Внутреннее строение дерева — достоинства и недостатки древесины

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:

1. Структурные компоненты, образующие структуру клетки (целлюлоза, холоцеллюлоза, гемицеллюлоза, лигнин).
2. 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.

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:

1. Дубильные вещества незаменимы при выделке кож.
2. Экстрактивные компоненты находят применение в медицине.
3. Кору используют в качестве топлива.
4. Измельченная кора служит основой корокомпостов в сельском хозяйстве.

Разные химические составы коры и древесины приводят к необходимости перерабатывать их раздельно.

Макроскопическое строение древесины

Макроскопическое строение ствола дерева – это то, что видно невооруженным взглядом, если разрезать дерево или на схеме.

Выделяют следующие слои:

Кора – самый поверхностный слой. Она состоит из поверхностной корки, более эластичного луба и самого нижнего слоя – камбия. Строго говоря, камбий лежит между корой и древесиной, обеспечивая рост и снабжение питательными веществами новых клеток дерева. Активен с весны по осень, именно в то время дерево растет.

Под корой находится основной массив древесины. Деревья могут быть ядровыми (дуб, ясень) и безъядровыми (ольха). Внешне отличаются тем, что у ядровых явно различима более темная по цвету сердцевина, а вокруг нее более светлая окружность, которая называется заболонь.

Ядро образуется из мертвых клеток, которые закупориваются смолой. Это самая твердая часть древесины. В самом центре ядра находится сердцевина. Это самый рыхлый слой, окружностью, обычно, от 2 до 5 мм.

У безъядровых деревьев плотность и цвет среза однородные.

Годичные кольца отмечают каждый год жизни растения. Они различаются в зависимости от возраста дерева, условий произрастания и т.д. Обычно годичные кольца двухцветные: в начале года формируется более мягкий и светлый слой, к концу – темный поздний. Ранняя ткань отвечает за транспортировку питательных вещество от корней и обратно, поздний слой выполняет защитную функцию.

Кроме того, питательные вещества транспортируются ко всем участкам дерева с помощью лучшей (пересекающие срез белые линии) и сосудов (мелкие проходы и их скопления).

Пороки

Не­дос­тат­ки, из­ме­няю­щие внеш­ний вид Д., це­ло­ст­ность тка­ней, пра­виль­ность строе­ния и др., сни­жа­ют ка­че­ст­во Д. и ог­ра­ни­чи­ва­ют воз­мож­но­сти её прак­тич. ис­поль­зо­ва­ния. Воз­ни­ка­ют как в рас­ту­щем де­ре­ве, так и в сруб­лен­ной Д. во вре­мя её хра­не­ния и пе­ре­ра­бот­ки. К ним от­но­сят­ся: суч­ки; тре­щи­ны (ме­ти­ко­вые, мо­роз­ные, от­луп­ные), воз­ни­каю­щие в рас­ту­щем де­ре­ве и при суш­ке; по­ро­ки фор­мы ство­ла – сбе­жи­стость (ано­маль­ное умень­ше­ние диа­мет­ра по дли­не ство­ла), за­ко­ме­ли­стость (рез­кое уве­ли­че­ние диа­мет­ра в ниж­ней час­ти ство­ла), а так­же кри­виз­на, на­рос­ты; по­ро­ки строе­ния – на­клон во­ло­кон, сви­ле­ва­тость (из­ви­ли­стое и бес­по­ря­доч­ное рас­по­ло­же­ние во­ло­кон), за­ви­ток (ме­ст­ное ис­крив­ле­ние го­дич­ных сло­ёв), крень (ре­ак­тив­ная дре­ве­си­на у хвой­ных по­род), лож­ное яд­ро и внутр. за­бо­лонь у ли­ст­вен­ных по­род, па­сы­нок (круп­ный су­чок); ра­ны – су­хо­бо­кость (на­руж­ное омерт­в­ле­ние ство­ла) и про­рость (за­рас­таю­щая ра­на, со­дер­жа­щая ко­ру и омерт­ве­лую Д.), за­смо­лок и кар­ма­шек (от­ло­же­ния смо­лы), во­до­слой (пе­ре­ув­лаж­нён­ные уча­ст­ки яд­ра или спе­лой Д.) и др. К по­ро­кам Д. так­же от­но­сят­ся: из­ме­не­ния ес­теств. ок­ра­ски Д. (напр., про­ду­би­на и жел­тиз­на); гриб­ные по­ра­же­ния в ви­де си­не­вы, пле­се­ни, гни­ли; био­ло­гич. по­вре­ж­де­ния на­се­ко­мы­ми и пти­ца­ми (напр., чер­во­то­чи­ны от ли­чи­нок); ме­ха­нич. по­вре­ж­де­ния ство­лов и де­фек­ты об­ра­бот­ки ле­со­ма­те­риа­лов, ино­род­ные вклю­че­ния (кам­ни, ме­тал­лич. ос­кол­ки и др.), обуг­лен­ность, по­ко­роб­лен­ность. Не­ко­то­рые по­ро­ки Д. мо­гут рас­смат­ри­вать­ся как её дос­то­ин­ст­ва, напр. на­рос­ты с кра­си­вой тек­сту­рой.

Свойства древесины

Основные свойства делятся на:

Механические

1. Прочность – устойчивость к разрушающим механическим усилиям. При поперечном воздействии прочность снижается до 8 раз.
2. Упругость – способность сопротивляться изменению объема и формы при механических усилиях. Зависит от равномерности слоев и размеров радиальных лучей. На упругость влияет влажность.
3. Вязкость – способность гнуться не разрушаясь. Увеличивается при повышении влажности.
4. Степень устойчивости к деформации.

Физические

1. Внешние (например: окраска, текстура, запах).
2. Гигроскопичность – способность отдавать и поглощать влагу.
3. Плотность. Зависима от влажности. Уровень оптимальной влажности не более 15%. Высокая плотность обеспечивает хорошую прочность.
4. 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.
5. Теплопроводность.
6. Звукопроводность
7. Электропроводность.

Технологические

1. Способность держать крепления из металла (гвоздей, шурупов).
2. Износостойкость (способность не разрушаться при трении). Чем суше, тверже и плотнее древесина, тем выше стойкость к износу.
3. Пластичность.
4. Сопротивление расколу (делению на волокна под ударами клина). Увеличивается вместе с вязкостью.

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:

1. Ранний мягкий. Возникает в первой половине годичной вегетации. Имеет светлую окраску. Находится у центра ствола.
2. 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.

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.

Основные части дерева

Особенности строения дерева выражены не только в наличии ствола и древесины.

Выделяют крупные части дерева:

• Корневая система
• Ствол
• Крона (ветви и листья)

Корни фиксируют растение в почте, аккумулируют и всасывают питательные вещества, минералы и воду из земли, и транспортируют их к стволу.

Корневая система можно быть стержневой (один или несколько основных корней, уходящих глубоко в почву), мочковатой (более разветвленная, охватывает большую площадь почвы) и поверхностной.

Ответвления от ствола называются ветвями. Они поддерживают ветки, которые, в свою очередь, являются опорой для листьев, цветов или плодов.

Ветки есть немного утолщенная часть, которая называется узлом. Из узла формируются почки и листья.

Листья играют также важную роль в жизни дерева. Они вырабатывают дополнительные полезные вещества, участвуют в процессе фотосинтеза (преображение энергии солнечного света в энергию и создание химических веществ), помогают выделять воду (испарение) и осуществлять газообмен, необходимый для химических процессов.

Деревья, которые обновляют листья каждый год, называются лиственными, а те, которые не сбрасывают их – хвойными или вечнозелеными.

Строение дерева объясняет многообразие видов этих растений и их распространение по планете.

Как строение древесины отражается на физико-механических свойствах

Свойства древесины очень сильно зависят от строения клеток, в частности их оболочки. Содержание твердой древесной массы будет больше, если расстояние между микрофибриллами будет меньше. Чем меньше содержание связанной влаги, тем прочнее дерево. Когда содержание связанной влаги большое, то микрофибриллы отодвигаются друг от друга, силы сцепления слабеют и механические свойства дерева ухудшаются. Поскольку сами микрофибриллы преимущественно располагаются вдоль клетки, то и дерево получает наибольшую прочность именно вдоль своих волокон.

Влияют на свойства древесины и форма и размеры волокон. Прямолинейная их форма, которая присуща для хвойных пород обеспечивает последним более высокие показатели прочности. Извилистость волокон в лиственных породах дерева обеспечивает лучшие показания ударной вязкости и прочности к скалыванию вдоль волокон.

Породы деревьев с кольцесосудистым строением имеют очень высокую гибкость, поскольку наличие сосудов обеспечивает волокнам способность не разрушаться при уплотнении.

Свойства и строение
Породы и сорта
Сушка и заготовка
Обработка
Инструменты

Строение

Рис. 1. Главные разрезы ствола дерева: П – поперечный; Р – радиальный; Т – тангенциальный.

Рис. 2. Схема микроскопического строения древесины сосны (по В. Е. Вихрову): 1 – годичный слой; 2 – многорядный луч с горизонтальным смоляным ходом; 3 – окаймлённая пора; 4 – л…

Д. изу­ча­ют на трёх раз­ре­зах ство­ла: по­пе­реч­ном и двух про­доль­ных – ра­ди­аль­ном и тан­ген­ци­аль­ном (рис. 1). В Д. раз­ли­ча­ют за­бо­лонь (пе­ри­фе­рич. свет­лую зо­ну) и яд­ро (центр. зо­ну), имею­щее бо­лее тём­ную ок­ра­ску у т. н. яд­ро­вой Д. или ма­ло от­ли­чаю­щее­ся по цве­ту от за­бо­ло­ни у безъ­яд­ро­вой Д. Сре­ди безъ­яд­ро­вых по­род (ель, пих­та, бук и др.) вы­де­ля­ют спе­лод­ре­вес­ные, у ко­то­рых центр. зо­на Д. в све­же­сруб­лен­ном со­стоя­нии ме­нее влаж­ная, чем пе­ри­фе­ри­че­ская, и за­бо­лон­ные (бе­рё­за, клён) – с рав­но­мер­ной влаж­но­стью по се­че­нию ство­ла. Го­дич­ные слои (еже­год­ные при­рос­ты Д.) на по­пе­реч­ном раз­ре­зе име­ют вид кон­цен­трич. ок­руж­но­стей, на ра­ди­аль­ном и тан­ген­ци­аль­ном – со­от­вет­ст­вен­но пря­мых и изо­гну­тых по­лос; у мн. по­род в ка­ж­дом слое за­мет­ны ме­нее плот­ная свет­лая (т. н. ран­няя) и бо­лее плот­ная тём­ная (позд­няя) Д. У коль­це­со­су­ди­стых ли­ст­вен­ных по­род (напр., дуб, ясень) круп­ные со­су­ды рас­по­ло­же­ны толь­ко в ран­ней Д., а у рас­се­ян­но-со­су­ди­стых (бе­рё­за, оси­на) круп­ные и мел­кие со­су­ды рав­но­мер­но рас­пре­де­ле­ны по го­дич­но­му слою. У не­ко­то­рых ли­ст­вен­ных по­род на по­пе­реч­ном раз­ре­зе вид­ны свет­лые ра­ди­аль­ные по­лос­ки (лу­чи), на ра­ди­аль­ном – бле­стя­щие тём­ные или свет­лые по­пе­реч­ные по­лос­ки, а на тан­ген­ци­аль­ном – ве­ре­те­но­вид­ные уз­кие по­лос­ки. У не­ко­то­рых хвой­ных по­род (со­сна, кедр и др.) в позд­ней зо­не го­дич­ных сло­ёв на по­пе­реч­ном раз­ре­зе за­мет­ны свет­лые пят­ныш­ки – смо­ля­ные хо­ды.

Рис. 3. Схема микроскопического строения древесины берёзы (по В. Е. Вихрову): 1 – волокнистые трахеиды; 2 – годичный слой; 3 – лучи; 4 – сосуды.

На­блю­дае­мая с по­мо­щью оп­тич. и элек­трон­ных мик­ро­ско­пов струк­ту­ра Д. сруб­лен­но­го де­ре­ва вклю­ча­ет рас­ти­тель­ные клет­ки с от­мер­шим про­то­пла­стом (т. н. ме­зо­струк­ту­ра). Кле­точ­ные стен­ки (мик­ро­струк­ту­ра) со­сто­ят в осн. из цел­лю­лоз­ных мик­ро­фиб­рилл (на­но­струк­ту­ра). В тон­кой пер­вич­ной и тол­стой трёх­слой­ной вто­рич­ной обо­лоч­ке кле­точ­ной стен­ки мик­ро­фиб­рил­лы име­ют разл. ори­ен­та­цию; в наи­бо­лее мощ­ном внутр. слое вто­рич­ной обо­лоч­ки мик­ро­фиб­рил­лы рас­по­ло­же­ны под не­боль­шим уг­лом на­кло­на (5–15°) к длин­ной оси клет­ки. Та­кая пре­иму­ще­ст­вен­ная ори­ен­та­ция мик­ро­фиб­рилл – од­на из осн. при­чин ани­зо­тро­пии Д. Со сто­ро­ны по­лос­ти клет­ки стен­ку по­кры­ва­ет тон­кий бо­ро­дав­ча­тый слой. В стен­ках кле­ток име­ют­ся про­стые или окайм­лён­ные по­ры. В про­ме­жут­ках ме­ж­ду мик­ро­фиб­рил­ла­ми на­хо­дит­ся лиг­нин, вы­зы­ваю­щий од­ре­вес­не­ние кле­точ­ных сте­нок, а так­же ге­ми­цел­лю­ло­зы и во­да.

Д. хвой­ных по­род в осн. со­сто­ит из уд­ли­нён­ных про­зен­хим­ных кле­ток – тра­хе­ид (рис. 2). Рас­по­ло­жен­ные в ран­ней зо­не го­дич­но­го слоя круп­но­по­ло­ст­ные тра­хеи­ды вы­пол­ня­ют гл. обр. про­во­дя­щую функ­цию, позд­ние тол­сто­стен­ные тра­хеи­ды – ме­ха­ни­че­скую, а па­рен­хим­ные клет­ки, об­ра­зую­щие лу­чи и уча­ст­вую­щие в струк­ту­ре вер­ти­каль­ных смо­ля­ных хо­дов, – за­па­саю­щую. Го­ри­зон­таль­ные хо­ды в не­ко­то­рых лу­чах пере­се­ка­ют­ся с вер­ти­каль­ны­ми, со­став­ляя еди­ную смо­ло­нос­ную сис­те­му. В Д. ли­ст­вен­ных по­род (рис. 3) про­во­дя­щую функ­цию вы­пол­ня­ют со­су­ды, со­су­ди­стые и во­лок­ни­стые тра­хеи­ды; ме­ха­ни­че­скую – во­лок­на либ­ри­фор­ма и/или во­лок­ни­стые тра­хеи­ды; за­па­саю­щую – па­рен­хим­ные клет­ки в ви­де го­ри­зон­таль­ных од­но­ряд­ных и мно­го­ряд­ных лу­чей, а так­же вер­ти­каль­ной осе­вой па­рен­хи­мы.

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:

1. Сучки, основания бывших ветвей.
2. Трещины, разрывы ткани вдоль волокон.
3. Дефекты формы ствола. К ним относятся сужение ствола, кривизна, овальность, наросты, закомелистость.
4. Пороки строения древесины: прожилки, полоски, пятнышки.
5. Химические окраски. Они возникают в заготовленном сырье в результате окисления дубильных веществ.
6. Грибные повреждения. Их вызывают грибы, которые являются растительными организмами, развивающимися из спор.
7. Повреждения насекомыми, птицами. Такой порок ухудшает декоративность и физико-механические качества.
8. Инородные включения.
9. Покоробленность. Порок возникает в результате обработки материала.

Микроскопическое строение древесины

Микроскопическое строение хвойных пород

На долю живых клеток в древесине приходится всего 2% от общего количества. По строению растительная клетка представляет ядро и цитоплазму в тонкой прозрачной оболочке.

Оболочка состоит из органического вещества – клетчатки или целлюлозы. По своему виду это тонкая и прозрачная эластичная пленка. Строение оболочки, ее состав и размеры изменяются по мере развития клетки. Самые частые изменения – это одревеснение и пробкование. В процессе жизнедеятельности клеток в них образуется органическое вещество лигнин, которое и приводит к одревеснению клеток. После того, как клетки одревеснели, их рост останавливается или очень сильно замедляется, по сравнению с ростом клеток в целлюлозной оболочке.

Микроскопическое строенние лиственных пород

Оболочки со временем утолщаются. Это утолщение происходит неравномерно. Оставшиеся неутолщенными места называют порами. По этим порам проходит вода и растворенные в ней питательные вещества из клетки в клетку.

Сама целлюлоза представляет собой волокна, называемые микрофибриллами. Пространство между этими волокнами заполнено связанной влагой, лигнином и гемицеллюлозой.

Разновидности древесных клеток: паренхимные и прозенхимные

В прозенхимных клетках волокна имеют диаметр 0.01-0.05 мм и длину от 0.5 мм до 3 мм. Концы этих волокон заострены. Прозенхимные клетки составляют основную массу древесины, независимо от ее породы. По своему назначению прозенхимные клетки делят на проводящие, опорные и механические. Как понятно из названия таких групп клеток, проводящие имеют соей целью обеспечить в крону дерева воды и питательных веществ, вытягивая ее из почвы. Прочность древесины обеспечивается опорными клетками.

Волокна паренхимных клеток по своему виду напоминают многогранную призму с приблизительно одинаковой шириной стороны. Ширина сторон призмы составляет 0.01-0.1 мм. Основным назначением паренхимных клеток является накопление и хранение питательных веществ. Крахмал, жиры и другие органические питательные вещества отлагаются в паренхимных клетках и ждут начала вегетативного периода. Весной они служат источником питания для образования листьев в кроне дерева. Паренхимные клетки располагаются в сердцевинных лучах. Если подсчитать их количество в процентном отношении к общему объему дерева, то эта величина у лиственных деревьев составляет от 2 до 15%, а у хвойных намного ниже, всего 1-2%.

Ткани древесины

Группы клеток, которые выполняют одну задачу и имеют одинаковое строение, образуют древесные ткани. Существуют проводящие, запасающие, опорные или механические и покровные виды тканей.

Состоят проводящие ткани из клеток с очень тонкими стенками и имеющих вытянутую форму. В среднем длина сосудов составляет 10 см, а иногда у определенных пород может достигать длины от 2 до 3 м. Наиболее характерный пример деревьев, имеющих длинные проводящие сосуды – это дуб. Диаметр сосудов очень мал, от сотых до десятых долей мм.

Запасающие ткани находятся в стволовой части и корневой системе дерева. Название этих тканей полностью соответствует выполняемой функции. От их работы зависит скорость роста дерева и его качество.

Жесткость, устойчивость и прочность дереву в стадии роста придают механические (опорные) ткани. Функцию защиты от внешних факторов несут на себе покровные ткани. Они находятся в коре дерева.

Химический состав древесины и коры

Химические элементы древесины находятся в клеточных оболочках. Делятся на:

Минеральные вещества занимают не более 1% состава и остаются после сжигания дерева. Это соли натрия, калия, железа и других минералов.

Органические вещества делятся на структурные компоненты, составляющие основу клеток: целлюлозы, лигнин.

Компоненты, которые не входят в состав клетки, их можно извлечь из древесины путем экстракции: эфирные масла, дубильные вещества, красители.

Химический состав может меняться даже в рамках одной породы в зависимости от места произрастания дерева, состава почвы, возраста растения.

Элементарный состав органических веществ:

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.

Микроскопическое строение ствола

Под микроскопическим строением ствола понимают клеточную структуру древесной культуры. Клетки очень похожи на ядро, протопласт и оболочку, но последняя включает лигнин и целлюлозу (плотные углеводы), поэтому она жесткая и прочная.

Интересно знать! Часто прочность древесины сравнивают с прочностью железобетонных изделий.

Строение живой клетки: оболочка, плазма и ядро. Верхнее покрытие клетки – клетчатка или целлюлоза. Со временем плазма воздействует на клетчатку, вырабатывается лигнин – особое вещество, способствующее одревесневанию.

По выполняемым функциям и строению клеток выделяют:

• запасающие клетки – способные накапливать и хранить питательные вещества, расходовать их на рост дерева;
• проводящие – участвуют в передаче питательных веществ и микроэлементов;
• механические – выполняют функцию опоры.

Главные разрезы

Основные разрезы приведены на рисунке ниже. Они обладают различными свойствами и строением.

Главные разрезы ствола дерева: 1 — поперечный (торцовый), 2 — радиальный, 3 — тангенциальный

Поперечный разрез

Разрез, перпендикулярный оси ствола и направлению волокон, образует собой торцевую, или, как ее называют, поперечную секущую плоскость ствола. На данном разрезе хорошо просматривается структура древесины, а именно концентрические годовые кольца, сердцевина, сердцевинные лучи, разрез коры и луб. Поперечный разрез представлен на рисунке:

Радиальный разрез

Разрез, проходящий через середину ствола вдоль направления волокон древесины, образует радиальную секущую плоскость. При таком сечении годичные кольца также видны, но не в виде концентрических колец, а в виде параллельных полос.

Тангенциальный разрез

Тангенциальный разрез, как и радиальный, направлен вдоль волокон, но проходит не через ось ствола, а на некотором расстоянии от нее. Иными словами данный разрез строится по хорде поперечного сечения. В тангенциальном разрезе годичные кольца имеют вид вытянутых вверх парабол, поскольку ствол с годичными кольцами сужается кверху.

Основные части дерева

Дерево — многолетнее растение, состоящее из таких компонентов как:

• ствол,
• крона,
• корни.

Каждый элемент выполняет конкретную задачу и имеет свое предназначение для хозяйственных нужд. Строение деревьев лиственных пород не отличается от строения хвойных.

Ствол – это доля дерева, расположенная выше корней. В густом лесу только с его помощью ветви могут достичь света. По штамбу вверх и вниз перемещаются элементы питания и вода. Сверху ствол заканчивается тонкой вершиной. Нижняя зона, расположенная сразу над корнем, называется комлем. Ствол — основной материал для строительства. Он используется как источник тепла для нужд потребителей, служит сырьем для производства композитных материалов (ДСП, МДФ), скипидара, канифоли.

Снаружи штамб покрыт оболочкой: корой, которая является кожухом, защищающим дерево. Строение и свойства коры имеют свои особенности. Она включает в себя два слоя: наружный корковый или пробковый, состоящий из мертвых клеток луба, и внутренний лубяной, являющийся главной артерией ствола. Корковый слой оберегает древесную массу от повреждений.

Крона — комплекс веток с листьями или хвоей, растущих на стволе. В «зеленой» кроне происходит сложный процесс фотосинтеза, направленный на создание элементов питания. Попутно под действием света выделяется кислород, обогащающий атмосферу. Дополнительную энергию в виде солей минеральных и органических кислот поставляют корни. Избыток жидкости крона выделяет в атмосферу.

Использование кроны для хозяйственных нужд невелико, несмотря на ценность материала. Измельченные листья или хвоя используются как витаминная добавка для корма скота или птицы. После сгорания веток получается зола, являющаяся ценным удобрением. Из раздробленных веток садоводы изготавливают мульчу для защиты корней растений от мороза.

Какими бывают деревья?

Деревья делятся на 2 вида: лиственные и хвойные. Каждому ребенку под силу их отличить, так как разнятся они видом листвы.

Лиственные (листопадные) деревья

У лиственных деревьев пластина плоская, может отличаться формой. Осенью листва опадает и деревья всю зиму стоят «без одежды». Только весной из почек просыпаются новые листики.

Береза

Красавицу практически с белым стволом в России называют «деревом жизни», «невестой». Во время цветения с веточек свисают сережки, больше похожие на длинные шишечки, чем на цветы. Верхний слой коры березы наиболее ценный, называется – береста. Ранее на ней писали. Теперь эти Берестяные грамоты – находка для историков, по ним они изучают Древнюю Русь.

Липа

У древних славян липа пользовалась особым статусом. Считалось, что дерево способно обуть, накормить и вылечить. Славяне в древности из коры плели лапти, из древесины делали посуду и столовые приборы, а цветки использовали ля лечения ОРВИ и других болезней. Кроме этого, очень вкусным получался липец – мед из цветков липы.

А вы знали? Многие не в курсе, почему липа получила такое название. А все из-за того, у нее липкие листья и почки.

Дуб

Великаны, исполины в народе всегда ассоциировались с мощью, силой. А еще они долгожители. Встречаются экземпляры, которым 2000 лет от роду. Однако дерево в высоту растет не всегда. Когда растению исполняется 100-200 лет, оно прекращается расти ввысь и лишь слегка разрастается вширь. Но это не мешает ему прожить еще несколько столетий или тысячелетие.

Интересные факты о дубе:

• в мире популярен желудевый кофе, достаточно вкусный напиток;
• в коре дуба содержатся натуральные антисептики и дубильные вещества, поэтому она нашла широкое применение в медицине;
• желуди – отличная пища для диких кабанов;
• древесина дуба – одна из самых ценных пород.

Осина

В переводе слово «осина» означает «дрожащий». Действительно, ее листья всегда дрожат, даже когда нету ветра. Дело в том, что пластины крепятся к ветвям с помощью длинного и тонкого черенка, который реагирует на любые колебания воздуха. Древесина также высоко ценится, после высыхания окрашивается в приятный цвет.

Хвойные деревья

Хвойные деревья или вечнозеленые, имеют видоизмененную листву – иголки. Зимой они выглядят декоративно, также, как и летом. Но не стоит думать, что у них не меняется хвоя – этот процесс постепенный, поэтому незаметный для людей.

Ель

Без этого дерева не обходится ни один Новый год. Ель ассоциируется с бессмертием, долголетием, молодостью, навевает воспоминания из детства. Древесина не пользуется популярностью в строительстве. Зато ее активно применяют в мебельном производстве, а также она хороша для изготовления музыкальных инструментов – скрипок и гитар.

Интересно знать! Ель – практически единственное дерево, которое способно возрождаться из корня.

Сосна

Для детей часто ель и сосна – это одинаковые деревья. Хотя они имеют явные отличия. У сосны крона овальная, располагается высоко над землей, более круглые шишки. У ели крона конусообразная, длинные шишки, ветви растут на стволе в метре от земли.

Смола сосны – живица, характеризуется мощным антибактериальным действием. Из шишек можно приготовить вкусное варенье, из коры смастерить поделки, а из почек сварить лекарственный отвар.

Лиственница

Быстрорастущая культура непривередлива к почве и климатическим условиям. На деревьях распускаются женские и мужские цветы. Шишки похожи на розы. Древесина лиственницы имеет ценность. Из коры получают краситель для окрашивания тканей в розовый цвет.

Не стоит недооценивать пользу деревьев, она огромна! Под сенью раскидистой кроны приятно отдохнуть, из вегетативных частей можно приготовить целебный отвар, из древесины – поделки, музыкальные инструменты, мебель. Но главная функция деревьев заключается в очищении воздуха от вредных веществ.