Макроскопическое и микроскопическое строение древесины

МИНОБРНАУКИ РОССИИ
Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение
высшего профессионального образования
«Ухтинский государственный технический университет»
(УГТУ)
Макроскопическое и микроскопическое
строение древесины
Методические указания
Ухта, УГТУ, 2013
УДК 674.03
ББК 37.11
Б 91
Бурмистрова, О. Н.
Б 91
Макроскопическое и микроскопическое строение древесины
[Текст] : метод. указания / О. Н. Бурмистрова, М. А. Воронина. – Ухта :
УГТУ, 2013. – 44 с.
Методические указания предназначены для выполнения лабораторных
работ по дисциплине «Древесиноведение, лесное товароведение» для студентов
направления подготовки 250400 «Технология лесозаготовительных и деревоперерабатывающих производств».
Содержание методических указаний соответствует рабочей программе.
УДК 674.03
ББК 37.11
Методические указания рассмотрены и одобрены заседанием кафедры
технологии и машин лесозаготовок (протокол №08 от 24.06.2013).
Рецензент: М. В. Коломинова, доцент кафедры технологии и машин лесозаготовок УГТУ, кандидат техн. наук.
Редактор: М. А. Воронина, ассистент кафедры технологии и машин лесозаготовок УГТУ.
Корректор и технический редактор: Т. К. Шпилёва.
В методических указаниях учтены замечания рецензента и редактора.
План 2013 г., позиция 193.
Подписано в печать 30.09.2013. Компьютерный набор.
Объём 44 с. Тираж 100 экз. Заказ №278.
© Ухтинский государственный технический университет, 2013
169300, Республика Коми, г. Ухта, ул. Первомайская, д. 13.
Типография УГТУ.
169300, Республика Коми, г. Ухта, ул. Октябрьская, д. 13.
ОГЛАВЛЕНИЕ
Введение ..................................................................................................................... 4
ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА № 1
Макроскопическое строение древесины................................................................. 5
ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА № 2
Хвойные породы....................................................................................................... 14
ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА № 3
Лиственные породы ................................................................................................. 19
Кольцесосудистые породы ...................................................................................... 20
Рассеянно-сосудистые породы................................................................................ 23
ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА № 4
Микроскопическое строение древесины ............................................................... 32
Контрольные вопросы.............................................................................................. 44
Библиографический список..................................................................................... 44
3
Введение
Настоящие методические указания предназначены для оказания помощи
студентам в закреплении теоретического материала по макроскопическому и
микроскопическому строению древесины и приобретению навыков в определении древесных пород.
Методические указания состоят из четырёх лабораторных работ.
В первой работе студент, ознакомившись с описанием основных макроскопических признаков, должен визуально или с помощью лупы отыскать эти
признаки на образцах древесины.
Во второй и третьей работе студент должен с помощью соответствующего описания распределить образцы на три группы: хвойные; лиственные кольцесосудистые; лиственные рассеяно-сосудистые. Получив одобрение преподавателя по правильности этого распределения, он должен самостоятельно определить породу образцов каждой группы. Для этого в методических указаниях
приведены тексты определителей наиболее распространённых пород.
После защиты третьей работы студент подвергается промежуточному
контролю в виде тестирования.
В четвертой работе студент должен ознакомиться с микроскопическим
строением древесины, делая зарисовки и описания основных анатомических
элементов.
Завершается цикл работ ответами на контрольные вопросы.
4
ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА № 1
МАКРОСКОПИЧЕСКОЕ СТРОЕНИЕ ДРЕВЕСИНЫ
Макроскопическим называется строение древесины, которое можно рассмотреть невооруженным глазом.
Макроскопическое строение древесины изучают на образцах, имеющих
форму трёхгранной призмы, стороны которой совпадают с плоскостями главных разрезов ствола: поперечным, радиальным; тангенциальным (рисунок 1).
Рисунок 1 – Схема образца древесины
К основным признакам макростроения древесины относятся: ядро; заболонь; годичные слои; сердцевинные лучи; сосуды; смоляные ходы; прожилки.
Заболонь и ядро. Изучая макроскопическое строение древесины, можно
обнаружить, что у одних пород древесина окрашена равномерно, а у других
центральная часть темнее наружной. Темноокрашенная часть называется
ядром, а наружная светлая зона – заболонью. У некоторых пород центральная
часть, не отличаясь по цвету от наружной, содержит (в растущем дереве) значительно меньше воды и называется спелой древесиной. Породы, имеющие ядро, называются ядровыми, а породы со спелой древесиной – спелодревесными.
Если же между центральной и периферической частями древесины нет разницы
ни в цвете, ни в содержании воды, то породы называются заболонными.
5
Полагают, что ядро образуется у всех пород, только у одних тёмная окраска его возникает всегда или при определённых условиях, а у остальных оно
остаётся светлым. Следовательно, спелая древесина – это неокрашенное ядро.
Окрашенное ядро среди хвойных пород имеют лиственница, сосна, кедр,
тис, можжевельник; среди лиственных – дуб, ясень, вяз, ильм, карагач, грецкий
орех, тополь, ива, рябина и др. К заболонным породам относятся многие лиственные – берёза, ольха, липа, граб, клён, самшит, груша, орешник и др. Спелую
древесину среди хвойных пород имеют ель и пихта, а среди лиственных – бук,
осина и некоторые другие.
В раннем возрасте древесина всех пород состоит только из заболони, и
лишь с течением времени у некоторых пород образуется ядро. У одних пород
образование ядра начинается рано (у дуба, например, на 8...12-й год) и заболонь
бывает узкой. У других пород ядро образуется значительно позднее (у сосны в
возрасте 30...35 лет), что обусловливает наличие широкой заболони. Переход от
заболони к ядру может быть резким (тис) или постепенным (грецкий орех).
С возрастом диаметр ствола увеличивается, и доля ядра возрастает за счёт
перехода части заболонной древесины в ядровую. Так, у дуба объём ядра при
диаметре ствола 15 см составляет примерно 50% объёма заболони; при диаметре 30 см ядро в 3...5 раз больше заболони по объёму, а при диаметре 60 см на
заболонь приходится всего 10% объёма ядра.
Размеры заболони зависят от условий произрастания. Так, у дуба наиболее широкая заболонь наблюдается в стволах деревьев, произрастающих на солонцовых почвах, а наименьшая – в пойменных дубравах. В стволах сосны из
Республики Коми относительное содержание заболони возрастает с ухудшением условий произрастания. Ширина заболони по высоте ствола у хвойных пород (сосна, ель) постепенно уменьшается, а у дуба остаётся почти без изменения; в то же время доля площади поперечного сечения ствола, приходящегося
на заболонь, увеличивается вверх по стволу. Для сосны из Республики Коми и
Красноярского края ширина заболони с возрастом увеличивается, а после
100...120 лет начинает уменьшаться главным образом за счёт уменьшения ширины годичного прироста древесины.
В растущем дереве заболонь служит для проведения воды вверх по стволу (из корней в крону) и для отложения запасных питательных веществ.
Образование ядра зависит от породы, возраста, условий прорастания и
других факторов; в известной мере оно связано с жизнедеятельностью кроны.
Процесса ядрообразования заключается в отмирании живых элементов древесины, закупорке водопроводящих путей, отложении смолы и углекислого каль6
ция. Древесина в этой зоне пропитывается дубильными и красящими веществами, в результате чего темнеет, её плотность несколько увеличивается, возрастает стойкость к гниению. Вследствие закупорки водопроводящих путей древесина ядра мало проницаема для воды и воздуха, что имеет положительное значение при изготовлении из древесины тары под, жидкие товары и отрицательное – при пропитке древесины антисептиками (ядро обычно не пропитывается).
В растущем дереве ядро придаёт стволу устойчивость; вместе с тем ядро
может служить хранилищем для воды (дуб, вяз).
Годичные слои. Каждый год на стволе откладывается слой древесины.
На поперечном срезе годичные слои имеют вид концентрических кольцевых
полос разной ширины.
Годичные слои заметны у многих пород, но особенно хорошо у хвойных.
На радиальном разрезе годичные слои имеют вид продольных параллельных
полос, а на тангенциальном – извилистых U-образных полос (рисунок 2).
Ширина годичных слоёв сильно колеблется в зависимости от многих
факторов: породы, возраста, условий произрастания, положения в стволе. Наиболее узкие годичные слои (до 1 мм) образуются у медленно растущих пород
(самшита), а наиболее широкие (1 см и больше) характерны для быстро растущих пород (тополя, ивы).
В стволе дерева годичные слои шире, чем в ветвях. В молодом возрасте и
при благоприятных условиях роста образуются более широкие годичные слои.
По радиусу ствола ширина годичных слоёв не остаётся постоянной и изменяется так: у сердцевины располагается ряд сравнительно узких годичных
слоев, затем следует зона более широких слоёв, а дальше по направлению к коре ширина слоёв постепенно уменьшается. Площадь годичного слоя сначала
довольно быстро увеличивается в направлении от сердцевины к коре, достигает
максимума, после чего постепенно уменьшается.
Рисунок 2 – Годичные слои на поперечном (а), радиальном (б) и
тангенциальном (в) разрезах древесины сосны
7
На интенсивность годичного прироста влияют особенности метеорологических условий того или иного года, и по ширине годичных слоёв можно проследить многолетние изменения климата. Эти вопросы рассматривает научная
дисциплина дендро-климатология (от греч. Dendron – дерево).
По высоте ствола ширина годичных слоёв нормально возрастает от комля
к вершине, что делает ствол полнодревесным, т. е. приближающимся по форме
к цилиндру. Однако у деревьев, выросших на свободе, самые широкие годичные слои находятся в нижней части ствола, что придаёт стволу конусообразную
форму (сбежистый ствол).
У некоторых пород на поперечном разрезе наблюдается волнистость годичных слоёв, например у граба, тиса, можжевельника; у бука и ольхи граница
между годичными слоями в местах пересечения её широкими сердцевинными
лучами (см. далее) загибается внутрь (к сердцевине), что также придаёт слоям
волнистый вид.
Годичные слои на противоположных сторонах ствола иногда имеют неодинаковую ширину; если такая неравномерность распространяется на большое
число соседних годичных слоёв, то ствол приобретает эксцентричное строение,
причиной которого часто является неравномерное развитие кроны и корневой
системы (деревья опушек) или действие ветра, вызывающее изгиб ствола. Особенно хорошо заметно эксцентричное строение в боковых ветвях; лиственных
пород сердцевина ветви бывает смещена ближней стороне, а у хвойных – к
верхней.
У многих пород четко видно, что годичный слой состоит из частей: внутренней, обращенной к сердцевине е светлоокрашенной и мягкой части – ранней
древесины (она образуется в первой половине вегетационного периода), и наружной, обращенной к коре более темной и твердой – поздней древесины. Различие между ранней и поздней древесиной сильнее выражено в хвойных породах (особенно в лиственнице) и в меньшей мере – во многих лиственных породах, поэтому годичные слои хорошо видны в хвойных породах и слабо заметны
в лиственных.
В растущем дереве по ранней древесине годичных слоёв происходит передвижение воды вверх по стволу, а поздняя древесина выполняет преимущественно механические функции. В зависимости от породы, возраста, условий
произрастания, положения в стволе соотношение между ранней и поздней древесиной может сильно изменяться.
В хвойных породах: содержание поздней древесины в годичных слоях в
направлении от сердцевины к коре сначала увеличивается, достигает максиму8
ма, а затем в слоях, расположенных ближе к коре, уменьшается. По высоте
ствола содержание поздней древесины убывает по направлению от комля к вершине и может снизиться в 1,5...2 раза.
Свойства ранней и поздней древесины годичного слоя существенно отличаются. У некоторых пород различия особенно ярко выражены. Например, у
лиственницы и дуба, поздняя древесина плотнее ранней (соответственно в 2,3 и
1,5 раза), больше усыхает (в 1,8 и 1,4 раза), прочнее при растяжении (в 3,4 и
2,3 раза).
У ели прочность на растяжение вдоль волокон поздней древесины в
2,7 раз больше, чем ранней. Жёсткость поздней древесины также значительно
выше, чем ранней.
Поскольку поздняя древесина плотнее, прочнее и темнее ранней, от количества именно поздней древесины зависят плотность, прочность, а также, в значительной мере, и цвет древесины в целом.
Сердцевинные лучи (рисунок 3). На поперечном разрезе некоторых
пород (например дуба) хорошо видны светлые блестящие линии, расходящиеся от сердцевины к коре по радиусам и называемые сердцевинными лучами. Сердцевинные лучи есть в древесине всех пород, но лишь у немногих
пород они настолько широки, что ясно видны на поперечном разрезе невооружённым глазом.
Ширина сердцевинных лучей, измеряемая на поперечном разрезе ствола,
колеблется в зависимости от породы от 0,005 до 1 мм. По ширине различают
три типа лучей:
1) очень узкие, не видимые невооружённым глазом;
2) узкие, трудно различимые невооружённым глазом;
3) широкие, ясно видимые невооружённым глазом. Последние могут быть
настоящими или ложноширокими (агрегатными), т. е. состоящими из пучка
близко расположенных друг к другу узких лучей.
Настоящие широкие лучи имеют дуб, бук и платан; ложноширокие (агрегатные) лучи – граб, ольха и лещина. Узкие, но всё же различимые невооружённым глазом лучи у древесины клёнов, ильмовых пород (вяза, ильма, карагача), липы, кизила и некоторых других. Очень узкие лучи, которые можно лишь
иногда заметить на строго радиальном разрезе (лучше расколе), свойственны
древесине всех хвойных и многих лиственных пород (ясеня, берёзы, осины, тополя, ивы, груши, рябины и др.). У некоторых пород лучи расширяются при пересечении границ годичных слоёв (бук).
9
Рисунок 3 – Вид сердцевинных лучей на поперечном (а), тангенциальном (б),
радиальном (в) разрезах древесины
На радиальном разрезе древесины сердцевинные лучи заметны в виде поперечных блестящих полос или пятен, окрашенных темнее или светлее окружающей древесины (рисунок 3б). Ширина полосок зависит от высоты лучей, а
длина – от степени совпадения плоскости разреза с направлением луча. У некоторых пород эти полоски образуют на радиальном разрезе красивый рисунок
(платан, клён, ильм и др.).
На тангенциальном разрезе сердцевинные лучи имеют веретено – или чечевицеобразную форму (рисунок 3в); высота их в зависимости от породы колеблется в широких пределах (от 50 мм у дуба до долей миллиметра у хвойных пород).
В растущем дереве сердцевинные лучи служат в основном для проведения воды и питательных веществ в горизонтальном направлении и для хранения запасных питательных веществ зимой. Они выполняют определённую механическую функцию.
Число сердцевинных лучей в древесине очень велико. Так у березы на
2
1 см поверхности тангенциального разреза насчитывается свыше 3000 лучей, а
у можжевельника, у которого сердцевинные лучи чрезвычайно узкие, – до
15000. Больше всего сердцевинных лучей находится в нижней части ствола.
Выше по стволу (по направлению к кроне) число лучей уменьшается, а в области кроны возрастает. Число и размеры сердцевинных лучей (ширина и высота)
увеличиваются в направлении от сердцевины к коре. Объём сердцевинных лучей зависит от породы – от условий произрастания. Объём лучей резко различен у листопадных (лиственных) и вечнозелёных (хвойных) пород. В древесине
хвойных пород на долю сердцевинных лучей в среднем приходится 5...8% общего объёма древесины, лиственных – около 15%, т. е. в 2,5...3 раза больше.
Даже лиственница, сбрасывающая на зиму хвою, содержит почти вдвое больше
лучей (по объёму), чем вечнозелёные хвойные (сосна, ель), выросшие в одинаковых с ней условиях.
10
Сосуды (рисунок 4). На поперечном разрезе древесины некоторых лиственных пород (дуба, грецкого ореха и др.) можно заметить небольшие отверстия, представляющие собой поперечные разрезы сосудов, имеют форму трубок разной величины и являются характерным элементом строения древесины
лиственных пород (у хвойных пород сосудов нет). В растущем дереве по сосудам из корней в крону поднимается вода.
Сосуды делят на: крупные, ясно видимые невооружённым глазом, и мелкие, не различимые невооружённым глазом. У ряда пород мелкие сосуды собраны в группы, которые можно обнаружить без микроскопа. Крупные сосуды
чаще сосредоточены только в ранней зоне годичного слоя и образуют на поперечном разрезе пористое кольцо (например у дуба), реже крупные сосуды распределены по годичному слою равномерно (например у грецкого ореха). Собранные в группы мелкие сосуды при наличии крупных сосудов в ранней зоне
располагаются в поздней зоне, где они заметны благодаря более светлой окраске. Если крупных сосудов нет, то мелкие сосуды у большинства пород рассеяны по всему слою; однако их число и величина несколько уменьшаются по направлению к внешней границе слоя.
Рисунок 4 – Типы группировок сосудов в древесине лиственных пород
а, б, в – кольцесосудистые породы с радиальным, тангенциальным и рассеянным
расположением групп мелких сосудов; г – рассеянососудистая порода
Описанное распределение сосудов позволяет разделить лиственные породы на кольцесосудистые с кольцом крупных сосудов в ранней зоне каждого годичного слоя (рисунок 4а, б, в) и рассеянно-сосудистые, у которых сосуды, независимо от их величины, распределены по годичному слою более или менее
равномерно (рисунок 4г).
Резкая разница между ранней и поздней зоной делает годичные слои в
кольцесосудистых породах хорошо заметными. В то же время у рассеянососудистых пород нет различия между названными зонами, поэтому годичные
слои имеют однородное строение и границы между ними плохо заметны.
Кольцесосудистыми лиственными породами являются дуб, ясень, каштан
съедобный, вяз, ильм, карагач, бархатное дерево, фисташка и некоторые другие.
11
К рассеяннососудистым относится большинство лиственных пород; среди них с
крупными сосудами – грецкий орех и хурма, а с мелкими сосудами – берёза,
ольха, рябина, бук, липа, клён, платан, тополь, ива, груша, лещина и другие.
Скопление мелких сосудов в поздней зоне образуют различный рисунок.
Радиальная группировка мелких сосудов в виде светлых язычков пламени (рисунок 4а) характерна для дуба, каштана; тангенциальная группировка – волнистые, иногда прерывистые линии (рисунок 4б) – для ильма, вяза, береста. Рассеянная группировка в виде отдельных светлых точек (рисунок 4в) наблюдается
у ясеня.
На продольных разрезах сосуды, особенно крупные, бывают заметны в
виде бороздок. Сосуды редко проходят в стволе строго вертикально, на продольных разрезах бороздки сравнительно короткие, так как разрез попадает
только часть сосуда. Диаметр крупных сосудов 0,2...0,4 мм, мелких –
0,016...0,1 мм. Длина сосудов обычно не превышает 10 см, но у дуба достигает
3-6 м, а у ясеня – даже до 18 м. Объём сосудов у разных пород колеблется в
широких пределах, а для каждой породы зависит от условий произрастания. По
радиусу ствола размер сосудов сначала увеличивается по направлению от сердцевины к коре, достигает максимума, после чего остаётся постоянным или несколько уменьшается. Сосуды, являясь слабыми элементами, понижают прочность срубленной древесины. Наличием сосудов объясняется повышенная проницаемость жидкостями и газами древесины лиственных пород по направлению вдоль волокон.
Смоляные ходы. Для древесины ряда хвойных пород характерно присутствие смоляных ходов – тонких, наполненных смолой каналов. Они имеются
в древесине сосны, кедра, кедра, лиственницы и ели. В древесине пихты, тиса и
можжевельника смоляных ходов нет. По расположению в стволе различают
вертикальные и горизонтальные смоляные ходы; последние проходят по сердцевинным лучам и образуют с вертикальными ходами общую смолоносную
систему. Благодаря этой системе обеспечивается добыча смолы подсочкой. Невооруженным глазом можно рассмотреть только вертикальные смоляные ходы,
которые на поперечном разрезе заметны преимущественно в поздней зоне годичных слоёв в виде беловатых точек.
Наиболее крупные смоляные ходы у кедра – их диаметр в среднем
0,14 мм, диаметр смоляных ходов у сосны – 0,1 мм, у ели – 0,09 мм, у лиственницы – 0,08 мм. Длина ходов – в пределах 10...80 см.
Наибольшее число смоляных ходов у сосны, довольно много их у кедра,
меньше у лиственницы, ещё меньше у ели. У двух последних пород смоляные
12
ходы занимают не более 0,2% общего объёма древесины. Однако даже у пород
с крупными и многочисленными смоляными ходами их доля в общем объёме
древесины менее 1%. Поэтому сами по себе ходы не могут оказать влияние на
свойства древесины, но заполняющая их смола повышает стойкость древесины
к гниению.
Прожилки (сердцевинные повторения) – это локальные изменения
строения древесины, вызванные повреждением камбия насекомыми.
Они выглядят в виде буроватых черточек на поперечном разрезе и продолговатых узких тёмных полосок различной длины и формы на радиальном и
тангенциальном разрезе.
Прожилки являются диагностическим признаком древесины берёзы, груши и ольхи.
13
ОСНОВНЫЕ ЛЕСНЫЕ ПОРОДЫ И ИХ ИСПОЛЬЗОВАНИЕ
Из пород, составляющих лесной фонд России, к основным относят те породы, каждая из которых занимает более 0,1% лесной площади страны. Ниже
приведена краткая характеристика основных пород, произрастающих в России
и сопредельных регионах, относящихся к территории бывшего СССР, а также
мало распространённых, но ценных или интересных по строению и свойствам
пород.
ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА № 2
ХВОЙНЫЕ ПОРОДЫ
В отечественных лесах преобладают хвойные породы.
Лиственница. Самая распространенная в России порода. На её долю приходится 2/5 всей покрытой лесом площади и 1/3 запасов древесины нашей
страны. Наибольшее хозяйственное значение имеют виды: лиственница даурская (гмелина) или лиственница сибирская, лиственница Сукачёва. Преобладающая порода – лиственница даурская – широко распространена на Дальнем
Востоке и в Восточной Сибири. Лиственница сибирская произрастает в основном в Западной Сибири и частично в Восточной Сибири. Лиственница Сукачева встречается на севере европейской части России и северо-западе Сибири. На
Камчатке растёт лиственница курильская. В Карпатах и Прибалтике произрастает лиственница европейская.
внешний вид
торцовый разрез
Рисунок 5 – Лиственница
Древесина лиственницы имеет ядро красновато-бурого цвета, резко отграниченную узкую белую или слегка желтоватую заболонь, хорошо видимые годичные слои с чёткой внутренней границей между ранней и поздней древесиной,
14
малочисленные и мелкие смоляные ходы. Древесина обладает высокой плотностью и прочностью, малосучковата, стойка против гниения, имеет красивую текстуру. Однако из-за высокой плотности сплав лиственницы затруднён.
Древесина лиственницы легко растрескивается при сушке, раскалывается,
труднее других хвойных пород обрабатывается на станках. Применяется в гидротехнических сооружениях, домостроении, спортивных сооружениях (дорожка олимпийского велотрека в Москве), в виде шпал, рудничной стойки и т. д.
Всё шире пользуется лиственница в производстве мебели, паркета, фанеры, в
гидролизной, целлюлозно-бумажной и других отраслях промышленности.
Сосна. Эта порода занимает около 1/6 площади всех лесов. Наиболее распространена сосна обыкновенная – на севере до границы лесной зоны, на юге
граничит с чернозёмной полосой, заходя в Крым и на Кавказ, простирается с
запада на восток до Амура.
внешний вид
торцовый разрез
Рисунок 6 – Сосна
Древесина сосны имеет слегка розоватое ядро, которое со временем становится буровато-красным, широкую заболонь от желтоватого до розоватого
цвета, хорошо видимые годичные слои чёткой границей между ранней и поздней древесиной, довольно крупные и многочисленные смоляные ходы. Древесина средней плотности, достаточно высокой прочности, стойка против гниения, хорошо обрабатывается. Она используется в строительном машиностроении, мебельном производстве, на железнодорожном транспорте, в тарном производстве, для крепления горных выработок и др. Широко используется как
сырьё для химической переработки с целью получения целлюлозы, кормовых
дрожжей; из сосны добывают живицу. Лесоматериалы из сосны в больших количествах экспортируются.
15
Ель. Ель занимает примерно 1/8 часть покрытой лесом площади. Наиболее распространены ель обыкновенная и ель сибирская; первая из них произрастает на европейской части страны в полосе, что и сосна, вторая – от Урала до
Приморья и северной широты до Саян и Алтая. Значительно меньше распространены три вида, произрастающих преимущественно в горах: ель аянская –
на дальнем Востоке, ель восточная – на Западном Кавказе и ель Шренка – в горах Тянь-Шаня.
внешний вид
торцовый разрез
Рисунок 6 – Ель
Ель – безъядровая, спелодревесная порода. Древесина со слабым желтоватым оттенком. Годичные слои хорошо заметны, смоляные ходы малочисленные и мелкие. По прочности, плотности и биостойкости древесина ели несколько уступает древесине сосны. Кроме того, она труднее обрабатывается из-за
обилия сучков и их повышенной твёрдости. Древесина однородного строения,
малосмолистая, имеет устойчивый белый цвет, длинные волокна. Применяется
в тех же областях, что и древесина сосны, но особенно – в целлюлознобумажной промышленности. Кроме того, её используют в производстве музыкальных инструментов (для дек). Из коры ели получают дубильные вещества.
Еловые лесоматериалы идут на экспорт.
Пихта. Наиболее распространены следующие виды: пихта сибирская,
произрастающая на северо-востоке европейской части страны, Урале, в лесной
зоне Сибири; пихта белокорая (на Дальнем Востоке); пихта сахалинская; пихта
кавказская; пихта европейская, или белая (в Карпатах).
Пихта – безъядровая, спелодревесная порода. Древесина по внешнему виду
очень похожа на древесину ели, но отличается отсутствием смоляных ходов.
16
внешний вид
торцовый разрез
Рисунок 7 – Пихта
Наиболее высокими показателями обладает древесина пихты кавказской.
Несколько уступает ей древесина пихты европейской. Древесина обоих видов
используется так же, как и древесина ели. Применение других видов пихты для
изготовления некоторых изделий не допускается в связи с пониженной прочностью древесины.
Кедр. В род, кроме сосны обыкновенной, входят и другие виды, в частности известные под названием кедр. В отечественных лесах произрастают кедр
сибирский, или сосна кедровая сибирская (на северо-востоке европейской части
страны, в Сибири почти до Забайкалья), и сосна кедровая корейская (в южной
части Дальнего Востока); в Карпатах произрастает сосна малорослая, или кедровый стланик, в горах Восточной Сибири и Дальнего Востока – сосна кедровая европейская.
внешний вид
торцовый разрез
Рисунок 8 – Кедр
Древесина имеет ядро светло- или желтовато-розового цвета, нередко отграниченное от широкой желтовато-белой заболони. Годичные слои заметны,
17
переход от ранней древесины к поздней постепенный, растушёванный. Смоляных ходов у кедра меньше, чем у сосны, но они более крупные.
Древесина кедра мягкая, хорошо обрабатывается в разных направлениях,
прочность, как у древесины ели сибирской и пихты сибирской, однако более
стойка к гниению, чем древесина обеих этих пород. Характерная область применения кедра – карандашное производство. Кроме того, кедр применяется в
тех же областях, что сосна и ель. Из кедровых орехов добывают масло для пищевых и технических целей.
Можжевельник. Большинство можжевельников – кустарники. Наиболее
распространены несколько видов арчи. Кара-арча и саур-арча произрастают в горах Туркмении и Киргизии в виде крупных кустарников или небольших деревьев.
арча
лесной
Рисунок – Можжевельник
Арча, так же как и другие можжевельники, относится к ядровым породам
с узкой заболонью. Ядро коричневое, годичные слои волнистые, смоляных ходов нет, сердцевинные лучи не видны.
Древесина арчи имеет плотность 500...700 кг/м3, хорошо обрабатывается режущими инструментами. Её можно использовать для получения карандашной дощечки, однако она сильно коробится; в горах применяется для строительства.
Арчовое масло используют в медицине для лечения кожных и ряда других заболеваний.
18
Тис. Это очень древняя порода.
внешний вид
шишкоягода тиса
Рисунок 10 – Тис
В настоящее время встречаются два вида: тис ягодный европейский, произрастающий в горных лесах Кавказа и Крыма, и тис остроконечный дальневосточный, распространённый в Приморском крае и на Сахалине. Древесина тиса
имеет красно-бурое ядро и резко отграниченную узкую желтовато-белую заболонь. Годичные слои извилистые, смоляных ходов нет. Древесина тиса имеет
красивую текстуру и ценится как отделочный материал, из неё изготовляют высококачественную мебель. Древесину капов применяют для изготовления художественных полок, строганного шпона.
ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА № 3
ЛИСТВЕННЫЕ ПОРОДЫ
Лиственные породы занимают около 20% площади лесов нашей страны.
На этой площади произрастает много разнообразных пород.
Древесина лиственных пород по хозяйственному значению существенно
уступает древесине хвойных пород. Однако для районов Центра европейской
части России характерен процесс смены древесных пород: после рубки вместо
хвойных появляются лиственные (берёза, осина и др.). Значение древесины лиственных пород для этих районов возрастает.
Согласно СТ СЭВ 1263-78 все лиственные породы по твёрдости их древесины делятся на твёрдые и мягкие (рубеж 50 Н/мм2). В следующем далее обзоре породы (виды), отнесённые к мягким, отмечены значком*.
19
КОЛЬЦЕСОСУДИСТЫЕ ПОРОДЫ
Дуб. Наиболее распространён дуб черешчатый, или летний (область распространения), имеет форму клина с основанием на линии С.-Петербург-Одесса
и остриём, выходящим к Южному Уралу.
внешний вид
торцовый разрез
Рисунок 11 – Дуб
Древесина дуба имеет ядро тёмно-бурого или желтовато-коричневого
цвета и узкую желтовато-белую заболонь, на поперечном разрезе в ранней зоне
годичного слоя видны крупные следы, а в тёмной поздней древесине – светлые
радиальные пламевидные полоски, образованные мелкими сосудами и окружающей их паренхимой. Годичные слои и широкие (настоящие) сердцевинные
лучи хорошо заметны на всех разрезах. Древесина прочная, стойкая против
гниения, хорошо гнётся, имеет красивую текстуру и находит многообразное
применение: в виде паркета, строганного шпона для отделки изделий, в мебельной промышленности, машиностроении, в тарном (бочки для вина и пива)
и дубильно-экстрактном производствах.
Ясень. В средней и южной полосе европейской части страны наибольшее
распространение имеет ясень обыкновенный, ясень маньчжурский распространён на Дальнем Востоке.
Ясень – ядровая порода с белой, слегка желтоватой или розоватой заболонью и светло-бурым ядром. На поперечном разрезе в поздней древесине скопления мелких сосудов и паренхимы образуют беспорядочно расположенные
белые точки или черточки (у границы слоя). Годичные слои хорошо видны,
сердцевинные лучи не заметны. Древесина ясеня по свойствам близка к древесине дуба, поэтому и область её применения примерно та же. Древесина ясеня
обладает высокой ударной вязкостью, хорошо гнётся, не даёт отщепов, исполь20
зуется преимущественно в производстве спортивного инвентаря (теннисных
ракеток, хоккейных клюшек и др.).
внешний вид
торцовый разрез
Рисунок 12 – Ясень
Вяз, ильм, берест. Наибольшее значение имеют три вида: вяз гладкий –
произрастает только в европейской части страны, преимущественно в средней
полосе; вяз шершавый, или ильм горный, распространён там же, где и вяз гладкий, а также на Дальнем Востоке; берест (карагач), или вяз полевой, растёт на
юге европейской части региона и в Средней Азии.
внешний вид
торцовый разрез
Рисунок 13 – Ильмовые
Ильмовые – ядровые породы. Годичные слои хорошо различимы, на поперечном разрезе в поздней древесине видны светлые волнистые непрерывные
линии, направленные вдоль годичных слоёв (у вяза, ильма) или под углом к
ним (у береста).
21
Древесина вяза имеет сравнительно широкую желтовато-белую заболонь,
которая постепенно переходит в светло-бурое ядро. Сердцевинные лучи у вяза
заметны только на радиальном разрезе в виде коротких штрихов; они имеют
одинаковый цвет с окружающей древесиной. Сердцевинные лучи можно обнаружить лишь по блеску.
У древесины ильма ядро тёмно-бурое, заболонь узкая. Сердцевинные лучи видны на поперечном разрезе, а на радиальном разрезе, выделяясь более
тёмным цветом и блеском, они создают характерную рябоватость. Берест по
внешнему виду древесины очень похож на ильм.
Древесина вяза, ильма и береста примерно одинакова по свойствам и применяется в одних и тех же областях: для производства мебели, строганного
шпона, в машиностроении, обозном производстве. Древесина ильма и береста,
обладающая красивой текстурой, используется преимущественно как отделочный материал, а также для художественных поделок (капы береста).
Каштан посевной, съедобный. Эта пород произрастает на Кавказе главным образом в западной его части. Каштан* – ядровая порода с узкой сероватобелой заболонью с серовато-бурым ядром. Мелкие сосуды в поздней зоне годичных слоёв образуют радиальные группы в виде язычков пламени. Сердцевинные лучи узкие, незаметные. Древесина каштана по строению и внешнему
виду очень похожа на древесину дуба, отличаясь от неё отсутствием широких
сердцевинных лучей. Однако по физико-механическим свойствам древесина
каштана значительно уступает древесине дуба: прочность при сжатии и статическом изгибе на 30...40%, твёрдость в 2 раза, ударная вязкость в 2,5 раза
меньше.
Малые запасы древесины каштана ограничивают её применение; она идёт
на изготовление клёпки для бочек под вино, применяется в производстве строганного шпона и мебели. Древесина и кора каштана богаты дубильными веществами, вследствие чего все отходы используют для дубильно-экстрактного
производства.
Бархатное дерево, или бархат амурский. Эта порода произрастает на
Дальнем Востоке и в южной части Сахалина. Бархатное дерево* – ядровая порода с узкой заболонью жёлтого цвета, резко отграниченной от коричневатобурого ядра. В поздней зоне годичных слоёв мелкие сосуды образуют группы в
виде коротких чёрточек и дугообразных линий, направленных параллельно
границе слоя. Сердцевинные лучи узкие, малозаметные. Древесина бархатного
дерева по строению и внешнему виду очень похожа на древесину ясеня (отличается от последней узкой жёлтой заболонью и более тёмным цветом ядра).
22
Физико-механические свойства древесины бархатного дерева заметно
ниже, чем у ясеня обыкновенного: плотность и прочность при сжатии вдоль волокон меньше на 30%, прочность при статическом изгибе – на 60%, ударная
вязкость и твёрдость – почти в 2 раза.
Благодаря лёгкости обработки и красивому внешнему виду древесина
бархатного дерева применяется в производстве мебели и строганного шпона.
Кора отличается сильно развитым пробковым слоем и идёт на изготовление
укупорочной пробки мелких размеров.
Фисташка. Фисташка туполистная, или кевовое дерево, произрастает в
Закавказье и в Крыму, а фисташка настоящая – в Средней Азии.
Фисташка относится к ядровым породам, обладает широкой желтоватобелой заболонью, резко отграниченной от ядра, которое в свежесрубленном состоянии имеет зеленовато-бурый цвет. При камерной сушке или длительном
хранении ядро становится красновато-бурым. Крупные сосуды в заболони и
ядре закупорены тиллами. Мелкие сосуды в поздней зоне годичных слоёв образуют косорадиальные линии. Сердцевинные лучи очень узкие, незаметные. В
древесине по сердцевинным лучам проходят горизонтальные камедносмоляные ходы, а в коре имеются вертикальные ходы.
Древесина очень плотная, твёрдая, износостойкая, трудно раскалывается,
маслянистая на ощупь; применяется в машиностроении.
РАССЕЯННО-СОСУДИСТЫЕ ПОРОДЫ
Берёза. Наибольшее распространение и значение имеют два вида: берёза повислая* или бородавчатая*, названная так из-за бородавок на молодых побегах, и
берёза пушистая*, получившая своё название из-за опушенных побегов и листьев.
внешний вид
торцовый разрез
Рисунок 14 – Берёза
23
Область распространения обоих видов очень широка (2/3 площади всех
лиственных лесов страны), на севере доходит до тундры, на юге – до Крыма и
Кавказа, с запада на восток – до Яблонового хребта, причём в более северных и
восточных районах растёт берёза пушистая.
Из дальневосточных видов отметим березу жёлтую, или ребристую*, произрастающую в бассейнах Амура и Уссури; берёзу Эрмана, растущую на каменистых россыпях Сахалина, Камчатки, Охотского побережья, хребта Сихотэ-Алинь;
берёзу чёрную, или даурскую, растущую в Забайкалье и Приморском крае; берёзу
железную, произрастающую в Приморском крае. Тёмно-корые берёзы Восточной
Сибири и Дальнего Востока часто называют каменными берёзами.
Берёза – безъядровая порода. Древесина белая, с желтоватым или красноватым оттенком. Годичные слои заметны плохо. Сердцевинные лучи видны
лишь на строго радиальных разрезах (расколах). Для древесины берёзы повислой характерны сравнительно высокие прочность, твёрдость, ударная вязкость,
но малая стойкость к гниению.
Древесина берёзы железной по плотности и прочности в 1,5 раза, а по
твёрдости в 2,5 раза превосходит древесину берёзы повислой и пушистой. Древесина берёзы жёлтой, чёрной и каменной также имеет более высокие показатели физико-механических свойств.
Древесина берёзы повислой и пушистой находит многообразие применения (лущёный шпон для фанеры, ружейные ложа и строительные детали, плиты, целлюлоза, паркет, фурфурол, сырьё для пиролиза и углежжения и др.).
Древесина карельской берёзы и капов используется как декоративный материал. Древесина железной берёзы применяется в машиностроении.
Осина обыкновенная. Находится на втором месте по занимаемой площади
среди лиственных пород (1/7 площади), произрастает почти повсеместно.
внешний вид
торцовый разрез
Рисунок 15 – Осина
24
Осина* – безъядровая спелодревесная порода. Древесина белого цвета с
зеленоватым оттенком, годичные слои заметны слабо, сердцевинные лучи не
видны. Древесина осины имеет одно родное строение, легко лущится, пропитывается и не даёт сильно коптящего пламени (сырьё для спичечной промышленности). Используется в сельском строительстве (колодцы, погреба, кровельная дрань и т. д.), а также для производства древесно-волокнистых плит, целлюлозы, картона, фанеры, в лесохимии и других отраслях. Применение осины
ограничивается из-за часто встречающейся в растущих деревьях ядровой гнили.
Бук. В рассматриваемом регионе произрастает преимущественно бук восточный (на Кавказе и Крыму), а также бук лесной, или европейский (в Карпатах).
внешний вид
торцовый разрез
Рисунок 16 – Бук
Бук – безъядровая порода. Древесина белая с желтовато-красноватым оттенком, годичные слои хорошо видны. Сердцевинные лучи широкие, на радиальном разрезе они имеют вид блестящих полосок, а на тангенциальном – коричневатых чечевичек, создающих характерный крапчатый рисунок.
Древесина бука обладает высокой прочностью, красивой текстурой (особенно на радиальном разрезе), хорошо гнётся, находит многообразное применение (строганный шпон, паркет, гнутая мебель, детали машин и др.), используется в лесохимии.
Липа. Из произрастающих в регионе видов отметим следующие: липа
сердцевидная, или мелколистная, растёт в средней и южной полосе европейской части региона, Западной Сибири, а также в Крыму и на Кавказе; липа
крупнолистная, растёт только на Кавказе; липа амурская, растёт на Дальнем
Востоке.
Липа – безъядровая порода. Древесина белая с лёгким розоватым оттенком; годичные слои слабо заметны лишь на поперечном и тангенциальном разрезах, узкие сердцевинные лучи видны на поперечном и на радиальном разре25
зах. Древесина липы имеет однородное строение, мягкая, легко режется, мало
трескается, слабо коробится, используется для изготовления чертёжных принадлежностей, моделей для литья, карандашей, резных изделий, игрушек, тары.
Ольха. Наибольшее значение имеют: ольха клейкая, чёрная, произрастающая в европейской части территории страны и в Западной Сибири; ольха
серая или белая, которая растёт в европейской части региона и в Западной Сибири; ольха сибирская, произрастающая восточнее реки Оби.
Ольха – безъядровая порода. Древесина ольхи в свежесрубленном состоянии белого цвета, но на воздухе она приобретает красновато-бурую окраску. Годичные слои заметны слабо, сосуды не видны. Редкие ложноширокие
сердцевинные лучи можно увидеть на всех разрезах. Часто встречаются сердцевинные повторения.
Древесина ольхи мягкая, однородная по строению, применяется в фанерном, столярно-мебельном производстве и для изготовления ящичной тары.
Тополь. Род, который объединяет 50 видов, произрастающих в данном
регионе, в том числе и рассмотренную отдельно осину. Наиболее широко распространены тополь чёрный, или осокорь, и тополь белый, которые произрастают в европейской части страны, Западной Сибири до Саян, Средней Азии.
Тополь – быстрорастущая ядровая порода с широкой заболонью белого
цвета, нерезко отграниченной от ядра светло-бурого или желтовато-бурого цвета. Годичные слои широкие, слабозаметные, сосуды мелкие, сердцевинные лучи очень узкие. Древесина у тополя мягкая, малостойкая против гниения, применяется в производстве целлюлозы и бытовых изделий. Кора осокоря (балБера) идёт на изготовление рыболовных поплавков.
Граб обыкновенный. Наиболее распространён из четырёх видов данного
рода, произрастает на Кавказе, в Карпатах, в Крыму, юго-западных и западных
зонах региона.
Граб – безъядровая порода. Древесина серовато-белая, на поперечном
разрезе заметны волнистые годичные слои и хорошо видны светлые, слегка
изогнутые ложноширокие сердцевинные лучи. Древесина граба отличается высокой твёрдостью, износостойкостью, но часто коробится и растрескивается,
применяется в основном для изготовления деталей машин.
Клён. В регионе произрастает 25 видов, среди них: клён платановидный,
или остролистный, растёт в средней полосе европейской части страны, а также на
Кавказе; клён полевой, растёт преимущественно на Украине; клён ложноплатановый, или белый явор, растёт главным образом на Западном Кавказе, а также на
Украине; клён мелколистный, клён маньчжурский, растут на Дальнем Востоке.
26
внешний вид
торцовый разрез
Рисунок 17 – Клён
Клён – безъядровая порода. Древесина у явора блестящая, белая, а у остальных видов клёна – с красноватым или буроватым оттенком. Годичные слои заметны на всех разрезах. Сердцевинные лучи особенно хорошо видны на радиальном
разрезе, создают характерную рябоватость. Клён имеет твёрдую, плотную древесину с красивой текстурой; прочность древесины несколько больше, чем у древесины дуба. Применяется в мебельном производстве, для изготовления деталей
машин, корпусов музыкальных инструментов и т. п. Особо ценится строганный
шпон со свилеватой текстурой из древесины ствола и капов.
Ива. Из 120 видов данного рода, произрастающих в регионе, древовидными являются: ива белая (ветла), распространённая в средней и южной полосе
европейской части страны и в Западной Сибири; ива ломкая (верба), произрастающая несколько севернее, чем ветла, и некоторые другие виды.
Ива* – быстрорастущая порода, ядровая, с широкой белой заболонью, нерезко отграниченной от буровато-розового ядра. Годичные слои и сердцевинные лучи заметны слабо, сосуды мелкие.
По свойствам древесина ивы близка к древесине липы и пользуется для
изготовления долблёных лодок, посуды и т. д., применяется для изготовления
плетёных изделий. Кора ивы даёт дубильные вещества.
Орех. Из произрастающих в регионе видов следует отметить орех грецкий (на Кавказе и в Средней Азии), а также орех манчьжурский (на Дальнем
Востоке). По механическим свойствам древесины орех маньчжурский значительно уступает ореху грецкому.
Ядро коричневато-серой неравномерной окраски, нерезко отграниченное
от широкой сероватой заболони, видны крупные сосуды. Годичные слои и
сердцевинные лучи заметны слабо, древесина отличается высокими декоративными свойствами, хорошо обрабатывается, используется в виде строганного
27
шпона (особенно ценится шпон из капов), идёт на ложа охотничьих ружей и
другие изделия.
Платан восточный, или чинар. Наиболее распространённый вид платана, произрастает в Средней Азии, встречается на Кавказе. Ядровая порода с
широкой заболонью сероватого цвета, нерезко отграниченной от красноватобурого ядра. Годичные слои заметны слабо, сосуды мелкие, незаметные, сердцевинные лучи широкие, хорошо видны на всех разрезах, на радиальном разрезе они образуют характерную текстуру. Древесина платана используется в мебельном производстве как отделочный материал, а также для изготовления художественных и бытовых изделий.
Груша обыкновенная. Произрастает в диком состоянии в средней и южной полосе европейской части страны в Крыму и на Кавказе. Безъядровая порода с древесиной розовато-желтовато-белого или буровато-красного цвета. Сосуды очень мелкие, годичные слои, и сердцевинные лучи едва видимы, древесина плотная, твёрдая, хорошо обрабатывается, мало коробится и растрескивается. Используется для изготовления мебели, музыкальных инструментов, чертёжных принадлежностей и других целей.
Самшит вечнозелёный. Произрастает на Черноморском побережье Кавказа, а также в Крыму. Безъядровая порода со светло-жёлтой, матовой, очень
плотной и твёрдой древесиной; годичные слои узкие, слегка волнистые, сосуды
и сердцевинные лучи незаметные. По физико-механическим свойствам древесина самшита близка к древесине граба. Используется для изготовления духовых музыкальных инструментов, резных и токарных художественных изделий.
Каждая древесная порода имеет характерные особенности, по которым её можно отличить от других пород. Основные отличия древесных
пород друг от друга могут быть сделаны по различию макроскопических
признаков (таблицы 1, 2, 3).
28
Таблица 1 – Макроскопические признаки древесины основных хвойных пород
Основные показатели
Ядро
Заболонь
Общая характеристика
цвета древесины
сосна
От розоватого до
буровато-красноватого
Желтовато-белая разной
ширины
(от 20 до 80 годичных слоёв)
Красноватый или
желтоватый
Буровато-белая, узкая
(до 20 годичных слоёв)
Породы
кедр
От светло-розового до
желтовато-красного
Желтовато-белая, широкая
(до 40 годичных слоёв)
Бурый оттенок
Розоватый оттенок
лиственница
Красновато-бурое
Сердцевинные лучи
Годичные слои
29
Поздняя древесина
красновато-бурого цвета,
хорошо развита, резко
отличается от ранней
светлой древесины
Смоляные ходы
Запах
Кора
Многочисленные
диаметром от 0,06 до 0,13 мм,
через лупу хорошо видны на
всех разрезах
Резкий скипидарный
Внизу толстая с трещинами,
тёмно-бурая, вверху тонкая,
гладкая, золотистая
Поздняя древесина
тёмно-бурого цвета,
развита сильно, очень
резко отличается от
ранней древесины
светло-бурого цвета
Мелкие
немногочисленные
Не видны
Различаются на всех разрезах
Поздняя древесина желтовато-розового цвета, слабо
развита, переходит
в раннюю постепенно,
растушёвано
ель
Плоды безъядровые спелодревесные
–
пихта
–
Белая со слабым желтоватым
оттенком, однородная
Белая со слабым
желтоватым или
буроватым
оттенком
Поздняя древесина имеет вид
узкой светло-бурой полосы
Поздняя
древесина слабо
развита,
переходит
в раннюю
постепенно
Нет
Многочисленные, самые
крупные по сравнению с
другими породами
Немногочисленные, хорошо
различимые через лупу
Скипидарный
Характерный для кедровых
орехов
Слабый скипидарный
Толстая, буро-ржавого
цвета с большим
количеством трещин
Бурая, в трещинах, довольно
толстая
Бурая, в трещинах, довольно
тонкая
Довольно сильный
приятный запах
имеет кора.
Древесина запаха
не имеет
Тонкая, гладкая,
серого цвета
Таблица 2 – Макроскопические признаки древесины основных кольцесосудистых лиственных пород
Основные показатели
Кора
Годичные слои
Сосуды
30
Сердцевинные лучи
Цвет древесины
дуб
В верхней частя ствола
зеркальная, гладкая,
а в нижней части
тёмно-серая, грубая,
с широкими трещинами
На поперечном разрезе
годичные слои из-за
резкой разницы между
ранней и поздней
древесиной хорошо
видны
Мелкие, в поздней части
годичных слоёв
расположены
радиальными рядами
Широкие, хорошо видны
на всех разрезах
Ядро желтоватокоричневое или
темновато-бурое.
Заболонь узкая,
светло-жёлтая, чётко
отделяется от ядра
ясень
Тёмно-серого цвета
с продольными
трещинами
Породы
ильм
Бороздчатая
вяз
Светло-серая,
отслаивается
карагач
Глубокотрещиноватая
Хорошо различаются на всех разрезах
Имеются крупные сосуды
в годичных слоях
Мелкие, образуют непрерывные волнистые линии
в поздней части годичных слоёв
Узкие, на поперечном
разрезе с трудом
различимы или совсем
не видны. На радиальном
разрезе заметны в виде
коротких чёрточек
Ядро светло-бурое.
Заболонь широкая,
желтовато-белая,
постепенно переходит
в ядро
Узкие, на поперечном разрезе с трудом различимы или совсем не видны
На радиальном разрезе
На радиальном разрезе
На радиальном разрезе
хорошо видны
чётко выделяются в виде мало заметны и отличаются только по блеску
блестящих чёрточек
из-за тёмной окраски
Ядро тёмно-бурое.
Заболонь узкая,
буровато-серая, хорошо
отличается от ядра
Ядро светло-бурое.
Заболонь широкая,
желтовато-белая,
постепенно переходит
в ядро
Мелкие, образуют
прерывистые волнистые
линии
Ядро красновато-бурое.
Заболонь узкая,
желтовато-белая, хорошо
отличается от ядра
Таблица 3 – Макроскопические признаки древесины основных рассеяннососудистых лиственных пород
Основные
показатели
Группа
Годичные слои
Породы
бук
Безъядровая,
спелодревесная
Различаются
ясно
граб
клён
берёза
Безъядровые, заболонные
Хорошо
различаются
на
поперечном
разрезе,
извилистые
Различаются ясно
Сосуды
31
Мелкие, незаметные
Сердцевинные
лучи
Широкие,
видимые
на всех разрезах
Узкие,
незаметные,
ложноширокие
Видны на
всех
разрезах
Цвет древесины
Красноватобелый
Сероватобелый
Белый с
жёлтым
или красноватым
оттенком
Различаются
плохо
орех
грецкий
Ядровая
Ясно видно,
волнистые
груша
чинара
Безъядровая,
спелодревесная
Различаются
плохо
Ядровая
Безъядровые
Различаются
ясно на
поперечном
разрезе
Различаются
плохо,
волнистые
Крупные,
одиночные,
видимые
Узкие, видны только на радиальном
разрезе
Белый с
жёлтым
или
красным
оттенком
Сероватокоричневый
Красноватобурый, розовый
самшит
липа
ольха
осина
Различаются
плохо
Различаются
нечётко
Различаются
плохо
Узкие,
незаметны, ложноширокие
Белый,
на
воздухе
быстро
краснеет
или
зеленеет
Не
видны,
очень
узкие
Мелкие, незаметные
Крупные,
широкие,
видимы
на всех
разрезах
Красноватобурый
Не видны,
узкие
Желтоватый
Узкие,
видны
на рад. и
поперечн.
разрезах
Белый с
розовым
оттенком
Белый,
со
временем
приобретает
красный
оттенок
ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА № 4
МИКРОСКОПИЧЕСКОЕ СТРОЕНИЕ ДРЕВЕСИНЫ
Детальное изучение строения древесины может быть выполнено с помощью микроскопа на срезах (препаратах) толщиной порядка 10 мкм.
Устройство микроскопа
Биологический микроскоп «Биолам» (рисунок 18) предназначен для исследования прозрачных препаратов в проходящем свете.
Микроскоп состоит из двух основных частей: механической и оптической.
Механическая часть включает себя штатив, предметный столик и тубус.
Элементы механической части обеспечивают устойчивое положение микроскопа.
Перемещение тубусодержателя вверх вниз, размещение и удержание препарата.
Оптическая часть микроскопа включает окуляры, объективы, конденсор и
отражательное зеркало. Оптическая часть обеспечивает увеличение изучаемого
препарата.
Работать с микроскопом рекомендуется следующим образом. Микроскоп
ставят слева от себя, а справа размещают бумагу для зарисовки. Поворачивая
револьвер, устанавливают для работы малый объектив (8Х). Опускают объектив к предметному столику на расстояние 0.5…1.0 см. Затем, глядя в окуляр,
поворачивают зеркало, добиваясь максимальной степени освещённости. После
этого на предметный столик помещают препарат и, глядя в окуляр, с помощью
винтов 17 и 18 осуществляют наводку на резкость. При этом рекомендуется
поднимать объектив. При опускании объектива возможны случаи разрушения
стекла и самого препарата.
При рассматривании более мелких деталей изучаемого объекта пользуются большим увеличением микроскопа. Для этого вращением револьвера устанавливают объектив большей степени увеличения.
32
Рисунок 18 – Устройство микроскопа «Биолам»:
1 – подковообразная ножка микроскопа; 2 – кронштейн конденсора;
3 – тубусодержатель (ручка); 4 – основание с микромеханизмом; 5 – окуляр;
6 – тубус; 7 – призма; 8 – головка тубусодержателя; 9 – винт фиксации револьвера;
10 – револьвер; 11 – объектив; 12 – предметный столик; 13 – конденсатор;
14 – рукоятка ирис-держателя; 15 – апертурная диафрагма; 16 – зеркало;
17 – микрометрический винт; 18 – микрометрический винт
Элементы микростроения древесины
Все растения состоят из клеток, различных по форме и выполняемым
функциям.
Каждая клетка состоит из оболочки и протопласта. В живой клетке протопласт состоит из цитоплазмы и ядра.
Оболочка клетки имеет сложное строение. Одним из характерных элементов
оболочки являются поры, через которые осуществляется сообщение соседних клеток. Поры бывают простые, окаймлённые и полуокаймлённые (рисунок 9).
Простая пора имеет вид цилиндрического канала, закрытого мембраной
(пленка первичного слоя оболочки).
Окаймленная пора имеет сводчатое окаймление (из вторичного слоя оболочки). В центре такой поры находится мембрана, которая у хвойных пород
имеет утолщение – торус.
33
Полуокаймленная пора имеет окаймление лишь в оболочке одной клетки,
а в оболочке другой клетки канал поры имеет цилиндрическую форму, как у
простой поры.
Все виды клеток делятся на две группы: паренхимные и прозенхимные.
Паренхимные клетки имеют округлую или многогранную форму примерно
одинаковыми размерами по трём измерениям. Эти клетки являются местом отложения запасных питательных веществ. Прозенхимные клетки имеют вид вытянутых по длине волокон с заострёнными концами. Эти клетки составляют
главную массу древесины. В зависимости от выполняемых функций прозенхимные клетки делятся на проводящие и спорные.
Рисунок 19 – Типы пор в клеточных стенках:
а – простая, б – окаймлённая, в – полуокаймлённая;1 – вид на радиальном разрезе,
2 – мембрана, 3 – торус
Отдельные клетки делятся или группы клеток составляют анатомические
элементы древесины, основными из которых являются: древесина паренхима, древесные волокна (либриформ), трохеиды, сердцевинные лучи и смоляные хорды.
Древесная паренхима – это клетки призматической формы с тонкой оболочкой и широкой полостью, служащие для наполнения и хранения запасных
питательных веществ. Они обычно соединены друг с другом по длине, образуя
тяжи древесной паренхимы (рисунок 20в).
На поперечном разрезе они имеют вид округло-овальных клеток, а на
продольном – вид волокон с перегородками, простыми порами и бесцветным
или коричневым содержимым. У хвойных пород количество древесной паренхимы невелико (до 1%), и располагается она вокруг смоляных ходов или рассеяна среди трахеид. В древесине лиственных пород количество древесной паренхимы намного больше до (13%), и распределена она среди других анатомических элементов.
34
Сосуды – основной водопроводящий элемент лиственных пород (10-55%). В
древесине хвойных пород они отсутствуют. Это цилиндрические трубки, состоящие из отдельных члеников (рисунок 20а), имеющие широкие полости и тонкие
стенки. Между члениками сосуда имеются перегородки с отверстиями, так называемые перфорации. Перфорации с одним широким, круглым отверстием называются простыми, а с несколькими щелевидными – лестничными. В сосудах ядровой
и реже заболонной древесины можно наблюдать присутствие бесцветных или окрашенных в коричневые тона пузыревидных образований, называемых тиллами.
Тиллы – это выросты соседних паренхимных клеток, проникающих в полость сосудов через поры и закупоривающих его.
Древесные волокна (либриформ) представляют собой длинные (прозенхимные) клетки в виде заострённых на концах волокон с толстой стенкой и узкой полостью (рисунок 20б), на поперечном разрезе они имеют вид многогранных или
округлых клеток. В клеточной оболочке либриформа имеются простые щелевидные поры. Древесные волокна являются основной механической тканью.
Трахеиды выполняют проводящую и механическую функции и представляют собой прозенхимные клетки с отмершим протопластом (рисунок 20г).
Рисунок 10 – Анатомические элементы древесины:
а – членики сосудов; б – волокно либриформа; в – тяж древесной паренхимы;
г – поздняя трахеида; д – ранняя трахеида
Они являются основным элементом древесины хвойных пород (90…95%). На
поперечном разрезе трахеиды имеют вид прямоугольников с закруглёнными углами. Ранние трахеиды находятся в ранней зоне годичного слоя и выполняют водо35
проводящую функцию, поэтому у них широкая полость и сравнительно тонкая
стенка. Поздние трахеиды находятся в поздней хоне и выполняют механическую
функцию, их полость узкая, а оболочка более толстая. Трахеиды встречаются и у
лиственных пород, но в значительно меньшем количестве.
Сердцевидные лучи представляют собой полоски, состоящие из рядов паренхимных клеток (рисунок 21), направленных от сердцевины к коре.
Сердцевинные лучи выполняют запасающую и проводящую функции.
Они бывают однорядные, многорядные (узкие и широкие) и агрегатные (ложноширокие). Однорядные лучи присущи хвойным и некоторым лиственным
породам. У многих лиственных пород (берёза, липа, груша и др.) лучи состоят
их двух-пяти рядов и являются узкими. Различают гомогенные (однородные) и
гетерогенные (разнородные) лучи.
Рисунок 21 – Сердцевинный луч (радиальный разрез):
а – лучевая трахеида; б – паренхимные клетки
Гомогенные построены из однородных паренхимных клеток, вытянутых
по длине луча (лежачие клетки) или только по высоте (стоячие клетки). Гетерогенные лучи у лиственных пород имеют те и другие клетки, при этом клетки
внутренних рядов – лежачие, а наружных рядов – стоячие, у хвойных пород гетерогенные лучи состоят из паренхимных клеток и трахеид (лучевые трахеиды), имеющих маленькие окаймлённые поры. Паренхимные клетки имеют простые поры.
36
Смоляные ходы – это каналы, в которых образуется, накапливается и передвигается смола. Они имеются лишь у некоторых хвойных пород (сосна,
кедр, ель, лиственница). Смоляные ходы бывают вертикальные и горизонтальные (рисунок 22).
Вертикальные смоляные ходы располагаются параллельно оси дерева.
Горизонтальные – в сердцевинных лучах.
Смоляной ход состоит из нескольких рядов клеток. Внутренний слой составляет клетки эпителия (они выделяют смолу), за ними находится слой мёртвых клеток, заполненных воздухом. Наружный слой состоит из живых клеток
сопровождающей паренхимы.
Рисунок 22 – Смоляные ходы:
а – вертикальный смоляной ход (в сердцевинном луче); 1 – канал хода;
2 – выстилающие клетки (эпителии); 3 – мёртвые (пустые) клетки;
4 – клетки паренхимы (сопровождающие)
Изучение микропрепаратов древесины
При изучении строения древесины с помощью микроскопа студент должен освоить основные микроэлементы древесных пород разных групп (хвойные, лиственные кольцесосудистые, лиственные рассеяннососудистые) и по
этим элементам уметь определить, к какой группе относится изучаемая древесная порода.
Основными анатомическими элементами хвойных древесных пород являются: трахеиды; сердцевинные лучи; смоляные ходы; древесная паренхима.
Основными анатомическими элементами древесины лиственных пород
являются: либриформы; сосуды; сердцевинные лучи; древесная паренхима.
При изучении препаратов студенты делают их зарисовки, к рисункам необходимо сделать краткое описание с подрисуночными надписями, ниже приведены описания срезов трёх пород: сосны (хвойная), дуба (лиственная кольце37
сосудистая), берёзы (лиственная рассеяннососудистая), которые помогут студентам найти микроэлементы при изучении других пород.
Древесина сосны (хвойная порода). Схема микростроения древесины сосны показана на рисунке 23, на поперечном разрезе хорошо видны границы годичного слоя, между которыми расположены ранние и поздние трахеиды.
Ранние трахеиды более крупные с тонкими стенками, поздние – несколько меньших размеров с толстыми стенками. Сердцевинные лучи однорядные,
состоящие из одного ряда клеток. Вертикальные смоляные ходы располагаются, как правило, в поздней зоне годичного слоя, и более подробно смоляной ход
рассматривается при увеличении 40 × .
На радиальном срезе можно рассмотреть строение трахеиды. Это вытянутые длинные клетки. При большем увеличении (40 × ) на стенках трахеид видны
крупные окаймлённые поры в виде двух кружков, вписанных один в другой.
На радиальном срезе смоляного хода можно видеть прямоугольные тонкостенные клетки паренхимы, сопровождающей смоляной ход (если срез сделан по оси канала смоляного хода).
Сердцевинные лучи на радиальном разрезе расположены перпендикулярно трахеидам и вертикальным смоляным ходам. Сердцевинный луч состоит из
двух родов клеток: одни заполнены содержимым, с равномерно утолщёнными
оболочками – паренхимные клетки, составляющие внутренние ряды луча; другие – пустые, с мелкими окаймлёнными порами и неравномерными зубчатыми
утолщениями на стенках – трахеиды (лучевые горизонтальные трахеиды), составляющие верхний и нижний ряды луча.
Иногда сердцевинные лучи имеют большую слойность и другое строение
внутри. Это сердцевинные лучи с горизонтальным смоляным ходом.
На тангенциальном разрезе трахеиды имеют вид длинных вытянутых
клеток. Вертикальный смоляной ход выглядит так же, как на радиальном срезе.
Особенно хорошо на этом срезе видны сердцевинные лучи – в виде однорядной
цепочки клеток, количество которых соответствует количеству слоёв луча (его
высоте). Следует найти расширенный сердцевинный луч, в котором проходит
горизонтальный смоляной ход. В смоляном ходе виден канал и клетки эпителия
с окружающими его паренхимными клетками сердцевинного луча.
38
Рисунок 23 – Схема микростроения древесины сосны:
1 – годичный слой; 2 – сердцевинные лучи; 3 – вертикальный смоляной ход;
4 – ранние трахеиды; 5 – поздняя трахеида; 6 – окаймленная пора; 7 – лучевая трахеида
39
Древесина дуба (лиственная кольцесосудистая порода). На поперечном
срезе (рисунок 24) в первую очередь хорошо видны крупные сосуды, значительно отличающиеся по значительным размерам от других элементов строения древесины. Располагаются они в ранней зоне годичного слоя.
Мелкие сосуды также имеют несколько большие размеры по сравнению с
другими элементами. Они располагаются группами. В древесине дуба группы
мелких сосудов располагаются поперёк годичного слоя (радиально) в виде
язычков пламени. Волокна либриформа (волокнистые трахеиды) составляют
значительную часть древесины дуба. Оболочки этих клеток в ранней и поздней
зоне имеют различную толщину, в ранней зоне они менее толстые, в поздней –
более толстостенные.
Хорошо видны однорядные сердцевинные лучи, огибающие крупные сосуды, и широкие (до 20…26 рядов клеток).
Клетки древесной паренхимы похожи на волокна либриформа по размерам, но отличаются от них тем, что заполнены живым содержимым.
При большей степени увеличения можно рассмотреть поры в стенках клеток: щелевидные – у либриформа и округлые простые поры – у паренхимы.
На радиальном срезе хорошо видны как крупные, так и мелкие сосуды.
На стенках сосудов, при большей степени увеличения, можно рассмотреть
окаймлённые поры. Сосуды имеют округлые перфорации. Тяжи древесной паренхимы состоят из шести-десяти клеток и расположены вблизи сосудов.
Волокна либриформа составляют основную массу поздней древесины,
они отличаются более толстыми стенками.
Сердцевинные лучи на этом срезе как бы пересекают все продольно расположенные элементы. Узкие лучи состоят из нескольких рядов клеток (5…40) по высоте, широкие лучи по высоте имеют до нескольких сотен клеток.
На тангенциальном срезе хорошо видны узкие и широкие сердцевинные
лучи. Узкие лучи имеют веретенообразную форму и состоят из одного ряда
клеток однотипного строения. Широкие лучи многорядны (по ширине до 26 рядов клеток), по высоте на препарате, как правило, не умещаются.
Клетки либриформа имеют такой же вид, что и на радиальном срезе.
40
Рисунок 24 – Схема микростроения древесины дуба:
1 – годичный слой; 2 – сосуды; 3 – крупный сосуд ранней древесины;
4 – мелкий сосуд поздней древесины; 5 – широкий сердцевинный луч;
6 – узкие сердцевинные лучи; 7 – либриформ
41
Древесина берёзы (лиственная рассеяннососудистая). На поперечном
срезе (рисунок 25) легко видна граница годичного слоя (увеличение 8 × ). Это
узкая полоска из двух-трёх рядов клеток. Основная масса древесины состоит из
мелких клеток – волокон либриформа (волокнистых трахеид), располагающихся в основном радиальными рядами. Хорошо выделяются сосуды и сосудистые
трахеиды. Они либо одиночные, либо сгруппированы по два, три, четыре. Также хорошо видны многочисленные сердцевидные лучи (узкие) одно, двух, трёхрядные.
Древесную паренхиму трудно заметить, так как эти клетки располагаются
среди других элементов и похожи на клетки либриформа, отличаясь от них более тонкими стенками и наличием внутреннего содержимого.
На радиальном срезе хорошо просматриваются крупные сосуды в виде
вертикальных разрезанных трубок. При большем увеличении можно рассмотреть на стенках сосудов поры, в виде сетки и перфорации лестничного типа.
Сердцевинные лучи располагаются горизонтально и состоят из нескольких рядов лежачих клеток (гомогенные).
Клетки либриформа, составляющие основную массу древесины, имеют
вид продольных штрихов: тёмные полосы – стенки, светлые – полость.
На тангенциальном разрезе хорошо видны сосуды в виде вертикальных
трубок с наклонными перегородками.
В виде тёмных веретенообразных чёрточек видны сердцевинные лучи.
Волокна либриформа просматриваются в виде длинных клеток с заострёнными концами.
При большей степени увеличения можно рассмотреть строение сосудов
(перфорации и окаймлённые поры), клетки сердцевинных лучей, а также поры
в стенках либриформа.
42
Рисунок 25 – Схема микростроения древесины берёзы:
1 – годичный слой; 2 – сосуды; 3 – сердцевинные лучи; 4 – либриформ;
5 – лестничная перфорация
43
Контрольные вопросы
1. Назовите основные части ствола.
2. На каких разрезах изучают строение и свойства древесины?
3. Назовите элементы макроскопического строения древесины.
4. Какие особенности макроскопического строения древесины используют для
определения пород?
5. Назовите основные структурные элементы и их расположение в клеточной
стенке.
6. Что такое древесные ткани?
7. Опишите анатомические элементы, выполняющие проводящие, механические и запасающие функции в древесине хвойных и лиственных пород.
8. Чем отличается микростроение древесины лиственных пород от хвойных?
9. Назовите особенности микростроения коры.
10. Укажите отличия и сходство в строении древесины ствола и корней.
11. Определите название пород по образцам?
12. Какая самая распространённая порода среди хвойных?
13. Перечислите специфические области применения древесины ели.
14. Назовите наиболее распространённые кольцесосудистые лиственные породы
и области их применения.
15. Назовите наиболее распространённые рассеянно-сосудистые лиственные
породы и области их применения.
16. Какие породы известны под названиями красное и чёрное дерево?
Библиографический список
1. ГОСТ 2140-81. Видимые пороки древесины. Классификация, термины и
определения, способы измерения. – М. : Издательство стандартов, 1981. – 94 с.
2. Уголёв, Б. Н. Древесиноведение и лесное товароведение : учеб. для сред.
проф. образования / Б. Н. Уголёв. – 2-е изд., стереотип. – М. : Издательский
центр «Академия», 2006. – 272 с.
3. Бурмистрова, О. Н. Строение дерева и древесины : метод. указания /
О. Н. Бурмистрова. – Ухта : УГТУ, 2007. – 50 с.
4. Справочник по лесоматериалам и деревянному строительству [Электронный ресурс] – Режим доступа : http://les.novosibdom.ru/node/3. – Загл. с экрана
(29.07.2013).
5. Материалы Википедии – свободной энциклопедии [Электронный ресурс] –
Режим доступа : http://ru.wikipedia.org/wiki/Д. – Загл. с экрана (29.07.2013).
44