Макроскопическое строение древесины

Заболонь и ядро. Изучая макроскопическое (наблюдаемое невооруженным глазом) строение древесины, можно обнаружить, что у одних пород древесина окрашена равномерно, а у других центральная часть темнее наружной. Темноокрашенная часть называется ядром, а наружная светлая зона — заболонью (см. рис. 1.2). У некоторых пород центральная часть, не отличаясь по цвету от наружной, содержит (в растущем дереве) значительно меньше воды и называется спелой древесиной. Породы, имеющие ядро, называются ядровыми, а породы со спелой древесиной — спелодревесными. Если же между центральной и периферической частями древесины нет разницы ни в цвете, ни в содержании воды, то породы называются заболонными.

Полагают, что ядро образуется у всех пород, только у одних темная окраска его возникает¹ всегда или при определенных условиях, а у остальных оно остается светлым. Следовательно, спелая древесина — это неокрашенное ядро.

Окрашенное ядро среди хвойных пород имеют лиственница, сосна, кедр, тис, можжевельник; среди лиственных — дуб, ясень, вяз, ильм, карагач, грецкий орех, тополь, ива, рябина и др. К за-болонным породам относятся многие лиственные — береза, ольха, липа, граб, клен, самшит, груша, орешник и др. Спелую древесину среди хвойных пород имеют ель и пихта, а среди лиственных — бук, осина и некоторые другие.

В раннем возрасте древесина всех пород состоит только из заболони, и лишь с течением времени у некоторых пород образуется ядро. У одних пород образование ядра начинается рано (у дуба, например, на 8... 12-й год) и заболонь бывает узкой. У других пород ядро образуется значительно позднее (у сосны в возрасте 30... 35 лет), что обусловливает наличие широкой заболони. Переход от заболони к ядру может бьггь резким (тис) или постепенным (грецкий орех). С возрастом диаметр ствола увеличивается и доля ядра возрастает за счет перехода части заболонной древесины в ядровую. Так, у дуба объем ядра при диаметре ствола 15 см составляет примерно 50 % объема заболони; при диаметре 30 см ядро в 3...5 раз больше заболони по объему, а при диаметре 60 см на заболонь приходится всего 10 % объема ядра.

Рис. 3. Схема формирования ствола

Годичные слои. Каждый год на стволе откладывается слой древесины. Схематически ствол можно представить в виде системы насаженных один на другой конусов. На рис. 3 изображена схема формирования ствола тринадцатилетнего дерева. На нижнем поперечном срезе показаны десять концентрических полуокружностей, а на верхнем пять. Следовательно, потребовалось соответственно 3 года и 8 лет для того, чтобы дерево достигло той высоты, на которой сделаны поперечные срезы. На поперечном срезе годичные слои имеют вид концентрических кольцевых полос разной ширины.

Годичные слои заметны у многих пород, но особенно хорошо у хвойных. На радиальном разрезе годичные слои имеют вид продольных параллельных полос, а на тангенциальном — извилистых V-образных полос (рис. 4).

Ширина годичных слоев сильно колеблется в зависимости от многих факторов:

породы, возраста, условий произрастания, положения в стволе.

Наиболее узки|е годичные слои (до 1 мм) образуются у медленно растущих пород ((самшита), а наиболее широкий (1 см и больше) характерны дл^ быстро растущих пород (тополя, ивы). В стволе дерева годичные слои шире, чем в ветвях. В молодом возрасте и при благоприятных условиях роста образуются более широкие годичные слои.

По радиусу ствола ширина годичных слоев не остается постоянной и изменяется так: у сердцевины располагается ряд сравнительно узких годичных слоев, затем следует зона более широких слоев, а дальше по направлению к коре ширина слоев постепенно уменьшается. Площадь годичного слоя сначала довольно быстро увеличивается в направлении от сердцевины к коре, достигает максимума, после чего постепенно уменьшается.

.

Рис. 4. Вид годичных слоев на главных разрезах:

Годичные слои на противоположных сторонах ствола иногда имеют неодинаковую ширину; если такая неравномерность распространяется на большое число соседних годичных слоев, то ствол приобретает эксцентричное строение, причиной которого часто является неравномерное развитие кроны и корневой системы (деревья опушек) или действие ветра, вызывающее/изгиб ствола. Особенно хорошо заметно эксцентричное строение в боковых ветвях; у лиственных пород сердцевина ветви бывает смещена ближе к нижней стороне, а у хвойных — к верхней.

У многих пород четко видно, что годичный слой состоит из двух частей (см. рис. 1.4): внутренней, обращенной к сердцевине более светлоокрашенной и мягкой части, — ранней древесины (она образуется в первой половине вегетационного периода), и наружной, обращенной к коре более темной и твердой части, — поздней древесины. Различие между ранней и поздней древесиной сильнее выражено в хвойных породах (особенно в лиственнице) и в меньшей мере — во многих лиственных породах, поэтому годичные слои хорошо видны в хвойных породах и часто слабо заметны в лиственных.

В растущем дереве по ранней древесине годичных слоев происходит передвижение воды вверх по стволу, а поздняя древесина выполняет преимущественно механические функции. В зависимости от породы, возраста, условий произрастания, положения в стволе соотношение между ранней и поздней древесиной может сильно изменяться.

В хвойных породах содержание поздней древесины в годичных слоях в направлении от сердцевины к коре сначала увеличивается, достигает максимума, а затем в слоях, расположенных ближе к коре, уменьшается. По высоте ствола содержание поздней древесины убывает по направлению от комля к вершине и может снизиться в 1,5...2 раза.

Поскольку поздняя древесина плотнее, прочнее и темнее ранней, от количества именно поздней древесины зависят плотность, прочность, а также, в значительной мере, и цвет древесины в целом.

Сердцевинные лучи. На поперечном разрезе некоторых пород (например, дуба) хорошо видны светлые блестящие линии, расходящиеся от сердцевины к коре по радиусам и называемые сердцевинными лучами. Сердцевинные лучи есть в древесине всех пород, но лишь у немногих пород они настолько широки, что ясно видны на поперечном разрезе невооруженным глазом.

Ширина сердцевинных лучей, измеряемая на поперечном разрезе ствола, колеблется в зависимости от породы от 0,005 до 1 мм. По ширине различают три типа лучей: 1) очень узкие, не видимые невооруженным глазом; 2) узкие, трудно различимые невооруженным глазом; 3) широкие, ясно видимые невооруженным глазом. Последние могут быть настоящими или ложноширокими (агрегатными), т.е. состоящими из пучка близко расположенных друг к другу узких лучей.

Настоящие широкие лучи имеют дуб, бук (рис. 1.5) и платан; ложноширокие (агрегатные) лучи — граб, ольха и лещина. Узкие, но все же различимые невооруженным глазом лучи у древесины кленов, ильмовых пород (вяза, ильма, карагача), липы, кизила и некоторых других. Очень узкие лучи, которые можно лишь иногда заметить на строго радиальном разрезе (лучше расколе), свойственны древесине всех хвойных и многих лиственных пород (ясеня, березы, осины, тополя, ивы, груши, рябины и др.). У некоторых пород лучи расширяются при пересечении границ годичных слоев (бук).

На радиальном разрезе древесины сердцевинные лучи заметны в виде поперечных блестящих полос или пятен, окрашенных темнее или светлее окружающей древесины (см. рис. 1.5, б). Ширина полосок зависит от высоты лучей, а длина — от степени совпадения плоскости разреза с направлением луча. У некоторых пород эти полоски образуют на радиальном разрезе красивь й рисунок (платан, клен, ильм и др.).

На тангенциальном разрезе сердцевинные лучи имеют веретено- или чечевицеобразную форму (см. рис. 1.51 в); высота их в зависимости от породы колеблется в широких пределах (от 50 мм у дуба до долей миллиметра у хвойных пород). |

В растущем дереве сердцевинные лучи служат в основном для проведения воды и питательных веществ в горизонтальном направлении и для хранения запасных питательных веществ зимой. Они выполняют определенную механическую функцию.

Сердцевинные повторения. Так называются заметные на продольных разрезах древесины некоторых лиственных пород буроватые или коричневатые черточки, полоски или пятнышки, расположенные главным образом у границ годичных слоев. По своему цвету и строению они напоминают сердцевину. Ранее считали, что сердцевинные повторения (прожилки) возникают в результате повреждения камбия насекомыми. Н. Е. Косиченко, В. В. Коровин полагают, что эти микроструктурные аномалии могут быть вызваны и другими причинами. Они встречаются преимущественно в нижней части ствола лиственных пород (березы, ольхи, рябины, груши, клена, ивы и др.) и изредка у хвойных (пихты). Присутствие этих образований в древесине некоторых пород настолько постоянно (у березы), что они могут служить диагностическим признаком при распознании породы по древесине.

Сосуды. На поперечном разрезе древесины некоторых лиственных пород (дуба, грецкого ореха и др.) можно заметить небольшие отверстия, представляющие собой поперечные разрезы сосудов. Сосуды имеют форму трубок разной величины и являются характерным элементом строения древесины лиственных пород (у хвойных пород сосудов нет). В растущем дереве по сосудам из корней в крону поднимается вода.

Сосуды делят на крупные, ясно видимые невооруженным глазом, и мелкие, не различимые невооруженным глазом. У ряда пород мелкие сосуды собраны в группы, которые можно обнаружить без микроскопа. Крупные сосуды чаще сосредоточены только в ранней зоне годичного слоя и образуют на поперечном разрезе пористое кольцо (например у дуба); реже крупные сосуды распределены по годичному слою равномерно (например, у грецкого ореха). Собранные в группы мелкие сосуды при наличии крупных сосудов в ранней зоне располагаются в поздней зоне, где они заметны благодаря более светлой окраске. Если крупных сосудов нет, то мелкие сосуды у большинства пород рассеяны по всему слою; однако их число и величина несколько уменьшаются по направлению к внешней границе слоя.

Описанное распределение сосудов позволяет разделить лиственные породы на кольцесосудистые с кольцом крупных сосудов в ранней зоне каждого годичного слоя (рис. 6, а, б, в) и рассеянно-сосудистые, у которых сосуды, независимо от их величины, распределены по годичному слою более или менее равномерно (рис. 1.6, г).

Рис. 6. Схемы расположения сосудов в древесине лиственных пород:

а, б, в — кольцесосудистые породы соответственно с радиальным, тангенциальным и рассеянным расположением групп мелких сосудов; г — рассеянно-сосудистая порода; 1 — мелкие сосуды в поздней зоне; 2 — крупные сосуды в ранней зоне; 3 — широкие сердцевинные лучи

Резкая разница между ранней и поздней зоной делает годичные слои в кольцесосудистых породах хорошо заметными. В то же время у рассеянно-сосудистых пород нет различия между названными зонами, поэтому годичные слои имеют однородное строение и границы между ними плохо заметны. /

Кольцесосудистыми лиственными породами являются дуб, ясень, каштан съедобный, вяз, ильм, карагач, бархатное дерево, фисташка и некоторые другие. К рассеянно-сосудистым относится большинство лиственных пород; среди них с крупными сосудами — грецкий орех и хурма, а с мелкими сосудами — береза, осина, ольха, липа, бук, клен, платан, тополь, ива, рябина, груша, лещина и др.

Смоляные ходы. Для древесины ряда хвойных пород характерно присутствие смоляных ходов — тонких, наполненных смолой каналов. Они имеются в древесине сосны, кедра, лиственницы и ели; в древесине пихты, тиса и можжевельника смоляных ходов нет. По расположению в стволе различают вертикальные и горизонтальные смоляные ходы; последние проходят по сердцевинным лучам и образуют с вертикальными ходами общую смолоносную систему. Благодаря этой системе обеспечивается добыча смолы подсочкой. Невооруженным глазом можно рассмотреть только вертикальные смоляные ходы, которые на попе речном разрезе заметны преимущественно в поздней зоне годичных слоев в виде беловатых точек.

Наиболее крупные смоляные ходы у кедра — их диаметр в среднем 0,14 мм; диаметр смоляных ходов у сосны 0,1 мм, у ели 0,09 мм, у лиственницы р,08 мм; длина ходов в пределах 10...80 см.

Наибольшее (число смоляных ходов у сосны, довольно много их у кедра, меньше у лиственницы, еще меньше у ели. У двух последних пород смоляные ходы занимают не более 0,2 % общего объема древесины. Однако даже у пород с крупными и многочисленными смоляными ходами их доля в общем объеме древесины менее 1 %. Поэтому сами по себе ходы не могут оказать влияние на свойства древесины, но заполняющая их смола повышает стойкость древесины к гниению.