Микроструктура древесины

Клетки растений состоят из оболочек и протопласта (от "протос" (гр.) – первый + "пластос" – создан); их делят на 2 группы: паренхимные (от "пар" (лат.) – равный + "энхима (гр.) – налитое) округлой, многогранной или кубической формы (0,01...0,10 мм) с тонкими оболочками (рис 1.7) и прозенхимные (от "проз" (гр.) – по направлению к) волокнообразной формы диаметром 0,01...0,05 мм, длиной 0,5...5,0 мм с неживым протопластом. Из них состоят различные ткани: покровные (на поверхности растений), механические (прочностные), сокопроводящие, запасающие (сахар, крах-мал), ассимиляционные (усваивающие углекислоту в процессе фотосинтеза в листве) и образовательные (клетки камбия). Во время вегетационного периода в клетке камбия появляется так называемая меточная пластинка, которая, разрастаясь, разделяет материнскую клетку на 2 дочерние. Эта пластинка состоит из пектиновых аморфных гидрофильных и очень пластичных соединений. По обе стороны от неё откладываются первичные оболочки, отграничивающие протопласт каждой дочерней клетки и состоящие из отдельных микрофибрилл ("фибра" (лат.) – волокно) целлюлозы ("целлюла" (лат.) – клетчатка) – углеводного полимера с очень длинной цепной молекулой. Между ними размещаются аморфные вещества матрикса ("матрис" (лат.) – мать), состоящего из пектиновых соединений, воды и геминеллюлоз ("геми" (гр.) – полу), отличающихся меньшей, чем у целлюлозы длиной молекул и большой гидролизуемостью в кислотах и растворимостью в щелочах. Так происходит поверхностный рост первичных оболочек, а затем и вторичных, внутренних. Их упрочнение и одревеснение происходит за счёт образования лигнина ("лигнум” (лат) – дерево) – сложного неуглеводного полимера.

Срубленная древесина состоит только из одних клеточных оболочек, т.е. из клеточных стенок. Мельчайшим элементом клеточных стенок явля­ется элементарная Фибрилла, (свитая из 30...40 молекул целлюлозы) диа­метром 0,003 мкм, различимая в электронный микроскоп. Из них состоят ленточные микрофибриллы шириной до 0,030 мкм и длиной до нескольких мкм, образующие более крупные микрофибриллы диаметром более 0,300 мкм, видные уже в световой микроскоп.

В матриксе имеются пустоты, заполняемые водой – микрокапилля­ры. (ориентированные в том же направлении, что и микрофибриллы) диа­метром 0,003...0,030 мкм. В абсолютно сухих клеточных стенках микрока­пилляры отсутствуют.

Внутренняя поверхность абсолютно сухой древесины составляет около 1 м²/г её массы.

Клеточные оболочки имеют углубления – простые и окаймлённые поры (рис. 1.8, а), между полостями пор смежных клеток находится мем­брана с утолщением – торусом сконцентрическим расположением микро­фибрилл. Окружающая его маргинальная (от "марго" (лат.) – край) часть мембраны с радиальным их расположением хорошо проницаема через отверстия 0 до 0,020 мкм (рис. 1.8, б).

Хвойная древесина состоит (более, чем на 90 % по объёму) из прозенхимных клеток с отмершим протопластом – трахеид (от "трахеиос" (гр.) – горло, "эйдос" – вид) – сильно вытянутых волокон с одревесневши­ми стенками и кососрезанными концами, в поперечнике в виде прямо­угольников, квадратов или 6-угольников (как у лиственницы) размером 10...50 мкм с толщиной стенки 1...10 мкм. Радиальный размер трахеид в ранней зоне в 2...3 раза больше, чем в поздней. Их длина 2...5 мм и более (рис. 1.9).

Ранние трахеиды выполняют проводящую функцию, поздние – ме­ханическую. Они входят в состав сердцевинных лучей, сопровождают смоляные ходы, иногда располагаются изолированно в виде древесной па­ренхимы или рядами вдоль оси ствола. Их длина раза в 2...4 больше ши­рины (рис. 1.10).

Сердцевинные лучи у хвойных пород занимают 5... 10 % объёма дре­весины. Они состоят из одного радиального ряда паренхимных клеток, не­видимых на глаз. По верхнему и нижнему их краям располагаются лучевые трахеиды с мелкими окаймлёнными порами. В период вегетации сердце­винные лучи проводят растворы питательных веществ, а в период покоя хранят их запасы. В многослойных лучах проходят горизонтальные смоля­ные ходы, пересекающиеся с вертикальными, внутренний слой которых – эпителий – выделяет смолу. За ним следует слой пустых мёртвых клеток, а снаружи слой живых клеток сопровождающей паренхимы. В поперечном сечении хода находится 4... 12 клеток эпителия. Диаметр горизонтальных смоляных ходов в 2,5...3 раза меньше вертикальных.

Древесина лиственных пород в основной механической ткани (35... 75 %) содержит волокна либриформа (от "либер" (лат.) – луб, лыко + фор­ма) – длинные клетки с заострёнными концами, узкими полостями и мощ­ными стенками с простыми щелевидными порами (рис. 1.11). Диаметр клеток 10...20 мкм, толщина стенок 2...5 мкм, длина 300-1000 мкм. Анало­гичную форму имеют и волокнистые трахеиды (с окаймлёнными порами), играющие ту же функцию. Запасающую роль играют паренхимные клетки, а сокопроводящую – сосуды, занимающие 10...55 % объёма ствола (рис 1.12). Они представляют собой длинные вертикальные трубки, состоящие из члеников – отдельных коротких клеток с широкими полостями и тон­кими стенками. Диаметр сосудов в ранней зоне 200...400 мкм, в поздней – 20...40 мкм. Между собой сосуды сообщаются через окаймлённые, а с па­ренхимными клетками – через полуокаймлённые поры (без торуса), рас­полагаемые диагональными рядами. Сосуды, отклоняясь от вертикали и контактируя друг с другом, образуют единую пространственно разветв­лённую водопроводящую систему. Из этой системы выключаются сосуды, в которые через поры вдаются горизонтальные выросты паренхимных клеток – тиллы, закупоривающие сосуды в процессе формирования ядра (ака­ция, грецкий орех, дуб, ясень). Ту же роль, что и сосуды играют более мелкие сосудистые трахеиды.

Паренхимные клетки (8...40 % объёма ствола) образуют вертикаль­ную систему (древесной паренхимы) и горизонтальную (сердцевинные лу­чи, занимающие у дуба 30 % объёма ствола) (рис. 1.13).

Строение древесины крупных корней почти такое же, что и ствола.