Строение древесины: макро- и микроскопическое + примеры в картинках

Макроскопическое строение древесины

Макроскопическое строение древесины

Макроскопическое строение древесины позволяет изучить строение на уровне макроструктуры — видимой невооруженным взглядом без применения увеличительных приборов и микроскопа. Все ветки, которые появляются на дереве, всегда остаются на одной высоте. В высоту дерево растет за счет появления нового побега каждый год. Увеличение диаметра дерева происходит за счет камбия – слоя древесины, находящегося непосредственно под корой и отличающегося от остальных слоев своей мягкостью. Камбий представляет собой образовательную ткань, которая обеспечивает рост как внутрь дерева, так и наружу. Наружные клетки образуют луб, крайние слои которого по мере увеличения диаметра ствола отмирают и переходят в кору. Внутренние клетки обеспечивают рост слоев древесины. Древесина также постепенно отмирает, образовывая центральную твердую основу, а живая часть древесины – заболонь обеспечивает дальнейший рост.

Заболонь и ядро

При макроскопическом изучении строения древесины мы наблюдаем, что одни сорта деревьев имеют равномерную окраску по всему срезу, а у других вокруг темноокрашенной центральной части располагаются более светлые слои древесины. Центральная часть называется ядром, а слои, окружающие ее – заболонью. Встречаются породы дерева, в которых центральная часть ствола не отличается от наружной по окраске, однако содержит меньше воды (речь идет о живом дереве). Такая древесина называется спелой, а общее название пород дерева со спелой древесиной – спелодревесные породы. Породы с ярко выраженным ядром называют ядровыми. Кроме того, существуют породы, содержание воды в центральной и периферической частях которого одинаково, как и окраска. Такие породы дерева принято называть заболонными.

На самом деле ядро имеется у каждой породы дерева, только темная окраска присуща не всем. По сути, спелая древесина является ядром дерева и отличается только окраской. А деревья такого вида называют безъядровыми.

Внутри группы безъядровых пород выделяют спелодревесные и заболонные разновидности. В первой периферийная часть дерева обладает большей влажностью, чем центральная, а в породах второй разновидности влажность дерева одинакова по сечению ствола. Лиственные породы деревьев относятся к заболонным породам. Верхняя часть дерева содержит больший объем заболонной древесины. Ближе к комлевой части ее объем уменьшается. Зависит объем заболонной древесины и от возраста дерева, с увеличением возраста ее объем уменьшается. Иногда центральная часть ствола безъядровых пород дерева темнеет. В таких случаях ее называют ложным ядром.

Молодые деревья не имеют ядра. Образуется оно с течением времени, у разных пород в разное время. Так, у сосны при достижении 30-35-летнего возраста, а у дуба — в период между 8 и 12 годами. Поэтому ширина заболони у дуба меньше, чем у сосны. По мере увеличения диаметра ствола часть заболонной древесины переходит в ядро. Рассмотрим на примере дуба. Если у молодого дерева диаметр ствола составляет 15 см, то объем ядровой части и заболонной примерно одинаков. Когда диаметр ствола достигает 30 см, то объем ядра становится больше, чем объем заболони примерно в 3-5 раз. Когда диаметр – 60 см, то 90% объема приходится на ядро дерева.

Прямым образом на размер заболони влияют условия, в которых растет дерево. Дубы, растущие на солонцовых почвах, имеют более широкую заболонь, чем дубы, которые растут в пойменных дубравах. При этом, ширина заболони дуба остается одинаковой по всей высоте ствола, а у сосны и ели количество заболони увеличивается в верхней части ствола. С возрастом ширина заболони у сосен увеличивается. После достижения столетнего возраста уменьшается ежегодный прирост древесины, соответственно, уменьшается и ширина заболонной части.

Заболонь в растущем дереве несет функцию «водопровода» — по ней поднимается вода в верхнюю часть ствола. Кроме того в ней накапливаются питательные вещества, необходимые для роста.

Ядро образуется за счет отмирания живых клеток древесины, забивании водопроводящих каналов, образовании смол и углекислого кальция. Сама древесина ядровой зоны пропитывается дубильными и красящими веществами, приобретает повышенную плотность. В свете всех перечисленных явлений она приобретает повышенную стойкость к гнилостным микробам.

Древесина ядровой части очень плотная, за счет чего часто применяется для изготовления емкостей под жидкости. Ядровая часть из-за своей высокой плотности плохо пропитывается антисептиками, что необходимо знать при использовании древесины в промышленности.

Годовые кольца (годичные слои)

Сезонный прирост дерева дает новый слой древесины, который называют годовым кольцом. Концентрические кольца на поперечных срезах дерева могут рассказать о возрасте дерева. Если представить строение ствола, как несколько конусов, насаженных друг на друга, то по количеству колец на срезе (минус два) и определяется, сколько лет понадобилось дереву, чтобы вырасти до высоты этого среза. Количество колец в комлевой части указывает на его общий возраст. Так, если в нижней части мы видим 12 колец, значит дереву на данный момент 10 лет. А если в верхней части срез представлен 7 кольцами, это говорит, что до этой высоты дерево росло 5 лет.

От характера среза зависит рисунок, образуемый годовыми кольцами. Более наглядно это можно проследить на срезах хвойных деревьев. Радиальный срез будет представлен параллельными продольными полосами, поперечный срез имеет вид концентрических окружностей, а тангенциальный – рисунком с извилистыми полосами.

На ширину годичных слоев влияют порода дерева, условия его произрастания, возраст и место среза. Медленно растущие деревья дают узкие годичные слои, а быстрорастущие – широкие. Молодое дерево образует широкие годичные слои, старое – узкие. Естественно, что на основном стволе годичные слои шире, чем на ветках. Чем лучше условия, в которых растет дерево, тем больше годовой прирост древесины и ширина годичного слоя.

Также интересен тот факт, что если рассматривать поперечный срез дерева, то можно отметить следующую закономерность: ширина годичных слоев у сердцевины небольшая, она увеличивается до определенного максимума, после которого вновь идет на уменьшение.

Возле самой коры дерева годичные слои имеют небольшую ширину. Таким образом, исследуя строение дерева, ширину и количество годичных слоев можно даже представить, как изменялся климат в период его роста. А с помощью нехитрых вычислений можно определить время изготовления предмета из дерева.

Деревья, растущие группами в одинаковых условиях, обычно имеют почти цилиндрическую форму ствола, с незначительным сужением в верхней части. Яркий тому пример – корабельные сосны, высокие и стройные как на подбор, они все имеют одинаковую толщину ствола, почти от основания до верхушки. Если посмотреть на сосну, одиноко растущую в поле, то ствол ее обыкновенно имеет много ответвлений, крона раскидистая. Обхват основания такой сосны большой, а вверху ствол резко сужается. Ученые называют такой ствол сбежистым. При этом часто наблюдается разница в ширине годичных слоев на противоположных сторонах дерева. Происходит как бы смещение центральной части ствола. На боковых ветках практически всегда сердцевина смещена от центра и срез имеет вид скорее эллипса, чем окружности.

Не все деревья в поперечном разрезе имеют вид концентрических окружностей. Есть породы деревьев с волнистыми годичными слоями. Например, к таким относятся ольха и бук.

Нарастают годичные слои от центра к периферии. Часто внутренняя их часть имеет более светлую окраску и меньшую твердость, нежели внешняя. Особенно хорошо это заметно у деревьев хвойных пород. По внутренней части годичных слоев (ранней древесине) поднимается вода с питательными веществами, а внешние части (поздняя древесина) придают дереву прочность.

Сердцевинные лучи

Каждое дерево в разрезе имеет сердцевинные лучи – светлые линии, которые расходятся от ядровой части дерева к коре. Они не всегда заметны визуально, но присутствуют всегда. Их ширина невелика — от 0,005 до 1 мм (очень узкие, узкие или широкие). Широкие лучи на самом деле могут состоять из нескольких узких, расположенных рядом друг с другом.

Радиальный разрез дерева показывает такие лучи в виде пятен или блестящих поперечных полос, которые иногда образуют своеобразный рисунок. Чем больше совпадает направление луча с плоскостью разреза древесины, тем длиннее его видимый рисунок на срезе.

На тангенциальном разрезе форма лучей похожа на веретено или плоды чечевицы по очертаниям. Высота их в разрезе зависит от породы дерева.

Сердцевинные лучи при жизни дерева проводят воду и питательные вещества по горизонтальным плоскостям. В растущем дереве сердцевинные лучи служат в основном для проведения воды и питательных веществ в горизонтальном направлении и для хранения запасных питательных веществ зимой.

Каждый сорт дерева имеет разное количество сердцевинных лучей. Если на тангенциальном разрезе березы или сосны подсчитать их количество на площади 1 квадратного сантиметра, то получим число, равное 3000 или больше. А если аналогично подсчитать количество лучей у можжевельника, то их окажется примерно 15000. Они очень узкие и напоминают волосовидные лучи.

Нижняя часть ствола дерева имеет очень большое количество лучей, при подъеме вверх их количество уменьшается. Правда в районе кроны их число немного увеличивается. Параметры лучей увеличиваются от центральной части ствола к периферийной, также, как и их количество. В пределах деревьев одной породы эти показатели зависят от условий, в которых они растут. Лиственные породы деревьев имеют большее количество сердцевинных лучей, по отношению к деревьям хвойным. В процентном соотношении у лиственных пород их доля составляет 15% от объема древесины, и 5-8 % — доля в объеме хвойных.

Сердцевинные повторения

На продольных разрезах лиственных деревьев можно наблюдать черточки, пятна или полоски по границам годичных слоев. Они окрашены в темно-коричневый или бурый цвет, а по строению идентичны строению ядровой древесины. Для некоторых пород наличие таких полосок и пятен является надежным диагностическим признаком, когда по древесине требуется определить породу дерева. Наблюдаются такие образования в нижней части ствола. В хвойных породах дерева встречаются очень редко.

Сосуды – проводники влаги и питательных веществ

У лиственных пород дерева вода из почвы вытягивается корнями, а затем, по специальным сосудам, имеющим вид обыкновенных трубочек, подается в остальные части дерева. На поперечном срезе дерева сосуды выглядят как небольшие отверстия.

В строении хвойных пород деревьев сосудов нет.

Размеры сосудов колеблются от очень мелких, которые можно увидеть только в микроскоп, до видимых человеческим глазом – крупных. При этом распределены они преимущественно в ранней области годичных слоев и на срезе образуют кольцо, иногда равномерно разбросаны по всей площади годичного слоя. Мелкие сосуды чаще встречаются группами, а при отсутствии крупных они равномерно распределены по площади. Ближе к наружному краю годичного слоя их количество и размеры уменьшаются.

По характеру распределения сосудов выделяют кольце-сосудистые и рассеяно-сосудистые виды. В первых годичные кольца хорошо заметны за счет разницы между ранней и поздней областью слоя. У пород дерева, имеющих рассеяно-сосудистое расположение всех сосудов, годичные кольца имеют однородное строение и внешние границы трудно различимы.

На радиальном срезе группы мелких сосудов могут образовывать рисунок в виде языков пламени, на тангенциальном – волнистые сплошные или прерывающиеся линии. При рассеянном характере распределения сосудов, они заметны на срезе в виде отдельных светлоокрашенных точек. Характерный пример – древесина ясеня.

Бороздки различного размера, видимые на продольном срезе дерева – это сосуды. Они совсем необязательно расположены вертикально, поскольку только частично попадают в площадь среза. Размеры сосудов колеблются от 0.016 до 0.4 мм и также зависят от условий, в которых растет дерево. Сосуды, расположенные близко к сердцевине по мере удаления от нее, увеличиваются в диаметре, а затем, достигнув максимальных пределов, начинают уменьшаться, либо остаются постоянными. В направлении от основания дерева к его вершине количество сосудов и площадь сечения на продольном срезе растет.

По причине присутствия сосудов в древесине лиственных сортов наблюдается высокая проницаемость газов и жидкостей. Их наличие снижает прочность древесины.

Смоляные ходы

Хвойные породы деревьев (ель, сосна, кедр и лиственница) отличаются наличием тонких, заполненных смолой путей – их называют смоляные ходы. А тис, пихта и можжевельник не имеют смоляных ходов.

По тому, как расположены смоляные ходы в стволе дерева, их разделяют на горизонтальные и вертикальные. Вертикальные совместно с сердцевинными лучами создают смолоносную систему, что дает возможность добывать смолу методом подсочки. На поперечных срезах вертикальные смоляные ходы выглядят как точки беловатого цвета. Наблюдаются они на площади поздней зоны в годичных слоях.

За счет смолы древесина обладает стойкостью к процессам гниения.

Кора дерева

Кора выполняет следующие физиологические функции дерева в процессе его роста:

• проводит по стволу питательные вещества, выработанные листьями;
• защищает дерево от внешних неблагоприятных условий.

Кора дерева имеет сложную структуру и состоит из следующего комплекса тканей в виде слоев:

• внутренний слой, прилегающий к камбию (луб);
• наружный слой (корка).

У каждой зоны слоев специфическая структура и химический состав, каждая зона имеет свои биологические функции. Переход от одного слоя к другому может быть резким или плавным в зависимости от породы дерева.

Соотношение зон этих слоев разное у различных пород и даже у деревьев одной породы, произрастающих в разных местах. Доля корки в коре составляет от 20 до 80 %.

Чем больше диаметр ствола дерева, тем толще кора на его поверхности (табл. 1). Но с увеличением возраста дерева, а значит, и его диаметра относительный объем коры уменьшается, так как чем больше диаметр ствола, тем меньше доля коры в объеме ствола [2].

Таблица 1. Зависимость толщины коры от диаметра ствола [2]

Толщина коры уменьшается от комля к вершине ствола, и соответственно изменяется относительный объем коры по высоте ствола.

В пределах одной породы относительный объем коры тем больше, чем хуже условия произрастания дерева. Показатели объемов коры различных пород существенно различаются (табл. 2) [2].

Таблица 2. Содержание коры в объеме стволовой части дерева

Кора имеет сложную структуру, которая включает граничный слой между древесиной и корой – камбий, внутренний и наружный слои коры, а также физиологические граничные зоны.

2.1. Камбий

На границе между внутренним слоем коры и древесиной располагается граничный слой, который называется камбиальным слоем или камбием. В стволе дерева камбий состоит из живых клеток древесины. Благодаря тому, что эти клетки непрерывно делятся, происходит рост тканей древесины и луба. В результате такой жизнедеятельности увеличивается диаметра древесного ствола и толщина слоя коры. В структуре ствола в сравнении с клетками других частей дерева камбиальный слой имеет самую низкую механическую прочность, на чем и основывается принцип окорки лесоматериалов.

2.2. Внутренний слой коры (луб или флоэма)

В зоне от камбия до корки расположен лубяной слой. С внутренней стороны он переходит в камбиальную зону, которая формирует клетки луба и древесины, а с внешней стороны − в пробковый камбий.

Ткани луба делятся на три вида:

• ситовидные трубки с клетками;
• механические ткани (склереиды и волокна);
• лубяная паренхима с паренхимными клетками. Каждый вид ткани выполняет свои функции.

Луб обеспечивает движение по фильтрующим трубкам, из которых он состоит, вдоль ствола дерева ко всем органам питательных органических веществ (продуктов фотосинтеза), образующихся в листьях. Волокнистая структура луба ориентирована волокнами вдоль ствола дерева.

У некоторых хвойных пород, например у сосны, клетки луба с внутренней стороны мало отличаются по строению от клеток камбия, и они называются камбиформа. Наличие клеток камбиформа определяет постепенный переход от камбия к лубу. Переход луба с внешней стороны к коре более резкий.

Различие в механической прочности и соотношении связей клеток камбия с древесиной, камбиформа с лубом и луба с коркой используется для определения видов окорки с полной очисткой древесины от луба (чистой окорки) или оставлением этого слоя (грубой окорки).

В зоне перехода между лубомрикокйо расположен слой паренхимных клеток. При делении этих клеток с внутренней стороны откладываются клетки лубяной паренхимы, а с внешней стороны образуются пробковые клетки. Оболочки последних не имеют пор и пропитаны суберином, что делает их непроницаемыми для воды и воздуха. Каркасную структуру корки образуют лубяные волокна и каменистые клетки. В целом пробковые клетки выполняют защитную функцию. Кроме перечисленных особенностей, луб имеет еще ряд свойств.

Так, в отличие от клеток корки клетки тканей луба имеют повышенное содержание урановых кислот и пентозанов, суберин отсутствует, а оболочки состоят из целлюлозы и гемицеллюлозы, не содержат лигнина [1].

В лубе содержится больше экстрактивных веществ, урановых кислот и пентозанов, но меньше лигнина. Также содержится в 1,5 раза меньше целлюлозы, чем в древесине [1].

Объемное соотношение корки и луба вдоль ствола меняется. В комлевой части сосны, где значительно развита покровная ткань, корка составляет основную долю объема коры. У ели изменение по строению и объемному соотношению корки и луба по длине ствола незначительно.

2.3. Корка

В технической литературе корка может называться по-разному, например слой отмерших клеток, пробковый слой или вторичная кора, перидерма. Во всяком случае, под этими терминами понимается наружный омертвевший слой коры, который выполняет функцию защиты тканей луба и древесины от механических повреждений, проникновения грибов и бактерий, резких колебаний температуры, испарения влаги, внешних климатических воздействий. У различных пород древесины корка имеет разную структуру и прочность. У хвойных пород она рыхлая, непрочная, поэтому в процессе окорки легко разрушается инструментами и удаляется с поверхности ствола.

Корка лиственных пород, осины и особенно березы имеет большую прочность корковой наружной части и значительно утолщенный слой луба. Эти факторы усложняют процесс окорки. Кроме того, кора березы, или береста, имеет высокую прочность в продольном направлении, а разрывается и отделяется в основном только в поперечном направлении. Это еще больше затрудняет окорку и измельчение коры.

Список литературы:

1. Симонов М.Н. Механизация окорки лесоматериалов. М.: Лесн. пром-сть, 1984. 214 с.
2. Симонов М.Н., Торговников Г.И. Окорочные станки. Устройство и эксплуатация. М.: Лесн. пром-сть, 1990. 182 с.

888

Определение породы древесины по макроскопическому строению

Строение каждого вида древесины тесно связано с ее свойствами. Зная породу дерева можно достаточно точно оценить технологические свойства древесины и ее физико-механические свойства. Эти свойства для каждой породы дерева учеными выведены в справочную базу данных, которая служит ориентиром при выборе необходимых материалов для конкретных целей.

Определить вид дерева можно, используя такие признаки древесины, как:

• Наличие или отсутствие ядра.
• Ширина заболонного слоя и характер границы между ним и ядровой частью.
• Четкость годичных слоев и их очертаний на поперечном срезе.
• Внутри годичных слоев – характер распределения ранней и поздней древесины и четкость границ между ними.
• Присутствие сердцевинных лучей, их количество, размеры и характер окраски.
• В лиственных породах площадь распределения, размеры и количество сосудов, их состояние.
• В хвойных породах – количество и размеры смоляных ходов.
• Наличие или отсутствие сердцевинных повторений.

Использование дополнительных характеристик древесины, таких как плотность и твердость древесины, текстура и блеск сделает процесс определения вида намного точнее.

Цвет древесины также используется при диагностике, правда необходимо быть очень внимательным и учитывать степень изменения его от внешних физико-химических и временных воздействий.

Хорошую помощь в правильном определении оказывают рисунки на продольных срезах древесины. Плотность и твердость древесины при определении вида лиственных пород имеет очень большое значение, поскольку довольно часто остальные признаки очень плохо выражены.

Резьба по дереву

Строение древесины

Древесина является удивительным материалом, дарованным человеку природой. Она незаменима в народных художественных промыслах, в производстве различных изделий утилитарно-декоративного назначения, органично входящих в ансамбль современного быта. Древесина обладает высокими физико-механическими свойствами, благодаря которым ее можно точить, строгать, резать; красивой текстурой, позволяющей использовать ее для изготовления художественных изделий и сувениров. Но при этом она гигроскопична, вследствие чего в зависимости от влажности окружающей среды может разбухать или усыхать, коробиться или растрескиваться; подвержена разрушению и гниению. Поэтому прежде чем приступить к работе с древесиной, необходимо ознакомиться с ее свойствами, строением и пороками.

Растущее дерево состоит из следующих частей: корня, ствола, ветвей и листьев.

Корни

питают дерево и удерживают его в вертикальном положении.

Ствол

составляет основную массу дерева, занимая до 90 % его объема. Это наиболее ценная часть, являющаяся источником древесины.

Ветви

выполняют роль каналов, по которым происходит обмен веществ между листьями и остальной частью дерева.

Листья

служат для дыхания: поглощают из воздуха углекислый газ и выделяют кислород. По форме листья бывают узкие, игольчатые, и широкие. Деревья с узкими листьями, или хвоей, называются хвойными, а с широкими — лиственными. К хвойным породам относятся, в частности, сосна, ель, лиственница, кедр, тис, можжевельник; к лиственным — береза, дуб, бук, каштан, клен, липа, ольха, осина, ясень.

В зависимости от породы и условий произрастания продолжительность жизни дерева может составлять до 300 и более лет (дуб, сосна, липа, ель). Чем старше дерево, тем толще ствол и тем ценнее древесина.

Строение, внешний вид и свойства древисины зависят от направления волокон по отношению к оси ствола. Для того чтобы подробно ознакомиться со строением дерева, необходимо сделать три главных разреза: торцевой, тангенциальный и радиальный (рис. 1). Разрез, перпендикулярный к оси ствола, называется поперечным

или
торцевым
, разрез, проходящий вдоль ствола через его сердцевину, —
радиальным
, а проходящий вдоль ствола на удалении от сердцевины, —
тангенциальным.

Рис. 1.

Основные разрезы ствола

На поперечном (торцевом) разрезе видны основные части ствола: кора, древесина и сердцевина.

Сердцевина

расположена в центре и представляет собой рыхлую ткань диаметром 2–5 мм. Она чаще всего имеет вид небольшого темного пятна.

Между корой и древесиной расположен камбий

— тонкий слой живых клеток, благодаря которому дерево растет в толщину. При этом нарастание древесины происходит примерно в 10 раз быстрее, чем коры.

Древесина

составляет до 90 % и более объема ствола. Она состоит из ядра и заболони.

Ядро

примыкает к сердцевине и представляет собой мертвую, не участвующую в физиологических процессах центральную зону.

Заболонь

— живая зона древесины.

Кора

состоит из двух слоев: наружного — корки и внутреннего — лубяного слоя. По лубяному слою выработанные в листьях продукты фотосинтеза поступают к корням. Наружный слой служит для защиты дерева от внешних воздействий.

В раннем возрасте древесина всех пород состоит только из заболони. Со временем живые элементы вокруг сердцевины отмирают, водопроводящие пути закупориваются и в них происходит отложение экстрактивных веществ (смол, таннидов, красящих веществ).

Древесина отечественных лесных пород обычно имеет светлые цвета, при этом у некоторых из них весь срез одного тона, у других центральная часть темнее. Темноокрашенная часть древесины — ядро, а светлая — заболонь. Породы, имеющие четкое различие между ядром и заболонью, называют ядровыми

, например: сосна, дуб, ясень, яблоня, тополь, можжевельник и др.

Породы, в которых четкого различия нет, называют безъядровыми

.

Безъядровые породы делятся на две группы: спелодревесные (ель, бук, осина, груша, липа, пихта), влажность центральной зоны которых меньше периферийной, и заболонные, влажность которых по сечению ствола одинаковая. К заболонным породам относятся лиственные — береза, клен, граб, липа, самшит, груша и др. Объем заболонной древесины уменьшается от вершины к комлю (нижней части ствола), а также с увеличением возраста дерева. У некоторых безъядровых пород (береза, бук, осина) наблюдается потемнение центральной части ствола, которую в этом случае называют ложным ядром

.

По механическим свойствам заболонная древесина почти не отличается от ядровой, но она в свежесрубленном состоянии содержит больше влаги, более подвержена гниению и легче поражается насекомыми.

На поперечном разрезе ствола легко рассмотреть концентрические слои вокруг сердцевины — это годичные слои (кольца)

. Годичные слои нарастают от центра по одному в год и по их числу можно определить возраст дерева. Ширина годичных слоев неодинакова у разных пород и даже в разных местах одного дерева. Например, с южной стороны, где больше света, ширина годичных слоев больше. Засуха, холодное лето, излишняя влага и другие неблагоприятные условия ведут к уменьшению ширины годичных слоев. По их относительной величине на пне свежесрубленного дерева можно определить климатические особенности прошлых лет. Ширина годичных слоев зависит также и от положения в стволе. В нижней части ствола годичные слои наиболее узкие, выше ширина их увеличивается. У быстрорастущих пород, например ивы, тополя, ширина годичных слоев достигает 1–1,5 см.

Каждое годичное кольцо состоит из внутреннего и наружного слоя. Внутренний слой, называемый ранней древесиной

, образуется весной и в начале лета. Древесина мягкая и светлая. Наружный слой, или
поздняя древесина
, нарастает к концу лета. Древесина твердая и темная.

В пределах годичного кольца плотность поздней древесины в 2–3 раза больше ранней. Количество поздней древесины влияет на плотность и механические свойства породы. В зависимости от места произрастания дерева его древесина может быть разной степени твердости.

В строительном деле особенно ценился так называемый мачтовый лес (прямые высокие стволы) и кондовая сосна, выросшая на сухом месте, с плотной и мелкослойной древесиной. Срубленная в декабре, она отличается особой прочностью (почти в 2 раза прочнее срубленной в феврале). Для изготовления бытовых изделий, например коробов, и для резьбы ценилась мягкая древесина мендовой сосны, выросшей на болотистой низине.

На поперечном разрезе хорошо заметны светлые, блестящие линии от сердцевины к коре — это сердцевинные лучи

. Их ширина 0,005–1 мм. Широкие лучи имеют дуб и бук. Они могут быть окрашены контрастно к окружающей древесине и на тангенциальном разрезе напоминают чечевички или имеют веретенообразную форму, а на радиальном разрезе имеют вид блестящих, разной ширины и длины полосок или черточек. Количество сердцевинных лучей зависит от породы дерева: у хвойных их в 2–3 раза меньше, чем у лиственных. С увеличением количества сердцевинных лучей несколько ослабевает механические свойства древесины.

На поперечном разрезе лиственных пород видны отверстия различной величины — это сосуды

, проводящие влагу в стволе, на поперечном разрезе березы и ольхи иногда можно обнаружить бурые или коричневые точки, черточки или пятнышки — это
сердцевинные повторения
, которые являются следствием повреждения древесины насекомыми.

Древесина хвойных и лиственных пород имеет свои отличительные особенности. Для древесины хвойных пород характерна сравнительная простота и правильность строения. Основную массу ее составляют расположенные рядами вытянутые клетки, называемые трахеидами

. Их длина 2–10 мм, диаметр 0,02–0,05 мм. В стенках трахеид имеются поры, через которые они сообщаются с соседними клетками. Трахеиды ранней части годичного слоя имеют тонкие стенки и широкие полости, через которые поступают вода и растворенные в ней минеральные вещества. Трахеиды поздней части годичного слоя с толстыми стенками придают древесине прочность.

Особенностью строения древесины хвойных пород является наличие клеток, вырабатывающих и хранящих смолу. Так, у древесины сосны, кедра, ели и лиственницы имеется неприятная для деревообработчика особенность — смоляные ходы

— каналы, наполненные смолой. Их количество и размер зависят от породы: у сосны смоляные ходы крупные и их много, у лиственницы — мелкие и немногочисленные.

Различают горизонтальные и вертикальные смоляные ходы. Длина вертикальных ходов 10–80 см, а их диаметр 0,1 мм. Горизонтальные смоляные ходы тоньше, но их очень много — до 300 штук на 1 см2 площади сечения ствола.

Строение лиственных пород более сложное, чем хвойных. Основную массу древесины составляют сосуды и древесные волокна.

Сосуды

— это система клеток для проведения воды и растворенных в ней минеральных веществ от корней к листьям. Сосуды представляют собой трубки длиной в среднем 10 см (у дуба до 2 м) и диаметром 0,02–0,5 мм. Чем больше в древесине сосудов, тем она рыхлее. Вода из сосудов проходит к соседним живым клеткам через поры в боковых стенках.

В зависимости от характера сосудов различают кольцесосудистые и рассеянно-сосудистые породы.

Кольцесосудистой

называется древесина, у которой крупные сосуды расположены сплошным кольцом в ранней древесине, а мелкие собраны группами в поздней (дуб, ясень, вяз, ильм, каштан, карагач и др.).

Рассеянно-сосудистыми

называют породы, в которых крупные и мелкие сосуды распределены равномерно по всему годичному слою (липа, ольха, осина, береза, клен, самшит, бук, грецкий орех и др.).

Древесные волокна

являются наиболее распространенными клетками у лиственных пород и составляют их основную массу. Это клетки с толстыми стенками и узкими полостями длиной 0,7–1,6 мм, шириной 0,02–0,05 мм. Одревесневшие стенки этих волокон являются наиболее прочными.

Химический состав древесины очень сложный. На долю неорганических веществ приходится 0,2–1,7 %. При сгорании древесины они дают золу. В состав древесины входят кальций, калий, натрий, магний, фосфор и другие элементы. Органическая часть включает: 49–50 % углерода, 43–44 % кислорода, 6 % водорода и 0,1–0,3 % азота. Из древесины получают: целлюлозу, спирт, смолу, камеди, танниды, скипидар и др.

Таким образом, основными признаками при определении породы являются: наличие ядра, ширина заболони, резкость перехода от ядра к заболони, различная степень видимости годичных слоев, разница между ранней и поздней древесиной, наличие и размеры сердцевинных лучей, диаметр сосудов, наличие смоляных ходов, их размер и количество.

Так, например, если вам попадется древесина, у которой хорошо заметны годичные слои из-за того, что поздняя древесина темнее ранней, нет сосудов, сердцевинные лучи очень тонкие и почти не видны, есть смоляные ходы, знайте это древесина хвойных пород.

Для определения породы древесины необходимо знать и дополнительные признаки, к которым относятся цвет, блеск, текстура и запах.

Цвет

имеет большое значение при использовании древесины для изготовления художественных изделий. Цвет древесине придают дубильные, красящие вещества и находящиеся в полостях клеток смолы. Он изменяется в зависимости от породы и условий произрастания: породы умеренного климатического пояса имеют светлую окраску, породы теплых зон окрашены интенсивнее. Цвет зависит и от возраста дерева: молодая древесина окрашена светлее.

Блеск

— способность древесины направленно отражать световой поток. Блеск древесины зависит от плотности, количества, размеров и расположения сердцевинных лучей. Сердцевинные лучи направленно отражают световой поток и на радиальном разрезе образуют блеск. Шелковистым блеском отличается древесина бука, ясеня, клена, ильма, платана, белой акации, дуба. Древесина осины, березы, липы, тополя, груши, яблони, самшита, тиса имеет матовую поверхность. Серебристым блеском обладает орех, муаровым переливом — волнистая береза. Блеск придает древесине красивый вид и может быть усилен полированием, лакированием и вощением.

Текстура

— рисунок, получаемый на поверхности среза древесины. Она зависит от строения древесной породы и направления разреза. Текстура определяется шириной годичных слоев, разницей в окраске между ранней и поздней древесиной, наличием сердцевинных лучей, крупных сосудов, беспорядочным расположением волокон.

У древесины хвойных и мягких лиственных пород текстура довольно простая, у твердых лиственных пород — гораздо богаче. Красивые рисунки лиственные породы дают на радиальном и тангенциальном разрезах, хвойные — только на тангенциальном. Исключительно красивую текстуру дают срезы наростов — капов, сувелей со свилеватым (путанным) расположением волокон. Текстура древесины хорошо выявляется при полировании, лакировании, подкраске и травлении.

Запах

древесине придают содержащиеся в ней эфирные масла, дубильные вещества, смолы и другие компоненты.

У хвойных пород — сосны и ели — характерный запах скипидара. Приятный специфический запах имеет древесина можжевельника. У дуба терпкий запах дубильных веществ.

Микроскопическое строение древесины

Микроскопическое строение хвойных пород

На долю живых клеток в древесине приходится всего 2% от общего количества. По строению растительная клетка представляет ядро и цитоплазму в тонкой прозрачной оболочке.

Оболочка состоит из органического вещества – клетчатки или целлюлозы. По своему виду это тонкая и прозрачная эластичная пленка. Строение оболочки, ее состав и размеры изменяются по мере развития клетки. Самые частые изменения – это одревеснение и пробкование. В процессе жизнедеятельности клеток в них образуется органическое вещество лигнин, которое и приводит к одревеснению клеток. После того, как клетки одревеснели, их рост останавливается или очень сильно замедляется, по сравнению с ростом клеток в целлюлозной оболочке.

Микроскопическое строенние лиственных пород

Оболочки со временем утолщаются. Это утолщение происходит неравномерно. Оставшиеся неутолщенными места называют порами. По этим порам проходит вода и растворенные в ней питательные вещества из клетки в клетку.

Сама целлюлоза представляет собой волокна, называемые микрофибриллами. Пространство между этими волокнами заполнено связанной влагой, лигнином и гемицеллюлозой.

Разновидности древесных клеток: паренхимные и прозенхимные

В прозенхимных клетках волокна имеют диаметр 0.01-0.05 мм и длину от 0.5 мм до 3 мм. Концы этих волокон заострены. Прозенхимные клетки составляют основную массу древесины, независимо от ее породы. По своему назначению прозенхимные клетки делят на проводящие, опорные и механические. Как понятно из названия таких групп клеток, проводящие имеют соей целью обеспечить в крону дерева воды и питательных веществ, вытягивая ее из почвы. Прочность древесины обеспечивается опорными клетками.

Волокна паренхимных клеток по своему виду напоминают многогранную призму с приблизительно одинаковой шириной стороны. Ширина сторон призмы составляет 0.01-0.1 мм. Основным назначением паренхимных клеток является накопление и хранение питательных веществ. Крахмал, жиры и другие органические питательные вещества отлагаются в паренхимных клетках и ждут начала вегетативного периода. Весной они служат источником питания для образования листьев в кроне дерева. Паренхимные клетки располагаются в сердцевинных лучах. Если подсчитать их количество в процентном отношении к общему объему дерева, то эта величина у лиственных деревьев составляет от 2 до 15%, а у хвойных намного ниже, всего 1-2%.

Ткани древесины

Группы клеток, которые выполняют одну задачу и имеют одинаковое строение, образуют древесные ткани. Существуют проводящие, запасающие, опорные или механические и покровные виды тканей.

Задача проводящих тканей обеспечить влагой и питательными веществами, которые впитываются из почвы корневой системой дерева, весь ствол, ветки и листву.

Состоят проводящие ткани из клеток с очень тонкими стенками и имеющих вытянутую форму. В среднем длина сосудов составляет 10 см, а иногда у определенных пород может достигать длины от 2 до 3 м. Наиболее характерный пример деревьев, имеющих длинные проводящие сосуды – это дуб. Диаметр сосудов очень мал, от сотых до десятых долей мм.

Запасающие ткани находятся в стволовой части и корневой системе дерева. Название этих тканей полностью соответствует выполняемой функции. От их работы зависит скорость роста дерева и его качество.

Жесткость, устойчивость и прочность дереву в стадии роста придают механические (опорные) ткани. Функцию защиты от внешних факторов несут на себе покровные ткани. Они находятся в коре дерева.

Древесина

1.1. Сердцевина

В раннем возрасте древесина всех деревьев состоит только из заболони. Через некоторое время, по мере созревания, происходит отмирание центральной части и образуется сердцевина. Сердцевина – это небольшого диаметра центральная часть ствола отмершей древесины. Она малой прочности, состоит из рыхлой первичной ткани, которая легко загнивает.

1.2. Внутренняя часть ствола (ядро)

В древесине выделяется внутренняя часть ствола, или, как ее еще называют, ядро, состоящая из спелой древесины. В процессе созревания деревьев происходит отмирание спелой древесины. Этот процесс сопровождается потемнением центральной части ствола. У разных пород различная степень интенсивности потемнения. Интенсивное потемнение наблюдается у так называемых ядровых пород (рис. 2, а, в, г, д). К ядровым породам относятся, например, лиственница, сосна.

Породы с однородной окраской древесины называются безъядровыми (рис. 2, б). К ним относятся, например, ель, пихта.

Рис. 2. Примеры структуры пород деревьев: а – ядровая порода (сосна); б – безъядровая порода; в – округлое двухзональное ядро (в центре сформировавшееся ядро, а вокруг него морозное ядро); г – звездчатое ядро; д – срез осины

Стенки клеток ядра у хвойных пород пропитаны смолою. Движения влаги по клеткам ядра нет, поэтому древесина ядровой части ствола обладает большей прочностью и стойкостью к загниванию, чем наружная часть древесины, называемая заболонью.

1.3. Внешние слои древесины (заболонь)

Ядровую часть окружает физиологически активная наружная светлоокрашенная зона древесины, примыкающая к образовательной ткани – камбию. Эта часть ствола называется заболонью. От внутренней части ядровой древесины она отличается более светлой окраской. По клеткам заболони перемещается влага с растворенными в ней питательными веществами, поэтому она в сравнении со спелой ядровой древесиной имеет более высокую влажность, меньшую механическую прочность, наименьшую стойкость к биологическому повреждению, поражениям грибами и насекомыми. В пиломатериалах вследствие значительной усушки заболонь усиливает коробление древесины.

Сердцевидные лучи

Сердцевидные лучи – линии, которые тянутся от середины к верхнему слою ствола. Они заметны не у каждой породы дерева, но есть абсолютно у всех видов. Хорошо проявлены такие лучи у дуба, бука, платана и других. Их функцией является проводимость воздуха, воды, органических веществ, которые вырабатывает дерево.

Сама сердцевины располагается в центре ствола – первое годичное кольцо дерева. Она простирается по всей длине ствола. Это рыхлая ткань, которая легко разрушается при влиянии других живых организмов. Сердцевина по структуре состоит из живых клеток, которые растут за счет деления по направлению вверх. Это обеспечивает рост ствол дерева по высоте. Сердцевина не используется в строительстве, так как имеет непрочную структуру.