На чем стоит Венеция?
…Золотовласка, кружевница,
Ты словно в морок паутины
Закутана… паук ли, птица,
Чьи перья, точно ветки, длинны…
Галина Толмачева-Федоренко
Легенды нивхов гласят, что люди этой народности, живущие на Сахалине и в Приамурье, ведут свой род от лиственницы, ведь это дерево считается деревом Мира. Ненцы считали лиственницу священным, «светлым» деревом. В эпических сказаниях народов Западной Сибири лиственницу называли символом силы, долголетия, спокойствия и вечно обновляющейся жизни. Такое отношение к этому дереву неслучайно. Лиственница - самая распространенная лесообразующая хвойная порода в Российской Федерации.
Лиственница (Larix) - это целый род древесных растений семейства сосновых (Pinaceae). Сегодня лиственничные леса занимают площадь около 270 млн га, что составляет примерно 40% всей покрытой лесом площади России. Общий запас древесины в лиственничных лесах - 25,2 млрд м3, то есть примерно 34% всех запасов российских лесов. К сожалению, дифференциация рода Larix очень запутанна и до сих пор вызывает множество споров среди ученых, что по большей части связано с тем, что основным критерием вида является репродуктивная изоляция, которая у рода Larix проявляется слабо; лиственницы легко гибридизируют в природных условиях. До настоящего времени нет даже общего мнения о числе видов лиственницы.
Чаще всего лиственницы - крупные деревья, живут они до 450 лет (а иногда и до 800) и достигают 35-45 м в высоту. Кора у молодых деревьев тонкая, трещин мало или нет совсем, но по мере взросления кора становится толще, темнеет, приобретает красно-бурый цвет, на ней появляются глубокие трещины. Хвоя нежная, узкая, плоская в поперечном сечении, светло-зеленого цвета, опадает ежегодно осенью. В ювенильном периоде (то есть не достигнув половой зрелости) лиственница в редких случаях может зимовать, не сбрасывая хвою. Этот факт является свидетельством того, что предковые формы лиственницы были вечнозелеными. Хвоя растет либо рыхлыми пучками по 20-40 хвоинок на укороченных побегах, либо одиночно по спирали на удлиненных побегах. Такое расположение хвои на побегах, ее небольшие размеры и прозрачность создают ажурность кроны, которая пропускает много света. Форма кроны зависит от того, в каких условиях растет лиственница: в насаждениях, при близком расположении соседних деревьев, крона формируется узкая и высокоподнятая, а в разреженных древостоях - раскидистая.
В молодом и среднем возрасте лиственница отличается крайне энергичным ростом, 5-10-летние деревья могут ежегодно вырастать на 1-1,5 м в высоту при благоприятных климатических и почвенных условиях. Столь высокие темпы роста позволяют назвать лиственницу одной из самых быстрорастущих хвойных пород тайги. Дерево довольно рано начинает давать шишки и семена (деревья, растущие в насаждении, - с 25-30 лет).
Следует заметить, что лиственница - однодомное дерево, микростробилы (мужские колоски) и макростробилы (женские шишки) развиваются на одном дереве, но в редких случаях лиственница может проявлять и двудомность. Микростробилы и макростробилы закладываются за год до опыления в генеративных почках, эти почки темнее и крупнее вегетативных (ростовых). Микростробилы и макростробилы могут формироваться на одном и том же побеге, если побег находится в хорошо освещенной части кроны. Мужские колоски образуются на удлиненных побегах с одиночными хвоинками, а женские шишки - на укороченных побегах, несущих ассимилирующую хвою, расположенную пучками.
Молодые шишки лиственницы хорошо видны на фоне светло-зеленой хвои, так как обычно окрашены в темно-фиолетовый цвет, что позволяет прогнозировать урожай еще до его созревания. Осенью, в год опыления (обычно в сентябре-октябре), семена созревают, что совпадает с осенним отмиранием хвои. Периодичность обильного урожая у лиственницы зависит от почвенно-климатических условий, но даже при благоприятных условиях биологически обильные урожаи шишек и семян могут быть раз в два года. При неблагоприятных условиях периодичность уменьшается до одного раза в 3-5 лет.
Зрелые шишки лиственницы мелкие по сравнению с шишками других хвойных пород, обычно их длина не превышает 4 см. Они состоят из нескольких рядов буро-коричневых семенных чешуй, при высыхании и расхождении которых семена высыпаются из шишек. У разных видов лиственницы высыпание семян может происходить в разные периоды (осенью, зимой, весной и даже летом). Распространяются семена лиственницы при помощи ветра, они мелкие, в среднем 5 мм длиной, желтовато-коричневые, с плотно приросшим небольшим крылом, которое способствует их успешному распространению.
В границах своего естественного ареала лиственница произрастает в самых разных условиях: на болотах, в долинах, по берегам рек, на моховых болотах, переувлажненных марях, при близком залегании многолетней мерзлоты, на сухих почвах горных склонов, хорошо заселяет гари и свежие сплошные вырубки. Соответственно, и перечень почв, на которых произрастает лиственница, весьма велик: это и богатые глинистые, и бедные песчаные, и известняки, и подзолы, - поэтому можно сказать, что к почве лиственница нетребовательна. Однако она требовательна к содержанию в почве извести, то есть является кальцефилом. Лиственница способна расти в неблагоприятных условиях, при этом чаще всего она оказывается низкорослой и чахлой, но образует чисто лиственничные насаждения, так как такие условия не подходят для роста других пород. В более богатых почвенных, климатических и гидрологических условиях лиственница образует насаждения с примесью ели, пихты, березы и других пород. Оптимальные почвы, на которых у лиственницы наилучшие условия для развития, должны быть и хорошо увлажнены, и хорошо дренированы. В первую очередь это суглинки и супесчаные почвы пологих склонов и речных долин.
Лиственница отличается высокой морозостойкостью, способна длительное время выдерживать температуру ниже 0°C, а также противостоять сильным (ниже -40°C) морозам. Кроем того, она засухоустойчива, способна выдерживать длительные засушливые периоды, значительный водный дефицит, обезвоживание клеток, тканей и органов, обладает устойчивостью к поражениям дереворазрушающими грибами и насекомыми. Сеянцы и естественный подрост лиственницы почти не повреждаются грызунами. Разные виды лиственницы малотребовательны к теплу, но очень требовательны к свету. Ее ажурная крона пропускает много света на поверхность почвы, что способствует разрастанию травяной растительности под пологом древостоев.
Основные представители рода Larix
Лиственница сибирская (Larix sibirica) - мощное дерево с полнодревесным стволом высотой в среднем 40 м (иногда до 50 м) и диаметром до 1,8 м. Дерево может жить до 700-1000 лет, но в отдельных районах встречаются деревья, возраст которых 1300 лет. Кора молодых деревьев тонкая, мелкотрещиноватая, буровато-серая, темнеющая с возрастом и покрывающаяся глубокими продольными трещинами. Этот вид распространен от Онежского озера и до Забайкалья. Larix sibirica - наиболее требовательная к свету порода в рамках рода.
Лиственница Гмелина, или даурская (Larix dahurika), - мощное дерево (до 1,5 м в диаметре), в благоприятных условиях вырастает до 50 м, а на сфагновых болотах - 4-6 м. Кора стволов красноватая, по мере взросления дерева темнеет. Лиственница Гмелина так же морозоустойчива и зимостойка, как лиственница сибирская. Близкий вид - лиственница Каяндера (Larix cajanderu) достигает в высоту 20-25 м и 0,5 м в диаметре.
Лиственница камчатская, или курильская (Larix Kamtschatica), достигает в высоту 25 м, в редких случаях вырастает до 35 м, диаметр ствола обычно не превышает 60 см. Весной этот вид распускается раньше лиственницы Гмелина.
Лиственница европейская, или опадающая (Larix decidua), широко распространена в озеленении и в лесных культурах, так как является быстрорастущей породой среди хвойных. Достигает 40 м в высоту и 1,5 м в диаметре. Ее естественный ареал - горы Средней Европы.
Помимо лиственницы европейской, в культурах также часто используется лиственница сибирская.
Лучше всего культуры лиственниц сибирской и европейской растут на свежих и влажных богатых почвах: среднеподзолистых супесчаных и суглинистых, серых и темно-серых лесных, деградированных черноземах на суглинках и глинах.
Лиственничные леса имеют большое водоохранное и почвоукрепительное значение, а в северной части степной зоны России лиственницу сибирскую используют при создании полезащитных полос. Лиственницы играют важную роль в образовании светло-хвойных лесов в Северной Америке и Евразии. Около 12% мировых запасов древесины - это древесина лиственниц. В естественных условиях род произрастает почти на всей территории Российской Федерации, но особо ценится древесина лиственниц, растущих в Сибири. На плотность древесины влияет соотношение ранней и поздней древесины; в европейской части климат мягче, дерево растет быстрее, годичные кольца становятся шире и достигают 4 мм, ранняя древесина преобладает над поздней, в результате древесина становится более рыхлой по сравнению с той, что растет в лесах Сибири.
Древесина европейской лиственницы тоже сильно различается по свойствам в зависимости от места произрастания, почвенных, климатических, гидрографических условий, а также рельефа. В рамках вида «лиственница европейская» выделяют каменную (горную) лиственницу, выросшую в горах и обладающую равномерной древесиной с тонкими годичными кольцами, а также луговую лиственницу из низин - с рыхлой губчатой структурой древесины из-за широких годичных колец.
Макроскопическое строение древесины
1. Радиальный срез
2. Поперечный срез
Как и любая другая, древесина лиственницы представляет собой сложную растительную ткань клеточного строения, вследствие чего обладает анизотропными свойствами. Под макроскопическим строением понимают структуру древесины, видимую невооруженным глазом или при небольшом (до десятикратного) увеличении.
На поперечном разрезе лиственницы хорошо видны светло- и темноокрашенные чередующиеся кольцевые слои. Светлые рыхлые участки - зоны ранней древесины, темные и плотные - зоны поздней древесины. Граница между ранними и поздними зонами отчетливо видна, что свидетельствует о резком переходе от ранней древесины к поздней, особенно хорошо это заметно на границе годичных колец. У позднего слоя темно-бурая окраска с красноватым оттенком, различие в цвете между ранней и поздней древесиной объясняется большей (в 2,5-3 раза) толщиной клеточных стенок последней. Темная окраска поздней древесины создает интересную и разнообразную текстуру. Ранняя и поздняя древесина в пределах одного годичного слоя значительно различаются по механическим и физическим свойствам, строению и химическому составу. Соотношение объемов ранней и поздней древесины лиственницы меняется как у разных деревьев, так и у одного дерева с возрастом или в отдельных частях ствола. Это соотношение выражается процентом содержания поздней древесины, который у лиственницы может достигать 25-35% общего объема (среди распространенных хвойных пород это максимальный объем поздней древесины), но может колебаться от 10-13 до 40-47%. За счет столь высокого процента поздней зоны древесина отличается повышенными твердостью и прочностными показателями. Сравнение данных о пористости показало, что поздняя и ранняя древесина очень сильно различаются по этому показателю вследствие повышенной плотности поздней зоны годичного слоя. Эта особенность объясняет повышенные прочностные показатели древесины лиственницы, а также низкие показатели на скалывание и раскалывание древесины, растрескивание при сушке, появление сколов и отщепов во время эксплуатации.
Процент поздней древесины неравномерен в отдельных частях дерева. Так, этот показатель несколько уменьшается с высотой дерева. В первые несколько лет роста дерева этот процент невелик, но потом он возрастает. Вместе слои ранней и поздней древесины образуют один годичный слой. Ширина одного годичного слоя у лиственницы составляет 0,5-2,2 мм и зависит от условий произрастания дерева - питания, климата, освещенности - и возраста (с возрастом ширина годичных колец уменьшается). Число годичных слоев у средневысотных и среднебонитетных деревьев может колебаться от 5 до 13 на один сантиметр.
Лиственница - ядровая порода, образование ядра начинается с четырехлетнего возраста, слой светлой заболони тонкий, не более 20 мм. Обычно в стволовой части дерева доля заболонной древесины не превышает 25%, с движением от комлевой части к вершине доля увеличивается. Ядро у лиственницы красновато-бурое. В ядровой древесине живые клетки по большей части отмирают, в них накапливаются камеди, смолы и другие вещества. Существует предположение, что ядровая древесина перестает выполнять проводящую функцию, а накопившиеся в ядре вещества обеспечивают древесине повышенную биостойкость. Заболонь, наоборот, содержит большое количество живых элементов и выполняет проводящую функцию, она хорошо проницаема для жидкостей и газов, более эластична, чем ядро, но по физико-механическим свойствам уступает ему.
Микроскопическое строение древесины
dahurica var. koreana, увеличение *10 кратное, в
проходящем свете)
1) Поперечный срез
2) Радиальный срез
3) Тангенциальный срез
Особенности анатомического строения древесины лиственницы - это тот фактор, который в первую очередь оказывает влияние на ее физико-механические, технологические и качественные характеристики.
Все типы древесной ткани лиственницы состоят из разнородных клеток, скрепленных между собой межклеточным веществом. В древесине лиственницы различают следующие виды клеток: трахеиды, сердцевинные лучи, клетки древесной паренхимы, смоляные ходы и их эпителий.
Больше всего в древесине лиственницы трахеид (более 90% объема),
которые влияют на физико-механические свойства. Трахеиды выполняют механическую и водопроводящую функции, создают ячеистый каркас, который противостоит внешним механическим нагрузкам. При этом среди хвойных пород именно у лиственницы толщина стенки трахеид максимальная, что придает каркасу дополнительную прочность. Длина трахеид - 2,5-2,7 мм, они короче трахеид ели и сосны.
Сердцевинные лучи расположены одинарными рядами и практически не видны невооруженным взглядом. По внешнему виду сердцевинные лучи лиственницы немного напоминают березовые. Состоят они из радиально вытянутых паренхимных клеток и гладкостенных лучевых трахеид, выполняют водопроводящую функцию в радиальном направлении клеток и несколько понижают прочность древесины. Их объем по отношению к полному объему древесины составляет 8,8-10%.
Смоляные ходы в лиственнице горизонтальные и вертикальные. Вертикальные смоляные ходы расположены преимущественно в поздней части годичного слоя, они плохо различимы невооруженным глазом, существенного влияния на прочность древесины не оказывают. Горизонтальные и вертикальные смоляные ходы в древесине лиственницы образуют единую разветвленную систему капилляров, в связи с чем в промышленных условиях проводится подсочка лиственницы.
Микроскопическое строение древесины лиственницы, особенно строение трахеид, толщина их оболочек, пористость ранней и поздней зон годичных слоев, поверхностная пористость древесины - основополагающие показатели при определении физико-механических свойств древесины, ее твердости, упругости, прочности, стойкости к биологическому разложению, которые в конечном счете влияют на форму заготовок и деталей.
Химический состав
Древесина лиственницы состоит из 48,8% углерода, 44,2% кислорода, 5,8% водорода и 0,2% азота. Основная масса древесины - целлюлоза (высокомолекулярный полимер - полисахарид, отвечающий за эластичность и механическую прочность) составляет от 35 до 50% веса древесины, а также лигнин (сложное высокомолекулярное соединение, образующееся в клетках в результате одревеснения и придающее древесине механическую прочность) - от 20 до 30%. Кроме того, в древесине лиственницы содержится до 10% гемицеллюлозы (полисахарида, входящего в состав клеточной оболочки как структурный материал), а также вещества, растворимые в спирте, эфире и воде. Для древесины лиственницы характерно высокое содержание гемицеллюлозы, особенно гексозана.
В значительном количестве в древесине этого дерева содержатся танниды, но больше всего их в коре. Они не входят в клеточную структуру, а являются содержимым клеток и выполняют в растущем дереве защитную функцию, определяя высокую биостойкость лиственницы. Также защитную роль в растущем дереве играет смола, которая не входит в клеточную структуру, а содержится в смоляных ходах. Больше всего смолы содержится в комлевой (нижней) части ствола.
Ценным технологическим сырьем является камедь - густой сок, выделяющийся из древесины и коры, в древесине ее содержание может доходить до 17%. Камедь используется в пищевой, текстильной, нефтяной, газовой, угольной, бумажной промышленности, в медицине, косметологии, при производстве взрывчатых веществ, а также в качестве клеящего вещества. Также в древесине лиственницы содержатся эфирные масла, красящие вещества и другие компоненты.
Физические свойства древесины
Для того чтобы рационально использовать древесину лиственницы, необходимо иметь представление о ее физических свойствах, в той или иной мере влияющих на ее механические свойства и технологические процессы, связанные с обработкой.
Пористость. Отдельно для ранней и поздней древесины объемная пористость была посчитана еще в советское время специалистом по древесиноведению Института леса АН СССР В. Е. Вихровым. Для ранней древесины она составила 75,3%, для поздней - 46,7%.
Влажность. В растущей лиственнице распределение влаги по периметру и высоте ствола различно, особенно в заболонной и ядровой части древесины. Содержание влаги уменьшается от заболони к ядру, что связано с анатомическим строением лиственницы.
Теоретическая максимально возможная влажность древесины лиственницы - 114-139%, но практически древесина лиственницы никогда не достигнет такой влажности, даже если долгое время пролежит в воде. Это связано с наличием в ее макро- и микрокапиллярах воздуха.
Объемный вес. Объемный вес древесины лиственницы колеблется в широких пределах - от 0,49 до 0,56 г/см3, в значительной степени он зависит от содержания поздней древесины: чем больше поздней древесины, тем больше объемный вес. Соотношение ранней и поздней древесины по объемному весу говорит о неравномерности строения древесины лиственницы, что вызывает ряд технических сложностей ее обработки.
от ее объемного веса
Гигроскопичность. Гигроскопичность ранней и поздней зон древесины лиственницы почти одинакова, но период, в течение которого поздняя древесина достигает предела гигроскопичности, в 1,5-2 раза больше. В начальный период интенсивнее поглощает влагу из воздуха древесина с меньшим объемным весом.
В табл. 1 приведены данные исследований сотрудников Сибирского технологического института, которые отражают зависимость водопоглощения лиственницы сибирской от ее объемного веса.
Усушка и набухание. В явлениях усушки и набухания наиболее сильно проявляется анизотропия свойств древесины лиственницы. Наибольшая усушка наблюдается в тангенциальном направлении, меньше - в радиальном, а минимальная - вдоль волокон. Помимо этого, поздняя древесина усыхает меньше ранней. Усушка и набухание древесины лиственницы происходят не при любом изменении влажности, а только в пределах гигроскопичности. При усушке массивной древесины суммарная усушка в разных направления и зонах годичных колец выравнивается, но такое выравнивание вызывает в древесине сложную систему внутренних напряжений: растяжения, сжатия и скалывания на границах годовых слоев. Предотвратить эти напряжения не удается, они снимаются сами собой спустя длительное время после сушки.
Влагопроводность. Так как лиственница ядровая порода, между ядровой и заболонной частями наблюдается большое различие во влагопроводности. Особенно низка влагопроводность в ядре, это связано с некоторыми анатомическими и химическими особенностями, затрудняющими движение жидкостей и газов сквозь древесину.
Электрические свойства. Древесина лиственницы часто используется для изготовления столбов линий связи, а также в качестве электроизоляционного материала, так как обладает высокой биостойкостью и прочностью, электропроводностью и диэлектрической проницаемостью.
Электропроводность. Древесина лиственницы является проводником электрического тока во влажном состоянии и электроизолятором - в сухом. С увеличением температуры и влажности электропроводность сильно повышается. Электропроводность лиственницы вдоль волокон в 3-5 раз выше, чем поперек волокон.
Диэлектрическая проницаемость лиственницы вдоль волокон выше, чем поперек них, а в радиальном направлении выше, чем в тангенциальном.
Плотность. Древесина лиственницы плотнее сосновой на 25%, еловой - на 30%, пихтовой - на 45%, но она на 6-9% менее плотная, чем древесина бука, дуба и ясеня. Таким образом, древесина лиственницы по плотности близка к древесине твердолиственных пород и значительно превосходит древесину основных хвойных пород.
Плотность древесины повышается с увеличением доли поздней древесины. Ширина годичных слоев как таковая не является признаком, определяющим плотность древесины лиственницы.
Если рассматривать все породы, лиственница относится, пожалуй, к породам средней плотности, ее плотность обычно 665 кг/м3, но при содержании большого количества влаги в древесине плотность достигает максимального значения и может увеличиться на 26-30%. При высыхании древесина склонна к короблению и растрескиванию. При доведении влажности до 12% усушка древесины лиственницы может составлять примерно 9% от первоначального объема ствола.
Механические свойства
Механические свойства древесины характеризуются ее прочностью, жесткостью, упругостью и твердостью.
Прочность. Лиственничная древесина по сравнению с сосновой более прочная при статическом изгибе, сдвиге, более износостойкая и твердая. По сжатию и растяжению вдоль волокон лиственница превосходит сосну на 40%. Но сжатие поперек волокон и местное смятие выдерживает хуже сосны. В среднеполнотном насаждении лиственница хорошо очищается от сучьев и средняя условная фаутность у жизнеспособных деревьев составляет 45 дм3 на 1 м3 ствола.
Торцовая, радиальная и тангенциальная твердости лиственницы выше, чем у основных хвойных пород, произрастающих на территории Российской Федерации, - ели и сосны, но ниже, чем у дуба и ясеня.
Древесина лиственницы отличается высокой стойкостью к механическим повреждениям и прочностью; по этим свойствам она сопоставима с дубом. В конструкциях, работающих при значительных нагрузках, лиственница надежнее, чем другие распространенные хвойные породы, и может конкурировать с твердолиственными породами. Использование лиственницы в конструкциях и сооружениях, где важным условием является не только прочность, но и масса древесины, требует анализа имеющихся данных с учетом массы древесины, и в этом случае приобретает значимость такой показатель, как прочность, приведенная к плотности.
При сравнении средних значений качества древесины можно определить, что при всех основных видах нагрузок у лиственницы и сосны показатели одинаковые, а по торцовой твердости лиственница превосходит сосну на 15%. Таким образом, в ответственных конструкциях можно использовать детали из древесины лиственницы, если по массе они не отличаются от деталей из пихты, ели и сосны. Но, учитывая высокую плотность древесины лиственницы, можно изготавливать детали меньшего сечения, что дает значительную экономию древесины.
Механические свойства древесины обычно определяются при действии на нее таких нагрузок, как растяжение, сжатие, сдвиг, изгиб, кручение.
Растяжение. При испытании древесины лиственницы на растяжение поперек волокон выявляется ее незначительное сопротивление, оно во много раз меньше, чем сопротивление при растяжении вдоль волокон. В радиальном направлении прочность древесины лиственницы немного выше, чем при растяжении в тангенциальном, что можно объяснить дополнительным сопротивлением, которое оказывают сердцевинные лучи.
Сжатие. Хуже всего древесина лиственницы сопротивляется сжатию поперек волокон в радиальном направлении. Сжатию вдоль волокон лиственница сопротивляется лучше всего. Прочность на сжатие поперек волокон в тангенциальном направлении у нее выше, чем в радиальном, что объясняется резкой неоднородностью годичного слоя. На сопротивление сжатию вдоль волокон большое влияние оказывает влажность.
Сдвиг. У лиственницы весьма невысокие показатели сопротивления скалыванию вдоль волокон. При скалывании нет выраженного различия в прочности при действии сил в радиальном и тангенциальном направлениях.
Раскалывание. У лиственницы невысокие показатели сопротивления раскалыванию вдоль волокон, их значения почти одинаковы при раскалывании древесины в радиальной и тангенциальной плоскостях, что отличает лиственницу от других пород.
Изгиб. Древесина лиственницы хорошо сопротивляется изгибу. В разных зонах годичного слоя наблюдается очень большое различие сопротивления на изгиб, что обусловлено разным строением ранней и поздней зон древесины. Прочность на изгиб в сухом состоянии в поздней части годичного слоя древесины в несколько раз больше, чем в ранней. С повышением влажности прочность древесины снижается и разница между сопротивлением поздней и ранней зон годичного слоя уменьшается. Прочность древесины лиственницы на статический изгиб в тангенциальном направлении выше, чем в радиальном.
Ударный изгиб. Древесина лиственницы по сравнению с другими основными хвойными породами обладает значительно более высокой прочностью и большим сопротивлением на ударный изгиб.
Твердость. Твердость поздней древесины лиственницы значительно выше твердости ранней. Статическая твердость лиственницы в торцовом направлении в 1,3 раза больше, чем в радиальном и тангенциальном.
Модуль упругости. У лиственницы очень высокий модуль упругости древесины в сравнении с древесиной других хвойных, кроме того, по этому показателю она превосходит многие лиственные породы.
Стойкость к биологическому разложению
Древесина лиственницы при высокой влажности обладает высокой стойкостью к поражению дереворазрушающими грибами, а также к повреждению насекомыми-вредителями. Ее ядровая часть относится к стойкой древесине и почти в два раза превосходит дуб, ясень и сосну по этому показателю. Для изготовления изделий, которые будут эксплуатироваться в сложных температурно-влажностных условиях, наиболее эффективно использование ядровой части древесины. Древесина лиственницы, как и изделия из нее, в сухом состоянии не подвержена поражению дереворазрушающими грибами и заболонными окрасками вследствие присутствия в ней камедей. Постройки из лиственницы стоят столетиями. Ярчайший пример: почти вся Венеция стоит на лиственничных сваях. Выводы последних исследований ученых говорят о том, что за последние 300-400 лет лиственничные сваи не утратили прочностных свойств под действием агрессивной морской воды. Верно говорят сибиряки: одна лиственница две-три сосны передюжит.
Области применения
Экономическое, лесохозяйственное и лесопромышленное значение лиственницы очень велико. У лиственничной древесины много ценных свойств: она твердая, тяжелая (тонет в воде), прочная, хорошо противостоит гниению, прекрасно сохраняется в воде (пролежав в воде примерно 20 лет, становится очень твердой). Области ее применения весьма разнообразны и актуальны как сегодня, так и в перспективе. В мире множество построек из лиственницы, которые простояли уже более 1000 лет. Лиственница широко применялась и применяется в кораблестроении, при строительстве мостов и причалов, так как может находиться в воде многие годы и даже столетия и становится только прочнее. Спектр применения лиственницы разнообразен: от гидротехнического строительства до производства шпал, паркета, настилов, столбов и рудничных стоек. Ее используют в вагоностроении, при отделке жилищ из-за красивой текстуры и высокого качества, для строительства открытых сооружений, в целлюлозно-бумажной промышленности (даже несмотря на пониженное содержание целлюлозы) и для получения живицы. Издавна лиственница ценилась как превосходный материал для создания мебели; так, мебель для спален и детскую мебель в старом Санкт-Петербурге предпочитали покупать именно из лиственницы. Современные технологии позволяют изготавливать из древесины лиственницы разнообразные строительные материалы: от пиломатериалов до материалов для высококачественной отделки. А еще древесина лиственницы «музыкальна». Ее замечательные акустические свойства были замечены создателями музыкальных инструментов много веков назад. Например, в начале XVIII века в г. Казимеже (Польша) из лиственницы изготовили орган.
В переработку идут не только древесина, но и кора, а также хвоя лиственницы: из коры, в которой высоко содержание таннидов, извлекают эффективные дубильные вещества, производят прочные текстильные красители для тканей и шкур, из хвои получают эфирное масло.
Лиственница обладает лечебными свойствами, которые обуславливаются биологически активными веществами, содержащимися в ней. Во-первых, лиственница выделяет антиоксиданты, помогающие организму бороться со старением и различными заболеваниями, особенно это актуально в крупных городах, где высок уровень стресса загрязнения окружающей среды. Во-вторых, хвоя и древесина лиственницы выделяют фитонциды, предотвращающие простудные и вирусные заболевания. В-третьих, на некоторых старых деревьях лиственницы можно найти трутовики, или лиственничную губку, из которых для нужд современной медицины получают агарициновую кислоту, смолы, жиры, фитостерин, маннит, глюкозу.
Широкий спектр окрасок древесины - от светло-желтой до золотисто-оранжевой и красно-коричневой с розоватым ядром - позволяет лиственнице успешно конкурировать в отделке мебели и интерьеров с такими породами, как клен, бук, дуб и ясень. Особенно ценится древесина с ярко выраженной красной окраской, ее иногда называют «кровавая лиственница». У древесины корня прочность выше, чем у древесины ствола, а свилеватая текстура обеспечивает ей особую красоту, поэтому из корней лиственницы искусные мастера изготавливают различные предметы декора.
Перспективы использования
Особую актуальность сейчас приобретают перспективы использования камеди - густого сока, который получают из коры и древесины лиственницы. Камедь сама по себе ценный технологический продукт, используемый в качестве клеящего вещества. Химический состав камедей очень сложен и представляет собой комбинацию полисахаридов (пентозанов и гексозанов) с калиевыми, магниевыми и кальциевыми солями органических кислот. Камеди нерастворимы в обычных органических растворителях, но способны образовывать коллоидные водные растворы. Одной из основных составляющих камеди является арабиногалактан. Он представляет собой порошок со слабым хвойным запахом и сладковатым вкусом, хорошо растворяется в воде, образуя растворы с низкой вязкостью. Арабиногалактан содержится в камедях покрытосеменных и голосеменных растений, но наибольшее его содержание отмечается в камедях растений рода Larix. Так, ядровая древесина некоторых видов лиственницы содержит до 35% арабиногалактана. Из лиственниц, произрастающих в Сибири, наибольшее содержание этого вещества в лиственнице Гмелина и сибирской (до 15%). Научные исследования полисахаридов, в том числе арабиногалактана, показали, что эти вещества обладают биологической активностью, благодаря чему могут найти широкое применение в медицине, ветеринарии, фармацевтической и косметической промышленности. Растительные полисахариды используются для выведения из организма человека солей тяжелых металлов, радионуклидов, а также применяются как иммуномодуляторы. Установлено также, что арабиногалактан оказывает заметное гастропротекторное действие, умеренное антимикробное действие в отношении некоторых бактерий, обнаружена его антимутогенная и ростостимулирующая активность. Арабиногалактан обладает термической и гидролитической стабильностью, что расширяет его использование.
Ряд зарубежных предприятий производят арабиногалактан уже более 30 лет, и в настоящее время число их растет. В России на данный момент, несмотря на относительную доступность сырья и широкий спектр ценных свойств древесины, промышленное производство арабиногалактана не организовано.
Трудности заготовки и использования
Несмотря на широкое распространение в Российской Федерации, высокое качество древесины и большие возможности использования, на лиственницу приходится незначительная часть от общего объема лесозаготовок в России. Основная причина в том, что древесина лиственницы очень плотная и тонет в воде, по-этому сплав ее по рекам и транспортировка от мест заготовки к местам переработки невозможны. Очень большие запасы лиственницы находятся в труднодоступных лесах, в тех регионах нашей страны, в которых нет развитой транспортной инфраструктуры, поэтому такие леса отнесены к резервным.
Увы, но до сих пор не решена проблема недостаточной изученности ряда характеристик лиственничной древесины, которые оказывают непосредственное влияние на физико-механические свойства, характер распределения напряжения в древесине при обработке, на реакции, происходящие при тепловой обработке и пропитке. В первую очередь это поверхностная пористость, соотношение различных тканей и их распределение. Отсутствие точных знаний в этой области затрудняет разработку технологий переработки лиственничного сырья, а также препятствует расширению областей его использования.
При обработке лиственничных пиломатериалов большое значение имеет наличие и расположение в структуре древесины разного рода смоловместилищ, которые могут существенно затруднять обработку, смола загрязняет режущие поверхности, что приводит к быстрому износу инструментов и механизмов.
Помимо смоляных ходов, в древесине лиственницы встречаются также смоляные кармашки и метиковые трещины, которые заполнены некристаллизующейся живицей. Считается, что из-за смоляных кармашков пиломатериалы из лиственницы трудно обрабатываются. В действительности же при изъятии заболонной части бревна вероятность встречи со смоляными кармашками при механической обработке резко снижается, так как основная масса кармашков расположены на расстоянии 2 см от камбиального слоя (от поверхности) и в направлении к оси бревна количество их продолжает снижаться.
Механическую обработку древесины лиственницы затрудняют и камеди. Они содержатся практически только в ядровой части и от центра бревна к периферии ядровой части их содержание возрастает и достигает максимума на границе ядра и заболони, а после резко снижается, так что в заболонной части остается примерно одинаковым в направлении к периферии торцового среза.
Незаменимая
Несмотря на все сложности, возникающие при заготовке, транспортировке и переработке древесины лиственницы, она незаменима во многих отраслях производства. Среди хвойных пород, произрастающих в Российской Федерации, лиственница по физико-механическим свойствам является наиболее ценной и может служить заменой таким дорогим и редким лиственным породам, как дуб или ясень, в самых значимых и ответственных сферах использования.
Ввиду ежегодной смены всей хвои и небольшой площади хвоинок лиственница более дымо- и газоустойчива, чем другие хвойные и многие лиственные породы. Это необходимо учитывать при озеленении крупных промышленных центров и формировании лесопарковых зон и зеленых зон. Следует широко использовать лиственницу при создании полезащитных полос.
Елена КАРПОВА,
Антон КУЗНЕЦОВ, канд. биолог. наук,
доцент кафедры общей экологии,
физиологии растений и древесиноведения СПбГЛТУ
