В сложно организованном теле высших растений, к которым относятся древесные породы, составляющие их клетки имеют разнообразную форму и величину. Однако все виды клеток можно разделить на две основные группы: паренхимные— округлой или многогранной формы, в большинстве случаев с тонкими стенками и примерно одинаковыми размерами по трем направлениям (от 0,01 до 0,1 мм); прозенхимные, главные признаки которых — вытянутая, напоминающая волокно форма и, часто, утолщенные в той или иной мере оболочки (диаметр 0,01—0,05 мм, длина 0,5—3 мм, иногда до 8 мм). Совокупность клеток одинакового строения, выполняющих одни и те же функции, образуют ткани, которые также могут быть разделены на паренхимные и прозенхимные. Более детальная классификация тканей растения основана на их функциях.
По этому признаку ткани делят на покровные, расположенные на самой поверхности растения и непосредственно подверженные воздействию внешней среды (кожица, пробка); механические, придающие растению способность сопротивляться механическим воздействиям (либриформ); проводящие, служащие для проведения воды с растворенными питательными веществами (например, сосуды); запасающие, являющиеся хранилищами запасных питательных веществ (древесная паренхима); ассимиляционные, главная функция которых — усвоение углерода. В строении древесины принимают участие механическая, проводящая и запасающая ткани; в коре к ним присоединяется покровная ткань, а ассимиляционная наибольшего развития достигает в листьях.
Строение древесины
Древесина — слоисто-пористый материал растительного происхождения. Состоит из многообразных клеток, связанных между собой порами. Строение древесины сложно и совершенно. Природа создала материал с такими уникальными качествами как: твердость, низкая тепло-, звукопроницаемость, высокая прочность. Дерево с легкостью поддается обработке инструментами, хорошо склеивается. Древесина была и остается ведущим материалом для изготовления домов.
Макроскопическое строение древесины
Если на срезе заметно строение штамба невооруженным взглядом, то говорят о таком понятии, как макростроение древесины. Бывает, что не вся плоскость среза окрашена равномерно: ближе к центру она может быть темнее, а дальше — светлее. Темная часть, самая прочная, созданная из мертвых клеток ткани, является ядром, а светлая — заболонью. Клетки ядра отмирают из-за закупорки проводящих сосудов смолой. Породы древесины с такой окраской называют ядровыми (дуб, сосна, ясень, лиственница). Если срез окрашен равномерно, то такие породы являются безъядровыми (ольха, береза).
Каждый год жизни отмечается на стволе увеличением слоя древесины определенного размера, который зависит от возраста, условий жизни растения, скорости роста. Такие слои называют годичными кольцами. Они особенно ярко видны на спилах хвойных пород.
Годичное кольцо содержит два таких слоя ткани, как:
- Ранний мягкий. Возникает в первой половине годичной вегетации. Имеет светлую окраску. Находится у центра ствола.
- Поздний твердый. Создается во второй половине годичного роста. Отличается темной окраской. Располагается ближе к коре.
По каналам ранней ткани транспортируются питательные элементы к вершине и обратно. Зона позднего слоя защищает растение от механических повреждений. В комле находятся самые узкие кольца. Из-за плохих условий произрастания они могут иметь волнистость, что повышает декоративность древесной массы. Древесный материал с самыми узкими кольцами считается лучшим.
От коры по радиусу к центру растения протягиваются светлые линии, используемые для перемещения питательных элементов. Эти линии называются сердцевинными лучами. Лучи характерны для всех пород. Они отчетливо видны на срезах. Ширина лучей меняется в пределах 0,05 — 1 мм. Их размер непосредственно зависит от условий жизни растения. Сердцевинные лучи ответственны за текстуру древесной массы. Некоторые из них прерываются далеко от сердцевины. Такие лучи называются вторичными в отличие от первичных, которые доходят до нее.
Читайте также: Диваны с тканью города
На поперечном разрезе лиственных пород замечаются небольшие отверстия, которые являются сосудами растения. Они поставляют дереву воду и питание. Если в раннем слое лежат крупные сосуды, а в позднем — мелкие, то такой сосудистый рисунок соответствует кольцесосудистой материи (дуб, вяз, ясень). Она отличается прочной древесной массой. Равномерное расположение сосудов по годичному кольцу соответствует мягкой рассеяннососудистой ткани (береза, осина). Весной с некоторых деревьев (береза, сахарный клен) собирают сок, перерезая их сосуды.
Для строения хвойных пород характерны протоки, наполненных смолой. Это смоляные ходы, которые свойственны лишь некоторым хвойным деревьям. Например, пихта и можжевельник их не имеют. Смоляные ходы разных направлений создают одну смолоносную систему.
Самый центр ствола занимает сердцевина, рыхлая масса, пронизывающая растение снизу доверху. Быстро поддается разложению. Она создается в начале жизни дерева. На срезе сердцевина представляется в виде отметины, как правило, круглой формы диаметром 2 — 5 мм. Лиственные породы имеют сердцевину большей площади, чем хвойные. Наибольшую сердцевину имеет бузина.
Тонкий слизистый слой клеток, лежащих в области между корой и древесиной, именуется камбием. Он вырабатывает микроэлементы для роста древесной ткани, принимая от луба питательные элементы. Начинаясь весной, процесс синтезирования новых клеток заканчивается осенью. Этим объясняется слоистое строение древесной массы.
Микроскопическое строение древесины
Только микроскопическое строение древесины отвечает в полной мере на вопрос: что же такое древесина? Множество разнообразных клеток, скрепленных между собой — это есть древесная масса. Каждая клетка наполнена протопластом, а межклеточное пространство — сложными полимерными соединениями. Однозначные по строению и функциям клетки создают соответствующие ткани: механические (опорные), проводящие и запасающие.
Оболочка клетки создана из природных высокомолекулярных полимеров: углеводов (70 — 80%) и лигнина (20 — 30%). Углеводная часть представлена холоцеллюлозой, гемицеллюлозой и целлюлозой. Лигнин — аморфное вещество, связывающее целлюлозные волокна между собой, благодаря чему целлюлоза приобретает прочность и эластичность. Лигнин и целлюлоза пропитывают стенки клеток, вызывая их одревеснение. В результате оболочка становится жесткой, твердой, по своей прочности не уступающая железобетону.
Химический состав древесины и коры
Ткань древесной массы создана из клеток. Поэтому все химические компоненты располагаются в клеточных оболочках. Древесина состоит из минеральных и органических компонентов. К минеральным (неорганическим) веществам относятся элементы, которые остаются после сгорания древесной ткани (зола). Их величина составляет 1% от общей массы. По химическому составу эти элементы представляют собой смесь разных солей, растворимых (натрия, калия) и нерастворимых (магния, кальция, железа) в воде.
Остальную часть занимают органические составляющие, занимающие 99% общей массы. Их элементный состав содержит 49 — 50% углерода, 43 — 44 % кислорода, 6 % водорода и 0,1 — 0,3 % азота.
Органические вещества представлены в виде двух групп:
- Структурные компоненты, образующие структуру клетки (целлюлоза, холоцеллюлоза, гемицеллюлоза, лигнин).
- Экстрактивные вещества — компоненты, которые можно извлечь из древесины растворителями (экстрагировать). Они не входят в состав клеточной стенки. К ним относятся эфирные масла, красители, дубильные вещества, жиры, пектины. Древесина обязана им запахом, цветом, вкусом, сопротивлению гниению и болезням. Экстрактивные элементы составляют 3 — 5% от общей массы органических компонентов.
Химический состав лиственных пород отличается от хвойных большим содержанием структурных компонентов (гемицеллюлозы), но меньшим содержанием лигнина. В зависимости от географического места произрастания, возраста растения химический состав может меняться в пределах одной породы.
Читайте также: Роза из нажелатининой ткани
Химический состав коры отличается повышенным содержанием экстрактивных веществ, лигнина и пониженным содержанием целлюлозы. Доля неорганических веществ в общем количестве составляет 10-15 %, это в 10 раз больше, чем в древесине. Преобладающими элементами золы являются кальций (82-95 %), калий, магний.
Кора — ценное растительное сырье:
- Дубильные вещества незаменимы при выделке кож.
- Экстрактивные компоненты находят применение в медицине.
- Кору используют в качестве топлива.
- Измельченная кора служит основой корокомпостов в сельском хозяйстве.
Разные химические составы коры и древесины приводят к необходимости перерабатывать их раздельно.
Пороки древесины
Повреждения всей структуры древесины или отдельных участков, которые снижают качество и ограничивают применение, называются пороками древесины. Некоторые пороки возникают в растущем дереве, другие — при хранении или эксплуатации сырья. Качество древесной массы определяется в соответствии с видами и размерами пороков, их расположения, назначения продукции.
ГОСТ 2140-81 устанавливает классификацию пороков по следующим группам:
- Сучки, основания бывших ветвей.
- Трещины, разрывы ткани вдоль волокон.
- Дефекты формы ствола. К ним относятся сужение ствола, кривизна, овальность, наросты, закомелистость.
- Пороки строения древесины: прожилки, полоски, пятнышки.
- Химические окраски. Они возникают в заготовленном сырье в результате окисления дубильных веществ.
- Грибные повреждения. Их вызывают грибы, которые являются растительными организмами, развивающимися из спор.
- Повреждения насекомыми, птицами. Такой порок ухудшает декоративность и физико-механические качества.
- Инородные включения.
- Покоробленность. Порок возникает в результате обработки материала.
Строение древесины — главные разрезы ствола: корни, кора, крона. Физико-механические свойства и микроструктура древесины
10 лет назад в Канаде нашли останки деревьев, которые росли почти 400 млн лет назад. Древесина тысячи лет служит топливом, материалом для строительства, из нее делают мебель, бумагу, создают шедевры искусства и многое другое.
Понятие древесины
Древесина – это твердая ткань дерева или кустарника без коры. Основную массу дает ствол. Древесину составляют слои, расположенные от сердцевины к коре. Являются сложной тканью, в которой по сосудам поступает влага с микроэлементами от корней к кроне.
При росте дерева его центральная часть постепенно мертвеет. Сосуды, проходящие по ней, тоже постепенно закупориваются.
По расположению крупных сосудов древесину делят на:
- Кольцесосудистую – ильм, акация, дуб – самые большие сосуды находятся у центра. У кольцесосудистых деревьев древесина тяжелая и отличается прочностью.
- Рассеянно-сосудистую – бук, береза, рябина – сосуды размещены почти равномерно.
В древесине большинства растений хорошо заметны так называемые кольца роста (годичные или годовые), и сердцевинные (радиальные) лучи. Внутри годичного кольца есть ранняя зона, формирующаяся весной, и поздняя зона, формирующаяся летом. По сердцевинным лучам движется вода, содержащая питательные элементы и вещества.
Состав и строение древесины изучают по разрезам, они бывают трех видов:
- Поперечный (торцовый) – производится поперек.
- Радиальный – производится непосредственно через сердцевину вдоль.
- Тангенциальный – не касаясь сердцевины, параллельно росту.
Ствол дерева: его строение
Ствол состоит из следующих элементов:
- Кора – внешний поверхностный слой.
- Луб – находится под корой (под ее пробковой прослойкой) и покрывает заболонь.
- Камбий – клеточный активный слой, в котором происходит весной и летом деление клеток. С середины осени и зимой деление прекращается до следующей весны. Процесс четко виден при поперечном разрезе. Так появляются годичные кольца.
- Заболонь – по ней доставляются полезные вещества и влага вверх от корней к кроне.
- Ядро – зрелая древесина. Физиологические процессы в ядре не происходят. Слой считается «мертвым». Ядро хвойных пород содержит много смол. Темнее по цвету, чем заболонь.
- Сердцевина – относительно мягкая и рыхлая, находится под защитой твердых слоев.
Читайте также: Можно шторы ткань блэкаут
Молодой ствол дерева состоит из мягкого и пропитанного влагой слоя – заболони. Постепенно часть заболони отмирает и образуется сердцевина.
Породы деревьев, имеющие ядро, называются ядровыми (почти все хвойные породы, часть лиственных). Породы деревьев, у которых сердцевина отмирает, но ее цвет не меняется, называются спелодревесные (осина, ель).
У третьей группы деревьев сердцевина не отмирает, их называют «заболонные» или «безъядровые» (береза, груша). Существует в древесине некоторых лиственных пород деревьев ложное ядро (береза, ольха). Оно отличается от настоящего тем, что может пересекать контуры годичных колец.
Свойства древесины
Основные свойства делятся на:
Механические
- Прочность – устойчивость к разрушающим механическим усилиям. При поперечном воздействии прочность снижается до 8 раз.
- Упругость – способность сопротивляться изменению объема и формы при механических усилиях. Зависит от равномерности слоев и размеров радиальных лучей. На упругость влияет влажность.
- Вязкость – способность гнуться не разрушаясь. Увеличивается при повышении влажности.
- Степень устойчивости к деформации.
Физические
- Внешние (например: окраска, текстура, запах).
- Гигроскопичность – способность отдавать и поглощать влагу.
- Плотность. Зависима от влажности. Уровень оптимальной влажности не более 15%. Высокая плотность обеспечивает хорошую прочность.
- Твердость – способность древесины противостоять воздействию твердых тел (шурупов, гвоздей). Рассчитывается методом Бринелля или методом Янка. Плотность и направление волокон в зоне воздействия влияют на твердость. Существует 5 видов твердости: очень мягкая (пихта), мягкая (береза, липа), средней твердости (вяз, орех), твердая (ясень, яблоня, вишня), очень твердая (сукупира, мутения, тис). Твердость лиственницы сравнивают с камнем.
- Теплопроводность.
- Звукопроводность
- Электропроводность.
Химические: Устойчивость к действию кислот и щелочей, газов. В лиственных породах содержится меньше целлюлозы, чем в хвойных. Этим объясняется их пониженная химическая стойкость.
Технологические
- Способность держать крепления из металла (гвоздей, шурупов).
- Износостойкость (способность не разрушаться при трении). Чем суше, тверже и плотнее древесина, тем выше стойкость к износу.
- Пластичность.
- Сопротивление расколу (делению на волокна под ударами клина). Увеличивается вместе с вязкостью.
Древесина как стройматериал
Положительные свойства древесины как стройматериала:
- Прочность при относительно небольшой плотности.
- Хорошие теплоизолирующие свойства (низкая теплопроводность).
- Удельная прочность приближается к показателю стали и выше, чем у кирпича и бетона.
- Жесткость близка к незакаленной стали.
- Слабо подвержена линейному расширению.
- Долговечность.
- Слабо подвержена механическим вибрациям.
- Прекрасно проводит радиоволны.
Серьезным недостатком является неоднородность древесины, что приводит к разбуханию, деформации, усыханию.
В настоящее время методы защиты древесины гарантируют долговечность. Технология изготовления клееного бруса практически полностью избавляет от этого недостатка.
Пороки древесины
К порокам древесины относят:
- Наличие сучков.
- Природные и приобретенные трещины.
- Кривизна ствола.
- Неравномерное расположение волокон, измененные формы годичных колец.
- Поражения, нанесенные грибами (окрашивающие и разрушающие грибки).
- Наличие биологических повреждений (червоточины).
Химический состав древесины
По своему химическому составу древесина всех деревьев практически одинакова.
Из этих элементов складываются вещества. Древесина на 1% состоит из неорганических химических веществ (зола, образуется при сжигании) и 99% составляют органические.
- Смола, эфирные масла и другие экстрактивные вещества. Составляют примерно 5%.
- Ароматические – лигнин. Составляет до 30%.
- Холоцеллюлоза (углеводы). Составляет 70 – 80%.
Холлоцеллюлоза в свою очередь состоит из целлюлозы (40 – 50%) и гемицеллюлозы (20 – 30%).
- Свежие записи
- Балкон в многоквартирном доме: является ли он общедомовым имуществом?
- Штраф за остекление балкона в 2022: что это и как избежать наказания
- Штраф за мусор с балкона: сколько заплатить за выбрасывание окурков
- Оформление балконного окна: выбираем шторы из органзы
- Как выбрать идеальные шторы для маленькой кухни с балконом
- Правообладателям
- Политика конфиденциальности
Мастерица © 2023
Информация, опубликованная на сайте, носит исключительно ознакомительный характер