Строение древесины. Из чего состоит дерево

Рисунок 3.Структура ствола дерева в поперечном (П), радиальном (Р) и тангенциальном (Т) разрезах: 1 — ядро, 2 — ядро, 3 — сомфоксил, 4 — булыжник, 5 — кора, 6 — кора

Древесина — источник благосостояния, возобновляемый ресурс

Хотя дерево, несомненно, является источником богатства, его ценность не такая же, как у золота, но можно утверждать, что дерево по красоте не уступает драгоценным металлам. Большая ценность древесины заключается в том, что она является возобновляемым ресурсом. Кроме того, благодаря бесконечному разнообразию видов и способов использования, ни один другой материал исторически не оказался настолько адаптируемым и неоценимым в своей полезности для человечества, как дерево.

Чтобы понять свойства древесины и способы ее обработки, полезно понять, как растут деревья.

Деревья являются важной частью растительного царства и известны как subsp. Он подразделяется на гимноспермы, мхи гимноспермы и капсулы ангиоспермы. Первая — это хвойное дерево с игольчатыми листьями, обычно производящее мягкие древесные породы.

Последние представляют собой широколиственные праздничные деревья, известные как хардвиллы, и бывают листопадными или вечнозелеными.

Строение дерева

Типичное дерево имеет главный ствол, известный как сапог, с лиственными ветвями. Корневая система удерживает дерево в земле, поглощая воду и минералы для поддержания жизни. Ботва переносит питательные вещества от корней к листьям.

Процесс питания

Начинается истощение влаги из листьев, стимулируя движение сока по мельчайшим клеткам, образующим структуру дерева. Углекислый газ впитывается в листья дерева из воздуха, окружающего поры листьев. Питательные вещества, образующиеся на листьях, распределяются по растущим частям дерева и в то же время запасаются определенными клетками.

Фотосинтез

Фотосинтез (образование органических веществ из углекислого газа и воды) происходит, когда энергия в виде света поглощается хлорофиллом, зеленым пигментом листа, в результате чего образуются питательные вещества, которые поддерживают дерево. В результате этого процесса в атмосферу выделяется кислород.

Структура древесины

Древесина представляет собой массу трубчатых клеток целлюлозы, связанных с органическим веществом под названием лигнин. Клетки различаются по размеру и форме, но обычно они длинные и тонкие, расположены вдоль главной оси ботвы или ветки дерева. Ориентация этих клеток определяет направление волокон и слоев. Клетки обеспечивают дереву силу, циркуляцию соков и снабжение питательными веществами. Хвойные деревья имеют простую клеточную структуру. Она состоит в основном из трагидных (волокнистых) клеток, которые обеспечивают основной поток сока и естественную прочность. Они представляют собой непрерывные радиальные ряды и являются основным скелетом дерева.

У лиственных пород деревьев (лиственных) меньше таких клеток, чем у мягких пород — контейнеры или поры, волокна создают опору. Именно эти характеристики клеточной структуры позволяют идентифицировать твердые и мягкие породы древесины. Размер и распределение клеток варьируется между видами, образуя различные типы структур (тонкие) или грубые структуры. Толщина древесины увеличивается с ежегодным отложением клеток. Это происходит в результате циклической активности холста. Это тонкий слой живой, активной образовательной ткани между корой и самой древесиной. Во время роста одни клетки образуют новую древесину, а другие — цветы. Цветки — это ткани, которые переносят питательные вещества, синтезирующие древесину, ко всем частям растения.

По мере утолщения дерева старая кора отламывается, образуя новую кору. Новые клетки дерева преобразуются в особый тип клеток, которые образуют мягчитель — молодой слой древесины чуть ниже коры. Ботва состоит частично из запасающих клеток, частично из неживых клеток, которые могут переносить питательные вещества в ботву, но не накапливают и не могут поддерживать их во всех частях растения.

Помимо ячеек, ориентированных вдоль оси ботинка, существуют ячейки So -Calcaled Radius, которые ориентированы радиально от центра ботинка. Они переносят и накапливают питательные вещества горизонтально через твердую древесину. Радиальные клетки образуют плоские, вертикальные скопления или полосы, которые слегка заметны в мягких породах древесины и очевидны в некоторых твердых породах, таких как дуб.

По мере роста дерева поверх прошлогодней массы кольцевых чурбачков создается новая стопка срезов. Старая древесина больше не может проводить воду, и в результате прогрессирующих химических изменений она превращается в другую часть древесины — сердцевину. Это несущая деревянная основа. Поэтому сердцевина со временем увеличивается в размерах, но толщина сомфоса остается относительно стабильной на протяжении всей жизни растения.

Заболонь и ядро (сердцевина)

Рафинированная древесина имеет более светлый цвет и обычно отличается от темных сердцевин. Разница в цвете менее заметна в светлых породах древесины, особенно в более мягких. Древесина соф имеет более низкое качество, чем ядро, и обычно отвергается производителями мебели. Он также имеет более низкую устойчивость к септицемии и уязвим к атаке древесного кокоса углеводами, которые накапливаются в некоторых клетках. Пористые и относительно тонкие клетки легко пропускают влагу, поэтому древесина дает большую усадку, чем более плотные сердцевины. Однако их пористость позволяет им легко впитывать красители и защитные средства.

Сосуд — это внутренняя часть растущего дерева, образованная более старой древесиной и поэтому не играющая активной роли в процессе развития. Поэтому мертвые клетки могут быть блокированы органическими веществами, которые изменяют цвет клеточной мембраны в присутствии определенных химических веществ, называемых экстрактивными веществами. Экстрактивные вещества определяют насыщенный цвет многих широколиственных деревьев и служат защитой от грибковых заболеваний и насекомых.

Ранняя и поздняя древесина

Как и у других растений, процесс роста деревьев зависит от климатических условий. В умеренном климате рост обычно ускоряется весной, меньше летом и совсем незначительный зимой. Ранняя древесина (или весенняя древесина, как следует из названия) — это часть годичного кольца, сформированная в начале годового цикла роста.

Тонкие волокнистые клетки мягкой древесины и более легкие трубчатые клетки твердой древесины составляют основной объем ранней древесины, обеспечивая быстрый поток сока. Ранняя древесина обычно распознается как более широкая, светлая часть годового кольца. Поздняя древесина или летняя древесина — это часть годичного кольца, которая растет медленно в годовом цикле роста и образует клетки с толстым корпусом, обычно более плотную и «сочную» древесину. В то же время эта структурная ткань повышает прочность древесины.

Такое четкое разделение тканей относится к одному времени и указывает на возраст заготовленного леса и климатические условия, в которых он развивался. Широкое кольцо лет указывает на благоприятные условия выращивания, а узкое — на плохие условия или засуху. Разница между ранней и поздней структурой древесины важна для ксилографии. Это связано с тем, что от этого зависит, насколько легко будет обрабатывать древесину. Наиболее тяжелую раннюю древесину легче срезать, чем более плотную позднюю.

Конечно, это не является серьезной проблемой для большинства ручных и механических инструментов, если лезвия хорошо заточены. Однако различия в твердости становятся очевидными, когда более поздняя древесина выступает над более ранней после заточки. Как правило, древесина с однородной структурой легче поддается грубой тонкой обработке. Распространение лиственных пород четко прослеживается в текстурах лиственных пород (естественных поперечных сечениях). У циклических пород, таких как дуб и ясень, в ранней древесине имеются крупные кольца сосудов, а в поздней древесине хорошо видны темные волокна и клеточная структура. Такие виды менее восприимчивы, чем виды с рассеянными сосудами, такие как бук, где сосуды и волокна распределены относительно равномерно. Сорта красного дерева часто широко распространены и пористы, но их крупные ячейки могут огрублять текстуру.

Коэффициент теплового расширения мал и зависит от вида. Для древесины вдоль зерна он составляет 0,000002-0,00001, а для зерна — 0,00003-0,00006.

Макроскопическое строение древесины

Если структура тела видна невооруженным глазом, она называется долговременной древесиной. Бывает, что вся поверхность среза окрашивается неравномерно. Она может быть темной в центре и светлой в середине. Самая сильная и мощная часть, созданная клетками мертвой ткани, — это ядро, самая легкая часть — это очищенная древесина. Клетки ядра погибают, потому что проводящий контейнер блокируется смолой. Этот вид окрашенной древесины называется ядровой (дуб, сосна, ясень и сосна). Если черенки равномерно окрашены, то у этих видов нет сердцевины (водоросли, береза).

Каждый год жизни отмечается сапожком с нарастающими слоями древесины определенного размера, который зависит от возраста, условий жизни и скорости роста. Эти слои называются годовыми кольцами. Они особенно заметны в распиленных хвойных породах.

Годичные кольца содержат два следующих слоя ткани.

1. Ранний мягкий. Возникает в первой половине годичной вегетации. Имеет светлую окраску. Находится у центра ствола.
2. Поздний твердый. Создается во второй половине годичного роста. Отличается темной окраской. Располагается ближе к коре.

Ранние тканевые каналы переносят питательные вещества к верхушке. Зона позднего слоя защищает растение от механических повреждений. Сзади находится узкое кольцо. Из-за плохих условий выращивания они могут стать волнистыми и придать декоративность древесной массе. Лучшей считается древесина с узкими кольцами.

Лучи света распространяются от коры к центру растения и используются для перемещения питательных веществ. Эти лучи называются лучами сердца. Лучи характерны для всех видов. Они хорошо видны на срезах. Ширина лучей варьируется от 0,05 до 1 мм. Их размер напрямую зависит от условий жизни растения. Сердцевинные лучи отвечают за текстуру древесной массы. Некоторые из них прерываются вдали от ядра. Эти лучи называются вторичными, в отличие от первичных лучей, которые достигают его.

В поперечных срезах лиственных пород имеются небольшие отверстия, которые являются кровеносными сосудами растения. Они снабжают дерево водой и пищей. Когда крупные сосуды находятся в ранних слоях, а мелкие — в поздних, такой сосудистый рисунок соответствует кольцевому материалу (дуб, вяз, ясень). Он характеризуется мощной древесной массой. Равномерное расположение кровеносных сосудов вдоль годовых колец соответствует мягкой диффузной сосудистой ткани (береза, тополь). Весной сосуды некоторых деревьев (березы, клена) срезают для сбора сока.

Для хвойных конструкций характерны трубы, заполненные смолой. Это смоляные ходы, характерные только для некоторых хвойных деревьев. Пихта и можжевельник, например, не имеют их. Смоляные проводники с разных направлений образуют смоляную несущую систему.

В центре ствола находится сердцевинная древесина — рыхлая масса, проходящая через все растение снизу вверх. Он обеспечивает быстрое разложение. Он создается в начале жизни дерева. При разрезании сердцевинная древесина выглядит как след. Обычно она имеет круглую форму и 2-5 мм в диаметре. У лиственных деревьев ядровая древесина крупнее, чем у хвойных. У бузины самые крупные ядра.

Микроскопическое строение древесины

Только небольшая структура дерева полностью отвечает на вопрос: что такое дерево? Древесная масса состоит из нескольких различных клеток, соединенных друг с другом. Каждая клетка заполнена протопластами, а межклеточные пространства — сложными макромолекулярными соединениями. Клетки одинаковой структуры и функции создают соответствующую организацию: механическую (опорную), проводящую и накопительную.

Клеточные мембраны состоят из высокомолекулярных природных макромолекул: углеводов (70-80%) и лигнина (20-30%). Углеводная часть представлена общей целлюлозой, гемицеллюлозой и целлюлозой. Лигнин — это аморфное вещество, которое связывает волокна целлюлозы и придает ей прочность и эластичность. Лигнин и целлюлоза проникают в клеточную стенку и делают ее жесткой. В результате оболочка становится твердой, жесткой и прочной, как железобетон.

Повреждения структуры древесины в целом или отдельных участков, снижающие качество и ограничивающие ее использование, называются дефектами древесины. Некоторые дефекты возникают во время развития древесины, другие — во время хранения или использования сырья. Качество целлюлозы определяется типом и размером дефектов, их расположением и назначением продукта.

ГОСТ 2140-81 определяет классификацию следующих групп дефектов.

1. Сучки, основания бывших ветвей.
2. Трещины, разрывы ткани вдоль волокон.
3. Дефекты формы ствола. К ним относятся сужение ствола, кривизна, овальность, наросты, закомелистость.
4. Пороки строения древесины: прожилки, полоски, пятнышки.
5. Химические окраски. Они возникают в заготовленном сырье в результате окисления дубильных веществ.
6. Грибные повреждения. Их вызывают грибы, которые являются растительными организмами, развивающимися из спор.
7. Повреждения насекомыми, птицами. Такой порок ухудшает декоративность и физико-механические качества.
8. Инородные включения.
9. Покоробленность. Порок возникает в результате обработки материала.

ГОСТ 2140-81 Видимые пороки древесины. Классификация, термины и определения, способы измерения

Некоторые из этих дефектов просто ухудшают качество материала, другие менее важны, а третьи могут отправить дрова в лес.

Механические свойства определяют эксплуатационные характеристики древесины. Эластичность материала возвращается в исходное состояние при приложении нагрузки. Для различных видов были установлены пределы прочности, поскольку структура материала может деформироваться при экстремальном давлении.

Химический состав древесины и коры

Древесина в основном состоит из органического вещества (>99% от общей массы) в виде целлюлозы, гемицеллюлозы и лигнина, которые состоят из углерода, водорода, кислорода и небольшого количества азота. Помимо основных веществ, древесина содержит экстрактивные вещества (дубильные вещества, смолы, камеди, пектин, жиры и т.д.), которые растворимы в воде, спирте или эфире. Химический состав различных пород древесины практически идентичен. Полностью высушенная древесина содержит в среднем 49-50% углерода, 43-44% кислорода, 6% водорода, 0,1. 0,3% азота.

При горении древесины неорганическая часть, или зола (0,1 … 1%) остается. Она состоит из кальция, калия, натрия, магния и, в меньших количествах, фосфора и серы. Они образуют неорганические вещества, большинство из которых (75-90%) нерастворимы в воде. Среди растворителей — щелочи (поташ и сода), а среди нерастворимых — соли кальция.

Химический состав коры мало отличается от состава древесины и веток, хотя кора содержит гораздо меньше целлюлозы и гораздо больше лигнина (особенно сосновая кора), экстрактивных веществ, минералов и суберина, чего нет в древесине.

Пороки древесины

Изменения внешнего вида древесины, нарушения нормального строения, целостности тканей и другие дефекты, снижающие ее качество и ограничивающие ее практическое использование, называются пороками древесины.

Значение пороков зависит от области применения древесины и уровня развития науки и техники в данный период.

ГОСТ 2140-81 охватывает широкий спектр дефектов, которые разделены на девять групп, перечисленных в порядке значимости.

• 1 – сучки;
• 2 – трещины;
• 3 – пороки формы ствола;
• 4 – пороки строения древесины;
• 5 – химические окраски;
• 6 – грибные поражения;
• 7 – биологические повреждения;
• 8 – инородные включения, механические повреждения и пороки обработки;
• 9 – покоробленности.

Каждая группа содержит различные типы дефектов, но для некоторых дефектов тип идентифицируется. Некоторые дефекты относятся только к круглому лесу, другие — к древесине или шпону.

Крона дерева состоит из ветвей с листьями и хвоей. Листья и хвоя поглощают необходимые дереву химические вещества из окружающего воздуха. В иглах солнечный свет расщепляет углекислый газ из воздуха на углерод и кислород.

Состав древесины

Клетки древесины состоят из клеточных стенок и водоподобного вещества, называемого клеточной жидкостью (протоплазмой), которая в свежей древесине может составлять более половины массы древесины.

Древесина (ее материал) образована деревянным каркасом клеточных стенок. Во всех видах древесины дерево состоит из одинакового количества химических элементов, которые образуют различные соединения. Компонентами древесной массы являются такие вещества древесины, как целлюлоза и целлюлозоподобные материалы (гемицеллюлоза), лигнин, смолы, скипидарное масло, жиры, воски, пигменты и минералы.

-Целлюлоза — каркас древесины.

-Лигнин — обеспечивает устойчивость (прочность) к сжатию.

-Вещества в клетках древесины — влияют на цвет, запах и устойчивость к насекомым и грибкам.