Микростроение древесины

На рисунках 1.6 – 1.7 приведены схемы сложного микроскопического строения древесины сосны и берёзы с указанием названий отдельных структурных элементов.

Большое влияние на анатомическое строение древесины оказывает положение дерева в древостое, условия произрастания, сельскохозяйственные мероприятия (рубки, осушения, удобрения) и их время, география насаждений, почвенные условия, осадки и др.

Из рисунков следует, что особенностью древесины разных пород является анизотропия как следствие упорядоченности в расположении структурных элементов и их определенной ориентации, она и определит неодинаковость свойств материала в различных структурных направлениях.

Древесина состоит из проводящих, механических и запасающих тканей.

Проводящими тканями в древесине являются трахеальные элементы – сосуды и трахеиды. По строению они приспособлены для проведения растворов.

У трахеид, как и у сосудов, имеются окаймленные поры и иногда спиральные утолщения. Концы трахеид заострены.

Трахеиды у лиственных пород бывают двух родов: сосудистые со слабо утолщенными стенками при сравнительно широкой полости с многочисленными, довольно крупными окаймленными порами и волокнистые, приближающиеся по форме к либриформу.

У хвойных пород трахеиды выполняют не только свойственные им проводящие функции, но и механические. Трахеиды ранней части годичного слоя, обладающие тонкими стенками и большими полостями, служат проводящей тканью; трахеиды же поздней части, имеющие толстые стенки и малые полости, выполняют механические функции.

Между поздней древесиной одного года и ранней древесиной следующего года резко выражена линия раздела, поэтому годичные слои ясно различимы.

Резкость перехода между ранней и поздней древесиной в пределах одного годичного слоя неодинакова у разных представителей хвойных.

Так, у ели и пихты переход постепенный, у лиственницы – резкий, у сосны – менее резкий, чем у лиственницы, и более резкий, чем у ели. Но даже при таком резком переходе от ранней древесины к поздней, как у лиственницы, заметны промежуточные ряды клеток, которые нельзя отнести по их форме ни к ранней, ни к поздней древесине.

Сосуды представляют собой трубки длиной около 2 см, а в отдельных случаях до 10 см и более. Диаметр сосудов 0,02 – 0,50 мм.

Очень широкие сосуды у дуба – диаметром 0,40 мм, тогда как у бересклета всего 0,05 мм. Сосуды образуются из ряда члеников путем растворения их перегородок. Эти участки называются перфорационной пластинкой.

Перфорации бывают простые – если образуется одно округлое или овальное отверстие с остающейся лишь по краю каймой, и лестничные – со многими удлиненными параллельными отверстиями и остающимися между ними перегородками. Реже встречаются сетчатые перфорации.

Тот или иной тип перфорации является постоянным, характерным признаком родов и семейств и служит для  распознавания пород.

Перфорации отличаются большой стойкостью. Так, после 1000 лет пребывания древесины в земле в самых различных условиях, встречаются хорошо сохранившиеся лестничные перфорации даже тогда, когда стенки сосудов разрушились.

Лиственные породы можно разделить на две группы: кольцесосудистые и рассеянно-сосудистые. У кольцесосудистых пород в ранней части годичного слоя имеется кольцо крупнопросветных сосудов, диаметр которых значительно больше, чем диаметр сосудов поздней части.

Типичными примерами рассеянно-сосудистых пород могут служить береза и осина.

Расположение сосудов, их группировка в том или ином направлении может оказывать влияние на физико-механические свойства древесины. Между типичными кольце- и рассеяннососудистыми группами существуют переходные формы с самым разнообразным распределением сосудов в ранней и поздней древесине.

В химическом составе ранней и поздней древесины имеются различия. В ранней древесине больше лигнина и меньше целлюлозы, чем в поздней.

Целлюлоза поздней древесины отличается от целлюлозы ранней. Смоляные ходы расположены, в основном, в поздней части слоя, содержание же смолистых веществ значительно больше в ранней древесине.

Ранняя древесина в основном образуется за счет запасных веществ прошлого года; образование же поздней древесины происходит в конце вегетационного периода за счет веществ, отложившихся в текущем году. Деятельность протоплазмы в разное время вегетационного периода различна.

Различие в строении, а также в химическом составе трахеид ранней и поздней частей годичного слоя хвойных пород сказывается и на показателях физико-механических свойств.

Так, у сосны предел прочности поздней древесины при растяжении вдоль волокон в 2,7 раза больше, чем ранней (1925 против 706 кг/см²). Усушка поздней древесины значительно превышает усушку ранней, особенно у древесины лиственницы.

Различия меньше у рассеянно-сосудистых пород, у которых нет большой разницы в строении ранней и поздней частей годичного слоя, и очень заметны у кольцесосудистых пород. Древесина дуба усыхает сильно, но более равномерно, чем древесина лиственницы.

К запасающим тканям древесины относится паренхима, клетки которой входят в состав сердцевинных лучей и тяжевой паренхимы. У хвойных древесная паренхима встречается в небольшом количестве.

Процентное содержание паренхимы и ее распределение может оказывать влияние на физико-механические свойства древесины.

Сердцевинных лучей в древесине много, тыс. ед./ см²: у сосны 2,8 – 3,2; у кедра и пихты 3,0 – 5,2; у туи 5,0 – 6,1; у можжевельника 7,4 – 10,0. Клетки сердцевинных лучей соединяются одна с другой неплотно. Вдоль луча расположены межклетники, через которые в древесину проникает воздух. Сердцевинные лучи в мертвой древесине оказывают большое влияние на проницаемость, пропитку ее различными жидкостями.

По химическому составу клеточные оболочки сердцевинных лучей отличаются от оболочек других элементов древесины.

Присутствие смолы обуславливает повышение твердости и приобретение других, характерных для смолы свойств (например, малая водо- и газопроницаемость).