Будова дерева і деревини

14.10.2015

Будова дерева

Частини ростучого дерева. Зростаюче дерево складається з крони, стовбура і коренів. За життя дерева кожна з цих частин виконує свої певні функції і має різне промислове застосування.

Крона складається з гілок і листя (або хвої). З вуглекислоти, що поглинається з повітря, і води, одержуваної з грунту, в листках утворюються складні органічні речовини, необхідні для росту дерева. Промислове використання крони не велике. З листя (хвої) отримують вітамінне борошно — цінний продукт для тваринництва і птахівництва, лікарські препарати, з гілок — технологічну тріску для виробництва тарного картону і деревоволокнистих плит.

Стовбур зростаючого дерева проводить воду з розчиненими мінеральними речовинами вверх (висхідний струм), а з органічними речовинами — вниз до коріння (спадний струм); зберігає запасні поживні речовини; служить для розміщення та підтримання крони. Він дає основну масу деревини (від 50 до 90% обсягу всього дерева) і має головне промислове значення. Верхня тонка частина стовбура називається вершиною, нижня товста частина — комлем.

На рис.1б показаний процес розвитку хвойного дерева з насіння та схема побудови стовбура дерева у віці 13 років. Процес зростання можна представити як наростання конусоподібних шарів деревини. Кожен наступний конус має велику висоту і діаметр основи. На малюнку 10 видно концентричних кіл (межі річних приростів) на нижньому поперечному розрізі, а на верхньому такому ж зрізі їх тільки п’ять.

Коріння проводять воду з розчиненими в ній мінеральними речовинами вгору по стовбуру; зберігають запаси поживних речовин і утримують дерево у вертикальному стані. Коріння використовуються як вторинне паливо. Пні і великі коріння сосни через деякий час після валки дерев служать сировиною для отримання каніфолі та скипидару.

Будова дерева і деревини

Будова дерева і деревини

Головні розрізи стовбура. Розріз, що проходить перпендикулярно осі стовбура, утворює торцеву площину, розріз, що проходить через серцевину стовбура, — радіальну, а на деякій відстані від неї — тангентальную площину (рис.2) Деревина на зазначених розрізах має різний вигляд і неоднакові властивості.

Н а поперечному розрізі стовбура (рис.3) можна бачити серцевину, кору і деревину з її річними шарами.

Будова дерева і деревини

Серцевина — вузька центральна частина стовбура, представляє пухку тканину. На торцевому розрізі має вигляд темної (чи іншого кольору) плями діаметром 2-5 мм На радіальному розрізі серцевина видно у вигляді прямої або темною звивистою вузької смужки.

Кора покриває дерево суцільним кільцем і складається з шару — кірки і внутрішнього шару — лубу, який проводить воду з органічними речовинами, виробленими в листках, вниз стовбуром. Кора охороняє дерево від механічних пошкодження, різких змін температури, комах та інших шкідливих впливів навколишнього середовища. Вигляд і колір кори залежать від віку і породи дерева. У молодих дерев кара гладка, а з віком в корі з’являються тріщини. Кора може бути гладкою (ялиця), лускатої (сосна), волокнистої (ялівець), бородавчастої (бересклет).

В залежно від породи, віку дерева і умов виростання у наших лісових порід кора становить від 6 до 25% об’єму стовбура. Між корою та деревиною розташований дуже тонкий, соковитий, не видимий неозброєним оком шар — камбій, що складається з живих клітин.

Деревина у зростаючому дереві займає більшу частину стовбура і має основне промислове значення.

Макроскопічне будова деревини

Т емно пофарбована частина стовбура називається ядром. а світла — заболонню .

В тому випадку, коли центральна частина стовбура відрізняється меншим вмістом води, тобто є більш сухий, її називають стиглої деревини, а породи спелодревесными. Породи, що мають ядро, називають ядровыми. Інші породи, у яких немає відмінності між центральною і периферичною частиною стовбура ні за кольором, ні за вмістом води, називають зоболонными (без’ядровая).

І з деревних порід, що ростуть на території колишнього СРСР, мають ядро: хвойні — сосна, модрина, кедр; листяні — дуб, ясен, ільм, тополя. Спелодревесными породами є з хвойних ялина і ялиця, з листяних бук і вільха. До заболонным порід відносяться листяні: береза, клен, граб, самшит.

О однак у деяких безъядровых порід (береза, бук, осика) спостерігаються потемніння центральної частини стовбура. У цьому випадку темна центральна зона називається помилковим ядром .

М олодые дерева всіх порід не мають ядра і складаються з заболоні. Лише з плином часу утворюється ядро за рахунок переходу заболонної деревини в ядровую.

Я дро утворюється за рахунок відмирання живих клітин деревини, закупорювання водопровідних шляхів, відкладення дубильних, фарбувальних речовин, смоли, вуглекислого кальцію. У результаті цього змінюється колір деревини, її маса і показники механічних властивостей. Ширина заболоні коливається залежно від породи, умов зростання. В одних порід ядро утворюється на третій рік (тис, біла акація), в інших — на 30-35 рік (сосна). Тому заболонь у тиса вузька, у сосни широка.

П ереход від заболоні до ядра може бути різким (модрина, тис) або плавним (горіх волоський, кедр). В зростаючому дереві заболонь служить для проведення води з мінеральними речовинами від коренів до листя, а ядро виконує механічну функцію. Деревина заболоні легко пропускає воду, менш стійка проти загнивання, тому при виготовленні тари під рідкі товари використовувати заболонь слід обмежено.

Н а поперечному розрізі видно концентричні шари, розташовані навколо серцевини. Ці утворення являють собою щорічний приріст деревини. Називаються вони річними шарами. На радіальному розрізі річні шари мають вигляд поздовжніх смуг, на тангентальном — звивистих ліній (рис.4). Річні шари наростають щороку від центру до периферії і наймолодшим шаром є зовнішній. За кількістю річних шарів на торцевому розрізі на комлі можна визначити вік дерева.

Будова дерева і деревини

Будова дерева і деревини

Ш ірина річних шарів залежить від породи, умов росту, положення в стовбурі. В одних порід (динамічних) річні шари широкі (тополя, верба), в інших — вузькі (самшит, тис). В нижній частині стовбура розташовані найбільш вузькі річні шари, вгору по стовбуру ширина шарів збільшується, так як зростання дерева відбувається і в товщину і висоту, що наближає форму стовбура до циліндра.

однієї і тієї ж породи ширина річних шарів може бути різною. При несприятливих умовах зростання (засуха, морози, брак поживних речовин, заболочені грунти) утворюються вузькі річні шари.

І ногда на двох протилежних сторонах стовбура річні шари мають неоднакову ширину. Наприклад, у дерев, що ростуть на узліссі, на стороні, зверненої до світла, річні шари мають велику ширину. Внаслідок цього серцевина у таких дерев зміщена в бік і стовбур має ексцентричне будову.

Н екоторым породам властива неправильна форма річних шарів. Так, на поперечному розрізі у граба, тиса, ялівцю спостерігається хвилястість річних шарів.

паждый річний шар складається з двох частин — ранньої та пізньої деревини: рання деревина (внутрішня) звернена до серцевини, світла і м’яка; пізня деревина (зовнішня) звернена до кори, темна і тверда. Відмінність між ранньою та пізньою деревиною чітко виражена у хвойних та деяких листяних порід. Рання деревина утворюється на початку літа і служить для проведення води вверх по стовбуру; пізня деревина відкладається до кінця літа і виконує, в основному, механічну функцію. Від кількості пізньої деревини залежить її густина і механічні властивості.

Н а поперечному зрізі деяких порід добре помітні неозброєним оком світлі, часто блискучі, спрямовані від серцевини до кори лінії — серцевинні промені (рис.5). Серцевинні промені є у всіх порід, але видно лише у деяких.

П про ширині серцевинні промені можуть бути дуже вузькі, не видимі неозброєним оком (у самшиту, берези, осики, груші і всіх хвойних порід); вузькі, важко помітні (у клена, в’яза, ільма, липи); широкі, добре видимі неозброєним оком на поперечному розрізі. Широкі промені бувають: справжні широкі (дуба, бука) і ложноширокие — пучки зближених вузьких променів (у граба, вільхи, ліщини).

Н а радіальному розрізі серцевинні промені помітні у вигляді світлих блискучих смуг або стрічок, розташованих поперек волокон. Серцевинні промені можуть мати забарвлення світліше або темніше навколишнього деревини.

Н а тангентальном розрізі їх видно у вигляді темних штрихів з загостреними кінцями або у вигляді чечевицеобразных смужок, розміщених вздовж волокон. Ширина променів коливається від 0,015 до 0,6 мм.

ердцевинные промені в зрубаній деревині створюють гарний малюнок (на радіальному розрізі), що має значення при виборі деревини в якості декоративного матеріалу.

В зростаючому дереві серцевинні промені служать для проведення води в горизонтальному напрямку і для зберігання запасних поживних речовин.

кількість серцевинних променів залежить від породи: у листяних порід серцевинні променів приблизно в 2-3 рази більше, ніж у хвойних.

Н а торцевому розрізі деревини деяких порід можна бачити розсіяні темні плями бурого, коричневого кольору, розташовані ближче до кордону річного шару. Ці утворення називаються серцевинними повторенням. Серцевинні повторення утворюються внаслідок пошкодження камбію комахами або морозов і нагадують за кольором серцевину.

Судини

Н а поперечному (торцевому) розрізі листяних порід видно отвори, які представляють перерізу судин — трубок, каналів різної величини, призначених для проведення води. За величиною судини ділять на великі, добре видимі неозброєним оком, і дрібні, не видимі неозброєним оком. Великі судини найчастіше розташовані у ранній деревині річних шарів і на поперечному розрізі утворюють суцільне кільце з судин. Такі листяні породи називаються кольцесосудистыми. У кольцесосудистых порід у пізній деревині дрібні судини зібрані в групи, ясно помітні завдяки світлої забарвленням. Якщо дрібні і великі судини рівномірно розподілені по всій ширині річного шару, то такі породи називаються рассеяннососудистыми листяними породами.

кольцесосудистых листяних порід річні шари добре помітні з-за різкого відмінності між ранньою та пізньою деревиною. У листяних рассеяннососудистых порід такого відмінності між ранньою та пізньою деревиною не спостерігається і тому річні шари помітні погано.

Будова дерева і деревини

а. б. в — кольцесосудистые породи з радіальною, тангентальной і розсіяної угрупованням, р — рассеяннососудистая порода

листяних кольцесосудистых порід дрібні судини в пізній деревині утворюють такі види групувань: радіальна — у вигляді світлих радіальних смуг, що нагадують язики полум’я (рис. 6, а — дуб, каштан); тангентальная — дрібні судини, що утворюють світлі суцільні або переривчасті хвилясті лінії, витягнуті вздовж річних шарів (рис. 6, б — ільм, в’яз, карагач); розсіяна — дрібні судини в пізній деревині розташовані у вигляді світлих крапок або рисок (рис. 6, в — ясен).

Н а рис. 6, м показане розташування судин у листяної рассеяннососудистой породи (волоський горіх). Судини розподілені рівномірно по всій ширині річного шару.

Н а радіальному і тангентальном перетинах судини мають вигляд поздовжніх борозенок. Об’єм судин у залежності від породи коливається в межах від 7 до 43%.

Смоляні ходи

Х арактерная особливість будови деревини хвойних порід — смоляні ходи. Розрізняють смоляні ходи вертикальні і горизонтальні. Горизонтальні проходять по серцевинним променям. Вертикальні смоляні ходи — тонкі вузькі канали, заповнені смолою. На поперечному розрізі вертикальні смоляні ходи видно у вигляді світлих точок, розташованих у пізній деревині річного шару; на поздовжніх розрізах смоляні ходи помітні у вигляді темних штрихів, спрямованих уздовж осі стовбура. Кількість і розмір смоляних ходів залежать від породи деревини. У деревини сосни смоляні ходи великі і численні, у деревини модрини — дрібні і нечисленні.

моляные ходи займають невеликий об’єм деревини стовбура (0,2 — 0,7%) і тому не роблять істотного впливу на властивості деревини. Вони мають значення при подсочке, коли з зростаючих дерев отримують смолу (живицю).

Мікроскопічна будова деревини

І сследованіе деревини під мікроскопом показує, що вона складається з найдрібніших частинок — клітин, переважно (до 98%) мертвих. Рослинна клітина має найтоншу прозору оболонку, всередині якої знаходиться протопласту, що складається з цитоплазми і ядра.

літочну оболонка у молодих рослинних клітин являє собою прозору, еластичну і досить тонку (до 0,001 мм) плівку. Вона складається з органічної речовини — клітковини, або целюлози.

П про міру розвитку, в залежності від функцій, які покликана виконувати та чи інша клітина, розміри, склад і будова її оболонки суттєво змінюється. Найбільш частим видом зміни клітинних оболонок є їх одеревіння і опробковеніе.

О древеснение клітинної оболонки відбувається за життя клітин в результаті утворення в них особливого органічної речовини — лігніну. О древесневшие клітини або зовсім припиняють ріст, або збільшують розміри в значно меншій мірі, ніж клітини з целюлозними оболонками.

Ц еллюлоза в клітинній оболонці представлена у вигляді волоконец, які називаються микрофибриллами. Проміжки між микрофибриллами заповнені в основному лігніном, гемицеллюлозами і пов’язаної вологою.

В процесі росту клітинні оболонки потовщуються, при цьому залишаються неутолщенные місця, звані порами. Пори служать для проведення води з розчиненими поживними речовинами з однієї клітини в іншу.

Види клітин деревини

літки, складові деревину, різноманітні за формою і величиною. Розрізняють два основних види клітин: клітини, що мають довжину волокон 0,5 — 3 мм, діаметр 0,01-0,05 мм, з загостреними кінцями — прозенхимные і клітини менших розмірів, мають вид багатогранної призми з приблизно однаковими розмірами сторін (0,01-0,1 мм), — паренхимные.

П аренхимные клітки служать для відкладання запасних поживних речовин. Органічні поживні речовини у вигляді крохмалю, жирів і інших речовин, що накопичуються і зберігаються у цих клітинах до весни, а навесні вони направляються в крону дерева для утворення листя. Ряди паренхімних клітин розташовані у дерева по радіусу і входять до складу серцевинних променів. Кількість їх у загальному обсязі деревини незначно: у хвойних порід 1-2%, у листяних — 2-15%

О сновная маса деревини всіх порід складається з клітин прозенхимных, які залежно від виконуваних ними життєвих функцій поділяються на провідні і опорні чи механічні. Провідні клітини у зростаючого дерева служать для проведення з грунту в крону води з розчинами мінеральних речовин; опорні створюють механічну міцність деревини.

Тканини деревини

літки однакового будови, виконують одні і ті ж функції, утворюють тканини деревини. У відповідності з призначенням і видом клітин, з яких складаються тканини, розрізняють: запасають, провідні, механічні (опорні) і покривні тканини.

Будова дерева і деревини

Будова дерева і деревини

Запасають тканини (рис.7 а,б) складаються з коротких запасаючих клітин і служать для накопичення і зберігання поживних речовин. Запасають тканини знаходяться в стовбурі і в коренях.

Провадять тканини складаються з витягнутих тонкостінних клітин (рис.7) (судин, трубок), через які волога, впитанная корінням, проходить до листя. Довжина судин у середньому близько 100 мм; у деяких порід, наприклад, у дуба, судини досягають 2-3 м довжини. Діаметр судин коливається від сотих часток міліметра (у мелкососудистых порід) до 0,5 мм (у крупнососудистых).

Механічні тканини (опорні) знаходяться в стовбурі (рис.7 г). Ці тканини надають стійкість зростаючого дерева. Чим більше цієї тканини, тим деревина щільніше, твердіше, міцніше. Механічні тканини називають либриформом.

Покривні тканини знаходяться в корі і виконують захисну роль.

Будова деревини хвойних порід

Д ревесина хвойних порід відрізняється порівняльною простотою і правильністю будови. Основну її масу (90-95%) становлять розташовані радіальними рядами витягнуті клітини з кососрезанными кінцями, звані трахеидами. В стінках трахеид є пори, через які вони сполучаються з сусідніми клітинами. В межах річного шару розрізняють ранні та пізні трахеиды. Ранні трахеиды (рис.7 д) утворюються ранньою весною і на початку літа, мають тонкі оболонки з порами, широкі порожнини і служать для проведення води з розчиненими мінеральними речовинами. У ранніх трахеид розмір розмір в радіальному напрямку більше, ніж в тангентальном. Кінці ранніх трахеид мають заокруглену форму.

П оздние трахеиды утворюються в кінці літа, мають вузькі порожнини і товсті клітинні оболонки, тому виконують механічну функцію, надаючи деревині міцність. Розмір по радіальному напрямку менше, ніж за тангентальному.

кількість часу на стінках ранніх трахеид приблизно в 3 рази більше, ніж на стінках пізніх трахеид. Трахеиды є мертвими клітинами. У стовбурі дерева, що росте тільки знову утворюється річний шар містить живі трахеиды.

Серцевинні промені у хвойних порід вузькі, слабо помітні або зовсім не помітні простим оком. Вони складаються переважно з паренхімних клітин.

Смоляні ходи — особливість будови деревини хвойних порід. Вони являють собою клітини, що виробляють і зберігають смолу. В одних порід є тільки роз’єднані між собою смоляні клітини (ялиця, тис, ялівець), у інших порід смоляні клітини пов’язані в систему і утворюють смоляні ходи (сосна, ялина, модрина, кедр). Розрізняють горизонтальні і вертикальні смоляні ходи, які у сукупності становлять єдину систему сполучених каналів. Горизонтальні смоляні ходи проходять по серцевинним променям і добре видно на тангентальном розрізі стовбура.

М икроскопическое будова деревини хвойних порід наведено на рис. 8а.

Деревна паренхіма у хвойних порід поширена мало і являє собою витягнуті по довжині стовбура поодинокі паренхимные клітини або клітини, що йдуть уздовж осі стовбура. Деревної паренхіми немає у тиса і сосни.

Будова деревини листяних порід

П про порівнянні з хвойними породами листяні мають більш складну будову (рис.8 б). Основний обсяг деревини листяних порід складають судини і судинні трахеиды, волокна либриформа, паренхимные клітини.

Судини — це система клітин, службовців у зростаючому дереві для проведення води з розчиненими в ній мінеральними речовинами з коренів до листя. Вода з судин проходить до сусідніх живим клітинам через пори, наявні в бічних стінках судин.

Волокна либриформа (див. рис.8 б) є найбільш поширеними клітинами деревини листяних порід і складають головну масу (до 76%). Основний обсяг деревини складають клітини деревної паренхіми. Ці клітини можуть бути зібрані у вертикальні ряди, звані тяжами деревної паренхіми. Волокна либриформа являють собою довгі клітини з загостреними кінцями, з товстими оболонками і вузькими порожнинами. Стінки волокон либриформа завжди здерев’янілі, мають вузькі канали — щілиноподібні пори. Довжина волокон либриформа знаходиться в межах 0,3-2 мм, а товщина — 0,02-0,005 мм Волокна либриформа — найміцніші елементи деревини листяних порід, виконують механічні функції.

Р азмеры і кількісне співвідношення різних клітин, складових деревину, навіть у однієї і тієї ж породи можуть змінюватися залежно від віку, умов росту дерева.

П аренхимные клітини, що виконують додаткові функції, в деревині листяних порід насамперед утворюють серцевинні промені.

Серцевинні промені у листяних порід розвинуті сильніше, ніж у хвойних. По ширині серцевинні промені можуть бути вузькі однорядні, що складаються з одного ряду витягнутих по радіусу клітин. По висоті серцевинні промені складаються з декількох десятків рядів клітин (до 100 і більше в дуба, бука). На тангентальном розрізі однорядні промені представлено у вигляді вертикальної ланцюжка клітин; багаторядні промені мають форму сочевиці.

Л иственные породи скидають на зиму листя і потребують великої кількості запасних поживних речовин, тому в деревині листяних порід міститься більше клітин деревної паренхіми.

Вплив будови деревини на її фізико-механічні властивості

Т онкое будова клітинної оболонки робить істотний вплив на властивості деревини. Зменшення кількості зв’язаної вологи веде до зменшення відстаней між микрофибриллами, що збільшує сили зчеплення між ними і зміст твердої деревної маси в одиниці об’єму. Все це призводить до поліпшення механічних властивостей деревини. Навпаки, при збільшенні кількості зв’язаної вологи микрофибриллы розсуваються, що знижує механічні властивості деревини.

М икрофибриллы розташовані переважно вздовж довгої осі клітини. Це обумовлює більшу механічну міцність деревини саме вздовж волокон.

Р азмеры окремих анатомічних елементів також впливає на фізико-механічні властивості деревини. Оскільки пізні трахеиды мають велику товщину стінок, збільшення вмісту волокон либриформа, особливо з товстими стінками, призводить до збільшення механічних властивостей.

О особливості мікроскопічного будови деревини листяних і хвойних порід обумовлюють відмінність їх властивостей. Волокна у деревини хвойних порід прямолінійні. Тому у хвойних порід більш високі показники міцності при однаковій щільності. Деревина листяних порід має деяку звивистість волокон, внаслідок чого у неї більш високі показники ударної в’язкості та більш висока міцність при сколюванні вздовж волокон. Деревина листяних кольцесосудистых порід краще гнеться, так як у ранній деревині розташовані судини, які дають можливість деревині ущільнюватися без руйнування.

Короткий опис статті: будова деревини

Джерело: Будова дерева і деревини

Також ви можете прочитати