Анатомическое строение и свойства креневой древесины

Креневой древесиной называют такие древесные ткани, которые образуются в растущих в наклонном положении стволах или ветвях голо­семенных и покрытосеменных древесных пород под влиянием силы тяже­сти. Резко отличаясь в своем анатомическом строении от нормальной дре­весины, креневая древесина возникает в результате своеобразной реакции растительного организма дерева на гравитационное притяжение, и поэтому в новейшей научной литературе ее иногда называют «реактивной древе­синой». Креневая древесина имеет характерные особенности по сравне­нию с обыкновенной древесиной тех же пород.

Креневая древесина имеет эксцентрический радиальный рост годовых колец и эллиптическое поперечное сечение (рис. 23). Верхняя сторона сечения хвойной древесины, представленного на рис. 23, окрашена в обыч­ный светлый цвет. Эта подвергавшаяся длительному растяжению часть называется «тяговой» древесиной («Tension Wood))). «Сжатая» древесина Compression Wood»), отличающаяся своим буро-желтым цветом и боль­шой шириной эллипсоидных годичных колец, легко различается в нижней части разреза этого ствола сосны (Pinus Radiata).

У лиственных пород и ветвей, наоборот, древесина с расширен­ными кольцами находится на верхней стороне поперечного разреза, т. е. в той части, в которой ствол или ветви подвергались растяже­нию.

Креневая древесина часто встречается в хвойных и лиственных лесах, в которых почти всегда содержится значительная пропорция наклонно растущих или искривленных деревьев. В пиловочных материалах часто встречаются доски, сушка которых приводит к неравномерному коробле­нию и к повышенной усадке по длине. Креневая древесина имеет свои особенности по анатомическому строению и химическому составу клеточных стенок, ее свойства отражаются на результатах химической переработки при получении из нее целлюлозы.

По Шаккару, тяговая древесина лиственных пород (на верхней сто­роне ветвей) отличается от нормальной: 1) большим процентом содержания либриформа и более высокой плотностью упаковки его волокон; 2) меньшим числом сосудов; 3) более сильным развитием сердцевинных лучей и боль­шим процентом содержащихся в них резервных веществ. Этим автором было указано, что тяговая древесина отличается от нормальной более слабой степенью лигнификации, сжатая же древесина имеет содержание лигнина значительно большее, нежели у нормальной. Жаккаром было

Обращено внимание на различие в строении и развитии отдельных слоев и s2) вторичной стенки клеток сжатой древесины хвойных и тяговой — лиственных (см. ниже).

Различные степени развития характерных признаков в креневой («сжатой») древесине хвойных не всегда дают возможность отличить эту древесину от нормальной по макроскопическим признакам. Иногда для

Этого необходимо микроско­пическое исследование дре­весины. Если наличие кре­невой древесины мало раз­личимо по макроскопическим признакам, то тогда нет необходимости опасаться ка — ких-либо затруднений при получении целлюлозы или древесной массы.

«Тяговая» древесина лист­венных пород не всегда так хорошо различима на попе­речных сечениях ствола, как «сдавленная» древесина хвой­ных. Иногда, как например в буке, она имеет вид сере­бристой зоны, несколько более светлой, чем окружаю­щая древесина [28]. При дей­ствии солянокислого флоро — глюцина удается в этом слу­чае обнаружить тяговую дре­весину в буке по более интенсивному красному ок­рашиванию, в соответствии с более сильной ее лигнифика — цией, но в других лиственных породах, содержащих тя] овую древесину, эта качественная реакция не дает надежного результата. Другой харак­терной особенностью тяговой древесины является ее тен­денция к разрушению при сушке.

Дадсвелл, Уордроп и Ватсон [29] следующим образом описывают анатомическое строение волокон креневой древесины.

Анатомическое строение и свойства креневой древесины

Рис. 23. Поперечный разрез ствола Pinus Га — diata, наклоненного ветром после 10 лет нормаль­ного роста. На нижней части разреза видно чрезвычайное развитие темноокрашгиной «сжа­той» (креневой) дре! зины (по Дадсвеллу, Уордропу и Ватсону) [29] .

В сжатой древесине наиболее характерной чертой является типичная округленность трахеид и многочисленные свободные простран­ства между отдельными клетками (рис. 24). В радиальном направлении видны многочисленные прерывистые места, соответствующие волосатости, наблюдаемой при микроскопировании продольных срезов (рис. 25). Волокна сжатой древесины хвойных в среднем несколько короче, чем у нормальной древесины. В клеточных стенках типичной сжатой древе­сины отсутствует внутренний слой S3, так что она и этим отличается от нормальной древесины.

Б «тяговой» древесине главной анатомической особенностью является толстый, сильно преломляющий внутренний слой, часто на-

Анатомическое строение и свойства креневой древесины

Рис. 24. Поперечное сечение сжатой древесины сосны (P. radiata), показывающее округленность клеток, межкле­точные пространства и распределение лигнина.

Фотомикрография в ультрафиолетовых лучах. Темные гоны указывают на распределение лигнина, адсорбирующего ультрафиолетовое излу­чение. См. явственный внешний слой s, и концентрацию лигнина в наружной части слоя s2 и прерывистость s2 в радиальном направле­нии. Увеличение X 660 (по Дадсвеллу, Уордропу и Ватсону) [м].

%

Зываемый желатинозным слоем, имеющий ориентацию мицелл вдоль оси волокна и дающий качественные реакции на нелигнифи — цированную целлюлозу. Далее является характерным уменьшен­ные число и размеры сосудов и более высокая средняя плотность, чем у нор мальной древесины. Волокна тяговой древесины не всегда легко отличить под микроскопом от волокон нормаль­ной древесины, в особенности, если клетки последний толстостенны. При­менение селективного микроокрашива­ния дает возможность разрешить эту задачу. Нелигнифицированные слои клеточных стенок тяговой древесины окрашиваются сафранином, а затем зе­леной светлой в зеленый цвет, лигни — фицированные слои — в красный цвет.

Анатомическое строение и свойства креневой древесины

Рис. 25. Радиальное продольное се­чение сжатой древесины сосны Р.

Ponderosa. Увеличение X 125 (по Дадсвеллу, Уордропу и Ватсо­ну) [29].

Состоящий из целлюлозы желати­нированный внутренний слой может присутствовать как дополнение к обыч­но находящимся слоям sx, S2 и S3 Нормальных клеточных стенок, иногда же он занимает место слоя S3 или присутствует вместо обоих слоев s2 и S3 (рис. 26). Литература по поводу креневой древесины приведена в оригинале цитируемой работы Дадс — велла, Уордропа и Ватсона L29], а также Касперсона [36]. Несмотря на большие отличия в организации клеточных стенок «сжатой» и «тяговой»
древесины и на их разную степень лигнификации, обе эти формы имеют и некоторые сходные свойства. Та и другая имеют более высокую плот­ность по сравнению с нормальной древесиной (среднее отношение объ­емных весов равно 4:3). Обе формы показывают ненормально высокое продольное уменьшение размеров (усадку) при сушке, хотя сжатая дре­весина в этом отношении много хуже, чем тяговая. При искусственной сушке австралийских свежесрубленных пород усадка по длине для •сжатой древесины иногда достигала даже до 10%. Максимальная про-

Анатомическое строение и свойства креневой древесины

Рис. 26. Схема организации клеточных стенок.

А — в нормальных древесных волокнах; Ь — в волокнах сжатой древесины; с, D и е — различные типы строении тяговой древе­сины. S,—S‘, — последовательные слои клеточной стенки; G — жела — тинозный слой (по Дадсвеллу, "Уордропу и Ватсону) [*>].

Дольная усадка «тяговой» древесины при подобной сушке не превышала 1.5%.

Химический состав креневой древесины был обследован многими химиками. Давно стало известным, что в «сжатой» и «тяговой» древесине хвойных и лиственных химический состав отли­чается от состава «нормальной» древесины. Еще исследования Джонсона и Ховей с бальзамической пихтой [30] и Дадсвелла и Хаулея [31], прове­денные на разных североамериканских хвойных породах, показали, что «сжатая» древесина имеет более высокое содержание лигнина и мень­шее — целлюлозы по сравнению с нормальной древесиной. Жеребов [82] в 1946 г. анализировал химический состав верхней и нижней стороны ветви сосны, результаты его анализов помещены в главе XXI о хими­ческом составе древесины.

Реакции окрашивания и микроскопия в ультрафиолетовом свете [33] показали, что повышенное содержание лигнина в «сжатой» древесине •объясняется значительно большим его содержанием во вторичной стенке. Дадсвелл, Уордроп и Ватсон приводят следующие данные о составе кре — невой (сжатой) и нормальной древесины сосны (P. RadAta) и получен­ной из них в сравнимых условиях сульфатной целлюлозы.

Из табл. 3 видно, насколько повышенное содержание лигнина в сжа­той древесине влияет на результаты делигнификации сосны по сульфат­ному способу. Оно приводит, при равных условиях варки, к получению более жестких целлюлоз.

Таблица 3

Химич< г’кий состав древесины сосны (P. Pnnderosa), взятой из различных частей одного и того же дерева, и состав полученных из них

Сульфатных целлюлоз

Образец

Зыхс суль­фатной цел­люлоз нолученно: i с расхоцш I ITai>I в 20% от веса дре­весины %

Средняя

Дл" на волокна в целлю­лозе,

MIV

Содержание л-гшша

Содержание пе: Розанов

В чреве-

С..че, %

В целлю-

Чозе,

%

В древе-

Сиче,

%

В целлю­лозе, %

«Сжатая» древесина. .

40

2.76

34.4

11.6

7.2

8.3

Нормальная древесина

18

3 85

24.2

2.8

10.0

8.7

Древесина противопо

Ложной стороны по­

25.8

Перечного сечения

48

3.^2

5.4

8.8

7.7

Джайме и Гардерс-Стейнхаузер [34] привели в 1950 г. результаты анализов «т я г о в о й» древесины разных тополей, из которых можно заключить, что она содержит намного больше целлюлозы и меньше лиг­нина и пентозанов, нежели нормальная древесина. Авторы, определяв­шие состав тяговой древесины разных видов эвкалипта (Eucaliptus Regnans) и других пород, указывают, что в той и другой форме, на любом поперечном еечении стволов лиственных и хвойных, большее содержание лйгнйна и» меньшее содержание целлюлозы оказывается на нижней сторореГ, наклоненного дерева, т. jL на ближайшей к земле стороне ствола.

Блэнд [4] исследЛзал лигнин тяговой и сжатой древесины и нашел, что лигнин последи^ имее^г боковые цепи немного отличающегося химического строения по сравнению с лигнином нормальной древесины. Имеются сведения о том, что крене-вая древесина эвкалипта (Е. GoNiocalix) и сосны (P. Radiata) имеет в 5—6 раз большее содержание га — лактоАл, нежели нормальная дрейееина тех же пород. Ийтересное исследование о строении и свойствах креневой древесины было также опублимшано недавно Оллинмаа [41].

Другие исследования показывают, что «сжатая» древесина хвойных пород дает меньшие выходы целлюлозы при делигнификации сульфитным или щелочным способом. Указывается, что целлюлоза, полученная из креневой («сжатой») древесины хвойных, имеет пониженные механические свойства и отбеливается труднее. Джайме и Гардерс-Стейнхаузер, наобо­рот, показали на примере тяговой древесины тополя, что выход целлюлозы здесь увеличивается с увеличением процентного содержания тяговсй древесины, что вполне естественно, если принять во внимание химический состав этой древесины, а именно относительно меньшее со­держание в ней лшнина.

3 Н. И. Никитин

Анатомическое строение и свойства креневой древесины

Рис. 27. Схема строения сред­него слоя вто­ричной стенки у креневой (сжатой) древе­сины при срезе под углом в 45° (по Каспер — сону).

Обе формы креневой древесины — «сжатая» и «тяговая» — были об­следованы в отношении выходов и качества получаемой из них сульфат­ной целлюлозы. При делигнификации по сульфатному (т. е. щелочному) способу присутствие сжатой древесины сказывалось, по — видимому, в небольшом снижении выхода целлюлозы и в некотором уменьшении механической прочности воло­кон. Значительно более вредное влияние замечалось при получении сульфитной целлюлозы из такой древесины. Варка щепы в кислой среде приводит к большому числу обрывков поврежденных волокон. Отмечено, что на той стороне сжатой древесины, на которой находится эксцен­трично расположенная сердцевина ствола, а иногда и на противолежащей стороне древесина более доступна для кислотного гидролиза [35].

Тяговая древесина, по литературным данным, имеет большее отрицательное влияние на формование проч­ных листов из полученной из нее целлюлозы. Это объ­ясняют пониженным содержанием пентозанов в такой целлюлозе. С другой стороны, выходы целлюлозы из тяговой древесины много выше, нежели из нормальной, и это может иметь некоторое значение при производстве целлюлоз с высоким содержанием а-фракции. Заканчивая этот краткий очерк о свойствах креневой древесины, отметим, что высокое содержание лигнина в сжатой дре­весине хвойных и более высокая плотность последней, вероятно, должны сказываться на неравномерности провара целлю­лозы.

Вы можете оставить комментарий, или ссылку на Ваш сайт.

Оставить отзыв