Строение древесного ствола

Вблизи хорошо знакомое дерево можно узнать по цветам, листьям, хвое, плодам. Но это только летом, а как же быть зимой, ранней весной и поздней осенью?

И в эти времена года, оказывается, не так уж трудно узнать дерево по характерному расположению почек, их величине и форме, по сережкам, стволу и ветвям. «Каково дерево, таковы и сучья», – говорится в пословице. У каждого дерева свои неповторимые формы, цвет и фактура сучьев. Они могут быть прямыми или изогнутыми, гладкими или узловатыми, с блестящей или матовой, коричневой, зеленой или серой корой.

Вершина ствола дерева вместе с сучьями образует крону. А у некоторых деревьев крона начинается чуть ли не от самой земли. Когда мы рассматриваем дерево с большого расстояния, особенно на светлом фоне снега или вечернего неба, сучья и ветки кроны сливаются в единое пятно, образуя характерный неповторимый силуэт. Силуэт кроны ели напоминает конус, и его никогда не спутаешь с силуэтом кедра, имеющим яйцевидную форму. Если крона кедра и ели начинается низко над землей, то у взрослой сосны она расположена ближе к вершине. У лиственных деревьев крона становится более выразительной после появления листвы, но и зимой по кроне легко узнать любое дерево. У березы вытянутая крона, а каскад ниспадающих тонких ветвей позволяет узнать ее даже на большом расстоянии. У ивы тоже тонкие ветки свисают подобно гирляндам, но крона у нее раскидистая.

Крона – это одна из трех основных частей дерева, выполняющая при его жизни определенные функции. Листья или хвоя кроны усваивают углерод из воздуха, образуя на солнце органические вещества, идущие на построение растительного организма дерева. Другая часть дерева – корни. Их можно сравнить с фундаментом и сваями, которые удерживают ствол дерева в вертикальном положении. У дуба корни-сваи уходят глубоко в землю. Поэтому выкорчевать дубовый пень не так-то легко, даже и бураны часто бывают бессильны перед дубом. У других деревьев, таких как ель, нет корней-свай, но хорошо развиты мощные горизонтальные корни, расположенные почти у самой поверхности. И если ель стоит где-нибудь близ опушки или на поляне, не защищенная другими деревьями, то ей не так-то легко выдержать порывы сильного ветра. Оттого так часто в лесу на открытых местах можно встретить вывороченные с корнем ели-выворотни. Но корни служат дереву не только фундаментом. Подземные труженики снабжают дерево водой и минеральными солями. Корни дуба добывают влагу глубоко под землей – им не страшна засуха. А корни ели берут только то, что находится в верхнем слое почвы.

Третья часть дерева – ствол. Он удерживает тяжелую крону и служит проводником питательных веществ, поступающих из корней (восходящие токи) и из листвы (нисходящие токи). В стволе хранятся запасы питательных веществ. Форма ствола зависит не только от породы дерева, но и от условий произрастания. Например, у сосны, выросшей в лесу, ствол прямой и длинный, а у сосны, выросшей на юру, открытом месте, – короткий, толстый и искривленный.

Если взвесить отдельно все части дерева, то окажется, что от общей биомассы на долю веток, составляющих крону, приходится примерно 12 %, на долю пня с корнем – 15 %, а на долю ствола – 73 %.

Ствол – самая ценная часть дерева. Толщина ствола неодинакова в разных его частях. Каким бы толстым ни был ствол дерева у корня, на вершине он всегда становится тонким прутиком. Схематически ствол можно представить как конус. Не сговариваясь, так рисуют ствол дерева все дошкольники. Уменьшение диаметра ствола от корня к вершине принято называть сбежистостью. У хвойных деревьев сбежистость всегда бывает меньше, чем у лиственных. Меньше сбежистость у деревьев, растущих в лесу, в сравнении с деревьями, выросшими на свободе. Но даже у ствола одного дерева на разной высоте сбежистость неодинаковая – чем ближе к вершине, тем она больше. Слишком большая сбежистость у лесозаготовителей и деревообработчиков считается пороком. Ведь при пилении досок из кряжей с большой сбежистостыо очень много древесины идет в отходы. В деревянном строительстве обычно стены рубят из стволов хвойных деревьев, у которых довольно незначительная сбежистость. Но ее обязательно учитывают плотники при возведении бревенчатых строений. Ведь если бревна в срубе все время укладывать вершинной частью в одну сторону, то последний венец, на котором укрепляют стропила, не будет горизонтальным, а весь дом окажется перекошенным. Чтобы этого не случилось, каждое бревно следующего венца плотники кладут вершиной к противоположному углу сруба. Такой способ укладывания бревен вынужденный, но благодаря ему сруб становится более прочным и сбитым.

Поваленное дерево с отрубленными сучками и отпиленной вершиной лесорубы называют хлыстом. Хлыст полностью состоит из деловой древесины, которая идет прежде всего на механическую обработку. Современные лесозаготовители распиливают хлыст на три бревна: комлевое, срединное и вершинное. Наиболее ценная древесина в срединной и комлевой частях ствола. Комлевые бревна распиливают на кряжи, которые идут на выработку материалов специального назначения: палубных, авиационных, резонансных и ружейных кряжей. Палубные кряжи длиной от 3 до 6 м пилят только из стволов хвойных деревьев. Они идут на изготовление открытых и закрытых палуб на судах. Такая древесина должна быть очень прочной и не бояться постоянного воздействия влаги.

^{Старинные и современные названия: 1, 2, 3 – рассохи; 4, 5, 6 – ствол (стрела, щегла); 7 – комель; 8 – пень; 9 – корень}

Ружейные кряжи, выпиленные из комлевой части березы и бука, идут на заготовки деревянных частей ружья: ложа, ствольных накладок прикладов и цевья. Слегка свилеватая древесина нижней части ствола этих деревьев отличается высокой прочностью и не поддается растрескиванию. Поэтому кряжи для топорищ и деталей музыкальных инструментов древоделы выпиливали именно из этой части ствола.

^{Схема разделки древесного ствола}

Любое изделие из древесины изготавливается с учетом ее физико-механических свойств, которые зависят от породы дерева. Это относится и к изделиям, постоянно встречающимся в быту. Спички делают исключительно из мягкой и колкой древесины тополя и осины, катушки – из березы, паркет – из древесины твердых пород, например дуба и ясеня, а карандаши – из кедра и можжевельника.

Порой даже в самом простом изделии необходимо было применить несколько пород дерева. Об одном таком изделии в старинной русской загадке говорится: «Сам дубовый, пояс вязовый, а нос липовый». Нетрудно догадаться, что речь идет об обычном бочонке. Стенки и донышки бочонка делались из дуба по той причине, что древесина дуба очень прочная и отлично противостоит гнилостным микробам. У вяза древесина гибкая, вязкая и в то же время прочная – лучшей древесины для обручей не сыщешь. А древесина липы мягкая, вязкая и однородная – пробка из липы прочно и надежно закрывает отверстие в бочонке.

Где бы ни применялась древесина, мастера всегда должны учитывать ее физико-механические свойства. Только тогда скрипка будет иметь чистый и красивый звук, рубленая изба проживет не один десяток лет, долго не сотрется паркетный пол, мебель будет радовать красотой текстурного рисунка, не сломаются на ухабах лыжи.

Цвет, блеск, текстура, плотность и объемный вес, влажность, растрескивание, звукопроводность, электропроводность и коррозийная стойкость – все это физические свойства древесины. К механическим относятся: прочность, упругость, пластичность, хрупкость, вязкость, твердость, раскалываемость и износостойкость, а также способность древесины удерживать металлические крепления. Из множества известных древесных пород мастер выбирает ту, свойства которой больше отвечают назначению изделия.

Но прежде необходимо определить породу древесины. Вы уже знаете, что по листьям, хвое, коре, стволу, веткам, почкам, цветам и плодам довольно просто определить породу растущего дерева. Но чаще всего в руки мастера попадает древесина в виде окоренных кряжей, брусков, досок и других пиломатериалов. Как же в таких случаях определить, к какой породе относится древесина? Ответ на этот вопрос можно дать уже после изучения видимого невооруженным глазом строения древесины – макроструктуры. Поскольку древесина имеет волокнисто-слоистое строение, ее изучают на трех основных разрезах: торцовом или поперечном, тангентальном (или тангенциальном) и радиальном. Распиливая бревно поперек волокон, получают торцовый разрез, а раскалывая вдоль волокон – продольные разрезы: тангентальный и радиальный. Радиальный разрез можно получить только в том случае, если он проходит строго через сердцевину. Остальные же продольные разрезы, идущие параллельно сердцевине на любом расстоянии, будут называться тангентальными. Все доски, получаемые на пилораме, имеют тангентальные разрезы, за исключением двух досок, выпиленных из середины бревна, поэтому в практике тангентальные разрезы иногда называют досковыми.

Очень важным разрезом при определении древесины является торцовый. На нем видны сразу все основные части древесного ствола: сердцевина, древесина и кора. Для определения породы древесины на практике достаточно изучить макроструктуру небольшого куска дерева, который отпиливают от доски бруска или кряжа. Ориентируясь на годичные кольца, делают тангентальный и радиальный срезы. Все срезы тщательно отшлифовываются вначале крупнозернистой, а потом мелкозернистой наждачной бумагой. Необходимо также иметь под рукой лупу с пятидесятикратным увеличением, баночку с чистой водой и кисть.

В середине ствола многих деревьев хорошо видна сердцевина. Она состоит из рыхлых тканей, образованных в первые годы жизни дерева. Сердцевина пронизывает ствол дерева до самой вершины, каждую его ветку. У лиственных деревьев диаметр сердцевины чаще бывает больше, чем у хвойных. Очень большая сердцевина у бузины. Удалив сердцевину, можно довольно легко получить деревянную трубочку. Такие трубочки исстари шли у народных музыкантов на изготовление различных духовых инструментов: жалеек, свирелей и дудок. У большинства деревьев сердцевина на торцовом разрезе круглая, но есть породы с иной формой сердцевины. Сердцевина ольхи на торце напоминает форму треугольника, ясеня – квадрата, тополя – пятиугольника, а сердцевина дуба напоминает пятиконечную звезду.

На торце вокруг сердцевины концентрическими кольцами расположены годичные, или годовые, слои древесины. На радиальном разрезе годичные слои видны в виде параллельных полос, а на тангентальном – в виде извилистых линий. Каждый год дерево словно рубашку надевает новый слой древесины, а за счет этого ствол и ветки становятся толще.

Между древесиной и корой расположен тонкий слой живых клеток, называемый камбием. Большая часть клеток идет на строительство нового годичного слоя древесины и совсем незначительная часть – на образование коры. Кора состоит из двух слоев – пробкового и лубяного. Расположенный снаружи пробковый слой защищает древесину ствола от свирепых морозов, знойных солнечных лучей и механических повреждений. Лубяной слой коры проводит воду с выработанными в листьях органическими веществами по стволу вниз. В волокнах дуба происходит нисходящее сокодвижение.

Кора деревьев очень разнообразна по цвету (белая, серая, коричневая, зеленая, черная, красная) и по фактуре (гладкая, пластинчатая, трещиноватая и т. д.). Многообразно ее применение. Кора ивы и дуба содержит много дубильных веществ, используемых в медицине, а также в красильном деле и при выделке кожи. Из коры пробкового дуба вырезают пробки для посуды, а отходы служат заполнителем морских спасательных поясов. Хорошо развитый лубяной слой липы идет на плетение различных хозяйственных вещей.

^{Строение древесного ствола: 1 – пробковый слой; 2 – камбий; 3 – годовые кольца; 4 – сердцевина; 5 – сердцевинные лучи; 6 – лубяной слой}

^{Основные разрезы ствола: А – торцовый или поперечный; Б – радиальный; В – тангентальный}

Весной и ранним летом, когда в почве много влаги, древесина годичного слоя нарастает очень быстро, но ближе к осени рост ее замедляется и, наконец, зимой прекращается совсем. Это отражается на внешнем виде и на механических свойствах древесины годичного слоя: выросшая ранней весной бывает обычно более светлой и рыхлой, а поздней осенью – темной и плотной.

Если погода благоприятствует, то вырастает широкое годичное кольцо, а в суровое холодное лето образуются настолько узкие кольца, что их порой едва можно различить невооруженным глазом. У одних деревьев годичные кольца хорошо различимы, а у других они едва заметны. Но, как правило, у молодых деревьев годичные кольца шире, чем у старых. Даже один и тот же ствол дерева в различных участках имеет различную ширину годичных колец. В комлевой части дерева годичные слои уже, чем в середине или в вершинной части. Ширина годичных слоев зависит от места произрастания дерева. Например, годичные слои сосны, растущей в северных районах, уже годичных слоев южной сосны.

От ширины годичных колец зависят не только внешний вид древесины, но и механические свойства. Лучшей древесиной хвойных деревьев считается та, у которой более узкие годичные слои. Сосна с узкими годичными слоями и буровато-красной древесиной называется у мастеров рудовой и ценится очень высоко. Древесина сосны с широкими годичными слоями называется мяндовой. Прочность ее намного ниже рудовой.

Обратное явление наблюдается у древесины таких деревьев, как дуб и ясень. У них более прочной бывает древесина, имеющая широкие годичные слои. А у таких деревьев, как липа, осина, береза, клен и другие, ширина годичных колец не влияет на механические свойства древесины.

У многих деревьев на торце годичные слои представляют собой более или менее правильные окружности, но есть породы, у которых годичные слои образуют на торце волнистые замкнутые линии. К таким породам относится можжевельник: волнистость годовых колец для него – закономерность. Есть деревья, у которых годичные слои стали волнистыми из-за ненормальных условий роста. Волнистость годичных слоев в комлевой части клена и вяза повышает декоративность текстуры древесины.