Макроскопическое строение древесины

Заболонь и ядро. На поперечном разрезе ствола многих пород в древесине выделяется темноокрашенная центральная зона – ядро и свет­лая наружная – заболонь (см. рис. 2).

У деревьев всех пород в раннем возрасте древесина состоит только из заболони и лишь с течением времени происходит отмирание живых элементов древесины, закупорка водопроводящих путей и отложение экс­трактивных веществ в центральной зоне. При этом у одних пород проис­ходит интенсивное изменение цвета указанной зоны древесины – она при­обретает темную окраску, т. е. образуется ядро. Такие породы называют ядровыми.

У других пород отмирание центральной части древесины не сопро­вождается ее потемнением. Породы с однородной окраской всей древеси­ны принято называть безъядровыми. Среди группы безъядровых по­род есть такие, у которых центральная зона в растущем дереве имеет меньшую влажность, чем периферическая. Тогда эту зону называют спе­лой древесиной, а породы этой группы - спелодревесными. Имеются также породы, в которых центральная часть не отличается от пе­риферической ни по цвету, ни по содержанию воды; такие породы назы­вают заболонными.

Указанное деление пород давно укоренилось в древесиноведческой литературе. Однако у нас [14, 15] и за рубежом [81] все больше распро­страняется представление о том, что ядро образуется у всех пород, только У одних темная окраска его возникает всегда или при определенных усло­виях, а у остальных – оно остается светлым. Следовательно спелая древе­сина – неокрашенное ядро.

Тем не менее для целей определения пород по внешнему виду древе­сины целесообразно сохранить деление пород на ядровые и безъядровые. Из хвойных пород к ядровым относятся: лиственница, сосна, кедр, мож­жевельник и тис, к безъядровым (спелодревесным) – ель и пихта.

Среди лиственных пород ядровые – дуб, ясень, вяз, ильм, грецкий орех, ива, тополь и др. Заболонные породы - береза, ольха, клен, липа и др.; спелодревесные – бук, осина и др. На срезах древесины граница между заболонью и ядром видна четко (лиственница) или заметна слабо (кедр)

Ширина заболони у разных пород различная, она зависит от того, как рано начало образовываться ядро. Например, у белой акации образование ядра начинается уже на 3-й год, а у сосны в 30 – 35 лет, поэтому у белой акации ширина заболони всего лишь несколько миллиметров, а заболонь сосны примерно в 10 раз шире. С возрастом площадь сечения ствола, заня­тая заболонью, уменьшается. У растущих деревьев сосны наличие широ­кой заболони можно предсказать по коре, в этом случае гладкой, неболь­шой толщины, с малыми и тонкими чешуйками. На поперечном разрезе ствола у той стороны, которая несет более крупные ветви, ширина заболо­ни больше, чем у противоположной.

По высоте ствола ширина заболони у сосны и ели уменьшается, т. е. в нижней части она наибольшая. У дуба, по данным В.Е. Вихрова, ширина заболони по высоте ствола почти не меняется, в то же время доля площади поперечного сечения ствола, приходящаяся на заболонь, увеличивается вверх по стволу.

С уменьшением влажности почвы (в разных типах леса) у дуба позд­нее образуется ядро и больше ширина заболони. Ухудшение условий про­израстания приводит к повышению относительного содержания заболони и у сосны.

Ширина заболони зависит также от степени развития деревьев. На­пример, для сосны из Московской области установлено [49] уменьшение ширины заболони при переходе от деревьев сильного роста (I класс) к де­ревьям с замедленным ростом (II и III классы).

В ветвях происходит такой же процесс ядрообразования, как и в стволе. Поэтому древесина сучков от молодых живых ветвей в верхней части кроны состоит из одной заболони. Сучки от ветвей из нижней части кроны содержат ядровую зону, а основания уже отмерших ветвей состоят сплошь из ядра (или спелой древесины).

Годичные слои. Ежегодный прирост древесины называется го­дичным слоем. На поперечном разрезе (рис. 4) годичные слои обра­зуют концентрические окружности. У некоторых пород они имеют волнистый вид например у граба, тиса, можжевельника; у бука и ольхи граница между годичными слоями в местах пересечения ее широкими сердцевин­ными лучами (см. далее) загибается внутрь (к сердцевине), что также при­дает слоям волнистые очертания.

На радиальном разрезе годичные слои имеют вид прямых полос (об­разующие конусов). На тангенциальном разрезе годичные слои представляют со­бой извилистые, U-образные полосы (границы сечений конусов продоль­ными плоскостями, не проходящими через их ось). Годичные слои особен­но хорошо заметны у хвойных и некоторых лиственных пород.

У деревьев, произрастающих в тропической зоне, собственно годич­ные слои в древесине могут отсутствовать. Наблюдающаяся же слоистость древесины этих пород может быть вызвана тем, что во время сухих перио­дов деятельность камбия приостанавливается. Иногда деревья образуют за год два слоя (после того как молодая листва была объедена насекомыми или побита весенними заморозками); так появляются ложные годичные слои с менее резкими границами, часто не охватывающие всю окружность ствола. В отдельные годы может не происходить образования годичных слоев из-за недостаточного питания, декоративной обрезки ветвей и т. д.

Ширина годичных слоев сильно колеблется в зависимости от поро­ды, возраста, условий произрастания, положения в стволе. Наиболее узкие годичные слои (до 1 мм) образуются у медленно растущих пород (самши­та), а наиболее широкие (1 см и больше) характерны для быстрорастущих пород (тополя, ивы). Влияние возраста дерева проявляется в изменении ширины годичных слоев по радиусу ствола. При благоприятных условиях роста дерева у сердцевины (т е. в самом молодом возрасте) находится не­которое количество довольно узких слоев, затем следует зона сравнитель­но широких слоев, а далее, по мере приближения к коре, ширина годичных слоев постепенно уменьшается. Эта зависимость лучше выражена у свето­любивых хвойных пород (сосна).

На величину прироста древесины влияют метеорологические усло­вия, и их изменения, происходившие в далеком прошлом, можно просле­дить по ширине годичных слоев Дерево как бы "записывает" время совершения метеорологических событий: засух и влажных периодов, силь­ных морозов зимой и ранних заморозков весной, жары летом, циклов сол­нечной активности и даже космических катастроф. Научная дисциплина, основанная на анализе годичных слоев, называется дендрохроноло­гия (от греч. "дендрон" - дерево). Для различных регионов и пород со­ставляются стандартные дендрошкалы, отражающие характер изменения ширины годичных слоев на протяжении многих веков. Они используются в климатологии, археологии, астрофизике и других областях науки.

По высоте ствола (от комля к вершине) ширина годичных слоев у деревьев, выросших в лесу, увеличивается, что приближает форму ствола к цилиндрической [3].

У одиночно стоящих деревьев самые широкие слои находятся в нижней части ствола, что увеличивает его конусность.

Ранняя и поздняя древесина годичных слоев. У многих пород яс­но видно, что годичный слой состоит из двух частей (см. рис 4): внутрен­ней, обращенной к сердцевине, более светлой и менее твердой – ранней древесины (она образуется в первой половине вегетационного перио­да), и наружной, более темной и твердой – поздней древесины. Переход от ранней древесины к поздней может быть очень резким (напри­мер, у лиственницы), достаточно четким (у сосны) или почти незаметным (у кедра). Различие в цвете, а также в строении ранней и поздней древеси­ны смежных годичных слоев обусловливает хорошую видимость их у большинства хвойных и некоторых лиственных пород.

По ранней древесине годичных слоев в растущем дереве происходит передвижение воды (вверх по стволу), а поздняя древесина выполняет преимущественно механические функции. Соотношение между ранней и поздней древесиной у разных пород различное, оно зависит также от усло­вий произрастания, возраста и изменяется по радиусу и высоте ствола. Диапазон изменения содержания поздней древесины в зависимости от по­роды весьма большой. Так, у белой акации поздняя древесина занимает примерно 80 % ширины годичного слоя, а у пихты 20 %.

По радиусу ствола у хвойных пород содержание поздней древесины в направлении от сердцевины к коре сначала увеличивается, а затем ближе к коре уменьшается. По высоте ствола содержание поздней древесины убывает в направлении от комля к вершине и может снизиться в 1,5– 2 раза.

Поздняя древесина примерно в 2,5 раза плотнее ранней, ее прочность на растяжение вдоль волокон, по данным И.С. Мелехова для ели в 2,7 раза, а по данным В.Е. Вихрова для лиственницы в 3,4 раза превосходит проч­ность ранней древесины; существенно отличаются жесткость и другие ее свойства. Поэтому количество поздней древесины является важным пока­зателем, характеризующим качество древесины в целом.

Сердцевинные лучи. У некоторых лиственных пород на попереч­ном разрезе ствола хорошо видны светлые, часто блестящие линии, расходящиеся по радиусам от сердцевины к коре и называемые сердцевинными лучами (рис. 5,а).

Первичные сердцевинные лучи начинаются у самой сердцеви­ны, а вторичные на разном расстоянии от нее. Лучи доходят до коры и продолжаются в ней. В растущем дереве сердцевинные лучи служат для проведения воды и питательных веществ в горизонтальном направлении и для хранения запасных питательных веществ зимой. Сердцевинные лучи имеются у всех пород - как лиственных, так и хвойных. Однако размеры лучей у разных пород различны. Измеряемая на поперечном разрезе шири­на лучей в зависимости от породы колеблется в пределах 0,05 – 1 мм.

По ширине различаются три типа лучей: очень узкие, невиди­мые невооруженным глазом; узкие, трудно различимые невооруженным глазом; широкие, ясно видимые невооруженным глазом. Широкие лучи могут быть настоящими и ложноширокими, т. е. состоящими из пучка близко расположенных друг к другу узких лучей. Среди отечественных пород настоящие широкие лучи имеют дуб, бук и платан, ложноширокие -граб, ольха и лещина. Узкие лучи имеются в древесине клена, вяза, ильма, карагача, липы, кизила и некоторых других пород. Очень узкие лучи, ко­торые можно лишь иногда заметить на строго радиальном разрезе (лучше – расколе), свойственны древесине всех хвойных и многих лиственных пород, (например, ясень, береза, осина, тополь, ива, груша, рябина). У некоторых пород (бук) лучи расширяются при пересечении границ годичных слоев.

На радиальном разрезе древесины сердцевинные лучи обычно за­метны в виде поперечных блестящих полосок или пятен, окрашенных тем­нее или светлее окружающей древесины (рис. 5,б). Ширина полосок зави­сит от высоты лучей, а длина – от степени совпадения плоскости разреза с направлением луча. У некоторых пород (платан, клен, ильм и др.) эти по­лоски на радиальном разрезе образуют красивый рисунок (текстуру).

На тангенциальном разрезе сердцевинные лучи имеют чечевицеобразную форму (рис. 5,в), высота их в зависимости от породы колеблется в широ­ких пределах – от 160 мм (у ольхи) до долей миллиметра (у хвойных пород)

Сердцевинные повторения. У некоторых лиственных пород (бере­за, ольха, клен, ива, осина, груша, рябина) на продольных разрезах древе­сины видны буроватые или коричневатые (иногда желтые), прямые или изогнутые узкие полоски, замкнутые контуры, черточки, пятнышки, по ви­ду напоминающие сердцевину. Эти образования называются сердце­винными повторениями. Ранее считали, что они возникают в ре­зультате повреждения камбия насекомыми. Н.Е. Косиченко полагает, что это слабо выраженные аномалии формирования древесины. По данным А Л. Синькевича ширина сердцевинных повторений у березы на радиаль­ном разрезе 0,15 – 0,25 мм, на тангенциальном 0,35 – 0,45 мм, длина нахо­дится в пределах 5 – 12 мм.

На поперечном разрезе сердцевинные повторения также заметны в виде коротких черточек или пятнышек, расположенных вдоль границ го­дичных слоев. Чаще всего сердцевинные повторения встречаются в ниж­ней части стволов указанных лиственных пород. Иногда их можно обна­ружить и у хвойных (пихта) В центральной части ствола количество серд­цевинных повторений больше, чем в периферической зоне У березы, оль­хи, груши сердцевинные повторения встречаются настолько постоянно, что могут служить диагностическим признаком породы.

Сердцевинные повторения ухудшают качество шпона и изготовляе­мой из него фанеры; поэтому они под названием прожилки рассматри­ваются среди пороков древесины (см. гл. 7)

Сосуды. Эти элементы строения древесины характерны только для лиственных пород. Они часто хорошо заметны на поперечном разрезе в виде отверстий округлой формы В растущем дереве по сосудам, имеющим форму трубок, поднимается вода с растворенными в ней минеральными веществами из корней в крону. Сосуды подразделяются на крупные, легко обнаруживаемые невооруженным глазом, и мелкие, не различи­мые без микроскопа.

Крупные сосуды чаще сосредоточены в ранней зоне годичных слоев, образуя на поперечном разрезе сплошное кольцо сосудов (например, у ду­ба), реже крупные сосуды распределены по годичному слою равномерно (например, у грецкого ореха). Собранные в группы мелкие сосуды (при на­личии крупных сосудов в ранней зоне) сосредоточены в поздней зоне, где они заметны невооруженным глазом благодаря более светлой окраске. Ес­ли крупных сосудов нет, мелкие сосуды у большинства пород рассеяны по всему слою, однако их количество и величина несколько уменьшаются по направлению к внешней границе слоя

По расположению сосудов в древесине лиственные породы подраз­деляют на кольцесосудистые, с кольцом крупных сосудов в ранней зоне годичных слоев и рассеяннососудистые, у которых сосуды независимо от величины распределены по годичному слою более или ме­нее равномерно (рис. 6,г).

Рис. 6. Схемы расположения сосудов в древесине лиственных пород:

а, б, в- кольцесосудистые породы с радиальным, тангенциальным и рассеянным расположени­ем мелких сосудов в поздней зоне,

г - рассеянососудистая порода;

1 - мелкие сосуды в поздней зоне, 2 - крупные сосуды в ранней зоне,

3 - широкие сердцевинные лучи

Резкая разница между ранней и поздней зонами обусловливает хо­рошую видимость годичных слоев у кольцесосудистых пород. В то же время у рассеяннососудистых пород нет различия между этими зонами, годичные слои имеют однородное строение, и границы между ними плохо заметны

Кольцесосудистыми среди наших лиственных пород являются дуб, ясень, каштан съедобный, вяз, ильм, карагач, бархатное дерево, фисташка и некоторые другие К рассеяннососудистым относится большинство лист­венных пород, среди них с крупными сосудами – грецкий орех и хурма, с мелкими – остальные: береза, осина, ольха, липа, бук, клен, платан, тополь, ива, рябина, груша, лещина и др.

Среди кольцесосудистых можно выделить породы с радиаль­ным расположением (рис 6, а) групп мелких сосудов, напоминающих язычки пламени (дуб, каштан съедобный), тангенциальным расположе­нием (рис. 6, б) этих групп, образующих вытянутые вдоль годичных слоев сплошные или прерывистые волнистые линии (ильм, вяз, берест), и беспорядочным расположением (рис. 6, в) групп мелких сосудов в виде от­дельных светлых черточек или точек (ясень).

На продольных разрезах сосуды, особенно крупные, заметны в виде бороздок. Сосуды редко проходят в стволе строго вертикально, поэтому на продольных разрезах бороздки обычно короткие, так как в разрез попадает только часть сосуда. Диаметр крупных сосудов 0,2 – 0,4 мм, мелких 0,016 – 0,1 мм. Длина сосудов обычно не превышает 10см, но у дуба достигает 3,6 м, а у ясеня иногда доходит до 18 м.

По радиусу ствола в направлении от сердцевины к коре размер сосу­дов увеличивается, достигает максимума, а затем остается постоянным или несколько уменьшается. По высоте ствола число сосудов и площадь их се­чения возрастают по направлению от комля к вершине

Смоляные ходы. Эти элементы строения древесины присущи толь­ко хвойным породам. Они представляют собой наполненные смолой кана­лы, пронизывающие древесину сосны, кедра, лиственницы и ели (у ос­тальных хвойных – пихты, тиса и можжевельника – их нет). Невооружен­ным глазом можно обнаружить только вертикальные смоляные ходы, а связанные с ними горизонтальные ходы видны лишь под микроскопом. Смоляные ходы заметны на поперечном разрезе в поздней зоне годичных слоев (у сосны и кедра здесь сосредоточено 2/3 общего их количества) в виде белых точек, а на радиальном и тангенциальном разрезах в виде тем­новатых продольных черточек и линий. Наиболее крупные смоляные ходы у кедра, их диаметр в среднем 0,14 мм, у сосны 0,1 мм, у ели 0,09 мм, у ли­ственницы 0,08 мм. Длина ходов колеблется в пределах 10 – 80 см, причем в верхней части стволов ели и лиственницы их длина примерно в 2 раза меньше, чем в нижней.

По количеству смоляных ходов на первом месте стоит сосна, далее следует кедр, затем лиственница и ель. У двух последних пород смоляные ходы занимают не более 0,2 % общего объема древесины. Однако и у по­род с крупными и многочисленными смоляными ходами они занимают менее 1 % общего объема древесины.

Дата добавления: 2015-04-30