Конспект лекций по дисциплине «Древесиноведение»
Краткий конспект лекций по дисциплине «Древесиноведение»
Введение
Древесина является наиболее распространённым материалом. Она широко используется в домостроении, при изготовлении мебели и разнообразных бытовых изделий, оборудовании интерьеров, зон отдыха, столярно-строительных изделий и т.д.
Любую вещь нужно сделать не только полезной, но и красивой. Поэтому, что бы человек ни делал, он всегда вкладывает в конструкцию и форму предмета своё эстетическое представление о красоте, так было во все времена.
Среди бытовых предметов мебель имеет наиболее важное значение, формирование её велось на протяжении всей истории человечества, при этом оно шло под влиянием уровня развития техники и технологии, появления новых материалов, а также стиля и моды.
В прошлом мебель делали вручную. В настоящее время используют как различные материалы, так и различное оборудование - от простейшего до сложных станков и автоматических линий.
Однако, нет никаких сомнений, что основным материалом в производстве мебели является древесина.
Дерево не терпит дилетантов: Это живой организм и чтобы с ним работать, нужно знать его «характер», а эти знания получают на протяжении всей жизни. Поэтому, чтобы учить кого-либо, необходимо самому постоянно совершенствовать свои знания и грамотно передавать их учащимся. Необходимо учится, учится и учится самому.
АННОТАЦИЯ
Древесиноведение это научная дисциплина, изучающая строение и свойства древесины; содержащая комплекс сведений о древесине как материале, полученных на основе исследований методами биологии, химии, физики, механики и других наук. Древесиноведение — учебная дисциплина для всех лесотехнических специальностей, включающая следующие разделы: строение древесины (макро- и микроскопическое); химические, физические и .механические свойства древесины и влияние на них различных факторов; пороки древесины; стойкость; особенности древесины основных лесных пород.
Первые научные работы, касающиеся древесины появляются в середине XIX века (например К. Мерклин «Анатомия коры и древесины стебля разных лесных деревьев и кустарников России», 1857 г.). Из ученых этого периода развития древесиноведения следует выделить профессора Н.А. Филиппова, который изучал технические свойства древесины (1906-1921 г.г.). Профессора Д.Н. Кайгородов (1878) и Н.М. Бурый (1900 г.) исследовали физико-механические свойства древесины важнейших лесных парод. Академик А.В. Гадолин занимался вопросом коробления древесины. Профессор Г.Ф. Морозов внес большой вклад в формирование содержания и методологии древесиноведения как науки. Этот период характеризуется только началом отечественных исследований, обращением к данным зарубежной литературы [1, с.6].
Древесиноведение как самостоятельная отрасль науки о лесе оформилась в 1932 г. Начинается открытие кафедр древесиноведения в ВУЗах, активные исследования и подготовка специалистов.
В 30-х гг. были написаны первые учебники и руководства по древесиноведению. Тогда же были начаты работы по стандартизации методов физико-механических испытаний древесины, на основе которых в дальнейшем были определены показатели свойств древесины важнейших промышленных пород. Большое внимание уделялось исследованию строения древесины и изучению её пороков. Были установлены зависимости свойств древесины от лесоводствен-ных факторов; выявлено влияние на свойства древесины влажности, температуры, кислот, щелочей и др. Эти исследования обеспечили возможность широкого использования древесины в строительстве, авиастроении, судо- и вагоностроительной промышленности и др.
С 50-х гг. до нашего времени проводятся широкие исследования фундаментальных свойств древесины: микроскопического и ультратонкого строения, реологических свойств, влажносгных деформаций, внутренних напряжений, анизотропии, теплофизических, диэлектрических, пьезоэлектрических свойств, неразрушающих методов контроля прочности. Разрабатываются методы испытаний древесины, основанные на использовании инфракрасного, светового, ультрафиолетового, рентгеновского и ядерных излучений; проводятся испытания при звуковых и ультразвуковых колебаниях; объективными методами исследуются цвет и блеск; ведутся изыскания эффективных способов дефектоскопии древесины.
Строение и свойства древесины исследуются с целью усовершенствования существующих и разработки новых технологических процессов сушки, пропитки, механической обработки, склеивания, отделки и др.
Большое значение имеют данные древесиноведения для проектирования и изготовления изделий из древесины, деревянного строительства, разработки новых древесных материалов (материалов на основе древесных волокон, стружки, щепы в смесях со смолами, цементом и т.д.) с требуемыми эксплуатационными свойствами (огнестойкость, влагостойкость и т.д.). Научная дисциплина древесиноведение позволяет рационально использовать древесное сырье.
Лекция 1 (урок 1)
Тема: «Введение»
1. Предмет «Древесиноведение», его содержание, задачи и значение.
2. Лесные богатства Беларуси.
3. Роль древесины в народном хозяйстве.
4. Достоинства и недостатки древесины как природного материала.
5. Охрана окружающей среды.
6 Недревесные материалы, применяемые при изготовлении мебели.
7. Использование эффективных заменителей древесины.
8. Рациональное использование сырья и материалов.
9. Межпредметные связи.
Предмет: Древесиноведение и материаловедение.
Занятие № 1.
Тема: Введение - 2 часа.
План:
1. Предмет «Древесиноведение и лесное товароведение». Его содержание и задачи.
2. Роль древесины в народном хозяйстве Беларуси.
3. Достоинства и недостатки древесины как материала.
4. Рациональное использование древесины и охрана окружающей среды.
5. Не древесные материалы в производстве мебели. Использование эффективных заменителей массивной древесины.
6. Межпредметные связи.
Цели обучения:
Обеспечить общие представления об изучаемом предмете «Древесиноведение и лесное товароведение», усвоить значение предмета в курсе учебного плана и рассмотреть круг вопросов, изучаемых предметом.
Цели воспитания:
Вызвать интерес к изучению древесины и материала применяемых в деревообработке, их бережному использованию. Раскрыть значение и роль дреь хины в жизни человека.
1. а
2. Древесину употребляют все области народного хозяйства. Она относится к восстанавливаемым природным ресурсам. Лесной массив Республики Беларусь = 36% от общей площади. Общий запас насаждений ІДмйлйард м .
На душу населения приходится 0,85 га леса и 110 м3 запасов древесины (выше, чем в Западной Европе).
В РБ заготавливают приблизительно 6 млн. м древесины в год, что составляет приблизительно 340 м п/м на одного человека (в США - 630 м п/м, Канада - 550 м п/м, Финляндия и Швеция - 400 м п/м).
3. Достоинства:
- общедоступный и возобновляемый материал
- хорошо сопротивляется ударным нагрузкам
- имеет хорошие акустические свойства
- легко обрабатывается
- стоики к химическим средам
- имеет низкую теплопроводность (в 10 раз ниже бетона)
- имеет красивую текстуру
- легко склеивается
- поддается модификации
- легко поддается биологическому разложению и не загрязняет окружающую среду
Недостатки:
- горит, гниет
- древесина анизотропна (различные показатели физических свойств в разных направлениях)
- имеет много пороков
- ограничены размерные характеристики
- древесина гигроскопична
Вопросы:
1. Роль древесины в народном хозяйстве.
2. Назвать достоинства древесины.
3. Назвать недостатки древесины.
4. Как можно устранить недостатки у древесины.
5. Какие отходы образуются при обработке древесины.
6. Какие материалы изготавливают из древесных отходов.
7. Какие не древесные материалы применяют в мебельном производстве.
Вопрос № 1. Предмет «древесиноведение», его содержание, задачи и значение. Этапы развития науки.
гигроскопичность, следовательно, такое влажностное состояние древесины, при котором она поглотила путем сорбции максимально возможное количество связанной влаги, но не содержит свободной. Это состояние характеризуется при температуре 15—20° С средней влажностью около 30%, как и предел насыщения клеточных стенок. Однако в отличие от последнего предел гигроскопичности заметно снижается с повышением температуры. При температуре, например, 100° С он составляет 19—20% [2, с. 30].
Устойчивая влажность древесины определяется только состоянием (температура t и относительная влажность ср) воздуха. Кривые ее зависимости от величины ср, как показано на рис. 1, б. образуют характерную петлю гистерезиса.
С повышением температуры устойчивая влажность древесины при одинаковой ср уменьшается.
Величина гистерезиса сорбции зависит отчасти от состояния воздуха, но главным образом от размеров исследуемого образца древесины. Для очень мелких древесных частиц (опилки, тонкая стружка) гистерезис очень невелик (0,2—0,3%), и в практических расчетах его можно не учитывать, полагая Wyj = Wyx (рис. 1, а, кривые 3, 4). При увеличении размеров образцов показатель гистерезиса увеличивается. Для образцов толщиной более 15 мм и длиной более 100 мм он достигает постоянной величины, равной в среднем 2,5% влажности.
Устойчивую влажность измельченной древесины, практически одинаковую при сорбции и десорбции, называют равновесной влажностью (Wp). Другими словами, равновесная влажность это такая влажность, к которой стремится измельченная древесина при выдержке ее в воздухе определенного состояния.
В практике равновесную влажность определяют по диаграммам, построенным экспериментально путем длительной выдержки образцов в воздухе неизменного состояния и определения их влажности.
Такой диаграммой могут служить кривые, построенные по типу рис. 1,6. для различных значений температуры. Однако для практического использования более удобна диаграмма в координатах t-cp с линиями Wp =const. На рис. 2 приведен наиболее распространенный вариант такой диаграммы. Правая область ее характеризует состояние чистого водяного пара различных давлений.
Устойчивая влажность сорбции или десорбции для конкретных образцов и сортиментов устанавливается по диаграмме равновесной влажности с учетом показателя гистерезиса:
Wy A= Wp+0,5- Wa: Wy,..= Wp-0,5- WA.
Вопрос 1
Значение древесины в народном хозяйстве. Достоинства и недостатки древесины как конструкционного материала. Рациональное и комплексное использование древесины
Древесина в народном хозяйстве имеет обширное использование. Она применяется в:
• лесозаготовительном производстве: продукция ширпотреба, сырье для лесохимических производств, корье для выработки, шпалы, дрова всех видов, кругляш;
• деревообрабатывающем производстве: паркет, древесная мука, тара, обозные изделия, столярные изделия, спички, мебель, лыжи, древесные плиты, строительные детали, заготовки;
• фанерное производство: шпон различный, фанера;
• целлюлозно-бумажном производстве: картон, бумага, целлюлоза;
• лесопильном производстве: пиломатериалы строганые, шпалы, пиломатериалы не строганые;
• гидролизном производстве: спирт этиловый, дрожжи кормовые и пищевые, фурфурол;
• лесохимическом производстве: барасс, деготь, уксусная кислота, скипидар, канифоль, уголь древесный, древесная смола, живица.
Так же древесина применяется в строительстве, вагоностроении, авиастроении, судостроении, машиностроении, и т.д.
Достоинства древесины:
1. малая плотность при относительно высокой прочности;
2. малая теплопроводность;
3. теплопроводность древесины возрастает с увеличением плотности и влажности;
4. хорошая обрабатываемость режущими инструментами;
5. возможность склеивания;
6. способность хорошо окрашиваться, лакироваться, полироваться, красивая текстура;
7. способность благодаря упругости хорошо поглощать звуки, возникающие при ударе и вибрации;
8. стойкость к действию растворов кислот и щелочей;
9. способность к изгибу, что имеет существенное значение при гнутье древесины;
10.сравнительно большая износостойкость;
11.свойства "предупреждать" (потрескиванием) при критических нагрузках о своем скором разрушении.
Недостатки древесины:
1. Анизотропность, т.е. изменение механических характеристик в зависимости от породы, места произрастания, зоны в поперечном сечении ствола (заболонь, ядро, сердцевина), направления волокон, наличия пороков и их расположения, влажности и других факторов. Это затрудняет отбор материала для ответственных изделий и сооружений;
2. Изменение размеров и формы в результате усушки, разбухания, коробления, особенно под воздействием изменения температуры и влажности воздуха. Из-за неравномерного удаления влаги возникают напряжения, которые приводят к растрескиванию материала;
3. Растрескивание - отрицательное свойство древесины, но в некоторых случаях оно приносит пользу, обеспечивая плотность соединения;
4. Низкое сопротивление раскалыванию. Однако это свойство имеет положительные значения при заготовке колотых сортиментов;
5. Загнивание, повреждение насекомыми, возгорание в неблагоприятных условиях службы.
Лекция 2 (урок 2)
Тема 2. Строение древесины
1. Части растущего дерева, их значение в растущем дереве и промышленное использование.
2. Главные разрезы ствола.
3. Части ствола, их роль при жизни дерева.
Занятие № 2
проводят воду и хранят запасы питательных веществ .Корни используют для выработки дубильных веществ и в качестве топлива. Пни и крупные корни сосны используют для получения скипидара и канифоли. Принято следующее деление деревьев по высоте:
1 величины - от 20 метров и более. Это основные лесообразующие породы: ель, пихта, сосна, лиственница, береза, осина, дуб, липа, ясень, часть видов клена и т.д.
2 величины - от 10 до 20 метров- рябина, ольха серая, черемуха, ива.
3 величины - от 7 до 10 метров - яблоня, боярышник, клен, крушина, многие виды можжевельника.
Диаметр ствола в зависимости от породы, возраста, условий
произрастания бывает 6.....100 см и более. У некоторых деревьев он
более 3 метров (дуб, тополь, платан, каштан, секвойядендрон и др.) Наиболее толстый ствол у баобаба - до 9 метров.
Продолжительность жизни дерева составляет 20.. ..300 лет и более. К долголетним относятся сосна, секвойя, баобаб, дуб, тис, липа, лиственница.
Деревья являются естественными громоотводами - особенно сосна, дуб, лиственница.
Биомасса дерева - это общая масса ствола, корней и кроны. В таб 1 приведены ориентировочные соотношения составных частей в % к биомассе деревьев разных пород.
|
Порода |
Ствол |
Корни |
Ветви |
|
Лиственница Сосна Ясень Береза Бук Клен |
77....82 65...77 55...70 78...90 55...70 65...75 |
12...15 15...25 15...25 5...12 20...25 15...20 |
6...8 8...10 15...20 5...10 10...20 10...15 |
2. Ствол изучают на 3 разрезах : рисунок!
Поперечный - плоскость разреза перпендикулярна оси ствола. Радиальный - плоскость проходит вдоль оси ствола через сердцевину по радиусу торца.
Тангенциальный - плоскость проходит вдоль оси ствола на расстоянии от центра перпендикулярно радиусу торца.
3. На поперечном разрезе ствола различают следующие элементы строения ствола: сердцевины, древесины, камбия и коры.
Сердцевина - на поперечном разрезе имеет вид пятнышка д= 2-5мм коричневого или бурого цвета. На радиальном разрезе сердцевина имеет вид узкой полоски. Она состоит из мягких рыхлых тканей и служит мостом отложения питательных веществ.
У большинства деревьев сердцевина сохраняется до конца жизни, у некоторых полностью разрушается (дуб, бузина). У многих пород сердцевина округлая или овальная, у ольхи -треугольная, у тополя - пятиугольная, у дуба - звездчатая . Древесина - комплекс образованных камбием тканей, выполняющих проводящие, запасающие и механические функции. Она занимает наибольшую часть объема ствола.
Взрослое дерево имеет три части: крону, ствол и корни. В жизни дерева каждая из частей выполняет определенные функции и имеет различное промышленное применение.
Крона - совокупность ветвей, одетых листьями или хвоей. В зеленых листьях хвои при жизни дерева образуются сложные органические вещества, необходимые для питания и роста дерева; эти вещества образуются из углерода, поглощаемого из воздуха и почвы в виде углекислоты, а также воды, поглощаемой из почвы. Этот процесс происходит под действием энергии солнечного света и называется фотосинтезом.
Промышленное использование кроны невелико. Из листьев (хвои) получают витаминную муку, лекарственные препараты, пихтовое масло; их ветвей -технологическую щепу для производства тарного картона, ДВП. Однако проблема полного использования частей кроны окончательно не решена.
Корни состоят из крупных и мелких корешков, мелкие корешки всасывают воду с растворенными минеральными веществами; толстые корни удерживают ствол в вертикальном положении, проводят воду к стволу и хранят запасы питательных веществ. В промышленности корни используются в качестве второстепенного топлива и для получения технологической щепы. Пни и крупные корни хвойных деревьев через несколько лет после валки деревьев обогащаются смолой и служат сырьем для получения канифоли и скипидара.
В местах перехода ствола в корни древесина обычно имеет неправильное строение, обуславливающее у некоторых пород (березы, ореха) красивый рисунок на разрезах. Из такой древесины изготавливают художественные и бытовые предметы. Ствол в растущем дереве проводит воду с растворенными минеральными веществами вверх к кроне и вниз к корням, растворы органических веществ, выработанных в листьях; хранит запасы питательных веществ; служит для размещения и поддержания кроны. Ствол дерева дает основное количество древесины от 50% до 90% объема и поэтому имеет главное промышленное значение. В зависимости от направления разреза по отношению к оси ствола изменяется внешний вид древесины. Главные разрезы ствола: поперечный или торцовый; радиальный и тангенциальный. При поперечном (торцовом) плоскость резания перпендикулярна оси ствола. При радиальном плоскость резания проходит вдоль оси ствола через сердцевину. При тангенциальном плоскость проходит вдоль оси ствола на некотором расстоянии от сердцевины.
На поперечном разрезе ствола различают следующие главные части: примерно в центре находится небольшая по размерам сердцевина, основная часть ствола занята древесиной, которая снаружи покрыта корой. На границе между древесиной и корой находится тонкий, неразличимый невооруженным глазом, слой камбия. В растущем дереве камбий выполняет важную роль, обуславливая прирост древесины и коры.
Сердцевина на поперечном разрезе ствола имеет вид пятнышка диаметром 2-5мм темного цвета. На радиальном разрезе сердцевины видна как узкая полоска той же ширины и цвета. На тангенциальном разрезе ее обнаружить нельзя. Состоит она из мягкой рыхлой ткани. Иногда на поперечном разрезе ствола можно видеть две
(даже 3) сердцевины; сечение ствола в этом случае получает овальную форму. Явление это называется двойной сердцевиной и относится к порокам древесины. У хвойных пород сердцевина имеем овальную или округлую форму, у ольхи -треугольную, четырех- и пятиугольную - у ясеня и тополя, звездчатую форму – удуба. Она редко расположена в геометрическом центре ствола, чаще смещена в сторону.
Древесина занимает наибольшую часть объема ствола. Диаметр ствола изменяется по высоте ствола. В верхней части ствола древесину пронизывают сучки, представляющие собой остатки ветвей.
Кора покрывает снаружи камбий. Она окрашена темнее древесины. В толстой коре взрослых деревьев различают 2 слоя: внешний - корка, которая предохраняет камбий от механических повреждений, резких колебаний температуры, проникновение грибов и бактерий и внутренний - луб, прилегающий к камбию. Луб проводит воду с органическими веществами, выработанными в листьях, вниз по стволу. У молодых деревьев наружная поверхность корьГ гладкая, с возрастом в коре появляются трещины. По характеру поверхности кора может быть гладкой (пихта), бороздчатой (дуб), чешуйчатой (сосна) и др. Цвет коры разнообразен: от белого (у березы) до темно-серого (у дуба) или темно-бурого (у ели). С возрастом объем коры уменьшается, с ухудшением условий произрастания увеличивается. Толщина коры уменьшается от калия к вершине.
Промышленное применение в большей мере имеет ствол дерева. Кора не находит полного применения. Из нее получают дубильные вещества для кожевенной промышленности. Значительная часть коры сжигается.
У некоторых древесных пород на поперечном и продольном разрезах видно, что центральная часть ствола отличается от периферийной своим более темным цветом, а в свежесрубленном состоянии, кроме того, меньшем содержанием воды. Темно-окрашенная часть ствола называется ядром, а светлая периферийная - заболонью.
Породы, имеющие ядро, называются ядровыми. Остальные породы, имеющие однородную окраску древесины, называются безъядровыми.
Среди заболонных пород есть такие, у которых центральная часть в растущем дереве имеет меньшую влажность, чем периферийная. В этом случае центральную часть называют спелой древесиной, а породы этой подгруппы - спелодревесными.
Безъядровые породы, у которых центральная часть древесины не отличается периферийной ни по цвету, ни по содержанию воды, такие породы называют заболонными.
Ядровые породы: дуб, вяз, тополь, сосна, орех, каштан, акация, кедр, лиственница, тис и др.
Спелодревесные породы: бук, ель, осина, пихта и др. Заболонные породы: береза, ольха, граб, клен, липа.
Ширина заболони у разных пород различна (от нескольких миллиметров до нескольких сантиметров).
Заболонная древесина по своим механическим свойствам почти не отличается от древесины ядра, а по стойкости против гниения считается ниже, чем древесина ядра.
У ядровых пород древесина в раннем возрасте состоит из заболони и только истечении нескольких лет начинает образовываться ядро. У некоторых пород (акация) ядро образуется на второй год, а у сосны через 30-35 лет.
У некоторых безъядровых пород (береза, бук, осина) наблюдается потемнение центральной части ствола. В этом случае темная часть ствола называется ложным ядром и является пороком в древесине.
В растущем дереве заболонь служит для проведения воды с минеральными веществами от корней к листьям; ядро выполняет механическую функцию.
Площадь лесов на земном шаре составляет около 1/3 суши. Но это не значит, что леса бесконечны. По-прежнему, актуальны вопросы защиты лесов от пожаров, бездумной вырубки и т.д. Беларусь славится лесами! Как приятно и легко дышится в сосновом лесу, одно удовольствие собирать в лесу грибы, ягоды, даже цветы. Однако бережное отношение к лесу - это залог нашего богатства. Недаром говорят, что лес - наше богатство.
Основным продуктом леса является древесина. Древесина находит широкое и разнообразное применение в быту и народном хозяйстве. Древесина используется после переработки в виде пиломатериалов, целлюлозы, фанеры, бумаги, картона, ДСП и ДВП. Часть древесины используется в круглом виде. Наибольшее количество древесины применяется в строительстве для изготовления оконных рам, дверей, полов, паркета; в горнорудной и угольной промышленности она применяется как крепежный материал. Древесина - прекрасный конструкционный материал, и она находит применение в машиностроение. Из древесины изготавливают мебель, шпалы, спички, музыкальные инструменты, спортинвентарь. Она является исходным сырьем в производстве вискозного волокна, фурфурола, кормовых дрожжей.
Наряду с широким использованием древесины в народном хозяйстве и в быту -уделяется внимание охраны природы и окружающей среды. Предусматривается дальнейшее улучшение охраны природы, ускорение строительства водоохранных объектов, усиление охраны лесов от пожаров и защиты их от вредных насекомых и болезней; расширение защитного лесоразведения. Намечено продолжить формирование заповедных территорий.
Наряду с древесными материалами в производстве мебели широко используются и недревесные материалы, с которыми мы познакомимся при дальнейшем изучении раздела «Материаловедение». Это и клеи, лакокрасочные материалы, растворители, грунтовки, шпатлевки, лаки, эмали, пластмассы, метизы, стеклоизделия, мебельная фурнитура и многое другое.
В целях экономии древесного сырья и относительной дороговизны массивной древесины в настоящее время широко распространены заменители массивной древесины. Такие, как плитные материалы, мебельные щиты, плиты, покрытые шпоном и др. синтетическими материалами. В нашем курсе мы также уделим определенное внимание этим материалам.
Что касается рационального использования материалов, то существуют нормы расхода, различного рода коэффициенты для материалов. Материалы в производстве не хаотично, а на основании норм расхода на 1 м~, на изделие, на деталь и т.д. На плитные материалы при раскрое делаются карты раскроя. Как видите, все сводится к одному девизу и направлению - рациональное использование сырья и материалов.
В части связи нашего предмета с другими предметами смежного цикла хочу сказать следующее, что он тесно связан с технологией деревообработки, технологией изготовления мебели и ее отделки, дизайном мебели и мн. другими дисциплинами.
Лекция 3 (урок 3)
1. Годичные слои, ранняя и поздняя древесина.
2. Сердцевинные лучи и сердцевинные повторения (прожил
3. Сосуды. Кольцесосудистые древесные породы.
Вопрос: Годичный слой, его строение. Различия древесных пород по строению годичного слоя. Влияние годичного слоя па качество древесины.
Каждый год на стволе откладывается слой древесины. Схематически ствол можно представить в виде системы коп усов возрастающих диаметра и высоты. На рисунке схема формирования ствола 13-летнего дерева.По нижнем поперечном срезе показаны десять концентрических полуокружностей, а на верхнем пять. Следовательно, потребовалось соответственно 3 года и 8 лет, для того чтобы дерево достигло той высоты, на которой сделаны поперечные срезы. Итак, 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 линий.
Ширина годичных слоев 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.
На интенсивность годичного прироста влияют особенности метеорологических условий того или иного года, и по ширине годичных слоев можно проследить многолетние изменения климата. Исследуя ширину годичных слоев и используядендрохронологические шкалы, составленные для разных районов страны, можно определить время изготовления деревянных изделий и сооружений. Дендрохронологический методнашел широкое применение для датировки археологических находок из древесины.
Схема формирования ствола
По высоте ствола ширина годичных слоев 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 придает стволу конусообразную форму (сбежистый ствол ).
У некоторых пород на поперечном разрезе наблюдается волнистость годичных слоев. Например у граба, тиса, можжевельника; у бука и ольхи граница между годичными слоями в местах пересечения ее широкими сердцевинными лучами загибается внутрь (к сердцевине), что также придает слоям волнистый вид.
Годичные слои на противоположных сторонах ствола иногда имеют неодинаковую ширину; если такая неравномерность распространяется на большое число соседних годичных слоев, то ствол приобретает эксцентричное строение, причиной которого часто является неравномерное развитие кроны и корневой системы (деревья опушек) или действие ветра, вызывающего изгиб ствола. Особенно хорошо заметно эксцентричное строение в боковых ветвях; у лиственных пород сердцевина ветви бывает смещена ближе к нижней стороне, а у хвойных - к верхней.
У многих пород ясно видно, что годичный слой состоит из двух частей: внутренней,. Обращенной к сердцевине, более светлоокрашенной и мягкой части -ранней древесины^ и наружной, обращенной к коре, более темной и твердой части - 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 часто слабо заметны в лиственных.
В растущем дереве по ранней древесине годичных слоев происходит передвижение воды вверх по стволу, а поздняя древесина выполняет преимущественно механические функции. В зависимости от породы, возраста, условийпроизрастания , положения в стволе соотношение между ранней и поздней древесиной может сильно изменяться.
Свойства ранней и поздней древесины годичного слоя -существенно отличаются. У некоторых, пород различия особенно ярко выражены. У ели,. Прочность на растяжение вдоль волокон поздней древесины в 2.7 раз больше,. Чем ранней. Жесткость 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.
Вид годичных слоев на главных разрезах
П – на поперечном
Т – на тангенциальном
Р – на радиальном
Вопрос 1. Сердцевинные лучи, сосуды, смоляные ходы.
Сердцевинные лучи, сердцевинные повторения
На поперечном разрезе некоторых порол (например, дуба) хорошо видны светлые, в большинстве случаев блестящие линии, расходящиеся от сердцевины к коре по радиусам и называемые сердцевинными лучами. Сердцевинные лучи есть в древесине всех пород, но лишь у немногих они настолько широки, что ясно видны на поперечном разрезе невооруженным глазом.
Одни лучи начинаются от сердцевины и идут до коры, пронизывая всю Толщу древесины по радиусу; эти лучи называются первичными. Другие лучи, называемые вторичными, могут начинаться на разном расстоянии от сердцевины, но, раз возникнув, каждый луч обязательно доходит до коры и продолжается в ней. 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: очень узкие, невидимые невооруженным глазом; узких, трудно различимые невооруженным глазом широкие и ясно видимые невооруженным глазом. Широкие лучи могут быть настоящими и ложноширокими, т. е. состоящими из пучка близко расположенных друг к другу узких лучей. Среди наших пород настоящие широкие лучи имеют дуб, бук и платан, ложноширокие лучи - граб, ольха и лещина. Узкие, но все же различимые невооруженным глазом лучи есть в древесине кленов, ильмовых пород (вяз, ильм, карагач), 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 (ясень, береза, осина, тополь, ива, грунта, рябина и др.). У некоторых пород лучи расширяются при пересечении границ годичных слоев (бук). На радиальном разрезе древесины сердцевинные лучи бывают, заметны в виде поперечных блестящих узких или широких (в зависимости от размеров лучей), коротких или длинных (в зависимости от степени совпадения разреза с направлением луча) полос или пятен, окрашенных темнее пли светлее окружающей древесины (рис. 10). У некоторых пород эти полоски образуют на радиальном разрезе красивый рисунок (платан, клен, ильм и др.).
На тангенциальном разрезе сердцевинные лучи имеют веретенообразную или чечевицеобразную форму (см. рис. 10); высота их в зависимости от породы колеблется в широких пределах (от 50.мм у дуба до долей миллиметров у хвойных пород). В растущем дереве сердцевинные лучи служат для проведения воды и питательных веществ в горизонтальном направлении и для хранения запасных питательных веществ зимой.
Количество сердцевинных лучей в древесине очень велико. Гак, у сосны и березы на 1 см2 поверхности тангенциального разреза насчитывается свыше 3000, а у можжевельника, сердцевинные лучи которого очень узки, до 15000 лучей. Наибольшее количество сердцевинных лучей находится в нижней части ствола; выше по стволу (по направлению к кроне) число лучей уменьшается, а в области кроны несколько увеличивается. Число и размеры сердцевинных лучей (ширина и высота) увеличиваются в направлении от сердцевины к коре. Объем сердцевинных лучей зависит от породы, а у одной и той же породы — от условий произрастания. Объем лучей резко различен у пород, сбрасывающих листья (лиственных), и вечнозеленых (хвойных). В древесине хвойных пород на долю сердцевинных лучей в среднем приходится 5—6% общего объема древесины, а у лиственных — около 15%, т. е. в 2,5—3 раза больше. Среди хвойных пород лиственница, сбрасывающая па зиму хвою, содержит по объему лучей почти вдвое больше, чем вечнозеленые сосна и ель, выросшие в одинаковых с ней условиях. На продольных разрезах древесины некоторых лиственных пород можно заметить буроватые или коричневатые черточки, полоски или пятнышки, расположенные главным образом у границ годичных слоев. Эти образования называются сердцевиннымиповторениями (иди прожилками), так как по своему цвету и строению они напоминают сердцевину. Сердцевинные повторения являются заросшими ходами насекомых; встречаются они преимущественно в нижней части ствола лиственных пород (береза, ольха, груша, клен, ива и др.) и изредка у хвойных (пакта). Эти образования в древесине некоторых пород настолько постоянны (береза), что ими пользуются как диагностическим признаком при распознании породы по древесине.
Сосуды
Описанные выше особенности макроскопического строения древесины относятся одинаково как к хвойным, так и к лиственным породам. Ниже будут рассмотрены еще две особенности, одна из которых присуща древесине только лиственных, а вторая хвойных пород.
На поперечном разрезе древесины некоторых лиственных пород (дуб, грецкий орех и др.)* можно заметить небольшие отверстия, представляющие собой поперечные разрезы сосудов. Сосуды имеют форму трубок разной величины и являются характерным элементом строения древесины лиственных пород (у хвойных пород сосудов нет). В растущем дереве по сосудам поднимается вода из корней в крону. Сосуды делят на крупные, ясно заметные невооруженным глазом, и мелкие, неразличимые невооруженным глазом. У ряда пород мелкие сосуды собраны в группы, которые можно обнаружить без микроскопа. Крупные сосуды теще сосредоточены в одной ранней зоне годичных слоев, образуя на поперечном разрезе пористое кольцо (например, у дуба); реже они распределены по годичному слою равномерно (например, у грецкого ореха). Собранные в группы мелкие сосуды сосредоточены в поздней зоне, где они заметны из-за более светлой окраски. Если крупных сосудов нет, мелкие сосуды у большинства пород рассеяны по всему слою; однако их количество и величина несколько уменьшаются по направлению к внешней границе слоя.
ч. 1 ч. 2 ... ч. 5 ч. 6