Макроскопическое строение древесины

ГЛАВА 1. СТРОЕНИЕ ДЕРЕВА И ДРЕВЕСИНЫ

СТРОЕНИЕ ДЕРЕВА.

Части растущего дерева. Растущее дерево состоит из кроны, ствола и корней (рис. 1, а). При жизни дерева каждая из этих частей выполняет свои определенные функции и имеет различное промышленное применение.

Крона - состоит из ветвей и листьев (или хвои). Из углекислоты, поглощаемой из воздуха, и воды, получаемой из почвы, в листьях образуются сложные органические вещества, необходимые для жизни дерева. Промышленное использование кроны невелико. Из листьев (хвои) получают витаминную муку - ценный продукт для животноводства и птицеводства, лекарственные препараты, из ветвей - технологическую щепу для производства тарного картона и древесноволокнистых плит.

Ствол — это часть дерева от корней до вершины, несущая на себе ветви. Ствол растущего дерева проводит воду с растворенными минеральными веществами вверх (восходящий ток), а с органическими веществами — вниз по лубу к корням  (нисходящий ток); хранит запасные питательные вещества; служит для размещения и поддержания кроны. Он дает основную массу древесины (от 50 до 90% объема всего дерева) и имеет главное промышленное значение. Верхняя тонкая часть ствола называется вершиной, нижняя толстая часть — комлем.

Корни проводят воду с растворенными в ней минеральными веществами вверх по стволу; хранят запасы питательных веществ и удерживают дерево в вертикальном положении. Корни используются как второсортное топливо. Пни и крупные корни сосны через некоторое время после валки деревьев служат сырьем для получения канифоли и скипидара.

 

 

Рис.1. Части растущего дерева (а) и схема формирования ствола у 13-летнего дерева (б).

Главные разрезы ствола (рис. 2).Поперечным называется разрез, проходящий перпендикулярно оси ствола и направлению волокон и образующий торцовую плоскость. Радиальный разрез - это продольный разрез, проходящий через сердцевину ствола по радиальному направлению вдоль волокон древесины и перпендикулярно касательной к годичному  слою древесины в точке касания. Тангенциальный разрез - это продольный разрез, проходящий на некотором расстоянии от сердцевины и по радиальному направлению вдоль волокон древесины по касательной к годичному слою. Древесина на указанных разрезах имеет различный вид и неодинаковые свойства.

На поперечном разрезе ствола (рис. 3) можно видеть сердцевину, древесину с ее годичными слоями и кору. Сердцевина I — узкая центральная часть ствола, представляющая рыхлую ткань. На торцовом разрезе имеет вид темного пятнышка диаметром 2-5 мм. На радиальном разрезе она видна в виде прямой или извилистой темной узкой полоски.

Рис.2. Главные разрезы ствола дерева: 1 - поперечный (торцовый), 2 - радиальный, 3 – тангенциальный.

Рис.3. Поперечный разрез ствола: 1 - сердцевина, 2 - сердцевинные лучи, 3 - ядро, 4 — пробковый слой, 5 - лубяной слой, 6 - заболонь, 7 - камбий, 8 - годичные слои

Древесина в растущем дереве занимает большую часть ствола и имеет основное промышленное значение. Древесина — это совокупность проводящих механических и запасающих тканей, расположенных в стволах, ветвях и корнях древесных растений между корой и сердцевиной. Кора покрывает дерево сплошным кольцом и состоит из внешнего слоя - корки и внутреннего слоя – луба(5), который проводит воду с органическими веществами, выработанными в листьях, вниз по стволу. Кора предохраняет дерево от механических повреждений, резких перепадов температуры, насекомых.

Вид и цвет коры зависят от возраста и породы дерева. У молодых деревьев кора гладкая, с возрастом в ней появляются трещины. Кора может быть гладкой (пихта), чешуйчатой (сосна), волокнистой (можжевельник), бородавчатой (бересклет). 

Цвет коры имеет множество оттенков, например: белая у березы, темно- серая у дуба, темно­ бурая у ели. В зависимости от породы, возраста дерева и условий произрастания у наших лесных пород кора составляет от 6 до 25% объема ствола. Кора многих древесных пород имеет большое практическое применение. Она используется для дубления кож, изготовления поплавков, пробок, теплоизоляционных и строительных плит. Из луба коры делают мочало, рогожи, веревки и др. Из коры добывают химические вещества, применяемые в медицине. Кора березы служит сырьем для получения дегтя. Между корой и древесиной располагается очень тонкий, сочный, невидимый невооруженным глазом слой — камбий(7), состоящий из живых клеток. Из камбиальных клеток образуются клетки древесины и коры, причем в сторону древесины клетки откладываются чаще (в 5—6 раз), чем в сторону коры.

МАКРОСКОПИЧЕСКОЕ СТРОЕНИЕ ДРЕВЕСИНЫ.

Макроструктура древесины — это структура, которую можно исследовать невооруженным глазом или с помощью лупы.

Заболонь, ядро, спелая древесина. Древесина лесных пород окрашена обычно в светлый цвет. При этом у одних пород вся масса древесины окрашена в один цвет (ольха, береза, граб), у других центральная часть имеет более темную окраску (дуб, лиственница, сосна). Темноокрашенная часть ствола называется ядром, а светлая  периферическая — заболонью. Ядро древесины состоит из мертвых, заболонь — из живых клеток.

В том случае, когда центральная часть ствола отличается меньшим содержанием воды, а по цвету не отличается от периферической, ее называют спелой древесиной, а породы — спелодревесными. Породы, имеющие ядро, называют ядровыми. Остальные породы, у которых нет различия между центральной и периферической частью ствола ни по цвету, ни по содержанию воды, называют заболонными (безъядровыми).

Ядро имеют: хвойные — сосна, лиственница, кедр; лиственные — дуб, ясень, ильм, тополь. Спелодревесными породами являются из хвойных ель и пихта, из лиственных бук и осина. К заболонным породам относятся лиственные: береза, клен, граб, самшит. Однако у некоторых безъядровых пород (береза, бук, осина, ель, клен) наблюдается потемнение центральной части ствола. В этом случае темная центральная зона называется ложным ядром.

Ядро образуется за счет отмирания живых клеток древесины, закупорки водопроводящих путей, отложения дубильных, красящих веществ, смолы, углекислого кальция. В результате этого изменяются цвет древесины, ее масса и показатели механических свойств.

Переход от заболони к ядру может быть резким (лиственница, тис) или плавным (орех грецкий, кедр). В растущем дереве заболонь служит для проведения воды с минеральными веществами от корней к листьям, а ядро выполняет механическую функцию.

Годичные слои, ранняя и поздняя древесина. На поперечном разрезе видны концентрические слои, расположенные вокруг сердцевины. Эти образования представляют собой ежегодный прирост древесины, т.е. за один вегетационный период. Называются они годичными слоями. На радиальном разрезе годичные слои имеют вид продольных и прямых полос, на тангенциальном — извилистых конусообразных линий (рис.4).

Рис.4. Вид годичных слоев на поперечном (а), радиальном (б) и тангенциальном (в) разрезах древесины (сосна).

Ширина годичных слоев зависит от породы, условий роста, положения в стволе. У одних пород (быстрорастущих) годичные слои широкие (тополь, ива), у других — узкие (самшит, тис). У одной и той же породы ширина годичных слоев может быть различной. При неблагоприятных условиях роста (засуха, морозы, недостаток питательных веществ, заболоченные почвы) образуются узкие годичные слои.

Каждый годичный слой состоит из двух частей — ранней и поздней древесины: ранняя древесина (внутренняя) обращена к сердцевине, светлая и мягкая; поздняя древесина (наружная) обращена к коре, темная и твердая. Различие между ранней и поздней древесиной ясно выражено у хвойных и некоторых лиственных пород. Ранняя древесина образуется в начале лета и служит для проведения воды вверх по стволу; поздняя древесина откладывается к концу лета и выполняет в основном механическую функцию. От количества поздней древесины зависят ее плотность и механические свойства.

Сердцевинные лучи, сердцевинные повторения. На поперечном разрезе некоторых пород хорошо видны невооруженным глазом светлые, часто блестящие, направленные от сердцевины к коре линии — сердцевинные лучи (рис.5). Сердцевинные лучи имеются у всех пород, но видны лишь у некоторых. Первичные сердцевинные лучи начинаются у самой сердцевины, а вторичные на разном расстоянии от нее.

Рис.5. Вид сердцевинных лучей на поперечном (а), тангенциальном (б) и радиальном (в) разрезах древесины.

На радиальном разрезе сердцевинные лучи заметны в виде светлых блестящих полосок или лент, расположенных поперек волокон. Сердцевинные лучи могут иметь окраску светлее или темнее окружающей древесины. На тангенциальном разрезе они видны в виде темных штрихов с заостренными концами или в виде чечевицеобразных полосок, размещенных вдоль волокон. Ширина лучей колеблется от 0,015 до 0,6 мм. Сердцевинные лучи в срубленной древесине создают красивый рисунок (на радиальном разрезе), что имеет значение при выборе древесины в качестве декоративного материала.

В растущем дереве сердцевинные лучи служат для проведения воды в горизонтальном направлении и для хранения запасных питательных веществ. Количество сердцевинных лучей зависит от породы: у лиственных пород сердцевинных лучей примерно в 2—3 раза больше, чем у хвойных.

На торцовом разрезе древесины некоторых пород можно видеть рассеянные темные пятнышки бурого, коричневого цвета, расположенные ближе к границе годичного слоя. Эти образования называются сердцевинными повторениями. Сердцевинные повторения образуются вследствие повреждения камбия насекомыми или морозом и напоминают по цвету сердцевину.

Сосуды. На поперечном (торцовом) разрезе лиственных пород видны отверстия, представляющие сечения сосудов — трубок, каналов разной величины, предназначенные для проведения воды. По величине сосуды делят на крупные, хорошо видимые невооруженным глазом, и мелкие, невидимые невооруженным глазом. Крупные сосуды чаще всего расположены  в ранней древесине годичных слоев и на поперечном разрезе образуют сплошное кольцо из сосудов. Такие лиственные породы называются кольце-сосудистыми. У кольце-сосудистых пород в поздней древесине мелкие сосуды собраны в группы, ясно заметные благодаря светлой окраске. Если мелкие и крупные сосуды равномерно распределены по всей ширине годичного слоя, то такие породы называются рассеянно-сосудистыми лиственными породами.

У кольце-сосудистых лиственных пород годичные слои хорошо заметны из-за резкого различия между ранней и поздней древесиной. У лиственных рассеянно-сосудистых пород такого различия между ранней и поздней древесиной не наблюдается и поэтому годичные слои заметны плохо.

У лиственных кольце-сосудистых пород мелкие сосуды в поздней древесине образуют следующие виды группировок: радиальная — в виде светлых радиальных полос, напоминающих языки пламени (рис.6, а— дуб, каштан); тангенциальная — мелкие сосуды образуют светлые сплошные или прерывистые волнистые линии, вытянутые вдоль годичных слоев (рис.6, б — ильм, вяз, карагач); рассеянная — мелкие сосуды в поздней древесине расположены в виде светлых точек или черточек (рис.6, в — ясень). На рис.6, г - показано расположение сосудов у лиственной рассеянно-сосудистой породы (грецкий орех). Сосуды распределены равномерно по всей ширине годичного слоя. На радиальном и тангенциальном разрезах сосуды имеют вид продольных бороздок.

Рис.6. Типы группировок сосудов: а, б, в — кольце-сосудистые породы с радиальной, тангенциальной и рассеянной группировкой, г — рассеянно-сосудистая порода

Смоляные ходы. Характерная особенность строения древесины хвойных пород — смоляные ходы, которые представляют собой тонкие узкие каналы, заполненные смолой. Различают смоляные ходы вертикальные и горизонтальные. На поперечном разрезе вертикальные смоляные ходы видны в виде светлых точек, расположенных в поздней древесине годичного слоя; на продольных разрезах — в виде темных штрихов, направленных вдоль оси ствола. Количество и размер смоляных ходов зависят от породы древесины. У древесины сосны смоляные ходы крупные и многочисленные, у древесины лиственницы — мелкие и немногочисленные.