Заболонь

Химический состав древесины и коры

Ткань древесной массы создана из клеток. Поэтому все химические компоненты располагаются в клеточных оболочках. Древесина состоит из минеральных и органических компонентов. К минеральным (неорганическим) веществам относятся элементы, которые остаются после сгорания древесной ткани (зола). Их величина составляет 1% от общей массы. По химическому составу эти элементы представляют собой смесь разных солей, растворимых (натрия, калия) и нерастворимых (магния, кальция, железа) в воде.

Остальную часть занимают органические составляющие, занимающие 99% общей массы. Их элементный состав содержит 49 — 50% углерода, 43 — 44 % кислорода, 6 % водорода и 0,1 — 0,3 % азота.

Органические вещества представлены в виде двух групп:

Структурные компоненты, образующие структуру клетки (целлюлоза, холоцеллюлоза, гемицеллюлоза, лигнин).
Экстрактивные вещества — компоненты, которые можно извлечь из древесины растворителями (экстрагировать). Они не входят в состав клеточной стенки. К ним относятся эфирные масла, красители, дубильные вещества, жиры, пектины. Древесина обязана им запахом, цветом, вкусом, сопротивлению гниению и болезням. Экстрактивные элементы составляют 3 — 5% от общей массы органических компонентов.

Химический состав лиственных пород отличается от хвойных большим содержанием структурных компонентов (гемицеллюлозы), но меньшим содержанием лигнина. В зависимости от географического места произрастания, возраста растения химический состав может меняться в пределах одной породы.

Химический состав коры отличается повышенным содержанием экстрактивных веществ, лигнина и пониженным содержанием целлюлозы. Доля неорганических веществ в общем количестве составляет 10-15 %, это в 10 раз больше, чем в древесине. Преобладающими элементами золы являются кальций (82-95 %), калий, магний.

Кора — ценное растительное сырье:

Дубильные вещества незаменимы при выделке кож.
Экстрактивные компоненты находят применение в медицине.
Кору используют в качестве топлива.
Измельченная кора служит основой корокомпостов в сельском хозяйстве.

Разные химические составы коры и древесины приводят к необходимости перерабатывать их раздельно.

Макроскопическое строение древесины

Если на срезе заметно строение штамба невооруженным взглядом, то говорят о таком понятии, как макростроение древесины. Бывает, что не вся плоскость среза окрашена равномерно: ближе к центру она может быть темнее, а дальше — светлее. Темная часть, самая прочная, созданная из мертвых клеток ткани, является ядром, а светлая — заболонью. Клетки ядра отмирают из-за закупорки проводящих сосудов смолой. Породы древесины с такой окраской называют ядровыми (дуб, сосна, ясень, лиственница). Если срез окрашен равномерно, то такие породы являются безъядровыми (ольха, береза).

Каждый год жизни отмечается на стволе увеличением слоя древесины определенного размера, который зависит от возраста, условий жизни растения, скорости роста. Такие слои называют годичными кольцами. Они особенно ярко видны на спилах хвойных пород.

Годичное кольцо содержит два таких слоя ткани, как:

Ранний мягкий. Возникает в первой половине годичной вегетации. Имеет светлую окраску. Находится у центра ствола.
Поздний твердый. Создается во второй половине годичного роста. Отличается темной окраской. Располагается ближе к коре.

По каналам ранней ткани транспортируются питательные элементы к вершине и обратно. Зона позднего слоя защищает растение от механических повреждений. В комле находятся самые узкие кольца. Из-за плохих условий произрастания они могут иметь волнистость, что повышает декоративность древесной массы. Древесный материал с самыми узкими кольцами считается лучшим.

От коры по радиусу к центру растения протягиваются светлые линии, используемые для перемещения питательных элементов. Эти линии называются сердцевинными лучами. Лучи характерны для всех пород. Они отчетливо видны на срезах. Ширина лучей меняется в пределах 0,05 — 1 мм. Их размер непосредственно зависит от условий жизни растения. Сердцевинные лучи ответственны за текстуру древесной массы. Некоторые из них прерываются далеко от сердцевины. Такие лучи называются вторичными в отличие от первичных, которые доходят до нее.

На поперечном разрезе лиственных пород замечаются небольшие отверстия, которые являются сосудами растения. Они поставляют дереву воду и питание. Если в раннем слое лежат крупные сосуды, а в позднем — мелкие, то такой сосудистый рисунок соответствует кольцесосудистой материи (дуб, вяз, ясень). Она отличается прочной древесной массой. Равномерное расположение сосудов по годичному кольцу соответствует мягкой рассеяннососудистой ткани (береза, осина). Весной с некоторых деревьев (береза, сахарный клен) собирают сок, перерезая их сосуды.

Для строения хвойных пород характерны протоки, наполненных смолой. Это смоляные ходы, которые свойственны лишь некоторым хвойным деревьям. Например, пихта и можжевельник их не имеют. Смоляные ходы разных направлений создают одну смолоносную систему.

Самый центр ствола занимает сердцевина, рыхлая масса, пронизывающая растение снизу доверху. Быстро поддается разложению. Она создается в начале жизни дерева. На срезе сердцевина представляется в виде отметины, как правило, круглой формы диаметром 2 — 5 мм. Лиственные породы имеют сердцевину большей площади, чем хвойные. Наибольшую сердцевину имеет бузина.

Тонкий слизистый слой клеток, лежащих в области между корой и древесиной, именуется камбием. Он вырабатывает микроэлементы для роста древесной ткани, принимая от луба питательные элементы. Начинаясь весной, процесс синтезирования новых клеток заканчивается осенью. Этим объясняется слоистое строение древесной массы.

Необычная пища

Оболонь или заболонь – это молодой слой древесины. Его вполне можно использовать в пищу. В голодные годы жители Ленинграда во время блокады ели так называемую «березовую кашу», т. е. оболонь березы, а северные народы – еловую. Способы приготовления блюд различные:

Сосну, ель мелко режут и варят, при этом несколько раз меняют воду. Такая процедура необходима для избавления от смолы. Далее сушат и добавляют в молоко, муку или съедают сразу.
Березу измельчают, заливают водой и ждут, пока набухнет. Затем варят.

Кроме того, в пищу употребляют заболонь лиственницы, липы, осины. Известно, что камчатские охотники, уходя на промысел, из еды брали только лососевую икру. По дороге они срезали березовую заболонь и ели ее вместо хлеба.

Береза

Берёза — древесина, получаемая из деревьев двух видов: Берёзы повислой и Берёзы пушистой.

Свойства

Плотность древесины берёзы — около 650 кг/м³ (при относительной влажности древесины 12—15 %). Эластичная и вязкая, имеет среднюю прочность на сгиб, трудно раскалывается. При повышенной влажности без специальной защиты легко поражается грибами и быстро загнивает.

Берёза относительно хорошо обрабатывается ручным инструментом или с помощью станков: её можно строгать, фрезеровать; из неё можно изготавливать токарные или резные детали; хорошо удерживает крепёж (гвозди, шурупы) и склеивается.

Применение

Из березовой древесины изготавливается мебель, фанера, ламинат, столярные плиты, инвентарь, фурнитура, токарных изделия, шпон и т. д.

Свойства заболони

Является самой юной частью ствола, по которой транспортируется жидкость к листьям. Общие свойства:

содержит больше воды, чем другие слои;
имеет наименьшую плотность;
проявляет неустойчивость при механических повреждениях;
легко поражается грибками и насекомыми;
при высыхании быстро отдает влагу;
обладает повышенной степенью усадки.

На разрастание подкорья влияет сорт, возраст и природное состояние дерева. Юные породы древесины состоят почти из одного слоя, но постепенно питательный объем уменьшается. В зрелых деревьях осины, ели питательный пласт занимает около 50% объема древесины, а в лиственнице – только 25%.

Заболонь березы также занимает практически полностью ствол дерева. Питательная часть дуба не применяется в производстве из-за повышенной мягкости. Цвет ядра дуба на тон темнее, чем заболонь и отличается твердостью. Ядро широко применяется в различных столярных работах. Подкорье уступает ядру по биологической устойчивости. При этом легче пропитывается антисептиками и прочими растворами. Хоть питательный слой и обладает отличной впитываемостью тонирующих средств, он все равно по окраске отличается от основного оттенка древесной породы.

Пороки древесины

Повреждения всей структуры древесины или отдельных участков, которые снижают качество и ограничивают применение, называются пороками древесины. Некоторые пороки возникают в растущем дереве, другие — при хранении или эксплуатации сырья. Качество древесной массы определяется в соответствии с видами и размерами пороков, их расположения, назначения продукции.

ГОСТ 2140-81 устанавливает классификацию пороков по следующим группам:

Сучки, основания бывших ветвей.
Трещины, разрывы ткани вдоль волокон.
Дефекты формы ствола. К ним относятся сужение ствола, кривизна, овальность, наросты, закомелистость.
Пороки строения древесины: прожилки, полоски, пятнышки.
Химические окраски. Они возникают в заготовленном сырье в результате окисления дубильных веществ.
Грибные повреждения. Их вызывают грибы, которые являются растительными организмами, развивающимися из спор.
Повреждения насекомыми, птицами. Такой порок ухудшает декоративность и физико-механические качества.
Инородные включения.
Покоробленность. Порок возникает в результате обработки материала.

Шаг 1 — Правильный выбор места

В лесу березы произрастают на прохладной влажной почве. Очень поверхностная корневая система делает их чувствительными даже к коротким периодам засухи или прогрева почвы, поэтому они плохо растут на жарких сухих почвах.

Таким образом, домовладельцу необходимо попытаться выбрать место для березы на затененном участке, где почва будет прохладной и влажной.

Тем не менее, березам для хорошего роста требуется полное солнечное освещение листьев, или не менее чем наполовину.

Фото 2. Правильный выбор места для посадки березы.

Следует выбрать место, где почва будет оставаться прохладной и влажной, и при этом листья дерева должны получать солнечный свет в течение большей части дня.

Отличным местом для посадки березы служит территория с восточной и северной сторон дома, где здание обеспечивает послеобеденную тень (Фото 2).

Избегайте высадки березы с южной и западной сторон, где во второй половине дня солнце нагревает и сушит почву. Существуют другие виды деревьев, хорошо приспособленные к жарким, сухим местам.

Не забывайте также, что существующие деревья и сооружения часто могут обеспечить необходимое затенение. Наилучшее время суток для поиска и оценки места высадки березы — с середины до конца дня. В это время следует поискать подходящее место — (Фото 2).

Избегайте высадки берез в жарких, сухих местах. Выбирайте место, затененное во второй половине дня.

После того, как вы определили место на участке, отвечающее требованиям к температуре и влажности почвы, вам необходимо учитывать некоторые другие факторы:

Фото 3. Бумажная береза

Электрические провода. Распространенной ошибкой является посадка молодых деревьев под проводами. Не забывайте, что большинство берез, растущих во дворах, могут достигать 15-20 метров в высоту.

Уплотненный грунт. Избегайте высадки березы в таких местах, где почва может стать более плотной, например, вдоль троп и дорог. Помните, что березы имеют очень поверхностную корневую систему, которая может легко повредиться при проседании почвы. Уплотнение грунта может быть уменьшено за счет следующих агротехнических приемов, некоторые из них приведены в рамках Шага 3, а именно, мульчирования.

Кислотность почвы. Березы чувствуют себя лучше всего на немного кислых почвах (рН 5,0-6,5), хотя белоствольные березы, особенно бумажная береза (Фото 3) или японская, способны хорошо расти на щелочных почвах. У черных берез (Фото 4) часто развивается железистый хлороз (пожелтение листвы) в щелочных почвах, и следует избегать их посадки в большинстве случаев, когда рН больше 6,5.

Фото 4. Черная береза

Слегка щелочную почву можно сделать более кислой, если добавить почвоулучшитель, хотя поддерживать рН почвы на протяжении всей жизни дерева может быть трудно. Тесты почвы можно получить, например, в питомниках.

Влажность почвы. Большинство берез предпочитают влажные, но не мокрые почвы. Если вы планируете высадить дерево в месте с плохим дренажом или на участках, которые в течение коротких периодов времени могут страдать от наводнения, вам следует остановить свой выбор на черной березе. Она также может произрастать и на более сухих почвах.

Главные разрезы

Основные разрезы приведены на рисунке ниже. Они обладают различными свойствами и строением.

Главные разрезы ствола дерева: 1 — поперечный (торцовый), 2 — радиальный, 3 — тангенциальный

Поперечный разрез

Разрез, перпендикулярный оси ствола и направлению волокон, образует собой торцевую, или, как ее называют, поперечную секущую плоскость ствола. На данном разрезе хорошо просматривается структура древесины, а именно концентрические годовые кольца, сердцевина, сердцевинные лучи, разрез коры и луб. Поперечный разрез представлен на рисунке:

Радиальный разрез

Разрез, проходящий через середину ствола вдоль направления волокон древесины, образует радиальную секущую плоскость. При таком сечении годичные кольца также видны, но не в виде концентрических колец, а в виде параллельных полос.

Тангенциальный разрез

Тангенциальный разрез, как и радиальный, направлен вдоль волокон, но проходит не через ось ствола, а на некотором расстоянии от нее. Иными словами данный разрез строится по хорде поперечного сечения. В тангенциальном разрезе годичные кольца имеют вид вытянутых вверх парабол, поскольку ствол с годичными кольцами сужается кверху.

Классификация древесины по ядру и заболони

На цвет влияет разновидность и возраст дерева. На интенсивность окраски влияет концентрация красящих и химических веществ, находящихся в почве.

Все древесные породы разделяются на виды:

Ядровые –омертвевшие вещества находятся в середине ствола, чаще темного цвета. К таки мсортам относят: лиственницу, дуб, сосну, можжевельник, яблоню, ясень.
Заболонная древесина – состоит из живых микроорганизмов, и отличается более светлым оттенком. К ней относят клен, липу, грушу, березу.
Спелодревесная порода. Главное отличие – цвет питательного слоя совпадает с цветом ядра. Является самым дорогостоящим и надежным материалом. К ней относят бук.

Заболонные и спелодревесные породы могут образовывать ложное ядро. Такая древесина отличается недолговечностью, неоднородным оттенком по срезу, а также нечеткими формами.

Живое дерево

Для того чтобы понимать свойства древесины и как ее обрабатывать, небесполезно разобраться в том, как растут деревья.

Деревья составляют важную часть царства растений, известную как подцарство Spermtaphyta (семенные растения). Оно подразделяется на отделы Gymnospermae — голосеменные и Angiospermae — покрытосеменные. К первым относятся хвойные деревья с листьями в виде иголок, которые обычно образуют мягкие сорта древесины.

Вторые — это широколистные деревья, известные в качестве твердых пород древесины и которые могут быть как листопадными, так и вечнозелеными.

Строение дерева

Типичное дерево имеет основной стебель, известный под названием ствол, который несет ветви с листьями. Корневая система удерживает дерево в почве и всасывает воду и минеральные вещества для поддержания жизни дерева. Ствол переносит питательные вещества от корней к листьям.

Процесс питания

Испарение влаги с листьев инициирует и стимулирует сокодвижение сквозь мельчайшие клетки, образующие структуру дерева. Двуокись углерода поглощается листьями дерева из окружающего воздуха через поры в листьях. Питательные вещества, образованные в листьях, распределяются между растущими частями дерева и одновременно запасаются некоторыми клетками.

Фотосинтез

Фотосинтез (образование органических веществ из двуокиси углерода и воды) происходит, когда энергия в виде света поглощается хлорофиллом, зеленым пигментом в листьях, в результате чего образуются питательные вещества, обеспечивающие жизнедеятельность дерева. Кислород, как побочный продукт этого процесса, выделяется в атмосферу.

Применение

Заболонь осуществляет изолирующую функцию в спиленном дереве. Подкорье сохраняется для рубленых пиломатериалов в связи с его надежностью и прочностью. Оно помогает сохранить материал от внешних условий, насекомых, ультрафиолетовых лучей, перепада температур, повышенной влажности. Подкорье характеризуется повышенной впитываемостью, поэтому бревна легко обрабатываются антисептиком. Из такого пиломатериала строятся русские традиционные бревенчатые дома. Заболонь составляет большую часть в осине, сосне, вишне.

В дубовых сортах паркета заболонь имеет малое содержание, и видна в прожилках вдоль плашек. Дополнительным декором или дизайнерским решением проявляется в материалах из ясеня или вишни. Экзотические древесные породы обязательно содержат оболонь, делая конечный материал ярким и неординарным.

Получение

Процесс заготовки материала происходит согласно ГОСТу. Он достаточно трудоемкий. Все начинается с того, что нужно из всего пиломатериала определить именно тот, который по качеству и характеристикам соответствует указанным выше требованиям. Тот, что по параметрам ниже третьего сорта, не может быть использован для производства делового пиломатериала.

Деловую древесину получают из основной части дерева – ствола. Древесные хлысты разрезают вдоль на специальном оборудовании и формируют из них сортименты. Далее материал также на специальных станках зачищают, обтесывают, шлифуют и при необходимости покрывают специальными лакокрасочными средствами.

Процесс обработки материала во многом определяется ее дальнейшим использованием.

Сколько деловой древесины выйдет из кубометра леса зависит от многих факторов, в основном, конечно, от сорта дерева. Сегодня для изготовления данного вида пиломатериала используют следующие породы.

Дуб. Это самая дорогая и ценная порода дерева во всем мире. Мебель, конструкции для ремонта изготавливаются исключительно из дуба.
Бук. Из его ствола получают отличный материал, который в дальнейшем применяют для производства напольного покрытия.

Сосна и ель, как известно, это смолянистые деревья, которые даже после сруба на протяжении многих лет могут выделять смолу. Сфера применения пиломатериала из них достаточно узкая.

Лидеры по производству деловой древесины на сегодняшний день – США, которым принадлежит 18% от всего мирового производства пиломатериала, Россия – 11%, Китай – 9%, Бразилия – 8%. Безусловно, заготавливают, обрабатывают и поставляют на рынок такое сырье только те страны, на территории которых произрастает достаточно лесов.

Строение ствола дерева

Любая древесина имеет общую структуру. Она включает в себя:

Ядро, образующееся после отмирания клеток. Часто темного коричневого цвета.
Заболонь древесины – это часть, благодаря которой поступают полезные вещества и жидкость от корневища к кроне.
Камбий является прослойкой живых клеток. Он способствует регулярному росту ствола в толщину. Благодаря камбию можно определить возраст дерева. Именно он отвечает за прирост годичных колец.
Лубяная часть. Является проводником органических веществ, вырабатываемыми листьями, к корневой системе.
Кора является жестким внешним слоем. Защищает ствол от механических и природных повреждений.

Виды

Пород деревьев бесчисленное множество, однако все можно поделить на несколько видов.

Ядровые. В эту категорию входят породы с ярко выраженным ядром. Определить наличие ядра можно по темному цвету древесины при ее срубе. Группа включает такие известные деревья, как лиственница, дуб, яблоня. А также сюда можно отнести сосновые породы.

Вторая и третья группы способны формировать ложное ядро. Однако такая древесина не отличается долговечностью, чего не скажешь, например, о сосне. Определить заболонную породу можно по неоднородному светлому оттенку, а также нечетким формам из-за мягкой структуры древесины, в которой содержится жидкость. Однако даже с учетом не самых высоких характеристик березовой заболони и других видов древесины удалось найти ей применение.

Виды берез

До сих пор не установлена точная классификация, а количество видов семейства насчитывает порядка 100. Наиболее популярные:

Вид	Высота (м) / Диаметр ствола (м)	Описание
Пушистая (опушенная)	Примерно 20-27. Около 0,75.	Молодая кора бурого цвета, с возрастом белеет. Узкая крона, ветки направлены вверх, раскидистый сорт. Нетребователен к солнцу, морозостойкий, предпочтительна влажная почва. Произрастает в Сибири, на Кавказе и на западе Европы.
Повислая (бородавчатая)	Максимально 35. Приблизительно 0,8.	Наиболее распространенная разновидность. У молодых деревьев кора коричневого цвета, через 10 лет белеет. Ветви свисают вниз, покрыты большим количеством смолы. География обитания – Европа, Азия, север Африки.
Эрмана (каменная)	До 10-12. Достигает 1.	Уникальность дерева в продолжительности жизни – порядка 500 лет. Извилистый ствол, негустая крона. Кора имеет цвет от серого до бурого. Растет на территории Сибири, Дальнего Востока, Китая, Японии.
Вишневая (тягучая, сладкая)	Примерно 22-27. До 0,65.	Трещиноватая темно-коричневая кора. Шапка у дерева в виде пирамиды, с опущенными ветвями. Листья продолговатой овальной формы насыщенного зеленого цвета. Не любит заморозки, жалует увлажненные и дренированные грунты. Ареал обитания – Прибалтика, Беларусь, восток Европы.
Черная (речная)	Не более 35. Больше 1.	Коричневая или серая кора с шершавой текстурой. Листья треугольные или овальные, темно-зеленого окраса. Любит теплый климат. Растет на территории Америки.
Карликовая (малорослая, карличная)	Колеблется от 0,2 до 1.	Сильно ветвистый кустарник с корой бурого оттенка. Пушистые листья с зубчатыми краями. Растет преимущественно в тундре, поэтому любит излишне влажную почву. Встречается в Якутии, на Камчатке, Сибири, а также в горных районах.
Карельская	Может достигать 6-9. Около 0,4.	По форме схож с кустарником. Ствол бугорчатый, неровный. Древесина высоко оценивается в мебельном производстве. Крона остролистная, зубчатые края лепестков. Естественное обитание – Норвегия, Швеция, Карелия, Польша, Беларусь.

Повислая