Дерево. Части дерева

Дерево состоит из корней, ствола (стебля) и кроны. Каждая из этих частей выполняет соответствующую задачу.

Корни в своей совокупности образуют корневую систему. Основной корень и добавочные корни служат для удерживания дерева в почве. Корневые волоски впитывают из почвы необходимые для жизни и роста дерева воду с растворенными в ней питательными солями.

Ствол удерживает крону дерева и служит для переноса и накопления строительных и питательных веществ. В зависимости от строения ствола дерево обозначается как древовидного и кустовид- ного типов (рис. 2.9 и 2.10).

Крона состоит из ветвей, почек, листьев или хвои, цветов и плодов. Благодаря фотосинтезу крона способствует росту дерева, кроме того, обеспечивает его размножение (см. рис. 2.9).

Крона у свободно стоящих деревьев полностью сформирована (так называемые свободносто- ящие деревья), у деревьев, которые растут в насаждениях, — достаточно слабая, у деревьев, которые растут на кромке насаждений, — чаще всего односторонняя.

2.2.2. Процесс питания дерева

Дерево самостоятельно образует необходимые для его жизни и роста компоненты.

Для этого дерево поглощает через многочисленные устьица на нижней стороне листьев диоксид углерода из воздуха и неорганические минеральные вещества из почвы. Диоксид углерода и вода в листьях с помощью хлорофилла и солнечного света к качестве источника энергии превращаются в сахар и крахмал. Освобождающийся при этом кислород через устьица листьев выделяется обратно в воздух. Превращение поглощаемых деревом неорганических, чужеродных веществ в органические, аутогенные вещества называют ассимиляцией. Так как это превращение происходит только на свету, то есть в дневное время, этот процесс также называют фотосинтезом (рис. 2.11). Хвоя выполняет в основном те же функции, что и листья.

Из сахара и крахмала дерево образует другие аутогенные органические вепде- ства, в первую очередь глюкозу, затем целлюлозу, лигнин, смолы и жиры. Для этого используются различные элементы, такие, как, например, питательные вещества. Ими являются растворенные в воде азот, фосфор, кремний, сера, калий, кальций, магний и железо, которые впитываются корневой системой.

Для превращения сахара и крахмала в органические вещества необходим кислород, который дерево поглощает с помощью коры и клеток корней. При этом выделяется диоксид углерода. Этот процесс называют диссимиляцией или дыханием. Диссимиляция происходит в основном ночью. 11ри этом дерево не выделяет кислород, а, наоборот, поглощает его.

Поглощение коды и растворенных в ней питательных веществ происходит в основном благодаря силе всасывания корней и корневой системы. Из-за испарения, так называемой транспирации, воды в листьях возникает разряжение, которое заставляет фунтовые воды через направляющие клетки заболони, ксилему, подниматься к листьям или хвое.

Транспорт воды дополнительно поддерживается диффузией и осмосом, а также силой сцепления и капиллярными силами. В клетках луба, флоэме, синтезированные деревом питательные вещества переносятся к зонам роста или накопительным клеткам корней и ветвей.

Строительные вещества используются деревом ;ыя образования клеток или роста. Этот рост протекает в соответствии с определенной закономерностью в зонах роста, особенно в камбии.

Наряду с ростом деревьев в них происходит разрушение отмерших листьев, веток и других частей дерева, находящихся над и под землей.

Грибы и бактерии разлагают органические растительные вещества снова на С0₂, воду и минеральные вещества. Поэтому лес пе знает отходов, а вещества, возникшие в результате процесса разложения, вновь используются как питательные.

2.2.3. Рост дерева

Рост дерева в наших широтах начинается весной и продолжается до позднего лета и осени. В течение зимних месяцев рост дерева незначителен.

Рост в длину (первичный рост) начинается тогда, когда начинают распускаться верхушечные и боковые почки ствола и веток. В почках находятся зоны роста или вегетации, в которых клетки беспрерывно делятся и удлиняются. Рост в длину продолжается до тех пор, пока клетки камбия не достигнут соответствующей длины.Рост в толщину (вторичный рост) дерева происходит только в слое камбия. Камбий - это тонкий слой клеток, которые имеют цилиндрическую форму и находятся около древесной части дерева (рис. 2.12). В камбии в ]териод роста образуются три типа клеток: клетки, способные делиться до своего собственного роста, лубяные клетки на наружной стороне и клетки новой древесины на внутренней стороне (рис. 2.12). Часть клеток луба деревенеет и образует корковый слой, задачей которого является защита зоны луба от внешних воздействий.

Образование клеток: клетки древесины образуются в несколько этапов из клеток, способных к делению. Такие клетки состоят в основном из клеточной оболочки, протоплазмы и клеточного ядра (рис. 2.13). Похожая на кожицу клеточная оболочка тонкая, прозрачная и мягкая. Протоплазма — это вязкотекучая масса из воды и растворенных в ней солей, белков, жиров, кислот и особых ферментов. Кроме этого, в ней содержатся сахара и красящие вещества. Из отдельных частей протоплазмы самой важной является клеточное ядро. Оно управляет всеми процессами в клетке. В клеточном ядре находятся хромосомы, которые являются носителями наследственной информации клетки и дерева.

Возникновение новых клеток происходит делением. При этом шарообразное ядро сначала принимает форму веретена. Одновременно происходит увеличение длины и деление хромосом. На следующем этапе деления половина хромосом перемещается на один конец веретена, вторая — на другой. После этого посерединеверетена образуется новая клеточная, оболочка. Па этом процесс деления завершен (рис, 2.13). Возникли две новые клетки, лишь одна из которых будет развиваться до тех пор, пока сама не будет способна к делению.

Клетки, способные делиться, являются самой малой организационной формой жизни. После деления или, точнее, отмирания протоплазмы клетка становится плотной массой. На данном этапе клетка состоит из клеточной стенки, которая окружает заполненное водой или воздухом полос пространство.

Клетка, более неспособная к делению, начинает растягиваться. После растягивания длина клетки может увеличиться в несколько раз. Кроме этого, увеличивается диаметр клетки. Из-за этого в протоплазме возникают полости, которые постоянно увеличиваются. Когда рост по длине и толщине закончен, то протоплазма лежит тонким слоем на внутренней стороне клеточной стенки (рис. 2.14).

Клеточная стенка клетки, более неспособной к делению, утолщается прежде всего из-за накопления целлюлозы и лигнина. Длинные нити целлюлозы образуют состоящий из нескольких слоев несущий каркас, в котором на хранение откладывается лигнин. Только благодаря заполнению лиг- пином в образованном из целлюлозы клеточном каркасе образуется «древесина». Готовые клетки древесины, которые связаны с соседними клетками, имеют твердую, жесткую и неизменную форму.Вытянутые подлине клетки, которые преимущественно располагаются в продольном направлении ствола, обеспечивают связь между корнями и листьями или хвоей. Они поддерживают дерево и дают ему прочность. Кроме этого, они образуют систему хранения и транспортировки питательных, строительных и накопленных веществ.

Возникающие при увеличении клетки полости наполняются клеточным соком, водным раствором различных минеральных солей. Этот раствор является для дерева питательными соками (см. рис. 2.11).

Клетки древесины, которые больше не используются как транспортные пути для питательных веществ, состоят из клеточной оболочки и клеточных полостей. В этих клетках клеточные полости частично или полностью наполнены отложенными или содержащимися в древесине веществами, такими, как, например, жир, масло, смола, воск, терпентин, дубильные и красящие вещества.

Полностью развившиеся отдельные клетки древесины: хвойных пород имеют длину от 0,7 до 11 мм при диаметре между 4 и 80 мкм. Клетки древесины лиственных пород имеют длину от 0,1 до 2 мм при диаметре между 5 и 500 мкм. Отдельные клетки находятся между собой в непосредственной связи — через окаймленные поры в хвойных породах и так называемые сеточные поры или ситовидные трубки в лиственных породах (рис. 2.14 и 2.15, см. также рис. 2.21).

2,2.4. Строение ствола

На продольном и поперечном срезах ствола можно увидеть расположение всех возникающих в течение периода роста клеток. Клетки образуют определенные зоны (рис. 2.16).

Клетки луба образуют снаружи корку, или кору.

Древесные клетки лежат ближе к центру, к сердцевине.

Камбий — слой образовательной ткани, из которого образуются древесина и луб.

Кора — состоит из внешнего омертвевшего слоя клеток. В процессе роста кора растрескивается.

Ранняя древесина состоит из клеток, которые образуются весной и летом. Эти тонкостенные клетки более крупные, волокнистые и более светлых тонов.

Поздняя древесина состоит из клеток, которые образуются в конце лета и осенью. Клетки меньшего размера, толстостенные и более темных оттенков.

Годичные кольца состоят из ранней и поздней древесины. По количеству годичных колец можно определить возраст дерева.

В тропической древесине вместо годичных колец встречаются нерегулярные и менее выраженные зоны роста. Поэтому тропическая древесина имеет практически неразличимыеили нерегуляр! ю расположи гные годичные кольца {рис. 2.17).

Внешние годичные кольца служат для rpaiгспортировки соков или воды в дереве. Эта часть древесины называется заболонью. Некоторые породы деревьев имеют тонкий слой заболони, у других заболонь идет от камбия до сердцевины. У большого количества пород деревьев с увеличением возраста дерева происходит ядрообразование. Более старые, внутренние годичные кольца заболони перестают прово дить соки и питательные вещества и заполняются отложенными или содержащимися в древесине веще ствами, такими, как, например, жир, масло, смола, воск, дубильные и красящие вещества. Поэтому дре весила функционирует меньше, становится более тяжелой, прочной и износостойкой. Если при яд- рообразовании внутренних слоев древесины происходит также и изменение цвета, то такую древесину называют внутренней ядровой древесиной. Древесина, в ко торой происходит ядрообразование или клетки, только в незначительной степени служащие питанию дерева, практически не отличаются по цвету от заболони, называют зрелой древесиной. Различают забодонные, ядровые, спел одре веспыс и ядровые спелодревесные породы деревьев (рис. 2.18).

В деревьях ядровых пород отчетливо различимы заболонь и ядровая древесина. К этой группе относятся тис, дуб, сосна, лиственница, ореховое дерево, все фруктовые деревья, кроме груши.

Спелодревесными породами деревьев являются, например, груша, клен полевой, ель, липа, бук лесной и пихта.

Заболонные породы деревьев имеют только заболонь, которая является равномерной твердостью по всему слою. К этой группе относят клен явор и клен остролистный, березу, ольху, граб обыкновенный и осину.

Ядровая спелодревесная порода имеет одновременно ядровую и зрелую древесину, а также заболонь. Примером такой породы является вяз (ильм).2.2.5. Пороки древесины ствола

Пороками древесины являются отклонения от нормального роста дерева, прежде всего ствола (рис, 2.19). Пороки древесины могут появляться при произрастании дерева в экстремальном месте, при нарушении процессов питания и различных погодных воздействиях.

Кривизна или кривоствольность: кривизна ствола — это отклонение оси дерева от прямой линии. Противоположностью кривоствольности является j 1ря мост вольность. Пиленый лесоматериал, например брусья или балки, произведенные из кривых стволов, имеет по разрезанным волокнам более низкий предел прочности на изгиб и предел прочности на растяжение. С другой стороны, изготовленные из кривоствольного леса изогнутые деревянные части имеют благодаря изогнутому расположению волокон более высокую прочность и используются в лодкостроении и изготовлении мебели для сидения.

Сбежмстость: ствол обозначают как сбежистый, если уменьшение диаметра составляет более 1 см на 1 м длины ствола. Пиленый лесоматериал из сильно сбежистых стволов облачает из-за разрезанных волокон пониженной прочностью при изгибе.

Косослойность: при косослойном стволе волокна древесины проходят в продольном направлении спиралью, закрученной вправо или влево относительно ствола. Косослойная древесина деформируется и коробится.

Морозные трещины (морозобоины) и трещины от удара молнии: имеющие большую длину (до нескольких метров), проходящие вдоль продольной оси наплывы и гребни разросшейся древесины и коры. Размер наплыва зависит от количества годовых колец, которые использовались для зарастания лежащей под наплывом трещины. Прежде всего по причине внутренних трещин такая древесина непригодна для многих целей.

Разветвление: при разветвлений два или более ствола оди1 гакового типа срастаются друг с другом около поверхности земли (возникает двойноеядро), или раздваивается молодое дерево. Разветвление считается пороком формы ствола. Пиленый лесоматериал часто непригоден для столярных работ, особенно тогда, когда двойное ядро выросло не полностью. Для некоторых пород дерева, например ореха и красного дерева, возможна переработка разветвлений в ценную фанеру пирамидальной текстуры.

Сучковатость и наросты: сучковатость — это общее понятие для частого прорастания сучков. Для качества стволовой древесины важную роль играют величина и структура сучков. Сучья могут значительно снизить практическую ценность ствола или пригодность к употреблению пиленого лесоматериала, но иногда наличие сучков увеличивает декоративность поверхности. Наросты на стволе являются наплывами над находящимися под ними сучками. Наросшая древесина может быть поражена грибами.

Раковый нарост: наросты н виде шишки или желвака, которые вызываются разрушающими дерево грибами.

Крепь: часто образуется в древесине хвойных пород как реакционная древесина при одностороннем воздействии на дерево, например ветра. Крень является более темной и более хрупкой, чем нормально выросшая древесина, пиленые лесоматериалы имеют склонность к короблению.

Трещины: стволы могут иметь как видимые трещины на поверхности (метиковые трещины), так иневидимые внутренние трещины. Причиной трещин всегда является напряжение. Поэтому трещины могут появляться уже при жизни дерева, например из-за напряжений роста, воздействия ветра и мороза. Чаще всего они возникают на стволе срубленного дерева п результате слишком быстрого высушивания из-за появляющихся усадочных напряжений. При этом опасность возникновения трещин увеличивается, если в стволе уже есть внутренние напряжения, например при эксцентричном расположении ядра или наличии крени. Кольцевая трещина, так называемая отлуп- пая трещина, - это трещина в ядре или спелойдревесине, проходящая между годичными слоями и имеющая значительную протяженность по длине сортимента. Годичные кольца разрываются. Причиной возникновения этих трещин являются напряжения в древесине прежде всего в зонах с неодинаковой шириной годичных колец. Эти трещины появляются в растущем дереве и увеличиваются в срубленной древесине в процессе ее высыхания.

Ядровая гниль: грибы, разрушающие различную древесину, могут поражать в растущем дереве как зрелую древесину, так и ядровую. Сначала пораженная древесина окрашивается, потом, ствол разрушается изнутри наружу. В зависимости от цвета пораженной древесины различают красную гниль (в основном хвойных пород) и белую гниль (лиственных пород).

Эксцентричное расположение ядра: при таком пороке роста сердцевина располагается не точно в центре поперечного сечения ствола. На одной из сторон ствола годичные кольца сжаты сильнее, на противоположной стороне расстояние между ними несколько больше. Пиломатериал из таких стволов подвержен короблению в случае неподходящего разреза.

Пятнистость (окрашивание): под пятнистостью понимают видимые на поперечном разрезе ствола пятна и полосы, отличающиеся по цвету. Для классификации сырьевой древесины по товарным классам пятнистость не играет никакой роли.

Червоточина: растущие или поваленные деревья могут быть поражены живущими в дереве или питающимися древесиной насекомыми или их личинками. Ценность такой древесины снижается.

Внутренняя заболонь — группа смежных годичных слоев, расположенных в зоне ядра, окраска и свойства которых близки к окраске и свойствам заболони. Этот порок бывает на торцах в виде одного или нескольких колец разной ширины и более светлых, чем окружающая древесина, и имеет несколько пониженную твердость. Встречается в ядровой древесине, прежде всего дуба. Кроме этого, при отклонении окраски ценность древесины снижается.

Прорость — на растущем дереве раны могут начать зарастать, но полностью заросшая рана встречается редко. Заросшее место всегда имеет отклонения в расположении волокон, кроме этого, в прилегающей древесине часто развиваются грибные пятна. Дрсвесина теряет свою ценность.

Ройки: при этом, дефекте роста, который часто встречается у граба обыкновенного, поперечное сечение ствола имеет сильно выраженные сужения и расширения годичных колец. Их рисунок имеет волнистые линии. Из-за неравномерного напряжения пиломатериалы подвержены сильному короблению.

Свилеватость: при свилеватости речь идет о сильно измененной структуре древесины. Места свилеватости встречаются как на стволе, так и па утолщении корневой шейки (комелс). Свилеватую древесину трудно обрабатывать, но из-за своей особенной текстуры такая древесина применяется для производства дорогой фанеры и в токарных работах по дереву.

2.3. Строение древесины

Древесина состоит из множества клеток, которые отличаются по типу, форме и выполняемым задачам. Отдельные составные части клетки или древесины зависят от химического состава.