Строение и состав древесины

Древесина как материал органического происхождения состоит из тканей, образованных различного типа клетками. Основная масса структурных (прочностных) клеток составляет скелет дерева, обеспечивающий его прочность. Имеются особые паренхимные клетки, служащие для проведения соков и для накопления питательных веществ.
В лиственных породах прочностные функции выполняют клетки либриформа (удлиненные клетки с толстыми одревесневшими оболочками); проводящими клетками служат сосуды, длинные клетки с широкими полостями; накопляющие клетки образуют горизонтальные сердцевинные лучи.

В хвойных породах прочностными и одновременно проводящими клетками служат трахеиды, занимающие более 90% объема древесины. Они имеют веретенообразную форму, вытянутую по длине ствола. Паренхимные клетки образуют сердцевинные лучи и смоляные ходы. Главные составные части древесного вещества — целлюлоза, гемицеллюлозы и лигнин. Целлюлоза составляет 56...60% общей массы древесины. С ростом дерева происходит одревеснение оболочек, заключающееся в увеличении содержания лигнина. Межклеточное вещество, главным образом, состоит из лигнина. Строение клеточной оболочки показано на рис. 9. Основным структурным элементом клеточной оболочки являются микрофибриллы — скопление мицелл, состоящих из нитевидных макромолекул целлюлозы (рис. 10). Сплетение микрсфибрилл образует оболочку клетки. Вдоль ствола фибриллы направлены по спирали.

Следует отметить, что древесное вещество, оболочка и древесина в целом обладают весьма сложным строением, с которым тесно связаны ее физико-механические свойства.


Макроструктура дерева, видимая на сечении ствола, приведена на рис. 11. В центре поперечного сечения ствола находится сердцевинная трубка — слабая по прочности и нестойкая против загнивания часть древесины. Окружающая ее внутренняя часть ствола многих пород состоит из наиболее прочной трудно проницаемой для жидкостей древесины. Если эта часть темнее наружной, она называется ядром (сосна, лиственница, дуб); если же она одного цвета с наружной частью, но отличается от нее пониженной влажностью, то называется спелой древесиной (ель, пихта, бук). Наружные слои древесины образуют заболонь. Древесина заболони обычно слабее (на 5...10%) ядра, но легче пропитывается жидкостями (при антисептировании, модификации и т. п.). Породы, у которых наружная и внутренняя части ствола не отличаются по свойствам, называются заболонными (береза, ольха). Заболонь снаружи окружена камбиальным кольцом, состоящим из клеток, которые делятся. При делении клеток камбиального кольца клетки древесины откладываются внутрь, а клетки коры наружу. На поперечном сечении некоторых пород заметны радиальные полосы — сердцевинные лучи. Назначение их — хранить питательные вещества. Хвойные породы имеют узкие полости со смолой — смоляные ходы. Больше всего смоляных ходов в древесине сосны, а в лиственных породах они отсутствуют.

Нарастание древесины происходит концентрическими слоями. Каждый годовой слой состоит из двух частей. Внутренняя светлая часть состоит из широкополостных весенне-летних клеток с тонкими стенками, образующими раннюю древесину. Наружная темная часть состоит из клеток с узкими полостями и толстыми стенками, образующими позднюю древесину. Поздняя древесина обладает гораздо лучшими физико-механическими свойствами и от ее процентного содержания зависят плотность и прочность древесины в целом.

Живые клетки древесины наполнены влагой. В полостях клеток и пустотах межклеточного пространства находится свободная вода, в мельчайших порах между волоконцами клеточных оболочек — гигроскопическая вода. При высыхании древесины вода частично испаряется, оставляя многочисленные поры. Волокнистость и пористость являются характерными особенностями строения древесины и в свою очередь сказываются на ее механических характеристиках, на степени усушки и разбухания, на влиянии влажности на прочность и т. д.

Различается древесина по свойствам и по длине ствола. Более плотная и прочная древесина в комлевой части ствола. У сосны в комлевой части ствола к тому же имеется наименьшее количество сучков, что повышает ее качество.