Виды разрезов ствола дерева

Строение дерева

Ствол — это основная и наиболее ценная часть дерева, дающая 60-90% деловой древесины. Тонкую часть ствола называют вершиной, толстую — комлем. Строение ствола дерева, видимое невооруженным глазом, называют макроструктурой. Она хорошо видна на трех основных разрезах ствола.

Основные разрезы ствола

Различают торцевой разрез, перпендикулярный продольной оси ствола (см. рисунок), радиальный разрез, перпендикулярный торцевому разрезу и проходящий через сердцевину ствола; тангентальный разрез, проходящий по касательной к годовым слоям на некотором расстоянии от сердцевины.
Строение и свойства древесины неодинаковы по различным разрезам. На поперечном разрезе ствола различают кору, ее пробковый и лубяной слои, камбий; видна древесина, ее заболонь и ядро, где различны годовые слои, сердцевинные лучи и сердцевина (см. рисунок).

Поперечный разрез ствола и его составные части

Сердцевина расположена в центре ствола дерева по всей его длине. Она имеет рыхлое строение, непрочна и подвержена быстрому загниванию. У хвойных пород диаметр сердцевины равен 3-4 см, а у лиственных несколько больше. Ежегодно прирост древесины происходит на одно годовое кольцо, образуемое камбием под корой.
При росте дерева древесина сердцевины разрушается, поэтому диаметр ее по направлению к кроне постепенно увеличивается. У некоторых пород, например сосны, лиственницы, дуба, ясеня и кедра, часть древесины, расположенная ближе к сердцевине, имеет более темную окраску и пониженную влажность. Эту наиболее ценную часть древесины называют ядром, а остальную часть, расположенную в сторону коры, — заболонью. Существуют породы, у которых отсутствует ядро, у них одинаковый цвет древесины по всему сечению.
Древесина ядра отличается прочностью, плотностью и твердостью, а также большой сопротивляемостью к загниванию, чем заболонь, которая состоит из молодых клеток, отличающихся меньшей плотностью древесины. Сокодвижение — перемещение воды с растворенными в ней питательными веществами — происходит по заболони. Толщина заболони зависит от породы дерева, его возраста и условий роста. Рост ядра с отмиранием клеток заболони превращается в древесину ядра.
У березы, бука, клена, осины и ольхи центр ствола имеет темную окраску, свидетельствующую о начальной стадии загнивания. Эту часть ствола называют ложным ядром.
Между заболонью и корой располагается тонкий слой живых клеток — камбий. В вегетационный период деление камбиальных клеток образует новые клетки древесины и коры. При этом дерево растет как в толщину, так и в длину. Кора состоит из наружного пробкового слоя и внутреннего лубяного.
Наружный слой защищает дерево от атмосферных влияний и механических повреждений, внутренний передает вниз по стволу органические питательные вещества, выработанные в листьях кроны.
У большинства хвойных пород в поперечном разрезе ствола различны годовые слои в виде концентрических окружностей. Ежегодно при нормальном росте образуется один годовой слой. Его толщина (в направлении радиуса) у разных древесных пород различна. Ранняя древесина годового слоя сердцевины отличается от поздней древесины, находящейся ближе к коре. Это объясняется ростом ранней древесины годового слоя весной и в начале лета. В это время в почве мало влаги и клетки ранней древесины рыхлые и светлые, обеспечивающие сокодвижение. Поздняя древесина годового слоя растет в конце лета и осенью.
У лиственных пород клетки поздней древесины (годового слоя) состоят из опорных тканей, а у хвойных пород — из толстостенных трахеид, более темных по цвету и отличающихся плотностью и прочностью.
Ширина годовых слоев зависит от возраста дерева, от породы и условий роста. У молодых деревьев годовые слои обычно более широкие, кроме ивы, имеющей только узкие годовые слои. У сосны, растущей на севере, годовые слои более узкие, чем у сосны, растущей в южных широтах. Свойства древесины характеризует ширина годовых слоев. Хвойные породы с узкими годовыми слоями отличаются большей прочностью и смолистостью.
Сосна с узкими годовыми слоями краснобурого цвета более ценна, чем с широкими годовыми слоями. Древесина хвойных пород, на торцевом разрезе которой в радиальном направлении в 1 см насчитывается не менее трех и не более 25 годичных слоев, считается лучшей. У лиственных древесных пород наоборот, чем шире годовые слои, тем плотнее, тверже и более прочная древесина. Это характерно для дуба, каштана, ильма, ясеня, вяза. У этих пород в весенний период независимо от климатических, почвенных и других условий образуется 2-3 ряда крупной проводящей ткани (трахеид), а затем — поздняя древесина годового слоя, состоящая из механически прочных тканей.
У березы, бука, граба, клена, липы, ольхи, осины древесина не имеет ярко выраженных годовых слоев и ширина годового слоя не влияет на качество древесины.
Сердцевинные лучи располагаются в стволе в радиальном направлении. Различают первичные и вторичные лучи. Первичные сердцевинные лучи начинаются от сердцевины и доходят до коры, вторичные начинаются недалеко от сердцевины и продолжаются до коры. По сердцевинным лучам в горизонтальном направлении перемещаются вода, питательные вещества и воздух. На поперечном разрезе ствола крупные сердцевинные лучи различимы в виде блестящих полосок, на радиальном разрезе — в виде полосок или пятен, а на тангентальном разрезе — в виде точек или полосок. Древесина хорошо раскалывается по направлению сердцевинных лучей. Сердцевинные лучи встречаются у большинства древесных пород, но их размер, вид и количество зависят от породы и условий роста. У деревьев, выросших на солнце, больше сердцевинных лучей, чем у тех, что росли в тени.

Источник

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:

1. Кора – внешний поверхностный слой.
2. Луб – находится под корой (под ее пробковой прослойкой) и покрывает заболонь.
3. 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.
4. Заболонь – по ней доставляются полезные вещества и влага вверх от корней к кроне.
5. Ядро – зрелая древесина. Физиологические процессы в ядре не происходят. Слой считается «мертвым». Ядро хвойных пород содержит много смол. Темнее по цвету, чем заболонь.
6. Сердцевина – относительно мягкая и рыхлая, находится под защитой твердых слоев.

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

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.

Химические: Устойчивость к действию кислот и щелочей, газов. В лиственных породах содержится меньше целлюлозы, чем в хвойных. Этим объясняется их пониженная химическая стойкость.

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.

Древесина как стройматериал

Положительные свойства древесины как стройматериала:

1. Прочность при относительно небольшой плотности.
2. Хорошие теплоизолирующие свойства (низкая теплопроводность).
3. Удельная прочность приближается к показателю стали и выше, чем у кирпича и бетона.
4. Жесткость близка к незакаленной стали.
5. Слабо подвержена линейному расширению.
6. Долговечность.
7. Слабо подвержена механическим вибрациям.
8. 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:

1. Наличие сучков.
2. Природные и приобретенные трещины.
3. Кривизна ствола.
4. Неравномерное расположение волокон, измененные формы годичных колец.
5. Поражения, нанесенные грибами (окрашивающие и разрушающие грибки).
6. 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%).

Источник