Повна версія

Головна arrow Техніка arrow Будівельне матеріалознавство. Т 1

  • Увеличить шрифт
  • Уменьшить шрифт


<<   ЗМІСТ   >>

Анатомічної будови деревини

Для повної характеристики деревини і деревних будівельних матеріалів слід розкрити ще одну сторону структури і властивостей цього біологічного об'єкта рослинного походження: взаємозв'язок анатомічної будови з фізико-хімічними і фізичними властивостями деревини, тим більше що тут простежуються відмінності між хвойними і листяними породами, як на рівні мікро -, так і макроструктури. Прийнято вивчати три основних розрізи стовбура (рис. 7.5)

Основні розрізи стовбура

Мал. 7.5. Основні розрізи стовбура: 1 - торцевий; 2 - радіальний; 3 - тангенціальний

Торцевий розріз стовбура

Мал. 7.6. Торцевий розріз стовбура:

I - кора; 2 - луб; 3 - камбій; 4 - заболонь; 5 - ядро; 6 - серцевина; 7 - серцевинні промені

У торцевому розрізі стовбура дерева виділяють (рис. 7.6): серцевину (серцевинна трубка) - приблизно в центрі стовбура розміщується уздовж його осі, яка є рихлою первинної Маломіцні тканиною; власне деревину, складову з концентрично розташованих річних шарів з включенням в кожен з них весняної та щільнішою річної деревини; камбий - найтонший шар з повністю живих клітин, здатних до зростання і ділення на більшу частину, відкладається в сторону деревини, і меншу - в сторону від центру, де розташований наступний шар у вигляді лубу; луб є внутрішнім шаром кори (флоеми) і межує із зовнішнім шаром її, званої кіркою (темного кольору). На частку стовбура припадає 70-90% усього обсягу дерева; іншу частину складають крона і коренева система. Кора становить від 6 до 25% обсягу стовбура, інша частина його служить деревиною, в якій спостерігається світле периферичний кільце - заболонь і більш темна центральна частина - ядро. Камбіальний шар знаходиться між заболонню і лубом. Всі ці частини складають макроструктуру деревини. У деяких деревних порід (дуб, бук, клен та ін.) На торцевому перетині можна бачити вузькі радіально розташовані смужки, які називаються серцевинними променями 7.

У породах може бути відсутнім ядерна частина, і тоді породи іменуються заболонь (береза, липа, клен, граб та ін.). В інших породах заболонь має колір центральної частини стовбура, причому остання залишається сухішою; такі породи називаються спелодревеснимі (ялина, ялиця, осика, бук і ін.).

Більш докладний будова деревини хвойних і листяних порід вивчається за допомогою мікроскопа і спеціальних зрізів шарів деревини.

Вище зазначалося, що деревина складається в основному з клітин. Їх можна розділити на два типи: прозенхімних і паренхімні. Прозенхімних мають довжину в багато разів більшу, ніж їх ширина; вони надають деревині волокнисту будову, залишаючись, як правило, вже відмерлими. Серед цих клітин розрізняють трахеіди, клітини лібриформу і судини. Паренхімні клітини - короткі, мають приблизно однакову довжину і ширину, є живими. Якщо в живій клітині є оболонка (клітинна стінка), усередині якої розташовані протоплазма (протопласт) і ядро, то в відмерлої в процесі росту дерева протопласт частково витрачається на потовщення стінки, частково висихає разом з ядром, залишаючи порожнину, яка заповнюється водою або повітрям, а іноді екстрактивними речовинами. Природно, що в побудованому дереві живі клітини швидко вмирають, і воно складається з відмерлих клітин, т. Е. З клітинних стінок (оболонок).

Клітини в деревині мають різне функціональне значення. Одні з них виконують функції провідних клітин, інші - опорних або механічних, треті - що запасають, четверті - освітніх (розташовані в камбіального шарі), п'яті - асиміляційних (знаходяться в листі і хвої і сприяють утворенню поживних речовин), шості - покривних (в шкірці дерева). Клітини, що мають однакову будову і виконують одну й ту ж функцію, утворюють тканини. Особливо виділяють тканини проводять, механічні та запасають, що відповідає першим трьом функціям їх клітин.

Деревина хвойних порід має відносно просту будову (рис. 7.7). Вона складається з клітин майже одного типу - трахеид (рис. 7.8). До них відносяться мертві веретеноподібні клітини довжиною від 1,5 до 5 мм зі стінками різної товщини і з порожнинами різних розмірів. Трахеїди весняної деревини мають широкі порожнини і тонкі стінки, а осінньої - вужчі порожнини і товсті стінки. У весняних трахеид, що виконують функції водопровідних клітин, відношення діаметра до довжини складає 1: 100, у осінніх - 1: 400. У стінках трахеид є пори, через які клітини спілкуються між собою і за допомогою, яких вміст живих клітин з'єднується в одне ціле.

Паренхімні клітини складають живу тканину хвойної деревини; знаходяться, головним чином, в серцевинних променях і, отже, виконують функції органів, що запасають харчування (крохмаль і жири) для споживання навесні, а також в невеликій кількості в лубе, поблизу від камбію (вертикальна паренхіма). Крім того, паренхімні клітини, утворюючи міжклітинні канали, як би вистилають поверхню смоляних ходів, що такі характерні для хвойних порід. Такі ходи, розташовуючись вертикально і горизонтально, утворюють єдину Смолоносні систему, що в кінцевому підсумку сприяє підвищенню стійкості деревини хвойних порід. В цілому, однак, об'ємна частка паренхимной тканини в хвойної деревини становить 3-5%, так як частина запасів харчування зберігається в хвої, де немає паренхімних клітин.

Мікроструктура деревини сосни

Мал. 7.7. Мікроструктура деревини сосни:

1 - серцевинних промінь в радіальному розрізі; 2 - багаторядний промінь; 3 - річний шар; 4 - пізні трахеіди; 5 - вертикальний смоляний хід; б - ранні шари деревини; 7 - серцевинних промінь в тангенціальному розрізі; 8 - облямована пора

Трахеїди ранньої (а) і пізньої ( б) деревини сосни

Мал. 7.8. Трахеїди ранньої (а) і пізньої ( б) деревини сосни

Листяні породи мають більш складну анатомічну будову (рис. 7.9). Провідними (водопроводящими) клітинами (елементами) служать судини - довгі трубки шириною 0,02-0,5 мм (рис. 7.10). У весняній деревині вони ширші і їх можна іноді помітити неозброєним оком. Стінки судин характерні потовщенням кольчатой, спіральної або сітчастою форми, що надає стінок підвищену міцність. Механічні клітини, і відповідно механічна тканина, звані у листяних порід лібриформ, помітно відрізняються своєю веретенообразной формою, товстими стінками з щілиноподібними порами, вузькими порожнинами клітин, мають порівняно невеликі довжину (0,3-0,8 мм) і діаметр (0,1 -0,2 мм). Всі клітини лібриформу є мертвими, і лише паренхімні клітини як і в хвойних породах, утворюють серцевинні промені, як запасають і проводять поживні речовини в радіальному напрямку при об'ємної частки їх близько 10%, т. Е. В 2-3 рази більше, ніж в хвойних породах.

Мікроструктура деревини листяних порід

Мал. 7.9. Мікроструктура деревини листяних порід: а - дуба; 6 - берези; I - серцевинних промінь; 2 - лібриформ; 3 - дрібні судини; 4 - широкий серцевинних промінь в торцевому (поперечному) розрізі; 5 - велика судина; б - річний шар; 7 - широкий серцевинних промінь в тангенціальному розрізі; 8 - вузький серцевинних промінь; 9 - судини; 10 - серцевинні промені в різних розрізах

Вище були відзначені шість функцій клітин, але при короткому описі анатомічної будови деревини були описані лише три з них, хоча три інших є не менш значущими. Освітня функція - живі клітини камбію утворені тонкими оболонками і наповнені протоплазми і ядром. У процесі росту деревини клітина камбію ділиться на дві нерівні частини з виникненням однієї нової активної камбіальні клітини; друга стає або клітиною деревини, або - лубу. В обох випадках після відділення клітини від камбіального шару в ній починається лігніфікації з відкладенням лігніну, підвищенням її гідрофобності і одревеснения, потім вона відмирає. Процес зростання деревини нерівномірний, що легко встановлюється по щільності і ширині річних шарів (річних кілець): пізня деревина (осінній) - щільніше і темніше весняної, а ширина шарів залежить від породи деревини. При необхідності за цими ознаками можна визначити відсоток вмісту пізньої деревини; чим він вищий, тим міцніше деревина як будівельний матеріал.

Судини листяних порід

Мал. 7.10. Судини листяних порід:

/ - Липи; 2 - бука; 3 - дуба

Асиміляційна функція клітин полягає в засвоєнні клітинами зелених листя і хвої зовнішніх речовин (води, вуглекислоти) з утворенням вуглеводів в результаті фотосинтезу, т. Е. За допомогою променевої (сонячної) світлової енергії, що поглинається хлорофілом. Останній знаходиться в вигляді хлорофілових зерен в клітинах листа, будучи в ньому барвником, або пігментом, що додає листю зелене забарвлення. Сутність процесу асиміляції розкрита великим російським вченим

Схема асиміляції з фотосинтезом в зеленому листі дерева (по К.А. Тімірязєва)

Мал. 7.11. Схема асиміляції з фотосинтезом в зеленому листі дерева (по К.А. Тімірязєва)

К.А. Тімірязєва (1843-1920). Її схематично можна представити в наступному вигляді (рис. 7.11): листя поглинають з атмосфери вуглекислий газ СО2; хлорофілові зерна в листі на сонячному світлі поглинають продіффундіровавшій вуглекислий газ СО2 і виділяють кисень в повітря; залишився в листі вуглець вступає у взаємозв'язок з молекулами води, що проникла до крони дерева з грунту по судинах заболонь шару деревини; в результаті такої взаємодії утворюється проміжна речовина - формальдегід СН2О; шість молекул газоподібного формальдегіду (з різким неприємним запахом і смаком) в результаті фотосинтезу і полімеризації (т. е. з'єднання один з одним) утворюють нову молекулу речовини, так званої глюкозою: 6СН2О = СбНігОб; глюкоза з листя по судинах переходить в різні частини деревини і відкладається там в запас; під впливом молекул води і ферментів п молекул глюкози переходять в одну молекулу крохмалю, а саме: лСбНігОб = нНгО + (СбНюОз) / ". Величина індексу п - ступеня полімеризації крохмалю - висока, але не до кінця поки з'ясована за своїм числовим значенням. Однак вона може виявитися ще більше з виникненням макромолекули целюлози (клітковини *) зі ступенем полімеризації до 6000 і вище. з таких макромолекул целюлози в процесі росту дерева складаються стінки клітин деревини.

Важливу роль в зростанні і збереження дерева мають функціональні клітини - покривні. Вони виникають при діленні клітин камбію з відкладенням їх в сторону лубу, а потім повністю відмирають і переходять, як структуроутворюючий елемент, у зовнішній шар кори дерева, т. Е. В кірку. Кірка охороняє дерево - деревину, камбіальний шар і луб (проводить поживні речовини від крони в стовбур і кореневу систему) - від механічних пошкоджень, шкідливого впливу зовнішнього середовища, низьких температур або різких температурних коливань.

 
<<   ЗМІСТ   >>