§ 1. Макроструктура древесины

Древесиной называют освобожденную от коры ткань волокон, которая содержится в стволе дерева. Ствол дерева состоит из клеток, имеющих разное назначение в растущем дереве, а следовательно, разную форму и величину.

Макроструктуру ствола (видимую невооруженным глазом) можно рассмотреть на трех основных разрезах: поперечном (или торцовом) и двух продольных — радиальном (проходящем через ось ствола) и тангенциальном (рис. 123).

Рис. 123. Строение древесины

На торцовом срезе видна кора, камбий и древесина. Кора состоит из наружной кожицы, пробкового слоя под ней и внутреннего слоя — луба. Под слоем луба у растущего дерева находится тонкий камбиальный слой, состоящий из живых клеток, размножающихся делением. Древесина состоит из вытянутых веретенообразных клеток — ячеек, стенки которых состоят в основном из целлюлозы. Эти пустотелые ячейки образуют волокна, воспринимающие на себя механические нагрузки. Вначале в листьях дерева из атмосферного углекислого газа и воды дерева поступает к растущим клеткам камбия.

В результате происходящей реакции поликонденсации образуется кислородная связь ( — О — ) и молекула воды, уходящая в сок дерева.

Кислородная связь объединяет кольца глюкозы в макромолекуле целлюлозы, состоящей из нескольких сотен глюкозных ячеек:

Следовательно, целлюлоза является природным линейным полимером, нитевидные цепи которого жестко связаны (сшиты) гидроксильными связями. Это объясняет отсутствие у древесины области высокоэластичного состояния, возникающего при нагревании многих линейных полимеров.

Деление клеток камбия начинается весной и заканчивается осенью. Поэтому древесина ствола состоит из ряда концентрических годовых колец. В свою очередь каждое годовое кольцо включает внутренний слой ранней (или весенней) древесины и внешний слой поздней (или летней) древесины.

Древесина, образовавшаяся весной и в начале лета, состоит из крупных тонкостенных клеток. Поздняя древесина, образовавшаяся летом и в начале осени, состоит из клеток меньшего размера и имеет более темный цвет, большую плотность и прочность, чем ранняя древесина. Поэтому механическая прочность древесины возрастает при увеличении относительного содержания в ней поздней древесины.

На поперечном разрезе ствола дерева видны сердцевина, ядро и заболонь (рис. 123).

Сердцевинная трубка представляет собой рыхлую первичную ткань, которая состоит из тонкостенных клеток, имеет малую прочность и легко загнивает. Поэтому сердцевина не допускается в тонких досках и брусках, предназначенных для растянутых и изгибаемых элементов конструкций. Нежелательна сердцевина и в столярных изделиях, так как она постепенно выкрашивается.

Ядро, или спелая древесина, — внутренняя часть стволу дерева. Ядро выделяется темным цветом (рис. 123), так как стенки клеток древесины ядра постепенно изменяют свой состав: у хвойных пород они пропитываются смолой, а у лиственных — дубильными веществами; движение влаги по этим клеткам прекращается. Поэтому древесина ядровой части ствола обладает большей прочностью и стойкостью к загниванию по сравнению с древесиной заболони.

Заболонь состоит из колец более молодой древесины, окружающих ядро (или спелую древесину). По живым клеткам заболони растущего дерева перемещается влага с растворенными в ней питательными веществами. Древесина заболони имеет большую влажность, легко загнивает, вследствие значительной усушки склонна к короблению.

Древесные породы делят на: 1) ядровые, имеющие ядро и заболонь (дуб, ясень, платан, сосна, лиственница, кедр и др.);

2) спелодревесные, имеющие спелую древесину (она не отличается по цвету от заболони) и заболонь (ель, пихта, осина, бук и др.);

3) заболонные, у которых отсутствует ядро и нельзя заметить существенного различия между центральной и наружной частями древесины ствола (береза, клен, ольха, липа).