§ 3. Строение древесины

Древесина — совокупность проводящих, механических и запасающих тканей, расположенных в стволах, ветвях и корнях древесных растений между корой  (см. рис. 1) и сердцевиной 4. Ствол дает основную массу древесины.

Проводящими называются ткани, которые передают стволу воду и питательные вещества, необходимые для его роста. Механическими называются ткани, которые обеспечивают механическую прочность ствола. Запасающими называются ткани, которые откладывают запасные питательные вещества в стволе и корнях деревьев. В коре расположены также покровные ткани, которые защищают древесину от механических повреждений.

Ткани состоят из клеток. Каждая клетка состоит из оболочки и протопласта (ядра и цитоплазмы). Клетки имеют разные формы и размеры. В зависимости от их состава различают древесину хвойных и лиственных пород. Древесина хвойных пород в основном состоит из трахеидных 2 (рис. 5) и небольшого количества паренхимных клеток. Трахеиды — одревесневшие   сильно   вытянутые клетки с утолщенными стенками (оболочками) и кососрезанными концами. Трахеиды, отложенные в различное время года, имеют различные диаметры и толщину оболочек. Весной клетки трахеиды вырастают наиболее широкими, а оболочки, наоборот, самыми тонкими. Во второй половине лета трахеиды сужаются, осенью они отлагаются сплюснутыми в радиальном направлении и покрытыми толстыми оболочками.

Рис. 5. Типы клеток, слагающих древесину: 1—древесная  паренхима,  2—трахеиды,  3—членики  сосудов (трахей), 4, 5 — клетки гетерогенного сердцевинного луча лиственного и хвойного дерева, 6 — волокна либриформа

Паренхимные клетки образуют сердцевинные лучи, смоляные ходы и ткани древесной паренхимы. Сердцевинные лучи и паренхима состоят из нескольких узких, вытянутых клеток, соединенных по длине. В смоляных ходах паренхимные клетки представляют собой узкие межклеточные каналы между трахеидами, по которым движется смола. К древесине хвойных пород относятся сосна, ель, лиственница, кедр, кипарис, можжевельник, пихта и др.

Клетки древесины лиственных пород составляют сосуды, волокна либриформа 6, трахеиды и паренхиму. Сосуды являются водопроводящими трубками, состоящими из ряда вытянутых клеток с частично или полностью растворенными стенками. Диаметр водопроводящих сосудов от 0, 0015 — у самшита до 0,5 мм — у дуба. Длина сосудов достигает нескольких метров (более 2 м — у дуба). Либриформа — сильно вытянутые, веретенообразные клетки, заостренные на концах. Клетки либриформа сильно утолщены у твердых пород (дуба, ясеня) и имеют слабые утолщения у древесины мягких лиственных пород (липы, тополя). Клетки либриформа придают древесине механическую прочность и составляют до 3Д ее объема. Трахеиды древесины лиственных пород подразделяют на волокнистые и сосудистые. Сосудистые трахеиды являются водопроводящими элементами, волокнистые — выполняют механическую функцию и являются промежуточным звеном между сосудами и трахеидами. Паренхимные клетки лиственных пород древесины в основном образуют сердцевинные лучи, которые развиты сильнее, чем у хвойных (длиннее и шире). К древесине лиственных пород относятся дуб, бук, граб, береза, липа, клен, орех, самшит, каштан, ольха, осина, яблоня, акация и т. п. Наиболее ценным является паркет, изготовленный из древесины дуба, бука, граба, кедра.

В зависимости от разреза ствола изменяются характер деформации материалов и изделий из древесины, их гигроскопичность, текстура и др. На торцовой поверхности среза видны годичные концентрические слои древесины, на радиальном разрезе — непрерывные сплошные, несколько искривленные полосы, а на тангентальном разрезе — ломаные линии. Через указанные разрезы древесина впитывает различное количество влаги. Наибольшее количество влаги поступает через торцовый разрез, так как в этом случае оказывается перерезано наибольшее количество сосудов и пор, а через тангентальный разрез проходит наименьшее количество влаги.

На торцовом разрезе легко различить все слои, из которых состоит древесина: кора — наружный слой, включающий в себя корку и луб, камбий, заболонь 2 (см. рис. 1) и ядро 3, в центре которого находится сердцевина. Заболонь — наиболее светлая, влажная и мягкая зона древесины. Ядро — темноокрашенная, наиболее сухая внутренняя часть древесины, которая состоит из отмирающих, а ближе к центру отмерших клеток.

У древесины ели и липы заболонь отличается от ядра только меньшей влажностью, а цвет ядра и заболони одинаков. Такие породы деревьев называют спелодревесными. Породы, имеющие ядро, называют ядровыми. У древесины березы, клена и граба и некоторых других деревьев ядро не отличается от заболони. Такие породы называют заболонными. Иногда у безъядровых пород древесины (бука, березы) центральная часть ствола темнее. Эта зона называется ложным ядром. На разрезе древесины иногда невооруженным глазом видны линии, направленные от сердцевины к коре. Эти линии называются сердцевинными лучами.

На поперечном разрезе ствола видны слои, концентрично расположенные от центра к краям. Эти слои называют годичными, т. е. слоями прироста древесины стволов, ветвей и корней за один вегетационный период. Каждый годичный слой, по которому определяют возраст древесины, состоит из ранних (весенних)  и поздних (летних) зон прироста. Эти зоны соответственно называют ранней I и поздней древесиной. У дуба в весенней древесине образуются более крупные пористые сосуды и широкий сердце- I винный луч. Размеры годичных слоев различаются также  в зависимости от условий роста деревьев. В неблагоприятных условиях, при избыточном увлажнении или недостатке 1 воды в почве, сильном затемнении или повреждении листьев насекомыми слои прироста образуются минимальными   (узкими).  Широкие годичные слои образуются в благоприятных условиях, а также у одиночно растущих  деревьев, у которых нет затемнения.

В зависимости от величины сосудов в разрезе ствола древесины лиственных пород различают структуры: кольцесосудистую (у дуба, вяза), когда диаметр сосудов в ранней зоне кольца прироста значительно больше, чем в поздней зоне, и рассеянно-сосудистую (у клена, березы), когда диаметры сосудов по всему слою прироста почти одинаковы в ранней и поздней зонах.

Химический состав древесины хвойных и лиственных пород деревьев примерно одинаков. Древесина, высушенная до постоянной массы, в среднем содержит (%): углерода — 49,5, кислорода — 44,1, водорода — 6,3 и азота — 0,1. В древесине некоторых экзотических пород в очень небольшом количестве содержатся дубильные вещества, бальзам, смолы, камфора, у сандала и кампешевого дерева — красители. Основная масса древесины (около 95 %) состоит из оболочек клеток. Главные составные части оболочек — целлюлоза (43...56 %) и лигнин (19...30%).