Drewno

Drewno (BESBE)

Drewno(nerw.). - W życiu codziennym i technice drewno nazywa się wewnętrzną częścią drzewa, która leży pod korą. W botanice pod nazwą D. lub ksylem, oznacza tkaninę lub kolekcję tkanin uformowaną z procambia lub kambia(patrz ten werset i v. Rośliny drzewiaste); ona jest jedną z części składowe wiązka włóknisto-naczyniowa i jest zwykle skontrastowana z innym składnikiem wiązki, pochodzącym z tego samego prokambium lub kambium - łyko, lub łyko. Podczas tworzenia włóknistych wiązek naczyniowych z prokambium obserwuje się 2 przypadki: albo wszystkie komórki prokambalne zamieniają się w D. i elementy łyka - tzw. Zamknięte grona (wyższe zarodniki, rośliny jednoliścienne i niektóre rośliny dwuliścienne) lub warstwa tkanki czynnej, kambium, pozostaje na granicy łyka i łyka i uzyskuje się grona otwarty(dwuliścienne i nagonasienne). W pierwszym przypadku ilość D. pozostaje stała, a roślina nie jest w stanie zgęstnieć; w drugim, ze względu na aktywność kambium, co roku przybywa D., a pień rośliny stopniowo gęstnieje. U naszych gatunków drzew D. leży bliżej środka (osi) drzewa, a łyka bliżej okręgu (obwodu). W niektórych innych roślinach obserwuje się odmienne wzajemne ułożenie D. i łyka (patrz. Wiązki naczyniowe i włókniste). D. zawiera już martwe elementy komórkowe o usztywnionych, przeważnie grubych błonach; Z drugiej strony łyko składa się z żywych elementów, z żywą protoplazmą, sokiem komórkowym i cienką, niezdrewniałą skorupką. Chociaż w łyku są elementy martwe, grubościenne i sztywne, a w D. wręcz przeciwnie, są żywe, ale z tego jednak główna zasada nie zmienia się znacząco. Obie części wiązki naczyniowo-włóknistej różnią się od siebie także funkcją fizjologiczną: według D. wznosi się ona z gleby na liście tzw. sok surowy, czyli woda z rozpuszczonymi w niej substancjami, ale edukacyjna spływa przez łyk, w przeciwnym razie Plastikowy, sok (patrz Soki w zakładzie). Zjawiska sztywności mają charakter komórkowy. muszle są wynikiem impregnacji muszli celulozowej specjalnymi substancjami, zwykle łączonymi pod ogólną nazwą. lignina... Obecność ligniny i jednocześnie usztywnienie powłoki można łatwo rozpoznać za pomocą pewnych reakcji. Z powodu ociężałości łupiny warzyw stają się mocniejsze, twardsze i bardziej elastyczne; jednak gdy są lekko przepuszczalne dla wody, tracą zdolność wchłaniania wody i pęcznieją.

Drewno składa się z kilku podstawowych organów, w przeciwnym razie elementy histologiczne. Za Sanio wyróżnia się trzy główne grupy lub systemy pierwiastków w roślinach dwuliściennych i nagozalążkowych: system miąższowy, luboidowy oraz naczyniowy. W każdym systemie są 2 rodzaje pierwiastków, a w sumie istnieje 6 rodzajów elementów histologicznych, a nawet jako siódmy przyczepione są komórki promieni rdzeniowych (patrz Rośliny drzewiaste).

Drewno

i. Układ miąższowy. Składa się z 2 elementów: drzewiasty(lub drewno) miąższ i tak nazwa. włókna zastępcze. Kiedy komórki miąższu drzewiastego są tworzone z kambium, włókna kambium są oddzielone poziomymi przegrodami, tak że z każdego włókna uzyskuje się pionowy rząd komórek; w tym przypadku komórki końcowe zachowują spiczasty kształt końców włókna kambialnego (patrz Tabela. Ryc. 1 mi- komórki miąższu drewna bukowego wyizolowane przez macerację; Ryż. 2 r- komórki miąższu drzewa in Ailanthus; styczna (patrz poniżej) sekcja D.). Komórki miąższu drzewa wyróżniają się stosunkowo cienkimi ścianami; te ostatnie są zawsze bez spiralnego pogrubienia, ale wyposażone w proste okrągłe pory zamknięte. Zimą wewnątrz komórek gromadzą się substancje magazynujące, głównie skrobia; ale czasami znajdują się w nich również chlorofil, garbniki i kryształy soli szczawiowo-wapniowej. Ponadto miąższ nadrzewny prawdopodobnie odgrywa rolę w ruchu wody. Jako element składowy D. jest bardzo rozpowszechniony; jest jednak bardzo mały w wielu drzewach iglastych i według Sanio jest całkowicie nieobecny w cisach ( Taxus baccata). Drugim elementem układu miąższowego jest włókna zastępcze (Ersatzfaser) - w niektórych przypadkach wymienić brak miąższu nadrzewnego (stąd nazwa); w innych występują razem z elementami tego ostatniego. Pod względem struktury i funkcji są podobne do komórek miąższu drzewiastego, ale powstają bezpośrednio z włókien kambium, to znaczy bez wstępnego podziału tych ostatnich za pomocą przegrody poprzecznej.

Artykuł odtwarza materiał z Wielkiego Słownika Encyklopedycznego Brockhausa i Efrona.

Drewno (TSB)

Drewno, ksylem (z greckiego ksylon - drzewo), złożona tkanka roślin drzewiastych i zielnych, która przewodzi wodę i rozpuszczone w niej sole mineralne; część wiązki przewodzącej, utworzona z prokambium (D. pierwotna) lub kambium (D. wtórna). Stanowi większość pnia, korzeni i gałęzi roślin drzewiastych.

Fizjologiczne i anatomiczne cechy drewna

Ryż. 1. Główne części pnia i jego główne sekcje: 1 - poprzeczne; 2 - promieniowy; 3 - styczna.

Kształt i wielkość komórek tworzących drewno jest różna i zależy od ich funkcji. D. zawiera elementy przewodzące, mechaniczne i magazynujące. Budowa D. jest typowa dla rodzajów, a czasem dla gatunków roślin drzewiastych. W badaniu D. i jego właściwości stosuje się 3 główne sekcje, a do badań mikroskopowych - sekcje: poprzeczne, styczne (styczne) i promieniowe ( Ryż. jeden ). Gdy drzewa rosną, wewnętrzne, najstarsze D. pnia obumiera. Elementy przewodzące D. są stopniowo zatykane: naczynia przez tzw. gliny, a tchawice przez tori ich graniczących porów. Systemy przewodzące i magazynujące przestają działać, zmniejsza się zawartość wody, skrobi i częściowo tłuszczów w D., wzrasta ilość żywic i garbników. W zdrowych gatunkach (sosna, modrzew i dąb) środkowa część D. różni się kolorem i nazywana jest rdzeniem, strefa peryferyjna to biel. W dojrzałych gatunkach drzewiastych (świerk, lipa) część obwodowa różni się od części środkowej mniejszą wilgotnością (takie D. nazywa się dojrzałym). W bielu (klon, brzoza) część środkowa nie różni się od peryferyjnej. Czasami w bielu i dojrzałych gatunkach zdrewniałych ciemniejsza jest środkowa część pnia (głównie pod wpływem grzybów) i tworzy się tzw. rdzeń fałszywy.

Ryż. 2. Rodzaje komórek tworzących drewno: a - miąższ drzewny; b - tchawice; c - segmenty naczyń (tchawica); d - włókna libriform; e - komórki niejednorodnego promienia rdzenia drzewa iglastego; e - komórki niejednorodnego promienia w kształcie serca drzewa liściastego.

W drewnie większości drzew dwuliściennych i wszystkich iglastych można wyróżnić słoje lub słoje roczne oraz promienie promieniste lub rdzeniowe. W obrębie jednego słojów znajdują się strefy wczesna (wiosna) i późna (lato), często nazywane wczesną i późną D. Według promieni promienistych składniki odżywcze przemieszczają się do miejsc ich depozycji. Wielkość i proporcja elementów tworzących D. różnią się w zależności od warunków wzrostu i pozycji D. w łodydze. W niesprzyjających warunkach (nadmierna wilgoć, brak wody w glebie, silne zacienienie, owady zjadające liście) tworzą się wąskie warstwy wzrostu. D. roślin dwuliściennych składa się z następujących typów komórek: segmentów naczyń (tchawicy), tchawicy, włókien mechanicznych (libriform), miąższu drzewnego oraz szeregu innych elementów - form przejściowych między nimi ( Ryż. 2 ).

Ryż. 3. Schemat rozmieszczenia naczyń drewnianych na przekroju pierścienia rocznego: 1 - klon (rozlany naczyniowy); 2 - wiąz (pierścień naczyniowy).

Kombinacje wielkości i rozmieszczenia elementów D. (na przykład średnica naczyń w różnych rasach waha się od 0,0015 mm w bukszpanu i aralii do 0,5 mm dąb) tworzą różnorodne jego struktury ( Ryż. 3 ): rozproszone naczynia - wzdłuż całego pierścienia wzrostowego naczynia o prawie równej średnicy, ich liczba w strefach wczesnej i późnej jest prawie taka sama (brzoza, klon); pierścieniowy - średnica naczyń we wczesnej strefie pierścienia jest znacznie większa niż w późnej (dąb, wiąz, maklura). Naczynia mogą być zlokalizowane pojedynczo (dąb) lub w grupach (jesion, brzoza, osika), w tym przypadku tworząc ograniczone pory w miejscach styku. W tym przypadku tracheidy tracą swoją funkcję przewodzącą wodę w procesie ewolucji i zostają zastąpione włóknami libriform (na przykład jesion D. składa się z naczyń, miąższu drzewiastego i promieniowego oraz włókien libriform).

Ryż. 4. Rejony cięć drewna sosnowego: 1 - poprzeczne; 2 - promieniowy; 3 - styczna;
a - granica pierścienia rocznego; b - późne drewno; c - wczesne drewno: d - nowy rząd klinujących się tracheid; e - niejednorodny promień rdzeniowy, składający się z tchawicy promieniowej (f) z małymi ograniczonymi porami i komórkami miąższowymi z dużymi porami podobnymi do okienka (g); h - pasaż żywiczny (wyściełające go komórki nabłonka są wyraźnie widoczne); oraz - komórki miąższu otaczającego przewód żywiczny; k - pory graniczące; l - belka rdzeniowa z poziomą warstwą żywicy.

Drewno różni się również charakterem połączenia segmentów naczyniowych, kształtem perforacji (prosta, drabinka itp.), położeniem, kształtem segmentu, wysokością i szerokością promienia rdzeniowego oraz kształtem jego komórki. D. nagonasienne, w tym iglaste, składa się wyłącznie z tchawicy (brak naczyń), niewielkiej ilości miąższu drzewiastego i płaszczek rdzeniowych. W niektórych rodzajach (cyprys, jałowiec) promienie rdzeniowe (jednorodne) składają się z identycznych komórek miąższowych; w innych (sosna, świerk, modrzew), w promieniach niejednorodnych występują również tracheidy przechodzące wzdłuż promienia ( Ryż. 4 ). Struktura promienia, kształt komórek, liczba i wielkość ich porów są ważne przy określaniu gatunku drewna. Niektóre rodzaje (sosna, świerk, daglezja i modrzew) mają w Danii pasaże żywiczne.

Skład chemiczny drewna

Całkowicie suche drewno wszystkich gatunków zawiera średnio (w%): 49,5 węgla; 6,3 wodór; 44,1 tlen; 0,1 azotu. U D. udział błon komórkowych stanowi około 95% masy. Główne składniki osłonek to celuloza (43-56%) i lignina (19-30%), pozostałe: hemicelulozy, substancje pektynowe, minerały (głównie sole wapnia), niewielka ilość tłuszczów, olejki eteryczne, alkaloidy, glikozydy itp. str. Wszystkie komórki D. charakteryzują się lignifikacją - nasyceniem błon ligniną. Istnieje ponad 70 reakcji na lignifikację (np. floroglucynol ze stężonym kwasem solnym nadaje kolor malinowy). D. niektórych drzew zawiera garbniki (quebracho), barwniki (kloc, drzewo sandałowe), balsamy, żywice, kamforę itp.

O. N. Chistyakova.

Właściwości fizyczne drewna

Właściwości fizyczne drewna charakteryzują się wyglądem (kolor, połysk, faktura), gęstością, wilgotnością, higroskopijnością, pojemnością cieplną itp. D. jako materiał wykorzystywany jest w postaci naturalnej (drewno, tarcica), a także po specjalna obróbka fizyczna i chemiczna (patrz. Materiały drzewne). Ważną właściwością dekoracyjną i cechą diagnostyczną jest kolor D., którego charakterystyka jest bardzo zróżnicowana (odcień koloru 578-585 Nm, czystość barwy 30-60%, jasność 20-70%). Blask występuje u D. niektórych gatunków liściastych, zwłaszcza na przekroju promieniowym. Faktura - rysunek D., powstająca przy cięciu elementów anatomicznych - jest szczególnie efektywna w drewnie twardym.

D. zawiera wilgoć wolną (w jamach komórkowych) i związaną (w błonach komórkowych). Wilgotność drewna.

gdzie W- wilgotność w%, m jest początkową masą próbki, m 0- masa próbki w stanie absolutnie suchym. Granica higroskopijności (punkt nasycenia włókien) to stan, w którym D. zawiera maksymalną ilość związanej (higroskopijnej) wilgoci, ale nie ma wilgoci wolnej. Wilgotność odpowiadająca granicy higroskopijności W ng w T 20 ° C, średnio 30%.

Ryż. 5. Zależność wilgotności równowagowej drewna W p na wilgotność j i temperaturę T powietrze.

Na większość właściwości drewna wpływają zmiany zawartości wilgoci związanej. Przy wystarczająco długiej ekspozycji D. uzyskuje równowagową wilgotność. W p, która zależy od wilgotności j i temperatury T powietrze otoczenia ( Ryż. 5 ). Spadek zawartości wilgoci związanej powoduje zmniejszenie wymiarów liniowych i objętości drewna - skurcz. Kurczenie się

gdzie W- skurcz w %, a pg - wielkość (objętość) próbki na granicy higroskopijności, w- wielkość (objętość) próbki przy danej wilgotności W w zakresie 0- W str. Całkowity (z usunięciem całej związanej wilgoci) skurcz w kierunku stycznym dla wszystkich skał 6-10%, w kierunku promieniowym 3-5%, wzdłuż włókien 0,1-0,3%; całkowity skurcz objętościowy 12-15%.

Wraz ze wzrostem zawartości wilgoci związanej, a także wchłanianiem D. innych płynów, dochodzi do pęcznienia – zjawiska przeciwstawnego do skurczu. Ze względu na różnicę w wartościach skurczu promieniowego i stycznego podczas suszenia (lub nawilżania) obserwuje się wypaczanie boczne tarcicy i detali. Wypaczenie wzdłużne jest najbardziej widoczne w tarcicy z wadami konstrukcyjnymi.Podczas procesu suszenia powstają naprężenia wewnętrzne w wyniku nierównomiernego odprowadzania wilgoci i anizotropii skurczu, co prowadzi do pękania tarcicy i okrąglaka. Po suszeniu komorowym, na skutek naprężeń szczątkowych w matrycy, podczas obróbki zmieniają się określone wymiary i kształt części. D. przepuszcza ciecze i gazy, zwłaszcza drewno liściaste wzdłuż bielu i wzdłuż słojów.

Gęstość substancji drzewnej jest taka sama dla wszystkich gatunków (ponieważ ich skład chemiczny) i około 1,5-krotnej gęstości wody. Ze względu na obecność jam gęstość D. jest mniejsza i waha się w znaczących granicach, w zależności od skały, warunków wzrostu i położenia próbki D. w pniu. Gęstość D. przy danej wilgotności

gdzie mw oraz v w- masa i objętość próbki przy danej wilgotności W... Wraz ze wzrostem wilgotności wzrasta gęstość D.. Często do obliczeń stosuje się wskaźnik niezależny od wilgotności - gęstość warunkową:

L = l nom × k r i k x podano w tabelach 1 i 2. Odkształcenia termiczne D. są znacznie mniejsze niż skurcz i pęcznienie i zwykle nie są uwzględniane w obliczeniach.

Niektóre właściwości elektryczne i akustyczne D. podano w tabeli 3. E. drzewa iglaste niska gęstość (świerk) ma wysokie właściwości rezonansowe i jest szeroko stosowany w przemyśle muzycznym.

Tabela 1. - Współczynnik k x

Tabela 2. - Współczynnik Do r

Właściwości mechaniczne drewna

Właściwości mechaniczne drewna są najwyższe, gdy obciążenia są przykładane wzdłuż słojów; w płaszczyźnie w poprzek włókien gwałtownie się zmniejszają. W tabeli 4 przedstawiono średnie wskaźniki właściwości D. niektórych skał w W= 12%. Przy rosnącej wilgotności do W Wskaźniki pg spadają 1,5-2 razy. Moduł sprężystości wzdłuż włókien wynosi 10-15 H / m2(100-150 tys. kgf / cm 2), a w poprzek jest 20-25 razy mniej. Współczynnik odkształcenia ścinającego dla różnych skał i kierunków strukturalnych waha się od 0,02 do 0,8.

Zdolność D. do odkształcania się pod obciążeniem w czasie, charakteryzująca jego właściwości reologiczne, gwałtownie wzrasta wraz ze wzrostem wilgotności i temperatury. Siła spada pod wpływem długotrwałych obciążeń. Na przykład długoterminowa wytrzymałość na zginanie jest 0,6-0,65 razy większa od ostatecznej statycznej wytrzymałości na zginanie. Przy wielokrotnym obciążeniu obserwuje się zmęczenie, granica zmęczenia przy zginaniu wynosi średnio 0,2 statycznej wytrzymałości końcowej.

D. badania w celu określenia wskaźników właściwości fizycznych, mechanicznych i technologicznych wykonuje się na małych, czystych (bez wad) próbkach. Testowane są serie próbek, a wyniki eksperymentów są przetwarzane metodami statystyki zmienności. Wszystkie wskaźniki prowadzą do równomiernej wilgotności 12%. W przypadku większości metod badawczych opracowano normy określające kształt i wielkość próbki, procedurę eksperymentów oraz metody obliczania wskaźników jej właściwości. D. wyróżnia się dużą zmiennością właściwości, dlatego przy wykorzystaniu D. jako materiału konstrukcyjnego szczególnie ważne jest stosowanie nieniszczących metod odcinkowej kontroli wytrzymałości tarcicy, opartych np. na zależności między siłą D. a niektórymi jego właściwościami fizycznymi. Wady drewna (sęki, zgnilizna, przechylenie słojów, rolowanie itp.) wpływają na właściwości drewna.

Oceniając właściwości drewna jako materiału konstrukcyjnego i dekoracyjnego, bierze się pod uwagę jego zdolność do trzymania metalowych elementów złącznych (gwoździ, wkrętów), odporność na ścieranie oraz zdolność do gięcia niektórych gatunków drewna liściastego.

D. ma wysokie wartości współczynnika jakości (stosunek wytrzymałości na rozciąganie do gęstości), dobrze znosi obciążenia udarowe i wibracyjne, jest łatwy w obróbce i umożliwia wytwarzanie części o złożonej konfiguracji, jest niezawodnie połączony w produkty i konstrukcje o za pomocą kleju i ma wysokie właściwości dekoracyjne. Jednak wraz z pozytywnymi właściwościami naturalny D. ma szereg wad: wielkość i kształt części zmieniają się wraz z wahaniami wilgotności. W niekorzystnych warunkach przechowywania i eksploatacji (wysoka wilgotność D., umiarkowana) ciepło powietrze, kontakt z wilgotną glebą, kondensacja wilgoci na elementach konstrukcyjnych itp.) D. gnicie. Gnicie to proces niszczenia grzybów w wyniku żywotnej aktywności osadzających się na nim grzybów. Aby chronić przed próchnicą, D. jest impregnowany środkami antyseptycznymi (patrz Antyseptyki). D. mogą być również uszkadzane przez owady, przed którymi stosowane są środki owadobójcze. Ze względu na stosunkowo niską ognioodporność D. jest w razie potrzeby impregnowany środkami ogniochronnymi.

Krajowa wartość gospodarcza drewna

Jako materiał konstrukcyjny D. znajduje szerokie zastosowanie w budownictwie (konstrukcje drewniane, elementy stolarskie), na kolei. linie transportowe i komunikacyjne [podkłady, wsporniki linii energetycznych (linie energetyczne)], w przemyśle wydobywczym (obudowa), w inżynierii mechanicznej i stoczniowej, w produkcji mebli, instrumentów muzycznych, sprzętu sportowego; jako surowiec w przemyśle celulozowo-papierniczym oraz do innych rodzajów przetwórstwa chemicznego (np. hydroliza, sucha destylacja), a także jako paliwo. W sprawie zamówień D. zob. art. Logowanie.

Tabela 3. - Właściwości elektryczne i akustyczne drewna

Wskaźniki	Rasa	Wzdłuż włókien	W poprzek włókien
			Kierunek promieniowy	kierunek styczny
Specyficzna wolumetryczna rezystancja elektryczna przy W = 8%, 108 omów m	Modrzew	3,8	19	14,5
	Brzozowy	4,2	86	-
Napięcie przebicia w W = 8-9%, kw / cm	Buk	14	41,5	52
	Brzozowy	15	59,8	-
Stała dielektryczna w W = 0 i częstotliwość 1000 Hz	Świerk	3,06	1,91	1,98
	Buk	3,18	2,40	2,20
Stracić styczność	Świerk	0,0625	0,0310	0,0345
	Buk	0,0585	0,0319	0,0298
prędkość propagacji dźwięku, m/sek	sosna	5030	1450	850
	dąb	4175	1665	1400

Tabela 4. - Gęstość i właściwości mechaniczne małe czyste (bez skaz) próbki drewna o wilgotności 12%

Wskaźniki	Rasa
	Modrzew	sosna	Świerk	dąb	Brzozowy	Osika
Gęstość, kg/m3	660	500	445	690	630	495
Siła wzdłuż słojów, Mn / m 2(kgf / cm 2): po skompresowaniu	64,5 (645)	48,5 (485)	44,5 (445)	57,5 (575)	55,0(550)	42,5 (425)
pod statycznym zginaniem	111,5 (1115)	86,0 (860)	79,5 (795)	107,5 (1075)	109,5(1095)	78,0 (780)
pod presją	125,0 (1250)	103,5(1035)	103,0(1030)		168,0(1680)	125,5(1255)
podczas odpryskiwania promieniowy	9,9 (99)	7,5 (75)	6,9 (69)	10,2(102)	9,3 (93)	6,3 (63)
styczny	9,4 (94)	7,3 (73)	6,8 (68)	12,2 (122)	11,2 (112)	8.6 (86)
Siła uderzenia, kJ/m 2(kgfm / cm 2)	52 (0,53)	41 (0,42)	39 (0,40)	77 (0,78)	93 (0,95)	84 (0,86)
Twardość, Mn / m 2(kgf / cm 2): kończyć się .......... ... ....	43,5 (435)	28,0 (285)	26,0 (260)	67,5 (675)	46,5 (465)	26,5 (265)
boczny ...... ...... ......	29,0 (290)	24,0 (245)	18,0 (180)	52,5 (525)	35,0 (350)	20,0 (200)

Literatura

• Vanin S.I., Nauka o drewnie, wyd. 3, M.-L., 1949;
• Yatsenko-Chmelevsky AA, Podstawy i metody badań anatomicznych drewna, M.-L., 1954;
• Moskaleva VE, Struktura drewna i jego przemiana pod wpływem czynników fizycznych i mechanicznych, M., 1957;
• Vikhrov VE, Znaki diagnostyczne drewna głównych gatunków leśnictwa i przemysłu drzewnego ZSRR, M., 1959;
• Nikitin N.I., Chemia drewna i celulozy, M.-L., 1962;
• Drewno. Wskaźniki właściwości fizycznych i mechanicznych, M., 1962;
• Ugolev BN, Badanie drewna i materiałów drzewnych, M., 1965;
• Perelygin L.M., Nauka o drewnie, wyd. 2, M., 1969;
• Leontiev N. L., Technika badania drewna, M., 1970;
• Ugolev B.N., Odkształcalność drewna i naprężenia podczas suszenia, M., 1971.

B. N. Ugolew.

W tym artykule lub sekcji użyto tekstu

Podobnie jak w przypadku drzew iglastych, rdzeń gatunków liściastych tworzą dość duże komórki miąższowe, wśród których występują czasem małe grubościenne komórki zlokalizowane pojedynczo lub w małych grupach i wypełnione brązową zawartością; w brzozie, dębie i jesionie komórki rdzeniowe mogą pozostać żywe do 20 roku życia.

Drewno liściaste jest bardziej złożone i składa się z większej liczby różnych pierwiastków, aw przekroju poprzecznym ich ułożenie promieniste występuje tylko w promieniach rdzenia. Silny rozwój poszczególnych elementów, zwłaszcza naczyń, wypiera sąsiednie komórki, w wyniku czego drewno liściaste nie ma prawidłowej struktury charakterystycznej dla drewna iglastego. W skład drewna liściastego wchodzą elementy przewodzące - naczynia i tchawicze, elementy mechaniczne - włókna libriform i elementy magazynujące - komórki miąższowe. Pomiędzy tymi podstawowymi typami elementów istnieją formy przejściowe (pośrednie); to dodatkowo komplikuje strukturę twardego drewna. Na ryc. 20 i 21 przedstawiają schematy mikroskopowej struktury drewna dębowego (gatunki pierścieniowo-naczyniowe) i brzozowego (gatunki dyfuzyjno-naczyniowe).

Naczynia są typowymi elementami przewodzącymi wodę tylko w twardym drewnie.Są to długie cienkościenne rurki utworzone z długiego pionowego rzędu krótkich komórek zwanych segmentami naczyniowymi poprzez rozpuszczenie przegród między nimi. Jeśli w tym samym czasie w przegrodzie powstaje jeden duży zaokrąglony otwór, taką perforację nazywa się prostą. Jeżeli po rozpuszczeniu w przegrodzie pozostanie kilka pasków, pomiędzy którymi znajdują się otwory szczelinowe, wówczas taką perforację nazywamy perforacją drabinkową (rys. 22). Wiele gatunków ma jeden rodzaj perforacji w naczyniach, na przykład: dąb ma tylko proste perforacje, a brzoza ma tylko perforacje drabinkowe. Niektóre skały mają jedno i drugie, ale w tym przypadku dominuje jeden rodzaj perforacji.

Ryż. 20. Schemat mikroskopowej struktury drewna dębowego: 1 - warstwa roczna; 2 - naczynia; 3 - duży statek strefy wczesnej; 4 - wąskie naczynie strefy późnej; 5 szeroka belka rdzeniowa; 6 - wąska belka rdzeniowa; 7 - libriform.

Po połączeniu komórek tworzących naczynie protoplazma i jądro obumierają, a naczynia zamieniają się w martwe kapilary wypełnione wodą. W dużych naczyniach średnica segmentów jest duża, ale ich długość jest często mniejsza niż średnica; przegrody między segmentami są prostopadłe do długości naczynia, perforacje proste. W małych naczyniach średnica segmentów jest niewielka, a ich długość jest kilkakrotnie większa od wymiarów poprzecznych; przegrody między segmentami są mocno nachylone iw wielu rasach posiadają perforację drabinkową.

Ryż. 21. Schemat struktury mikroskopowej drewna brzozowego: 1 - warstwa roczna; 2- statki; promienie 3-rdzeniowe; 4 - libriform.

Zatem kształt segmentów naczyniowych może być różny - od wrzecionowatego w małych naczyniach do cylindrycznego lub beczkowatego w dużych naczyniach; ich długość w drewnie wczesnym gatunków liściastych naczyniowych pierścieniowatych (duże naczynia) wynosi od 0,23 do 0,39 mm, a w drewnie późnym (naczynia małe) od 0,27 do 0,58 mm. Boczne ściany naczynia o różnych skałach wyróżniają się różnorodnymi zgrubieniami, powstającymi głównie poprzez osadzanie się warstw wtórnych na powłoce pierwotnej, która w miejscach niezagęszczonych pozostaje celulozą i służy do przepuszczania wody do sąsiednich pierwiastków; pogrubione miejsca są zwykle zdrewniałe, ponieważ mają na celu wzmocnienie ściany naczynia pod naciskiem sąsiednich elementów.

Ryż. 22. Szczegóły budowy naczyń krwionośnych: a - odcinek naczynia z perforacją drabinkową; b - dwa segmenty naczynia z prostą perforacją; c - naczynie spiralne; d - rodzaje graniczących porów na ścianach naczyń krwionośnych; d - statek z kasami; 1 - zaokrąglone pory (brzoza); 2 pory w kształcie rombu (klon); pory 3-wielościenne (wiąz); 4 - ściana naczynia; 5 - kasy.

Pogrubienie ścian naczynia dzieli się na pierścieniowe, spiralne i siatkowe (patrz ryc. 22). Najmniej pogrubione są naczynia pierścieniowe. Posiadają zgrubienia w postaci pierścieni znajdujących się w zauważalnej odległości od siebie; takie naczynia znajdują się tylko w drewnie pierwotnym. Ścianka naczynia ze spiralnymi zgrubieniami jest silniej wzmocniona. W naczyniach siatkowatych ściana jest prawie całkowicie pogrubiona, tak że widoczne są tylko pory jako częste kropki na bocznej powierzchni naczynia. W drewnie większości gatunków liściastych znajdują się naczynia siatkowe, a u niektórych gatunków, na przykład lipa, klon, naczynia spiralne.

W miejscach styku ścian z sąsiednim naczyniem występują pory brzegowe. różne kształty, które różnią się od graniczących porów drzew iglastych mniejszym rozmiarem i brakiem torusa. W miejscach, gdzie ściana przylega do komórek miąższowych, naczynia mają pory półobramowane (graniczące tylko z boku naczynia). W punktach kontaktu z komórkami promienia rdzeniowego na ściankach naczynia znajdują się prostokątne obszary, na których ściśle znajdują się owalne lub zaokrąglone pory o bardzo wąskich krawędziach. W miejscach kontaktu z włóknami libriform ścianki naczyń nie mają porów.

Badania drewna jesionowego wykazały, że naczynia w pniu, odchylające się od pionu w kierunku stycznym i częściowo w kierunku promieniowym, komunikują się z sąsiednimi naczyniami poprzez liczne ograniczone pory i płytki perforacyjne. Dzięki określonym kontaktom końcowym i pośrednim w drewnie liściastym powstaje pojedynczy przestrzennie rozgałęziony system zaopatrzenia w wodę. W niektórych skałach, wraz z tworzeniem się jądra, naczynia są zatkane glinami i są wyłączone jako elementy przewodzące. Orki są naroślami w większości sąsiednich komórek promieni rdzeniowych i rzadko miąższu drzewa; są w postaci bąbelków o zdrewniałych ścianach. Wzrost komórek miąższowych do naczynia następuje przez pory na jego ściankach (patrz ryc. 22).

U niektórych ras kasy tworzą się normalnie po roku lub kilku latach eksploatacji statku; na przykład u białej akacji i pistacji duże naczynia są częściowo zatkane kasami już pod koniec pierwszego roku istnienia. U wielu ras naczynia jądra są zwykle zatkane gliną (u dębu, wiązu), ale nawet u gatunków nie jądrzastych obserwuje się w niektórych przypadkach silne tworzenie gliny (np. w fałszywym jądrze buka). Rola gliny w rosnącym drzewie może być różna: gliny blokują drogi wodne; wypełnienie naczyń jądra glinkami, zwłaszcza grubościennymi (w pistacjach), zwiększa twardość drewna; jeśli komórki kasy są żywe, pełnią rolę elementów magazynujących wraz z miąższem drzewa. W ściętym drewnie obecność kasy bardzo utrudnia impregnację drewna; na przykład fałszywy rdzeń z drewna bukowego jest prawie niemożliwy do zaimpregnowania. Tracheidy z twardego drewna mogą być dwojakiego rodzaju: naczyniowe i włókniste (ryc. 23). Tracheidy naczyniowe to głównie elementy przewodzące wodę, których długość rzadko przekracza 0,5 mm; kształtem, wielkością, a także układem porów przypominają segmenty małych naczyń; ich ściany są często wyposażone w spiralne pogrubienia. Tchawicę naczyniową można uznać za element pośredni między typową tchawicą a segmentem naczyniowym.

Z kolei włóknista tchawica jest elementem przejściowym od tchawicy do włókna libriform; ma postać dość długiego włókna o zaostrzonych końcach, grubej skorupie i małej wnęce; pory na ścianach są małe, otoczone, w większości z otworem kształt przypominający szczelinę. Tracheidy włókniste różnią się od włókien libriform nieco mniejszą grubością ścianek, ale głównie obecnością wyraźnie graniczących porów, podczas gdy włókna libriform mają proste pory. Nie wszystkie gatunki liściaste zawierają tracheidy; tchawice obu typów znajdują się w drewnie dębowym, gdzie są ograniczone do późnej strefy warstw jednorocznych; włókniste tracheidy znajdują się w drewnie gruszy i jabłoni.

Libriform jest głównym składnikiem twardego drewna; u niektórych ras zajmuje do 76% całkowitej objętości. Włókna Libriform to komórki prozenchymalne w kształcie wrzeciona o grubych, zdrewniałych ścianach (patrz ryc. 23), małej wnęce i minimalnej liczbie prostych porów na ścianach; z boku pory są widoczne jako wąskie szczeliny ułożone spiralnie (skośne pory szczelinowe). W większości przypadków zaostrzone końce włókien libriform są gładkie, ale u niektórych ras są rozdwojone lub posiadają nacięcia (u buka, eukaliptusa), w wyniku czego uzyskuje się ściślejsze połączenie włókien ze sobą. Długość włókien libriform waha się od 0,3 do 2 mm, a grubość od 0,02 do 0,05 mm.

Ryż. 23. Elementy z drewna liściastego: a - tchawica naczyniowa; b - włóknista tchawica; c - libriform włókno; d - włókno cloisonné libriform; d - zdrewniałe pasmo miąższu; e - komórka miąższu drzewa w kształcie wrzeciona; g - komórki promieni rdzeniowych.

W pełni uformowane włókna libriform pozbawione są żywej zawartości, a ich wnęki wypełnione są powietrzem. Ścianki włókien libriform są silnie pogrubione w drewnie twardym (dąb, jesion, buk, grab itp.), słabsze w drewnie iglastym (lipa, topola, wierzba). Na ryc. 24 przedstawia libriform o różnych grubościach ścian. Niektóre gatunki, takie jak klony, mają włókna o mniej pogrubionych ścianach i żywej zawartości; pierwiastki te można uznać za pośrednie między włóknami libriform a wrzecionowatymi komórkami miąższu drzewa.

Wzdłuż promienia pnia wymiary włókien libriform i grubość ich ścian wzrastają w kierunku od rdzenia do kory, osiągają maksimum, po czym pozostają niezmienione lub nieco maleją. Wzdłuż wysokości tułowia długość włókien libriform i grubość ich ścian zmniejszają się w kierunku od tyłka do wierzchołka. Gęstość i wytrzymałość drewna liściastego zależy od ilości libriform i wielkości poszczególnych włókien, głównie od grubości ich ścianek. Rozmiary włókien libriform zależą od warunków wzrostu: wraz z poprawą tych warunków zwiększa się długość włókien i grubość ich skorupy. Rozrzedzenie powoduje wzrost liczby i długości włókien libriform.

Ryż. 24. Fragmenty przekrojów z drewna topolowego (po lewej), buka (pośrodku) i drewna żelaznego (po prawej): 1 - naczynia; belka 2-rdzeniowa; 3, 4 i 5 - włókna libriform o cienkich ściankach, średniej grubości i bardzo grubych.

W niektórych gatunkach drewna (np. teak) występuje tzw. cloisonné libriform (patrz ryc. 23). Jego włókna, po zakończeniu ich wzrostu długości i pogrubienia membran, są podzielone poprzecznymi przegrodami na szereg odcinków; ścianki działowe pozostają cienkie i nie stają się zdrewniałe. Tak więc włókno Cloisonne libriform przypomina nieco pasmo miąższu drzewiastego, od którego różni się charakterem porów i grubością ścian bocznych (wzdłużnych); ponadto wnęki Cloisonne libriform nie mają zawartości. Promienie rdzenia. Komórki miąższowe w gatunkach liściastych, podobnie jak w drewnie iglastym, tworzą przede wszystkim promienie rdzeniowe, które u gatunków liściastych są znacznie bardziej rozwinięte niż u drzew iglastych. Składają się wyłącznie z komórek miąższowych, nieco wydłużonych wzdłuż promienia, o cienkich, zdrewniałych ścianach i licznych prostych porach, zwłaszcza w miejscach, gdzie komórki promienia stykają się z naczyniami lub tchawicą.

Na szerokość promienie rdzenia gatunków liściastych mają od jednego (jesion) do kilkudziesięciu (szerokie promienie dębu, buka) rzędów komórek, a na wysokości - od kilku rzędów (bukszpan) do kilkudziesięciu, a nawet setek rzędów komórek (dąb, buk). Na przekroju stycznym promienie jednorzędowe są reprezentowane przez pionowy łańcuch komórek, a wielorzędowe mają postać wrzeciona lub soczewicy. Strukturę wspomnianej powyżej fałszywej szerokiej wiązki pokazano na rys. 25.

Ryż. 25. Promień rdzeniowy na przekroju promieniowym z drewna wierzbowego (po lewej) i przekroju stycznym z drewna grabowego (po prawej): 1 - komórki stojące; 2 - klatki leżące; 3 - statek; 4 - fałszywa szeroka wiązka; 5,6 - wąskie belki; 7 - libriform.

U niektórych gatunków (wierzby) komórki krawędziowe, czyli górny i dolny rząd wzdłuż wysokości belki, są rozciągnięte w poprzek belki i nazywane są wyprostowanymi (ryc. 25); takie promienie nazywane są promieniami niejednorodnymi, w przeciwieństwie do promieni jednorodnych, w których wszystkie komórki mają taki sam kształt. Szerokość komórek promieni rdzeniowych w letnim drewnie dębowym wynosi 15 μ, a wysokość 17 μ; długość komórek w wąskich wiązkach wynosi 50-55 μ, w szerokich 69-94 μ. Średnim (wysokości) komórkom promieni rdzeniowych zarówno gatunków liściastych, jak i iglastych po obu stronach towarzyszą wąskie, wypełnione powietrzem przejścia międzykomórkowe, które przenikają promienie na całej długości i przez przestrzenie międzykomórkowe miąższu skorupy przylegającej do przetchlinki kory; przez te przejścia odbywa się wymiana gazowa z atmosferą otaczającą drzewo. Komórki promieni rdzeniowych w drzewach liściastych mogą pozostać żywe przez długi czas; tak więc w jabłoni żywe komórki znaleziono w pobliżu jądra 24-latka, w buku u 98-latka, aw grabie nawet u 107-latka.

Miąższ drzewiasty. Drzewa liściaste zrzucające liście na zimę potrzebują więcej niż drzewa iglaste ilości rezerwowych składników odżywczych niezbędnych do tworzenia liści na początku następnego sezonu wegetacyjnego. W rezultacie u gatunków liściastych, wraz z dużą zawartością (objętością) promieni rdzeniowych, silniej rozwija się miąższ drzewny, którego prawie nie ma u drzew iglastych. Komórki miąższu drzewa są ułożone w pionowe rzędy i mają proste pory; komórki końcowe mają spiczasty kształt, dzięki czemu cały rząd sprawia wrażenie włókna podzielonego na sekcje przez przegrody poprzeczne (patrz ryc. 23). Takie rzędy komórek miąższowych nazywane są sznurami miąższu drzewiastego. Niektóre gatunki (brzoza, lipa, wierzba) mają komórki miąższowe w kształcie wrzeciona (miąższ wrzecionowaty) bez przegród poprzecznych. Miąższ wrzecionowaty różni się od tchawicy typem porów i brakiem spiralnych zgrubień, od włókien libriform - grubością ścianek, rodzajem porów i kształtem zakończeń.

Miąższ drzewny u gatunków liściastych zajmuje od 2 do 15% całkowitej objętości drewna. U niektórych gatunków tropikalnych większość drewna stanowi miąższ drzewny; takie gatunki wytwarzają szczególnie jasne drewno (np. balsa). Rozmieszczenie miąższu drzew w warstwie rocznej zależy od rasy i ma dużą wartość diagnostyczną. Istnieją następujące główne rodzaje rozmieszczenia miąższu drzewiastego: miąższ rozlany (rozproszony), gdy jego komórki są rozmieszczone mniej więcej równomiernie na warstwie rocznej (brzoza, buk itp.); miąższ brzegowy (końcowy), gdy roczna warstwa kończy się jednym lub kilkoma rzędami miąższu drzewiastego (wierzba, klon itp.); miąższ styczny (śródtchawiczy), gdy jego komórki tworzą styczne rzędy w późnej strefie warstw rocznych (dąb, orzech itp.); miąższ okołonaczyniowy (wasicentryczny), gdy jego komórki są zgrupowane wokół naczyń. Przybliżoną zawartość różnych pierwiastków w drewnie liściastym można zilustrować danymi w tabeli. 6.

Wstęp Trudno wymienić jakąkolwiek gałąź gospodarki narodowej, w której drewno nie było wykorzystywane byłyby w takiej czy innej formie i wymieniały produkty, w których drewno nie występuje część... Pod względem wielkości użytkowania i różnorodności zastosowań w gospodarce narodowej nie można z nim porównać żadnego innego materiału. Drewno wykorzystywane jest do produkcji mebli, wyrobów stolarskich i budowlanych. Z niego wykonane są elementy mostów, statków, nadwozi, wagonów, kontenerów, podkładów, Wyposażenie sportowe, instrumenty muzyczne, zapałki, ołówki, papier, artykuły gospodarstwa domowego, zabawki, pamiątki. Drewno naturalne lub modyfikowane jest wykorzystywane w inżynierii mechanicznej i górnictwie; ona jest surowiec dla przemysłu celulozowo-papierniczego produkcja płyt drewnopochodnych. Drewno jest produktem pochodzenia roślinnego, pod względem składu chemicznego jest złożonym kompleksem, składającym się głównie z substancji organicznych o różnym składzie i strukturze. Najistotniejsze dla charakterystyki surowców roślinnych są: celuloza, hemiceluloza i lignina, zawartość ekstraktów, kwasów uronowych, składników popiołu, a także skład węglowodanowy hydrolizatów powstających podczas hydrolizy ilościowej łatwo i trudno hydrolizujących polisacharydów oraz innych substancji są niezbędne.Oznaczenie tych składników prowadzi do najpełniejszej charakterystyki składu chemicznego tkanki roślinnej. Ostatnio Gatunki drewna iglastego znajdują szerokie zastosowanie w przemyśle drzewno-chemicznym i drzewnym, badanie ich składu chemicznego, struktury i cech morfologicznych odgrywa ważną rolę w prawidłowym i racjonalnym użytkowaniu gatunków drewna. Przegląd analityczny sosna(Pinus L.) to wiecznie zielone drzewo z rodziny sosnowych (Pinuseae Lindl). Obecnie istnieje około stu gatunków należących do tego rodzaju, z których czternaście rośnie w Rosji i około dziewięćdziesięciu zostało wprowadzonych, podgatunki niektórych sosen są wymienione w Czerwonej Księdze. Najpopularniejszym rodzajem sosny rosnącej w Rosji jest sosna zwyczajna.

Sosna zwyczajna (Pinus silvestris L.) jest szeroko rozpowszechniona w całej Rosji. To jeden z najcenniejszych drzew iglastych w naszym kraju. Drzewo pierwszej wielkości, dorastające do (35-40) m, wiecznie zielone, jednopienne, dwupienne, wiatropylne. W niesprzyjających warunkach, na przykład na bagnach, sosna pozostaje karłem, a stuletnie okazy czasami nie przekraczają wysokości jednego metra. Bardzo światłolubny gatunek drzewa. Korona młodych drzew jest stożkowata, później zaokrąglona, ​​szersza, a na starość parasolowata lub płaska. Bardzo odporny na mróz i ciepło. Żywotność drzewa wynosi od 150 do 200 (czasami 400) lat. Propagowane przez nasiona. Posiada elastyczny system korzeniowy, który rozwija się zgodnie z naturą i strukturą gleby. Zazwyczaj u sosny zwyczajnej wyróżnia się cztery rodzaje systemów korzeniowych, które różnią się kształtem i strukturą.

1. Silny system korzeniowy z rozwiniętym kranem („rzodkiewką”) i korzeniami bocznymi jest typowy dla gleb wystarczająco świeżych i dobrze przepuszczalnych.

2. Silny system korzeniowy ze słabo rozwiniętym korzeniem palowym, ale niezwykle silnie rozwiniętymi korzeniami bocznymi, położonymi płytko równolegle do powierzchni gleby, jest typowy dla gleb suchych o bardzo głębokim zwierciadle wody.

3. Słabo rozwinięty system korzeniowy, składający się jedynie z powierzchniowo położonych krótkich, rzadko rozgałęzionych korzeni, jest typowy dla gleb o nadmiernej wilgotności, półbagiennych i podmokłych.

4. Gęsty, ale płytki system korzeniowy „wyszczotkowany” – typowy dla gleb gęstych o głębokim zwierciadle wody.

Ta plastyczność systemu korzeniowego sosny sprawia, że ​​jest to niezwykle cenny gatunek drzewa leśnego, umożliwiający sztuczne zalesianie na glebach najsuchszych, ubogich i bagiennych.

Pień sosny rosnącej na stosunkowo blisko położonych plantacjach jest smukły, prosty, równy, mocno odrośnięty; w rzadkich nasadzeniach lub na otwartej przestrzeni drzewo jest niższe, pień jest guzowaty i bardziej guzowaty. Kora w różnych partiach drzewa o różnej grubości i różnych kolorach: w dolnej części pnia gruba, bruzdowana, czerwonobrązowa, prawie szara; w środkowej i górnej części pnia oraz na dużych gałęziach - żółtawo-czerwone, złuszczające się w cienkich płytkach, prawie gładkie, cienkie. Pąki są czerwonawo-brązowe, podłużno-jajowate, spiczaste, długości 6-12 mm, przeważnie żywiczne, położone na końcu pędu owinięte wokół końcowego pąka, czasami pąki pojawiają się z boku pędów, ale nie tworzą rozgałęzień. Największy przyrost wysokości daje w sprzyjających warunkach w wieku (15-30) lat, osiągając 30 mw wieku 80 lat.

Drewno sosnowe z różowym lub brązowo-czerwonym rdzeniem i żółto-brązowym bielem, proste słoje, lekkie, żywiczne, trwałe, łatwe w obróbce. Warstwy roczne są wyraźnie widoczne, wczesna część warstwy rocznej jest jasna, późna ciemna.

Igły są ciemnozielone, rosną w pęczkach po dwa (4-7) cm długości, u góry wypukłe, u dołu płaskie, sztywne, spiczaste. Utrzymuje się na drzewie przez trzy lata, odpada wraz ze skróconym pędem. Skrócone pędy ułożone są spiralnie, równomiernie pokrywając pędy główne i boczne oraz nadając im symetrię promieniową. Skrócone pędy wyłaniają się z kątów łusek, które są zredukowanymi liśćmi. Łuski te są wyraźnie widoczne tylko na młodym pędzie. Skrócony pęd ma złożoną budowę, dobrze wyróżniającą się zaraz po pęknięciu pąka. Składa się z bardzo krótkiej od 1 do 2 mm łodygi, dwóch igieł, pomiędzy którymi na łodydze znajduje się mały uśpiony pączek. Ponadto skrócony pęd posiada również dwa rodzaje błoniastych łusek, szczelnie okrywających go w formie rurki – tzw. pochwę skróconego pędu. Te błoniaste łuski to zredukowane liście. Są wyraźnie widoczne dopiero wiosną na młodych pędach, później wysychają i odpadają. Śpiący pączek odpada wraz z igłami. Gdy igły są poważnie uszkodzone, na przykład przez owady, lub gdy złamana jest górna część wydłużonego pędu, gdy uszkodzony jest pączek wierzchołkowy, pąki uśpione kiełkują w wielu skróconych pędach, a między igłami pojawia się wydłużony pęd. Igły spadają z drzewa co roku, ale nie wszystkie na raz, ale częściowo, ponieważ pojedyncze igły żyją (2-3) lata. Igły sosnowe mogą służyć jako źródło preparatów witaminowych. Był szeroko stosowany podczas Wielkiej Wojny Ojczyźnianej, aby zapobiec leczeniu hipo- i awitaminozy.

Pod koniec maja zaczynają kwitnąć sosny. W tym czasie można zobaczyć całe chmury „żółtego pyłu” unoszące się nad lasem. W razie deszczu cały ten pyłek spada na ziemię i jest unoszony przez wodę na niziny, co daje niedoinformowanym ludziom powód do mówienia o spadającym „siarkowym deszczu”. Na niektórych gałęziach tworzą się szyszki męskie, zebrane w dużych ilościach w postaci „kwiatostanu” w kształcie kolca o żółtym kolorze, a na wierzchołkach młodych pędów tego samego drzewa znajdują się szyszki żeńskie. Szyszki żeńskie są owalne, długości od 5 do 6 mm, czerwonawe w okresie kwitnienia, siedzą na krótkich nogach. Zapylanie następuje wiosną, a nawożenie latem następnego roku. Dojrzałe szyszki są podłużnie jajowate, długości 2,5-7,0 cm i szerokości 2-3 cm, brązowoszare, matowe, z gęstymi zdrewniałymi łuskami nasiennymi, zwisającymi na zakrzywionych nogach. Łuski lub apofizy na końcach łusek nasiennych są matowe lub słabo błyszczące, prawie rombowe, pępek (guzek apofizyczny) jest lekko wypukły. Występują szyszki czerwonobrązowe, liliowobrązowe, szare, szarozielone. Sosna syberyjska stanowi około 85% całkowitej uprawy orzecha włoskiego w Rosji. W latach ze średnią wydajnością surowiec orzechów wynosi 733 tys. ton, z czego 672 tys. ton na Syberii, 43 tys. ton na Uralu i 18 tys. ton na Dalekim Wschodzie. Największe zagęszczenie upraw orzecha włoskiego występuje w obwodzie tomskim, Republice Tuwy i obwodzie irkuckim.

Plon sosny syberyjskiej zależy od warunków jej wzrostu. W centrum zasięgu tylko jeden rok na pięć jest słaby, podczas gdy na północnej granicy zasięgu dobre i średnie plony są trzy do czterech razy w ciągu 10 lat. Przeciętny wieloletni plon boru syberyjskiego waha się od 10 do 170 kg/ha. W nielicznych lasach w wieku od 140 do 180 lat plony sięgają 800 kg/ha.

Nasiona są podłużnie jajowate, długości (3-4) mm, w różnych kolorach (pstrokaty, szary, czarny) ze skrzydełkiem trzy do czterech razy dłuższym niż nasiona, zakrywają nasiono z obu stron jak pęseta i łatwo oddzielają się od to. Czas wschodów nasion jest wydłużony i trwa od pierwszych dni wiosny do końca maja - początku czerwca. Kiełkowanie nasion i wschodzenie siewek jest możliwe przez cały sezon wegetacyjny. W lesie sosna zaczyna owocować w wieku czterdziestu lat, w stanie wolnym od (15-30) lat. Lata nasienne powtarzają się po dwóch-trzech-pięciu, czasem nawet do dwudziestu lat (w zależności od regionu i warunki pogodowe).

Sadzonki mają zwykle (4-7) liścienie trójścienne. Igły na sadzonkach są pojedyncze, siedzą spiralnie. Igły parowe pojawiają się w drugim roku. Końcówka wydłużonego pędu drugiego roku kończy się jednym wierzchołkowym i kilkoma bocznymi pąkami, z których wiosną przyszłego roku tworzy się pierwszy okółek. W związku z tym przy określaniu wieku młodych sosen do liczby okółków należy dodać dwie jednostki, ponieważ okółki nie tworzą się przez pierwsze dwa lata. Stosunkowo łatwo jest określić wiek sosny za pomocą okółków do (40-50) lat, gdyż z wiekiem gałęzie dolnych okółków obumierają i stają się niewidoczne na pniu, porośnięte drewnem i korą. Ponadto w sprzyjających warunkach w okresie wegetacji sosna może dać dwa lub więcej przyrostów w ciągu jednego roku, tworząc dwa lub więcej okółków.

Sosna tworzy szereg form różniących się kolorem szyszek, kształtem apofizy i budową koron. Sosna zwyczajna ma formy o piramidalnej i płaczącej koronie, o złocistym, srebrzysto-białawym kolorze igieł w młodych pędach, z korą płytkową i łuskowatą.

Rozmieszczenie obszaru sosnowego na Syberii obejmuje obszar około 5,7 mln km2 na południe od 66°N. Najdalej na północ penetruje dolinę rzeki Leny (do około 68°N). Największe połacie wysokoproduktywnych lasów sosnowych skoncentrowane są w dorzeczu Angary, w górnym biegu Podkamennej Tunguskiej, Irtyszu i Ob.

Sosna syberyjska nie jest bardzo wymagająca pod względem żyzności i wilgotności gleby (mezokserofity, oligotrofy). Może rosnąć na glebach ekstremalnie suchych, gdzie nie mogą rosnąć nie tylko inne gatunki drzew, ale nawet rośliny zielne. Na glebach suchych i ubogich często tworzy czyste drzewostany - bory sosnowe. Na żyznych glebach zwykle wchodzi w skład lasów mieszanych.

Pień i gałęzie sosny są przesiąknięte żywicowymi pasażami wypełnionymi żywicą, którą zwykle nazywa się „sokiem”, ma to ogromne znaczenie dla drzewa: leczy zadane mu rany, odstrasza szkodniki owadzie. Żywica jest ekstrahowana przez opukiwanie. Służy do pozyskiwania terpentyny, kalafonii itp. „Żywiczne powietrze”, bogate w ozon i czyste od drobnoustrojów, w lasach sosnowych od dawna słynie ze swoich dobroczynnych właściwości dla zdrowia człowieka. W medycynie szeroko stosowane są pąki sosny, zbierane wiosną, zanim zakwitną. Nerki zawierają żywice, olejki eteryczne, skrobię, goryczkę i garbniki. Igły sosny zwyczajnej w dużych ilościach zawierają witaminę C i karoten. Lasy sosnowe, ze względu na wyjątkową wartość tarcicy sosnowej, są głównym obiektem eksploatacji lasu.

1.1 Struktura drewna

Drewno iglaste składa się z wczesnych i późnych tchawicy, promieni rdzeniowych, przewodów żywicznych, miąższu drzewiastego. Makrostruktura to struktura drewna i drewna widoczna gołym okiem lub przez szkło powiększające, a mikrostruktura - widoczna pod mikroskopem. Zwykle badane są trzy główne sekcje pnia: poprzeczny (koniec), promieniowy, przechodzący przez oś pnia i styczny, przechodzący wzdłuż cięciwy wzdłuż pnia. Przy badaniu skrawków pnia drzewa gołym okiem lub przez szkło powiększające można wyróżnić następujące główne części: kora, kambium, drewno i rdzeń. Rdzeń składa się z cienkościennych komórek, które są ze sobą luźno połączone. Rdzeń wraz z tkanką drzewną z pierwszego roku rozwoju drzewa tworzy rdzeń. Ta część pnia drzewa łatwo gnije i ma niewielką siłę. Kora składa się ze skórki lub skórki, korka i łyka. Skórka lub skórka chroni drzewo przed szkodliwymi wpływami środowiska i uszkodzeniami mechanicznymi. Łyko przenosi składniki odżywcze z korony do pnia i korzeni. Pod łykową warstwą rosnącego drzewa znajduje się cienka pierścieniowa warstwa żywych komórek - kambium. Co roku w okresie wegetacji kambium odkłada komórki łyka w kierunku kory i wewnątrz pnia, w znacznie większej objętości, komórki drewna. Podział komórek w warstwie kambium rozpoczyna się wiosną i kończy jesienią. Dlatego drewno pnia (część pnia od łyka do rdzenia) w przekroju składa się z szeregu koncentrycznych, tzw. słojów, rozmieszczonych wokół rdzenia. Każdy słój składa się z dwóch warstw: drewna wczesnego (wiosennego), które powstaje wiosną lub wczesnym latem, oraz drewna późnego (lata), które powstaje pod koniec lata. Wczesne drewno jest lekkie i składa się z dużych, ale cienkościennych komórek; Późne drewno jest ciemniejsze, mniej porowate i ma dużą wytrzymałość, ponieważ składa się z komórek o małym prześwicie i grubych ściankach. W procesie wzrostu drzewa ściany komórkowe drewna wewnętrznej części pnia, przylegające do rdzenia, stale zmieniają swój skład, drewno i jest impregnowane żywicą w drzewach iglastych, a garbnikami w drzewach liściastych. Ruch wilgoci w drewnie tej części pnia zatrzymuje się i staje się ona silniejsza, twardsza i mniej podatna na próchnicę. Ta część pnia, składająca się z martwych komórek, u niektórych gatunków nazywana jest rdzeniem, a u innych dojrzałym drewnem. Część młodszego drewna pnia bliżej kory, w której wciąż znajdują się żywe komórki zapewniające ruch składników odżywczych od korzeni do korony, nazywana jest bielem. Ta część drewna ma dużą wilgotność, stosunkowo łatwo gnije, nie jest wystarczająco wytrzymała, ma duży skurcz i skłonność do paczenia. W drewnie wszystkich gatunków znajdują się promienie rdzeniowe, które służą do przenoszenia wilgoci i składników odżywczych w kierunku poprzecznym i tworzą zapas tych substancji na zimę. Drewno łatwo pęka wzdłuż promieni rdzenia, wzdłuż których pęka podczas wysychania.

Większość drzew iglastych, głównie w warstwach drewna późnego, ma przejścia żywiczne - przestrzenie międzykomórkowe wypełnione żywicą. W drewnie liściastym występują małe i duże naczynia w postaci rurek biegnących wzdłuż pnia. W rosnącym drzewie wilgoć przepływa przez naczynia od korzeni do korony. Drzewa iglaste nie mają naczyń, ich funkcje pełnią wydłużone zamknięte komórki zwane wczesnymi tchawicami. Funkcję mechaniczną pełnią późne tchawice powstałe w drugiej połowie sezonu wegetacyjnego. Ruch w kierunku poziomym i magazynowanie w okresie uśpienia rezerwowych składników odżywczych następuje wzdłuż komórek miąższowych, które tworzą promienie rdzenia. Komórki miąższowe są również częścią struktury przewodów żywicznych i miąższu drzewiastego.

Tracheidy stanowią od 90 do 95% objętości drewna iglastego. Zazwyczaj komórki prozenchymalne mają postać silnie wydłużonych włókien o ukośnie ściętych końcach. Tracheidy to martwe komórki, w pniu rosnącego drzewa tylko nowo utworzona (ostatnia) roczna warstwa zawiera żywe tchawice. Ich śmierć zaczyna się na wiosnę, jesienią coraz więcej cewników ginie, a w środku zimy wymierają wszystkie tchawice z ostatniej rocznej warstwy.

Kształt przekroju poprzecznego cewek może być prostokątny, czasem kwadratowy, pięciokątny lub sześciokątny. Wymiary cewek w kierunku stycznym są praktycznie takie same we wszystkich skałach i wahają się od 27 do 32 µm. Wielkość wczesnych tchawicy w kierunku promieniowym jest dwukrotnie większa niż późniejszych i waha się od 21 do 52 µm. Długość cewek ras domowych waha się od 2,5 do 4,5 mm. Wczesne i późne tracheidy prawie nie różnią się długością. Warunki wzrostu wpływają na wielkość cewek, w dobrych warunkach zwiększa się ich długość i grubość. W warstwie rocznej cewki są ułożone w regularnych promienistych rzędach. Wczesne tchawice, które tworzą wczesną strefę warstwy rocznej, mają cienkie ścianki i duże ubytki wewnętrzne; w późnych tchawicach, które tworzą późną strefę warstwy rocznej, ściany są grube, ubytki wewnętrzne niewielkie. W ciągu jednej rocznej warstwy przejście od wczesnej do późnej tchawicy następuje stopniowo. Cechą charakterystyczną cewek jest obecność ograniczonych porów zlokalizowanych głównie na ścianach promieniowych na końcach cewek. Liczba porów we wczesnych i późnych tchawicach jest różna. W późnych tchawicach pory są mniejsze i znacznie mniejsze. We wczesnych cewkach jest 70 do 90 porów na cewkę, w późniejszych od 8 do 25 porów. Badając strukturę drewna pod mikroskopem, można zauważyć, że jego główna masa składa się z komórek w kształcie wrzeciona, wydłużonych wzdłuż pnia. Wiele komórek jest rozciągniętych w poziomie, to znaczy w poprzek głównych komórek. Grupy komórek, które są identyczne pod względem formy i funkcji, są łączone w tkanki, które mają różne cele w życiu drewna: przewodzące, magazynujące, mechaniczne. Żywa komórka ma błonę, protoplazmę, sok komórkowy i jądro. Ściany komórkowe składają się z kilku warstw bardzo cienkich włókien zwanych mikrowłókienkami, które są ciasno upakowane i skierowane spiralnie pod różnymi kątami do podłużnej osi komórki w każdej warstwie. Czasami mikrofibryle są zorientowane wzdłuż przeciwnych spiral. Mikrofibryl składa się z cząsteczek celulozy o długich włóknach łańcuchowych - naturalnego polimeru o wysokiej masie cząsteczkowej o złożonej strukturze makrocząsteczek. Makrocząsteczki celulozy są elastyczne i silnie wydłużone. Błona komórkowa zawiera również inne substancje organiczne – ligninę i hemicelulozę, które znajdują się głównie pomiędzy mikrofibrylami, a także niewielką ilość substancji nieorganicznych w postaci soli metali ziem alkalicznych.

Tabela 1- Zawartość różnych pierwiastków w drewnie iglastym

1.2 Skład chemiczny

Skład chemiczny pewne rodzaje gatunków drzew, jak również ich części są jakościowo podobne, jednak występują znaczne różnice w ilościowej zawartości poszczególnych składników. Tam są indywidualne cechy w ilościowej zawartości poszczególnych składników w obrębie jednego gatunku, związanej z wiekiem i warunkami wzrostu. Drewno składa się z materii organicznej, która zawiera węgiel, wodór, tlen i trochę azotu. Całkowicie suche drewno sosnowe zawiera średnio: 49,5% węgla; 6,1% wodoru; 43,0% tlenu; 0,2% azotu.

Oprócz substancji organicznych drewno zawiera związki mineralne, które podczas spalania dają popiół, którego ilość waha się w granicach (0,2-1,7)%; jednak w niektórych gatunkach (saksaul, pestki pistacji) ilość popiołu sięga (3-3,5)%. U tego samego gatunku ilość popiołu zależy od części drzewa, pozycji w pniu, wieku i warunków wzrostu. Kora i liście dają więcej popiołu; Drewno gałęzi zawiera więcej popiołu niż drewno pnia; np. gałęzie brzozy i sosny dają po spaleniu 0,64 i 0,32% popiołu, a drewno łodygowe - 0,16 i 0,17% popiołu. Drewno górnej części pnia daje więcej popiołu niż dolna; wskazuje to na wysoką zawartość popiołu w młodym drewnie.

Popiół zawiera głównie sole metali ziem alkalicznych. Jesion z drewna sosnowego, świerkowego i brzozowego zawiera ponad 40% soli wapnia, ponad 20% soli potasu i sodu oraz do 10% soli magnezu. Część popiołu od 10 do 25% jest rozpuszczalna w wodzie (głównie alkalia - potaż i soda). Wcześniej z popiołu drzewnego wydobywano potaż K2CO3, używany do produkcji kryształów, mydła w płynie i innych substancji. Popiół z kory zawiera więcej soli wapnia (do 50% w świerku), ale mniej potasu, sodu i magnezu. Główne pierwiastki chemiczne (C, H i O) zawarte w składzie drewna oraz wymienione powyżej tworzą złożone substancje organiczne.

Najważniejsze z nich tworzą ścianę komórkową (celuloza, lignina, hemicelulozy - pentozany i heksosany) i stanowią 90-95% masy absolutnie suchego drewna. Pozostałe substancje nazywane są ekstrakcyjnymi, to znaczy ekstrahowanymi różnymi rozpuszczalnikami bez zauważalnej zmiany składu drewna; z nich najważniejsze są garbniki i żywice. Zawartość głównych substancji organicznych w drewnie zależy w pewnym stopniu od gatunku. Widać to w tabeli 2.

Tabela 2- Zawartość materii organicznej w drewnie różnych gatunków

Średnio można przyjąć, że drewno iglaste zawiera (48-56)% celulozy, (26-30)% ligniny, (23-26)% hemicelulozy zawierające (10-12)% pentozanów i około 13% heksosanów; jednocześnie drewno liściaste zawiera (46-48)% celulozy, (19-28)% ligniny, (26-35)% hemicelulozy zawierające (23-29)% pentozanów i (3-6)% heksozanów. Z tabeli 2 wynika, że ​​drewno iglaste zawiera zwiększoną ilość celulozy i heksosanów, podczas gdy drewno liściaste charakteryzuje się wysoką zawartością pentozanów. W ścianie komórkowej celuloza łączy się z innymi substancjami. Szczególnie ścisły związek, którego charakter nadal nie jest jasny, obserwuje się między celulozą a ligniną. Wcześniej uważano, że lignina jest mieszana tylko mechanicznie z celulozą; jednak coraz więcej osób zaczęło ostatnio wierzyć, że istnieje między nimi wiązanie chemiczne.

Skład chemiczny drewna wczesnego i późnego w warstwach rocznych, czyli zawartość celulozy, ligniny i hemicelulozy, jest praktycznie taki sam. Wczesne drewno zawiera tylko więcej substancji rozpuszczalnych w wodzie i eterze - jest to szczególnie charakterystyczne dla modrzewia. Na wysokości pnia skład chemiczny drewna niewiele się zmienia. Tak więc w składzie drewna dębowego praktycznie nie stwierdzono dostrzegalnych różnic w wysokości pnia. U dojrzałej sosny, świerka i osiki stwierdzono nieznaczny wzrost zawartości błonnika oraz spadek zawartości ligniny i pentozanów w środkowej części pnia. Drewno gałązek sosny, świerka i osiki zawiera mniej celulozy (44-48)%, ale więcej ligniny i pentozanów. Nie stwierdzono natomiast zauważalnych różnic w składzie chemicznym drewna pnia i dużych gałęzi dębu, jedynie w małych gałęziach stwierdzono mniej garbników (8% w pniu i 2% w gałęziach). Różnicę w składzie chemicznym drewna bielu i jądra dębu letniego widać na podstawie danych w tabeli 3.

Tabela 3- Różnica w składzie chemicznym bielu i jądra sosny

Jak widać z tabeli, zauważalną różnicę stwierdzono jedynie w zawartości pentozanów i garbników: jest ich więcej w drewnie rdzenia (a mniej popiołu). Skład chemiczny błon komórkowych kambium, nowo powstałego drewna i bielu jest bardzo różny: w elementach drewna gwałtownie wzrasta zawartość celulozy i ligniny (w popiele z 20,2 do 4,6% w kambii, do 58,3 i 20,9% w bielu) , ale zawartość pektyn i białek również gwałtownie spada (z 21,6 i 29,4% w kambii oraz do 1,58 i 1,37% w bielu). Wpływ warunków uprawy na skład chemiczny drewna jest mało zbadany.

Celuloza to naturalny polimer, długołańcuchowy polisacharyd. Ogólny wzór celulozy to (C6H10O5) n, gdzie n stopień polimeryzacji wynosi od 6000 do 14000. Jest to substancja bardzo trwała, nierozpuszczalna w wodzie i popularnych rozpuszczalnikach organicznych (alkohol, eter i inne), o barwie białej. Wiązki makrocząsteczek celulozy - najdrobniejsze włókna nazywane są mikrofibrylami. Tworzą szkielet celulozowy ściany komórkowej. Mikrofibryle są zorientowane głównie wzdłuż długiej osi komórki, pomiędzy nimi znajduje się lignina, hemicelulozy, a także woda. Celuloza składa się z cząsteczek o długim łańcuchu utworzonych przez powtarzające się jednostki dwóch reszt glukozy. Każda para połączonych ze sobą reszt glukozy nazywana jest celobiozą. Reszty glukozy powstają po uwolnieniu cząsteczki wody, gdy cząsteczki glukozy łączą się podczas biosyntezy polisacharydu celulozy. W celobiozie reszty glukozy są obrócone o 1800, pierwszy atom węgla jednej z nich jest połączony z czwartym atomem węgla sąsiedniej jednostki.

Biorąc pod uwagę celulozę na poziomie molekularnym, możemy powiedzieć, że jej makrocząsteczka ma postać wydłużonego łańcucha niepłaskiego utworzonego różne struktury spinki do mankietów. Obecność różnych jednostek wiąże się ze słabymi wiązaniami wewnątrzcząsteczkowymi między grupami hydroksylowymi (OH - OH) lub między grupą hydroksylową a tlenem (OH - O).

Celuloza jest w 70% krystaliczna. W porównaniu z innymi polimerami liniowymi celuloza ma szczególne właściwości, co tłumaczy się regularnością struktury łańcucha makrocząsteczek oraz znacznymi siłami oddziaływań wewnątrz- i międzycząsteczkowych.

Po podgrzaniu do temperatury rozkładu celuloza zachowuje właściwości bryły szklistej, czyli charakteryzuje się głównie odkształceniami sprężystymi. Celuloza jest substancją chemicznie odporną, nie rozpuszcza się w wodzie i większości rozpuszczalników organicznych (alkohol, aceton itp.). Pod wpływem alkaliów na celulozę zachodzą jednocześnie fizykochemiczne procesy pęcznienia, przegrupowania i rozpuszczania frakcji o małej masie cząsteczkowej. Celuloza jest mało odporna na działanie kwasów, co wynika z wiązań glikozydowych między ogniwami elementarnymi. W obecności kwasów następuje hydroliza celulozy z niszczeniem łańcuchów makrocząsteczek. Celuloza to biała substancja o gęstości od 1,54 do 1,58 g/cm3.

Pojęcie hemicelulozy łączy grupę substancji zbliżonych składem chemicznym do celulozy, ale różniących się od niej zdolnością do łatwej hydrolizy i rozpuszczania w rozcieńczonych alkaliach. Hemicelulozy to głównie polisacharydy: pentozany (C5H8O4) n i heksosany (C6H10O5) n z pięcioma lub sześcioma atomami węgla w jednostce głównej. Stopień polimeryzacji hemiceluloz (n = 60-200) jest znacznie mniejszy niż celulozy, tj. łańcuchy cząsteczkowe są krótsze. Podczas hydrolizy polisacharydów hemicelulozy powstają cukry proste (monosacharydy); heksosany przekształcane są w heksozy, a pentozany w pentozy. Zazwyczaj hemicelulozy nie pozyskuje się z drewna w postaci produktów handlowych. Jednak w chemicznej obróbce drewna znajdują szerokie zastosowanie w celu uzyskania wielu cennych substancji. Na przykład, gdy drewno jest ogrzewane dwunastoprocentowym kwasem chlorowodorowym, prawie wszystkie pentozany (93-96)% są przekształcane w cukry proste - pentozy - i po odcięciu trzech cząsteczek wody z każdej cząsteczki monosacharydu powstaje furfural, produkt szeroko stosowany w przemyśle. W rosnącym drzewie heksosany są substancjami magazynującymi, podczas gdy pentosany pełnią funkcję mechaniczną.

Oprócz węglowodanów (celulozy i hemicelulozy) błona komórkowa zawiera związek aromatyczny – ligninę, która ma wysoką zawartość węgla. Celuloza zawiera 44,4% węgla, a ligninę (60-66)%. Lignina jest mniej stabilna niż celuloza i łatwo przechodzi do roztworu, gdy drewno jest traktowane gorącymi alkaliami, wodnymi roztworami kwasu siarkowego lub jego kwaśnych soli. Na tym opiera się produkcja celulozy technicznej. Lignina pozyskiwana jest w postaci odpadu podczas gotowania celulozy siarczynowej i siarczanowej, podczas hydrolizy drewna. Zawarta w czarnych alkaliach lignina jest spalana głównie podczas regeneracji.

Lignina wykorzystywana jest jako sproszkowane paliwo, substytut garbników, do produkcji spoiw do mas formierskich (w odlewnictwie), tworzyw sztucznych, sztucznych żywic, do produkcji węgla aktywnego, waniliny i innych. Jednak kwestia w pełni kwalifikowanego chemicznego wykorzystania ligniny nie została jeszcze rozwiązana. Spośród pozostałych substancji organicznych zawartych w drewnie największe zastosowanie przemysłowe mają żywice i garbniki.

Przez żywicę rozumie się substancje hydrofobowe, które są rozpuszczalne w obojętnych, niepolarnych rozpuszczalnikach.

Ta grupa substancji dzieli się zwykle na żywice nierozpuszczalne w wodzie (ciekłe i stałe) oraz gumy-żywice zawierające gumy rozpuszczalne w wodzie. Wśród żywic płynnych najważniejsza jest żywica, która pozyskiwana jest z drewna (czasem z kory) drzew iglastych w wyniku opukiwania. Opukiwanie sosny i cedru jest następujące. Jesienią wykonuje się specjalnymi narzędziami pionowy rowek na odcinku pnia oczyszczonym z grubej kory, a wraz z nadejściem ciepłej pogody na wiosnę systematycznie usuwa się paski kory i drewna skierowane pod kątem 30° do rowka i powstają tak zwane podłoża. Głębokość podłoży wynosi zwykle (3-5) mm. Rana spowodowana przez drzewo podczas opukiwania nazywana jest padliną.

Z przeciętych kanałów żywicy żywica znajdująca się pod ciśnieniem (10-20 atmosfer) wpływa do podłoża i przechodzi wzdłuż rowka do odbiornika. Po nałożeniu czterech do pięciu podłoży żywica jest wybierana ze stożkowego zbiornika za pomocą stalowej szpatułki. Aby zwiększyć wydajność żywicy, do obróbki świeżo otwartej powierzchni drewna stosuje się stymulatory chemiczne (wybielacz lub kwas siarkowy).

Nacinanie świerka odbywa się poprzez nakładanie karniszy w postaci wąskich podłużnych pasów. Aby uzyskać żywicę z modrzewia, kanały wierci się głęboko w pniu, aż do zetknięcia się z dużymi „kieszeniami” żywicy, które często tworzą się w dolnej części pnia. Żywica modrzewiowa jest wysoko ceniona i wykorzystywana w przemyśle farb i lakierów do produkcji najlepszych odmian lakierów i farb emaliowanych. Żywica jodłowa pozyskiwana jest z „pęcherzyków”, które tworzą się w korze. Żywica jest wyciskana z przebitych „pęcherzyków” do przenośnych odbiorników. Żywica jodłowa przypomina swoimi właściwościami balsam kanadyjski i jest stosowana w optyce, technologii mikroskopowej i tym podobnych.

W największych ilościach pozyskiwana jest żywica sosnowa, która jest przezroczystą żywiczną cieczą o charakterystycznym sosnowym zapachu. W powietrzu żywica twardnieje i zamienia się w kruchą, białawą masę - barras. Żywica sosnowa uzyskana w wyniku spustu zawiera około 75% kalafonii i 19% terpentyny, reszta to woda. Gumę można uznać za roztwór stałych kwasów żywicznych (kalafonii) w płynnym oleju terpentynowym (terpentyna). Przetwarzanie żywicy odbywa się w zakładach kalafoniowo-terpentynowych i polega na usunięciu parą części lotnej - terpentyny. Pozostała część nielotna to kalafonia.

Terpentynę i kalafonię można uzyskać poprzez ekstrakcję osmolu pneumatycznego - rdzenia pniaków sosnowych, wzbogaconego żywicą z powodu rozkładu niskożywicowego bielu. Najczęściej jako rozpuszczalnik stosuje się benzynę. Otrzymany ekstrakt poddawany jest destylacji. Rozpuszczalnik i terpentyna są oddestylowane, a kalafonia pozostaje. Produkty ekstrakcji są gorszej jakości niż terpentyna i kalafonia otrzymywane z żywicy. Terpentyna jest szeroko stosowana jako rozpuszczalnik w przemyśle farb i lakierów, do produkcji syntetycznej kamfory i innych produktów. Kamfora stosowana jest w dużych ilościach jako plastyfikator w produkcji celuloidu, lakierów i folii.

Głównym konsumentem kalafonii jest przemysł mydlany, gdzie jest używana do produkcji mydło do prania... Klej kalafoniowy stosowany jest w dużych ilościach do klejenia papierów. Ester glicerynowy kalafonii jest dodawany do kompozycji nitro-lakierów, aby nadać filmowi połysk. Kalafonia służy do wytwarzania materiałów elektroizolacyjnych, do produkcji kauczuku syntetycznego itp. Guma modrzewiowa ma duże znaczenie przemysłowe. Gumę ekstrahuje się z tłuczonego drewna kwaśną wodą (stężenie kwasu octowego 0,2%) w temperaturze 30 °. Po odparowaniu do stężenia (60-70)% otrzymuje się produkt handlowy. Zastosuj to w produkcja tekstyliów do produkcji farb, w poligrafii, przemyśle papierniczym.

Pojęcie garbników lub garbników łączy w sobie wszystkie substancje, które mają właściwości garbowania skóry surowej, nadając jej odporność na gnicie, elastyczność i nie pęcznienie. Najbogatsze w taniny jest drewno rdzeniowe dębu od 6 do 11% i kasztanowca od 6 do 13%. Kora dębu, świerka, wierzby, modrzewia i jodły zawiera od 5 do 16% garbników. Narośla na liściach dębu - galasy zawierają od 35% do 75% garbników (jedna z odmian garbników). W liściach i korzeniach badana zawartość garbników wynosi (15-25)%.

Garbniki są rozpuszczalne w wodzie i alkoholu, mają cierpki smak, w połączeniu z solami żelaza dają ciemnoniebieski kolor, łatwo się utleniają. Garbniki pozyskuje się gorącą wodą z rozdrobnionego drewna i kory. Produktem handlowym jest ekstrakt płynny lub suchy, który otrzymuje się po odparowaniu roztworu w aparacie próżniowym i wysuszeniu. Olejki eteryczne, laktożywice i barwniki można również uzyskać z roślin drzewiastych.

Olejki eteryczne należą do grupy terpenoidów (izoprenoidów) - węglowodorów zbudowanych z różnych ilości jednostek izoprenowych.

Olejek jodłowy pozyskiwany jest z igieł i szyszek różnych gatunków jodły, która jest przezroczystą, bezbarwną, aromatyczną cieczą, która szybko odparowuje w powietrzu. Igły z jodły syberyjskiej zawierają od 0,63 do 3%, a igły z jodły kaukaskiej 0,2% olejku z jodły. Olejek jodłowy ma zastosowanie w: produkcja farmaceutyczna, w perfumerii i do przygotowania lakierów. Lotne olejki eteryczne z drzew iglastych z sosny, świerka, zachodniej tui mają właściwości fitonobójcze, czyli zdolność do zabijania drobnoustrojów w powietrzu lub wodzie.

Pąki sosny zawierają olejek eteryczny, żywice, skrobię, garbniki, pinipicrin. Igły zawierają dużo kwasu askorbinowego, garbników, a także zawierają alkaloidy, olejek eteryczny. Żywica zawiera do 35% olejku eterycznego i kwasów żywicznych. W medycynie pączki sosny stosuje się w postaci naparu, nalewki, wywaru, ekstraktu jako środek wykrztuśny, moczopędny, odkażający, przeciwzapalny i przeciwszkorbutowy. Pąki sosny są integralną częścią kolekcji piersi; w połączeniu z igłami iglastymi w postaci naparu i ekstraktu może służyć do przygotowania kąpieli iglastych. Poliprenol - Składnik czynny Igły sosnowe mają działanie antyserotonergiczne. Igły iglaste służą do sporządzania koncentratów i naparów do szkorbutu, a także do kąpieli leczniczych. Ekstrakt z pączków sosny ma właściwości bakteriobójcze przeciwko gronkowcom, shigelli i Escherichia coli. Terpentyna wchodzi w skład maści, mazidła stosowanego przy nerwobólach, zapaleniu mięśni, do nacierania. Jest przepisywany wewnętrznie i do inhalacji z zapaleniem oskrzeli, rozstrzeniem oskrzeli. Smoła ma właściwości dezynfekujące i owadobójcze oraz działa miejscowo drażniąco. Jest stosowany jako maść do leczenia stanów skórnych i ran. Kora zawiera garbniki. Żywica z kory sosny cedrowej zawiera terpentynę i kalafonię.

Laktorezyny to mleczne soki niektórych roślin, podobne do żywic. Należą do nich guma i gutaperka. Kauczuk pozyskiwany jest z kory drzewa Hevea brasiliensis i jest bezpostaciową masą o barwie od żółtej do ciemnej, rozpuszczalną w dwusiarczku węgla, chloroformie, eterze i terpentynie. Gutaperkę pozyskuje się z niektórych gatunków drzew tropikalnych (np. Isonandra gutta Hook i inne). Spośród ras rosyjskich gutaperka zawiera w korze korzeniowej (do 7%) brodawkę i euonimu europejskiego. Oczyszczona gutaperka jest brązową stałą masą, łatwo rozpuszczalną w dwusiarczku węgla, chloroformie i terpentynie. Z niego powstają frazesy na rysunki, izolacje kabli elektrycznych i nie tylko.

Barwniki można znaleźć zarówno w drewnie, jak iw korze, liściach i korzeniach. Drewno zawiera barwniki: czerwony, żółty, niebieski i brązowy. Spośród ras rosnących w naszym kraju do barwienia tkanin i przędzy na żółto, miejscowa ludność na Kaukazie wykorzystuje drewno maklury, morwy, scumpii, kory grabu, sumachu i chmielu, do barwienia czerwono - suchej kory kruszyny, brązowo - scumpia , skórka orzecha włoskiego i nie tylko.

Skład chemiczny kory drzewnej znacznie różni się od składu chemicznego drewna (ksylemu). Należy również zauważyć, że wewnętrzna i zewnętrzna część kory, które mają różne cele funkcjonalne i odpowiednio strukturę, znacznie różnią się od siebie składem. Ale dość często analiza składu chemicznego kory odbywa się bez podziału na łyko i skorupę.

Charakterystyczną cechą składu chemicznego kory jest wysoka zawartość ekstraktów oraz obecność pewnych specyficznych składników, których nie można usunąć obojętnymi rozpuszczalnikami. Poprzez ekstrakcję sekwencyjną rozpuszczalnikami o rosnącej polarności, 15 do 55% jego masy jest ekstrahowane z kory różnych gatunków. Kolejne traktowanie 1% roztworem NaOH dodatkowo rozpuszcza od 20 do 50% masy. W wyniku takich naprzemiennych zabiegów kora traci od 10 do 75% swojej wagi. Dzięki temu z kory usuwana jest nie tylko część hemicelulozy, ale także tak specyficzne składniki jak suberyna i kwasy polifenolowe kory, których nie można zaliczyć do ekstraktów. Specyfika budowy i składu chemicznego kory powoduje pewne trudności w jej analizie i wymaga modyfikacji opracowanych metod analizy drewna, a mianowicie wprowadzenia dodatkowej obróbki wstępnej roztworami wodnymi i alkoholowymi oraz tlenkiem sodu. W przeciwnym razie obecność suberyny i kwasów polifenolowych może prowadzić do znacznego przeszacowania wyników oznaczania holocelulozy i ligniny. Kora w porównaniu z drewnem zawiera więcej składników mineralnych (1,5-5,0)%. Czasami jest to spowodowane osadzaniem się kryształów węglanu w skorupie. Zawartość popiołu w korze w dużej mierze zależy od warunków wzrostu drzewa (składu i wilgotności gleby itp.).

Ułamek masowy Holoceluloza w korze jest około dwa razy mniejsza niż w drewnie, natomiast jej zawartość w łyku jest wyższa niż w skorupie. Głównym polisacharydem jest celuloza w korze, podobnie jak w drewnie, ale w przeciwieństwie do drewna nie można jej nazwać dominującym składnikiem kory. W literaturze podaje się wartości udziału masowego celulozy w nieekstrahowanych próbkach kory od 10 do 30%.

Podobnie jak w drewnie, głównymi hemicelulozami kory iglastej są glukomannany i ksylany, a liściastych ksylany. Glukan - kaloza została znaleziona w ściankach komórek korka. Kaloza pojawia się również w łyku jako substancja zatykająca płytki sitowe. Na uwagę zasługuje dość duży udział masowy kwasów uronowych w korze, zwłaszcza w tkankach łykowych, co wiąże się z dużą zawartością substancji pektynowych. Zgadza się to ze znacznie większą ilością rozpuszczalnych w wodzie polisacharydów w korze w porównaniu z drewnem.Skład substancji pektynowych w korze nie odbiega znacząco od składu tych substancji w drewnie. Odnotowuje się tylko wyższą zawartość arabinozy.

Jak już podkreślono, należy uważać na dostępne w literaturze dane dotyczące oznaczania ligniny i innych składników w korze mózgowej. Na przykład dla kadzidłowca (Pinus taeda) zakres wyników oznaczania ligniny w korze jest bardzo szeroki: od 20,4 do 52,2%. Różnice mogą wynikać z wprowadzenia odmiennych metod przygotowania próbek kory do analizy i przeprowadzenia samej analizy.

Lignina jest mniej równomiernie rozłożona w tkankach kory niż w drewnie. Zewnętrzna warstwa kory jest bardziej zdrewniała niż warstwa wewnętrzna. Najbardziej zdrewniałe są ściany komórek kamiennych. Lignina znajduje się również w ścianach włókien oraz w niektórych typach komórek miąższowych łyka i kory. Dystrybucja ligniny w różnych typach komórek kory ma silne różnice gatunkowe. Lignina z kory jest bardziej skondensowana niż w drewnie tych samych gatunków drzew, co w pewnym stopniu potwierdzają dane dotyczące delignifikacji kory. Kora jest trudniejsza do delignifikacji niż drewno.

Charakterystycznym składnikiem zewnętrznej warstwy skorupy jest suberyna, produkt kopolikondensacji, głównie wyższych (C16-C24) nasyconych i jednonienasyconych kwasów alifatycznych i dikarboksylowych z hydroksykwasami (te ostatnie mogą być dodatkowo hydroksylowane). Udział w polikondensacji monomerów z trzema lub więcej grupami wielofunkcyjnymi (karboksyl, hydroksyl) prowadzi do powstania poliestru o strukturze sieciowej. Niektórzy badacze przyznają, że istnieją proste wiązania eteryczne. W rezultacie suberyna nie może być wyizolowana z kory w niezmienionej postaci, ponieważ nie jest ekstrahowana obojętnymi rozpuszczalnikami, a wiązania estrowe sprawiają, że jest bardzo nietrwałym składnikiem. Suberin jest izolowana z kory w postaci monomerów suberin po zmydleniu wodnymi lub alkoholowymi roztworami alkaliów i rozkładzie powstałego mydła suberinowego kwasem mineralnym.

Suberin znajduje się w perydermie, w tym w ranie. Zlokalizowana jest w komórkach korka, będąc integralną częścią ściany komórkowej. Tkaniny korkowe z dębu korkowego zawierają (42-46)% suberin, brazylijskie tropikalne drzewo paosanta (Kielmeyera coriacea) - 45%, a komórki korkowe brzozy brodawkowatej - 45% suberin. Udział masowy suberyny w wierzchniej warstwie kory czasami przekracza (2-3)%, ale istnieją gatunki drzew charakteryzujące się dużą zawartością suberyny. W powyższych gatunkach drzew monomery suberyczne stanowią (2-40)% masy zewnętrznej części kory. Charakterystyczną cechą tkaniny korkowej brzozy - kory brzozowej jest nagromadzenie alkoholu triterpenowego - betuliny wraz z suberyną. Skład monomerów suberowych jest bardzo zróżnicowany. Oprócz wyżej wymienionych kwasów dikarboksylowych i hydroksylowych, w skład monomerów suberynowych wchodzą monozasadowe kwasy tłuszczowe, jednowodorotlenowe wyższe alkohole tłuszczowe (do 20% masy suberyny), kwasy fenolowe, dilignole (dimery jednostek fenylopropanowych) oraz inni.

Jak już wspomniano, traktując korę wstępnie wyekstrahowaną obojętnymi rozpuszczalnikami 1% wodnym roztworem NaOH, ekstrahuje się do (15-50)% materiału, który jest grupą substancji fenolowych o właściwościach kwasowych. To dało powód, aby nazwać je kwasami polifenolowymi. Jednak nie znaleziono w nich grup karboksylowych, ale karbonylowych. Po wytrąceniu z roztworu alkalicznego przez łodzie z kwasami mineralnymi, kwasy polifenolowe stają się częściowo rozpuszczalne w wodzie i polarnych rozpuszczalnikach organicznych. Według wszelkiego prawdopodobieństwa „kwasy polifenolowe” są substancjami polimerycznymi typu flawonoidów, podobnymi do skondensowanych tanin i dlatego mogą ulegać przegrupowaniu w środowisku alkalicznym z pojawieniem się grup karbonylowych.

Znaczące różnice w strukturze i składzie chemicznym kory i drewna wymuszają odrębną obróbkę tych składników biomasy drzewnej zarówno z technologicznego, jak i ekonomicznego punktu widzenia. ale istniejące metody usuwanie kory (korowanie) wiąże się z utratą drewna. Odpady z korowania zawierają oprócz kory znaczną ilość drewna, co komplikuje chemiczną obróbkę takich surowców. Różnorodność związków chemicznych obecnych w korze sprawia, że ​​pomysł ekstrakcji najcenniejszych składników jest atrakcyjny. Rozwój tego kierunku wykorzystania kory hamuje stosunkowo niska zawartość składników odzyskiwalnych. W efekcie główne kierunki przerobu kory nadal ograniczają się do jej wykorzystania jako materiału organicznego jako paliwa, w rolnictwie itp. Rzadkie przykłady wykorzystania kory niektórych gatunków drzew do izolacji garbników, produkcji korka, produkcji smoły (z kory brzozowej) oraz izolacji balsamu jodłowego z kory rosnących jodeł niestety nie poprawić ogólny obraz nieefektywnego wykorzystania cennych związków organicznych zawartych w korze.

1.3 Właściwości fizyczne

Właściwości fizyczne to te właściwości drewna, które obserwuje się podczas interakcji z otoczenie zewnętrzne i nie prowadzą do zmiany składu i integralności drewna. Właściwości te charakteryzują wygląd drewna (kolor, połysk, faktura), gęstość, wilgotność, higroskopijność, pojemność cieplna i inne.

1 Właściwości decydujące o wyglądzie drewna. Wśród tych właściwości zwracamy uwagę na jego kolor, połysk i teksturę. Kolor drewna jest niezwykle zróżnicowany. Zależy to od gatunku drewna i klimatu. Zazwyczaj lasy o umiarkowanym klimacie mają jasny kolor, podczas gdy lasy tropikalne są jasne. Tak więc drewno sosny, świerka, osiki, brzozy jest słabo wybarwione, a gatunki strefy ciepłej (dąb, orzech, bukszpan, biała akacja) mają intensywniejszą barwę. Intensywność koloru wzrasta wraz z wiekiem drzewa. Drewno zmienia również swój kolor pod wpływem światła i powietrza. Niektóre gatunki drewna mają połysk. Połysk drewna zależy od stopnia rozwoju promieni rdzenia. W przekroju promienistym połysk mają takie gatunki jak klon, buk, biała akacja, mahoń. Mocno rozwinięte promienie miękiszu dębu w promienistym szlifie dają lśniące plamy. Faktura drewna jest wzorem w przekroju promieniowym lub stycznym i zależy od struktury drewna. Składa się z wyraźnie rozróżnialnych dużych naczyń, szerokich promieni rdzeniowych, warstw rocznych, kierunku włókien. Im bardziej złożona struktura drewna, tym bardziej zróżnicowana jest jego faktura. Gatunki dębu i buka mają piękną fakturę w przekroju promieniowym, a w przekroju stycznym - jesion, kasztan, orzech, dąb, modrzew. Zapach drewna zależy od obecności w nim żywicy, olejków eterycznych, garbników i innych substancji. Drzewa iglaste - sosna, świerk - mają charakterystyczny zapach żywicy. Dąb pachnie garbnikami. Świeżo ścięte drewno ma silniejszy zapach niż suche.

2 Higroskopijność i wilgoć. Drewno o strukturze włóknistej i dużej porowatości od 30 do 80% posiada ogromną powierzchnię wewnętrzną, która z łatwością zbiera parę wodną z powietrza (higroskopijność). Wilgoć, którą drewno uzyskuje w wyniku długotrwałego kontaktu z powietrzem o stałej temperaturze i wilgotności, nazywana jest wilgocią równowagową. Osiąga się ją w momencie, gdy prężność pary nad powierzchnią drewna jest równa prężności pary otaczającego powietrza. W zależności od wilgotności rozróżnia się drewno mokre - o wilgotności do 100% lub więcej; świeżo ścięte - 35% i więcej; suche powietrze - (15-20)%; suche w pomieszczeniu - (8-12)% i absolutnie suche drewno, suszone do stałej wagi w temperaturze 100-105°C. Woda w drewnie może występować w trzech stanach – wolnym, związanym fizycznie i związanym chemicznie. Woda wolna lub kapilarna wypełnia ubytki komórek i naczyń krwionośnych oraz przestrzenie międzykomórkowe. Woda związana lub higroskopijna znajduje się w ścianach komórek i naczyń drewnianych w postaci najcieńszych muszli hydratacyjnych na powierzchni najmniejszych elementów tworzących ściany komórek. Wilgotność drewna, gdy ściany komórkowe są nasycone wodą, a ubytki i przestrzenie międzykomórkowe są wolne od wody, nazywana jest higroskopijną nawą wilgotnościową. Dla drewna różnych gatunków waha się od 23 do 35% (średnio 30%) suchej masy drewna. Woda higroskopijna, pokrywając powierzchnię najmniejszych cząsteczek w ścianach komórek błonami wodnymi, powiększa je i rozszerza. Jednocześnie zwiększa się objętość i masa drewna, a wytrzymałość maleje. Wolna woda, gromadząca się we wnękach komórkowych, nie zmienia znacząco odległości między elementami drewna, a tym samym nie wpływa na jego wytrzymałość i objętość, zwiększając jedynie masę i przewodność cieplną.

3 Skurcz i obrzęk. Skurcz drewna ze spadkiem jego liniowych wymiarów i objętości występuje tylko przy odparowaniu wilgoci higroskopijnej, ale nie kapilarnej. Jednakże, gdy wilgoć higroskopijna odparowuje, następuje skurcz liniowy i odwrotnie, gdy wilgoć higroskopijna jest pochłaniana, następuje pęcznienie. Skurcz drewna ze względu na niejednorodność jego struktury w różnych kierunkach nie jest taki sam. Wzdłuż włókien skurcz liniowy dla większości gatunków drzew nie przekracza 0,1%, w kierunku promieniowym (3-6)%, aw kierunku stycznym (7-12)%. Towarzyszy temu występowanie w drewnie naprężeń wewnętrznych, które mogą powodować wypaczanie i pękanie. Wypaczanie może być podłużne i poprzeczne. Gdy drewno pęcznieje w wyniku wchłaniania wody nasycającej błony komórkowe, zwiększa swoją objętość. Pęcznienie drewna nie jest takie samo w różnych kierunkach: wzdłuż włókien (0,1-0,8)%, w kierunku promieniowym (3-5)% i stycznym - (6-12)%. Po zwilżeniu, w wyniku nasycenia błon komórkowych wodą, drewno zwiększa swoją wagę i objętość. Po dalszym nasyceniu drewna wodą wilgoć nasyca wnęki komórek i przestrzenie między nimi. W takim przypadku zmienia się waga drewna. A głośność się nie zwiększa.

4 Gęstość i gęstość nasypowa. Ponieważ skład wszystkich gatunków drzew jest zdominowany przez jedną i tę samą substancję - celulozę, gęstość ich drewna jest w przybliżeniu taka sama i wynosi średnio 1,54 g / cm3. Gęstość nasypowa drewna różnych gatunków, a nawet tego samego gatunku, zależy od struktury i porowatości rosnącego drzewa, która zmienia się wraz z klimatem, glebą, cieniem i innymi warunkami naturalnymi. W większości gatunków drzew w stanie absolutnie suchym wynosi mniej niż 1 g/cm3. Wraz ze wzrostem wilgotności wzrasta gęstość nasypowa drewna, dlatego charakterystyka drewna pod względem gęstości nasypowej jest zawsze produkowana przy tej samej wilgotności. Zgodnie z GOST zwyczajowo określa się masę objętościową drewna przy wilgotności 11-13% w czasie badania, a także w stanie całkowicie suchym. Według masy objętościowej o wilgotności 12% gatunki drzew dzielą się na grupy: niska gęstość (540 kg / m3), średnia gęstość (550-740 kg / m3), wysoka gęstość (750 kg / m3).

5 Przewodność cieplna. Przewodność cieplna drewna to jego zdolność do przewodzenia ciepła przez całą grubość z jednej powierzchni na drugą. Przewodność cieplna suchego drewna jest znikoma, co tłumaczy się porowatością jego struktury. Współczynnik przewodzenia ciepła drewna (0,12-0,39) W / (m * stopnie). Wnęki, przestrzenie międzykomórkowe i wewnątrzkomórkowe w suchym drewnie wypełnione są powietrzem, które słabo przewodzi ciepło. Ze względu na niską przewodność cieplną drewno znajduje szerokie zastosowanie w budownictwie. Drewno gęste przewodzi ciepło nieco lepiej niż drewno sypkie. Wilgotność drewna zwiększa jego przewodność cieplną, ponieważ woda jest najlepszym przewodnikiem ciepła w porównaniu z powietrzem. Ponadto przewodność cieplna drewna zależy od kierunku jego włókien i gatunku. Na przykład przewodność cieplna drewna wzdłuż słojów jest około dwa razy większa niż w poprzek.

6 Przewodność dźwięku. Właściwość materiału do przewodzenia dźwięku nazywana jest przewodnością dźwięku. Charakteryzuje się szybkością rozchodzenia się dźwięku w materiale. W drewnie dźwięk rozchodzi się najszybciej wzdłuż słojów, wolniej w kierunku promieniowym i bardzo powoli w kierunku stycznym. Przewodność dźwięku drewna w kierunku wzdłużnym jest 16 razy większa, aw kierunku poprzecznym trzy do czterech razy większa niż przewodność dźwięku powietrza. Ta negatywna właściwość drewna wymaga użycia materiałów dźwiękochłonnych podczas montażu drewnianych ścianek działowych, podłóg i sufitów. Przewodnictwo dźwięku drewna i jego zdolność do rezonansu (wzmacniania dźwięków bez zniekształcania prądu) są szeroko stosowane w produkcji instrumentów muzycznych. Podwyższona wilgotność drewna zmniejsza jego przewodność dźwiękową.

7 Przewodność elektryczna. Przewodność elektryczna drewna charakteryzuje się odpornością na przepływ prądu elektrycznego. Przewodność elektryczna drewna zależy od gatunku, temperatury, kierunku słojów i wilgotności. Przewodność elektryczna suchego drewna jest znikoma, co pozwala na zastosowanie go jako materiału izolacyjnego. Przy wzroście wilgotności w zakresie od 0 do 30% opór elektryczny spada miliony razy, a przy wzroście wilgotności ponad 30% - dziesiątki razy. Opór elektryczny drewna wzdłuż włókien jest kilkakrotnie mniejszy niż w poprzek włókien, wzrost temperatury drewna prowadzi do zmniejszenia jego oporu o około połowę.

8 Właściwości drewna przejawiające się pod wpływem promieniowania elektromagnetycznego. Powierzchnie drewna mogą być skutecznie ogrzewane za pomocą niewidzialnych promieni podczerwonych. Znacznie głębiej - do (10-15) cm - promienie światła widzialnego wnikają w drewno. Ze względu na charakter odbicia promieni świetlnych można ocenić obecność widocznych defektów w drewnie. Promieniowanie lekkiego lasera przepala drewno i jest ostatnio z powodzeniem wykorzystywane do wypalania części o złożonej konfiguracji. Promienie ultrafioletowe znacznie gorzej wnikają w drewno, ale powodują poświatę - luminescencję, którą można wykorzystać do określenia jakości drewna. Promienie rentgenowskie są wykorzystywane do określenia osobliwości drobnej struktury drewna, do ujawnienia ukrytych wad oraz w innych przypadkach. Z promieniowania jądrowego można zauważyć promieniowanie beta, które jest wykorzystywane w densymetrii rosnącego drzewa. Znacznie szerzej można zastosować promienie gamma, które wnikają głębiej w drewno i służą do określania jego gęstości, wykrywania zgnilizny w regale kopalnianym i konstrukcjach.

1.4 Właściwości mechaniczne

Właściwości mechaniczne charakteryzują odporność drewna na siły zewnętrzne (obciążenia). Ze względu na charakter działania sił rozróżnia się obciążenia statyczne, dynamiczne, wibracyjne i długotrwałe. Obciążenia statyczne to takie, które rosną powoli i płynnie. Dynamiczne lub wstrząsowe obciążenia działają na ciało natychmiast iz pełną siłą. Obciążenia wibracyjne nazywane są obciążeniami, które zmieniają zarówno wielkość, jak i kierunek.Obciążenia długotrwałe działają przez bardzo długi czas. Pod wpływem sił zewnętrznych w drewnie dochodzi do zerwania połączenia pomiędzy jego poszczególnymi częściami i zmiany kształtu. Ze względu na odporność drewna na obciążenia zewnętrzne w drewnie powstają siły wewnętrzne. Właściwości mechaniczne drewna obejmują wytrzymałość, twardość, odkształcalność, udarność.

1 Trwałość. Wytrzymałość to odporność drewna na podrażnienia pod wpływem naprężeń mechanicznych. Wytrzymałość drewna zależy od kierunku działających obciążeń, gatunku. Charakteryzuje się wytrzymałością ostateczną - naprężeniem, przy którym próbka ulega zniszczeniu. Tylko związana wilgoć zawarta w błonach komórkowych ma znaczący wpływ na wytrzymałość drewna. Wraz ze wzrostem wilgotności związanej spada wytrzymałość drewna (szczególnie przy wilgotności (20-25)%. Dalszy wzrost wilgotności poza granicę higroskopijności (30%) nie wpływa na wytrzymałość drewna. Oprócz wilgoci, czas działania obciążeń wpływa również na wskaźniki właściwości mechanicznych drewna.Dlatego też przy badaniu drewna przestrzega się danego wskaźnika obciążenia dla każdego rodzaju badania.Rozróżnić główne rodzaje działania sił: rozciąganie, ściskanie, zginanie, ścinanie Wytrzymałość na rozciąganie. Średnia wartość granica wytrzymałości na rozciąganie wzdłuż włókien dla wszystkich skał wynosi 130 MPa. Na wytrzymałość na rozciąganie wzdłuż słojów duży wpływ ma struktura drewna. Nawet niewielkie odchylenie od prawidłowego ułożenia włókien powoduje spadek wytrzymałości. Wytrzymałość drewna na rozciąganie wzdłuż słojów jest bardzo niska i wynosi średnio 1/20 wytrzymałości na rozciąganie wzdłuż słojów, czyli 6,5 MPa. Dlatego drewno prawie nigdy nie jest używane w częściach, które działają w naprężeniu wzdłuż słojów. Wytrzymałość drewna w poprzek włókien jest ważna przy opracowywaniu sposobów cięcia i suszenia drewna. Wytrzymałość na ściskanie. Rozróżnij kompresję wzdłuż i w poprzek włókien. Po ściśnięciu wzdłuż włókien deformacja wyraża się jako niewielkie skrócenie. Brak kompresji zaczyna się od wyboczenia poszczególnych włókien; w okazach mokrych oraz okazach ze skał miękkich i lepkich objawia się zmiażdżeniem końców i wybrzuszeniem boków, a w okazach suchych i twardym drewnie powoduje przesunięcie jednej części okazu względem drugiej. Wytrzymałość drewna na ściskanie wzdłuż słojów jest około ośmiokrotnie mniejsza niż wzdłuż słojów. Podczas ściskania w poprzek włókien nie zawsze można dokładnie określić moment zniszczenia drewna i określić wielkość zniszczenia ładunku. Drewno jest testowane pod kątem ściskania w poprzek włókien w kierunkach promieniowym i stycznym. Wytrzymałość na zginanie statyczne. Podczas zginania, zwłaszcza przy skoncentrowanych obciążeniach, górne warstwy drewna podlegają naprężeniom ściskającym, a dolne - rozciąganiu wzdłuż słojów. W przybliżeniu w połowie wysokości elementu znajduje się płaszczyzna, w której nie ma naprężeń ściskających ani rozciągających. Ten samolot nazywa się neutralnym; powstają w nim maksymalne naprężenia ścinające. Wytrzymałość na ściskanie jest mniejsza niż wytrzymałość na rozciąganie, dlatego pękanie rozpoczyna się w strefie rozciągania i wyraża się zerwaniem włókien najbardziej zewnętrznych. Wytrzymałość drewna na rozciąganie zależy od gatunku i wilgotności. Podwój wytrzymałość na zginanie wzdłuż włókien. Wytrzymałość drewna na ścinanie. Siły zewnętrzne powodujące ruch jednej części części względem drugiej nazywane są ścinaniem. Istnieją trzy przypadki ścinania: ścinanie wzdłuż słojów, w poprzek słojów i cięcie. Wytrzymałość na ścinanie wzdłuż włókien wynosi 1/5 wytrzymałości na ściskanie wzdłuż włókien. Wytrzymałość na rozciąganie w poprzek włókien wynosi około połowy wytrzymałości na rozciąganie, gdy ścina się wzdłuż włókien. Wytrzymałość drewna przy rozdrabnianiu wzdłuż słojów jest czterokrotnie wyższa niż przy rozdrabnianiu wzdłuż słojów. Odporność drewna na wykruszenia. Rozłupywanie to zdolność drewna do łamania się wzdłuż słojów pod działaniem klina. Rozłupywanie drewna pod wpływem siły i charakteru niszczenia przypomina rozciąganie się włókien, które w tym przypadku jest ekscentryczne, czyli powstałe w wyniku działania rozciągania i zginania. Rozciąganie może odbywać się wzdłuż płaszczyzny promieniowej i stycznej. Opór wzdłuż płaszczyzny promieniowej drewna liściastego jest mniejszy niż wzdłuż płaszczyzny stycznej. Wynika to z wpływu promieni rdzenia. Z drugiej strony w drzewach iglastych odpryskiwanie wzdłuż płaszczyzny stycznej jest mniejsze niż wzdłuż płaszczyzny promieniowej. W przypadku łupania stycznego w drzewach iglastych zniszczenie następuje wzdłuż drewna wczesnego, którego wytrzymałość jest znacznie mniejsza niż wytrzymałość drewna późnego.

2 Twardość. Twardość to zdolność drewna do przeciwstawiania się wnikaniu w nie twardszych ciał. Twardość powierzchni czołowej jest o 30% większa niż styczna i promieniowa u gatunków liściastych o 40% u drzew iglastych. Na wartość twardości wpływa wilgotność drewna. Gdy wilgotność zmienia się o 1%, twardość końcowa zmienia się o 3%, a styczna i promieniowa - o 2%. W zależności od stopnia twardości wszystkie gatunki drewna o wilgotności 12% można podzielić na trzy grupy:

A) miękkie (twardość końcowa 38,6 MPa i mniej) - sosna, świerk, cedr, jodła, topola, lipa, osika, olcha;

B) twardy (twardość końcowa od 338,6 do 82,5 MPa) - modrzew syberyjski, brzoza, buk, wiąz, wiąz, wiąz, klon, jabłko, jesion;

C) bardzo twarda (twardość końcowa powyżej 82,5 MPa) - biała akacja, brzoza żelazna, grab, dereń, bukszpan.

Twardość drewna ma duże znaczenie przy obróbce narzędziami skrawającymi: frezowaniem, piłowaniem, łuszczeniem, a także w przypadkach, gdy jest ono narażone na ścieranie podczas budowy podłóg, klatek schodowych i poręczy.

3 Odporność na zużycie. Odporność na zużycie to zdolność drewna do odporności na zużycie, tj. stopniowe niszczenie jego stref powierzchniowych podczas tarcia. Badania odporności drewna na ścieranie wykazały, że zużycie od powierzchni bocznych jest znacznie większe niż od powierzchni cięcia doczołowego. Wraz ze wzrostem gęstości i twardości drewna zmniejsza się zużycie. Mokre drewno ma większe zużycie niż suche.

4 Możliwość trzymania wiązań. Unikalną właściwością drewna jest zdolność do trzymania elementów złącznych: gwoździ, wkrętów, zszywek, kul itp. Podczas wbijania gwoździa w drewno powstają odkształcenia sprężyste, które zapewniają wystarczającą siłę tarcia, aby zapobiec wyrywaniu się gwoździa. Siła potrzebna do wyciągnięcia gwoździa wbitego w koniec próbki jest mniejsza niż siła przyłożona do gwoździa wbitego w poprzek włókien. Wraz ze wzrostem gęstości wzrasta odporność drewna na wyrywanie gwoździa lub wkrętu. Wysiłek wymagany do wyciągania śrub (wszystkie inne czynniki są równe) są większe niż do wyciągania gwoździ, ponieważ w tym przypadku do tarcia dodaje się opór włókien na przecinanie i rozrywanie.

5 Zdolność do zginania. Operacja technologiczna gięcia drewna opiera się na jego zdolności do stosunkowo łatwego odkształcania się pod działaniem sił omijających. Zdolność do zginania jest większa u gatunków pierścieniowo-naczyniowych – dąb, jesion i inne, oraz u rozproszonych – buk. Drzewa iglaste są mniej podatne na zginanie. Drewno poddawane jest gięciu, które znajduje się w stanie nagrzanym i wilgotnym. Zwiększa to giętkość drewna i pozwala, ze względu na tworzenie się zamrożonych odkształceń podczas późniejszego chłodzenia i suszenia pod obciążeniem, naprawić Nowa forma Detale.

Rosnące drzewa mają następujące elementy: korzenie, pień, gałęzie, liście. System korzeniowy drzew działa jako dostawca wilgoci i składników odżywczych z gleby wzdłuż pnia i gałęzi do liści. Ponadto korzenie utrzymują drzewa w pozycji pionowej. Poprzez gałęzie wilgoć dostaje się do liści, w których zachodzi proces fotosyntezy - przemiany energii promieniowania słonecznego na energię wiązań chemicznych substancji organicznych z absorpcją dwutlenku węgla z powietrza i uwolnieniem tlenu. To nie przypadek, że lasy nazywane są płucami planety. Produkty fotosyntezy z liści przenoszone są wzdłuż gałęzi na resztę drzew - pień i korzenie. W ten sposób gałęzie działają jak kanały, przez które następuje wymiana substancji między liśćmi a resztą drzewa.

Drzewa iglaste - sosna, cedr, świerk, modrzew - mają liście wąskie - igły, a drzewa liściaste - liście szerokie. Z reguły drzewa liściaste rosną głównie w umiarkowanych i południowych szerokościach geograficznych, a iglaste na północnych.

W zależności od gatunku i warunków klimatycznych wzrostu drzewa mają różną wysokość i średnicę pnia. Są one jednak podzielone na trzy kategorie. Pierwsza obejmuje drzewa pierwszego rozmiaru, które osiągają wysokość 20 m lub więcej. Są to świerk, cedr, modrzew, sosna, brzoza, osika, lipa, dąb, jesion, klon itp.

W tropikach i subtropikach wysokość pojedynczych drzew dochodzi do 100 m lub więcej. Druga kategoria obejmuje drzewa drugiego rozmiaru o wysokości 10–20 m. Są to w szczególności wierzba, olcha, jarzębina itp. Trzecia kategoria obejmuje drzewa trzeciego rozmiaru, których wysokość wynosi 7 -10 m. Są to jabłko, wiśnia, jałowiec itp. ...

Średnica pnia drzew waha się głównie od 6 do 100 cm i więcej i zależy od gatunku, wieku drzew oraz warunków klimatycznych wzrostu. W niektórych przypadkach średnica pnia drzew może przekraczać 3 m - u dębu, topoli i niektórych innych gatunków.

Drewno pozyskuje się poprzez ścinanie pni drzew po usunięciu gałęzi. W tym przypadku produkcja drewna wynosi 90 procent lub więcej objętości pnia drzewa. Na początkowym etapie obróbki drewna wykonywany jest poprzeczny lub końcowy odcinek pnia.

W przekroju rozróżnia się: korę, która pokrywa pień od zewnątrz i składa się z warstwy zewnętrznej - skorupy i warstwy wewnętrznej - kambium łykowego - cienkiej, niewidocznej dla oka warstwy pomiędzy korą a drewno (w procesie wzrostu drzewa żywe komórki kambium dzielą się, dzięki czemu drzewo rośnie na grubość); biel jest żywą strefą drewna; jądro, które sąsiaduje z rdzeniem pnia i jest martwą strefą centralną, która nie uczestniczy w procesach fizjologicznych; rdzeń, znajdujący się pośrodku i reprezentujący luźną tkankę o średnicy 2–5 mm lub większej (w zależności od gatunku i wieku drzewa).

W rosyjskim przemyśle leśnym głównym przedmiotem pozyskiwania są pnie drzew, a gałęzie i gałązki są spalane lub wykorzystywane na drewno opałowe. W Kanadzie, Szwecji i Finlandii wszystkie części składowe drzew są poddawane recyklingowi, więc straty drewna są tam minimalne, a uzysk papieru, tektury i innych rzeczy jest maksymalny.

2. Makroskopowa struktura drewna

Po przekrojeniu pnia drzewa można ustalić główne cechy makroskopowe: biel, rdzeń, warstwy roczne, promienie rdzenia, naczynia, pasaże żywiczne i powtórzenia rdzenia.

W młodych drzewach wszystkich typów drewno składa się wyłącznie z bielu. Następnie, w miarę ich wzrostu, żywe elementy wokół rdzenia obumierają, a ścieżki przewodzące wilgoć zostają zatkane i następuje w nich stopniowe gromadzenie substancji ekstrakcyjnych - żywic, garbników, barwników. U niektórych drzew - sosny, dębu, jabłoni i inni -

strefa środkowa pnia staje się ciemna. Takie drzewa nazywają się dźwięk. U innych drzew kolor strefy środkowej i bieli pnia jest taki sam. Nazywają się niejądrowe.

Drzewa niejądrowe dzielą się na dwie grupy: dojrzałe drzewiaste(lipa, jodła, buk, świerk), które mają mniej wilgoci w środkowej części pnia niż na obwodzie, oraz gąbczasty, czyja wilgotność jest Przekrój pień jest taki sam (brzoza, klon, kasztan itp.). Ponadto masa dolnego drewna zmniejsza się od góry do końca, a także wraz ze wzrostem wieku drzewa.

Wiek drzew można określić na podstawie liczby rocznych warstw, które rosną jeden rocznie. Warstwy te są wyraźnie widoczne na przekroju pnia. Są to koncentryczne warstwy wokół rdzenia. Ponadto każdy słoj roczny składa się z warstwy wewnętrznej i zewnętrznej. Warstwa wewnętrzna tworzy się wiosną i wczesnym latem. Nazywa się to wczesne drewno. Warstwa zewnętrzna powstaje pod koniec lata. Wczesne drewno ma mniejszą gęstość niż późniejsze drewno i jest jaśniejsze. Szerokość warstw rocznych zależy od wielu powodów: po pierwsze, od warunków pogodowych w okresie wegetacji; po drugie, na warunki wzrostu drzewa; po trzecie, z rasy.

Na przekroju drzew widać promienie rdzeniowe dochodzące od środka pnia do kory. W gatunkach liściastych zajmują do 15% objętości drewna, w drzewach iglastych 5–6%, a im większa ich liczba, tym gorsze właściwości mechaniczne drewna. Szerokość promieni rdzeniowych waha się od 0,005 do 1,0 mm, w zależności od gatunku drzewa. Drewno iglaste różni się od drewna liściastego tym, że zawiera komórki, które produkują i przechowują żywicę. Komórki te są pogrupowane w poziome i pionowe przejścia żywiczne. Długość przejść pionowych waha się od 10 do 80 cm przy średnicy około 0,1 mm, a poziome przejścia żywiczne są cieńsze, ale jest ich dużo - do 300 sztuk na 1 cm2.

Drewno liściaste posiada naczynia w postaci systemu komórek do przenoszenia wody i rozpuszczonych w nim minerałów z korzeni do liści. Naczynia mają postać rurek o średniej długości 10 cm i średnicy 0,02-0,5 mm, a u niektórych gatunków drzew skupione są we wczesnych strefach warstw rocznych. Nazywa się je pierścieniowymi.

W drzewach innych gatunków naczynia są rozmieszczone na wszystkich rocznych warstwach. Drzewa te nazywane są rozproszonymi naczyniowymi.

3. Mikroskopijna struktura drewna iglastego i liściastego

Drewno iglaste ma specyficzną mikrostrukturę, którą można ustalić za pomocą mikroskopów oraz metod badań chemicznych i fizycznych.Drewno iglaste różni się od drewna liściastego stosunkowo poprawną strukturą i prostotą. W strukturze drewna iglastego występują tzw. tracheidy wczesne i późne.

Badania wykazały, że wczesne tracheidy funkcjonują jako przewodniki wody z rozpuszczonymi w niej minerałami, która pochodzi z korzeni drzewa.

Tracheidy mają postać bardzo wydłużonych włókien ze współciętymi końcami. Badania wykazały, że w rosnącym drzewie tylko ostatnia roczna warstwa zawiera żywe tchawice, a reszta - martwe elementy.

W wyniku przeprowadzonych badań okazało się, że promienie rdzeniowe są tworzone przez komórki miąższowe, wzdłuż których przemieszczają się po pniu zapasy składników odżywczych i ich roztwory.

Te same komórki miąższowe biorą udział w tworzeniu pionowych i poziomych pasaży żywicznych. Pionowe pasaże żywiczne w drewnie iglastym, występujące w późnej strefie warstwy rocznej, tworzą trzy warstwy żywych i martwych komórek. W belkach rdzeniowych widoczne są poziome przejścia żywiczne.

Według wyników badań profesora W. E. Wichrowa, drewno sosnowe ma następujące cechy mikroskopijna struktura:

1) przekrój;

2) przekrój promieniowy;

3) przekrój styczny.

Ryż. 1. Odcinki pnia drzew: P - poprzeczne, P - promieniowe, T - styczne

Jak ustaliły badania, mikrostruktura drewna liściastego w porównaniu z drzewami iglastymi ma bardziej złożoną strukturę.

W drewnie liściastym tracheidy naczyniowe i włókniste służą jako przewodniki dla wody zawierającej rozpuszczone w niej minerały. Inne naczynia z drewna pełnią tę samą funkcję. Funkcję mechaniczną pełnią włókna libriform i włókniste tracheidy. Naczynia te mają postać długich pionowych rurek, składających się z pojedynczych komórek o szerokich wnękach i cienkich ściankach, a naczynia w całkowitej objętości drewna liściastego zajmują od 12 do 55%. Większość drewna liściastego składa się z włókien libriform jako głównej tkaniny mechanicznej.

Włókna Libriform to wydłużone komórki o spiczastych końcach, wąskich wnękach i potężnych ścianach z porami szczelinowymi. Tracheidy włókniste, podobnie jak włókna libriform, mają grube ściany i małe ubytki. Ponadto okazało się, że promienie rdzeniowe drewna liściastego łączą większość komórek miąższowych, a objętość tych promieni może sięgać 28–32% (wskaźnik ten dotyczy dębu).

4. Skład chemiczny drewna

Skład chemiczny drewna zależy po części od jego stanu. Drewno świeżo ściętych drzew zawiera dużo wody. Ale w stanie absolutnie suchym drewno składa się z substancji organicznych, a część nieorganiczna to tylko od 0,2 do 1,7%. Podczas spalania drewna część nieorganiczna pozostaje w postaci popiołu, który zawiera potas, sód, magnez, wapń oraz w niewielkich ilościach fosfor i inne pierwiastki.

Organiczna część drewna wszystkich gatunków ma w przybliżeniu taki sam skład pierwiastkowy. Całkowicie suche drewno zawiera średnio 49-50% węgla, 43-44% tlenu, około 6% wodoru i 0,1-0,3% azotu. Organiczną część drewna stanowią lignina, celuloza, hemiceluloza, ekstrakty - żywica, guma, tłuszcze, garbniki, pektyny i inne. Hemiceluloza zawiera pentozany i genksosany. Drzewa iglaste mają więcej celulozy w części organicznej, a liściaste więcej pentozanów. Celuloza jest głównym składnikiem ścian komórkowych roślin, a także zapewnia wytrzymałość mechaniczną i elastyczność tkanek roślinnych. Jako związek chemiczny celuloza jest alkoholem wielowodorotlenowym. Gdy celuloza jest traktowana kwasami, hydrolizuje z wytworzeniem eterów i estrów, które są wykorzystywane do produkcji folii, lakierów, tworzyw sztucznych itp. Ponadto podczas hydrolizy celulozy powstają cukry, z których powstaje alkohol etylowy otrzymane przez fermentację. Miazga drzewna jest cennym surowcem do produkcji papieru Kolejnym składnikiem organicznej części drewna – hemicelulozy – są polisacharydy roślin wyższych wchodzące w skład ściany komórkowej. W procesie przetwarzania celulozy otrzymuje się ligninę - amorficzną substancję polimerową o żółto-brązowym kolorze. Największa ilość ligniny - do 50% - powstaje podczas obróbki drewna iglastego, a z drewna liściastego jej wydajność wynosi 20-30%.

Bardzo wartościowe produkty uzyskuje się poprzez pirolizę drewna - sucha destylacja bez dostępu powietrza w temperaturze do 550°C - węgiel drzewny, płynne i gazowe produkty. Węgiel drzewny wykorzystywany jest w wytopie metali nieżelaznych, w produkcji elektrod, w medycynie, jako sorbent do oczyszczania ścieków, odpadów przemysłowych oraz do innych celów. Z cieczy tak cenne produkty uzyskuje się jako przeciwutleniacz do benzyny, środki antyseptyczne - kreozot, fenole do produkcji tworzyw sztucznych itp.

Część organiczna drewna iglastego zawiera żywice zawierające terpeny i kwasy żywiczne. Terpeny są głównym surowcem do otrzymywania terpentyny. Żywica wydzielana przez drzewo iglaste służy jako surowiec do produkcji kalafonii.

W procesie obróbki drewna uzyskuje się substancje ekstrakcyjne, w tym garbniki, wykorzystywane do produkcji skór - garbowania. Główną częścią garbników są garbniki - pochodne wieloatomowych fenoli, które podczas obróbki skóry oddziałują z ich substancjami białkowymi i tworzą nierozpuszczalne związki. Dzięki temu skóra zyskuje elastyczność, odporność na próchnicę i nie pęcznieje pod wpływem wody.

Drewno(nerw.). - W życiu codziennym i technice Drewno to nazwa wewnętrznej części drzewa, która znajduje się pod korą. W botanice pod nazwą Drewno lub ksylem, oznacza tkaninę lub kolekcję tkanin uformowaną z procambia lub kambia(zobacz ten werset i werset); jest jedną z części składowych wiązki włóknisto-naczyniowej i zwykle jest przeciwieństwem innej części składowej wiązki, pochodzącej z tego samego prokambium lub kambium - łyko, lub łyko. Wraz z powstawaniem wiązek włóknisto-naczyniowych z prokambium obserwuje się 2 przypadki: albo wszystkie komórki prokambalne zamieniają się w elementy drewna i łyka - tzw. Zamknięte grona (wyższe zarodniki, rośliny jednoliścienne i niektóre rośliny) lub na pograniczu drewna i łyka pozyskuje się warstwę tkanki aktywnej – kambium i grona otwarty(dwuliścienne i nagonasienne). W pierwszym przypadku drewno pozostaje stałe, a roślina nie jest w stanie zgęstnieć; w drugim, dzięki działaniu kambium, z roku na rok przybywa drewna, a pień rośliny stopniowo gęstnieje. W naszych gatunkach drewno leży bliżej środka (osi) drzewa, a łyka bliżej okręgu (obrzeża). Niektóre inne rośliny mają inne wzajemne ułożenie drewna i łyka (patrz). Skład Drewna zawiera już martwe elementy komórkowe o usztywnionych, przeważnie grubych skorupach; Z drugiej strony łyko składa się z żywych elementów, z żywą protoplazmą, sokiem komórkowym i cienką, niezdrewniałą skorupką. Wprawdzie w łyku są elementy martwe, grubościenne i usztywnione, a w Wood przeciwnie, żywe, to jednak nie zmienia to znacząco ogólnej zasady. Obie części wiązki naczyniowo-włóknistej różnią się od siebie także funkcją fizjologiczną: drewno unosi się z gleby na liście tzw. sok surowy, czyli woda z rozpuszczonymi w niej substancjami, ale edukacyjna spływa przez łyk, w przeciwnym razie Plastikowy, sok (patrz Soki w zakładzie). Zjawiska sztywności mają charakter komórkowy. muszle są wynikiem impregnacji muszli celulozowej specjalnymi substancjami, zwykle łączonymi pod ogólną nazwą. lignina... lignina i jednocześnie usztywnienie powłoki można łatwo rozpoznać za pomocą pewnych reakcji. Z powodu ociężałości łupiny warzyw stają się mocniejsze, twardsze i bardziej elastyczne; jednak gdy są lekko przepuszczalne dla wody, tracą zdolność wchłaniania wody i pęcznieją.

Drewno składa się z kilku podstawowych organów, w przeciwnym razie elementy histologiczne. Za Sanio istnieją 3 główne grupy lub systemy elementów w drewnie roślin dwuliściennych i nagozalążkowych: system miąższowy, luboidowy oraz naczyniowy. W każdym systemie są 2 rodzaje pierwiastków, a w sumie istnieje 6 rodzajów elementów histologicznych, a nawet jako siódmy przyczepione są komórki promieni rdzeniowych (patrz Rośliny drzewiaste).

i. Układ miąższowy. Składa się z 2 elementów: drzewiasty(lub drewno) miąższ i tak nazwa. włókna zastępcze. Kiedy komórki miąższu drzewiastego są tworzone z kambium, włókna kambium są oddzielone poziomymi przegrodami, tak że z każdego włókna uzyskuje się pionowy rząd komórek; w tym przypadku komórki końcowe zachowują spiczasty kształt końców włókna kambialnego (patrz Tabela. Ryc. 1 mi- komórki miąższu drewna bukowego wyizolowane przez macerację; Ryż. 2 r- komórki miąższu drzewa Ailanthus; styczna (patrz niżej) przekrój Drewno). Komórki miąższu drzewa wyróżniają się stosunkowo cienkimi ścianami; te ostatnie są zawsze bez spiralnego pogrubienia, ale wyposażone w proste okrągłe pory zamknięte. Zimą wewnątrz komórek gromadzą się substancje magazynujące, głównie skrobia; ale czasami znajduje się w nich również chlorofil i kryształy soli szczawiowo-wapniowej. Ponadto miąższ nadrzewny prawdopodobnie odgrywa rolę w ruchu wody. Jako element składowy drewna jest dość powszechny; jest jednak bardzo mały w wielu drzewach iglastych i według Sanio jest całkowicie nieobecny w cisie (Taxus baccata). Drugim elementem układu miąższowego jest włókna zastępcze(E rsatzfasern) - w niektórych przypadkach wymienić brak miąższu nadrzewnego (stąd nazwa); w innych występują razem z elementami tego ostatniego. Pod względem struktury i funkcji są podobne do komórek miąższu drzewiastego, ale powstają bezpośrednio z włókien kambium, to znaczy bez wstępnego podziału tych ostatnich za pomocą przegrody poprzecznej.

II. ... Dwa wyróżnione tutaj elementy to libriform[nazwa wynika z podobieństwa elementów tego systemu (fibrae sive cellulae libriformes) do włókien grubościennego łyka (liber)] prosty(tj. bez przegród) i cloisonne. tic, wydłużone na długości i zaostrzone na końcach, całkowicie zamknięte komórki prostej libriform osiągają bardzo znaczną długość (½ i do 2 mm). Ich usztywnione ścianki pokryte są niezwykle rzadkimi i małymi, przeważnie szczelinowymi, prostymi lub ograniczonymi porami (ryc. 1 D, Ryż. 2 lf).Ściany są tak grube, że światło komórki zamienia się w bardzo wąski kanał. Ogólnie rzecz biorąc, libriform jest najgrubszym elementem w drewnie; to on przede wszystkim lub wyłącznie daje drzewu siłę. Jeśli chodzi o wewnętrzną jamę komórek libriform, w większości przypadków jest ona wypełniona powietrzem. Cloisonne libriform różni się od prostej tylko tym, że po ostatecznym pogrubieniu ścian włóknistych ta ostatnia jest oddzielona jedną lub kilkoma cienkimi przegrodami poprzecznymi na oddzielne komórki znajdujące się nad sobą. Czasami takie przegrody poprzeczne mają pory (w winogronach). Cloisonne libriform jest najmniej powszechnym ze wszystkich elementów drewna.

III. Układ naczyniowy lub tchawicy. Obejmuje obecne naczynia (tchawica) oraz naczyniowy komórki lub włókna powszechnie nazywane tracheidy. mają postać wydłużonych (prozenchymatycznych) komórek (włókna) w kształcie wrzeciona. W większości są one krótsze i nie tak grubościenne jak komórki libriform, zbliżając się pod tym względem do prawdziwych naczyń. Ale w niektórych przypadkach mogą osiągnąć bardzo znaczną długość (u sosny do 4 mm) i znacznie pogrubić ich muszle. Ogólnie rzecz biorąc, tracheidy są elementem pośrednim i przejściowym między prostymi naczyniami libriform i prawdziwymi. Charakterystyczny i charakterystyczna cecha dla nich są obramowane pory (rys. 3, strona zwrócona do czytelnika; rys. 5 b), zaciśnięte cienką środkową membraną zamykającą; w jamie tchawicy, zamkniętej ze wszystkich stron, znajduje się woda i powietrze. Ze względu na swoją funkcję tracheidy są uważane za warstwy wodonośne, ale czasami służą również do celów mechanicznych, na przykład nadając drewnu wytrzymałość. w drzewach iglastych. Drewno iglaste składa się prawie wyłącznie z samych tchawicy, rozmieszczonych tutaj w regularnych promienistych rzędach. W każdym promieniu komórki znajdują się w przybliżeniu na tej samej wysokości, co z kolei jest wynikiem pochodzenia całego rzędu promieniowego z tej samej komórki kambium. Na ryc. 3 takie promieniowe rzędy są widoczne w przekroju podłużnym i poprzecznym, w przekroju jest 8 rzędów. Na ryc. 4 promieniowe rzędy idą w kierunku ABC(Przekrój). Pory graniczne znajdują się prawie wyłącznie na samych ścianach promieniowych (rys. 3 i 5 b), w wyniku czego woda w drewnie iglastym łatwo występuje w kierunku obrzeża narządu, a trudna w kierunku promienia. W sosnie ruch wody w kierunku promieniowym (od zewnątrz do wewnątrz i z powrotem) przebiega tylko wzdłuż tchawicy promieni rdzeniowych (ryc. 5 ff- poziomo położone tchawicze promieni rdzeniowych); u świerka, jodły i modrzewia ruch wody wzdłuż promienia, a zwłaszcza jej dopływ z ostatniej warstwy rocznej do kambium jest znacznie ułatwiony dzięki temu, że oprócz dużych porów wyposażone są w nie ostatnie cewki każdej warstwy rocznej na ścianach promienistych, z licznymi małymi porami po stronie stycznej ( ryc. 3, prawa strona). Tracheidy wiosenne różnią się znacznie od letnich, a zwłaszcza jesiennych, przez co można wyróżnić je w drewnie iglastym, czyli słojach. Ryż. 4 jest przekrojem drewna świerkowego ( ABC- warstwa jednego roku). Wiosną szerokie elementy cienkościenne ( a), szczególnie nadaje się do przenoszenia w górę dużych ilości wody. Im liczniejsze są igły drzewa i im intensywniejsze w konsekwencji jego parowanie, tym szerszy pas w warstwie rocznej zajmują szerokie, cienkościenne cewce. Od lata ściany tchawicy stają się coraz grubsze, pozostając nadal szerokie, mniej więcej izodiametryczne ( b). Im gorsze warunki żywieniowe drzewa, tym mniej takich tracheidów powstaje, a czasami mogą być całkowicie nieobecne! W ten sposób badanie struktury wewnętrznej zapoznaje nas z przeszłe warunki wzrost. Jesienią średnica cewek w kierunku promienia staje się coraz mniejsza: uzyskuje się pas jesienny wąski jakby spłaszczony (ryc. 4 Z- Przekrój; Ryż. 5 a- przekrój podłużny), grubościenny z dobrym odżywianiem, cienkościenny - o słabym odżywianiu. Zimą nie tworzą się już nowe komórki, a wraz z nadejściem wiosny kambium daje początek nowej warstwie wiosennych, szerokich i cienkościennych cewek. W miejscach kontaktu elementów jesiennych z wiosennymi występuje wyraźna granica warstwy rocznej w drzewach iglastych (dwie takie granice widoczne są na ryc. 4).

Struktura i tchawice w drzewach liściastych są nieco inne niż w iglastych (ryc. 1 Z- izolowana tchawica bukowa). Tutaj cewki mają pory ze wszystkich stron, dzięki czemu ruch wody jest równie łatwy zarówno w kierunku obrzeża, jak i wzdłuż promienia. Tracheidy gatunków liściastych są w większości zgrupowane wokół naczyń.

Prawdziwe naczynia (tchawica) wyglądają jak długie rurki. Tworzą je pionowe rzędy komórek kambium; w tym przypadku ogniwa są ze sobą lutowane, a oddzielające je poprzeczne przegrody wiercone są otworami. Taki skład naczynia z poszczególnych segmentowanych komórek jest szczególnie wyraźnie widoczny podczas maceracji naczyń: te ostatnie rozpadają się wzdłuż przegrody na oddzielne sekcje (patrz ryc. 1 a oraz b).

DREWNO.

Dziurkowanie przegród jest inne. Czasami tworzy się jeden duży okrągły otwór, a z przegrody pozostaje tylko mały wąski pierścień. Takie przypadki obserwuje się głównie w przegrodach poziomych lub tylko lekko pochyłych (ryc. 1 a). W przypadku przegród położonych ukośnie tworzy się zwykle kilka otworów eliptycznych, umieszczonych jeden nad drugim: uzyskuje się tzw. b). Pomiędzy tymi dwiema skrajnymi formami są też formy pośrednie. Oddzielne segmenty naczyń są cylindryczne, graniastosłupowe, czasem beczkowate, ponadto o różnej długości. Pierwsze naczynia, które powstają z prokambium mają długie segmenty, podczas gdy naczynia, które tworzą się później z kambium, gdy wzrost długości narządów już się zakończył, składają się z segmentów znacznie krótszych. Długość całego naczynia może być równa długości całej rośliny od korzeni do liści. Ścianki naczyń wcześnie stają się sztywne, ale w większości przypadków pozostają cienkie. Pogrubienie ścian podłużnych jest zawsze nierównomierne, a istnieje kilka rodzajów takiego pogrubienia: pogrubienie pierścieniowe, spiralne, siatkowe, drabinkowe i punktowe (patrz Komórka roślinna). W zależności od kształtu zgrubienia same naczynia nazywane są pierścieniowymi, spiralnymi, siatkowymi, drabinowymi i punktowymi. Obrączkowane i zwykle powstają we wczesnym okresie życia roślin; w drewnie liściastym - tylko w pierwszym roku życia, i występują tylko w najgłębszej części.Drewno, w tzw. rura rdzeniowa, składnik drewno pierwotne[najwcześniejszy Drewno, powstałe z prokambium, nazywa się pierwotnym, późniejszy, wywodzący się z kambium, nazywa się wtórnym], we wszystkich drewno z recyklingu mają tylko naczynia punkcikowate, zwykle z okrągłymi porami (ryc. 1 a, b; Ryż. 2 gg). Podobnie jak długość i szerokość naczyń jest bardzo zróżnicowana. Pierwsze pierścieniowe i spiralne naczynia wyrastające z prokambium są bardzo wąskie, a jednocześnie, jak widzieliśmy powyżej, ich segmenty różnią się od innych naczyń największą długością; przeciwnie, późniejsze naczynia punkcikowate mają krótkie odcinki, których szerokość jest czasami tak znacząca, że ​​są widoczne w przekroju.Drewno nawet gołym okiem, widoczne jako zaokrąglone pory lub dziury. Naczynia natomiast są całkowicie nieobecne w żadnym drewnie wtórnym drzew iglastych (stanowi ono główną masę drzewa) - cecha, która ułatwia odróżnienie drewna iglastego od jakiegokolwiek innego. U drzew liściastych rozmieszczenie naczyń krwionośnych wśród innych organów jest inne. Drewno, które również często daje doskonałe cechy do rozróżniania gatunków według Drewna Np. u brzozy naczynia są rozmieszczone mniej więcej równomiernie na całej rocznej warstwie, a ponadto wszystkie mają w przybliżeniu taką samą nieznaczną szerokość (prześwit, ryc. 7), podczas gdy w dębie większe naczynia, widoczne nawet gołym okiem, są ograniczone do sprężystej części warstwy (ryc. 8), tworząc pierścień sprężysty statków (Frü hjahrsporenkreis). Takie słoje znacząco pomagają w rozróżnieniu poszczególnych warstw rocznych (ryc. 6, gg). U innych gatunków roślin naczynia zebrane są w obwodowe linie faliste, po kilka linii w każdej warstwie rocznej (u wiązu Ulmus effusa).

Statki to martwe elementy. Ich zawartość protoplazmatyczna zanika wcześnie i zostaje zastąpiona przez wodną ciecz na przemian z rozrzedzonymi pęcherzykami powietrza. Wcześniej mylono je z rurkami powietrznymi, ale teraz są uważane za ścieżki w zakładzie. U wielu drzew i krzewów wnętrze naczyń jest częściowo lub całkowicie wypełnione specjalnymi komórkami miąższowymi. (Nadzienie lub działający Füllzellen lub Thyllen), pochodzący z komórek miąższu drzewiastego. Komórki miąższu drzewiastego sąsiadującego z naczyniem wywołują procesy podobne do woreczków wewnątrz jamy naczynia poprzez pory. Procesy są oddzielone przegrodą od komórek, które je wytworzyły, które pozostając poza naczyniem, rosną, mnożą się przez podział i stopniowo wypełniają wnękę naczynia. W komórkach wypełniających czasami gromadzi się zapasowa skrobia.

Siódmy Żywioł Drewno - promienie rdzenia - składają się z komórek miąższowych, wydłużonych w kierunku poziomym lub ułożonych ceglasto (ryc. 1 F[Ryż. jeden g przedstawia komórki miąższowe promieni rdzeniowych buka, nieco odbiegające od zwykłej formy.]; 6, b, Z). Mają postać żył o różnej grubości (szerokości) i wysokości, krzyżujących się w kierunku promieniowym masy elementów prozenchymatycznych (wydłużonych równolegle do osi rośliny). Drewno aii) przekrój Drewno, ale także na dwóch podłużnych: promieniowym ( aai) i styczne (dd).]. Tworzące je komórki są na ogół podobne do komórek miąższu drzewiastego (żywych, zdolnych do gromadzenia skrobi). W wielu drzewach iglastych w promieniach rdzeniowych oprócz miąższu występują również tchawicze (ryc. 5 e- miąższ, F- tchawice). Rozróżnij promienie pierwotne i wtórne. Promienie pierwotne rozciągają się od rdzenia do kory pierwotnej i stanowią pozostałą część głównej tkanki (patrz łodyga rośliny i tkanki roślinne), podczas gdy promienie wtórne powstają z kambium i nigdy nie docierają ani do rdzenia, ani do pierwotnej kory; są krótsze od promieni pierwotnych i im krótsze od później powstałych z kambium (ryc. 6 cc). Ponadto istnieją belki wąskie (jednorzędowe) i szerokie (wielorzędowe). Wąskie składają się tylko z jednego promienia. rząd komórek (ryc. 2 st[do stycznej. skaleczenie]; Ryż. 3; Ryż. 6, cc), szeroki - od kilku (ryc. 6 b oraz D; Ryż. osiem). Liczba promieni rdzeniowych, ich szerokość i wysokość są niezwykle zróżnicowane u różnych roślin. Generalnie promienie wraz z naczyniami dają doskonałe cechy do rozpoznawania gatunków przez drewno. Dla drewna dębowego np. promienie szerokie są bardzo charakterystyczne, dobrze widoczne gołym okiem (ryc. 8). Wewnętrzna mikroskopijna struktura promieni jest charakterystyczna dla drzew iglastych, u wszystkich sosen (Pinus) komórki miąższowe promieni powyżej i poniżej są otoczone kilkoma rzędami bardzo typowych tchawicy (ryc. 5 ff), z drugiej strony jodła promienie składają się z samych komórek miąższowych; ponadto jodła ma wszystkie wąskie promienie i nie ma przejść żywicznych w drewnie, podczas gdy sosna, świerk i modrzew mają przejścia żywiczne, a oba typy promieni (wąskie i szerokie). Celem (funkcją) promieni rdzeniowych jest po części gromadzenie substancji rezerwowych, a po części przewodzenie soków i wody w kierunku poziomym. Zwykle tylko niektóre z pierwszych 6 opisanych powyżej elementów wchodzą w skład Wood; ale łączą się ze sobą zupełnie inaczej. a elementy zostały szczególnie przeanalizowane przez Sanio. Zrobił specjalny stół, po którym można określić roślinę za pomocą małego kawałka drewna (patrz literatura). Jak wspomniano powyżej, w roślinach dwuliściennych i nagozalążkowych ilość drewna wzrasta z roku na rok w wyniku tworzenia się nowych warstw rocznych z kambium. Kształt i szerokość takich warstw nie jest taki sam dla różnych roślin, a nawet dla tej samej rośliny może się zmieniać w zależności od wielu warunków, zarówno wewnętrznych (np. wiek), jak i zewnętrznych (klimat, gleba itp.; patrz Rośliny drzewiaste) . Ponadto na tym samym drzewie warstwy w różnym wieku mogą znacznie różnić się od siebie zarówno kształtem i budową histologiczną, jak i składem chemicznym. Na przykład spirale i drzewa znajdują się tylko w pierwszej, najbardziej wewnętrznej i jednocześnie najstarszej warstwie rocznej, która obejmuje drewno pierwotne (patrz wyżej). Fizycznie i chemicznie wszystkie warstwy mogą być podobne lub wewnętrzne różnią się od zewnętrznych, a drewno jest podzielone na część wewnętrzną, czyli rdzeń (Kernholz, duramen) i zewnętrzną, czyli biel (Splint, alburnum). - patrz Rdzeń i). Twardziel jest cięższa, twardsza, mocniejsza od bielu, dodatkowo różni się od tego ostatniego w większości przypadków nawet ciemniejszym kolorem. Barwa ta jest brązowa u dębu, ciemnobrązowa u wiśni, czerwonawa u modrzewia; niektóre rośliny tropikalne mają jeszcze ostrzejsze kolory: czerwony w mahoniu (Caesalpinia echinata), niebieski w kłodzie (Haemotoxylon campechianum), czarny w czarnym lub hebanowym (Diospyros Ebenum). Kiedy biel zamienia się w rdzeń, zmienia się głównie skład chemiczny drewna, a nie jego struktura histologiczna. W jamach, a zwłaszcza w błonach komórkowych, gromadzą się różne substancje: żywice, żywice, garbniki, czasem barwniki, z których niektóre są stosowane w praktyce (patrz). Fizjologicznie rdzeń różni się od reszty drewna negatywnymi, by tak rzec, martwymi właściwościami: nie jest w stanie okresowo gromadzić skrobi i innych substancji magazynujących, nie jest nawet w stanie przewodzić wody.

Literatura. Sanio, „Vergleichende Untersuchungen über die Elementarorgane des Holzkörpers” i „Vergleichende Untersuchungen über die Zusammensetzgung des Holzkörpers” (Botanisch e Zeitung, 1863); De-Bari, „Anatomia porównawcza organów wegetatywnych roślin fantomowych i ocznych” (przekład prof. A. N. a, z. I-II, St. Petersburg, 1877-80); Haberlandt, „Physiologische Pflanzenanatomie” (1884); , "Krótki kurs praktyczny histologia roślin dla początkujących” (przetłumaczone przez S. a, 1886); Strasburger, „Das botanische Practicum” (1887), prof., „Kurs anatomii roślin” (1888); Tschirch, „Angewandte Pflanzenanatomie” (1889); Robert Hartig, „Die anatomisch en Unterscheidungsmerkmale der wichtigeren in Deutschland wachsenden Hölzer” (1890, 3. ed.) oraz „Lehrbuch der Anatomie und Physiologie der Pflanzen” (1891); Van-Tieghem, „Trait é de Botanique” (tom I, 1891) oraz Jasznow, „Oznaczanie drewna, nasion i gałęzi według tablic” (1893) W wyżej wymienionych pracach jest wskazana literatura specjalna.