Микроскопическое строение тканей древесины. Сложение клеток в годичном слое древесины

Размещено на http://www.allbest.ru

Размещено на http://www.allbest.ru

1. Микроскопическое строение клеток древесины

Древесина состоит из тесно сросшихся между собой различного рода клеток, образующих анатомические системы определенного назначения.

Совокупность клеток одинакового строения выполняющих одни и те же функции, образует ткани, которые включают проводящую, механическую и запасающую, в коре к ним присоединяется покровная ткань - между древесиной и корой находится тонкая прослойка образовательной ткани - камбий.

Клетки камбия в период его активности вытягиваются в направлении радиуса ствола и делятся тангенциальными перегородками. При этом одна из вновь образовавшихся клеток остается камбиальной, а другая после еще одного-двух делений становится клеткой древесины или луба коры. В сторону древесины клетки откладываются в 4-6 раз чаще, чем в сторону коры, поэтому древесины в стволе больше, чем луба.

Формирующаяся древесина дифференцируется на клетки весьма разнообразные по своей форме и величине. Различают два типа древесных клеток. Клетки одного типа, называющиеся паренхимными, имеют вид многогранной призмы с почти равными параметрами; клетки другого типа, называющиеся прозенхимными, имеют вид длинных волокон с заостренными концами, с внутренней полостью округлого, четырехугольного или многоугольного сечения.

Паренхимные клетки значительно меньше, чем прозенхимные. Они имеют поперечный размер от 0,01 до 0,1 мм и почти такую же высоту. Прозенхимные клетки при ширине от 0,01 до 0,03 мм имеют длину в среднем от 1 до 3 мм, достигая иногда длины 8 мм.

В соответствии с физиологическими функциями растительные клетки формируются в следующие типы тканей:

1) древесная паренхима - клетки, являющиеся местом отложения питательных веществ;

2) древесные волокна (или волокна либриформа) - клетки, играющие роль механических волокон древесины;

3) сосуды - система клеток, служащая для проведения воды с растворенными в ней минеральными веществами;

4) трахеиды - клетки, служащие для проведения воды, а у хвойных также играющие роль механических волокон;

5) тиллы - врастание паренхимных клеток в сосуды;

6) сердцевинные лучи - система клеток, служащих для проведения воды и воздуха в поперечном направлении ствола и для хранения запасных веществ;

7) смоляные ходы - система клеток, служащих для накопления и выделения смолы.

Каждый из этих элементов, в соответствии с выполняемой ими функциями имеет определенные анатомические признаки. Однако как функции, так и связанные с ними черты анатомического строения всех указанных анатомических элементов далеко не являются строго постоянными и неизменными. Этим объясняется разнообразие в строении древесины различных пород.

Характерные особенности микростроения древесины хвойных и лиственных пород. Микроскопическое строение древесины у различных древесных пород весьма разнообразно. Если разделить древесные пород на группы хвойных и лиственных, то в пределах каждой из этих групп наблюдается уже некоторое однообразие в их микроскопическом строении. Более простым строением отличается древесина хвойных; в ее состав входят трахеиды, сердцевинные лучи, паренхимные клетки и смоляные ходы.

Микроскопическое строение древесины лиственных более сложно, чем хвойных. В состав древесины лиственных входят сердцевинные лучи, сосуды, трахеиды, древесные волокна и паренхимные клетки. Чтобы иметь представление о строении древесины хвойных и лиственных пород, рассмотрим строение древесины наиболее типичных пород, относящихся к этим группам. Из группы хвойных рассмотрим древесину сосны, а из группы лиственных - древесину дуба.

Строение древесины сосны. Основная масса древесины составлена из трахеид, которые расположены радиальными рядами. На поперечном разрезе трахеиды имеют вид четырех- или шестиугольных клеток, в стенках которых заметны окаймленные поры в виде двузубых вилок, обращенных остриями друг к другу. На радиальном и тангентальном разрезах трахеиды имеют вид волокон с заостренными концами.

Между трахеидами проходят сердцевинные лучи, которые на поперечном разрезе имеют вид узкой полоски, состоящей обычно из одного ряда клеток; на радиальном разрезе сердцевинные лучи видны в виде широких лент, состоящих из нескольких рядов клеток; на тангентальном разрезе сердцевинные лучи видны в виде веретенообразных полосок, состоящих по высоте из нескольких, а по ширине из одного ряда клеток (если в них не залегает смоляной ход). Среди трахеид расположены вертикальные смоляные ходы, которые на поперечном разрезе имеют вид округлой полости, выстланной внутри мелкими парехимными клетками выстилающего эпителия.

В центре ствола сосны расположена рыхлая ткань; она состоит из тонкостенных паренхимных клеток и образует сердцевину. Трахеиды у сосны занимают около 95% от объема всей древесины. Сердцевинные лучи 3-4 %, смоляные ходы около 1% и парнхимные клетки также около 1%, таблица 1.

Таблица 1 - Участие отдельных анатомических элементов в строении древесины хвойных пород

Строение древесины дуба. Основная масса древесины дуба состоит из древесных волокон, которые на поперечном разрезе имеют вид четырех-пятиугольных клеток с узкими полостями и толстыми стенками. В поздней части годичного слоя древесные волокна имеют более толстые стенки и сплюснутый вид. На радиальном и тангентальном разрезах древесные волокна имеют вид длинных толстостенных клеток с заостренными концами.

Среди древесных волокон расположены сосуды, имеющие на поперечном разрезе вид округлых полостей с тонкими стенками.

В весенней части годичного слоя сосуды очень крупные и расположены в 1-3 ряда, в поздней части - более мелкие и собраны радиальными полосками. На радиальном и тангентальном разрезах сосуды видны в виде длинных трубок с тонкими стенками. Вокруг сосудов и между ними расположены тонкостенные клетки древесной паренхимы; на поперечном разрезе древесная паренхима имеет вид многоугольных клеток с тонкими стенками и с зернистым содержимым, а на радиальном и тангентальном разрезах - вид волокон с перегородками.

Среди древесных волокон расположены сердцевинные лучи. На поперечном разрезе сердцевинные лучи видны в виде полосок, состоящих из одного (узкие лучи) или нескольких (широкие лучи) рядов клеток; проходя мимо крупных сосудов, сердцевинные лучи огибают их. На радиальном разрезе сердцевинные лучи видны в виде широких полосок, состоящих из нескольких рядов клеток. На тангентальном разрезе узкие сердцевинные лучи видны в виде веретенообразных полосок, состоящих по высоте из нескольких, а по ширине из одного ряда клеток; широкие сердцевинные лучи видны в виде широких веретенообразных полосок, состоящих по ширине и по высоте нескольких рядов клеток.

В центре ствола у дуба, так же как и у сосны, расположена сердцевина, состоящая из тонкостенных паренхимных клеток.

Древесные волокна (с волнистами трахеидами) занимают у дуба примерно 43%, сосуды 22%, сердцевинные лучи 21 % и паренхимные клетки 14% от объема древесины. Примером строения древесины лиственных рассеяннопоровых может служить береза, таблица 2.

Таблица 2 - Участие отдельных анатомических элементов в строении древесины березы

2. Сложение клеток в годичном слое

У древесных пород каждый годичный слой состоит из двух частей. Внутренняя часть, обращенная к сердцевине, окрашена светлее и отличается от наружной менее плотным строением. По времени образования внутреннюю часть называют ранней, а наружную -- поздней древесиной. Различие между ранней и поздней древесиной ярко выражено у хвойных (сосна, ель, лиственница) и некоторых лиственных пород (дуб).

Ранняя древесина служит для проведения воды вверх по стволу; поздняя древесина выполняет в основном механическую функцию. В зависимости от породы, возраста, условий произрастания, положения в стволе соотношение между ранней и поздней древесиной может изменяться. В стволе хвойных деревьев содержание поздней древесины в годичных слоях по радиусу ствола в направлении от сердцевины к коре увеличивается, достигает максимума, а затем уменьшается. По высоте ствола количество поздней древесины убывает в направлении от комля к вершине. От количества поздней древесины зависят цвет, плотность и прочность древесины, а также способность ее резонировать.

Последнее свойство нашло отражение в использовании для изготовления дек музыкальных инструментов древесины ели, носящей название резонансовой. Эта древесина характеризуется мелкослойностью. Наилучшая ширина слоя считается 2 мм с равномерным распределением слоев. Колебания числа слоев на двух соседних сантиметрах поверхности не должна превышать 30%.

Качество материала, обеспечивающего наибольшее излучение звука, оценивается по предложенной акад. Н.Н. Андреевым акустической константе, м4/(кгс):

древесина хвойный ствол микроскопический

,

где Е - динамический модуль упругости, Н/м2 или кг/(м с2); - плотность древесины, кг/м3.

Кроме ели наибольшая величина акустической константы характерна для древесины пихты и кедра. Она составляет примерно 12 м4/(кгс). Заготовки из резонансной древесины должны согласно ГОСТ 6900-83 удовлетворять ряду требований. Ширина годичных слоев должна быть в зависимости от вида музыкального инструмента не более 3-6 мм. а содержание поздней древесины в них не более 30% (для дек концертных роялей не более 20%); резонансная древесина должна быть равнослойной, не содержать сучков, пороков строения, особенно крени и наклона волокон.

Как правило, большое число годичных слоев и больший процент поздней древесины соответствует более высоким показателям механических свойств. В целом ряде стандартов на древесные материалы (авиационные пиломатериалы), содержатся требования определенных допустимых величин числа годичных слоев в 1 см (или ширины годичных слоев) и процента поздней древесины.

Размещено на Allbest.ru