CC BY
42
УДК 630.85:630.81
ИЗМЕНЕНИЕ ПЛОТНОСТИ ДРЕВЕСИНЫ СОСНЫ ПОСЛЕ ПОВРЕЖДЕНИЯ
ПОЖАРОМ
Т. К. Курьянова, А. Д. Платонов, В. А. Огурцов, Ю. О. Туркина
ФГБОУ ВПО «Воронежская государственная лесотехническая академия»
vgltawood@yandex.ru
Сохранение деловых свойств древесины, поврежденной огнем, зависит от скорости повреждения и вида пожара, величины нагара (прогара, сухобочины) и толщины коры в комлевой части ствола. Одним из наиболее информативных признаков, характеризующим необратимые изменения в структуре древесины под действием высокой температуры является её плотность. Плотность является характеристикой данной породы и влияет почти на все физические и механические свойства древесины. Она так же влияет на качество и долговечность изделий на её основе. Плотность необходимо учитывать при использовании древесины как конструкционного и технологического сырья. Она является так же одним из основных диагностических признаков при оценке древесины на предмет поражения дереворазру-шающими грибами. Поэтому особый интерес, как научный, так и практический, представляет изменение плотности древесины после длительного воздействия температуры.
Методика проведения исследований
Для определения плотности древесины после пожара были отобраны деревья среднего диаметра. Из комлевой части стволов были выпилены срезы. Образцы
для испытаний изготавливали из центральной части, средины (0,5^) и периферии (Я). Испытания были проведены в соответствии с ГОСТ 16483.1-84. Исследование изменения микроструктуры древесины сосны, поврежденной пожаром, выполнено на микросрезах.
Результаты исследований
На рис. 1 представлены результаты определения плотности древесины.
Видно, что плотность комлевой части резко повысилась (на 42 % по отношению к стандартной, равной 525 кг/м3) сразу после пожара, в сентябре. В октябре 2010 г. и в сентябре 2011 г плотность снизилась и почти не отличается от стандартной. Средняя плотность ствола в октябре 2010 г. составила 546 кг/м3, а в сентябре 2011 г - 536 кг/м3. Резкое увеличение плотности комлевой части произошло сразу после пожара и может быть объяснено сильным засмолением этой части дерева (рис. 2). Под воздействием высокой температуры были разрушены смоляные ходы по высоте ствола на уровне подгара (6-8 м) и смола стекла вниз. Летучая часть живицы - скипидар (р=800 кг/м3) испарилась, а канифоль (р=1520-1554 кг/м3) пропитала древесину, тем самым повысила плотность древесины и одновременно создала благоприятные условия для развития грибов.
800 V-
700 '
1 600
щ 500 и
£ 408
О 300 '
Р 200 -
к 100 ' 0
колнелъ сре^рота ветз шниа
Рис. 1. Плотность древесины сосны
Наряду с определением плотности древесины были проведены исследования, которые позволят более детально объяснить причину засмоления древесины после поражения огнем, выявить изменения в смолообразующем аппарате сосны под действием высокой температуры. Для этого были изготовлены микросрезы древесины сосны, пораженной огнем.
Ранние и поздние трахеиды даже в зоне низового пожара не претерпели изменений своих размеров и формы. Однако уже на поперечном срезе отчетливо видно, что окаймленные поры на радиальных стенках имеют темные очертания, что свидетельствует о нарушении их функции уже при слабом низовом пожаре (рис. 2).
Рис. 2. Поперечный срез древесины сосны поврежденной пожаром (ув. 10х): 1 - вертикальный смоляной ход, 2 - разрушенные окаймленные поры, 3 - сердцевинный луч
В древесине под воздействием высокой температуры (при пожаре) мембраны окаймленных пор разрушаются, и пора может проводить не только растворы, но и смолу, которая истекает из смоляных ходов. При этом все анатомические элементы древесины пропитываются смолой.
Под воздействием высокой температуры вода в древесине на уровне подгара закипает, образуется пар и под действием температурного градиента устремляется вверх к кроне. Это подтверждается тем, что влажность заболони в комлевой части уменьшается на 45-50 %, далее на высоте 6 и 12 м влажность понижается только на 10-25 %. При закипании воды и образовании пара давление в клетках древесины резко повышается, что приводит к разру-
шению мембраны окаймленных пор, а также разрушаются сердцевинные лучи. При этом смола свободно заполняет полости трахеид, межклетники, сердцевинные лучи, и полости смоляных ходов (рис. 3). Смола с верхних слоев стекает в комлевую часть ствола, чем и объясняется резкое увеличение плотности этой части сразу после пожара, пока древесина не подвергается грибным поражениям.
Смолообразующим аппаратом хвойных пород являются смоляные ходы. Вертикальные смоляные ходы, в основном до 2/3, находятся в поздней древесине - они располагаются одиночно по годичному слою (рис. 3). Горизонтальные смоляные ходы находятся в сердцевинных лучах.
Рис. 3. Поврежденная древесина сосны, пропитанная смолой (ув. 4х): 1 - ранняя древесина, 2 - поздняя древесина, 3 - вертикальный смоляной ход, заполненный
смолой
Вертикальные смоляные ходы соприкасаются с сердцевинными лучами, по которым проходят горизонтальные смоляные ходы и создают единую смолоносную сис-
тему дерева.
Способность к образованию смолы помогла выжить и сохраниться таким древним растениям как хвойные. При этом
семейство сосновых является самым крупным и самым важным в хозяйственном отношении среди хвойных. Хорошо развитый смолоносный аппарат, который обеспечивает быструю реакцию на любые поражения ствола, указывает на высокую жизнеспособность сосновых, как и то, что этот род занимает наибольшую площадь.
При любом повреждении ствола сосны, как механическом (во время подсочки), так и повреждении морозом, насекомыми и грибами в древесине увеличивается количество смоляных ходов и они несколько изменяются как по расположению в годичном слое, так и по строению. Аналогичные изменения в структуре древесины отмечены и при повреждении её огнем.
На рис. 4 представлен поперечный разрез сосны из квартала № 49, где прошел
низовой пожар в июле 2010 года.
Ранняя зона годичного слоя сформировалась до пожара, изменений в микростроении этой зоны не наблюдается. Поздняя зона в основном формировалась после пожара. У неповрежденной сосны вертикальные смоляные ходы расположены в годичном слое одиночно, а у сосны, поврежденной огнем, смоляные ходы собраны в тангенциальные полоски по два-три. Это так называемые патологические, или травматические, смоляные ходы, которые возникают в древесине сосны после повреждения ствола. При повреждении огнем нарушается нормальная работа камбия, в результате чего при делении камбиальных клеток образуется древесина с увеличенным содержанием смоляных ходов.
Рис. 4. Смоляные ходы в древесине, поврежденной пожаром (ув. 4х): 1, 2 - поздняя и ранняя древесина годичного слоя, 3 - сердцевинный луч
Размеры патологических смоляных ходов примерно те же, что и в неповрежденной древесине. Но они уже не имеют
того точного и определенного строения, которое наблюдается у неповрежденной древесины. В поврежденной древесине в
смоляных ходах частично отсутствуют эпителиальные клетки и их роль здесь, согласно литературным данным, выполняют паренхимные клетки, сопровождающие смоляные ходы. Таким образом, в патологической древесине увеличивается не только число смоляных ходов, но и число клеток, способных к активному выделению смолы.
Выводы
Проведенные исследования позволяют сделать вывод о том, что вид пожара по-разному влияет на жизнедеятельность дерева и качество древесины. При слабом низовом пожаре, когда огонь поражает камбий не по всей окружности ствола, частично сохраняется его жизнедеятельность, начинает образовываться древесина с сильно развитым смолообразующим аппаратом, что является реакцией на повреждение огнем.
При повреждении слабым низовым пожаром дерево частично теряет свою жизнеспособность. Во вновь образующейся после повреждения древесине годичного слоя отмечено увеличение числа смоляных ходов.
При сильном низовом пожаре, при высоте подгара 6-8 м дерево теряет жизнеспособность. При этом разрушаются полностью или частично анатомические элементы древесины, в первую очередь смоляные ходы. Смола сильно пропитывает комлевую часть ствола, чем повышает её плотность. Но одновременно создаются благоприятные условия развития грибных
окрасок. Такого рода изменения вызывают грибы, получившие название деревоокра-шивающих. Проникая в древесину, гифы этих грибов распространяются по полостям клеток, разрушая их содержимое. Плотность при этом снижается, но механические свойства практически сохраняются. Но в дальнейшем такую древесину необходимо высушить при температуре выше 45 °С, в противном случае в ней будут развиваться дереворазрушающие грибы, которые вызывают полное разрушение древесины.
Библиографический список
1. Д. Фенгель, Г. Венегер. Древесина. Химия. Ультраструктура. Реакция. М. Лесн. пром-сть, 1988. 512 с.
2. Пилипенко Б.Ф. Исследование взаимосвязи между содержанием ростовых веществ в древесине и смолопродуктивно-стью сосен при подсочке. - В кн. Лесоводство и агромелиорация. М., «Урожай», 1965. Вып. 7. С. 37-41.
3. Оценка состояния древостоев после лесного пожара 2010 года на территории УОЛ ВГЛТА / Т.К. Курьянова, А.Д. Платонов, Н.Е. Косиченко и др. // Политематический сетевой электронный научный журнал Кубанского государственного аграрного университета (Научный журнал КубГАУ) [Электронный ресурс]. -Краснодар: КубГАУ, 2011. № 06 (70). С. 377-387. - Шифр информрегистра: 04201100012/0204. - Режим доступа: http: // ej.kubagro.ru/2011/06/pdf/27.pdf, 0,688 у.п.л.
