Строение древесины: макроскопические особенности от клеток до корней, схемы, таблицы, фото, описание

На протяжении всей истории существования человечества древесина всегда входила в число самых используемых материалов для обеспечения жизни. Дерево служило и топливом, и стройматериалом, и источником пропитания, и выполняло еще огромное количество других функций.

Широкое применение древесины остается и в настоящее время – она используется практически во всех сферах деятельности, а набор уникальных свойств делают её просто незаменимым материалом во многих отраслях.

Строение дерева

Только в России произрастают свыше 200 видов деревьев, по всему миру же их – более 60 тысяч, причем, каждая из пород имеет свои сильные и слабые стороны. Чтобы уметь ориентироваться в характеристиках вида, необходимо иметь представление о строении дерева:

• Дерево – сложнейшая жизненная форма, по внешним признакам делится на три части, где:
  • Крона – верхушка дерева, состоящая из веток имеющих лиственное или хвойное покрытие. Избавляет ствол от избытка влаги и питательных веществ, играет важнейшую роль в процессе фотосинтеза.
  • Ствол или стебель – часть дерева, содержащая основную массу древесины.
  • Корневая система – сердце растения и поставщик питательных элементов, опора ствола обеспечивающая устойчивое и правильное положение всего дерева. В строении корня древесины не так много, но протяженность корневых ответвлений может достигать нескольких метров.

Стебель в отличие от кроны и корней основной источник древесины, поэтому его строение разберем ниже…

Источник древесины

Основная составляющая древесного ствола – «древесина» или «древесная ткань». Это обобщённое название вещества находящегося под оболочкой дерева – корой. Древесина – элемент проводящей системы растения. Строение древесины стебля включает следующие элементы:

1. Кора – защитный наружный слой дерева, предохраняет ствол от механических, физических, термических и других воздействий, а также предотвращает проникновение инфекции и вирусных заболеваний.
2. Флоэма – подкорный слой, который необходим для циркуляции и снабжения остальных слоев полезными минералами и сахарами.
3. Камбий – тончайший слой образующий молодые клетки ствола.
4. Годовые кольца – отделяет каждую часть или слой ствола. Отличается от предыдущего слоя более тёмным или светлым цветом.
5. Формируется камбием (в течение года) в период естественного процесса развития дерева во время его роста. Состоит из мягкой и твердой прослоек. Цвет твердой прослойки намного темнее, что дает возможность ученым предположительно определить возраст растения.
6. Заболонь – водопроводящая часть ствола, отличительный признак – светлый окрас.
7. Сердцевина – занимает наибольшую площадь ствола. Состоит из старых слоев и является самой прочной частью.
8. У всех пород деревьев присутствуют «серцевинные лучи» – узкие полоски толщиной до 1 мм, сходящиеся к ядру. Серцевинные лучи необходимы для обеспечения всего ствола питательными элементами.
9. Ядро – центр ствола, который окружают годовые кольца. Обладает большей твердостью чем сердцевина, но в то же время это самая хрупкая часть дерева, которая к тому же часто подвергается грибковым заболеваниям.

Состав древесины

Древесная ткань – вещество состоящее в своей основе из минеральных и органических элементов. При этом доля минералов во внутреннем строении древесины не превышает 1 процент. По своей сути это смесь из растворимых и нерастворимых компонентов, таких как железо, магний, калий, натрий или других солей.

Органические элементы в своем большинстве делятся на:

• Структурные – формирующие клеточную структуру, к ним относятся ароматические (лигнин) и углеводные (холоцеллюлоза – комплекс полисахаридов) составляющие.
• Экстрактивные – эфирные масла, дубильные вещества, пектины жиры и другие компоненты не входящие в структуру клетки. Их доля не превышает 5 процентов.

Следует отметить, что химическое строение слоев древесины разных сортов могут существенно отличатся процентным содержанием компонентов и этому есть масса причин, решающей среди которых является географическое положение.

Свойства древесины

Среди качеств, которыми обладает внутреннее строение стебля древесины определенной породы чаще всего обращают внимание на:

• Физические – среди которых следует выделить:
  • Плотность – отношение массы к объему.
  • Влажность – подразделяется на:
    • гигроскопичность – впитывание влаги из окружающей среды;
    • водопоглощение – впитывание жидкости;
    • пористость – процент наличия пор в общем объеме древесины;
    • разбухание – увеличение объема под воздействием влаги;
    • усушка – уменьшение размеров в процессе высыхания
    • коробление – изменение формы древесины под воздействием влаги.
  • Теплопроводность – способность передавать тепло.
  • Звукопроницаемость – способность пропускать звуковые волны.
  • Электропроводность – зависит от влажности.
  • Текстура – рисунок распила.
  • Блеск. Цвет.
• Механические и технологические – среди которых наиболее значимые:
  • Прочность – сопротивление разрушающему воздействию механических нагрузок. Имеет свою классификацию и подразделяется по направлению приложения нагрузки (продольная, поперечная, изгиб).
  • Твердость – устойчивое сопротивление внедрению другого тела.
  • Износостойкость – устойчивость к внешним разрушающим факторам, таким как трение.
  • Упругость – способность восстанавливать первоначальную форму после прекращения воздействия внешних усилий.

Эксплуатационные характеристики

Переработка древесины в первую очередь подразумевает её дальнейшее использование. В настоящее время переработка осуществляется:

• Механическим способом: распил, фрезерование, строгание, расточка и пр.
• Химико-механическим способом – приготовление материалов с остатками после механической переработки.
• Химической переработкой – разложение и придание форм с применением химикатов.

Однако выбор обработки и дальнейшее применение напрямую зависит от особенности строения древесины и осуществляется с учетом показателей таких как:

• Твердость – продолжительность срока службы древесного волокна.
• Усадка – совместимость различных пород древесины.
• Окисление – степень влияния внешней среды.
• Выразительность рисунка – необходима при визуальном восприятии.
• Стойкость к нагрузкам.

Попытки искусственным путем создать заменитель древесины, обладающий в полной мере всеми её качествами, пока не увенчались успехом.

И хотя новейшие материалы удалось (при помощи разного рода химических соединений) наделить определенными достоинствами присущих дереву, все же они на порядок уступают оригиналу.

Фото древесины