древесина

ДРЕВЕСИНА

ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ

Древесина относится к одному из весьма распространенных строительных материалов с многовековым опытом применения. Этому в немалой степени способствует то, что она самовосстанавливающийся материал.

Россия занимает первое место в мире по величине лесных массивов. Особенно велики запасы в Сибири, ценные породы древесины имеются в Карелии, на Кавказе, Дальнем Востоке.

Потребность в лесоматериалах удовлетворяется путем комплексной и глубокой переработки древесины. Наряду с такими традиционными материалами, как круглый лес, доски, брусья и т.п. все шире применяют клееные деревянные конструкции и разнообразные изделия, получаемые из отходов лесообработки. Отходы превращают в древесно-стружечные и древесно-волокнистые плиты с ценными и разнообразными свойствами.

Древесина , используя воду, минеральные и химические вещества, преобразуя энергию солнца, в процессе фотосинтеза вырабатывает широкий круг органических соединений, обогащает атмосферу кислородом. Как всякий живой организм дерево состоит из отдельных клеток и сосудов, разнообразных по форме, величине и расположению.

Физические, механические и другие свойства древесины обусловлены особенностями ее состава и строения. Древесина – это волокнистый, анизотропный материал, свойства которого зависят от направления волокон.

В зависимости от строения древесные породы делятся на хвойные и лиственные (кольце- и рассеяннососудистые).

Строение древесины изучается на макро- и микроуровнях.

СТРОЕНИЕ И СОСТАВ

Растущее дерево состоит из корневой системы, ствола и кроны. Промышленное значение имеет ствол, так как из него получается от 60 до 90% древесины

Макроструктура - строение ствола дерева, видимое невооруженным глазом. Обычно изучают три основных разреза ствола: поперечный (торцовый),

радиальный, проходящий через ось ствола, и тангентальный,

проходящий по хорде вдоль ствола.

При рассмотрении разрезов ствола невооруженным глазом или через лупу можно различить следующие основные его части: кора, которая состоит из пробковой ткани (пористая древесина, обеспечивающая тепловую защиту при разных изменениях температуры) и луба (выполняет проводящие функции – это проводящие клетки и ткани). По лубяному слою в растущем дереве доставляются питательные вещества, необходимые для развития, от кроны к корням.

За лубом находится камбий (состоит из древесных клеток, способных к делению или синтезу). Этот слой обеспечивает рост дерева путем деления клеток, для этого необходимы питательные вещества, поэтому луб и камбий находятся рядом. Ежегодно в вегетативный период камбий откладывает в сторону коры клетки луба и внутрь ствола – клетки древесины. Слой камбия образуется за период – годовой слой.

За клетками камбия находится древесина (основная часть ствола), разделенная на две части – заболонь (состоит из проводящих клеток по которым осуществляется вертикальный (восходящий) поток, по клеткам заболони вода из корней попадает в крону и участвует в процессе синтеза, клетки заболони имеют очень высокую влажность). Внутренняя часть древесины – ядро (образуется за счет отмирания клеток заболони (клетки ядра выполняют механические функции).

В самом центре древесины находится слой очень тонких клеток - сердцевина (первичный росток, клетки сердцевины - не прочные, рыхлые). Загнивание дерева начинается с сердцевины.

Древесина ствола в поперечном разрезе состоит из ряда концентрических годичных) колец, располагающихся вокруг сердцевины. Каждое годичное кольцо состоит из двух слоев: ранней (весенней) древесины, образовавшейся весной или в начале лета, и поздней (летней) древесины, которая образуется к концу лета.

Ранняя древесина светлая и состоит из крупных, но тонкостенных клеток; поздняя древесина более темного цвета, менее пориста и обладает большей прочностью, так как состоит из мелкопористых клеток с толстыми стенками.

В процессе роста дерева стенки клеток древесины внутренней части ствола, примыкающей к сердцевине, постепенно изменяют свой состав и пропитываются у хвойных пород смолой, а у лиственных – дубильными веществами. В древесине всех пород располагаются сердцевинные лучи, которые служат для перемещения влаги и питательных веществ в поперечном направлении и создания запаса этих веществ на зимнее время. У хвойных пород они обычно очень узки и видны только под микроскопом. Древесина легко раскалывается по сердцевинным лучам, по ним же она растрескивается при высыхании.

МИКРОСТРУКТУРА

Древесные клетки в дереве по функциям разделяются на:

проводящие (осуществляется транспортировка жидкости);

запасающие (содержащие запас питательных веществ);

механические (опорные) определяют свойства древесины.

Группы одинаковых клеток образуют древесные ткани.

Проводящие клетки находятся в заболони и ранней зоне годового слоя:

трахеиды (в хвойных породах)

сосуды (в лиственных породах).

Механические клетки:

- трахеиды (в хвойных породах)

- либриформ (составляют основную массу ствола) (в лиственных породах).

Запасающие клетки находятся в сердцевинных лучах, образуя горизонтальные каналы.

Свойства древесины определяются строением оболочки древесной клетки.

микрофибриллами.

Микрофибрилла состоит из цепных молекул целлюлозы (природный полимер). (С6Н10О5)n – молекула имеет форму цепочки.

В клеточной оболочке содержатся и другие природные полимеры – лигнин и гемицеллюлоза,

которые размещаются между

микрофибриллами.

Древесина содержит – 30% целлюлозы, 25% лигнина, 25% гемицеллюлозы.

Древесина хвойных пород отличается от древесины лиственных более простым и правильным строением. Она состоит из трахеид, сердцевинных лучей, паренхимных клеток и смоляных ходов.

Трахеиды (от греч. tracheia – дыхательное горло и eidoc –

вид) имеют форму сильно вытянутых волокон с кососрезанными концами.

Ранние трахеиды – образуются весной и в начале лета. Они служат для проведения воды с растворенными минеральными веществами. Характерной их особенностью являются большие внутренние полости и тонкие стенки, на годовом слое они наиболее светлые, рыхлые и слабые, образуют раннюю древесину.

Поздние трахеиды образуются в конце лета. Стенки их сильно утолщены, внутренние полости малы, поры мелкие, малочисленные. Выполняют механическую функцию, придавая древесине прочность. На годовом слое они наиболее темные, плотные и крепкие, образуют позднюю древесину.

Паренхимные клетки – это одна из разновидностей живых растительных клеток, в которых откладываются запасные питательные материалы (крахмал, масла и др.). По внешнему виду – это четырехгранные призмы, стенки обычно тонкие, состоящие из целлюлозы и лигнина.

Древесина лиственных пород имеет более сложное строение. Причиной этого является сильное развитие сосудов, которые смещают соседние клетки, вследствие чего нарушается правильность

иоднородность строения.

В состав древесины лиственных пород входят сердцевинные лучи, сосуды, трахеиды (не всегда), волокна либриформа

ипаренхимные клетки.

Либриформ – это механическая ткань, являющаяся главной составной частью древесины всех лиственных пород. Волокна либриформа являются наиболее прочными элементами в древесине лиственных пород

ивыполняют механические функции.

Сердцевинные лучи в древесине всех лиственных пород развиты значительно сильнее, чем у хвойных пород. Они построены исключительно из паренхимных клеток, несколько вытянутых по длине луча.