Строение древесины

Строение древесины макроскопического типа. Очень часто макроскопическое строение древесины может быть замечено невооружённым глазом, в крайнем случае с лупой. Рассматривая древесину в нескольких направлениях (радиальном, поперечном и тангенциальном, ей дают оценку. Например, при тангенциальном направлении плоскость разреза проходит перпендикулярно радиусу, другими словами, проходит вдоль ствола по хорде, а при радиальном направлении разрез находится по радиусу, вдоль ствола.

Поперечный разрез ствола показывает много интересного, например, ядро, заболонь, сердцевину, а также слой живых клеток — кору и камбий. Кора состоит из наружной и внутренней части, а годичные кольца можно увидеть на поперечном разрезе. Ксилему, или, иными словами, древесину, составляют заболонь и ядро. Что касается их предназначения, то заболонь выполняет механическую функцию, в то время как ядро выполняет классическую. Между прочим, хвойные деревья сегодня и отличаются тем, что имеют пониженное содержание лигнина и целлюлозы в ядре.

При первоначальном росте дерева из семени образуется сердцевина — первичная ткань. Вторичной тканью, образующейся вследствие значительного прироста толщины дерева, является Ксилема. Всё это осуществляется благодаря живым клеткам камбия, которые способны к стремительному и быстрому делению.

В процессе роста дерева можно заметить, что в радиальном направлении оно растёт неравномерно. Годичные кольца, они же годичные слои, образуются с помощью клеток дерева. Условия произрастания, а также порода древесины — вот два осноных фактора, влияющих на ширину колец. Например, годичный слой будет шире, если условия роста лучше.

Любое годичное кольцо состоит из осенней (поздней) и ранней (весенней) древесины. К тому же, поздняя древесина обращена к коре, является наружной частью кольца, и имеет более тёмный оттенок, в то время как ранняя древесина является внутренней частью кольца, обращённой к сердцевине, и имеет более светлые тона. Если рассматривать раннюю древесину, то она имеет более широкие полости, больший диаметр и более тонкие стенки. Более поздняя и долговечная древесина имеет узкие полости и толстые стенки. Проводящая и механическая функции выполняются в лучшем виде ранней древесиной, а механическую функцию лучше всех выполняет поздняя древесина. Лиственные породы дерева имеют совсем маленькую разницу между поздними и ранними разновидностями, однако, их особенностью является то, что между годичными колцами присутствует тонкий слой, который получил название границы годичного кольца. Что касается химического состава, то он также бывает разный. Например, пентозанов, лигнина и уроновых кислот в поздней древесине меньше, чем в ранней, зато в ней больше целлюлозы.

Микроструктура материала. В наше время изучить анатомическое строение древесины помогают специальные оптические микроскопы. Радиальный, тангенциальный и поперечный срезы древесины помогут осуществить оценку. Многие микроструктурные элементы, которые обязательно присутствуют в любой древесине, помогают образовывать ткани. Образованные ткани, в свою очередь, выполняют основные функции — запасающую, проводящую и механическую.

Функции тканей и клеток древесины. Клетки, расположенные в древесине, делятся на 2 разновидности:

• Парснхимные клетки. В этом случае ширина почти равна длине. Древесина имеет только живые парснхимные клетки.
• Прозенхимные клетки. В отличие от парснхимных клеток эта разновидность имеет длину, в несколько раз превосходящую ширину. Эти клетки отвечают за волокнистое строение древесины. Как правило, отмирают такие клетки в самые короткие сроки, и при осмотре древесины можно найти лишь мёртвые прозенхимные клетки.

Ткани в древесине образуются благодаря клеткам одинакового строения. Ткани, содержащиеся в древесине, могут быть запасающими, механическими и проводящими. Узкополостные прозенхимные клетки берут на себя  механическую функцию.

Широкополостные тонкостенные элементы, находящиеся в древесине, обеспечивают проводящую функцию.  Тонкостенными элементами в лиственных породах древесины являются сосуды, а в хвойных породах — ранние трахеиды. В месте поступления питательных веществ в камбий происходит движение соков с продуктами фотосинтеза.

Паренхимные клетки берут на себя запасающую функцию. Иными словами, благодаря этим клеткам резервные питательные вещества будут сохранены на долгий период.

Помимо вышеописанных тканей в древесине присутствуют и другие:

• Расположенные в зелёных частых дерева (в хвое и листьях) ассимиляционные клетки. В них осуществляется фотосинтез.
• Выделительные клетки, способные выделять, хранить и проводить непосредственное образование межклеточных каналов экстрактивных веществ
• Образовательные (меристематические или ростовые клетки), отвечают за рост дерева, и могут делиться.
• Наружный слой коры, покровные клетки. Помогают защитить древесину от воздействий различных обстоятельств и погодных условий.

Каждая клетка имеет несколько этапов своего существования: одревеснение, увеличение поверхности, утолщение стенки клетки, а также деление. В процессе одревеснения наблюдается так называемая лигнификация, иными словами отложение лигнина. Клетка приостанавливает своё существование сразу после окончания данного процесса. Основными составляющими живой клетки являются ядро, органоиды, протоплазма и оболочка. В момент отмирания у клетки остаётся лишь заполненная водой, экстрактивными веществами и воздухом окружающая её полость, а также оболочка.

Хвойные породы древесины имеют более долгую историю, нежели лиственные. К тому же, у этой породы деревьев наблюдается более простое строение древесины, которое состоит из полностью однотипных клеток.

Основную часть объёма древесины хвойных пород занимают трахеиды, они же мёртвые прозенхимные клетки. По словам специалистов, именно они являются основным анатомическим элементом данного материала. Толщина этих длинных клеток может быть разной. Однако, существуют определённые стандарты. например, при ширине 0,02-0,08мм длина элемента составляет около 1, 5-5, 0мм. В зависимости от сезона и погоды трахеиды имеют разное отношение длины к ширине (осенью — 1:200,весной — 1:100).

Не менее важным анатомическим элементом древесины является паренхимная клетка. Такие клетки выполняют роль образования паренхимы — живой ткани. Эту ткань также называют лучевой. клетки данной ткани образуют необычные сердцевидные лучи, которые расположены строго по радиусу. Существует и такая разновидность клетки, как тяжевая, или же вертикальная паренхима. Чаще всего она наблюдается в хвойных породах древесины, причём в совсем маленьком количестве (около 0,5% в сосновой древесине). Клетки такой паренхимы расположены вдоль ствола, прямо рядом с камбием. Данный элемент древесины берёт на себя ответственность за две функции — запасающая и проводящая. В силу наличия в древесине опасных питательных веществ, находящихся в хвое, процент наличия паренхимных клеток совсем невелик (3-5).

Не стоит забывать, что в сосновой, елочной и лиственной древесине присутствует другой вид паренхимы — эпителиальная. Выделительные клетки этой ткани окружают смоляные ходы (смоляные каналы). Смоляные ходы — это межклеточные каналы, заполненные живицей (смолой). Единая смолоносная система может быть образована с помощью двух видов смоляных каналов — горизонтального и вертикального.

Поры помогают клеткам внутри дерева сообщаться между собой. Расположены поры во вторичной стенке, и объясняются специалистами как неутолщённые участки клеточной стенки. Обладая мембраной, состоящей из первичной стенки двух смежных клеток и своеобразного межклеточного вещества, поры не являются свободным отверстием. Мельчайшие отверстия окружают пору со всех сторон. В свою очередь, мельчайшие отверстия обладают тонкими и хрупкими нитями протоплазмы, которые выполняют соединяющую функцию клеток. Такая тенденция наблюдаются лишь в случае с живыми клетками. В древесине всегда образуются пары пор, так как пора одной клетки соответствует поре другой клетки.

Хочется также отметить, что в наши дни лиственные породы древесины имеют куда более сложное и необычное строение. Практически каждая клетка в данном случае имеет своё предназначение, а также весомое отличие от остальных.

Клетки либриформа лежат в основе анатомических элементов современной древесины. Из всего объёма материалы 25-75% занимают именно эти клетки, что совсем немало. По толщине и длине эти клетки уступают грахеидам примерно в два раза (отношение ширины к длине — 40-50,а длина 0,3-1, 8мм. Стенки таких клеток отличаются толщиной, а сами клетки либриформа имеют узкие полости. В совокупности всё это объясняется веретенообразной формой.

Ещё одну важную часть в древесине составляют широкополостные тонкостенные сосуды, которые занимают одну треть от всего объёма материала. Они выполняют проводящую функцию в лиственных породах древесины. Важно также то, что хвойные породы древесины никак не могут похвастаться таким составляющим, так как оно наблюдается лишь в лиственных породах. Ещё одним мёртвым элементом является сосуд.Длину сосудов в древесине сложно определить, но выглядят они как капилляры, и образуются в ходе сращивания широких коротких клеток, так называемых членников сосудов. Утолщения стенок сосудов, которые помогают им быть более прочными, могут иметь спиральную, сетчатую или же кольчатую форму. Система сосудов совсем непроста. На стенках можно наблюдать большое количество пор. В свою очередь, каждый членик образует разные виды перфорации в местах контакта с другим. Виды перфорации могут быть разными в зависимости от типа древесины. По статистике диаметр сосудов составляет 0,02мм-0,05мм.

Также в лиственных породах древесины наблюдается больше паренхимы — живой ткани, нежели в хвойных породах материала. В силу наличия живой ткани осуществляется образование рядов вертикальной паренхимы, а также сердцевидных лучей. Хвойные породы древесины также уступают лиственным в развитии вертикальных паренхим. То же самое можно сказать и о сердцевидных лучей, которые намного крупнее, чем у хвойных пород, и занимают немалую часть объёма ствола, 5-34%.

Лиственные породы древесины также содержат в себе волокнистые или же сосудистые трахеиды — важные клеточные элементы в довольно-таки небольшом количестве. Волокнистые и сосудистые трахеиды имеют разные функции. Первые берут на себя механическую функцию, и похожи на поздние трахеиды хвойных пород материала, в то время как вторые — сосудистые — берут на себя проводящую функцию, и похожи на ранние трахеиды древесины хвойных пород.