Макроскопическое строение. Под макроскопическим строением древесины понимают детали структуры, которые видны невооруженным глазом или с помощью лупы При изучении древесину рассматривают в трех направлениях. поперечном (плоскость разреза перпендикулярна оси ствола); радиальном (плоскость разреза проходит вдоль ствола по радиусу); тангенциальном (плоскость разреза проходит вдоль ствола по хорде, т.е. перпендикулярно радиусу).

На поперечном разрезе ствола можно увидеть следующие части: сердцевину, ядро, заболонь, слой живых клеток – камбий и кору, состоящую из внутренней части (луба или флоэмы) и наружной части (корки). На поперечном разрезе можно увидеть также годичные кольца. Ядро и заболонь вместе составляют собственно древесину, или ксилему. Ядро выполняет только механическую функцию, а заболонь – механическую, проводящую и запасающую функции. У хвойных деревьев ядро помимо высокого содержания экстрактивных вешеств отличается пониженным содержанием целлюлозы и лигнина.

Сердцевина — это первичная ткань, появляющаяся при росте дерева из семени Ксилема – вторичная ткань, образующаяся в результате вторичного прироста ствола в толшину благодаря деятельности тонкого слоя из 4…5 живых клеток – камбия, клетки которого способны к делению.

Рост древесины в радиальном направлении (в толщину) происходит неравномерно. Клетки древесины образуют так называемые годичные слои (годичные кольца). Ширина колец зависит от породы древесины, а также от условий произрастания: чем лучше условия роста, тем шире годичный слой.

В каждом годичном кольце имеются две части: ранняя (весенняя) и поздняя (осенняя) древесина. Ранняя древесина — внутренняя часть кольца, обращенная к сердцевине (более светлая), поздняя древесина наружная часть кольца, обращенная к коре (более темная). Клетки ранней древесины имеют больший диаметр, более тонкие стенки и широкие полости. Клетки поздней древесины имеют более толстые стенки и узкие полости. Поздняя древесина выполняет главным образом механическую функцию, а ранняя – механическую и проводящую функции. В древесине лиственных пород различия между ранней и поздней древесиной невелики, ио между годичными кольцами существует тонкий слой (один-два ряда клеток), называемый границей годичного кольца, который хорошо виден юлько на поперечном разрезе. Химический состав ранней и поздней древесины неоднороден: ранняя древесина содержит меньше целлюлозы, но больше лигнина, пентозанов и уроновых кислот, чем поздняя.

Анатомическое строение. Анатомическое строение древесины (микроструктуру) изучают с помощью оптических микроскопов на тонких срезах древесины – поперечном, тангенциальном и радиальном. В древесине (ксилеме) присутствуют анатомические элементы, образующие ткани, необходимые в растущем дереве для выполнения основных функций ство-гтл – механической, проводящей и запасающей.

Клетки и ткани древесины и их функции. Древесина состоит из клеток, которые можно подразделить на два основных типа.

1. Прозенхимные клетки. У этих клеток длина во много раз больше ширины; они ориентированы вдоль ствола и придают древесине волокнистое строение. Эти клетки быстро отмирают и в древесине они в основном мертвые. Таким образом, древесное волокно — это мертвая прозенхим ная клетка.

2. Парснхимные клетки Это короткие широкие клетки (длина прибли-штельно равна ширине); в древесине они в основном живые.

Клетки одинакового строения, выполняющие одну и ту же функцию, образуют ткани. В древесине содержатся ткани трех основных типов: механические, проводящие и запасающие.

Механическую функцию выполняют толстостенные прозенхим-ные клетки с узкими полостями.

Проводящую функцию обеспечивают тонкостенные широкополостные элементы. В древесине хвойных пород это ранние трахеиды, в древесине лиственных пород — сосуды. В заболони осуществляется движение воды и соков вверх по стволу (от корней к листьям). Движение соков, содержащих продукты фотосинтеза, вниз по стволу происходит в лубе (флоэме), откуда питательные вещества поступают в камбий.

Запасающую функцию (хранение резервных питательных веществ) выполняют паренхимные клетки.

Кроме вышеперечисленных, в дереве содержатся и другие ткани:

• ассимиляционные, находящиеся в зеленых частях дерева (листьях, хвое), в которых осуществляется фотосинтез;
• покровные (наружный слой коры) защищают дерево от внешних воздействий;
• выделительные образуют, хранят и выделяют в межклеточные каналы экстрактивные вещества;
• меристематические (ростовые, или образовательные) обеспечивают рост дерева; эти ткани характеризуются способностью к делению.

В жизни каждой клетки можно наблюдать четыре периода: деление, увеличение поверхности, утолщение клеточной стенки, одревеснение. В период одревеснения в клеточной стенке происходит отложение лигнина -лигнификация. После окончания одревеснения клетка отмирает. Живая клетка имеет оболочку (клеточную стенку), протоплазму, ядро и другие органоиды. При отмирании клетки ее содержимое распадается, и остается оболочка, окружающая полость, заполненную воздухом, водой, а иногда экстрактивными веществами.

Анатомическое строение древесины хвойных пород. Хвойные породы в эволюции появились раньше лиственных и имеют более простое однородное строение древесины, состоящей почти целиком из клегок одного типа.

Основным анатомическим элементом древесины хвойных пород служат мертвые прозенхимные клетки – трахеиды, составляющие 90…95% ее объема. Это длинные клетки со стенками различной толщины. Длина трахеид в среднем составляет 1,5…5,0 мм при ширине 0.02…0.08 мм. Ранние (весенние) трахеиды имеют отношение ширины к длине ~ 1:100, а поздние (осенние) – 1:200.

Вторым анатомическим элементом являются паренхимные клетки, образующие живую ткань – паренхиму, главным образом лучевую. Ее клетки образуют сердцевинные лучи – ряды паренхимных клеток, идущие по радиусам. В древесине некоторых хвойных пород в небольших количествах (например, в сосне 0.5%) содержится вертикальная (тяжевая) паренхима, ряды клеток которой проходят вдоль ствола вблизи от камбия. Паренхима выполняет проводящую и запасающую функции (функции сердцевинных лучей см. также в разделе 1.1). У хвойных деревьев часть опасных питательных веществ хранится также в хвое, и поэтому доля па-рснхимных клеток в древесине ствола невелика (3…5%).

В древесине ряда хвойных пород (сосна, лиственница, ель) присутст-пует также эпителиальная паренхима. Ее выделительные клетки окружают смоляные каналы (смоляные ходы), представляющие собой межклеточные каналы, заполненные смолой (живицей). В качестве примера на рис. 2.6 приведен поперечный разрез смоляного канала сосны. Различают вертикальные и горизонтальные смоляные каналы, образующие единую смолоносную систему.

Клетки древесины сообщаются между собой через поры. Поры – это неутолщенные участки клеточной стенки (перерывы) во вторичной стенке . Пора не является свободным отверстием, т.к. в ней имеется тонкая мембрана, состоящая из межклеточного вещества и первичной стенки двух смежных клеток. Пора пронизана мельчайшими отверстиями. В живых клетках эти отверстия заполнены тонкими нитями протоплазмы, соединяющими содержимое клеток в единое целое. Поре в оболочке одной клетки соответствует пора соседней клетки, т.е. образуется пара пор.

Анатомическое строение древесины лиственных пород. Лиственные породы имеют более сложное строение. Клетки их древесины более разнообразны и дифференцированы по функциям.

Основными анатомическими элементами древесины лиственных пород являются клетки либриформа, составляющие 25…75% ее объема. Клетки либриформа короче и примерно в два раза тоньше грахеид, их длина от 0,3 до 1,8 мм; отношение длины к ширине – около 40…50. Клетки либриформа имеют веретенообразную форму; они имеют узкие полости и толстые стенки со щелевидными порами.

Проводящими элементами в древесине лиственных пород служат тонкостенные широкополостные сосуды, составляющие 20…30% объема древесины. Сосуды содержатся только в древесине лиственных пород; хвойные породы сосудов не имеют. Сосуды – также мертвые элементы. Они представляют собой капилляры неопределенной длины, образующиеся в результате срастания коротких широких клеток – члеников (элементов) сосудов. Стенки сосудов имеют утолщения кольчатой, спиральной или сетчатой формы, придающие им прочность. В стенках сосудов располагаются многочисленные мелкие окаймленные поры, а на концах каждого членика в местах контакта друг с другом образуются перфорации различной формы в зависимости от породы. Диаметр сосудов составляет 0,02…0,5 мм.

Живая ткань – паренхима, обеспечивающая запасающую и проводящую функции, занимает в древесине лиственных пород больший объем (10% и выше), чем в древесине хвойных. Паренхимные клетки образуют сердцевинные лучи, а также ряды вертикальной паренхимы. Сердцевинные лучи в древесине лиственных пород развиты сильнее (5—34% объема ствола) и крупнее по размеру, чем у хвойных пород. Вертикальная (тяжевая, осевая) паренхима у лиственных пород также развита сильнее, чем у хвойных.

В древесине лиственных пород в небольшом количестве содержатся переходные клеточные элементы – трахеиды, сосудистые и волокнистые. Сосудистые трахеиды похожи на ранние трахеиды древесины хвойных пород и выполняют проводящую функцию, а волокнистые трахеиды -на поздние трахеиды хвойных и выполняют механическую функцию.