Úloha číslo:
nL
nH
Q (%)
d
1
13
9
27
0,27
2
7
5
60
0,13
3
10
8
40
0,13
4
10
10
33
0
5
13
4
43
0,6
6
12
8
33
0,24
7
13
6
37
0,47
8
8
5
57
0,2
9
10
3
57
0,47
10
9
6
50
0,2
Tab. č. 3: Získané hodnoty d u testových úloh použitého didaktického testu
85
Při hodnocení výsledků citlivosti dojdeme k těmto závěrům. Pokud budeme citlivost testu hodnotit z hlediska koeficientu citlivosti, žádná jeho hodnota nenabývá záporných ani velmi kladných hodnot, proto tedy žádná otázka nezvýhodňuje studenty s lepšími či horšími vědomostmi. Pouze u otázky číslo čtyři je koeficient citlivosti roven nule, což vypovídá o otázce zcela nerozlišující mezi vědomostmi studentů, proto by měla být tato otázka vyřazena z testu. Při porovnání hodnot obtížnosti a koeficientu citlivosti vychází hodnoty koeficientu citlivosti ULI (u otázek číslo 2, 3, 4, 6, 8 a 9 – vyznačeny červeně) dle Chráska (1999) nepřijatelně nízké. U otázky číslo šest je uvedený závěr diskutabilní, jelikož její koeficient citlivosti ULI se liší od tabulkové hodnoty pouze o jednu setinu a hodnota obtížnosti je jen o 4 % pod kritickou hranicí 30 %, jejíž úměrná hodnota koeficientu citlivosti ULI by odpovídala hodnotě obtížnosti Q.
K dalším vlastnostem didaktického testu patří reliabilita, která představuje míru přesnosti a spolehlivosti testu. K ověření reliability se nejčastěji používá Kuder – Richardsonův vzorec, jehož matematické vyjádření zní:
k k i 1 pi qi r KR k 1 1 2 s
kde k je celkový počet úloh v testu, pi je relativní četnost studentů, kteří správně vyřešili danou úlohu (vypočítá se tak, že se počet správných odpovědí vydělí celkovým počtem respondentů), qi= 1 - pi je relativní četnost studentů, kteří vyřešili danou úlohu špatně a s2 je rozptyl (směrodatná odchylka)11 (Jeřábek, 2010). Po provedení orientačního výpočtu z Kuder – Richardsonova vztahu se koeficient reliability pohybuje kolem 0,6. Tato hodnota odpovídá dle Chráska (1999) reliabilnímu testu s malým množstvím otázek (do 15 úloh). 11
Pro výpočet rozptylu platí vztah:
s
2
1 n ni
x x kde 2
i
x
je aritmetický průměr
dosažených výsledků, xi je i-tý dosažený počet bodů, ni je počet studentů, kteří dosáhli výsledku xi a n je celkový počet respondentů.
86
IV. 2. ANALÝZA UČIVA O JEHLIČNANECH VE VYBRANÝCH STŘEDOŠKOLSKÝCH UČEBNICÍCH
Pro analýzu učiva o jehličnanech ve středoškolských učebnicích byly vybrány následující knižní tituly: Botanika (Kubát a kol., 2003), Biologie pro gymnázia (Zicháček, 2003), Biologie rostlin (Kincl a kol., 2000) a Biologie v kostce (Hančová, Vlková, 1997). Uvedené středoškolské učebnice patří v pedagogické praxi k nejpoužívanější literatuře pro výuku biologie. Kvalita a kvantita učiva o jehličnanech se v analyzovaných učebnicích velmi liší. Analýza vybraných středoškolských učebnic byla provedena z hlediska náročnosti
textu,
počtu
zástupců
jehličnanů,
počtu
odborných
termínů,
srozumitelnosti textu, grafické vybavenosti a zpětné vazby (kontrolní otázky na závěr). Učebnice Botanika (Kubát a kol., 2003) představuje jednu z náročnějších typů odborných knih. Úrovně náročnosti textu jsou koncepčně i graficky dobře odlišeny. Počty zástupců jehličnanů a odborných termínů jsou shrnuty v Tab. č. 4. Obsahová i formální část textu dokládá hluboké znalosti autora a celková srozumitelnost textu odpovídá modernímu přístupu k výuce biologie. Grafická vybavenost je nadmíru dostačující. Tato učebnice obsahuje schéma vývojového cyklu borovice, dále obrázky pylového zrna, okřídleného semene, šupinovitého listu zeravu západního (Thuja occidentalis), epimatia tisu červeného (Taxus baccata), šišek jedle bělokoré (Abies alba), smrku obecného (Picea abies), modřínu opadavého (Larix decidua) a borovice lesní (Pinus sylvestris). V obrazové příloze můžeme nalézt fotky modřinu opadavého (Larix decidua), borovice lesní (Pinus sylvestris), původního jedlobukového pralesu (Dobroč ve Slovenském rudohoří), přechodu horské smrčiny v porosty kleče a vysokohorské trávníky. Z pohledu zpětné vazby pro čtenáře nabízí na závěr pět kontrolních otázek. Odpovědi na první čtyři najde pozorný čtenář v textu. Poslední otázka vyžaduje vlastní zkušenost pro popis stanovišť, na kterých se nejčastěji vyskytují smrk obecný (Picea abies), borovice lesní (Pinus sylvestris), borovice kleč (Pinus mugo), modřín opadavý (Larix decidua) a jedle bělokorá (Abies alba).
87
Biologie pro gymnázia (Zicháček, 2003) svým obsahem odpovídá učebním osnovám čtyřletého gymnázia a vyšších ročníků víceletých gymnázií. Náročnost textu je zcela odpovídající určené skupině čtenářů. Přehled počtů zástupců a odborných termínů je opět shrnut v Tab. č. 4. Text je srozumitelný a k jeho porozumění přispívají názorné barevné ilustrace a černobílé perokresby. Grafická vybavenost je tedy dobrá. V porovnání s učebnicí Botaniky (Kubát a kol., 2003) je množství perokreseb menší, především zde nenalezneme vývojový cyklus jakéhokoliv jehličnanu. Na druhou stranu se v obrazové příloze nacházejí velmi kvalitní obrázky borovice lesní (Pinus sylvestris), borovice černé (Pinus nigra), borovice vejmutovky (Pinus strobus), smrku ztepilého (Picea abies), cedru atlaského (Cedrus atlantica), jedle bělokoré (Abies alba), modřínu opadavého (Larix decidua), jalovce obecného (Juniperus communis), tisu červeného (Taxus baccata), douglasky tisolisté (Pseudotsuga taxifolia) a cypřiše vždyzeleného (Cupressus sempervirens). Otázky k opakování na závěr textu chybí. Tento nedostatek je vynahrazen v příloze učebnice, kde se nachází souhrnný test na nižší a vyšší rostliny, který umožňuje pochopení probraného učiva v širším kontextu. Učebnice Biologie rostlin (Kincl a kol., 2000) poskytuje vyvážený výběr z poznatků o jehličnanech s důrazem na jednotu mezi strukturou, funkcí rostlinných orgánů a prostředím rostlin. Text je přiměřeně náročný a úměrný požadavkům pro studenty gymnázií. Počet zástupců a odborných termínů se nachází v Tab. č. 4. Srozumitelnost textu je přijatelná. Text je vhodně doplněn obrázky a schématy (perokresby), které jsou podrobně popsány. V této středoškolské učebnici chybí obrazová (fotografická) příloha. Opakování a procvičování učiva usnadňují kontrolní otázky a úkoly, z nichž je většina konstruována problémově a nutí studenty aktivně pracovat s fakty. Poslední analyzovanou učebnicí je Biologie v kostce (Hančová, Vlková, 1997), která je především vyhledávána studenty pro její nenáročnou formu. Jak již sám název napovídá, je zde shrnuta celá středoškolská biologie, a to především na úkor obsahu i objemu učiva. Ani v kapitole o jehličnanech tomu není jinak. Text je velmi nenáročný. Srozumitelnost textu je sice dobrá, ale chybí zde obrázky a schémata, které by přispěly k pochopení učiva. Počty uvedených zástupců a odborných termínů jsou uvedeny v Tab. č. 4. Otázky k závěrečnému opakování chybí. 88
POROVNÁNÍ POČTU ZÁSTUPCŮ A ODBORNÝCH TERMÍNŮ VE VYBRANÝCH STŘEDOŠKOLSKÝCH UČEBNICÍCH BIOLOGIE UČEBNICE
BOTANIKA
PRO GYMNÁZIA
POČET ZÁSTUPCŮ
BIOLOGIE
BIOLOGIE
ROSTLIN
V KOSTCE
12
14
13
29
19
20
14
5
POČET ODBORNÝCH TERMÍNŮ
Tab. č. 4: Počet zástupců a odborných termínů ve vybraných středoškolských učebnicích Při závěrečném hodnocení je nutné poznamenat, že pro pečlivé studium je vhodnější použít více literárních zdrojů, nikoli pouze jeden z nich. Analyzované učebnice bych seřadil dle vybraných kritérií následovně: 1. Biologie pro gymnázia (Zicháček, 2003), 2. Botanika (Kubát a kol., 2003), 3. Biologie rostlin (Kincl a kol., 2000) a 4. Biologie v kostce (Hančová, Vlková, 1993). Výsledné seřazení vyplývá především z kvality a kvantity textu i grafické vybavenosti. Biologie pro gymnázia odpovídá ve všech směrech požadavkům osnovám biologie pro výuku biologie na středních školách, především gymnáziích. K prohloubení problematiky učiva o jehličnanech výborně poslouží učebnice Botanika a Biologie rostlin, ve kterých si čtenář může rozšířit povědomí o jehličnanech. Biologie v kostce je zcela nedostačující z pohledu odbornosti a nároků, kladených na studenty. Ačkoliv z uvedených knih obsahuje nejvyšší počet zástupců, je její obsahová stránka velmi strohá. Využití této knihy může být na některých středních odborných školách či učilištích, kde jsou malé hodinové dotace pro výuku biologie.
89
D. DISKUZE Didaktická část se zabývá morfologickým a anatomickým popisem jehličnanů,
které
se
dají
dále
využít
v pedagogické
praxi.
Zhotovení
mikroskopických řezů bylo provedeno na Katedře botaniky Přírodovědecké fakulty v Olomouci pod odborným vedením PaedDr. Ing. Vladimíra Vintera, Ph.D. Fotografie morfologických znaků byly pořízeny v Botanické zahradě Přírodovědecké fakulty Univerzity Palackého v Olomouci, Botanické zahradě hlavního města Prahy a v CHKO Bílé Karpaty. Dále se didaktická část věnuje analýze současného stavu výuky biologie na středních školách. V kapitole didaktický test je shrnuto ověření znalostí studentů o biologii jehličnanů. Tento didaktický test je součástí přílohy diplomové práce a byl použit na Gymnáziu Valašské Klobouky. Vzhledem k malému počtu respondentů (30) nelze vyvozovat přesné statistické závěry. I přes tuto skutečnost test plní funkci ověřování vědomostí studentů a zároveň jsem měl při jeho aplikaci možnost nahlédnout do praktické výuky biologie, přičemž jsem mohl flexibilně reagovat tvorbou výukových materiálů na potřeby studentů i učitelů. V dnešní moderní době jsou velmi žádané různé elektronické či praktické materiály učebních textů. Při porovnání středoškolských učebnic jsem zjistil, že jehličnanům je obecně věnováno velmi málo pozornosti. Tedy spíše jednotlivým zástupcům této skupiny rostlin. Proto jsem se snažil v rámci diplomové práce s přihlédnutím na její cíle vytvořit výukové karty, které jsou bohaté především na obrazovou fotodokumentaci. Nedílnou součástí diplomové práce jsou také přílohy, ve kterých nalezneme již zmiňovaný didaktický test (zadání, řešení) a pracovní listy určené do teoretických i praktických hodin biologie. K dalším cílům diplomové práce patří vytvoření výukové prezentace (CD příloha) na téma jehličnany, která může být dále využita studenty i učiteli pro zkvalitnění výuky biologie. Mimo výše uvedeného jsem ještě vytvořil 53 výukových karet (součást CD přílohy) pro firmu Simopt s. r. o. Tato firma se zabývá tvorbou digitálních publikací pro rozvoj vzdělávání studentů i široké veřejnosti. Další součástí CD přílohy je také zpracování didaktické hry (program Activ Inspire – interaktivní tabule). Tato hra je zaměřená na praktické poznávání
90
jehličnanů a může být využita k úvodní motivaci studentů či k závěrečnému opakování probraného učiva.
E. ZÁVĚR Diplomová práce je rozdělena na část teoretickou a praktickou. Teoretická část v úvodu popisuje evoluci a rozšíření jehličnanů. V další kapitole – Botanická charakteristika jehličnanů jsou shrnuty moderní poznatky z biologie jehličnanů. Tato kapitola se především zabývá morfologickým a anatomickým popisem uvedené skupiny rostlin. Poslední kapitola teoretické části se věnuje hospodářskému významu a využití jehličnanů. Didaktická část si klade za cíl pojmout učivo o jehličnanech s možným využitím pro studenty a učitele středních škol. Úvodní kapitola zařazuje učivo o jehličnanech do RVP. Následně jsou vysvětleny didaktické zásady, které se uplatňují při výuce biologie na středních školách. Stěžejními kapitolami didaktické části jsou kapitoly, které se věnují didaktickému zpracování vybraných zástupců jehličnanů z hlediska anatomického a morfologického popisu. Další součástí diplomové práce je analýza současného stavu výuky jehličnanů na středních školách. Analýza vědomostí studentů využívá jako nástroj didaktický test. Poslední kapitola didaktické části se věnuje rozboru vybraných středoškolských učebnic. Jedním z cílů diplomové práce bylo také zhotovení fotodokumentace jehličnanů. Tyto fotografie jsou využity v celé práci a především ve vytvořených výukových materiálech. . Mimo výše uvedené si diplomová práce kladla za cíl vytvoření pracovních listů pro výuku jehličnanů, které jsou součástí její přílohy. Tyto pracovní listy jsou určeny pro studenty středních škol. Pracovní list číslo 1 lze použít v teoretických hodinách, popřípadě i jako test k ověření znalostí. Tento pracovní list využívá teoretických poznatků a studenti pracují pouze s uvedeným textem. Pracovní list číslo 2 je určen jako návod do praktické hodiny biologie a slouží jako návod k řezu jehlice borovice lesní. Pracovní listy číslo 3, 4, 5, 6, 7 a 8 využívají zhotovenou fotografickou dokumentaci k určování zástupců jehličnanů. V pracovním listu číslo 9 je popsáno cvičení, které se zabývá pozorováním hydroskopických pohybů odumřelých generativních orgánů (šišek) jehličnanů. Poslední pracovní list je věnován pozorování vegetativních orgánů jehličnanů. Kromě těchto pracovních listů 91
jsem dále vytvořil ještě 53 výukových karet jehličnanů, které slouží jako základ pro digitální učební materiály, jež zpracovává firma Simopt s. r. o. Jehličnany představují jednu z velkých skupin, a proto nebylo možné v této diplomové práci obsáhnout celou jejich problematiku. Snažil jsem se vybírat zástupce, kteří jsou všeobecně známí, rozšíření a dále využitelní v pedagogické praxi. V rámci diplomové práce byla vypracována literární rešerše k tématu jehličnanů ve výuce biologie na střední škole s jejich botanickou charakteristikou a anotace k didaktice jehličnanů. Byly vytvořeny pracovní listy (příloha) a výukové CD (CD příloha). Dále byla zhotovena fotografická dokumentace a vypracována analýza současného stavu výuky jehličnanů i porovnání obsahu učiva v různých středoškolských učebnicích. Součástí diplomové práce je také didaktický test (příloha) , didaktická hra (Activ Inspire, CD příloha) a 53 výukových karet jehličanů (CD příloha).
92
F. POUŽITÁ LITERATURA A INTERNETOVÉ ZDROJE LITERATURA: 1. BAAR, Vladimír. Jehličnany. Ostrava: Scholaforum, 1997. ISBN 80-86058-63-8. 2. BITNER, Richard L. Kapesní atlas - Jehličnany. Praha 5: Euromedia Group, 2010. ISBN 978-80-242-3139-6. 3. BUSINSKÝ, Roman a Jiří VELEBIL. Borovice v České republice: Výsledky dlouhodobého hodnocení rodu Pinus L. v kultuře v České republice. Průhonice: Výzkumný ústav Silva Taroucy pro krajinu a okrasné zahradnictví, 2011. ISBN 97880-85116-90-8. 4. BYČKOVSKÝ, Petr a ZVÁRA, Karel. Konstrukce a analýza testů pro přijímací řízení. Praha: Univerzita Karlova v Praze, Pedagogická fakulta, 2007. 77 s. ISBN 978-80-7290-331-3. 5. HANČOVÁ, Hana a VLKOVÁ, Marie. Biologie v kostce 1, Obecná biologie, mikrobiologie, botanika, mykologie, ekologie, genetika. 1. vyd. Havlíčkův Brod: Fragment, 1997. 112 s.ISBN 80-7200-059-4. 6. HENDRYCH, Radovan. Systém a evoluce vyšších rostlin: Učeb. přehled. 2., upr. vyd. Praha, 1986. 7. HIEKE, Karel. Encyklopedie jehličnatých stromů a keřů. Brno: Computer Press a. s., 2008. ISBN 978-80-251-1901-3. 8. HRABAL, V. a kol. Testy a testování ve škole. Praha: Středisko vědeckých informací pedagogické fakulty Univerzity Karlovy 1994. 9. CHMELAŘ, Jindřich. Dendrologie s ekologií lesních dřevin - 1. část Jehličnany. Praha: Státní pedagogické nakladatelství, 1981.
93
10. CHRÁSKA, Miroslav. Didaktické testy: příručka pro učitele a studenty učitelství. Brno: Paido, 1999. 91 s. ISBN 80-85931-68-0. 11. JEŘÁBEK, Ondřej a BÍLEK, Martin. Teorie a praxe tvorby didaktických testů. 1. vyd. Olomouc: Univerzita Palackého v Olomouci, 2010. 91 s. ISBN 978-80-2442494-1. 12. KALHOUS, Zdeněk a kol. Školní didaktika. Vyd. 2. Praha: Portál, 2009. 447 s. ISBN 978-80-7367-571-4. 13. KINCL, Lubomír, JAKRLOVÁ, Jana a KINCL, Miloslav. Biologie rostlin: pro 1. ročník gymnázií. 3., upr. vyd. Praha: Fortuna, 2000. 255 s. ISBN 80-7168-736-7. 14. KISS, Marcell a Csaba ILLYÉS. Jehličnany a stálezelené rostliny v zahradě. Praha 3 - Královské Vinohrady: Svojtka a Co., s. r. o., 2008. ISBN 978-80-7352854-6. 15. KLIKA J. Lesní dřeviny- Lesnická dendrologie. Československá matice lesnická v Písku 16. KOBLÍŽEK, Jaroslav. Jehličnaté a listnaté dřeviny našich zahrad a parků. 2., rozš. vyd. Tišnov: Sursum, 2006. 2 sv. (551, 178 s.). ISBN 80-7323-117-4. 17. KONÍČEK, Libor a kol. Hodnocení výsledků vzdělávání: teoretická část. Vyd. 1. Ostrava: Ostravská univerzita v Ostravě, 2007. 57 s. ISBN 978-80-7368-392-4. 18. KUBÁT, Karel a kol. Botanika. 2. vyd. Praha: Scientia, 2003, 231 s., [12] s. barev. obr. příl. ISBN 80-718-3266-9. 19. KUBÁT, Karel. Fylogeneze a systém vyšších rostlin. Ústí nad Labem: Univerzita Jana Evangelisty Purkyně, 2006. ISBN 8195-025-95. 20. MATOVIČ, Anton. Stavba dřeva. Brno: Vysoká škola zemědělská v Brně, 1992. ISBN 80-7157-019-2. 94
21. MONSON, Russell K., ed. a SAGE, Rowan Frederick, ed. C4 Plant Biology. San Diego: Academic Press, 1999. XV, 596 s. Physiological Ecology. ISBN 0-12614440-0. 22. MUSIL, Ivan a Jan HAMERNÍK. Jehličnaté dřeviny: Přehled nahosemenných i výtrusných dřevin. Praha: Academia, 2007. ISBN 978-80-200-1567-9. 23. MUSIL, Ivan, Jan HAMERNÍK a Gabriela LEUGNEROVÁ. Lesnická dendrologie 1: Jehličnaté dřeviny. Praha: Česká zemědělská univerzita v Praze, 2002. ISBN 80-213-0992-X. 24. PILÁT, Albert. Jehličnaté stromy a keře našich zahrad a parků. 1. vyd. Praha, 1964. 25. POŽGAJ, Alexander, Dušan CHOVANEC, Stanislav KURJATKO a Marián BABIAK. Štruktúra a vlastnosti dreva. Bratislava: Príroda, a. s., 1997. ISBN 80-0700960-4. 26. RAVEN, Peter H., EICHHORN, Susan E. a EVERT, Ray F. Biology of Plants. 6th Ed. New York: W. H. Freeman, 1999. XV, 944 s. ISBN 1-57259-041-6. 27. SKALICKÝ, Milan a NOVÁK, Jan. Botanika I.: anatomie a morfologie rostlin. Praha: Česká zemědělská univerzita, 2007. 146 s. ISBN 978-80-213-1724-6. 28. STEWART, Wilson N. Paleobotany and the evolution of plants. 1. Publ. Cambridge, 1987. 29. ŠÁLEK, M., RŮŽIČKA J., MANDLÁK, B.: Ekologie. FLE ČZU, Praha, 2005. ISBN: 80-. 86386-68-6 30. ÚRADNÍČEK, Luboš. Lesnická dendrologie I. (Gymnospermae). Brno: Mendlova zemědělská a lesnická univerzita v Brně, 2003. ISBN 80-7157-643-3. 31. VINTER, Vladimír a MACHÁČKOVÁ, Petra. Přehled morfologie cévnatých rostlin. Olomouc: Univerzita Palackého v Olomouci, 2013. ISBN 978-80-224-33226.
95
32. VINTER, Vladimír a kol. Příručka pro začínající učitele biologie. Šumperk: Trifox, s. r. o., 2009. ISBN 987-80-904309-4-5. 33. VINTER, Vladimír. Rostliny pod mikroskopem. Olomouc: Univerzita Palackého v Olomouci, 2009. ISBN 978-80-244-2223-7. 34. ZICHÁČEK, Vladimír a Jan JELÍNEK. Biologie pro gymnázia. Olomouc: Olomouc s. r. o., 2003. ISBN 80-7182-159-4. INTERNETOVÉ ZDROJE: 35. Arboristika. Nejčastější škůdci jehličnanů [online]. 2012 [cit. 2014-07-29]. Dostupné z: http://www.e-arboristika.cz/432-nejcastejsi-skudci-jehlicnatych-stromu 36. Cermat. Didaktické testy [online]. 2010 [cit. 2014-07-29]. Dostupné z: http://www.cermat.cz/didakticke-testy-1404034141.html 37. EFloras. Flora of North America: North of Mexico [online]. New York: Oxford University Press, 1993 [cit. 2014-07-29]. Dostupné z: http://www.efloras.org/ 38. Ekogym. [online]. [cit. 2014-07-08]. Dostupné z: http://ekogym.blog.cz/1405/2 39.
EnviWeb.
[online].
[cit.
2014-07-08].
Dostupné
z:
http://www.enviweb.cz/eslovnik/839 40. Galaktis. BRTNÍKOVÁ, Marie. Jehličnany [online]. 2009 [cit. 2014-07-30]. Dostupné z: http://galaktis.cz/clanek/jehlicnany/ 41. Nahosemenné rostliny. Biomach, výpisky z biologie [online]. 2005– [cit. 201407-07].
Dostupné
z:
www.biomach.cz/biologie-rostlin/system-a-evoluce-
rostlin/nahosemenne-rostliny. 42. Ohýbací dřevo. URBAN, Jiří. Stavba dřeva [online]. 2012 [cit. 2014-07-29]. Dostupné z:http://www.ohybacidrevo.cz/vlastnosti/stavba-dreva 43. Práce se dřevem. Dřevo [online]. 2010 [cit. 2014-07-29]. Dostupné z: http://prace-se-drevem.spibi.cz/Drevo-Rozdeleni.html 44. Rostliny. Rostlinné orgány [online]. 2009 [cit. 2014-07-29]. Dostupné z: http://golgihoaparat.blog.cz/0901/viii-rostliny 96
G. PŘÍLOHY I. DIDAKTICKÝ TEST – ZADÁNÍ
97
98
II. DIDAKTICKÝ TEST - ŘEŠENÍ
99
100
III. PRACOVNÍ LISTY
Pracovní list číslo 1 Téma: Práce s textem Cíl: Doplnit do textu o jehličnanech slova či slovní spojení z nabídky. „vyživovací, vaječné buňce, samčí, nahosemenné, zárodečný vak, prašných, vajíčkách, Pinophyta, nucellus, lesní, celistvými, megasporofyly, rozmnožovací, výtrusnice, mikrospory, integument, pylová zrna“ Jehličnany, cykasy a jinany se řadí mezi………………….rostliny. Latinský název pro oddělení jehličnany je ………………. Představují vývojovou větev s drobnými, ……………., celokrajnými lístky. Mikrosporofyly a ………………….. tvoří oddělené šištice. Borovice ………… (Pinus sylvestris) je statný strom, jehož jehlice vyrůstají po dvou ve svazečcích. ………….. květy jsou tvořeny šišticí tyčinek. Každá tyčinka má dvě prašná pouzdra (………………….), v nichž dozrávají ……….. ………… (samčí mikrospory). Také samičí květy jsou tvořeny šišticí plodolistů, nesoucí po dvou nahých ………………… Pylová zrna (……………..) vznikají meiotickým dělením mateřských buněk v …………… pouzdrech. Kromě několika drobných buněk proklových obsahují dvě buňky: velkou ………………. (vegetativní) a menší ………………….. (generativní) buňku. Vajíčka mají na svém povrchu jeden obal (………………..), uzavírající až na klový otvor mnohobuněčný diploidní ………………., jehož jedna buňka se nápadně zvětší a meioticky se dělí za vzniku čtyř haploidních buněk (makrospor). Z nich tři menší zanikají, zbylá makrospora
se
mění
na
………………….
……………,
jehož
jádro
se
mnohonásobně dělí a po vzniku buněčných přehrádek dává vznik samičímu proklu, ve kterém se na bližší straně ke klovému otvoru vytvoří 3 až 6 zárodečníků, obsahujících po jedné …………. …………….. Zdroj textu: ZICHÁČEK, Vladimír a Jan JELÍNEK. Biologie pro gymnázia. Olomouc: Olomouc s. r. o., 2003. ISBN 80-7182-159-4.
101
Pracovní list číslo 2 Téma: Příčný řez jehlicí borovice lesní (Pinus sylvestris) Cíl: Zhotovit nativní preparát a pozorovat jednotlivé struktury jehlice borovice lesní. Pomůcky: mikroskop, podložní a krycí sklíčka, Petriho miska, preparační jehla, žiletka, psací potřeby, bezová duše, jehlice borovice lesní Teoretický základ: Jehlice borovice lesní je na povrchu kryta pokožkou (epidermis), pod ní se nachází nerozlišený mezofyl a uprostřed pod pochvou svazků cévních jsou svazky cévní tvořené lýkem a dřevem. V mezofylu můžeme pozorovat patrné příčně prořezané věnečkovité, pryskyřičné kanálky, které jsou vystlané sekretorickými buňkami. Postup: 1. Do bezové duše položíme jehlici tak, abychom řezem získali příčný řez jehlice. 2. Provedeme několik, co nejtenčích řezů a vkládáme je do Petriho misky s vodou. 3. Pro další pozorování vybereme pouze ty nejzdařilejší řezy. 4. Vybrané řezy pokládáme do kapky vody na podložní sklíčko a překrýváme krycím sklíčkem. 5. Pozorujeme struktury jehlice, které zakreslíme a popíšeme. Nákres:
102
Pracovní list číslo 3 Téma: Poznáváme jehličnany Cíl: Určit jehličnany dle fotografického materiálu. Úkol: Na základě fotografií poznej jehličnan
……………………………………………………….................
103
Pracovní list číslo 4 Téma: Poznáváme jehličnany Cíl: Určit jehličnany dle fotografického materiálu. Úkol: Na základě fotografií poznej jehličnan
……………………………………………………….................
104
Pracovní list číslo 5 Téma: Poznáváme jehličnany Cíl: Určit jehličnany dle fotografického materiálu. Úkol: Na základě fotografií poznej jehličnan.
……………………………………………………….................
105
Pracovní list číslo 6 Téma: Poznáváme jehličnany Cíl: Určit jehličnany dle fotografického materiálu. Úkol: Na základě fotografií poznej jehličnan.
……………………………………………………….................
106
Pracovní list číslo 7 Téma: Poznáváme jehličnany Cíl: Určit jehličnany dle fotografického materiálu. Úkol: Na základě fotografií poznej jehličnan.
……………………………………………………….................
107
Pracovní list číslo 8 Téma: Poznáváme jehličnany Cíl: Určit jehličnany dle fotografického materiálu. Úkol: Na základě fotografií poznej jehličnan.
……………………………………………………….................
108
Pracovní list číslo 9 Téma: Pozorování hydroskopických pohybů šupin šišek jehličnanů (bobtnání) Cíl: Pozorovat a zjistit, jak dlouho trvá zpětné otevírání šišky. Pomůcky: nádoba s vodou, tužka, šišky smrku ztepilého (Picea abies) a borovice lesní (Pinus sylvestris) Teoretický základ: Odumřelé části rostlin (šišky, lusky) mohou vykonávat fyzikální pohyby. Takovým pohybem může být například bobtnání šupin šišek. Šišky se vlivem sucha rozevírají a ve vlhku naopak zavírají. Bobtnání je zvětšování objemu tělesa, které je způsobené vnikáním vody. Postup: 1. Otevřené, suché šišky borovice a smrku ponoříme do nádoby s vodou. Šišku smrku ponoříme jen do její poloviny. 2. Pozorujeme a zaznamenáváme změny. 3. Po uzavření šišek je vyjmeme z nádoby a necháme opět uschnout. 4. Provedeme nákres i popis celého děje a zjistíme, za jak dlouho se šišky opět začnou rozevírat. Nákres + popis děje:
109
Pracovní list číslo 10 Téma: Pozorování vegetativních orgánů jehličnanů Cíl: Pozorovat a zakreslit postavení jehlic na větévce daného jehličnanu. Pomůcky: tužka, lupa, pravítko, malé větvičky jedle bělokoré (Abies alba), smrku ztepilého (Picea abies), borovice lesní (Pinus sylvestris) a modřínu opadavého (Larix decidua) Postup: 1. Pozorujte a zakreslete uspořádání jehlic na větévkách předložených jehličnanů. 2. Pravítkem změřte délku jehlic. 3. Pomocí lupy pozorujte špičku jehlice u každého vzorku a zakreslete. 4. Popište barvu jehlic daného vzorku z rubové i lícové strany. 5. Vše přehledně zapište a zakreslete do tabulky. Vypracování: jehličnan
uspořádání jehlic na větévce
délka jehlice
jedle bělokorá
smrk ztepilý
borovice lesní
modřín opadavý
110
tvar špičky jehlice
barva jehlice
