Сосуды или смоляные ходы

Главные разрезы и части ствола

В связи с различием строения и свойств в разных структурных направлениях древесину изучают на трех главных разрезах: поперечном, радиальном и тангенциальном (рис. 1). Плоскость поперечно­го разреза проходит перпендику­лярно к оси ствола; радиально­го – вдоль оси ствола через серд­цевину; тангенциального – вдоль оси ствола на том или ином расстоянии от сердцевины.

На поперечном разрезе можно выделить три основные части ство­ла: сердцевину, древесину и кору (рис. 2). Сердцевина имеет вид темного пятнышка диаметром 2-5 мм, состоит из мягких рыхлых тканей и расположена примерно в центре поперечного сечения ство­ла. Древесина занимает боль­шую часть объема ствола и располагается между сердцевиной и корой. Кора покрывает ствол сплошным кольцом. В коре различают два слоя: наружный – корка, предохраня­ющий ткани ствола от резких перепадов температуры, механических по­вреждений, и внутренний – луб, непосредственно прилегающий к камбию (живой образовательной ткани). По лубу проходит вода с органическими питательными веществами, образующимися в листьях.

Макростроение древесины

Ядро и заболонь. У многих пород центральная часть ствола окрашена тем­нее наружной. Темноокрашенную часть называют я д р о м, а более светлую, периферическую – заболонью (рис. 2). Ядро и заболонь отличаются не только по цвету. Древесина заболони в свежесрубленном состоянии содержит большее количество влаги, чем древесина ядра. Граница между ядром и заболо­нью может быть резкой или размытой, а сама заболонь – широкой или узкой.

Породы, имеющие ядро, называются ядровыми. Из хвойных к ним относятся: сосна, кедровые сосны, лиственница, тис, можжевельник; из лист­венных: дуб, ясень, вяз, белая акация, тополь, грецкий орех и др. Остальные породы, у которых древесина одинаково окрашена по всей ширине ствола, называются безъядровыми. Ядра не имеют: ель, пихта, береза, осина, граб, бук, липа, самшит и др. Однако у некоторых безъядровых пород (бере­за, ольха, клен, бук и пр.) иногда наблюдается потемнение центральной час­ти ствола. Такую темноокрашенную зону называют ложным ядром (см. «Пороки древесины»).

Годичные слои. На поперечном разрезе ствола видны концентрические окружности, представляющие собой ежегодный прирост древесины. Эти окружности называются годичными слоями (рис. 3). На радиаль-ном разрезе они имеют вид продольных полос, на тангенциальном – изви­листых линий Ц-образного вида. Каждый годичный слой состоит из двух частей: внутренней, расположенной ближе к сердцевине, светлой и мягкой, – ранней древесины и наружной, примыкающей к коре, темной и твер­дой, – поздней древесины (рис. 3). Различие между ранней и поздней древесиной четко выражено у хвойных и некоторых лиственных пород.

Сердцевинные лучи и сердцевинные повторения. На поперечном разрезе некоторых лиственных пород хорошо заметны светлые, блестящие или ма­товые линии, направленные от сердцевины к коре по радиусам – сердце­винные лучи (рис. 4). На радиальном разрезе они имеют вид блестя­щих темных или светлых горизонтальных полосок, лент. На тангенциаль­ном – сердцевинные лучи видны как короткие продольные линии, штрихи или чечевицеобразные черточки. В зависимости от породы сердцевинные лучи бывают широкие или узкие (ширина лучей определяется на попереч­ном разрезе). Широкие сердцевинные лучи хорошо видны невооруженным глазом у дуба, бука, платана. Узкие, трудно обнаруживаемые лучи имеются у древесины липы, клена, вяза, и др.; очень узкие, совсем не видимые нево­оруженным глазом, имеют хвойные породы и некоторые лиственные. У ольхи, граба и орешника узкие лучи иногда сближаются в пучки и обра­зуют так называемые ложноширокие сердцевинные лучи. Такие лу­чи, в отличие от настоящих, матовые, и их ширина уменьшается от центра ствола к периферии.

У некоторых лиственных пород (береза, ольха, клен, ива, осина, груша, рябина) на продольных разрезах древесины видны буроватые или коричне­ватые узкие полоски, черточки, пятнышки, по виду напоминающие сердце- вину (рис. 5). Эти образования называются сердцевинными по­вторениями. Чаще всего они встречаются в нижней части ствола. У бе­резы, ольхи, груши сердцевинные повторения встречаются настолько час­то, что могут служить диагностическим признаком породы.

Сосуды. В древесине лиственных пород на поперечном разрезе видны отверстия, представляющие собой сечения сосудов – трубок, каналов, предназначенных для проведения воды. По величине сосуды делят на круп­ные, хорошо видимые невооруженным глазом, и мелкие, не различимые невооруженным глазом.

У кольцесосудистых лиственных пород крупные сосуды рас­полагаются в ранней древесине, образуя на поперечном разрезе хорошо за­метное сплошное кольцо сосудов (рис. 6). Скопление мелких сосудов у этих пород образует следующие виды группировок: радиальная – светлые ради­альные полосы (рис. 6, а – дуб, каштан); тангенциальная – светлые вол­нистые линии, параллельные границе годичного слоя (рис.6, б – ильм, вяз, бархатное дерево); светлые точки или черточки (рис. 6, в – ясень, фисташ­ка, белая акация).

У рассеяннососудистых лиственных пород крупные и мел­кие сосуды равномерно распределены по годичному слою (рис. 6, г – бере­за, бук, граб, осина, липа, ольха, клен и др.). На радиальном и тангенциаль­ном разрезах сосуды имеют вид продольных бороздок.

Смоляные ходы. В древесине некоторых хвойных пород (сосна, кедро­вые сосны, лиственница, ель) имеются вертикальные смоляные хо­ды – каналы, наполненные смолой. На поперечном разрезе смоляные хо­ды заметны в виде светлых точек, расположенных в поздней древесине го­дичных слоев (рис. 7); на продольных – в виде темных штрихов, направ­ленных вдоль оси ствола. Горизонтальные смоляные ходы, проходящие в сердцевинных лучах, можно обнаружить только под микроскопом на тангенциальном разрезе. Размер и количество смоляных ходов зависят от породы древесины. У сосны и кедровых сосен они крупные и многочислен­ные, у лиственницы, ели – мелкие и малочисленные. В древесине пихты, тиса и можжевельника смоляных ходов нет.

Источник

В растущем дереве различают три основные части: корень, ствол и крону (ветви и листья или хвоя)

Части дерева

Назначение корня – всасывать из почвы влагу с растворенными в ней минеральными веществами и передавать ее через ствол в крону; кроме того, он удерживает дерево в вертикальном положении.

Назначение ствола- проводить впитываемую корнями влагу с растворенными в ней минеральными солями в верх в крону; отводить вниз питательные вещества; сохранять запасы питательных веществ, необходимых весной для развертывания листьев; служить опорой для кроны.

Рис.1 Поперечный (торцовый) разрез ствола дуба: 1- кора, 2 – заболонь; 3 – ядро; 4 – сердцевина.

Нижняя часть ствола дерева называется комлем, верхняя – вершиной. В месте перехода ствола в корень имеется закомлистость – резкое увеличение диаметра ствола дерева на небольшой длине.

В кроне листьями вырабатываются органические вещества – углеводы, необходимые для питания и роста дерева.

Главную массу древесины дает ствол, составляющий от 70 до 90 % объема дерева и используемый в качестве строительного материала.

Наша страна занимает первое место в мире по запасам древесины. Из 3 миллиардов гектаров лесной площади, покрывающих поверхность земли, на долю России приходится более одного миллиарда гектаров.

Хвойный лес, наиболее важный для строительства и промышленности, занимает у нас по площади более половины всех хвойных лесов умеренного пояса земного шара. Особенно велики запасы древесины на севере России, на Урале, в Западной Сибири.

Легкость и высокая прочность древесины (на растяжение и сжатие вдоль волокон), малая теплопроводность, простота обработки способствуют повсеместному применению этого материала и, в частности, в строительстве как капитальных, так и вспомогательных и временных сооружений.

Наряду с этим древесина имеет и существенные недостатки, а именно:

1. неоднородность строения, а следовательно, неодинаковые свойства в разных направлениях (малая прочность на растяжение поперек волокон и на скалывание);
2. способность изменять свою влажность на воздухе и, соответственно, размеры, форму и прочность;
3. способность быстро разрушаться от гниения при неблагоприятных условиях хранения и эксплуатации;
4. легкую возгораемость.

Однако эти недостатки древесины могут быть в значительной степени устранены соответствующей обработкой.

Макроструктура дерева. Ствол, кора, луб, камбий, заболонь, ядро

Макроструктура – это строение древесины, различимое невооруженным глазом или при незначительном увеличении.

Основные разрезы ствола.

Для получения правильного представления о строении древесины необходимо рассматривать в трех разрезах:

Р – торцовый сечение ствола плоскостью, проходящей поперек его оси;

R- радиальный сечение ствола плоскостью, проходяще через ось ствола по радиусу или диаметру поперечт го сечения;

Т – тангентальный сечение по хорде поперечного сечения параллельно оси ствола.

На рис. 2. показаны: 1 – доска радиальной и 2 – доска тангенталыюй распиловки.

Ствол

Ствол в основном состоит из клеток, вытянутых по его длине клетки группируются наслоениями, которые на торце имеют вид концентрических колец, а на продольных разрезах (радиальном и тангенгальном) наклонных и параболических линий. На торцовом разрезе, начиная от периферии к центру, различают следующие основные части ствола: кору, камбий, древесину и сердцевину.

Кора изолирует

Кора изолирует дерево от вредных воздействий внешней среды резких колебаний температуры, от насекомых вредителей леса и т. п. Она состоит из наружных покровных наслоений, резко отличающихся от внутренних наслоений древесины. В коре различают наружный слой корку или кожицу, средний слой пробковую ткань и внутренний луб.

Луб

Луб в растущем дереве служит проводником питательных веществ от кроны в ствол и корни; и нем откладываются запасы питательных веществ, необходимых дереву ранней весной для развертывания молодых листьев

Кора

Кора занимает от 5 до 20% объема дерева. Некоторые породы, например, пробковый дуб, выращиваемый в Крыму и на Кавказе, бархатное дерево, растущее в районе Амура и на Сахалине, имеют очень толстую и мало теплопроводную кору. Кора этих деревьев используется для изготовления пробковых теплоизоляционных плит и укупорочной пробки, а древесина в столярных и отделочных работах.

Камбий

Камбий расположен между лубом и древесиной в виде очень тонкого слоя тонкостенных клеток, способных к делению и росту. Клетки камбия, делясь, ежегодно откладывают в сторону коры клетки луба, а в противоположную сторону клетки древесины.

Весной камбий дает более рыхлую древесину, летом и осенью более плотную.

Древесина состоит из ряда концентрических слоев, идущих от сердцевины до коры, от которой она отделяется незаметным на глаз камбиальным слоем.

На поперечном разрезе ствола некоторых пород дерева можно легко различить наружную, более светлую часть заболонь и внутреннюю, более темную ядро.

Заболонь

Заболонь часть древесины более позднего образования, состоящая из молодых клеток, среди которых имеются живые и омертвевшие.

В растущем дереве по заболони (снизу вверх) движется влага с растворенными в ней минеральными веществами, отчего влажность заболони в свежесрубленном дереве гораздо больше, чем в ядре.

Древесина заболони по своим механическим свойствам равноценна древесине ядра (при одинаковой их влажности), но стойкость ее против загнивания ниже.

Ядро

Ядро состоит из мертвых клеток и образуется не сразу, а постепенно, по мере отмирания клеток заболони. Ядро не принимает участия в продвижении необходимых для дерева питательных веществ вследствие закупорки проводящих путей. Потемнение древесины в ядре объясняется образованием в клетках древесины различных веществ (смол, дубильных и красящих веществ). Эти вещества делают древесину ядровой части более стойкой против загнивания.

В зависимости от наличия или отсутствия ядра древесные породы делятся на:

• а) ядровые, имеющие ядро и заболонь (дуб, сосна, лиственница, кедр и др.);
• б)заболонные (безъядровые), имеющие одну лишь заболонную древесину (береза, ольха, осина и др.)

Из группы заболонных пород выделяются спело-древесные породы (ель, пихта, бук), у которых центральная часть древесины, соответствующая положению ядра, не отличается по цвету от заболони, но содержит в растущем или в свежесрубленном дереве значительно меньше влаги.

Микроструктура древесины. Строение клетки древесины

Микроструктура – это строение древесины, видимое только при значительном увеличении, т. е. под микроскопом.

Древесина состоит из очень большого числа живых и омертвевших клеток различной формы, величины и назначения.

Живая клетка древесины

состоит из оболочки (стенки) и содержимого протопласта (плазмы и ядра).

Оболочку или стенку клеток в основном образует вещество, называемое целлюлозой или клетчаткой.

Со временем в клетчатке под действием плазмы происходит химическое изменение одревеснение, связанное с образованием оболочке живой клетки особого вещества лигнина, благодаря которому оболочка упрочняется, но становится более хрупкой.

Рис. 3 Сосуды: 1 – липы; 2 и 3 – бука; 4 – дуба

Основные элементы древесных тканей

Основными элементами, входящими в состав органической части древесных тканей, являются углерод, кислород, водород и азот. Химический состав сухой древесины: С – 49,5%, О и N – 44,2 % (в том числе азота около 1 %), Н – 6,3 %

Целлюлоза в чистом виде не растворяется в воде, спирте, бензине, эфире. При действии на древесину горячих кислотных или щелочных растворов в условиях высокого давления лигнин и другие углеводы (гемицеллюлоза) переходят в раствор, а целлюлоза не растворяется. На этом основано получение целлюлозы из древесины.

Классификация клеток древесины.

Клетки древесины могут быть классифицированы по выполняемым ими функциям:

• а) проводящие;
• б) опорные (древесные волокна);
• в) запасающие.

Рис. 4. Схема расположения клеток в древесине хвойных пород: 1- в ранней древесине; 2 – в поздней древесине

Проводящие клетки сосуды и трахеиды.

По этим клеткам по стволу от корней к ветвям и листьям проходит вода с растворенными в ней минеральными веществами.

Сосуды представляют собой тонкостенные широкополостные трубочки, расположенные по вертикали одна над другой и утратившие полностью или частично поперечные стенки (рис. 3). Диаметр сосудов от 0,04 до 0,3 мм; длина в среднем около 100 мм, но в отдельных случаях она достигает 2-3 м.

Трахеиды представляют собой удлиненные клетки до 10 ммдлиной и 0,01-0,3 мм толщиной (клетки в поперечном сечении имеют форму многоугольника).

Древесина хвойных пород

Древесина хвойных пород состоит главным образом из трахеид, занимающих 90-95% общего объема древесины.

Размеры трахеид в пределах одного и того же годичного слоя неодинаковы; трахеиды ранней древесины имеют сравнительно широкую полость и тонкую стенку, а трахеиды поздней древесины – узкую полость и утолщенную стенку (рис. 4).

На боковых поверхностях трахеид, а также сосудов имеются микроскопические отверстия – поры f и h (рис. 3), через которые они сообщаются в поперечном направлении.

Рис. 5. Древесные волокна: 1- менее утолщенные (липа); 2-сильно утолщенные (бук).

Трахеиды

Трахеиды у хвойных пород являются одновременно и водопро-, водящей и опорной тканью; механические свойства древесины – находятся в прямой зависимости от прочности трахеид поздней древесины.

В древесине лиственных пород имеются древесные волокна,- это узкие и относительно толстостенные, вытянутые в длину; клетки с заостренными концами. Благодаря этим толстостенным; и прочным элементам, их плотному соединению между собой и равномерному распределению по годичному слою эти клетки придают древесине лиственных пород необходимую прочность.

Опорной тканью в стволах лиственных пород являются древесные волокна (рис. 5), а в хвойных трахеиды поздней древесины. Запасающие клетки находятся главным образом в сердцевинных лучах. Эти клетки служат для передачи питательных веществ живым клеткам. Кроме того, они хранят в себе запасы этих веществ на зимний период. Связь этих клеток с соседними непрочная.

На рис. 6 приведена схема строения древесины ели, на которой показан характер расположения клеток на торцевом, радиальном и тангентальном разрезах.

Рис. 6. Расположение клеток в древесине ели: 1- клетки поздней древесины; 2- клетки ранней древесины; 3 – запасающие клетки сердцевинных лучей; 4 – поры в стенках клеток.

Строение годичных колец и сердцевины древесины

Сердцевина

Сердцевина иногда расположена не в центре поперечного сечения ствола и проходит по всей его длине. Она состоит из клеток с тонкими стенками и представляет собой рыхлую ткань первичного образования; она очень слаба, непрочна и легко поддается загниванию. Часто загнивание ствола дерева начинается с сердцевины, затем распространяется на прилегающие к пей годичные слои и в стволе образуется дупло.

Сердцевина и образовавшаяся в первый год развития дерева древесная ткань образуют сердцевинную трубку, которая не у всех пород развита одинаково; например, клен и ясень имеют широкую трубку, а лиственница и кедр – узкую.

В пиломатериалах – досках и брусках толщиной до 50 мм, предназначенных для растянутых и изгибаемых элементов несущих конструкций, сердцевина не допускается.

Годичные слои.

Рост дерева происходит только в течение вегетационного периода (в умеренной полосе весной, летом и осенью).

Каждый годичный слой состоит из двух зон: ранней, образовавшейся весной (светлая часть), и поздней (темная часть), образовавшейся к концу лета.

Ранняя древесина – более пористая и слабая, поздняя – более плотная и прочная часть годичного слоя. Часто считают, что мелкослойная древесина прочнее и лучше крупнослойной. Однако это утверждение не всегда справедливо, так как прочность большинства древесных пород зависит не от ширины слоя, а от степени развитости поздней древесины. Чем сильнее развита в годичных слоях поздняя древесина, тем лучше материал.

Годичные слои могут быть отчетливо видны, слабо заметны или совсем не видны невооруженным глазом. Отчетливо видны годичные слои у хвойных пород (сосны, лиственницы и др.) благодаря разной плотности и окраске поздней и ранней древесины.

Особенно резко выделяется ранняя древесина у дуба и ясеня, так как она состоит из тонкостенных и широко-полостных элементов.

Сосуды, смоляные ходы сердцевинные лучи

В древесине лиственных пород для движения влаги кроме клеток имеются и более крупные элементы – сосуды; они имеют форму трубочек, идущих вдоль ствола дерева.

На гладкой, хорошо остроганной торцовой поверхности древесины дуба, ясеня, вяза, ильма и др. можно заметить, что крупные сосуды расположены в ранней древесине и собраны в кольцо, отчего эти породы носят название кольцесосудистых. Поздняя древесина этих пород также имеет сосуды, но более мелкие, а потому и не видимые невооруженным глазом.

У таких лиственных пород, как береза, ольха, бук, граб, клен, осина, липа и др., крупных сосудов нет и поэтому их ранняя и поздняя древесина резко не различаются; для них характерны мелкие сосуды, рассеянные по всей ширине годичного слоя. Эти породы носят название рассеянно-сосудистых.

Сердцевинные лучи: 1 – на поперечном разрезе ствола; 2-на радиальном; 3- на тангентальном.

Поздняя древесина данной группы лиственных пород окаймлена узкой полосой толстостенных клеток, отделяющих один слой от другого. Хвойные породы в отличие от лиственных не имеют сосудов, а состоят в основном из замкнутых сравнительно длинных клеток.

Смоляные ходы

У большинства хвойных пород в промежутках между клетками, в так называемых смоляных ходах, сосредоточивается смола. Смоляные ходы расположены преимущественно в поздней древесине. На торцовом разрезе смоляные ходы видны при значительном увеличении, но на продольных разрезах (особенно на заболонной части) их можно обнаружить в виде темных черточек и невооруженным глазом. Смола защищает древесину от заболевания при повреждении ствола.

Сердцевинные лучи

На поперечном разрезе ствола таких пород, как дуб, бук, клен и др., заметны узкие радиальные линии – так называемые сердцевинные лучи. На радиальном разрезе они представляют собой светлые или темные полоски; они часто прерываются, так как отклоняются от строго радиального направления. На тангентальном разрезе сердцевидные лучи имеют вид темных штрихов с заостренными концами, расположенными по длине ствола. У хвойных пород они обычно очень узки и видны только под микроскопом.

Сердцевинные лучи состоят

Сердцевинные лучи состоят из очень коротких и тонкостенных клеток, слабо связанных между собой, вследствие чего древесина легко раскалывается по сердцевинным лучам; по ним же проходят трещины, образующиеся при высыхании материала. Древесина лиственных пород содержит от 10 до 35% сердцевинных лучей от объема древесины, хвойных – от 5 до 10%.

Источник