Макроскопическое строение древесины

Макроструктура древесины– это структура, которую можно исследовать невооруженным глазом или с помощью лупы. Главными макроскопическими признаками древесины являются заболонь, ядро, годичные слои, сердцевинные лучи, сердцевинные повторения, сосуды и смоляные ходы.

Заболонь и ядро. Более светлая часть древесины называется заболонью, а центральная темноокрашенная часть – ядром. В растущем дереве заболонь – живая периферическая зона древесины. Ядро – мёртвая, не участвующая в физиологических процессах, центральная зона. У деревьев всех пород в раннем возрасте древесина состоит только из заболони и лишь со временем происходит образование ядра, путем отмирания живых элементов, закупорки водопроводных путей, а также отложения экстрактивных веществ (смол, танинов, красящих веществ) в зоне вокруг сердцевины.

Породы, у которых центральная часть приобрела тёмную окраску, называется ядровыми. У одних пород ядро образуется на третий год жизни (тис, белая акация), у дуба – в 12 лет, у сосны - в 30 -35 лет. Из хвойных пород ядро имеют лиственница, сосна, кедр, можжевельник, тис; из лиственных пород - дуб, каштан съедобный, платан, бархатное дерево, ясень, вяз, ильм, грецкий орех и другие. Все остальные породы, у которых центральная зона не отличается по цвету от периферической называются безъядровыми. Они в свою очередь делятся на спелодревесныепороды (ель, пихту, бук, осину и др.), у которых в свежевырубленном состоянии влажность центральной зоны меньше, чем периферической и заболонные(берёза, клён, граб, липа, груша и другие) с примерно одинаковой влажностью по радиусу ствола. У некоторых безъядровых пород (берёза, бук, осина) наблюдается потемнение центральной части ствола. В этом случае центральная зона называется ложным ядром.

На поперечном разрезе ствола можно легко рассмотреть ряд концентрических слоев, расположенных вокруг сердцевины. Эти слои называются годичнымиили годовыми слоямидревесины. На радиальном разрезе эти слои имеют вид продольных полос; на тангенциальном – извилистых V- образных полос, создающих красивый текстурный рисунок (рис.3). Годичные слои особенно хорошо заметны у хвойных пород. Нарастают годичные слои ежегодно от центра к периферии, и самым молодым слоем является наружный. По числу годичных слоёв у корневой шейки ствола (на пне) можно определить возраст дерева. Наиболее узкие годичные слои (до 1 мм) образуются у медленно растущих пород (самшита), а наиболее широкие (1–1,5 см) характерны для быстро растущих пород (тополь, ива).

а б в

Рис. 3 Вид годичных слоев на главных разрезах древесины (сосна):

а – поперечном, б – тангенциальном, в - радиальном

В нижней части ствола наиболее узкие годичные слои, вверх по стволу ширина слоёв увеличивается, т. к. рост дерева происходит и в толщину, и в высоту, что приближает форму ствола к цилиндрической. У одной и той же породы ширина годичного слоя может быть неодинаковой даже в пределах одного годичного слоя. Это зависит от окружающей среды – света, воды, температуры и др. Например, у деревьев, растущих на опушке леса, на стороне обращённой к свету годичные слои имеют большую ширину. При устойчивом воздействии ветра, на вогнутой стороне, изгибаемого ветром ствола хвойных пород, годичные слои значительно шире, чем на выпуклой. Вследствие этого, сердцевина у таких деревьев смещена в сторону, а ствол имеет эксцентрическое строение, т.е. часто принимает эллипсоидальную форму (рис. 4).

Рис. 4 Поперечный разрез ствола со смещенной сердцевиной

Каждый годичный слой состоит из двух частей: внутренней, обращённой к сердцевине, светлой и мягкой части – ранней древесины; и наружной, обращённой к коре, тёмной и твёрдой – поздней древесины. Различие между ранней и поздней древесиной хорошо выражено у хвойных и некоторых лиственных пород. Ранняя древесина образуется в начале лета и служит для проведения воды с минеральными элементами вверх по стволу. Поздняя древесина откладывается к концу лета и выполняет в основном механическую функцию (придает прочность древесине). Соотношение между ранней и поздней древесиной в слое зависит от породы дерева, положения слоя в стволе и условий роста. От количества поздней древесины зависят цвет, плотность и механические свойства древесины.

У некоторых пород на поперечном разрезе хорошо видны невооружённым глазом светлые, часто блестящие, направленные от сердцевины к коре линии – это сердцевинные лучи. Сердцевидные лучи есть в древесине всех пород. В растущем дереве они служат для проведения воды и питательных веществ по стволу в горизонтальном направлении и для хранения питательных веществ зимой. Сердцевинные лучи подразделяются на первичныеи вторичные.Первичные лучи начинаются от сердцевины и пронизывают всю толщу древесины по радиусу. Вторичные лучи могут начинаться на разном расстоянии от сердцевины, но все лучи обязательно доходят до коры и продолжается в ней. На поперечном разрезе сердцевинные лучи видны в виде светлых блестящих или матовых линий, направленных по радиусу от сердцевины к коре; на радиальном разрезе – в виде блестящих широких или узких, тёмных или светлых полосок или лент; на тангенциальном разрезе – в виде коротких продольных линий, штрихов или чечевицеобразных черточек. Высота лучей колеблется от 50 мм (у дуба) до десятых долей мм (у хвойных пород). Ширина лучей, измеряемая на поперечном разрезе, у древесины различных пород изменяется в интервале от 0,005 до 1 мм.

По ширине сердцевинные лучи могут быть очень узкие, невидимые невооруженным глазом (у всех хвойных пород и у многих лиственных пород - берёзы, осины, тополя, ивы, рябины, груши, самшита); узкие, трудно различимые (у древесины клёнов, вяза, ильма, карагача); широкие, хорошо видимые невооруженным глазом на поперечном разрезе. Широкие лучи бывают настоящие широкиеи ложноширокие, которые состоят из пучка близко расположенных узких лучей. Ложноширокие лучи хорошо видны на поперечном разрезе, но отличаются от настоящих тем, что их ширина уменьшается по направлению от сердцевины к коре. Среди наших пород настоящие широкие лучи имеет древесина дуба, платана и бука, а ложноширокие лучи – древесина граба, ольхи и лещины.

У большинства пород сердцевинные лучи располагаются по спирали вокруг оси ствола, но могут располагаться ярусами (например, у хурмы). Максимальное число лучей находится в нижней комлевой части ствола. Вверх по стволу их количество уменьшается, но в области кроны опять несколько возрастает. В радиальном направлении число и размеры (ширина и высота) сердцевинных лучей увеличиваются от сердцевины к коре. Сердцевинных лучей в древесине много. На 1 см² тангенциального разреза древесины сосны и берёзы приходится сердцевинных лучей свыше 3 тыс., ели – до 4,4 тыс., кедра и пихты – до 10 тыс., тиса и можжевельника – до 15 тыс. Из хвойных пород максимальный объем сердцевинных лучей имеет лиственница – около 9 %; у сосны и ели – примерно 5 %. У лиственных пород на сердцевинные лучи приходится в среднем – 15% объема (у дуба – 36%, берёзы – 11%, бука – 27%, ореха – 16%, ясеня – 15%, каштана – 17%, осины – 19%, явора – 27%). У бука, платана, клёнов (особенно явора), кизила, дуба и ильмовых пород сердцевинные лучи придают красивый рисунок, особенно на радиальном разрезе. Поэтому эти породы используют для изготовления мебели и художественных изделий.

На поперечном разрезе у многих лиственных пород (берёза, ольха, клён, ива0268026, осина, груша, рябина и др.) и изредка у хвойных пород (пихта) можно видеть пятнышки или узкие изогнутые полоски темно-бурого, коричневого или желтоватого цвета. Расположены они обычно вдоль границ годичных слоёв. Эти образования называются сердцевинными повторениями, так как по цвету и строению напоминают сердцевину. Они представляют собой ненормально разросшуюся паренхимную ткань после повреждения камбия насекомыми. Чаще всего сердцевинные повторения встречаются в нижней части ствола. В центральной зоне сечения ствола сердцевинных повторений больше, чем в периферической. У берёзы, ольхи и груши сердцевинные повторения встречаются настолько часто, что могут служить диагностическим признаком породы. Ширина сердцевинных повторений у берёзы на радиальном разрезе составляет 0,15 – 0,25 мм, на тангенциальном – 0,35 – 0,45 мм. Длина составляет от 5 до 12 мм. Из-за малых размеров сердцевинные повторения не влияют на прочность древесины, но ухудшают внешний вид шпона и изготавливаемой из него фанеры. Поэтому в лесном товароведении под названием «прожилок» они считаются пороками древесины.

Описанные выше особенности макроскопического строения древесины присущи как хвойным породам, так и лиственным. Сосуды– это элементы строения древесины только лиственных пород. Они имеют форму трубок различных размеров и предназначены для проведения из корней в крону воды с растворёнными в ней минеральными элементами. По размерам на поперечном разрезе сосуды делят на крупные,хорошо видимые невооруженным глазом и, мелкие,неразличимые без микроскопа.

По расположению крупныхсосудов в древесине лиственные породы подразделяются на: кольцесосудистыепороды, у которых крупные сосуды расположены только в ранней зоне древесины, а мелкие – в поздней; и рассеянососудистыепороды, у которых крупные и мелкие сосуды распределены более менее равномерно по всему годичному слою.

Кольцесосудистыми среди лиственных пород являются дуб, ясень, каштан съедобный, вяз, ильм, карагач, бархатное дерево, фисташка и некоторые др. К рассеянососудистым относится большинство лиственных пород, среди них с крупными сосудами – грецкий орех и хурма, а с мелкими – береза, осина, ольха, липа, бук, клен, платан, тополь, ива, рябина, груша, лещина и др. Из-за различия распределения сосудов в ранней и поздней древесине у кольцесосудистых пород годичные слои хорошо видны. У рассеянососудистых пород нет различия зон годичных слоев и границы между ними заметны плохо.

Рис. 5 Расположение сосудов в древесине лиственных пород:

а, б, в – кольцесосудистые породы с соответственно радиальными (а),

тангенциальными (б) и рассеянными (в) расположением мелких сосудов в поздней зоне; г – рассеяно – сосудистая порода; 1 – мелкие сосуды в поздней зоне; 2 – крупные сосуды в ранней зоне; широкие сердцевидные лучи

По группировке мелких сосудов в поздней древесине кольцесосудистыепороды делятся на три подгруппы: с радиальнымрасположением мелких сосудов в виде радиальных полос, напоминающих язычки пламени (дуб, каштан съедобный); с тангенциальнымрасположением мелких сосудов, в виде светлых сплошных или прерывистых линий, расположенных параллельно границе годичного слоя (ильм, вяз, берест, бархатное дерево); с беспорядочнымили рассеяннымрасположением мелких сосудов в виде отдельных светлых черточек и точек (ясень) (рис.5).

На продольных разрезах древесины крупные сосуды заметны в виде бороздок. Они редко проходят в стволе строго вертикально, поэтому бороздки обычно короткие, т. к. в разрез попадает только часть сосуда. Диаметр крупных сосудов составляет 0,2 – 0,4 мм, мелких – 0,016 – 0,1 мм. Длина сосудов обычно не превышает 10 см, но у дуба иногда достигает 3,6 м, у ясеня – 1,8 м. По высоте ствола число сосудов и площадь их сечения увеличивается по направлению от комля к вершине. По радиусу ствола размер сосудов сначала увеличивается по направлению от сердцевины к коре, достигая максимума, после чего остается постоянным или несколько уменьшается. Объём сосудов ранней зоны незначительно зависит от условий произрастания конкретной породы. В срубленной древесине сосуды являются слабыми элементами и понижают ее прочность.

Смоляные ходыхарактерны для древесины только хвойных пород. Они представляют собой узкие наполненные смолой каналы и имеются в древесине сосны, кедра, ели и лиственницы. В древесине пихты, тиса и можжевельникасмоляных ходов нет.

Различают вертикальныеи горизонтальныесмоляные ходы. Вертикальные смоляные ходы расположены, в основном, в поздней зоне годичных слоёв и видны невооружённым глазом на поперечном разрезе в виде белых точек, а на радиальном и тангенциальном разрезах – в виде темноватых продольных черточек и линий. Горизонтальные ходы проходят по сердцевинным лучам и их можно обнаружить лишь под микроскопом. Количество и размеры смоляных ходов зависят от породы древесины. Наиболее крупные смоляные ходы у кедра, их диаметр в среднем составляет 0,14 мм (у сосны – 0,1 мм; у ели – 0,09 мм; у лиственницы – 0,08 мм). Длина вертикальных ходов колеблется от 10 до 80 см. В верхней части стволов ели и лиственницы их длина примерно в 2 раза меньше, чем в нижней части. Максимальное число смоляных ходов – у сосны. Объём смоляных ходов незначителен, так у сосны и кедра они занимают менее 1% от объёма древесины. Вследствие этого, они не оказывают существенного влияния на физические свойства древесины. Заполняющая ходы смола повышает биостойкость древесины, снижает её влагопоглощение и увеличивает теплотворную способность.

Не нашли, что искали? Воспользуйтесь поиском по сайту: