Строение дерева и древесины. Пороки древесины.

ерево состоит из ствола, кроны и корней. Корни предназначены для укрепления дерева в грунте, для всасывания влаги и растворенных в ней минеральных веществ и подачи их к стволу. Ствол удерживает крону и служит для перемещения воды и питательных веществ от корней через ветви к листьям, а от листьев обратно к корням. Строение древесины, видимое невооруженным глазом или при небольшом увеличении, называется макроструктурой, а видимое под сильным увеличением (микроскопом) — микроструктурой.

• Макроструктуру древесины изучают по трем разрезам ствола дерева (12.1): поперечному, радиальному продольному (по диаметру или радиусу) и тангентальному продольному (по хорде). В поперечном и радиальном разрезах ствола различают следующие основные части (12.2): кору, луб, камбий, древесину и сердцевину.

Кора защищает дерево от механических повреждений. Она состоит из наружного слоя — корки и внутреннего луба.

Луб — тонкий внутренний слой коры, он предназначен для передачи питательных веществ из кроны дерева вниз; в нем откладываются запасы этих веществ.

Камбий — тонкий жизнедеятельный слой ткани, располагающийся за лубом. В слое камбия к центру дерева откалываются клетки древесины, а в сторону луба — лубяные клетки. Каждая клетка камбия при размножении делится на две, одна из которых, более тонкостенная, откладывается к внешней стороне ствола, другая, толстостенная, одеревеневшая клетка располагается по направлению к сердцевине. Весной камбий образует широкие клетки с тонкой оболочкой, так называемую весеннюю древесину. Во второй половине вегетационного периода, когда дерево нагружено развивающимися побегами и листьями, камбий образует толстостенные сплюснутые клетки, которые выполняют механические функции и составляют главную часть летней древесины.

Образовавшиеся в течение вегетационного периода слои называют годичными. У некоторых пород, например дуба, они хорошо видны на торцовом разрезе. Находящийся за камбием толстый слой древесины состоит из ряда тонких концентрических слоев.

Древесина обычно имеет светлую окраску, но у некоторых пород непосредственно к сердцевинной трубке прилегает более темная древесина, называемая ядром или мертвой древесиной. От ядра к внешней части ствола располагается светлоокрашенная древесина — заболонь или оболонь.

Сердцевина расположена вдоль всего ствола в его Централ, ной части. Она состоит из клеток с тонкими стенками. Се'рдц вина и образовавшиеся в первый год роста побеги образую сердцевинную трубку. Эта часть ствола является наиболее сла бой, она плохо противостоит загниванию. Питательные веще ства в поперечном направлении — от коры к сердцевине -. проходят по сердцевинным лучам.

В зависимости от условий роста годовые слои бывают раз-личной ширины даже у деревьев одной и той же породы. Однако ширина годового слоя не так существенно отражается на свойствах древесины, как процентное содержание в ней поздней древесины; с его увеличением прочность древесины возрастает.

Перемещение влаги в древесине лиственных пород происходит по сосудам, расположенным вдоль ствола. В некоторых лиственных породах (дубе, ясене, вязе) имеются крупные и мелкие сосуды: крупные сосуды располагаются в ранней части годового слоя, а мелкие собраны в группы или распределены равномерно

• Микроструктура древесины состоит из большого количества живых и отмерших клеток различных размеров и форм. Живая клетка имеет протоплазму, ядро, оболочку и клеточный сок.

Протоплазма представляет собой зернистую, прозрачную, тягучую слизь (растительный белок), состоящую из углерода, водорода, кислорода, азота и серы.

Ядро от протоплазмы отличается лишь наличием фосфора, оно обычно имеет овальную форму.

Оболочка клетки состоит в основном из целлюлозы или клетчатки (СбНю05)я- По мере роста клетки оболочка претерпевает различные изменения в строении и составе, в результате чего происходит ее одеревенение или опробкование, или ослизнение. При одеревенении в оболочке клетки образуется вещество лигнин, в результате чего увеличиваются твердость и прочность клетки. При опробковании в оболочке клетки образуются вещества с меньшим содержанием кислорода, чем лигнин, в связи с чем клетка хорошо противостоит гниению и становится непроницаемой для воды и газов. Ослизнение сопровождается превращением всей оболочки или части ее в слизь, которая Растворяется в воде. Если ослизняется часть -оболочки, то создаются отверстия, которыми клетки соединяются между собой, образуя сосуды.

По назначению различают клетки проводящие, механически и запасающие. Проводящие клетки служат в основном для пе редачи питательных веществ от корней к ветвям и листьям Механические клетки имеют вытянутую форму, толстые стенки узкие внутренние полости, которые плотно соединены между собой. Эти клетки в основном придают древесине высокую прочность. Запасающие клетки находятся большей частью сердцевинных лучах и служат для хранения и передачи питательных веществ живым клеткам в горизонтальном направлении.

• Пороками древесины называют отклонения от нормального строения, а также повреждения, которые оказывают влияние на ее технические свойства. Пороки появляются как при росте дерева, так и при хранении на складах и эксплуатации. В зависимости от причин их появления пороки делят на следующие группы: пороки, зависящие от неправильного строения, образовавшиеся от механического повреждения; от грибковых заболеваний; от повреждений насекомыми.

Пороки, зависящие от неправильного роста древесины, следующие:

косослой древесины выражается в винтообразном направлении волокон (12.7, 6), что значительно ухудшает физико-механические свойства древесины. Косослойная древесина имеет повышенную усушку, продольное коробление и понижает прочность древесины при изгибе;

крень однобокая и местная (12.7, а) встречается у хвойнь1х пород и представляет собой утолщение поздней части годовых слоев;

кривизна, представляющая собой искривление ствола по длине, бывает односторонней и разносторонней, причем ствол может быть искривлен в одной или разных плоскостях. Кривизна уменьшает полезный выход продукции и является причиной искусственного косослоя;

сбежистость представляет собой уменьшение диаметра ствола от корня к вершине, превышающее норму; сбежистость является причиной искусственного косослоя и уменьшает полезный выход продукции;

двойная сердцевина, характеризуемая наличием двух сердцевин в торцовом сечении ствола, встречается при двухвершинности дерева (12.7, г), что снижает качество сортамента;

сучковатость выражается количеством сучком на 1 м, величиной и видами самих сучков; сучки бывают заросшие, выпадающие, рыхлые, роговые, табачные и др., а также здоровые и загнившие (так, табачные являются очагами загнивания здоровой древесины);

трещины образуются не только при высыхании срубленного дерева, но и при жизни его от различных причин (усыхания ядра, раскачивания ветром, мороза и т. д.). Трещины бывают следующих видов: метик, отлуп, морозобоина и трещины усушки. Метик представляет собой одну или несколько внутренних ради-ально-продольных трещин, проходящих через сердцевину, но не доходящих до луба. Различают метик простой и крестовый (12.8). Простой метик состоит из одной или двух трещин на торце, расположенных по одному диаметру; крестовый метик образуется двумя или несколькими трещинами, на торце, расположенными под углом одна к другой. Метик бывает согласный, если трещина идет по стволу в одной плоскости, и несогласный, если трещина идет винтообразно. Отлупом называют внутреннюю трещину, идущую по годовому слою вдоль ствола (см. 12.7, в). Отлуп может быть дугообразный или кольцеобразный. Морозобоиной называют наружную открытую продольную трещину, более широкую с внешней стороны ствола и сужающуюся к центру ствола. Трещины усушки встречаются очень часто в древесине почти всех пород (12.9). Они образуются при высыхании древесины ниже точки насыщения волокон и распространяются от поверхности вглубь. Трещины снижают качество древесины, уменьшают количество полезной древесины и способствуют ее загниванию.

Повреждения древесины грибками весьма многочисленны. Ненормальные окраски и гнили древесины вызываются главным образом поселившимися в ней грибками, являющимися простейшими растительными организмами и питающимися за счет клеток древесины, а иногда вызываются физико-химическими факторами. Грибки развиваются при наличии кислорода, влаги и благоприятной температуры. Древесина с влажностью 20% и менее, а также древесина, помещенная в воду или на морозе, не загнивает.

Некоторые грибки могут развиваться лишь на растущем дереве, другие — только на срубленном, а некоторые развиваются как на растущем, так и на срубленном дереве. -Одни грибки только изменяют окраску древесины и почти не влияют на физико-механические свойства, другие изменяют цвет и физико-механические свойства древесины, разрушают ее, образуя гнили.

К группе грибков, поражающих растущее дерево и продолжающих разрушать его в конструкциях, относятся: гниль дуба белая или бурая, гниль лиственных пород белая и т. п.

Грибки, развивающиеся на древесине в зданиях и сооружениях, называют домовыми грибками. Наиболее опасными, быстро разрушающими древесину, являются гриб белый домовой (12.10) и домовой пленчатый (12.11). К группе грибков, медленно разрушающих древесину, относятся плесени, цветные окраски и синева. Процесс гниения древесины при ее высыхании прекращается, и все грибки погибают.

Повреждение древесины насекомыми (червоточина) происходит как на растущем, так и на срубленном дереве. Насекомые расселяются преимущественно на свежесрубленных, а также иа сухостойких и ослабленных деревьях на корню. Растущему дереву наибольший вред приносят короед, усачи и другие насекомые (поверхностное повреждение древесины в виде неглубоких извилистых бороздок, вызываемое жучками-короедами, лубоедами и их личинками). При использовании древесины, пораженной короедом, для распиловки на доски и тес поврежденные места срезают, что не оказывает вредного влияния на материал, но при использовании бревен, поврежденных короедом, возможно быстрое их загнивание, так как жуки часто заносят споры грибков, вызывающих гниение.

Червоточина — это глубокое повреждение древесины ^насекомыми и их личинками. Древесина, пораженная глубокой червоточиной, имеет низкие механические свойства и сортность вплоть до' перехода в разряд дровяных. Глубокая червоточина встречается на всех древесных породах.

Очень быстро разрушают древесину морских подводных сооружений моллюски (морской червь — шашень).