Частини ростучого дерева, їх значення і промислове використання - Біологія - Скачать бесплатно

Морфологічно і фізіологічно в деревних рослин розрізняють три основні частини (рис.): крону, коріння, стовбур.

Крона складається з гілок і зелених асиміляційних органів (хвої або листя), що зв¢язують світло (photos – світло, sintes – зв¢язувати) і вуглекислоту повітря (СО2) в складні органічні речовини, що входять до складу деревної рослини. Зелені органи рослини можна порівняти із складною фабрикою утворення фіто маси.

Крона деревних рослин має різноманітне промислове використання. Гілля крони йде на виготовлення технологічної тріски, на паливо і на технологічні дрова для хімічної промисловості; зелена хвоя і листя – на виготовлення лікарських препаратів, хвойно-вітамінного борошна різного призначення і сировини хімічної промисловості.

Коріння складається із дрібних кореневих волосків, що виконують функцію всмоктування мінеральних поживних речовин і води із грунту і грубих коренів, які утримують деревний стовбур. Коренева система має вирішальне значення при забезпеченні надземної частини рослини водою.

Використання коріння обмежене. Здебільшого деревина пнів і коріння не має практичного застосування. Це пояснюється тим що перегнивання залишених пнів на лісосіці збагачує грунт органічними сполуками. Пні і коріння деяких деревних порід використовувться в промисловості. Цінної сировиною є пні сосни, що простояли 3-5 років після рубки. Вони збагачуються смолистими продуктами і використовуються для добування каніфолі та скипидару.

Стовбур служить зв'язувчою артерією між кроною і кореневою системою. На ньому розміщена крона з органами розмноження. По деревині стовбура пере­міщується вода із кореневої системи вверх аж до крони. В окремих випадках (секвойя) вода піднімається на висоту до 100 м. Цей потік води в деревині стовбура називають висхідним потоком. По периферійній зоні стовбура (в живому лубі) переміщуються поживні органічні речовини, що утворилися в процесі фотосинтезу. В стовбурі деревних рослин нагромаджується основна маса дере­вини, яку заготовлявть у процесі вирубування лісів.

В умовах помірного, клімату найпоширенішими хвойними породами є смерека, сосна, ялиця, кедр і модрина. Стовбури хвойних порід простягаються до вершини крон. У листяних порід стовбур часто розгалужується в кроні і повністю зни­кає.У хвойних порід деревина стовбура становить 65-90%. У стиглому віці (100-150 років) хвойні породи виростать до 40...50 м заввишки, а лиетяні від 25 до 40 м.

РІЧНІ ШАРИ. РАННЯ І ПІЗНЯ ДЕРЕВИНИ, СХЕМИ НАРОСТАННЯ РІЧНИХ ШАРІВ У СТОВБУРІ.

На поперечному перетині стовбура у більшості порід добре по­мітна шаруватість у вигляді концентричних кілець, яка пов'язана з періодичною діяльністю камбію. За весняно - літній період камбіальні живі клітини завдяки росту і ділення утворіть річний шар. Межа річних шарів добре помітна. Приблизно в кінці серпня річний приріст завершується елементами тем нішого кольору, завдяки яким межа річних приростів чітко виявляється. Річні прирости або річні шари можуть бути концентричними, а в деяких порід (граб, ялівець, тис) хвилясті. На повздовжному радіальному перетині річні шари мають вигляд прямих стрічок, що утворюють конуси, насаджені на спільну вісь - серцевину.

На повздовжньому тангентальному перетині річні мари утворюють гіперболоподібні шари рїзної конфігурації залежно від кута площини перетину. Ширина річних шарів буде. залежати від біологічного виду і умов виростання. Вузькі шари (до 1 мм) фовмуються в тиса, самшита, а широкі (до 1см і більше) у тополі, ясеня, вільхи. З віком деревних рослин змінюється ширина річних шарів. У молодому віці з 10-45 років річні прирости бурхливо зроставть, далі до 100-120 років стабілізуються, а в стадії старіння (140-250 років) різ­ко падає радіальний.приріст. В межах біологічного виду на радіальний при­ріст впливають екологїчні умови, 10 містять цілий комплекс кліматичних, ґрунтових, географічних факторів.

З висотою стовбура, ширина річних шарів збільшується, що наближає його до форми цилінлра. Ширину річних шарів за периметром річних приростів використовувть в науці, яка називається дендрокліматологіею. Дана наука дозволяє вивчати цикли сонячної активності, встановлювати кліматичні параметри минулих століть, прогнозувати клімат на майбутнє і датувати археологічні дерев'яні знахідки

РАННЯ І ПІЗНЯ ДЕРЕВИНА РІЧНОГО ШАРУ

В межах річного шару виділяється зона світлішого кольору, ближче до серцевини, яка формується в першій половині вегетації (це рання зона або весняна деревина). У більшості видів весняна деревина утворіться до появи листя з попередньо нагромаджених запасних поживних речовин. Анатомічні елементи ранньої зони тонкостінні і тому мають світліший колір. Основна функція цих елементів - транспортування води і розчинених у ній мінеральних солей.

Завершується річний приріст шаром пізньої деревини темнішого кольору. Цей шар утворюється в завершальній стадії періоду вегетації. Основна функція деревних елементів цього шару - механічна. Стінки анатомічних елементів товсті, а їх внутрішні порожнини вузькі.

У річних шарах хвойних порід добре помітні світлі й темні кільця. Від вмісту в радіальному прирості ранньої і пізньої зони залежить. механічна якість деревини (чим більший вміст пізньої зони річного шару, тим більша щільність і краща механічна якість). Співвідношення ранньої і пізньої зон річного шару залежатиме від грунтово-кліматичних умов.

СЕРЦЕВИННІ ПРОМЕНІ І СЕРЦЕВИННІ ПОВТОРЕННЯ. РОЛЬ СЕРЦЕВИННИХ ПРОМЕНІВ В ЖИТТІ ДЕРЕВА І В УТВОРЕННІ ТЕКСТУРИ ДЕРЕВИНИ.

На поперечному перетині більшості листяних порід помітні світлі, радіально спрямовані від серцевини до периферії промені. Первинні промені е продовженням серцевини; в деревних рослинах вони проводять воду і поживні речовини поперек стовбура, а також є місцем нагромадження поживних речовин перед осіиньо-зимовим періодом спокою. У хвойній деревині серцевинні промені настільки вузькі, що окомірно непомітні. На повздовжніх радіальних перетинах видимі серцевинні промені мають вигляд горизонтальних окомірно видимих стрічок завширшки 0,1...1,0 мм і більие, на повздовжніх тангентальних перетинах вони схожі на веретеноподібні тіла різних розмірів. У деревині листяних порід серцевинні промені є одним із основних структу­рних елементів, що підкреслюють текстуру. Так у платана, клена, ільма і ін. вони утворюють на радіальному перетині красивий малюнок. За вириною розрізняють три типи променів: дуже вузькі, що непомітні без приладів (лупа, мікроскоп), в основному це промені в деревині хвойних порід; вузькі, слабо помітні без приладів (ширина таких променів на радіальних перетинах доходить до 1,0 мм); широкі, добре помітні на різних перетинах деревини (ширина цього типу променів понад 1,0 мм на радіальних розколах, а в окремих порід (платан) доходить до 10 мм). Розрізняють справжньо- і несправжньоширокі серцевинні промені. Справяньоширокі промені деревині дуба, бука, платана, а неслравжньоширокі - граба і вільхи. Вузькі промені характерні для більшості листяних розсіянносудинних порід (клен; явір, верба, осика, яблуня, груша).

На поздовжніх перетинах деревини деяких листяних порід можна помітити буроваті або коричневі рисочки, полоски або плямочки, розміщені головним чином біля границь річних шарів. Ці утворення називаються серцевинними повторенням або прожилками), так як по кольору будові вони нагадучть серцевину. Серцевинні повторення являються зарослими ходами комах; зустрічанться вони переважно в нижній частині стовбура листяних порід (береза, вільха, груша, клен, верба і ін.) і інколи у хвойних (ялиця). Ці утворення в деревині деяких порід настільки постійні (береза), що ними користуються як діагностичною ознакою при розпізнаванні породи деревини.

СУДИНИ І ПОДІЛ ЛИСТЯНИХ ПОРІД

НА ГРУПИ ПО РОЗМІЩЕННЮ СУДИН

В будові листяної деревини розміщені спеціалізовані провідні елементи - судини. На повздовжніх перетинах судини мають вигляд борознок різної довжини (0,3...1,5 м і більше), на поперечних перетинах видимі судини нагадувть отвори. Судини поділяються на великі (добре помітні простим оком) і дрібні (помітні в полі зору мікрос­копа). Великі судини найчастіше містяться в ранній зоні річного шару, за винятком горіха грецького, у якого вони розсіяні в межах річного приросту. Дрібні судини в деревині листяних порід розмічені приблизно рівномірно в річному шарі.

За структурою розміщення судин у річних шарах листяні породи поділяють на дві групи: кільцесудинні, в річному шарі яких переважають великі судини, що утворюють світлі кільця в ранній зоні, і розсіяносудинні, в річному шарі яких рівномірно розміщені слабо помітні дрібні судини. В даній групі листяних порід помітна тільки межа річного шару і немає розмежування на ранню і пізню, зони на відміну від хвойних і листяних кільцесудинних порід.

МАКРОБУДОВА ДЕРЕВИНИ:ЗАБОЛОНЬ.

ЯДРО,СПІЛА ДЕРЕВИНА. ПРОЦЕС ЯДРОУТВОРЕННЯ.

Темнозафарбована частина деревини називається ядром, а поверхнева, світла зона-заболонню.

Породи, які мають ядро називаються ядровими.

Породи, у яких центральна частина стовбура.невідрізняючись по ко­льору від поверхневої, містить (в ростучому дереві) значно менше води, називаються спілодеревними.

Породи, у яких між деревиною центральної і периферійної частини стовбура немає різниці ні в кольорі, ні в містимому води, називають­ся заболонними.

Ядрові породи: модрина, сосна, кедр, тис, ялівець, дуб, ясень, ільм, в'яз, берест (карагач), каштан, біла акація, бархат амурський , шовковиця, платан, горобина, черешня, грецький горіх, тополя, верба.

Заболонні породи: граб, клен, ліщина, груша, береза, липа, вільха.

Спілодеревні породи: ялина, ялиця, бук, осика.

Ядро утворюється не зразу. У дуба воно з'являється рано (на 8-12 році), тому заболонь у нього вузька. У сосни пізніше (30-35 років), тому заболонь широка. Перехід від заболоні до ядра може бути різким (тис, шовковиця) або поступовим (грецький горіх, ялівець). З віком розміри ядра збільшуються.

Розмір заболоні залежить від умов виростання (грунтів. вологості). У різних порід змінюється ширина заболоні по висоті стовбура. Так у хвойних порід (сосна, ялина) вона поступово зменшується, а у дуба за­лишається без зміни.

В ростучому дереві заболонь служить для проведення води вверх по стовбуру (з коренів в крону) і для відкладання запасних поживних ре­човин.

В ростучому дереві ядро виконує головним чином механічну роль, надаючи стовбуру стійкість; разом з тим воно може служити сховищем води (дуб, в'яз).

Ядро утворюється, в сформованій деревині, що складається з мертвих здерев'янілих клітинних стінок у результаті відкладань на стінках відмерлих клітин екстрактивних речовин. Це барвники і дубильні речо­вини, смоли, що фарбують деревину в темні відтінки. Ядроутворення - позитивний біологічний процес деревних рослин, який консервує внутрішні відмерлі шари деревини, підвищуючи їх стійкість.

Внаслідок закупорювання водопровідних шляхів деревина ядра мало проникна для води і повітря, що має позитивне значення при виготов­ленні тари під рідкі товари (наприклад, винні бочки) і від'ємне зна­чення при просочуванні антисептинами (ядро не просочується).

Розміри, ядра і заболоні на попеоечиому перетині мають важливе прак­тичне значення. У порід де заболонь вузька (1-2 см), пилена продукція виготовлятиметься тільки з ядра, а заболонь буде у відходах. У сосни і ясеня (заболонь широка) заготовки матимуть різнорідну дере­вину і виявлятимуть неоднакові фізичні властивості в процесі сушки, що негативно впливає на якість.

ВЛАСТИВОСТІ,ЯКІ ВИЗНАЧАЮТЬ ЗОВНІШНІЙ ВИД ДЕРЕВИНИ:

ХАРАКТЕРИСТИКА.МЕТОДИ ВИЗНАЧЕННЯ І ЩО ЇХ УТВОРЮЄ.

До групи властивостей,які характеризують зовнішній вид деревини.відносять­ся колір,блиск,текстура і макроструктура,а також запах.

колір.

Класичні фізичні уявлення трактують колір як відбитий потік променів світ­ла, що здатні прийматись органами зору.

Деревина має властивості вибірково поглинати світлові промені, і, тому відбитий світловий потік має інший спектральний склад.

У деревинознавстві деревину характеризують описово, використовуючи зорові образи, що дають абстрактне уявлення про кольорові відтінки.

Целюлоза забарвлена в білий колір. У процесі росту клітин оболонок деревини просочуються барвниками, дубильними речовинами і смолами, що приводить до зміни кольору, який залежить від екологічних умов і біологічних особливостей окремих деревних порід. Породи помірного клімату формують деревину світлих відтінків,а деревини порід тропічного поясу забарвлена в темні відтінки.

У межах кліматичного поясу диференціація кольору деревини буде пов'язана з біологічним видом. Наприклад, такі породи, як дуб, акація біла, ільм, горіх грець­кий, мабуть мають темні відтінки з індивідуальними особливостями, що притаманні кожній з цих порід. У межах кожної породи колір може змінюватися від світлих до темних відтінків. Такі зміни пов'язані із віком і частково з умовами виростання. В старшому віці деревина набуває темного забарвлення. У сприятливих умовах виро­стання також формується деревина темних відтінків.

Колір може служити ознакою для визначення деревини і є важливою якісною характеристикою при доборі для оздоблення приміщень і різноманітних виробів.

Крім абстрактної порівнювальної характеристики кольору, яку широко викори­стовують у побуті, визначають реальний колір з допомогою приладів (колориметрів)

Колір характеризується такими параметрами: лямбда-кольоровим відтінком, нм;

Р-частотою,%; ро - яскравістю (світлістю),%.

Кольровий відтінок характеризується довжиною хвилі лямбда чистого спекрального кольору. Якщо він змішується з білим, то ступінь насичення його зменшується, тобто зменшується Р (від 100% до О) у процесі розбавлення чистого кольору білим. У природі не існує чистих спектральних відтінків. Різноманітні кольорові відтінки є різним ступенем домішки білого кольору до чистих кольорів. Для більш повної характеристики кольору освітленого предмета визначають його яскравість в процентах відображеної енергії світла. Найбільшу кількість енергії світла відбиває ідеально біла поверхня, коефіцієнт відбивання наближається до одиниці, а чорної поверхні - до нуля.

Жовтий спектор відповідає кольоровим відтінкам деревини. Довжина хвилі міститься в діапазоні 575...585 нм; з чистотою Р забарвлення деревини - в межах від 20-70%.

На практиці колір деревини можна визначити колориметрами або з допомогою порівняння з атласом кольорових відтінків. На окремих листах альбому нанесене забарвлення одного відтінку, але різного насичення і яскравості. Методом добору ідентичного забарвлення в альбомі із зразком деревини встановлюють параметри кольору лямбда, Р і ро.

Блиск.

Здатність деревини спрямовано відбивати світловий потік променів називають блиском. Відомо, що строго спрямовано відбивається світло від дзеркальної пове­рхні, в якої нерівності менше половини світлової хвилі. Деревина - матеріал прос­тий,і навіть ідеально оброблена її поверхня буде матовою. Більшість вітчизняних видів деревних порід мають деревину світлих відтінків, причому білий колір деревини, витриманої в часі, набирає жовтого забарвлення, що пов'язано із влас­тивістю лігніну жовтіти на світлі.

Зорове сприйняття блиску буде залежати від освітлення середовища, в якому визначають даний параметр. Крім того, власне колір, чистота обробки поверхні і напрям повздовжнього перетину будуть впливати на білизну. Часково блиск збіль­шується на радіальних перетинах у деревині з широкими серцевинними променями, блиск зростає також у порід із білим кольром і рівною будовою. Шовковистий блиск мають явір, бархат амурський, а з іноземних порід деревина махагоні (червоного дерева). Наведені породи мають різні кольорові відтінки, але їх блиск значно більший порівняно з іншими породами із світлими відтінками деревини.

Блиск більшості порід, визначений блискоміром ФБ-2 знаходиться в межах 6,4 ... 16,2%.

Змінюється білизна деревини однієї породи залежно від перетину: на тангенціальних перетинах процент значно більший, ніж на радіальних. Ця особливість виражена у порід, що манють нерівномірну структуру річних шарів. Породи, дереви­на яких має рівномірну будову відзначаються однаковою білизною на вісх пов­здовжніх перетинах.

Рівномірною білизною на повздовжніх перетинах відзначається явір, груша, слива. Причому блиск зростає при зменшенні лямбда і Р і збільшенні . Текстура.

Рисунок утворений на поверхні перетину деревини, називають текстурою. Різно­манітність текстур підкреслюється кольором і блиском анатомічних елементів. Змінюючи напрям перетину деревини, можна створювати різноманітні структури. Різні кольорові відтінки анатомічних елементів деревини, їх кількісне співвід­ношення, форма і розміри на мікроскопічному рівні визначають різноманітність текстури. Рисунок перетину деревини не лежить в одній площині, а утворюється макрорельєф - об'ємна текстура. Сприйняття текстури деревини залежить від її оптичних властивостей і насамперед від умов відбиття світла. Макрорельєф утво­рений анатомічними елементами деревини, відбиває світло розсіяно. Ступінь роз­сіювання світлових хвиль залежить здебільшого від пористості деревини і чистоті поверхні обробки. Такі анатомічні елементи, як волокна лібріформа і серцевинні промені, за інших рівних умов відбивають світло більш спрямовано. Різниця в ко­льорових відтінках анатомічних елементів ранньої та пізньої зон річних прирос­тів підкреслює декоративність деяких листяних і більшості хвойних порід. Відби­вання світла серцевинними променями на радіальних перетинах створює "дзеркаль­ну текстуру". Ті самі серцевинні промені на тангенціальних перетинах,що виявляються у вигляді веретеноподібних тілець, утворюють лускоподібну текстуру із матовим відтінком. Слід відзначити і ту особливість, що декоративність дере­вини одного біологічного виду змінюється у зв'язку із віком, індивідуальною зміною та умовами виростання.

Традиційно кращу текстуру отримують із кільцесудинних листяних порід (ясень, дуб, ільм, берест, каштан посівний, бархат амурський). Із розсіяносудинних цінять­ся як декоративно-текстурні бук, платан, клен, явір, груша, яблуня та інші. Серед хвойних порід гарну текстуру деревини мають тис ягідний і модрина. Декоратив­ність деревини окремих порід підкреслюється аномальною макротекстурою. Високо-декоративні аномальні текстури характерні для деревини карельської берези, явора "пташине око", ясеня, ільма, бука із хвилястою звилкуватістю деревини, наростів (капів), які мають переплутану або хвилясту звилкуватість деревини.

Текстура карельської берези нагадує візерунок мармуру. Деревина явору "пта­шине око" і явора із хвилястою звилкуватістю деревини зустрічається в Україн­ських Карпатах. Макроструктура.

Зовнішній вигляд деревини круглих лісоматеріалів на рівні макроструктури можна використати для оцінки їх якості.Основні показники макроструктури: ширина річних шарів в сантиметрах, кількість річних шарів в 1 см і пізня деревина в процентах .

Визначають макроструктурні показники на торцевій гладкій поверхні розміром не менше 2х2 см. На цій площі позначають точками ціле число річних шарів і між ними проводять перпендикуляр до річних шарів. Відстань між точками вимірюють маштабною лінійкою з точністю до 0.5 мм і підраховують кількість річних шарів на цій ділянці вимірювання N.Кількість річних шарів п в 1 см (з точністю до половини річного шару)

Середню ширину річних шарів S, мм, вираховують, розділивши l, мм, на N. Для визначення процента пізньої деревини потрібно на ділянці вимірювання l виміряти пізні зони сігма вимірювальною лупою із ціною поділки 0.1 мм. Виміряні пізні зони додають і визначають процент пізньої деревини на ділянці вимірюва­ння: ____________

де -сумарна ширина пізніх зон, мм; l - довжина ділянки,в межах якої вимірю­вались пізні зони, мм.

Макроструктура деревини враховується в сортиментах спеціального призначен­ня (авіаційні, резонансні, лижні заготовки тощо), які повинні відповідати певній механічній якості, і суттєво впливає на технологічні процеси деревообробки.

Запах.

Запах деревини залежить головним чином від наявних в ній ефірних масел, смол і дубильних речовин. Найбільшим сильним запахом володіє деревина дере­вина хвойних порід. Практичне значення запах набуває при використанні дереви­ни для виготовлення тари під харчові товари (масло, мід).