В статье рассматривается строение древесины, а также возможности применения ее на практике.
Ключевые слова: древесина, кора, годичное кольцо, прирост.
Древесина — является одним из самых древних материалов, используемых человеком. Древесину относят к восстанавливаемым природным ресурсам, в отличие от нефти и газа, однако это вовсе не означает, что можно относиться к ее использованию безответственно. В данной статье рассмотрено строение древесины, ее основные показатели, а также продемонстрированы возможности применения ее на практике.
Древесина является твердым и прочным волокнистым материалом. В первые годы жизни древесина состоит из заболони и только спустя некоторое время, происходит так называемое отмирание центральной части, в ходе которого образуется сердцевина. Сердцевина характеризуется низкой прочностью и состоит из рыхлой первичной ткани, которая может легко загнивать.
В ходе изучения макроскопической структуры древесины было выявлено, что у некоторых деревьев древесина окрашена равномерно, в то время как у других центральная часть темнее наружной. Темная часть древесины называется ядро, а светлоокрашенная — заболонь, которая служит для продвижения воды вверх по стволу и отложения питательных веществ.
На поперечном разрезе ствола можно увидеть годичные кольца, расположенные вокруг сердцевины. Годичные слои нарастают ежегодно, по их числу можно определить какой возраст той части ствола, где прошел разрез.
Параметр — ширина годового кольца, наиболее часто используется учеными — лесоводами для изучения древесины, вследствие простоты ее измерения. Годичные кольца состоят из ранней и поздней древесины. Ранняя древесина светлоокрашенная, формируется весной и в начале лета. Поздняя древесина имеет темную окраску, период ее образования приходится на конец лета и начало осени. Именно количество поздней древесины определяет плотность и прочность древесины, а также в значительной степени цвет древесины.
Первым ученым, который начал изучать раннюю и позднюю древесину считается немецкий биолог Юлиус Сакс. В 1868 году Сакс предположил, что осенний прирост древесины происходит из-за механического давления коры на камбий, в процессе которого и образуются молодые клетки древесины [7]. Однако в трудах М. Бюсгена теория Юлиуса Сакса была отвергнута. Одним из ключевых этапов проверки гипотезы Сакса стали опыты Г. Краббе, который в 1882 доказал, что в летний период усиление давление коры на древесину не наблюдается [1].
Свойства ранней и поздней древесины у годовых колец различаются. В своих работах В.Е Вихров утверждает, что у лиственницы поздняя древесина намного плотнее ранней (в 2,3 раза) [3]. А И. С. Мелехов в свою очередь провел исследования у ели, в ходе которых обнаружил, что поздняя древесина намного жестче, чем ранняя [5].
Одним из главных вопросов для развития науки и практического применения древесины всегда были и остаются исследования в отношении сроков формирования годичного прироста. У разных древесных пород сроки начала и прекращения роста в разные годы жизни значительно отличаются.
С. И. Костин провел обширное исследование в центральной части лесостепи и обнаружил, что годичный прирост у деревьев начинается в конце апреля (среднесуточная температура выше 10°С), а заканчивается в середине сентября [4].
И. С. Мелехов в 1979 году установил, что на Севере в сосняке брусничном период образования камбия происходит раньше в разреженных древостоях, по сравнению с сомкнутыми насаждениями, таким образом, прирост начинается в конце июня [6].
Е. А. Ваганов совместно с И. А. Терским провели исследование, в ходе которого заметили определенную закономерность формирования годичного прироста: период образования ранних трахеид приходится на период прироста свежей массы хвои [2].
В сухом состоянии древесина состоит из следующих компонентов: целлюлоза, лигнин, гемицеллюлозы, экстрактивные и золообразующие минеральные вещества.
Целлюлоза (составляет практически 50 % древесного вещества) — это полисахарид, при химическом разложении которого образуется глюкоза.
Лигнин (в хвойных породах составляет 23–33 %, а в лиственных 16–25 %) — межклеточное вещество, в большинстве случаев используется в качестве топлива для регенерации варочных растворов.
Гемицеллюлозы служат для сцепления волокон в производстве бумаги. С помощью экстрактивных веществ определяют прочность, плотность, цвет, запах, вкус, гигроскопичность, а также огнестойкость древесины.
Древесина имеет широкий спектр применения и на протяжении многих веков остается одним из важнейших видов сырья. По объему использования с древесиной не может сравниться практически никакой материал. В природном виде древесину обычно используют в качестве строительного материала или топлива, а в химически обработанном виде — сырье для производства бумаги, а также искусственного волокна. В процессе взаимодействия целлюлозы с каустической содой с присутствием серной и азотной кислот можно получить: целлофан, целлулоид, фотопленки, нитролаки [8].
Широкое применение древесина нашла благодаря ее физико-механическим свойствам. Древесина обладает низкой теплопроводностью и высокой прочностью, благодаря чему легко подвергается обработке.
Ученые на протяжении многих столетий исследуют качественные характеристики древесины. В настоящее время перед лесоводами стоит задача изучить плотность, способность сохранять форму при различных нагрузках, а также сопротивляемость различным внешним воздействиям. Изучение всех этих вопросов позволит расширить сферы промышленного использования древесины, а также поднимет древесиноведение на новую ступень.
Литература:
- Бюсген М. Строение и жизнь наших лесных деревьев. Перевод с разрешения автора А. Битриха. Под ред. Л. И. Яшнова. — С.-Пб.: Типография С.-Пб. Градоначальста, 1906. — 376с.
- Ваганов Е. А. Анализ роста деревьев по структуре годичных колец/ Е. А. Ваганов, Т. А. Терсков. — Новосибирск: Наука, Сиб. отд.,1977. — 95с.
- Вихров В. Е. Диагностические признаки древесины / В. Е. Вихров. — М.: АН СССР, 1959. — 132с.
- Костин С. И. Связь колебаний прироста деревьев с солнечной активностью / С. И. Костин // Лесной хозяйство. — 1965. –№ 4. — 12–14с.
- Мелехов И. С. Лесоведение / И. С. Мелехов. — М.: Лесн. промсть., 1980. — 408с.
- Мелехов И. С. Значение структуры годичных слоев и ее динамики в лесоводстве и дендроклиматологии // Известия вузов. Лесной журнал.1979. № 4–6 — 14с.
- Серебряков В. К. Очерки истории ботаники. Часть первая. М.: Государственное учебно-педагогическое издательство Наркомпроса РСФСР, 1941. — 247с.
- Уголев Б. Н. Древесиноведение с основами лесного товароведения /Б. Н. Уголев. — Учебник для лесотехнических вузов. — 2-е изд., перераб. и доп. — М.: Лесная промышленность, 1986. — 368с.
