Строение ствола дерева кратко

Обновлено: 02.07.2024

Разрез ствола дерева имеет особую структуру. Можно выделить следующие элементы строения ствола дерева в разрезе:

Кора
Камбий
Заболонь древесина
Ядро
Сердцевина.

Луб – представляет собой внутренняя часть коры, структура которой содержит только живые клетки. Они являются связующим элементом между кроной дерева и его корнями.

Камбий – часть ствола, которая отвечает за утолщение дерева. Клетки делятся поочередно в сторону луба и заболони.

Слои роста можно увидеть, если разрезать ствол поперек. Они имеют вид годичных колец. Эти отметки имеют более темный цвет в центре ствола и светлый ближе к поверхности дерева. Ядро дерева считается темная часть, а светлая – заболонь. Количество годичных колец определяет сколько лет живет дерево.

Заболонь – часть дерева, которая составляет молодой слой ствола. Она меньше поддается гниению, чем ядро - более старая часть. Но заболонь является податливым материалом. В зависимости от вида дерева и лет жизни заболонь имеет определенную толщину. Чем моложе дерева, тем тоньше заболонь.

Ядро – является скоплением отмерших живых клеток дерева. В нем накапливаются различные скопления веществ: смолы, соли, дубильные отложения. За счет этого цвет ядра имеет более темную окраску, отличную массу от других элементов. Эта часть является ценной и самой прочной, поэтому может дороже стоить.

Сердцевидные лучи

Сердцевидные лучи – линии, которые тянутся от середины к верхнему слою ствола. Они заметны не у каждой породы дерева, но есть абсолютно у всех видов. Хорошо проявлены такие лучи у дуба, бука, платана и других. Их функцией является проводимость воздуха, воды, органических веществ, которые вырабатывает дерево.

Сама сердцевины располагается в центре ствола – первое годичное кольцо дерева. Она простирается по всей длине ствола. Это рыхлая ткань, которая легко разрушается при влиянии других живых организмов. Сердцевина по структуре состоит из живых клеток, которые растут за счет деления по направлению вверх. Это обеспечивает рост ствол дерева по высоте. Сердцевина не используется в строительстве, так как имеет непрочную структуру.

Особенности разных пород дерева

Хвойные породы дерева имеют смоляные ходы, где накапливается особые эфирные вещества, которые придают аромат древесине.

Лиственные породы имеют светлый оттенок древесины. Полностью светлая древесина у ольхи, березы, граба и других, а темное ядро у дуба и лиственницы. Существуют породы деревьев, которые не имеют ядра. Если образуется потемнение в центре ствола – то эту часть называют ложным ядром.

Деревья, с преимущественно заболонной структурой имеют высокое содержания влаги. Ядра таких деревьев имеют светлый оттенок. Ядровые породы отличаются однородностью цвета и меньшим содержанием влаги. Однако оба вида древесины сложно различить.

Текстуру древесины определяют слои, сосуды и сердцевинные лучи. Ценными считаются породы дуба, ореха, красное дерево, так как имеют уникальный красивый рисунок. При отделке такой древесины мастера стараются сохранить эту текстуру и подчеркнуть с помощью защитных покрытий.

В растущем дереве различают три основные части: корень, ствол и крону (ветви и листья или хвоя)

Части дерева

Назначение корня — всасывать из почвы влагу с растворенными в ней минеральными веществами и передавать ее через ствол в крону; кроме того, он удерживает дерево в вертикальном положении.

Назначение ствола— проводить впитываемую корнями влагу с растворенными в ней минеральными солями в верх в крону; отводить вниз питательные вещества; сохранять запасы питательных веществ, необходимых весной для развертывания листьев; служить опорой для кроны.

Рис.1 Поперечный (торцовый) разрез ствола дуба: 1— кора, 2 — заболонь; 3 — ядро; 4 — сердцевина.

Нижняя часть ствола дерева называется комлем, верхняя — вершиной. В месте перехода ствола в корень имеется закомлистость — резкое увеличение диаметра ствола дерева на небольшой длине.
В кроне листьями вырабатываются органические вещества - углеводы, необходимые для питания и роста дерева.
Главную массу древесины дает ствол, составляющий от 70 до 90 % объема дерева и используемый в качестве строительного материала.

Наша страна занимает первое место в мире по запасам древесины. Из 3 миллиардов гектаров лесной площади, покрывающих поверхность земли, на долю России приходится более одного миллиарда гектаров.
Хвойный лес, наиболее важный для строительства и промышленности, занимает у нас по площади более половины всех хвойных лесов умеренного пояса земного шара. Особенно велики запасы древесины на севере России, на Урале, в Западной Сибири.

Легкость и высокая прочность древесины (на растяжение и сжатие вдоль волокон), малая теплопроводность, простота обработки способствуют повсеместному применению этого материала и, в частности, в строительстве как капитальных, так и вспомогательных и временных сооружений.
Наряду с этим древесина имеет и существенные недостатки, а именно:

неоднородность строения, а следовательно, неодинаковые свойства в разных направлениях (малая прочность на растяжение поперек волокон и на скалывание);
способность изменять свою влажность на воздухе и, соответственно, размеры, форму и прочность;
способность быстро разрушаться от гниения при неблагоприятных условиях хранения и эксплуатации;
легкую возгораемость.

Однако эти недостатки древесины могут быть в значительной степени устранены соответствующей обработкой.

Макроструктура дерева. Ствол, кора, луб, камбий, заболонь, ядро

Макроструктура — это строение древесины, различимое невооруженным глазом или при незначительном увеличении.

Основные разрезы ствола.

Для получения правильного представления о строении древесины необходимо рассматривать в трех разрезах:

Р - торцовый сечение ствола плоскостью, проходящей поперек его оси;

R— радиальный сечение ствола плоскостью, проходяще через ось ствола по радиусу или диаметру поперечт го сечения;

Т - тангентальный сечение по хорде поперечного сечения параллельно оси ствола.

На рис. 2. показаны: 1 — доска радиальной и 2 — доска тангенталыюй распиловки.

Ствол

Ствол в основном состоит из клеток, вытянутых по его длине клетки группируются наслоениями, которые на торце имеют вид концентрических колец, а на продольных разрезах (радиальном и тангенгальном) наклонных и параболических линий. На торцовом разрезе, начиная от периферии к центру, различают следующие основные части ствола: кору, камбий, древесину и сердцевину.

Кора изолирует

Кора изолирует дерево от вредных воздействий внешней среды резких колебаний температуры, от насекомых вредителей леса и т. п. Она состоит из наружных покровных наслоений, резко отличающихся от внутренних наслоений древесины. В коре различают наружный слой корку или кожицу, средний слой пробковую ткань и внутренний луб.

Луб в растущем дереве служит проводником питательных веществ от кроны в ствол и корни; и нем откладываются запасы питательных веществ, необходимых дереву ранней весной для развертывания молодых листьев

Кора занимает от 5 до 20% объема дерева. Некоторые породы, например, пробковый дуб, выращиваемый в Крыму и на Кавказе, бархатное дерево, растущее в районе Амура и на Сахалине, имеют очень толстую и мало теплопроводную кору. Кора этих деревьев используется для изготовления пробковых теплоизоляционных плит и укупорочной пробки, а древесина в столярных и отделочных работах.

Камбий

Камбий расположен между лубом и древесиной в виде очень тонкого слоя тонкостенных клеток, способных к делению и росту. Клетки камбия, делясь, ежегодно откладывают в сторону коры клетки луба, а в противоположную сторону клетки древесины.
Весной камбий дает более рыхлую древесину, летом и осенью более плотную.
Древесина состоит из ряда концентрических слоев, идущих от сердцевины до коры, от которой она отделяется незаметным на глаз камбиальным слоем.
На поперечном разрезе ствола некоторых пород дерева можно легко различить наружную, более светлую часть заболонь и внутреннюю, более темную ядро.

Заболонь

Заболонь часть древесины более позднего образования, состоящая из молодых клеток, среди которых имеются живые и омертвевшие.
В растущем дереве по заболони (снизу вверх) движется влага с растворенными в ней минеральными веществами, отчего влажность заболони в свежесрубленном дереве гораздо больше, чем в ядре.
Древесина заболони по своим механическим свойствам равноценна древесине ядра (при одинаковой их влажности), но стойкость ее против загнивания ниже.

Ядро состоит из мертвых клеток и образуется не сразу, а постепенно, по мере отмирания клеток заболони. Ядро не принимает участия в продвижении необходимых для дерева питательных веществ вследствие закупорки проводящих путей. Потемнение древесины в ядре объясняется образованием в клетках древесины различных веществ (смол, дубильных и красящих веществ). Эти вещества делают древесину ядровой части более стойкой против загнивания.
В зависимости от наличия или отсутствия ядра древесные породы делятся на:

а) ядровые, имеющие ядро и заболонь (дуб, сосна, лиственница, кедр и др.);
б)заболонные (безъядровые), имеющие одну лишь заболонную древесину (береза, ольха, осина и др.)

Из группы заболонных пород выделяются спело-древесные породы (ель, пихта, бук), у которых центральная часть древесины, соответствующая положению ядра, не отличается по цвету от заболони, но содержит в растущем или в свежесрубленном дереве значительно меньше влаги.

Микроструктура древесины. Строение клетки древесины

Микроструктура — это строение древесины, видимое только при значительном увеличении, т. е. под микроскопом.

Древесина состоит из очень большого числа живых и омертвевших клеток различной формы, величины и назначения.

Живая клетка древесины

состоит из оболочки (стенки) и содержимого протопласта (плазмы и ядра).
Оболочку или стенку клеток в основном образует вещество, называемое целлюлозой или клетчаткой.
Со временем в клетчатке под действием плазмы происходит химическое изменение одревеснение, связанное с образованием оболочке живой клетки особого вещества лигнина, благодаря которому оболочка упрочняется, но становится более хрупкой.

Рис. 3 Сосуды: 1 — липы; 2 и 3 — бука; 4 — дуба

Основные элементы древесных тканей

Основными элементами, входящими в состав органической части древесных тканей, являются углерод, кислород, водород и азот. Химический состав сухой древесины: С — 49,5%, О и N — 44,2 % (в том числе азота около 1 %), Н — 6,3 %
Целлюлоза в чистом виде не растворяется в воде, спирте, бензине, эфире. При действии на древесину горячих кислотных или щелочных растворов в условиях высокого давления лигнин и другие углеводы (гемицеллюлоза) переходят в раствор, а целлюлоза не растворяется. На этом основано получение целлюлозы из древесины.

Классификация клеток древесины.

Клетки древесины могут быть классифицированы по выполняемым ими функциям:

а) проводящие;
б) опорные (древесные волокна);
в) запасающие.

Рис. 4. Схема расположения клеток в древесине хвойных пород: 1— в ранней древесине; 2 — в поздней древесине

Проводящие клетки сосуды и трахеиды.

По этим клеткам по стволу от корней к ветвям и листьям проходит вода с растворенными в ней минеральными веществами.
Сосуды представляют собой тонкостенные широкополостные трубочки, расположенные по вертикали одна над другой и утратившие полностью или частично поперечные стенки (рис. 3). Диаметр сосудов от 0,04 до 0,3 мм; длина в среднем около 100 мм, но в отдельных случаях она достигает 2—3 м.
Трахеиды представляют собой удлиненные клетки до 10 ммдлиной и 0,01—0,3 мм толщиной (клетки в поперечном сечении имеют форму многоугольника).

Древесина хвойных пород

Древесина хвойных пород состоит главным образом из трахеид, занимающих 90—95% общего объема древесины.
Размеры трахеид в пределах одного и того же годичного слоя неодинаковы; трахеиды ранней древесины имеют сравнительно широкую полость и тонкую стенку, а трахеиды поздней древесины — узкую полость и утолщенную стенку (рис. 4).
На боковых поверхностях трахеид, а также сосудов имеются микроскопические отверстия — поры f и h (рис. 3), через которые они сообщаются в поперечном направлении.

Рис. 5. Древесные волокна: 1— менее утолщенные (липа); 2—сильно утолщенные (бук).

Трахеиды

Трахеиды у хвойных пород являются одновременно и водопро-, водящей и опорной тканью; механические свойства древесины - находятся в прямой зависимости от прочности трахеид поздней древесины.
В древесине лиственных пород имеются древесные волокна,— это узкие и относительно толстостенные, вытянутые в длину; клетки с заостренными концами. Благодаря этим толстостенным; и прочным элементам, их плотному соединению между собой и равномерному распределению по годичному слою эти клетки придают древесине лиственных пород необходимую прочность.

Опорной тканью в стволах лиственных пород являются древесные волокна (рис. 5), а в хвойных трахеиды поздней древесины. Запасающие клетки находятся главным образом в сердцевинных лучах. Эти клетки служат для передачи питательных веществ живым клеткам. Кроме того, они хранят в себе запасы этих веществ на зимний период. Связь этих клеток с соседними непрочная.

На рис. 6 приведена схема строения древесины ели, на которой показан характер расположения клеток на торцевом, радиальном и тангентальном разрезах.

Рис. 6. Расположение клеток в древесине ели: 1— клетки поздней древесины; 2— клетки ранней древесины; 3 — запасающие клетки сердцевинных лучей; 4 — поры в стенках клеток.

Строение годичных колец и сердцевины древесины

Сердцевина

Сердцевина иногда расположена не в центре поперечного сечения ствола и проходит по всей его длине. Она состоит из клеток с тонкими стенками и представляет собой рыхлую ткань первичного образования; она очень слаба, непрочна и легко поддается загниванию. Часто загнивание ствола дерева начинается с сердцевины, затем распространяется на прилегающие к пей годичные слои и в стволе образуется дупло.

Сердцевина и образовавшаяся в первый год развития дерева древесная ткань образуют сердцевинную трубку, которая не у всех пород развита одинаково; например, клен и ясень имеют широкую трубку, а лиственница и кедр — узкую.
В пиломатериалах — досках и брусках толщиной до 50 мм, предназначенных для растянутых и изгибаемых элементов несущих конструкций, сердцевина не допускается.

Годичные слои.

Рост дерева происходит только в течение вегетационного периода (в умеренной полосе весной, летом и осенью).

Каждый годичный слой состоит из двух зон: ранней, образовавшейся весной (светлая часть), и поздней (темная часть), образовавшейся к концу лета.

Ранняя древесина — более пористая и слабая, поздняя — более плотная и прочная часть годичного слоя. Часто считают, что мелкослойная древесина прочнее и лучше крупнослойной. Однако это утверждение не всегда справедливо, так как прочность большинства древесных пород зависит не от ширины слоя, а от степени развитости поздней древесины. Чем сильнее развита в годичных слоях поздняя древесина, тем лучше материал.

Годичные слои могут быть отчетливо видны, слабо заметны или совсем не видны невооруженным глазом. Отчетливо видны годичные слои у хвойных пород (сосны, лиственницы и др.) благодаря разной плотности и окраске поздней и ранней древесины.
Особенно резко выделяется ранняя древесина у дуба и ясеня, так как она состоит из тонкостенных и широко-полостных элементов.

Сосуды, смоляные ходы сердцевинные лучи

В древесине лиственных пород для движения влаги кроме клеток имеются и более крупные элементы — сосуды; они имеют форму трубочек, идущих вдоль ствола дерева.
На гладкой, хорошо остроганной торцовой поверхности древесины дуба, ясеня, вяза, ильма и др. можно заметить, что крупные сосуды расположены в ранней древесине и собраны в кольцо, отчего эти породы носят название кольцесосудистых. Поздняя древесина этих пород также имеет сосуды, но более мелкие, а потому и не видимые невооруженным глазом.

У таких лиственных пород, как береза, ольха, бук, граб, клен, осина, липа и др., крупных сосудов нет и поэтому их ранняя и поздняя древесина резко не различаются; для них характерны мелкие сосуды, рассеянные по всей ширине годичного слоя. Эти породы носят название рассеянно-сосудистых.

Сердцевинные лучи: 1 — на поперечном разрезе ствола; 2—на радиальном; 3— на тангентальном.

Поздняя древесина данной группы лиственных пород окаймлена узкой полосой толстостенных клеток, отделяющих один слой от другого. Хвойные породы в отличие от лиственных не имеют сосудов, а состоят в основном из замкнутых сравнительно длинных клеток.

Смоляные ходы

У большинства хвойных пород в промежутках между клетками, в так называемых смоляных ходах, сосредоточивается смола. Смоляные ходы расположены преимущественно в поздней древесине. На торцовом разрезе смоляные ходы видны при значительном увеличении, но на продольных разрезах (особенно на заболонной части) их можно обнаружить в виде темных черточек и невооруженным глазом. Смола защищает древесину от заболевания при повреждении ствола.

Сердцевинные лучи

На поперечном разрезе ствола таких пород, как дуб, бук, клен и др., заметны узкие радиальные линии — так называемые сердцевинные лучи. На радиальном разрезе они представляют собой светлые или темные полоски; они часто прерываются, так как отклоняются от строго радиального направления. На тангентальном разрезе сердцевидные лучи имеют вид темных штрихов с заостренными концами, расположенными по длине ствола. У хвойных пород они обычно очень узки и видны только под микроскопом.

Сердцевинные лучи состоят

Сердцевинные лучи состоят из очень коротких и тонкостенных клеток, слабо связанных между собой, вследствие чего древесина легко раскалывается по сердцевинным лучам; по ним же проходят трещины, образующиеся при высыхании материала. Древесина лиственных пород содержит от 10 до 35% сердцевинных лучей от объема древесины, хвойных — от 5 до 10%.

Без понимания, как устроено дерево, невозможно понять, что такое древесина, получить полные знания о её физических и механических свойствах, а значит, и успешно проектировать и эксплуатировать деревянные конструкции.

Дерево, даже одной и той же породы, не является совершенно однородным, стандартным материалом. Поэтому, обычно, даются некоторые средние характеристики, позволяющие сравнивать свойства различных древесных пород.

Строение дерева

Независимо от породы, растущее дерево имеет:

Независимо от породы каждое дерево имеет корни, ствол и крону

Корни

Корни служат не только для укрепления дерева в почве и удержания его в вертикальном положении, а самое главное, для питания дерева из почвы водой и питательными веществами, необходимыми для его жизни и роста.

Ствол

Ствол – наиболее ценная часть дерева. Это основная его часть, так как объем ствола составляет от 50 до 90% от всего объема дерева. В растущем дереве ствол выполняет несколько функций:

проводит от корней к кроне и обратно воду и питательные вещества;
сохраняет запас этих веществ;
служит опорой кроне.

У самой земли дерево обычно имеет самый большой диаметр ствола (толщину), постепенно и равномерно уменьшаясь кверху. В живом, растущем дереве, каждый год появляется новый конусообразный слой древесины. Каждый следующий слой выше и большего диаметра.

Форма и вид ствола зависят как от породы дерева, так и от среды его обитания. Растущая в лесу сосна имеет прямой высокий ствол и небольшую крону. Такая же сосна, но растущая на открытом месте – невысокий неровный ствол и пышную крону.

Крона

Крона дерева состоит из ветвей, несущих на себе листву или хвою. Листья и хвоя поглощают из окружающего воздуха нужные дереву химические вещества. Именно в хвое и в листьях под воздействием солнечных лучей разлагается содержащийся в воздухе углекислый газ на углерод и кислород.

Углерод затем соединяется с веществами, поступающими через корни из почвы и используется для роста и питания дерева. Кислород выделяется в воздух. Излишняя влага, поступающая в дерево из корней, также испаряется через листья и хвою.

Строение ствола дерева

Ствол дерева состоит из:

Ствол дерева состоит из коры, камбия, древесины и сердцевины

Кора дерева

Кора покрывает всю поверхность дерева и служит ему для защиты от повреждений и вредных воздействий окружающей среды. Она состоит из трех слоев, из которых только два видны невооруженному глазу: наружный пробковый и обращенный внутрь ствола лубяной .

Так как пробковый слой расположен снаружи дерева, то его основная задача — предохранять древесину от высыхания, механических повреждений, морозов, перегрева, резких перепадов температуры и других внешних воздействий.

Также, как и внутренняя часть дерева — древесина, кора ежегодно нарастает в толщину, однако этот прирост очень мал, и к тому же, наружные слои в виде чешуи постепенно отпадают, так как пробка – это мертвые клетки, заполненные воздухом. Поэтому кора никогда не достигает такой толщины, как древесина.

Лубяной слой (луб) коры состоит из незаметных для глаза мелких трубок, по которым вода и питательные органические вещества, выработанные в листьях и хвое, перемещаются вниз по стволу к корням.

Камбий

Между мертвой корой и живой древесиной расположен камбий — очень тонкий сочный слой живых клеток, не видимый невооруженным глазом. Эта живая часть ствола, питаясь нисходящими соками лубяного слоя коры, непосредственно участвует в росте дерева.

Рост дерева в толщину происходит в результате деления клеток камбия. В результате деления клетки камбия, одна из дочерних клеток остается камбиальной, а другая идет или на образование элементов древесины, или на образование коры. Деление клеток камбия в сторону древесины происходит раз в десять чаще, чем в сторону коры, вследствие чего древесина нарастает значительно быстрее коры.

Внутренняя часть клеток камбия (около 90%) образует ксилему — особые проводящие сосуды, по которым минеральные вещества и вода поднимаются от корней дерева, по стволу к его верху. Таким образом, из внутренних клеток камбия формируется заболонь – новый годичный слой древесины.

Наружная часть клеток камбия (около 10%) идет на формирование других сосудов – флоэмы . По этим сосудам органические вещества, образовавшиеся в листьях и хвое, спускаются вниз по дереву. Таким образом, из наружных клеток камбия формируется лубяной слой коры.

Камбий действует только весной и летом, когда в стволе появляется много соков, которыми он питается. Результатом деятельности камбия является образование вокруг уже существующей древесины новых слоев, так называемых годичных слоев древесины , по количеству которых определяется возраст дерева. Зимой работа камбия затухает настолько, что рост дерева прекращается.

Поперечный, тангентальный и радиальный разрезы древесины

В годичном слое древесины вначале образуются тонкостенные клетки ранней древесины, которые у хвойных деревьев заметно светлее, чем клетки поздней древесины, у которых стенки толще. Ранняя древесина должна быстро доставлять питательные вещества от корней к листьям; клетки поздней древесины служат, главным образом, для укрепления ствола.

В тропических районах зоны прироста образуются в период смены засухи и дождей. Здесь прирост наблюдается не каждый год. Вечнозеленые тропические деревья, рост которых не прерывается периодом покоя, не образуют годичных колец.

Ширина годичных колец бывает от 1 до 10 мм, и это зависит от возраста дерева, климатических условий, состояния почвы и воздействия вредителей. От этих же условий зависит и доля ранней и поздней древесины в дереве. Как правило, быстрорастущие деревья образуют широкие годичные кольца, а медленно растущие – узкие.

Однако, если рассматривать общий поперечный распил, то видно, что наиболее важную роль в годичном кольце играет поздняя древесина.

Древесина

Для строительства основное промышленное значение имеет древесина, (состоящая из заболони и ядра), которая в растущем дереве занимает большую часть ствола.

Заболонь (или оболонь) – молодая, не омертвевшая еще часть древесины, находящаяся ближе к поверхности дерева. Состоит из живых, физически активных древесных клеток. Служит для проведения воды от корней вверх по стволу в крону и для отложения запасных питательных веществ.

Ядро – наиболее старая по возрасту часть древесины, расположенная ближе к сердцевине, состоящая из омертвелых клеток, не принимающих участия в жизни дерева. Однако, это самая прочная и устойчивая часть древесины, заключающая в себе наибольшее количество смол, камедей и пр. Ядро имеет более темную окраску, а в свежесрубленном дереве и меньшую влажность, чем заболонь.

Превращение древесины в ядровую начинается тогда, когда в стволе образуется достаточно широкая заболонь, способная подавать влагу от корней в крону. Внутренняя часть ствола освобождается от выполнения этой задачи, живые элементы древесины отмирают, влагопроводящие каналы блокируются, уменьшается содержание влаги в древесине.

В отмерших клетках ядра отлагаются такие субстанции, как красители, смолы, жиры, дубильные и каучукообразные вещества. Древесина пропитывается дубильными и красящими веществами, в результате чего темнеет, становится тяжелее, тверже, способна лучше противостоять вредителям. У нее возрастает стойкость к гниению, несколько увеличивается плотность.

Закупорка водопроводящих путей древесины ядра имеет как положительное значение, так как она становится практически непроницаемой для воды и воздуха, так и отрицательное, так как при пропитке древесины антисептиками, ядро обычно не пропитывается.

Граница между ядром и заболонью обычно не проходит целиком по одному годичному кольцу. По разнице окраски заболони и ядровой древесины и по образованию последней деревья подразделяются на следующие группы:

1. Деревья с ядровой древесиной (дуб, сосна, лиственница). У этих деревьев темное ядро отделено от более светлой заболони цветовой гранью.

Спил сосны

2. Деревья с преобладанием ядровой древесины (ель, красный бук, пихта). У этих деревьев содержание влаги в ядровой древесине ниже, чем в заболонной, но цветом они не отличаются.

Спил ели

3. Деревья без ядровой древесины , с одной лишь заболонной – с более сухой центральной частью ствола. Это спелодревесные, заболонные породы (клен, граб, липа, береза), у которых все течение ствола окрашено равномерно

Спил берёзы

Сердцевина

Сердцевина – внутренняя, центральная часть ствола, состоящая из рыхлых малопрочных тканей, образованных в первые годы жизни дерева.

Микроструктура древесины

Микроструктуру хвойной древесины лучше всего понять, рассматривая три взаимно перпендикулярных разреза ствола:

1. Поперечный (торцевой) , образуемый при сечении поперек его оси;

2. Радиальный , проходящий вдоль ствола, по радиусу, те есть, через его центр;

3. Тангентальный (тангенциальный) , проходящий вдоль ствола вне центра, то есть по хорде окружности.

Разрезы ствола дерева: 1- поперечный; 2- радиальный; 3- тангентальный

На поперечном (торцевом) разрезе дерева видно, что в центре ствола находится сердцевина. Вокруг сердцевины, занимая практически всю площадь поперечного разреза, располагаются концентрические слои древесины — годичные слоя (кольца прироста). Это название вызвано тем, что толщина ствола ежегодно увеличивается на один слой, нарастающий по окружности ствола, поэтому по количеству годичных слоев, видимых на поперечном разрезе ствола или пня, судят о возрасте дерева.

На каждом из трех разрезов ствола годичные слои выглядят по-разному. На торцевом они образуют более или менее правильные окружности, на радиальном – прямые, слегка волнистые линии, а на тангентальном – кривые конусообразные полосы.

На разрезах можно наблюдать сердцевинные лучи, которые служат для проведения питательных соков, поступающих от листьев или хвои через лубяной слой коры внутрь ствола, а также для хранения питательных веществ.

На каждом из разрезов сердцевинные лучи образуют характерный для каждой породы рисунок.

На поперечном разрезе они видны как узкие полоски (их не следует смешивать с трещинами), направленные от коры к сердцевине. Лучи могут быть длинными, соединяющими сердцевину с корой, и тогда они носят название первичных сердцевинных лучей в отличие от вторичных, которые не доходят до сердцевины. Их размеры неодинаковы у разных пород дерева.

На радиальном разрезе лучи хорошо заметны в виде светлых или широких ленточек, а на тангентальном – наблюдаются в виде темных черточек, имеющих острые концы и направленных вдоль волокон.

Сердцевинные лучи у бука на разрезах: а — поперечном; б — радиальном; в — тангентальном

На наружной окружности древесина ствола замыкается корой и слоем камбия, находящегося между корой и древесиной.

Древесина состоит из клеток, которые образуют проводящие, опорные и запасающие ткани.

Основной объем у хвойных пород (90-95%) занимают ранние и поздние трахеиды. Они представляют собой сильно вытянутые веретенообразные омертвевшие клетки с одревесневшими оболочками и с кососрезанными концами.

Ранние трахеиды образуют раннюю древесину в каждом годовом слое. Клетки ранних трахеид внутри имеют широкую внутреннюю полость, а их тонкие стенки пронизаны множеством окаймленных пор. Благодаря такому строению клеток, ранние трахеиды выполняют проводящие функции — проводят воду и питательные вещества в крону дерева.

Поздние трахеиды входят в состав поздней древесины и являются механическими элементами. В отличие от ранних трахеид, стенки поздних сильно утолщены за счет резкого уменьшения внутренней полости клетки. Это позволяет им образовывать опорные ткани, обеспечивающие прочность ствола.

Из запасающих клеток образуются узкие сердцевинные лучи и смоляные ходы. Древесные клетки хвойных, вследствие содержания в них смолы, называются смоляными клетками. Эти клетки соединены в длинные вертикальные ряды. Смоляных клеток нет только в древесине тиса. У сосны, ели, лиственницы и кедра имеются, кроме того, вертикальные и горизонтальные смоляные ходы.

Схема микроскопического строения древесины сосны: 1 — годичный слой; 2 — сердцевинные лучи; 3 — вертикальный смоляной ход; 4 — ранние трахеиды; 5 — поздние трахеиды; 6 — окаймленная пора; 7 — лучевая трахеида

Древесина лиственных пород имеет более сложное строение. Основной ее объем составляют волокна либреформы, сосуды, трахеиды и запасающие ткани сердцевинных лучей. Трахеи лиственных пород , а по-другому их называют сосудами, состоят из большого количества члеников с перфорациями на окончаниях. Тысячи трахей образуют сквозные трубки, соединяясь между собой. Еще одна структура, называемая либреформами — это весьма вытянутые и заостренные на концах волокна лиственных пород, обеспечивающие твердость и прочность древесины.

Схема микроскопического строения древесины дуба: 1 — годичный слой; 2 — сосуды; 3 — крупный сосуд ранней древесины; 4 — мелкий сосуд поздней древесины; 5 — широкий сердцевинный луч; 6 — узкие сердцевинные лучи; 7 — либроформ

На поперечных срезах лиственных пород можно увидеть водопроводящие сосуды. Кольце-сосудистыми называют породы, у которых в ранней древесине расположены мелкие и крупные сосуды по концентрическим окружностям. Их типичным представителем является дуб.

У кольце-сосудистых пород водопроводящие сосуды располагаются по концентрическим окружностям

У рассеянно-сосудистых лиственных пород сосуды равномерно распределены по ширине годичного слоя. Представителем таких пород является грецкий орех.

У рассеянно-сосудистых пород водопроводящие сосуды равномерно распределены по ширине годичного слоя

В хвойных породах, идущих главным образом на строительство, таких как сосна, ель, кедр, идущие вдоль ствола сосуды сплошь заполненные смолой. Это так называемые смоляные ходы. У древесины пихты и тиса смоляных ходов нет.

Особенности строения древесины хвойных и лиственных пород обуславливают их технические (физические и механические) свойства.

Строение дерева изучают в школе. Мы помним, что есть корни, крона, ствол, кора. Но на самом деле все не так просто, рассмотрим вопрос подробнее.

Макроскопическое строение древесины

Макроскопическое строение ствола дерева – это то, что видно невооруженным взглядом, если разрезать дерево или на схеме.

Выделяют следующие слои:

Кора – самый поверхностный слой. Она состоит из поверхностной корки, более эластичного луба и самого нижнего слоя – камбия. Строго говоря, камбий лежит между корой и древесиной, обеспечивая рост и снабжение питательными веществами новых клеток дерева. Активен с весны по осень, именно в то время дерево растет.

Под корой находится основной массив древесины. Деревья могут быть ядровыми (дуб, ясень) и безъядровыми (ольха). Внешне отличаются тем, что у ядровых явно различима более темная по цвету сердцевина, а вокруг нее более светлая окружность, которая называется заболонь.

Ядро образуется из мертвых клеток, которые закупориваются смолой. Это самая твердая часть древесины. В самом центре ядра находится сердцевина. Это самый рыхлый слой, окружностью, обычно, от 2 до 5 мм.

У безъядровых деревьев плотность и цвет среза однородные.

Годичные кольца отмечают каждый год жизни растения. Они различаются в зависимости от возраста дерева, условий произрастания и т.д. Обычно годичные кольца двухцветные: в начале года формируется более мягкий и светлый слой, к концу – темный поздний. Ранняя ткань отвечает за транспортировку питательных вещество от корней и обратно, поздний слой выполняет защитную функцию.

Кроме того, питательные вещества транспортируются ко всем участкам дерева с помощью лучшей (пересекающие срез белые линии) и сосудов (мелкие проходы и их скопления).

Микроскопическое строение древесины

Микроскопическое строение ствола дерева рассматривает клеточную структура растения. Клетки ткани дерева похожи по строению на остальные (ядро,протопласт, оболочка), но благодаря тому, что оболочка состоит из плотных углеводов(целлюлозы) и лигнина, она становится прочной и жесткой. По прочности древесину сравнивают с железобетоном.

Клетки дерева различаются по строению и функциям. Выделяют:

механические клетки, выполняющие опорную функцию;
проводящие (передающие питательные вещества и микроэлементы);
запасающие (ответственные за хранение веществ и рост древесной массы).

Химический состав древесины и коры

Химические элементы древесины находятся в клеточных оболочках. Делятся на:

Минеральные вещества занимают не более 1% состава и остаются после сжигания дерева. Это соли натрия, калия, железа и других минералов.

Органические вещества делятся на структурные компоненты, составляющие основу клеток: целлюлозы, лигнин.

Компоненты, которые не входят в состав клетки, их можно извлечь из древесины путем экстракции: эфирные масла, дубильные вещества, красители.

Химический состав может меняться даже в рамках одной породы в зависимости от места произрастания дерева, состава почвы, возраста растения.

Элементарный состав органических веществ:

Пороки древесины

Если строение дерева, тканей нарушено, наблюдаются недостатки, снижающие качество древесины, то говорят о ее пороках.

Качество древесины определяет ГОСТ 2140-81.

В описание пороков включены такие признаки, как:

сучки;
трещины;
искривления и недостатки формы ствола;
инородная (химическая) окраска;
пороки древесины;
грибковые заболевания;
инородные включения и т.д.

Пороки могут быть более или менее значимы в зависимости от того, для каких целей применяется древесина, а также от возможности их устранения.

Основные части дерева

Особенности строения дерева выражены не только в наличии ствола и древесины.

Выделяют крупные части дерева:

Корневая система
Ствол
Крона (ветви и листья)

Корни фиксируют растение в почте, аккумулируют и всасывают питательные вещества, минералы и воду из земли, и транспортируют их к стволу.

Корневая система можно быть стержневой (один или несколько основных корней, уходящих глубоко в почву), мочковатой (более разветвленная, охватывает большую площадь почвы) и поверхностной.

Ответвления от ствола называются ветвями. Они поддерживают ветки, которые, в свою очередь, являются опорой для листьев, цветов или плодов.

Ветки есть немного утолщенная часть, которая называется узлом. Из узла формируются почки и листья.

Листья играют также важную роль в жизни дерева. Они вырабатывают дополнительные полезные вещества, участвуют в процессе фотосинтеза (преображение энергии солнечного света в энергию и создание химических веществ), помогают выделять воду (испарение) и осуществлять газообмен, необходимый для химических процессов.

Деревья, которые обновляют листья каждый год, называются лиственными, а те, которые не сбрасывают их – хвойными или вечнозелеными.

Строение дерева объясняет многообразие видов этих растений и их распространение по планете.

Древесина — слоисто-пористый материал растительного происхождения. Состоит из многообразных клеток, связанных между собой порами. Строение древесины сложно и совершенно. Природа создала материал с такими уникальными качествами как: твердость, низкая тепло-, звукопроницаемость, высокая прочность. Дерево с легкостью поддается обработке инструментами, хорошо склеивается. Древесина была и остается ведущим материалом для изготовления домов.

Макроскопическое строение древесины

Если на срезе заметно строение штамба невооруженным взглядом, то говорят о таком понятии, как макростроение древесины. Бывает, что не вся плоскость среза окрашена равномерно: ближе к центру она может быть темнее, а дальше — светлее. Темная часть, самая прочная, созданная из мертвых клеток ткани, является ядром, а светлая — заболонью. Клетки ядра отмирают из-за закупорки проводящих сосудов смолой. Породы древесины с такой окраской называют ядровыми (дуб, сосна, ясень, лиственница). Если срез окрашен равномерно, то такие породы являются безъядровыми (ольха, береза).

Каждый год жизни отмечается на стволе увеличением слоя древесины определенного размера, который зависит от возраста, условий жизни растения, скорости роста. Такие слои называют годичными кольцами. Они особенно ярко видны на спилах хвойных пород.

Годичное кольцо содержит два таких слоя ткани, как:

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

По каналам ранней ткани транспортируются питательные элементы к вершине и обратно. Зона позднего слоя защищает растение от механических повреждений. В комле находятся самые узкие кольца. Из-за плохих условий произрастания они могут иметь волнистость, что повышает декоративность древесной массы. Древесный материал с самыми узкими кольцами считается лучшим.

От коры по радиусу к центру растения протягиваются светлые линии, используемые для перемещения питательных элементов. Эти линии называются сердцевинными лучами. Лучи характерны для всех пород. Они отчетливо видны на срезах. Ширина лучей меняется в пределах 0,05 — 1 мм. Их размер непосредственно зависит от условий жизни растения. Сердцевинные лучи ответственны за текстуру древесной массы. Некоторые из них прерываются далеко от сердцевины. Такие лучи называются вторичными в отличие от первичных, которые доходят до нее.

На поперечном разрезе лиственных пород замечаются небольшие отверстия, которые являются сосудами растения. Они поставляют дереву воду и питание. Если в раннем слое лежат крупные сосуды, а в позднем — мелкие, то такой сосудистый рисунок соответствует кольцесосудистой материи (дуб, вяз, ясень). Она отличается прочной древесной массой. Равномерное расположение сосудов по годичному кольцу соответствует мягкой рассеяннососудистой ткани (береза, осина). Весной с некоторых деревьев (береза, сахарный клен) собирают сок, перерезая их сосуды.

Для строения хвойных пород характерны протоки, наполненных смолой. Это смоляные ходы, которые свойственны лишь некоторым хвойным деревьям. Например, пихта и можжевельник их не имеют. Смоляные ходы разных направлений создают одну смолоносную систему.

Самый центр ствола занимает сердцевина, рыхлая масса, пронизывающая растение снизу доверху. Быстро поддается разложению. Она создается в начале жизни дерева. На срезе сердцевина представляется в виде отметины, как правило, круглой формы диаметром 2 — 5 мм. Лиственные породы имеют сердцевину большей площади, чем хвойные. Наибольшую сердцевину имеет бузина.

Тонкий слизистый слой клеток, лежащих в области между корой и древесиной, именуется камбием. Он вырабатывает микроэлементы для роста древесной ткани, принимая от луба питательные элементы. Начинаясь весной, процесс синтезирования новых клеток заканчивается осенью. Этим объясняется слоистое строение древесной массы.

Микроскопическое строение древесины

Только микроскопическое строение древесины отвечает в полной мере на вопрос: что же такое древесина? Множество разнообразных клеток, скрепленных между собой — это есть древесная масса. Каждая клетка наполнена протопластом, а межклеточное пространство — сложными полимерными соединениями. Однозначные по строению и функциям клетки создают соответствующие ткани: механические (опорные), проводящие и запасающие.

Оболочка клетки создана из природных высокомолекулярных полимеров: углеводов (70 — 80%) и лигнина (20 — 30%). Углеводная часть представлена холоцеллюлозой, гемицеллюлозой и целлюлозой. Лигнин — аморфное вещество, связывающее целлюлозные волокна между собой, благодаря чему целлюлоза приобретает прочность и эластичность. Лигнин и целлюлоза пропитывают стенки клеток, вызывая их одревеснение. В результате оболочка становится жесткой, твердой, по своей прочности не уступающая железобетону.

Химический состав древесины и коры

Ткань древесной массы создана из клеток. Поэтому все химические компоненты располагаются в клеточных оболочках. Древесина состоит из минеральных и органических компонентов. К минеральным (неорганическим) веществам относятся элементы, которые остаются после сгорания древесной ткани (зола). Их величина составляет 1% от общей массы. По химическому составу эти элементы представляют собой смесь разных солей, растворимых (натрия, калия) и нерастворимых (магния, кальция, железа) в воде.

Остальную часть занимают органические составляющие, занимающие 99% общей массы. Их элементный состав содержит 49 — 50% углерода, 43 — 44 % кислорода, 6 % водорода и 0,1 — 0,3 % азота.

Органические вещества представлены в виде двух групп:

Структурные компоненты, образующие структуру клетки (целлюлоза, холоцеллюлоза, гемицеллюлоза, лигнин).
Экстрактивные вещества — компоненты, которые можно извлечь из древесины растворителями (экстрагировать). Они не входят в состав клеточной стенки. К ним относятся эфирные масла, красители, дубильные вещества, жиры, пектины. Древесина обязана им запахом, цветом, вкусом, сопротивлению гниению и болезням. Экстрактивные элементы составляют 3 — 5% от общей массы органических компонентов.

Химический состав лиственных пород отличается от хвойных большим содержанием структурных компонентов (гемицеллюлозы), но меньшим содержанием лигнина. В зависимости от географического места произрастания, возраста растения химический состав может меняться в пределах одной породы.

Химический состав коры отличается повышенным содержанием экстрактивных веществ, лигнина и пониженным содержанием целлюлозы. Доля неорганических веществ в общем количестве составляет 10-15 %, это в 10 раз больше, чем в древесине. Преобладающими элементами золы являются кальций (82-95 %), калий, магний.

Кора — ценное растительное сырье:

Дубильные вещества незаменимы при выделке кож.
Экстрактивные компоненты находят применение в медицине.
Кору используют в качестве топлива.
Измельченная кора служит основой корокомпостов в сельском хозяйстве.

Разные химические составы коры и древесины приводят к необходимости перерабатывать их раздельно.

Пороки древесины

Повреждения всей структуры древесины или отдельных участков, которые снижают качество и ограничивают применение, называются пороками древесины. Некоторые пороки возникают в растущем дереве, другие — при хранении или эксплуатации сырья. Качество древесной массы определяется в соответствии с видами и размерами пороков, их расположения, назначения продукции.

ГОСТ 2140-81 устанавливает классификацию пороков по следующим группам:

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

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

Основные части дерева

Дерево — многолетнее растение, состоящее из таких компонентов как:

Каждый элемент выполняет конкретную задачу и имеет свое предназначение для хозяйственных нужд. Строение деревьев лиственных пород не отличается от строения хвойных.

Ствол – это доля дерева, расположенная выше корней. В густом лесу только с его помощью ветви могут достичь света. По штамбу вверх и вниз перемещаются элементы питания и вода. Сверху ствол заканчивается тонкой вершиной. Нижняя зона, расположенная сразу над корнем, называется комлем. Ствол — основной материал для строительства. Он используется как источник тепла для нужд потребителей, служит сырьем для производства композитных материалов (ДСП, МДФ), скипидара, канифоли.

Снаружи штамб покрыт оболочкой: корой, которая является кожухом, защищающим дерево. Строение и свойства коры имеют свои особенности. Она включает в себя два слоя: наружный корковый или пробковый, состоящий из мертвых клеток луба, и внутренний лубяной, являющийся главной артерией ствола. Корковый слой оберегает древесную массу от повреждений.

Использование кроны для хозяйственных нужд невелико, несмотря на ценность материала. Измельченные листья или хвоя используются как витаминная добавка для корма скота или птицы. После сгорания веток получается зола, являющаяся ценным удобрением. Из раздробленных веток садоводы изготавливают мульчу для защиты корней растений от мороза.

Строение дерева таково, что важны все элементы. Но корни — главная составляющая. Если по каким-то причинам гибнут крона и штамб, то дерево может возродиться благодаря корням. Корневая система отличается сложным строением. Главный корень разветвляется на мелкие втягивающие корешки. Они собирают питательные элементы с большой площади и поставляют их всем зонам. Обширная корневая система поддерживает растение вертикально. Корни не служат топливом, не используются для хозяйственных нужд.

Читайте также: