Строение древесины

Растения делятся на низшие и высшие. К низшим относятся бесстебельные растения: бактерии, водоросли, грибы, лишайники. К высшим растениям принадлежат мхи, папоротники, голосемянные и покрытосемянные. Древесные растения, которые дают древесину как материал для разнообразного применения, входят в состав двух последних групп. Широко распространенные на территории России хвойные породы относятся к голосемянным растениям. Среди древесных растений хвойные выделяются формой листьев — игольчатой или чешуйчатой хвоей, большей частью вечнозеленой и смолистой. Почти все хвойные — однодольные растения.

Покрытосемянные отличаются от голосемянных строением цветка; кроме того, покрытосемянные имеют листья в форме пластинок различных очертаний и размеров, с разветвленным жилкованием; в большинстве случаев листья у древесных и кустарниковых пород, растущих в России , на зиму опадают. Покрытосемянные делятся на два класса: однодольные и двудольные; к однодольным относятся бамбуки, бананы, драцены, юкки и некоторые виды пальм; к двудольным — большая часть лиственных пород, произрастающих в России.

Хвойные и лиственные породы отличаются также по строению древесины, которое подробно будет описано ниже. В каждом растущем дереве можно выделить три части: крону (совокупность ветвей, одетых листьями), ствол и корни (рис. 1); эти части имеют различное назначение при жизни дерева и различное промышленное использование.

В листьях кроны при жизни дерева образуются сложные органические вещества, необходимые для питания и роста; эти вещества образуются из углерода, поглощаемого из воздуха и почвы в виде углекислоты, и воды, получаемой из почвы. Указанный процесс может происходить только под влиянием лучистой энергии солнца (на свету), поэтому он называется фотосинтезом. Процесс этот имеет очень важное значение для жизни на Земле. Практически можно считать, что органические вещества на земном шаре обязаны своим происхождением и развитием именно этому процессу; весь животный мир, включая и человека, получает необходимые для питания органические вещества прямо или косвенно из растений.

Промышленное использование частей кроны до последнего времени было ограниченно. Теперь из древесной зелени изготовляют витаминную муку — ценный продукт для животноводства и птицеводства, лекарственные препараты (хвойная хлорофиллокаротиновая паста и др.), технологическую щепу для производства тарного картона и древесноволокнистых плит. Однако до сих пор проблема полного использования частей кроны (ветвей, хвои, вершины), являющихся главными отходами при лесозаготовках, окончательно не решена.

Корни при жизни дерева выполняют несколько функций: тонкие корешки всасывают из почвы воду с растворенными в ней минеральными питательными веществами; толстые корни удерживают дерево в вертикальном положении, проводят воду и хранят запасные питательные вещества. Промышленное использование корней ограниченно. Крупные корни, как и ветви, являются второсортным топливом. Пни и крупные корни сосны через несколько лет после валки деревьев обогащаются смолой и используются для получения скипидара и канифоли. В местах перехода ствола в корни древесина имеет обычно неправильное строение, обусловливающее у некоторых пород (березы, карагача, ореха, платана) красивую текстуру на разрезах; из такой древесины изготовляют художественные и бытовые предметы.

Ствол при жизни дерева служит прежде всего для проведения засосанной корнями из почвы воды с растворенными минеральными веществами (восходящий ток) и растворенных в воде органических пластических веществ, выработанных в листьях (нисходящий ток); кроме того, ствол служит для размещения и поддержания кроны с органами размножения, а также для хранения запасных питательных веществ. Ствол дает основное количество древесины, образуемой растущим деревом, и поэтому имеет главное промышленное значение. Относительное участие отдельных частей растущего дерева в общем его объеме (в процентах) приведено в табл. 1. Приведенные в табл. 1 данные ориентировочны, так как они сильно меняются в зависимости от внешних условий и возраста деревьев. Однако из этих данных видно, что ствол дает более половины всей древесины, образующейся в растущем дереве.

Таблица 1. Относительный объем частей растущего дерева.

Вследствие слоисто-волокнистого строения древесину следует изучать на трех главных разрезах ствола: поперечном (или торцовом) —в плоскости, перпендикулярной оси ствола; радиальном — в плоскости, проходящей вдоль оси ствола через сердцевину, и тангенциальном — в плоскости, проходящей вдоль ствола на том или ином расстоянии от сердцевины.

Разрезы делают острым инструментом во избежание разрыва тканей и сминания отдельных элементов, строго по указанным направлениям, так как косые разрезы часто дают неверную картину строения. На поперечном разрезе ствола можно ясно различить три части: примерно в центре разреза (ствола) находится сердцевина в виде небольшого темного пятнышка; средняя, главная по массе, часть ствола занята древесиной, которая снаружи одета корой.

На границе между древесиной и корой находится тонкий, неразличимый невооруженным глазом слой, называемый камбием. Камбий выполняет важную роль, обусловливая прирост в толщину древесины и коры. Сердцевина сравнительно редко находится в геометрическом центре сечения ствола; обычно она более или менее смещена в сторону, занимая эксцентрическое положение. Диаметр сердцевины большей частью колеблется в пределах 2—5 мм (у бузины достигает 1 см); у многих пород она округлая или овальная, у ольхи треугольная, у ясеня четырехугольная, у тополя пятиугольная, у дуба звездчатая. На продольном разрезе направление сердцевины у хвойных пород более или менее прямое, у лиственных — извилистое; по высоте ствола диаметр сердцевины, наименьший у пня, увеличивается вверх по стволу до кроны, а в пределах, кроны снова уменьшается.

Кора на поперечном разрезе ствола имеет форму кольца, окрашенного обычно значительно темнее древесины. В толстой коре на взрослых деревьях можно различить два слоя с постепенным или резким переходом от одного к другому: наружный, называемый коркой (его назначение предохранять дерево от резких колебаний температуры, испарения влаги и механических повреждений), и внутренний, непосредственно прилегающий к камбию и древесине, лубяной, особенно хорошо развитый и заметный у липы; назначение его в растущем дереве — проводить органические питательные вещества вдоль ствола.

У молодых деревьев кора гладкая, иногда покрыта тонкими опадающими чешуями; при утолщении ствола в коре появляются трещины, углубляющиеся с возрастом. По характеру поверхности кора может быть гладкой, бороздчатой, чешуйчатой, волокнистой и бородавчатой. Бороздчатая кора характеризуется наличием более или менее глубоких продольных и поперечных борозд (дуб), чешуйчатая — наличием чешуек, обычно легко отслаивающихся (сосна). Чешуйки, наслаиваясь друг на друга, могут образовать толстые слои неравномерной толщины, так получается чешуйчато-бороздчатая кора на старых соснах и лиственницах. Волокнистая кора может отслаиваться длинными продольными лентами (можжевельники); бородавчатая кора бывает покрыта мелкими бородавками (бересклет бородавчатый). Цвет коры снаружи изменяется в широких пределах: от белого (береза), светло-серого (пихта), зеленовато-серого (осина) до серого (ясень), темно-серого (дуб) или темно-бурого (ель).

С каждым годом толщина коры увеличивается. Однако вследствие малой величины годичного прироста и постепенного отпада наружных слоев в виде чешуи кора никогда не достигает такой толщины, как древесина. По отношению к объему ствола кора у наших лесных пород составляет от 6 до 25%, в зависимости от породы, возраста дерева и условий произрастания. В табл. 2 приведены ориентировочные данные, показывающие, какую долю общего объема ствола занимает кора у основных пород.

Таблица 2. Относительный объем коры в стволе.

С увеличением возраста относительный объем коры снижается, а с ухудшением условий произрастания повышается. Доля коры в объеме ствола понижается с увеличением диаметра ствола. Толщина коры уменьшается по направлению от корня к вершине. Относительный объем коры по высоте также изменяется. Для лиственницы: у пня кора составляет 29,5%, на высоте 1,3 м — 19%, на 1/4 и 1/2 высоты—13,5% и на 3/4 высоты — 15%.