Деревообработка

Строение древесины

Древесина состоит из множества клеток, которые отличаются по типу, форме и выполняемым задачам. Отдельные составные части клетки или древесины зави­сят от химического состава.

1.2.1. Химический состав древесины

Химический состав древесины имеет заметно вы­раженные отличия между отдельными породами дерева, менее выраженные отличия между древе­синой одной породы или между различными зона­ми древесины (например, ядро и заболонь).

Основными компонентами древесины являются целлюлоза (между 42 и 51%), гемицеллюлоза (меж­ду 24 и 40%), лигнин (от 18 до 30%). Также древе­сина содержит примеси, так называемые экстрак­тивные вещества, как, например, смола, терпен­тин, жир, воск и красящие вещества (от 1 до 10%), и золу, то есть несгораемые компоненты, как, на­пример, калий, натрий, магний, фосфор и оксид железа (от 0,2 до 0,8%).

Основными химическими элементами являются углерод (примерно 50%), водород (около 6%), кис­лород (примерно 44%) и азот (до 0,25%), а также вышеназванные экстрактивные вещества. Хими­ческий состав целлюлозы и лигнина очень похож (рис. 2.20).

1.2.2. Типы клеток

Клетки древесины должны выполнять различные задачи. В соответствии с этими задачами они име­ют различную форму (см. рис. 2.15).

Соседние клетки соединены друг с другом отверстиями в клеточных оболоч­ках через так называемые поры. Поры делают возможным передачу воды и пита­тельных веществ от клетки к клетке прежде всего в горизонтальном направлении ствола.

Поры древесины лиственных пород образуют сплетение из волокон цел­люлозы, называемых микрофибриллами, с очень маленькими отверстиями без затвора.

Поры древесины хвойных пород, так называемые окаймленные поры, устрое­ны сложнее, чем поры древесины лиственных пород. Такие поры представляют собой маленькие запирающиеся отверстия со сводом в оболочке одной из двух соседних клеток. В центре мембраны в окаймленных порах имеется непроницае­

мое утолщение самой разнообразной формы — то­рус (рис. 2.21). Через отверстие поры становится возможным передача воды и питательных веществ от клетки к клетке, а также запирание клетки при повреждении дерева. Закрытие пор является не­обратимым процессом, оно осложняет сушку и им- прегнирование древесины.

Хвойные породы, такие, как ель, сосна и ли­ственница, в специальных клетках содержат смо­лу, которая через смоляные ходы, или смоляные каналы, передается дальше в различные зоны дре­весины. Засмолок, или смоляной кармашек, — это наполненные смолой плоские пустоты внутри уве­личившихся смоляных ходов.

Пихта, тис, кипарис и можжевельник не име­ют смоляных ходов, смола в них находится в пре­делах наружной и корковой зоны.

Количество и диаметр клеток внутри годично­го кольца — это определяющий фактор для того, будет ли древесина классифицирована как мелко­слойная (с узким расположением годичных колец) или широкослойная. Понятия «мелкослойная» и «широкослойная» древесина не включают опреде­ления четких размеров (рис. 2.22).

Склеренхимные клетки, также называемые опорными (поддерживающими), закрепляющими клетками или клетками либриформа, — это узкие, заостренные на концах клетки с толстыми стенка­ми, соединенные концами одна с другой. Они об­разуют основную массу древесины лиственных пород и предназначены для придания древесине прочности и твердости, например прочности на разрыв и сжатие.

Ранние трахеиды, также называемые проводя­щими клетками, сосудами или порами, — это труб­чатые клетки, которые соединяются друг с другом в достаточно длинные проводящие системы и слу­жат для проведения поднимающейся от корней воды с растворенными в ней питательными веществами. Эти клетки содержатся в зоне луба и заболони. Зона, в которой располагаются ранние трахеиды, называ­ется ксилемой.

Сосуды в торцовом срезе видны как поры, в продольном срезе — как очень мелкие углубления. Размер и распределение этих клеток в древесине влияют на ее структуру и являются одним из важных признаков различных пород дерева.

Дуб, ясень, грецкий орех и вяз имеют, напри­мер, настолько большие поры, что их можно раз­личить невооруженным глазом. Древесина этих пород дерева обозначается как крупнопористая (рис. 2.23). У клена, груши, липы, березы и бука поры нельзя увидеть без лупы. Это мелкопористые породы древесины (рис. 2.24). В зависимости от распределения пор в древесине отличают кольце­сосудистую и рассеянно-сосудистую древесину (рис. 2.23 и 2.24). Клен, груша, бук, например, име­ют рассеянно-сосудистую древесину, дуб, ясень и вяз, напротив, кольцесосудистую.

Ситовидные трубки (у лиственных пород) и си­товидные клетки (у хвойных пород) образуют в лубе проводящую систему. Отдельные трубки или клет­ки, особенно у лиственных пород, отделены друг от друта перегородками. Перегородки ситовидных элементов имеют множество отверстий и напоми­нают сито. Эта проводящая система направлена вниз. Она служит для передачи образующихся в листьях или хвое органических строительных ве­ществ — ассимилятов. Ассимиляты, в основном са­хара, растворены в воде. Зона луба, в которой рас­полагаются ситовидные трубки и ситовидные клет­ки, называется флоэмой (см. рис. 2.14).

Трахеиды встречаются только в древесине хвой­ных пород и являются клетками, которые, с одной стороны, придают древесине прочность, с другой стороны, выполняют функции ведущих вверх про­водящих клеток. Трахеиды у хвойных пород состав­ляют примерно до 95% основной массы древеси­ны. Форма поперечного сечения этих клеток по­чти прямоугольная.

Паренхимные, или накапливающие, клетки встречаются в древесине как хвой­ных, так и лиственных пород. Они служат для накопления питательных и строи­тельных веществ, а также продуктов обмена веществ. Сохраненные питательные и строительные вещества используются деревом прежде всего для набухания по­чек и листьев весной; более не используемые продукты обмена веществ отклады­ваются для хранения. Тонкостенные накапливающие клетки располагаются раз­розненно в направлении волокна, но в основном поперек к нему, исходя луче­видно от сердцевины (рис. 2.25). Они тянутся до луба. Поэтому горизонтальные накапливающие клетки называют также сердцевинными или древесными луча­ми. Сердцевинные лучи особенно видны в радиальной плоскости разреза древе­сины дуба. Они играют существенную роль при превращении заболони в ядро-

вую древесину, так как в них накапливаются и со­храняются ядровые вещества.