Микроскопическое строение древесины

Размещено на http://www.allbest.ru/

МИКРОСКОПИЧЕСКОЕ СТРОЕНИЕ ДРЕВЕСИНЫ

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 2.

Таблица 2 - 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 3.

Таблица 3 - 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): , 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. микростроение хвойный древесина резонансный

Лабораторная работа

Материалы и оборудование. Увеличительная лупа до 5 - кратного увеличения; измерительная линейка; текст ГОСТа 16483.18.

Цель. Научиться определять содержание поздней древесины. Определить в 1 см поперечного разреза древесины число годичных слоев и содержание поздней древесины в годичном слое сосны, ели, дуба.

Задания

1. Ознакомится с микроскопическим строением древесины сосны, ели, березы, дуба по препаратам микросрезов (или альбомным изображениям) древесины. Сделать зарисовки.

2. Определить содержание поздних слоев древесины. На плоскости поперечного разреза по радиальному направлению отмечают границы крайних целых годичных слоев на участке, равном примерно 20 мм, и подсчитывают число слоев (N). Расстояние (L) между отметками измеряют с погрешностью не более 0,5 мм. В каждом годичном слое между отметками измеряют ширину поздней зоны (б) с погрешностью не более 0,1мм. Число годичных слоев (n) в 1 см вычисляют с точностью до 0,5 по формуле

где: N - общее число целых годичных слоев;

L - протяжение годичных слоев по радиальному направлению, см;

Содержание поздней древесины (m) в процентах вычисляют с точностью до 1% по формуле:

где: ?б - общая ширина поздней древесины, см.

Результаты измерений и расчетов заносят в таблицу.

Вопросы для самоконтроля

1 От чего зависит ширина годичного кольца древесины?

2 Что такое микропризнаки древесины?

3 Что такое древесные ткани ?

4 Чем отличается микростроение древесины лиственных пород от хвойных?

5 Назовите основные структурные элементы клеточной стенки древесины.

6 Опишите форму анатомических элементов, выполняющих проводящие, механические и запасающие функции в древесине хвойных пород.

7 Какие пределы содержания поздних слоев характерно для резонансной древесины ?

8 Что такое резонансная способность древесины?

Размещено на Allbest.ru