Structura anatomică a lemnului de conifere. Valoarea lemnului, compoziție, proprietăți, caracteristici și structură. Lemnul - ce este

Omul folosește lemnul din timpuri imemoriale. Combustibil, materiale de construcție, mobilier, instrumente muzicale - produsele din acesta ne însoțesc toată viața. În plus, copacii sunt calendare naturale și monumente istorice vii.

Există o întreagă ramură a științei - dendrocronologia, care vă permite să aflați vârsta produsului, precum și în ce zonă a fost tăiat copacul din care a fost făcut. Studiind secțiunile inelelor anuale, puteți afla despre natura și atmosfera din cele mai vechi timpuri. Avantaje și dezavantaje, structura, lemnul ca material de construcție, proprietăți - toate aceste aspecte merită atenție.

Cum funcționează totul

Proprietățile și caracteristicile materialului nu pot fi înțelese fără a studia mai întâi structura și compoziția lemnului. Conceptul în sine depinde de cine îl folosește. Pentru persoana normala iar constructorul este exclusiv o parte a copacului sub scoarță, care poate fi folosită în viața de zi cu zi sau în producție. Pentru un botanist și lemn, acesta este întregul complex, care include toate elementele de la rădăcini până la coroană.

Coroana este folosită nesemnificativ în industrie, iar ramurile sunt folosite ca materie primă pentru carton. Principalul lucru este portbagajul. Pe secțiune transversală se deschide structura trunchiului copacului. Stratul superior, cortexul, protejează celulele vii de influențele externe. Între scoarță și corpul trunchiului se află un strat de celule vii - cadmiu. Chiar în centru, miezul trece prin întregul trunchi. Țesăturile largi din care constă o fac nepotrivită nevoilor utilitare.

Miezul arborelui este format în principal din celule moarte, depozite de rășină, coloranți și taninuri. Miezul este înconjurat de alburn - partea copacului care este responsabilă pentru conducerea apei către frunze de la rădăcini. În consecință, are multă umiditate, trece mai multă apă și este mai predispus la descompunere. Nu toți copacii au un miez pronunțat. La unele dintre ele nu există nicio diferență între părțile centrale și marginale ale trunchiului. Astfel de rase sunt numite alburn.

Structura microscopică a lemnului

Folosind un microscop, puteți studia structura mai în profunzime. Lemnul este în general compus din celule moarte. Celulele plantelor tinere constau dintr-o coajă și o parte interioară - citoplasmă și nucleu. Baza unei membrane subțiri transparente este celuloza sau fibrele. În timp, celulele plantelor suferă metamorfoză și, în funcție de funcția de bază, se transformă în masa lor fie în scoarță (plută), fie în lemn (lignificare).

Celulele produc în mod constant lignină. De asemenea, provoacă lemnos. Există două tipuri de celule lemnoase - prosenchimatoase și parenchimatoase. Primul tip alcătuiește cea mai mare parte a lemnului, în funcție de specie - de la 85% la 99%. La rândul lor, ele sunt împărțite în funcție de funcțiile lor. Celulele conductoare sunt responsabile pentru livrarea nutrienților și umidității de la rădăcini la frunziș, în timp ce celulele mecanice sunt responsabile pentru rezistența și stabilitatea copacului. Celulele parenchimatoase acționează ca o cămară pentru plantă. Acestea acumulează nutrienți (grăsimi, amidon) și le cedează la nevoie într-o perioadă dificilă.

conifere

În funcție de tipul de copaci, și structura lor diferă. Speciile de lemn sunt împărțite în conifere și foioase. Structura conifere mai simplu. Majoritatea sunt celule traheide. Caracteristicile coniferelor includ prezența celulelor care produc rășină. La tipuri diferite ele pot fi fie împrăștiate aleatoriu, fie combinate într-un sistem de pasaje de rășină.

lemn de esenta tare

Roci mai complexe și structura lor. Lemnul este format din vase, fibre libriforme și celule parenchimatoase. pentru că copaci de foioase scapă frunzele toamna, iarna au nevoie de o cantitate mare de hrană. De aici un număr mai mare de celule parenchimatoase responsabile de acumularea de nutrienți decât la conifere. Acest lucru poate fi văzut în miezul pronunțat.

Proprietăți

Lemnul are o serie de proprietăți caracteristice. Caracteristicile structurale sunt motivul pentru aceasta. Rezistența lemnului este destul de mare, iar printre materialele de construcție din acest indicator, acesta ocupă o poziție intermediară. Și având în vedere greutatea specifică mică, este comparabil în acest sens cu metalul. Punctul slab al lemnului este că este un material anizotrop. Capacitatea de a rezista la rupere depinde de direcția forței în raport cu locația fibrelor. Cei mai buni indicatori de rezistență se văd atunci când sunt expuși la materialul de-a lungul fibrelor.

Rigiditatea lemnului este mică, motivul pentru care este structura specifică. Lemnul este un material poros, flexibil. Grinzile își pot restabili forma după o încărcare pe termen scurt. Dar deformările reziduale, datorate expunerii prelungite, rămân pentru totdeauna. O grindă de lemn nu își va putea restabili forma după o operațiune îndelungată.

Duritatea materialelor de construcție este determinată de ce tip de sarcină este necesară pentru a indenta o bilă de oțel cu anumite dimensiuni. Pentru cele mai dure specii de lemn este de doar 1000 N. Totodată, duritatea scăzută este unul dintre principalele avantaje ale materialului. Lemnul este ușor de prelucrat, cuiele, șuruburile, șuruburile autofiletante sunt bine ținute în el.

Conținutul de umiditate al lemnului este determinat de conținutul specific de umiditate din pori. Doar ajunge la 100%. În funcție de scop, lemnul proaspăt tăiat este uscat la nivelurile necesare de la 40 la 15%.

Avantaje

Lemnul are o conductivitate termică scăzută. Poate fi folosit cu succes ca material termoizolant. Ușurința de prelucrare permite utilizarea unei game largi de instrumente. Este imposibil să ne imaginăm vreo orchestră fără instrumente muzicale din lemn. Sunetele încântătoare ale viorii sunt rezultatul unei proprietăți a lemnului precum capacitatea de a rezona. Lemnul este ușor îndoit și există o gamă largă pentru fabricarea diferitelor structuri îndoite. De asemenea, produsele din lemn au caracteristici bune de absorbție a sunetului. O suprafață frumoasă deschide spațiu pentru imaginație în designul interior.

dezavantaje

Capacitatea produselor din lemn de a percepe sarcinile depinde de direcția de aplicare a forței. Acest lucru se datorează structurii anizotrope a lemnului. În plus, caracteristicile de rezistență depind și de apropierea de centrul trunchiului, umiditate, prezența nodurilor, fisurilor. Acest lucru face necesar să petreceți mult timp selectând materialul potrivit pentru lucrare.

Fiind un material organic, lemnul este lipsit de apărare împotriva insectelor, mucegaiului și ciupercilor. Pentru funcționarea pe termen lung, este necesar un tratament chimic costisitor. Este demn de remarcat faptul că structuri din lemn fără pre-tratare - pradă ușoară pentru foc.

Prelucrarea lemnului

În general, există trei tipuri de prelucrare a lemnului:

• Cea mai comună este metoda mecanică. Arborele este tăiat, rindeluit, despicat.
• În timpul prelucrărilor chimico-mecanice, materialul este supus unei pregătiri intermediare. Chipsurile, așchiile sunt amestecate cu un liant și încălzite. merge mai departe reactie chimica polimerizare, iar rezultatul este materiale precum placaj, PAL, plăci de fibre.
• În timpul tratamentului chimic, lemnul este expus la acizi, alcaline, săruri și supus căldurii. Dintre produsele acestei prelucrări pot fi numite colofoniu, gumă, taninuri, celuloză.

Copacii sunt cu sute de milioane de ani mai bătrâni decât oamenii. Toate civilizațiile care au existat vreodată se bazează pe utilizarea lemnului. Cărți, mobilier, instrumente muzicale - toate acestea sunt posibile datorită acestui material natural unic.

Lemnul de conifere are o structură destul de simplă și regulată.

În centrul trunchiului de conifere se află așa-numitul miez, care arată ca un cerc neregulat cu un diametru de 1-4 mm. Miezul este format din celule parenchimatoase cu pereți subțiri și lignificate. Într-un copac tânăr sau lăstar de vârf, unde încă nu există o diferențiere completă a țesuturilor lemnoase, celulele de bază acționează ca țesuturi de depozitare și conțin amidon, grăsimi și alte produse organice. Pe măsură ce copacul crește și țesuturile specializate sunt eliberate, nevoia de celule de stocare a miezului dispare, acestea mor și se umplu cu aer.

Pe secțiunile transversale și longitudinale se poate observa că la pin, zada și cedru, partea centrală a trunchiului diferă de cea periferică într-o culoare mai închisă, iar în stare proaspăt tăiată, în plus, într-un conținut mai scăzut de apă. .

Partea centrală de culoare închisă a lemnului se numește miez, iar partea periferică deschisă se numește alburn.

La molid și brad, partea centrală a trunchiului diferă de partea periferică doar printr-un conținut mai scăzut de apă și se numește lemn copt.

Partea sănătoasă și matură a lemnului copacilor în creștere îndeplinește funcții mecanice fără a participa la metabolism.

Pe măsură ce copacii îmbătrânesc, procentul de miez sau lemn matur crește.

În condițiile Nordului, întinderea alburnului de-a lungul razei arborilor în vârstă de 140 de ani (la o înălțime de 1,3 m) nu este aceeași pentru diverse rase.

Miezul și lemnul matur se formează atunci când porii mărginiți ai traheidelor sunt înfundați și opriți de la sistemul de alimentare cu apă al copacului, iar membranele celulare sunt impregnate cu substanțe nucleare speciale.

Funcțiile mecanice și conducătoare de apă la conifere sunt îndeplinite de traheide, ele sunt elementul principal al lemnului și ocupă 90-95% din volumul total al acestuia.

Traheidele sunt situate în rânduri radiale și în secțiune transversală arată ca niște celule patrulatere sau hexagonale, iar pe secțiunile radiale și tangențiale arată ca fibre cu capete tăiate oblic. Rândurile radiale constau din două tipuri de traheide, timpurii și tardive, care se repetă în fiecare inel anual. Traheidele timpurii, care îndeplinesc funcții de conducere, au o cavitate internă largă și pereți subțiri cu numeroși pori. Traheidele târzii, care formează așa-numitul lemn târziu, îndeplinesc funcții mecanice, prin urmare au pereți îngroșați și cavități relativ înguste.

O trăsătură caracteristică a traheidelor o constituie porii mărginiți, grupați în principal pe pereții radiali la capete, cu care fiecare traheidă este înghețată între cele învecinate, formând o legătură strânsă.

Porii mărginiți nu sunt simple deschideri care conectează cavitățile a două celule învecinate; de ​​la suprafață sunt acoperiți cu un strat primar subțire al peretelui celular. Porii traheidelor învecinate sunt întotdeauna situați unul împotriva celuilalt și sunt despărțiți de o placă mediană (membrană) comună cu două celule. Prin urmare, porul mărginit este format din două traheide învecinate. Membrana porului franjuri are o îngroșare în centru numită torus. Deasupra stratului primar și a torusului, straturile secundare ale celulelor învecinate atârnă sub forma unui dom, ca și cum le-ar fi mărginit, de unde și numele - porul mărginit.

La ieșirea din cavitatea celulelor, diametrul porilor este aproximativ egal cu 4-5 μ, apoi se extinde foarte mult și ajunge la 12-25 la joncțiunea cu placa de mijloc. Diametrul torusului depășește întotdeauna ușor diametrul interior al porului.

Straturile primare de celule care formează membrana porului mărginit au cele mai subțiri găuri în partea lor neîngroșată, care facilitează pătrunderea substanțelor de la celulă la celulă. În celulele vii, aceste găuri minuscule sunt umplute cu filamente de plasmă, cu ajutorul cărora plasma tuturor celulelor vii ale corpului este conectată într-un singur întreg.

Când membrana deviază într-o parte sau cealaltă, torul închide orificiul de evacuare din cavitatea celulară, oprind astfel funcționarea ulterioară a porului.

În traheidele situate în zona miezului sau a lemnului matur, marea majoritate a porilor sunt blocați de torus și sunt excluși din sistemul de alimentare cu apă. La alburn, numărul porilor închiși de torus este nesemnificativ și practic nu afectează mișcarea apei în lemn.

Numărul de pori mărginiți în traheide este destul de mare. Deci, numărul lor în traheidele timpurii este de 80-100, iar în cele ulterioare - 10-20.

Mărimea traheidelor la conifere variază nu numai în funcție de specie, ci și de vârstă, condiții de creștere și alți factori. Pe baza unor cercetări ample ale oamenilor de știință, pentru pin, molid, zada și brad pot fi luate următoarele dimensiuni ale traheidelor: lungime 2-4 mm, lățime sau diametru exterior 0,2-0,04 mm, grosimea peretelui 0,005-0,008 mm. În traheidele târzii, lungimea și grosimea pereților sunt mai mari, în timp ce lățimea este mai mică.

Pereții celulari ai traheidelor sunt alcătuiți din celuloză, lignină, hemiceluloză și poliuronide. Cavitățile acestor celule sunt umplute cu apă și aer.

Al doilea element al coniferelor sunt razele de miez, care se deplasează între traheide într-o direcție strict radială.

Lungimea razelor centrale crește cu fiecare nou sezon de creștere, pe măsură ce stratul cambial se îndepărtează de centrul trunchiului.

Razele centrale constau din celule vii parenchimatoase și sunt concepute pentru a stoca nutrienți. Celulele razelor medulare sunt mult mai mici decât traheidele, lungimea lor este de aproximativ 0,04-0,08 mm, lățimea lor este de 0,01-0,03 mm. La conifere, razele de miez în lățime sunt de obicei formate într-un rând de celule, dar dacă un pasaj orizontal de rășină se află în raza de miez, atunci pe mai multe rânduri.

Există întotdeauna mai multe rânduri de celule de-a lungul înălțimii în grinda: în pin, cedru, zada și molid, rândurile superioare și inferioare sunt formate din traheide orizontale cu pori mărginiți mici, rândurile interioare sunt formate din celule parenchimatoase cu pori simpli.

Îndeplinesc funcțiile țesuturilor de depozitare, razele de bază trebuie să fie în mod constant conectate cu libenul, de-a lungul căruia merg nutrienții din frunze. Această legătură se realizează prin cambium, care formează raze de miez atât spre lemn, cât și spre liben.

Pereții membranei celulare ai razelor medulare sunt relativ subțiri și sunt formați în principal din celuloză, ceea ce îi face fragili mecanic. Cavitățile celulare sunt umplute cu un protoplast care conține o parte vie - protoplasmă și un nucleu, precum și incluziuni nevii, cum ar fi boabe de amidon, grăsimi etc.

Protoplasma celulelor razelor de bază prin găurile ultramicroscopice din membrana porilor este conectată într-un întreg și este, de asemenea, conectată la protoplasma celulelor stratului cambial și a celulelor vii ale bastului. Din acest motiv, celulele razelor medulare pot îndeplini funcția de țesuturi de depozitare și pot transfera rezervele de substanțe organice către cambium și alte celule vii.

În duramen și în lemnul copt, razele miezului, ca toate celelalte țesuturi, mor și încetează să mai îndeplinească funcții de depozitare.

La conifere, pe lângă razele de bază, există un alt țesut care îndeplinește funcții de depozitare - acesta este parenchimul lemnos. Celulele de parenchim lemnos sunt împrăștiate între traheide sau grupate în apropierea canalelor de rășină, pereții lor sunt relativ subțiri și sunt formați din celuloză, hemiceluloză și lignină.

În lemnul sănătos și matur, celulele parenchimului mor și se umplu cu aer și apă. Cantitatea de parenchim lemnos din conifere este nesemnificativă și de obicei nu depășește 1% din totalul lemnului.

O trăsătură caracteristică a lemnului de conifere sunt pasajele de rășină, cu excepția bradului, în care sunt observate doar ocazional și apoi individual. Fiecare pasaj constă dintr-un canal format din celule parenchimatoase prin diferențierea lor.

Pasajele de rășină sunt verticale, se întind paralel cu axa trunchiului și orizontale, trecând de-a lungul razelor de bază.

Diametrul trecerilor verticale de rășină este în medie de 0,1 mm pentru pin și de 0,06 mm pentru molid și zada. Lungimea mișcărilor variază de la 10 la 100 cm.

Pasajele orizontale din rășină au un diametru de 0,03-0,04 mm și o lungime care nu depășește fasciculul de miez. Există de la 200 la 300 de pasaje verticale de rășină pe 1 cm 2 dintr-o secțiune transversală de pin și molid.

Pasajele orizontale de rășină sunt întotdeauna conectate cu canale verticale prin canalele lor, astfel încât întregul sistem formează un întreg. Această structură face posibilă turnarea abundentă a rășinii în răni în orice parte a trunchiului.

În plus, prin pasaje orizontale de rășină, celulele vii sunt conectate la alte țesuturi vii ale copacului.

În lemn de duramen și lemn matur, conductele orizontale de rășină sunt acoperite cu till, unele dintre conductele din duramen nu mai funcționează și deconectează canalele verticale de rășină de la sistemul general.

Pasajele de rășină din alburn, datorită presiunii rășinii, sunt capabile să elibereze terebentină imediat după ce sunt tăiate. Conductele de rășină din duramen nu posedă această proprietate, iar terebentina din ele este, parcă, în depozit.

La spargerea lemnului sau la alte distrugeri ale pasajelor de rășină din miez, terebentina, vărsând, nu cristalizează, ci impregnează celulele moarte. Studiile arată că rășina și terpenele au o toxicitate scăzută pentru ciupercile care distrug lemnul, astfel încât rezistența mai mare a lemnului rășinos la descompunere se datorează nu atât antisepticei cât și proprietăților lor fizice.

Canalele de rășină sunt situate în principal în stratul târziu inel anual.

Rezumând toate cele de mai sus, putem face următoarea concluzie despre structura lemnului de conifere.

Țesuturile care alcătuiesc lemnul sunt situate în trunchi de la periferie spre centru într-o anumită ordine. În exterior, trunchiul este acoperit cu un strat de plută de scoarță, format din plută moartă și celule asemănătoare plutei, foarte rezistente la microorganisme și insecte. Celulele stratului de plută din pin și zada conțin aproximativ 20% apă, în molid - 30%. Un strat foarte subțire de feloderm, constând din celule ale cambiului plută, precum și din celule parenchimatoase ale cortexului, se învecinează cu celulele plută. Urmează apoi stratul de liben, format din tuburi de sită, raze medulare, fibre de liben și parenchim de liben.

În feloderm și bast există multe celule vii pline cu plasmă și care conțin grăsimi și amidon. Tuburile de sită sunt umplute cu materie organică provenită din frunze. Toate acestea fac ca phelloderma și bast să fie un material nutritiv foarte favorabil pentru dezvoltarea microorganismelor și insectelor. Celulele bast și felodermice au un conținut mediu de umiditate de 141% pentru molid, 152% pentru pin și 200% pentru zada cu greutate absolut uscată; atunci când sunt uscate, își schimbă volumul, ceea ce duce la crăparea liberianului și la căderea treptată a scoarței.

În spatele libenei se află stratul cambial, format din celule vii, care în timpul vieții sunt foarte rezistente la ciuperci, iar în stare moartă, după tăierea copacului, sunt un mediu nutritiv bun pentru microorganisme.

Cambiumul este urmat de straturi de lemn propriu-zis. La alburn, a cărui suprafață variază foarte mult în funcție de diametrul copacilor, 50-60% din celulele primului strat anual, numărând din cambium, sunt vii, conțin protoplaste, precum și unele alte substanțe organice. În inelele anuale ulterioare de alburn, numărul de celule vii scade brusc, ele se păstrează în razele centrale, în canalele de rășină și în parenchimul lemnos din apropierea razelor și canalelor de rășină.

Prin urmare, întregul Strat de suprafață alburnul este un teren de reproducere foarte bun pentru microorganisme, în straturi ulterioare acestea conditii favorabile pentru dezvoltarea ciupercilor rămân doar în razele centrale și celulele parenchimului lemnos.

Duramenul și lemnul matur constă în întregime din celule moarte, ale căror cavități sunt umplute cu aer, iar pereții sunt saturati cu substanțe rășinoase și nucleare. Prin urmare, miezul și lemnul matur pot servi ca mediu nutritiv doar pentru specii de ciuperci mai bine organizate - bazidiomicete.

În sortimentele forestiere rotunde, imediat după doborârea arborilor, lemnul este acoperit cu scoarță pe toată suprafața laterală și este expus doar de la capete. Într-o oarecare măsură, stratul de plută al scoarței protejează mecanic împotriva daunelor cauzate de ciuperci, iar stratul cambial păstrează capacitatea de a rezista ciupercilor până când celulele mor și împiedică pătrunderea lor în lemn. Umiditatea alburnului este, de asemenea, nefavorabilă pentru dezvoltarea ciupercilor.

Astfel, în sezonul cald, în primele 10-15 zile de la tăiere, lemnul din sortimentele forestiere rotunde nu suferă modificări serioase și, cu corespunzătoare măsuri de protecțieîși poate menține calitatea mult timp. Acest lucru se aplică într-o anumită măsură lemnului tăiat și altor sortimente, care vor fi discutate în detaliu în secțiunile ulterioare.

Dacă găsiți o eroare, evidențiați o bucată de text și faceți clic Ctrl+Enter.

Cu o secțiune transversală a unui trunchi de copac, puteți stabili principalele caracteristici macroscopice: alburn, duramen, straturi anuale, raze medulare, vase, canale de rășină și repetiții medulare.

La arborii tineri de toate speciile, lemnul este format numai din alburn. Apoi, pe măsură ce cresc, elementele vii din jurul miezului mor, iar căile conducătoare de umiditate se înfundă, iar substanțele extractive - rășini, taninuri, coloranți - se acumulează treptat în ele. Unii copaci - pin, stejar, măr și altele - zona centrală a trunchiului capătă o culoare închisă. Se numesc astfel de copaci sunet. La alți copaci, culoarea zonei centrale și alburnul trunchiului este aceeași. Sunt chemați non-core.

Copacii fără miez sunt împărțiți în două grupuri: copt-lemnos(tei, brad, fag, molid), în care umiditatea în partea centrală a trunchiului este mai mică decât în ​​cea periferică, și alburn,în care conținutul de umiditate este același pe toată secțiunea transversală a trunchiului (mesteacăn, arțar, castan etc.). Mai mult, masa alburnului scade de la vârf la cap, precum și odată cu creșterea vârstei copacului.

Vârsta copacilor poate fi determinată de numărul de straturi anuale care cresc câte unul pe an. Aceste straturi sunt clar vizibile pe secțiunea transversală a trunchiului. Sunt straturi concentrice în jurul miezului. Mai mult, fiecare inel anual este format dintr-un strat interior și exterior. Stratul interior se formează primăvara și începutul verii. Se numeste lemn timpuriu. Stratul exterior se formează până la sfârșitul verii. Lemnul timpuriu are o densitate mai mică decât lemnul târziu și este mai deschis la culoare. Lățimea straturilor anuale depinde de o serie de motive: în primul rând, de condițiile meteorologice din timpul sezonului de vegetație; în al doilea rând, asupra condițiilor de creștere ale arborelui; în al treilea rând, din rasă.

Pe o secțiune transversală a copacilor, puteți vedea razele de bază care se extind de la centrul trunchiului până la scoarță. La lemn de esenta tare ele ocupă până la 15% din volumul lemnului, la conifere - 5-6%, iar cu cât numărul lor este mai mare, cu atât mai rău proprietăți mecanice lemn. Lățimea razelor de miez variază de la 0,005 la 1,0 mm, în funcție de specia de arbore. Lemnul de rasinoase difera de lemnul de esenta tare prin faptul ca contine celule care produc si depoziteaza rasina. Aceste celule sunt grupate în conducte de rășină orizontale și verticale. Lungimea pasajelor verticale variază de la 10–80 cm cu un diametru de aproximativ 0,1 mm, iar pasajele orizontale din rășină sunt mai subțiri, dar există o mulțime de ele - până la 300 de bucăți pe 1 cm 2.

Lemnul tare are vase sub forma unui sistem de celule pentru transferul apei și mineralelor dizolvate în el de la rădăcini la frunze. Vasele sunt sub formă de tuburi cu o lungime medie de 10 cm și un diametru de 0,02-0,5 mm, iar la arborii unor specii sunt concentrate în zonele timpurii ale straturilor anuale. Ele sunt numite inelare. La arborii altor specii, vasele sunt distribuite pe toate straturile anuale. Acești copaci sunt numiți difuz-vasculari.

2.3 Structura microscopică a lemnului de esență moale și a lemnului de esență tare

Lemnul de conifere are o anumită microstructură, care poate fi stabilită folosind microscoape, precum și metode de cercetare chimică și fizică.Lemnul de conifere se deosebește de lemnul de esență tare printr-o structură relativ regulată și simplitate. Structura lemnului de conifere include așa-numitele traheide timpurii și târzii.

După cum au stabilit cercetările, traheidele timpurii funcționează ca conductoare de apă cu minerale dizolvate în ea, care provine din rădăcinile copacului. Traheidele sunt sub formă de fibre puternic alungite cu capete oblice. Studiile au arătat că într-un copac în creștere, doar ultimul strat anual conține traheide vii, iar restul sunt elemente moarte. Ca rezultat al cercetării, s-a dezvăluit că razele de bază sunt formate din celule parenchimatoase, de-a lungul cărora nutrienții de rezervă și soluțiile lor se deplasează prin trunchi.

Aceleași celule parenchimatoase sunt implicate în formarea canalelor de rășină verticale și orizontale. Canalele verticale de rășină din lemn de conifere, aflate în zona târzie a stratului anual, sunt formate din trei straturi de celule vii și moarte. Canale orizontale de rășină au fost găsite în razele medulare. Conform rezultatelor cercetării profesorului V. E. Vikhrova, Lemnul de pin are următoarea structură microscopică:

1) secțiune transversală;

2) incizie radială;

3) tăiere tangenţială.

Imagine 3.1 - Secțiuni ale unui trunchi de copac: P - transversal, R - radial, T - tangențială

După cum au stabilit cercetările, microstructura lemnului de esență tare în comparație cu lemnul de conifere are o structură mai complexă. În lemn de esență tare, traheidele vasculare și fibroase servesc ca conductoare de apă cu minerale dizolvate în el. Aceeași funcție este îndeplinită de alte vase de lemn. Funcția mecanică este îndeplinită de fibre libriforme și traheide fibroase. Aceste vase sunt sub forma unor tuburi lungi verticale, formate din celule separate, cu cavități largi și pereți subțiri, iar vasele ocupă de la 12 la 55% din volumul total de lemn de esență tare. Cea mai mare parte a volumului de lemn de esență tare este alcătuită din fibre libriforme ca țesătură mecanică principală. Fibrele libriforme sunt celule alungite cu capete ascuțite, cavități înguste și pereți puternici cu pori ca fante. Traheidele fibroase, ca și fibrele libriforme, au pereți groși și cavități mici. În plus, s-a constatat că razele de miez ale lemnului de foioase unesc cea mai mare parte a celulelor parenchimatoase, iar volumul acestor raze poate ajunge la 28-32% (această cifră se referă la stejar).

Speciile de conifere au apărut în evoluție mai devreme decât cele de foioase și au cea mai simplă structură anatomică omogenă a lemnului, constând aproape în întregime din celule de același tip. Principal elemente anatomice din lemn de conifere celulele prosenchimale servesc - traheide, care reprezintă până la 91 ... 95% din volumul său. Acestea sunt celule lungi, cu pereți de diferite grosimi. În trunchiul unui copac în creștere, doar ultimul strat anual conține traheide vii, care mor până la iarnă. ÎN secțiune transversală traheidele au cel mai adesea formă dreptunghiulară și uneori cinci sau hexagonale. Capetele sunt în mod tradițional oblice cu vârfuri ascuțite sau rotunjite. Într-un copac, traheidele sunt situate în principal vertical (de-a lungul axei trunchiului). Lungimea traheidelor este de obicei de 1,6...5,5 mm (cu fluctuații pentru reprezentanții familiilor individuale de la 0,7 la 11 mm) cu o lățime de 0,02...0,09 mm.

Lemnul de conifere este folosit în producția de celuloză și hârtie ca materie primă cu fibre lungi. Traheidele timpurii sunt cele mai largi, au pereți subțiri și cavități largi (raportul dintre lungime și lățime este de aproximativ o sută). Ei îndeplinesc funcții conductoare. Traheidele târzii sunt cele mai înguste (raportul dintre lungime și lățime este de aproximativ 200), au pereți groși și cavități înguste. Ei îndeplinesc funcții mecanice. Dimensiunile traheidelor depind de specia de copac și de condițiile de creștere ale copacului.

Al doilea element anatomic sunt celulele parenchimatoase care se formează tesut viu- parenchim, în principal radiații. Celulele sale formează raze centrale - rânduri de celule parenchimatoase care se desfășoară orizontal de-a lungul razelor trunchiului. Razele pot consta numai din celule parenchimatoase (raze omogene), sau pot conține, în afară de celulele parenchimatoase, traheide de raze orizontale (raze eterogene). La conifere, razele medulare sunt înguste, cu un singur rând (cu excepția razelor în care se formează canale orizontale de rășină), iar înălțimea lor variază în funcție de numărul de celule. Traheidele orizontale (radiale) au dimensiuni apropiate de celulele parenchimatoase, dar sunt puține în comparație cu acestea din urmă. Spre deosebire de celulele parenchimatoase, raze traheide au pori mărginiți (vezi mai jos). Razele centrale conduc soluțiile nutritive în direcție orizontală. În lemnul unor conifere, cantități mici (de exemplu, în pin, 0,6%) conțin un parenchim vertical (axial sau șuvișor), ale cărui rânduri de celule merg de-a lungul trunchiului.

Parenchimul îndeplinește, alături de funcția de depozitare conductivă.Celulele sale stochează substanțe nutritive de rezervă, conțin extractive și minerale. La conifere, o parte din rezervele nutritive este stocată și în ace și, prin urmare, proporția de celule parenchimatoase este destul de mică (3,5 ... 6%). Excepție este lemnul de zada, care aruncă ace pentru iarnă, conținând aproximativ 10% din celule parenchimatoase.

În lemnul unor specii de conifere (pin, zada, molid) există și parenchimul epitelial, care formează canale de rășină (canale de rășină), și parenchimul însoțitor. Canalele de rășină sunt canale intercelulare umplute cu rășină (rășină). Recunoașteți canalele de rășină verticale și orizontale care formează un singur sistem de rășină. Canalele verticale sunt situate mai des în zona târzie a inelului anual și sunt formate din 3 straturi de celule: stratul de căptușeală interior al celulelor epiteliale vii; un strat de celule moarte umplut cu aer; un strat de celule vii ale parenchimului însoțitor, care mor în timp. Diametrul canalelor verticale de rășină este de 0,10...0,14 mm. Ele pot fi văzute și cu ochiul liber.

Canalele orizontale de rășină rulează în raze de miez cu mai multe rânduri. Sunt formate din celule epiteliale vii și celule parenchimatoase moarte. Aceste pasaje sunt observate la microscop. Diametrul canalelor de rășină depinde de tipul de lemn. Deci, în lemnul de pin, canalele sunt mai mari decât în ​​lemnul de molid. Sistemul purtător de rășină servește ca sistem de protecție în copac, ceea ce îi permite să reziste în condiții extreme de viață și, printre altele, oferă protecție împotriva daunelor aduse copacului de către insecte și alte organisme vii.

Celulele din lemn comunică între ele prin pori. Porii sunt secțiuni neîngroșate ale peretelui celular. Porul nu este o deschidere liberă, deoarece are o membrană îngustă (perete primar și substanță intercelulară) străpunsă de mici găuri. În celulele vii, firele subțiri ale citoplasmei trec prin aceste deschideri, care conectează conținutul celulelor vii într-un singur întreg. Porul din învelișul unei celule corespunde porului celulei învecinate, cu alte cuvinte, se formează o pereche de pori.

Există pori simpli, mărginiți și semi-mărginiți (perechi de pori). În pereții a 2 celule parenchimatoase adiacente se formează pori simpli, iar în pereții a 2 traheide adiacente se formează pori mărginiți, localizați în principal pe pereții radiali de la capetele traheidelor. Traheidele târzii, în comparație cu cele timpurii, au cel mai mic număr de pori mai mici (pori ca fante). Într-un por mărginit, membrana are o îngroșare în centru - un tor, care joacă rolul unei supape care poate bloca porul. Structura torusului diferă de structura membranei. Bordul este format dintr-o proeminență proeminentă a peretelui secundar. Poate fi exprimat clar sau ușor vizibil.

Traheidele cu celule parenchimatoase ale razelor medulare comunică prin pori semi-căptușiți în așa-numitele câmpuri de decusație. Forma, dimensiunea și numărul de pori din câmpul transversal servesc ca caracteristici de diagnostic în determinarea speciilor de conifere.

Miezul de conifere (pini) are o formă rotunjită, cu excrescențe radiale neregulate. Este format din celule parenchimatoase destul de mari, avand forma de poliedre cu pereti subtiri lignificati; în copacii bătrâni, aceste celule sunt moarte, cavitățile lor sunt umplute cu aer. Miezul este inconjurat de elemente formate in primul an de crestere care alcatuiesc lemnul primar. Miezul, împreună cu lemnul primar adiacent, se numește tub de miez. Lemnul de conifere se caracterizează prin simplitate comparativă și structură corectă. Se compune doar din două elemente principale: funcțiile conductoare și mecanice aici sunt îndeplinite de traheide, iar cele de stocare sunt celule parenchimatoase. Pe fig. 16 prezintă o diagramă tridimensională a structurii microscopice a lemnului unei specii tipice de conifere - pin.

Traheidele sunt elementul principal al lemnului de conifere. Ocupă peste 90% din volumul total de lemn. Traheidele sunt sub formă de celule (fibre) în formă de fus puternic alungite, cu pereți lignificati îngroșați și capete oblice. Pe secțiunea transversală, traheidele sunt dispuse în rânduri radiale regulate. Forma traheidelor în secțiunea transversală este aproape dreptunghiulară. Traheidele sunt elemente moarte; în trunchiul unui copac în creștere, doar stratul anual nou format (ultimul) conține traheide vii, a căror moarte începe primăvara, crește treptat spre toamnă, iar până la sfârșitul iernii toate traheidele ultimului strat anual mor.

Orez. 16. Schema structurii microscopice a lemnului de pin: 1 - strat anual; 2 - grinda centrală; 3 - trecere verticală din rășină; 4 - traheide timpurii; 5 - traheide tardive; 6 - timp mărginit; 7 - fascicul traheide; 8 - fascicul cu mai multe rânduri cu un pasaj orizontal din rășină.

Într-un singur strat anual, traheidele zonelor timpurii și târzii sunt foarte diferite unele de altele. traheide timpurii. formate la începutul sezonului de vegetație, îndeplinesc funcții conductoare (conduc apa), prin urmare, au o cavitate internă largă și pereți subțiri cu numeroși pori. Dimensiunea fuck-ului devreme id în direcția radială este mai mare decât în ​​tangențială; capetele traheidelor sunt ușor rotunjite. Traheidele târzii depuse de cambium în a doua jumătate a sezonului de vegetație sunt elemente mecanice, astfel încât pereții lor sunt foarte îngroșați din cauza scăderii accentuate a cavității interne; capete ale traheidelor târzii puternic ascuțite (Fig. 17).

Orez. 17. Traheide și raze medulare: a-lemn timpuriu; b - târziu; traheide de pin de sus; raze de miez pe o secțiune radială la microscop (de jos); în stânga - pini; pe dreapta -brad; 1 - raze traheide cu pori mărginiți mici; 2 - celule parenchimatoase cu pori simpli (mari la pin și mici la brad).Între traheidele tipic timpurii de la începutul stratului anual și traheidele tipic tardive de la sfârșitul stratului, există mai multe rânduri de traheide, care, în ceea ce privește grosimea cochiliilor și dimensiunea cavității, ocupă o poziție intermediară între traheidele timpurii și cele tardive. Un astfel de strat de traheide intermediare a fost observat în lemnul de pin și zada. Lățimea radială a traheidelor timpurii de pin este în medie de 40 µm, iar cea a traheidelor târzii este de 20 µm; grosimea pereților traheidelor timpurii este de 2 µm, iar cea a traheidelor târzii este de 3,5 până la 7,5 µm. Lățimea traheidelor timpurii de molid din regiunea Arhangelsk este în medie de 45 µm, iar cea a traheidelor târzii este de 22 µm; grosimea precoce a peretelui traheal id aproximativ 3 μ, târziu - aproximativ 5 μ. Lungimea traheidelor de pin variază de la 2,1 la 3,7 mm, a traheidelor de molid - de la 2,6 la 5 mm; în același timp, lungimea traheidelor tardive este cu aproximativ 10% mai mare decât a celor timpurii. La majoritatea coniferelor noastre, pereții traheidelor sunt netezi și numai la tisa au îngroșări spiralate clar vizibile Grosimea cojilor traheidelor de pin la trecerea la zona târzie crește mai întâi, atingând un maxim și apoi scade în apropierea limitei stratului anual. Astfel, traheidele cu pereții cei mai groși nu sunt situate la limita straturilor anuale, ci în al treilea trimestru al acestuia. O trăsătură caracteristică a traheidelor o constituie porii mărginiți, localizați în principal pe pereții radiali de la capetele traheidelor, cu care fiecare traheide este înghețată între cele învecinate, formând o legătură strânsă. Porii tipici franjuri sunt prezenți pe pereții traheidelor timpurii; traheidele tardive au pori mai mici și în cantitate mult mai mică. Pe o traheidă timpurie de pin, există în medie 70 de pori, pe o traheidă târzie, doar 17 pori; pe traheidele de molid, respectiv, 90 și 25, pe traheidele de zada europeană, 90 și 8 pori. Diametrul porilor mărginiți diferite rase variază de la 8 la 31 μ, diametrul găurii este de la 4 la 8 μ. Membrană franjuri pori la dracu La speciile de conifere prezinta mici perforatii de forma ovala sau rotunda in partea periferica, neingrosata, care faciliteaza comunicarea intre traheide.Cand membrana deviaza intr-o directie sau alta, torul inchide deschiderea porilor, drept care trecerea apei prin ea este foarte dificilă. În duramen și în lemnul de moale matur, porii franjuri sunt în esență izolați. și, prin urmare, un astfel de lemn devine impermeabil la apă.

Numărul total de pori mărginiți din lemnul timpuriu de molid tinde să crească de la scoarță la duramen și invers la brad. Cu toate acestea, numărul de pori închiși din lemnul ambelor specii crește în direcția de la scoarță la miez, iar cea mai accentuată, spasmodică creștere a numărului acestora se observă atunci când alburnul trece în lemnul copt. În același timp, s-a remarcat că în traheidele târzii ale miezului de pin există mult mai puțini pori închiși decât în ​​cei timpurii (conform unor date, de 8 ori), datorită cărora zona târzie a straturilor anuale este saturată cu antiseptice mai bine decât cea timpurie. Dimensiunile traheidelor și grosimea pereților lor în același trunchi cresc în direcția de la miez la cortex până la o anumită vârstă (diferite în diferite rase), după care rămân neschimbate sau scad oarecum. Diametrul traheidelor timpurii de pin atinge un maxim la 40 de ani și apoi aproape că nu se modifică.

După înălțimea trunchiului la copacii maturi, lungimea și lățimea traheidelor din același strat anual cresc treptat de la baza trunchiului până la coroană, iar în interiorul coroanei scad rapid pe măsură ce se apropie de vârf; grosimea pereților traheidelor, dimpotrivă, mai întâi scade și din nou crește ușor în regiunea coroanei. În ramuri, traheidele sunt mai mici decât în ​​trunchi; ramurile care iradiază din trunchi unde traheidele sunt mai lungi au și ele traheide mai lungi. Condițiile de creștere afectează dimensiunea traheidelor de pin din regiunea Bryansk, s-a dovedit că cele mai mari traheide timpurii și cele mai groase traheide tardive sunt observate în medie, optime pentru pin, condiții de creștere (I-II bonitet); ameliorarea (gradul Ia) și deteriorarea (gradul IV) a condițiilor de creștere sunt însoțite de o scădere a dimensiunii traheidelor timpurii și a grosimii pereților traheidelor tardive. Condițiile de creștere afectează în principal grosimea peretelui traheidelor târzii. iar grosimea pereților traheidelor timpurii aproape nu se modifică.

Celulele parenchimatoase din lemnul tuturor coniferelor alcătuiesc razele centrale, canalele de rășină (la unele conifere) și, la unele specii, parenchimul lemnos. Razele medulare ale coniferelor sunt foarte înguste (un singur rând în secțiunea transversală), sunt formate din mai multe rânduri de celule în înălțime. La pin, cedru, zada și molid, razele miezului constau din două tipuri de celule: rândurile superioare și inferioare de-a lungul înălțimii grinzii sunt reprezentate de traheide orizontale (sau raze) cu pori mărginiți mici și o îngroșare caracteristică a pereților. la unele conifere; interne, adică de înălțime medie, rândurile constau din celule parenchimatoase cu pori simpli (vezi Fig. 17). Miezul razelor de brad, tisa si ienupar constau numai din celule parenchimatoase. Celulele parenchimatoase ale razelor de pin și cedru sunt echipate cu unul sau doi pori simpli mari, în timp ce în restul coniferelor noastre aceste celule au trei până la șase pori simpli mici. În pin, cedru, zada și molid, pe lângă razele cu un singur rând, există și cele cu mai multe rânduri, de-a lungul cărora trec pasaje orizontale de rășină. Traheidele radiațiilor sunt elemente moarte, celulele parenchimatoase ale fasciculului rămân vii în tot alburnul și, uneori, în miez, adică timp de 20-30 de ani.

Într-un copac în creștere, de-a lungul razelor de bază, nutrienții și apa se mișcă în direcție orizontală în timpul sezonului de creștere; în perioada de repaus, ele stochează nutrienți de rezervă. Apa cu fosfat de sodiu dizolvat care conține izotopul radioactiv al fosforului P 32 trece prin razele de bază ale speciilor de conifere și foioase.

Pasajul de rășină este un canal intercelular îngust, lung, umplut cu rășină, format din celule parenchimatoase. Pinul, molidul, zada și cedrul au pasaje de rășină (verticale și orizontale) din coniferele noastre; o serie de alte conifere (brad, tisa, ienupăr) nu au pasaje de rășină în lemn.

Orez. 18. Passaje verticale din rășină pe o secțiune transversală din lemn de pin și zada: a-in lemn pin eliberat de rășină: b - în lemn de pin umplut cu rășină; c - în zada: 1 - celule de căptușeală; 2 - celule moarte; 3 - celulele perenchimului însoțitor; cursa cu 4 canale; 5 - traheide; 6 - fascicul central.

Canalele verticale de rășină din pin sunt formate din trei straturi de celule parenchimoase lemnoase: stratul interior; inel de celule moarte și stratul exterior. Stratul interior, sau epiteliul, al canalului de rășină de pin constă din celule de căptușeală care arată ca niște bule cu pereți subțiri care ies în canalul canalului de rășină la diferite adâncimi. Când pasajul este umplut cu rășină la presiune mare, acestea devin plate, iar când pasajul este gol, ies în canal până când intră în contact unul cu celălalt (Fig. 18). Celulele de căptușeală ale pinului au pereți subțiri de celuloză și sunt umplute cu protoplasmă granulară densă cu un nucleu mare; aceste celule sunt cele care secretă rășina. La molid și zada, coaja celulelor de căptușeală se îngroașă și devine lemnoasă, drept urmare probabil că își pierd capacitatea de a stoarce rășina din pasaj. Un inel de celule moarte, lipsit de protoplasmă și plin de aer, înconjoară epiteliul canalului de rășină.

Stratul exterior este reprezentat de celule vii ale parenchimului însoțitor cu nucleu, protoplasmă densă și nutrienți de rezervă (amidon, ulei). Lungimea celulelor de căptușeală pe secțiuni longitudinale ale lemnului depășește ușor dimensiunile transversale, celulele moarte sunt înguste și lungi, iar celulele însoțitoare sunt de câteva ori mai lungi decât cele moarte și mult mai late decât acestea. Lumenul (canalul) pasajului vertical al rășinii de-a lungul direcției tangențiale corespunde de obicei la patru rânduri de traheide. Odată cu vârsta, diametrul canalelor verticale de rășină crește în direcția de la miez la scoarță. În lemnul de zada siberiană, conductele verticale de rășină sunt formate dintr-un singur rând de celule de căptușeală; nu există un strat de celule moarte, iar celulele însoțitoare sunt simple sau absente. În cazul deteriorării unui copac în creștere, numărul de treceri de rășină poate crește. Canalele orizontale de rășină parcurg de-a lungul razelor medulare (Fig. 19) și sunt de obicei formate din doar două straturi de celule: epiteliul și stratul de celule moarte.

Lungimea pasajelor orizontale crește odată cu înaintarea în vârstă pe măsură ce lemnul și libanul cresc; capătul lor exterior, situat în bast, este închis de creșterea celulelor de căptușeală. Diametrul pasajelor orizontale din rășină este în medie de 2,5-3 ori mai mic decât diametrul pasajelor verticale. La pin, diametrul pasajelor orizontale este de 36-48 μ, la cedrul siberian 48-64 μ, la molid 20-32 μ, la zada 24-48 μ; pe 1 mm 2 din suprafaţa unei tăieturi tangenţiale în pin, molid şi cedru sunt de la unu la trei, iar în zada de la una până la patru pasaje de răşină. Pasajele orizontale de rășină se intersectează cu cele verticale (vezi Fig. 19), formând un singur sistem purtător de rășină.

Orez. 19. Canale de rășină și celule de cambium: a - canal de rășină orizontal în raza centrală a pinului; b - racordarea pasajelor verticale si orizontale din rasina pe o sectiune tangentiala de lemn; c - forma celulelor cambiale (schema); 1 - căptușeală celule; 2 - celule moarte; 3 - canal de cursă orizontal; 4 - canal de cursă verticală; 5 - forma celulelor cambiale pe o secțiune tangențială (unilaterală și bilaterală); 6 - pe radial; 7 - în secțiuni transversale.

Numărul de conexiuni între pasajele verticale și orizontale ajunge la câteva sute la 1 cm 3 . Din acest sistem de pasaje de rășină conectate, pasajele nucleului sunt oprite, care încetează să mai funcționeze, pe măsură ce celulele vii mor; canalele pasajelor din pin sunt umplute cu excrescențe ale celulelor de căptușeală. Cu toate acestea, în miezul de zada siberiană, un număr mare de canale de rășină rămân deschise (canalele lor nu sunt umplute).

Parenchimul lemnos nu este comun la speciile de conifere. Celulele parenchimatoase, oarecum alungite pe lungimea trunchiului, sunt adesea conectate în rânduri destul de lungi, care merg în lemn paralel cu axa trunchiului. Printre coniferele noastre, pinul și tisa nu au parenchim lemnos. Conținutul aproximativ al diferitelor elemente din lemnul de conifere este dat în tabel. cinci.

Tabelul 5. Conținutul diferitelor elemente din lemnul de conifere.