Строение, основные свойства и применение древесины

Кора покрывает снаружи  камбий и древесину. На поперечном разрезе  ствола она имеет форму кольца, окрашенного обычно значительно  темнее древесины (рисунок 1.2). В толстой  коре взрослых деревьев различают два слоя с постепенным или резким переходом от одного к другому: наружный – корку (его назначение предохранять живые ткани ствола от резких колебаний температуры, испарения влаги, проникновения грибов, бактерий и механических повреждений) и внутренний слой – луб, непосредственно прилегающий к камбию. Назначение луба – проводить вниз по стволу образующиеся в листьях органические питательные вещества. У молодых деревьев кора гладкая, иногда покрытая тонкими опадающими чешуями; при утолщении ствола в коре появляются трещины, которые с возрастом дерева углубляются. По характеру поверхности кора может быть гладкой (пихта), бороздчатой (дуб), чешуйчатой (сосна), волокнистой (можжевельник) и бородавчатой (бересклет). Цвет коры снаружи изменяется в широких пределах: от белого (береза), светло-серого (пихта), зеленовато-серого (осина) до серого (ясень), темно-серого (дуб), или темно-бурого (ель). С каждым годом толщина коры увеличивается. Однако вследствие малой величины годичного прироста и постепенного отпада наружных слоев в виде чешуй кора никогда не достигает такой толщины, как древесина. Относительный объем коры в стволе (без сучьев) для основных пород приведен в таблице 1.1 [1].

 

Таблица 1.1

Относительный объем  коры в стволе

 

Порода	Объем коры, %
Лиственница	22-25
Сосна	10-16
Ель	6-13
Кедр	6-10
Пихта	11-19
Дуб	14-21
Бук	7-11
Липа	12-16
Осина	11-20

 

Как видно из приведенных  данных в таблице 1.1, объем, занимаемый корой, колеблется в пределах 6 – 25% объема ствола, в зависимости от породы, а также возраста дерева и условий произрастания. С возрастом дерева относительный объем коры снижается, с ухудшением условий произрастания, наоборот, повышается. Доля коры в объеме ствола уменьшается с увеличением диаметра ствола.

Крона и корни. Значительная доля биомассы дерева приходится на крону и корни растущего дерева.

Корни представлены целой  системой, которая включает мелкие корешки, всасывающие воду с растворенными  в ней минеральными веществами, и  толстые корни, которые удерживают дерево в вертикальном положении, проводят воду к стволу и хранят запасы питательных веществ. В промышленности корни используются в качестве второсортного топлива и для получения технологической щепы. Крупные корни (пни) хвойных деревьев, оставленные на лесосеке на 10-15 лет, обогащаются смолой и служат сырьем для получения скипидара и канифоли.

Крона – совокупность ветвей, одетых листьями. В зеленых  листьях из углерода, поглощаемого из воздуха в виде углекислоты, и  воды, поступающей из почвы, образуются сложные органические вещества, необходимые для жизни дерева.

Промышленное использование  кроны невелико. Из листьев (хвои) получают витаминную муку, лекарственные препараты, пихтовое масло; из ветвей – технологическую  щепу для производства тарного картона, древесностружечных и древесноволокнистых плит.

В таблице 1.2 приводятся данные об относительном объеме частей дерева [1]. Данные таблицы сугубо ориентировочны, так как они могут изменяться с возрастом дерева и в зависимости  от внешних условий.

 

Таблица 1.2

Относительный объем частей дерева

 

Порода	Объем частей дерева, %
	Ствол	Корни	Ветви
Лиственница	77-82	12-15	6-8
Сосна	65-77	15-25	8-10
Ясень	55-70	15-25	15-20
Бук	55-70	20-25	10-20
Клен	65-75	15-20	10-15
Береза	78-90	5-12	5-10

 

Исходя из данных таблицы 1.2, видим, что наибольший объем ствола и наименьший объем корней имеет береза; у ясеня – самый маленький объем ствола и самый большой объем ветвей; у бука также маленький объем ствола, но при этом самый большой объем корней.

 

 

1.2 Макроскопическое строение древесины

 

 

Заболонь, ядро, спелая древесина. Древесина наших лесных пород  окрашена обычно в светлый цвет. При этом у отдельных 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.

В том случае, когда  центральная часть ствола отличается меньшим содержанием воды, т. е. является более сухой, 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).

Из древесных пород  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) наблюдается потемнение центральной части ствола. В этом случае темная центральная зона называется ложным ядром. Молодые деревья всех пород не имеют ядра и состоят из заболони. Лишь с течением времени образуется ядро за счет перехода заболонной древесины в ядровую.

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. Ширина заболони колеблется в зависимости от породы, условий произрастания. У одних пород ядро образуется на третий год (тис, белая акация), у других – на 30-35-й год (сосна). Поэтому заболонь у тиса узкая, у сосны широкая.

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.

Древесина заболони легко пропускает воду, менее стойка против загнивания, поэтому при изготовлении тары под жидкие товары использовать заболонь следует ограниченно.

Годичные слои, ранняя и поздняя древесина. На поперечном разрезе видны концентрические  слои, расположенные вокруг сердцевины. Эти образования представляют собой ежегодный прирост древесины. Называются они годичными слоями.

На радиальном разрезе  годичные слои имеют вид продольных полос, на тангентальном – извилистых линий (рисунок 1.3). годичные слои нарастают ежегодно от центра к периферии и самым молодым слоем является наружный. По числу годичных слоев на торцевом разрезе на комле можно определить возраст дерева.

 

Рисунок 1.3. Вид годичных слоев на главных разрезах: П – поперечном, Р – радиальном, Т - тангенциальном

 

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). В нижней части  ствола расположены наиболее узкие  годичные слои, вверх по стволу ширина слоев увеличивается, так как рост дерева происходит и в толщину и в высоту, что приближает форму ствола к цилиндру.

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.

Иногда на двух противоположных  сторонах ствола годичные слои имеют  неодинаковую ширину. Например, у деревьев, растущих на опушке леса, на стороне, обращенной к свету, годичные слои имеют большую ширину. Вследствие этого сердцевина у таких деревьев смещена в сторону и ствол имеет эксцентричное строение.

Некоторым породам свойственна  неправильная форма годичных слоев. Так, на поперечном разрезе у граба, тиса, можжевельника наблюдается волнистость годичных слоев.

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. Сердцевинные лучи имеются у всех пород, но видны лишь у некоторых.

По ширине сердцевинные лучи могут быть очень узкие, не видимые  невооруженным глазом (у самшита, березы, осины, груши и всех хвойных  пород); узкие, трудно различимые (у клена, вяза, ильма, липы); широкие, хорошо видимые невооруженным глазом на поперечном разрезе. Широкие лучи бывают настоящие широкие (у дуба, бука) и ложноширокие – пучки сближенных узких лучей (у граба, ольхи, орешника).

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 тангентальном 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 торцевом разрезе  древесины некоторых пород можно  видеть рассеянные темные пятнышки бурого, коричневого цвета, расположение 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 (торцевом) разрезе лиственных пород видны  отверстия, представляющие сечения  сосудов – трубок, каналов разной величины, предназначенных для проведения воды. По величине сосуды делят на крупные, хорошо видимые невооруженным глазом, и мелкие, не видимые 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 кольцесосудистыми. У кольцесосудистых 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 рассеяннососудистыми лиственными породами.

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

У лиственных кольцесосудистых пород мелкие сосуды в поздней  древесине образуют следующие типы группировок: радиальная – в виде светлых радиальных полос (рисунок 14,а.) дуб, каштан; тангенциальная – мелкие сосуды образуют светлые волнистые линии, расположенные параллельно границе годичного слоя (рисунок 1.4,б) – ильм, вяз, карагач; рассеянная – мелкие сосуды в поздней древесине собраны в светлые точки или черточки (рисунок 1.4,в). На радиальном и тангенциальном разрезах крупные сосуды имеют вид продольных бороздок. Диаметр крупных сосудов колеблется от 0,2 до 0,4 мм, мелких – от 0,015 до 0,1 мм. Длина сосудов чаще бывает не более 10 см, но у дуба достигает нескольких метров. Объем сосудов в зависимости от породы колеблется от 7 до 43 %.