Срубленное дерево с отрубленными сучками и вершиной лесорубы называют хлыстом. Его распиливают на кряжи: комлевый, серединный и вершинный. Наиболее ценная древесина в комлевой и серединной части ствола. Здесь древесина бессучковая или малосучковая. В зависимости от породы и толщины дерева эту часть распиливают на кряжи разных длин, которые идут на выработку материалов специального назначения: авиационные, шахтные, шпальные, фанерные, лыжные, ружейные и т. д. Они еще служат сырьем для получения всевозможных пиломатериалов. Кряжи, в свою очередь, распиливают на более мелкие отрезки — чурки, из которых при раскалывании получают поленья и пластины (рис. 6). Из последних изготавливают резные и точеные столярные изделия, рукоятки инструментов и многое другое.
Рис. 6.Кряжи и их распиливание и раскалывание на части
Любое изделие из древесины изготавливают с учетом ее физических и механических свойств: внешний вид, плотность, прочность, твердость, вязкость и т. д. Рассмотрим эти свойства.
Древесина дерева имеет волокнисто-слоистое строение; ее изучают в трех основных разрезах: торцевом, радиальном и тангенциальном (рис. 7).
Рис. 7.Разрез ствола сосны (а) и его вид в лупу (б):
I, II, III — торцевой (поперечный), радиальный и тангенциальный разрезы; 1 — сердцевина; 2 — сердцевинные лучи; 3 — ядро; 4 — заболонь; 5, 8 — пробковый и лубяной слои коры; 6, 9 — годичные слои на торцевом и радиальном разрезах; 7 — камбий
Здесь каждая порода дерева имеет свою картину. Распиливая древесину перпендикулярно к оси ствола, получаем торцевой разрез, вдоль волокон строго через сердцевину — радиальный, а остальные продольные разрезы, выполненные параллельно радиальному, — тангенциальные. Все доски, получаемые на пилораме, имеют тангенциальные разрезы за исключением двух досок, выпиливаемых из середины бревна. На рис. 7 показаны все три разреза на стволе сосны.
В лесу мы легко определяем породу большинства деревьев по кроне, коре, листьям, цветкам, запаху и плодам. А как разузнать, из какого дерева распилены бревна, доски и бруски? Для этого на практике отпиливают кусочек от них, изучают его цвет, запах, текстуру, выполняют все три вышеуказанных разреза. Вооружившись лупой с 5—10-кратным увеличением, рассматривают, изучают структуру древесины и, сравнивая ее со структурами древесины, приводимыми в справочниках по древесиноведению, определяют ее породу.
На разрезах мы видим кору, сердцевину, годичные слои, сердцевинные лучи и смоляные ходы в хвойных породах.
Сердцевина — узкая центральная часть ствола, образованная в первые годы жизни, пронизывает ствол дерева до самой вершины и каждую ветку. Состоит она из рыхлой ткани. На торцевом разрезе сердцевина имеет вид пятнышка диаметром 2–5 мм темного цвета, а на радиальном видна в виде прямой или извилистой темной узкой полоски. У сосны, липы, осины, ивы, клена, рябины и березы сердцевина на торцевом разрезе круглая, а некоторые породы деревьев имеют другую ее форму: ольха — треугольник, ясень — четырехугольник, тополь — пятиугольник, а дуб — пятиконечную звезду.
Кора покрывает дерево сплошным кольцом, предохраняя его от механических повреждений, резких температурных перемен и других вредных влияний окружающей среды и состоит из коркового и лубяного слоев. Вид и цвет коры зависят от возраста дерева и его породы. У молодых деревьев она гладкая, а с возрастом на ней появляются трещины. Кора может быть гладкой (пихта), чешуйчатой (сосна), волокнистой (липа, ива, вяз) и иметь множество оттенков. Например, белая — у березы, черная — у черемухи, темно-серая — у дуба и зеленая — у многих видов ив. Между древесиной и корой располагается невидимый невооруженным глазом тонкий слой живых клеток, так называемый камбий, который обеспечивает рост дерева в толщину. В результате в стволе образуются слои ежегодного прироста, располагаемые вокруг сердцевины.
Годичные слои. На рис. 7 показаны годичные слои сосны, видимые на торцевом разрезе как концентрические слои, которые на радиальном разрезе имеют вид параллельных полос, а на тангенциальном — вид извилистых линий. Годичные слои нарастают благодаря камбию ежегодно от сердцевины к периферии. Самым молодым слоем является наружный. Другими словами, дерево каждый год, словно рубашку, надевает новый слой, благодаря чему ствол и ветви утолщаются. По числу годичных слоев на торцевом разрезе комлевой части дерева можно определить его возраст. У одних деревьев годичные слои хорошо различимы, а у других они едва заметны: их ширина зависит от породы, условий роста, места положения в стволе. У быстрорастущих пород деревьев (ива, тополь) годичные слои широкие, достигающие иногда до 10 мм, а у долгоживущих (дуб, кедр) — узкие. У одной и той же породы дерева ширина годичных слоев может быть разной, зависящей от условий роста. При засухе и недостатке питательных веществ образуются узкие годичные слои (например, у ели, растущей в затенении, образуются такие узкие слои, что рассмотреть их можно только в лупу).
Некоторым породам деревьев свойственна неправильная форма годичных слоев. Например, у можжевельника наблюдается красивая волнистость годичных слоев, которую учитывают при изготовлении мелких художественных изделий.
Каждый годичный слой состоит из двух частей: ранней и поздней древесины, из которых ранняя (внутренняя) обращена к сердцевине, она мягкая и светлая, а поздняя (наружная) обращена к коре, она темная и твердая (рис. 7,б). Ранняя древесина образовывается весной и служит проводником питательных растворов, а поздняя часть откладывается в конце лета, выполняет в основном механические функции и поэтому от ее ширины зависят плотность и механические свойства древесины. Это различие между ранней и поздней частями годичных слоев выражено очень отчетливо у хвойных и некоторых лиственных пород (дуб, ясень, вяз). Например, увеличение ширины годичных слоев происходит из-за поздней древесины. Поэтому чем они шире, тем у них древесина прочнее, плотнее и тверже. У хвойных пород наоборот: лучшей и крепкой древесиной считается та, у которой более узкие годовые слои. А у березы, клена, липы и осины такой четкой зависимости механических свойств от ширины годичных слоев не наблюдается.
Древесина хвойных пород отличается сравнительной простотой и правильностью строения (рис. 8,а). Основную ее массу (90 %) составляют трахеиды — вытянутые сосуды, расположенные радиальными рядами, служащие для провода питательных растворов. В пределах годичного слоя различают ранние и поздние трахеиды, из которых ранние имеют широкие полости с тонкими стенками, а поздние — узкие полости и толстые клеточные оболочки, придающие древесине механическую прочность. Трахеиды являются мертвыми клетками. В стволе растущего дерева только вновь образующийся годичный слой содержит живые трахеиды.
Рис. 8.Микроскопическое строение древесины хвойных (а), кольцесосудистых (б) и рассеянно-сосудистых (в) пород:
1 — сердцевина; 2 — кора; 3, 4 — граница и ширина годичного слоя; 5, 6 — трахеиды в ранней и поздней древесине хвойных пород; 7 — смоляной канал; 8, 9 — кольца в ранней и группа мелких колец в поздней древесине кольцесосудистых пород; 10 — кольца в ранней и поздней древесине рассеянно-сосудистых пород
Характерной особенностью строения древесины хвойных пород является наличие вертикальных и горизонтальных тонких смоляных каналов, заполненных прозрачной смолой — живицей. Вы, наверное, замечали на стволах сосны и ели, имеющих повреждения, наплывы прозрачной живицы, вытекшей из поврежденных смоляных ходов для заживления ран. Горизонтальные смоляные каналы проходят по сердцевинным лучам, а вертикальные — расположены вертикально в поздней древесине годичного слоя, которые на радиальном и тангенциальном разрезах видны в виде светлых черточек. Количество и размер смоляных каналов зависят от породы дерева: у сосны они крупные и многочисленные, у лиственницы — мелкие, у кедра — крупные и редкие, у пихты и можжевельника вовсе отсутствуют. Смоляные каналы не оказывают существенного влияния на свойства древесины.
Живица — ценное сырье, находящее разнообразное применение в промышленности и быту. Добывают ее подсочкой дерева.
Если внимательно рассмотреть торцевой разрез некоторых лиственных пород деревьев (дуб, ясень, вяз), то можно увидеть на годичных слоях сосуды различных величин (рис. 8,б). Крупные — расположены в ранней древесине и образуют сплошные кольца в два-три ряда, а в поздней древесине мелкие сосуды собраны в группы, ясно заметные благодаря светлой окраске. Такие лиственные породы деревьев называются кольце-сосудистыми, у них благодаря резкому различию между ранней и поздней древесиной годичные слои хорошо заметны. Как уже отмечали, кольцесосудистые породы имеют тяжелую, плотную и прочную древесину вследствие увеличенной ширины поздней части годичных слоев.
У березы, осины и липы на торцевом разрезе внутри годичных слоев сосуды очень мелкие и они распределены более или менее равномерно (рис. 8,в). Такие породы деревьев называются рассеянно-сосудистыми. У них заметного различия между ранней и поздней древесиной не наблюдается, и поэтому годичные слои заметны неявно. Древесина этой породы деревьев разной твердости. Например, клен, яблоня, береза имеют твердую древесину, а липа, осина и ольха — мягкую.
Сердцевинные лучи. На торцевом разрезе некоторых пород деревьев хорошо видны невооруженным глазом светлые, часто блестящие полоски, направленные от сердцевины к коре, служащие для проведения питательных растворов в горизонтальном направлении и хранения запасных питательных веществ. На радиальном разрезе сердцевинные лучи видны в виде блестящих полосок и черточек. У всех хвойных и некоторых лиственных пород (береза, осина, груша) сердцевинные лучи очень узкие, не видимые невооруженным глазом, а у дуба и бука они широкие и хорошо видны на всех разрезах.