Никитин Н.И. Химия древесины

Подождите немного. Документ загружается.

НАРКОМЛЕС

СОЮЗА

И.

НИКИТИН

ПРОФЕССОР

ЛЕНИНГРАДСКОЙ

ЛЕСОТЕХНИЧЕСКОЙ

АКАДЕМИИ

ХИМИЯ

ДРЕВЕСИНЫ

ПРИ

УЧАСТИИ

проф.

Л. А.

ИВАНОВА

проф.

С. И.

ВАНИНА

проф.

В. Н.

КРЕСТИНСКОГО

проф.

Н. Н.

НЕПЕНИНА

М.

А. А В И Д О Н

Т.

И.

РУДНЕВОЙ

М.

ОРЛОВОЙ

доц.

Ф. П.

КОМАРОВА

доц.

Н. Я.

СОЛЕЧНИКА

доц.

В. В.

ЯКИМАНСКОГО

И.

А.

;

АГР

О Д

(КОГО

Одобрено

оедак'\ионной компссией Наркомлеса и допущено ГУУЗом Нлркомлеса в каче-

стве учебника для лесотехнических вузов

38 Р И С. В

ТЕКСТЕ

ГОСЛЕСТЕХИЗ

ДАТ

1935

•

ЛЕНИНГРАД

Л Р Е Д И С Л О В И

Книга

эта напксана в качестве учебника по химии

древесины. В составлении ее приняли участие профессора,

доценты Лесотехнической академии и сотрудники Научно-

исследовательского лесохимического Института, имена ко-

торых помещены на титульном листе и в оглавлении. Мною

была написана большая часть текста, введены в разных

главах

дополнения и проредактирован и увязан весь ма-

териал, в частности главы о сульфитной и натронной варке

Для читателей, более глубоко и специально интересую-

щихся данной областью, введены в разных местах книги

дополнения

мелким шрифтом, необязательные для студен-

тов. Химии лигнина отведено наибольшее место во всем

тексте вследствие того, что интересы научно-исследователь-

ской

работы побудили меня дать довольно подробный обзор

опытного материала о лигнине, в области которого в нашей

литературе имеется наибольший пробел.

Н. Н.

Л А В Л Е Н И

dpi.

Предисловие • 5

Глава

первая.

Краткий

очерк

строения

древесины. (Проф. Л. А.

Иванов)

Глава

вторая

Физические

свойства

древесины. (Проф. Н. И. Ни-

китини

инж. И. А. Нагродский) 32

1. Объемный вес древесины . • . • —

2. Содержание воды в древесине 35>

Теплотворна

способность

древесины

4. Теплоемкость древесины- - 4S

5. Теплопроводность .. —

6. Электропроводность древесины —

Глава

третья.

Элементарный

состав

древесины

состав

золы.

(Н.

И. Н и к и т и н) 4£

Элементарный состав —

Зола • 4»

Глава

четвертая.

Клетчатка.

(Н. И. Н и к и т и н) 50

1. Химические свойства и строение клетчатки —

2. М<щ лярное строение клетчатки 6ЧУ

Главнейшие производные клетчатки

... 75-

Глава

пятая. Гемицеллюлозы.

(М. А. А в и д о н) 81

Глава

шестая.

Пентозаны.

(М. А. А в и д о н) 94

Глава

седьмая.

Гексозаны.

(Т. И. Руд не в а) 107

Глава

восьмая.

Лигнин.

(Н. И. Н

икитин)

. . . 119

1. Продукты окисления

восстановления лигнина

........ 129

2. Действие растворов едкого натра

на

лигнин

13&

3. Действие

на

лигнин водных растворов двуокиси хлора

. . . 144

4. Действие

фе

олов

других реагентов

на

лигнин

14S

5. Некоторые данные

строении лигнина

• 151

6. Работы Фрейденберг]

строении лигнина

162*

7. Исследования

В.

Фукса

строении

свойствах лигнина

... 174

8. Некоторые другие исследования

строении

свойствах

лиг-

нина

. 183.

Глава

девятая. Дубильные

вещества. (И. М.

Орлова)

. . . . . . 19в

1»

Оглавление

Стр.

/лава

десятая.

Образование и отделение смолы у хвойных.

(Н.

И. Никитин) 212

Глава

одиннадцатая.

Терпены и смоляные кислоты хвойных.

(Проф.

В. Н. Крести не кий) 221

1. Применения терпентинных масел • . . 227

2. Переработка скипидаров на терпингидрат и терпинеолы .... —

3. Переработка скипидаров на камфару 229

4. Смоляные кислоты хвойных 231

Глава

двенадцатая.'Химический анализ древесины.

(Доц.

Ф. П. К о м а р о в) ... 236

1. Методы химического анализа древесины 237

2. Состав различной древесины 243

Глава

тринадцатая.

Гниение древесины и причины, его вызываю-

щие.

(П р о ф. С. И. В а н и н) 254

1. Микроскопическая картина гниения • 255

2. Внешняя картина гниения 257

Глава

четырнадцатая.

Сухая перегонка дерева. (Н. И. Н и к и т и н)

1. Термическое разложение целлюлозы 265

2. Термическое разложение лигнина и пентозанов 276

3. Мокрое обугливание древесных отбросов 281

Глава

пятнадцатая.

Гидролиз древесины. (Д о ц. Н. Я Солеч-

никипроф.

Н. И. Никитин) 283

1. Гидролиз древесины разбавленными кислотамь 295

2. Сбраживание древесных гидролизатов 305

3. Получение фурфурола из древесины 307

4. Получение ксилозы 310

Глава

шестнадцатая.

Делигнификация древесины сульфитным

способом.

(Проф.

Н. Н. Непенин) 312

1. Гидролиз и растворение твердой лигносульфоновой кислоты . 324

2. Реакции

углеводов

древесины при сульфитной варке 329

3. Причины потемнения варочных щелоков и .черная варка" . . 333

4. Заключение о химизме сульфитной варки • . . . 337

Глава

семнадцатая.

Делигнификация древе:ины щелочами

(Доц.

В. В. Якиманский) 340

1. Химическая сторона щелочного процесса получения целлюлозы. 341

2. Щелочная варка и лигнин 342

3. Действие щелочи на гемицеллюлозы 345

4. Действие щелочи на жиры, смолы и терпены 347

5. Действие щелочных растворов на клетчатку 348

6. Физико-химическая сторона щелочного процесса 350

7. Влияние различных факторов на

выход

целлюлозы и ее качество . 351

Глава

восемнадцатая.

Дедигнификация древесины хлором

(Н.

И. Никитин) 355

Именной

указатель

36*

Предметный

указатель

• 371

ГЛАВА

ПЕРВАЯ

КРАТКИЙ

ОЧЕРК СТРОЕНИЯ ДРЕВЕСИНЫ

Осевые части дерева, т. е. ствол, корень и ветви, как

известно,

можно расчленить на древесину и легко от нее

отделяющийся поверхностный слой — кору (рис. 1). Кора,,

начиная

с места отде-

ления

от древесины,

состоит: 1) из нежной

живой эмбриональной

ткани

— камбия (с), ко-

торый постоянно обра-

зует

под корой новые

слои древесины, накла-

дывая их на старые,

луба

(Ь), по кото-

рому идет вниз ток

органических веществ,

выработанных листья-

ми,

и 3)

сухой

мертвой

корки

(bf), состоящей

из

омертвевших тка-

ней

луба,

отрезывае-

мых от живой его ча-

сти тонкими полосками

пробковой

ткани.Оста- £

ющаяся

после

сдирания

Рис L Часть четырехпетнего ствояа coaBtf

Коры

главная

масса

поперечной,

тангентальной

радиальной

СТВОЛа

СОСТОИТ ПОЧТИ

поверхностями.

нацело из древесины,

если не считать сердцевины (т), занимающей в самой

центре ствола ничтожную долю и представляющей во

взрослом дереве

бурую

рыхлую

часть, совершенно отлич-

ную от древесины.

Строение древесины определяется ее функциями,

которые сводятся к следующим трем: хранению запасов,

проведению воды и обеспечению механической устойчи-

вости ствола.

Химия

древесины

Краткий

очерк

строения

древесины

Рассмотрим, как обслуживает древесина каждую из

этих функции.

1. Хранение запасов органических веществ,

главным образом углеводов (ввиде крахмала), и ж и р о в.

Образование этих веществ летом и осенью из притекающих

древесину из листьев растворимых углеводов и обратное

растворение их для транспорта к местам роста весною

требует

сложного энзиматического аппарата живой клетки.

Для выполнения этой

функции

в древесине

всегда имеются живые

клетки с плазмой и яд-

ром ввиде древесной па-

ренхимы

и паренхимы

сердцевинных лучей. По-

следние часто заметны и

без микроскопа на попе-

речном разрезе ввиде ра-

диальных линий и поло-

сок

(рис. 1 ms). На про-

дольном разрезе по ра-

диусу

видно, что эти по-

лоски

вдаются из коры

древесину и некоторые

доходят даже до сердце-

вины.

Они состоят из

клеток, похожих по фор-

ме на кирпичи, вытяну-

тые по радиусу (рис. 2 /га,

рис.

3 str, рис. 4). Подоб-

древесины

ные же

кирпичеобразные

клетки,

только вытянутые

вдоль ствола,* распола-

между

лучами и составляют древесную паренхиму

(рис.

3 hp, рис. 4 ё). Находящиеся в них запасы имеют вид

зернышек

крахмала, синеющих от иода, и капелек масла,

окрашивающихся осмиевой кислотой в черный или краской

Суданом III в красный цвет. Ойи потребляются весною при

образовании новой листвы, а к осени — вновь пополняются.

Эти колебания в количестве

Должны отражаться и на

хи.„,„^„„„.

разнбё время года (см. ниже стр. 15).

2. Приведение воды из почвы по стволу

листьям. Для этою необходимы элементы мертвые,

(

Паргнхшщыми клетками, называют

кле:ки,

не имеюшие формы

волокна.

Волокна называют прозенхнмньши клетками.

Рис.

Поперечный

разрез

сосны.

гаются

качестве запасов конечно

химическом составе древесины

оказывающие наименьшее сопротивление водному току.

Для этой цели

служат

сосуды—трубки, образовавшиеся

из

ряда первоначально живых клеток после их отмирания

растворения разъединяющих их перегородок (рис. 3 tg

рис. 4 а, в) и трахеиды (рис. 4 с и рис. 5), сильно

удлиненные волокна, происшедшие из одной камбиальной

клетки.

Оболочки этих элементов отличаются чрезвычайно

разнообразным утолщениями — спиральными, кольчатыми,

Рис.

3. Поперечный разрез древесины дуба.

сетчатыми и т. д. или несут так называемые окаймленные

поры (рис. 2 и 5). Они совершенно утрачивают плазму,

так

что внутри в их полостях находится только вода и

воздух.

3. Механическая устойчивость ствола, за-

груженного кроной иизгибаемого ветром. Для

этого

служат

также мертвые элементы ввиде древесных

волокон или либриформа (рис. 4 d), отличающиеся толщи-

ной

оболочек и еле заметными щелевидными порами. Обо-

лочки заполняют значительную часть полости клетки, откуда

плазма исчезает.

Перечисленные анатомические элементы распреде-

ляются в стволе с известною правильностью. Вся масса

Химия

древесины

Краткий

очерк

строения

древесины

древесины уже невооруженному

глазу

представляется пра-

вильно слоистой (рис. 1). Это годичные слои, по которым

можно определить возраст любой части древесины, если

только сохранилась сердцевина. Вкаждом слое внешняя (осен-

няя)

часть составлена из толстостенных элементов (либри-

форма,

мелких трахеид),

а внутренняя (весен-

няя)—

из элементов. ши-

рокополостных (сосудов,

трахеид

с крупной по-

лостью (рис. 2 и 3). Строе-

ние

годичного кольца и

распределение в нем раз-

личных элементов древе-

сины

настолько харак-

терны для каждой поро-

ды, что по маленькому

кусочку древесины, поль-

зуясь специально для

этого составленными таб-

лицами,

можно опреде-

лить, какой породе он

принадлежит. Ширина го-

дичного кольца наобо-

, рот сильно зависит от

внешних условий, кли-

мата, почвы и т. п., так

что по относительному

развитию годичных слоев

можно определить усло-

вия,

при которых дерево

росло.

Анатомические эле-

менты различных годич-

ных слоев ствола не впол-

не

одинаковы. До 60—

80 лет они увеличиваются

размерах, так что напри-

мер слой в 80 лет у сосны

имеет трахеиды раз в 5 длиннее и шире, чем слой в 5 лет,

что должно отражаться на удельном весе этих слоев. Не-

одинаковы

их размеры и по высоте дерева, а в

сучьях

изогнутых стволах наблюдаются кроме того различия

в относительном количестве анатомических элементов,

строении

их оболочек и механических свойствах древесины

на

верхней и нижней стороне или вогнутой и выпуклой

сторонах. У хвойных эти различия вызывают видимое на-

Рис.

4. Анатомические элементы древе-

сины

бука, разъединенные посредством

мацерации.

глаз одностороннее побурение слоев древесины, которая

этом

случае

носит название креневой

(RothhoU).

Все разнообразие древесины различных пород дости-

гается комбинацией этих основных элементов строения

годичных слоях. Меньше всего принимают участие

строении древесины живые клетки. Особенно мало их

у несбрасывающих листву хвойных. Здесь часть запасов

сохраняется зимою в иглах и потому древесная парен-

хима имеется в очень неболь-

шом

количестве. Она пред-

назначена

для специальной

цели образования смолы, кото-

рая

у большинства хвойных (у

сосны,

ели) выделяется парен-

химой

между

клетками в осо-

бые каналы — смоляные

ходы

(рис.

1Аи 2Ь). Если не считать

эту незначительную и трудно

учитываемую часть живой

ткани

и ограничиться

учетом

только сердцевинных лучей,

то оказывается, что например

у ели на сердцевинные лучи

приходится всего 3—4% всей

древесины. У лиственницы,

сбрасывающей хвою, на их

долю приходится уже до 9,5%,

а у

дуба,

где лучи особенно

широки,—

до

10—12%

(у аме-

риканского

Quercus rubra

даже

до 20%).

Еще сильнее отличается

древесина хвойных от древе-

сины

лиственных по проводя-

щим

и механическим элемен-

там. У хвойных нет ни сосудов, ни либриформа. Они

заменяются трахеидами, которые

служат

здесь для про-

ведения воды и для механического укрепления ствола.

Трахеиды, проводящие

воду,

составляют древесину внутрен-

ней

части годичного слоя, образующейся из камбия в первую

половину вегетационного периода. Во второй его половине

образуются трахеиды, приближающиеся по строению к либ-

риформу. У них оболочки сильно утолщены, а число и раз-

меры окаймленных пор уменьшены до минимума. Слой

таких механических

трахеид

образует наружную часть

годичного кольца. От них зависят в первую очередь

меха-

нические

свойства древесины.

Рис.

5. Окаймленные поры.

Химия

древесины

В отличие от древесины хвойных, древесина листвен-

ных пород всегда состоит из сосудов,

трахеид

и лнбриформа.

Кроме

различия по составу анатомических элементов, дре-

весина лиственных отличается еще от древесины хвойных

меньшей длиною волокон (либриформа и трахеид). Так на-

пример для наших пород получена следующая средняя

длина и ширина волокон:

Трахеиды хвойных

Длина в мм Ширина в мм

Сосна

2,6-4,4

0,030—0,075

Ель . . . .

2,6—3,8

0,025—0,069

Пихта

2,6—3,5

0,024—0,045

Либриформ лиственных

Осина

-0,8—1,7

0,020-0,016

Бе

Реза

0,8—1,6

0.014—0,040

То"°

0,7-1,6

0,020—0,044

Из

таблицы видно, что в среднем волокна хвойных

3 раза длиннее волокон лиственных. По ширине волокна

тех и

других

отличаются гораздо меньше.

Об относительном участии различных элементов

строении древесины хвойных и лиственных

дает

понятие

следующая таблнца, указывающая проценты каждого эле-

мента в данном объеме древесины:

Хвойные

(в %)

Лиственные

(в °/о)

Трахеиды 90—94 Либриформ

. . .

43—75

Сердцев. лучи

... 5—10

Сосуды 20—4и

Смоляные

ходы

. .

0,1—0,5

Сердц. лучи

....

10—20

Древ, паренхима

. . 2—13

При

сравнении приведенных цифр нужно иметь

ввиду,

что у хвойных в

трахеидах

приблизит льно

их прихо-

дится на механические трахеиды, соответствующие либри-

форму, и около

или 60% объема древесины на прово-

дящие трахеиды, соответствующее сосудам. Это указывает,

что в древесине хвойных проводящие элементы занимают

относите тьно больше места, так как они состоят из тра-

хеид, менее совершенно проводящих

воду.

В общем на

долю клеточных оболочек в древесине приходится от 20

до oU% всего объема, причем для отдельных пород их отно-

сительное количество вычисляется по объемному

весу

дре-

весины

дает

примерно следующие величины:

Объем в °/о

Объемн. вес клет. стеник полостей

£*• 0,43 28 72

У,

осна

0,52 33 ii7

Лист енница 0,57 36 64

;

еэа

• • • • 0,60 39 61

0,68 43 57

0,70 45 5=>

Краткий

очерк

строения

древесины

Как

видим, на долю полостей приходится больше половины

всего объема древесины, причем у хвойных их заметно

больше, чем у лиственных. Громадная часть полостей лишена

живого содержимого и в сырой древесине наполнена водою

или

правильнее слабыми водными растворами с пузырьками

воздуха.

При

высыхании из полостей удаляется сначала именно

эта вода (капиллярная вода) и остается только вода, про-

питывающая оболочки (имбибиционная или коллоидальная

вода), которая удаляется с тем большим трудом, чем меньше

ее остается. Общее содержание воды зависит глазным об-

разом от количества капиллярной воды, так как на долю

имбибиционной

приходится, например у ели, всего около

25—20

от абсолютно

сухой

древесины. Лангнер *

дает

для коллоидальной и капиллярной воды в различных слоях

только что срубленной сырой древесины ели следующие

количества: в 100 куб см сырой древесины:

Таблица

Год. слои, считая

от периферии

1— 2

3— 4

12—13

14—15

16—17

18-20

21—22

29—30

31—32

34—34

35—38

Вода

коллоидн.

15,8

14,6

14,7

15,8

16,1

15,8

15,7

14,8

14,77

14,5

15,2

капиллярн.

48,0 '

46,2

46,5

41,2

38,8

28,0

10,7

6,5

3,3

2,2

Объем

полостей

55,4

58,8

58,5

55,5

54>

55,5

55,8

58,3

58,6

59,1

57,1

°/о воды

полостях

86,6

78,6

79,5

74,3

70,9

69,9

50,2

18,4

11,1

5,6

3,7

Из

таблицы 1 видно, что в первых 20 годичных слоях забо-

лони

капиллярная вода, занимающая на

полости трахеид,

превышает раза в 3 количество коллоидальной воды.

Вследствие этого общее содержание влаги в заболони

свежесрубленной древесины у различных пород обнаружи-

вает некоторый параллелизм с количеством полостей. Мы

видели, что у хвойных их больше, чем у лиственных и со-

ответственно этому влажность первых большая. Так по

Гартигу в 16-летнем возрасте хвойные в среднем за год

содержали 58,7% влаги от сырой древесины, а лиственные —

L а п g n е г. Die

Wasserverteilung

im Stammholz der

Flchtc.

Botan

Archly

34. 1932.

Химии

древесины

Краткий

очерк

строения

древесины

43,2%, причем породы мягкие содержали больше (49,1%). чем

твердые

(37,3%)

у которых количество полостей особенно

сокращено.

Так как большинство полостей разъединены

оболочками, то проникновение жидкостей (реактивов) внутрь

древесины представляет затруднения, несмотря на существо-

вание пор.

Особенно значительны эти затруднения при

обработке сырой древесины, где вода с

воздухом

пред-

ставляет особое сопротивление вхождению посторонних

жидкостей.

Это сопротивление зависит также от того, что по мере

отмирания

живых клеток более глубокие слои древесины

выключаются из водоснабжения путем закупоривания сосу-

дов и трахеид. Это достигается различными средствами,

а именно — закрытием окаймленных пор путем прижимания

пленки

к одному из отверстий поры (рис. 5 с), врастанием

живых клеток перед их отмиранием внутрь сосудов (тилл)

наконец заполнением полостей смолою, камедью и т. д.

Выключенная из водообмена древесина в центральной части

ствола образует так называемую ядровую или спелую дре-

весину. Эта часть ствола, хотя имеет очень низкое со-

держание влаги, тем не менее представляет еще большее

сопротивление пропитке какими-либо жидкостями вслед-

ствие вышеуказанного закупоривания полостей.

Как

было уже указано, полости заболонной древесины

содержат не совсем чистую

воду.

В ней содержатся мине-

ральные вещества, взятые из почвы корнем и органические

вещества, диффундирующие из живых клеток древесины

полости

трахеид

и сосудов. Особенно много органиче-

ских веществ (сахара, яблочной кислоты, ферментов) вес-

ною,

когда происходит энергичная мобилизация запасных

веществ. У некоторых древесных пород при поранении

из

древесины вытекает сок с содержанием тростникового

сахара до 5% у клена

и фруктозы до 1,5% У березы.

Летом вода в древесине содержит только минеральные

соли со следами сахара, а органические вещества сосре-

доточиваются почти исключительно в полостях живых

паренхиматических клеток. Именно здесь находится плазма,

содержащая белки, крахмал, масло, сахара, кислоты и т. д.

Содержание азота в древесине почти целиком связано

с живым содержимым (плазмой, богатой белками) древес-

Следует

отметить, что в анатомии растений под порами оболочек

обычно разумеют не отверстия, а лишь неутолщег.'ные места оболочки, затя-

нутые тонкой перепонкой. Уже в этих перепонках находятся иногда видимые,

иногда предполагаемые тончайшие отверстия, через которые плазмы сосед-

них клеток соединяются

между

соб< ю.

У нашего клена (A. platanoides) по германским данным содержится

2,74—4,27°/о

сахарозы.

ной

паренхимы и сердцевинных лучей. Поэтому оно у ли-

ственных пород больше, чем у хвойных, в молодой древе-

сине

больше, чем в старой, где как мы ниже увидим, живые

клетки

постепенно отмирают, образуя так называемую

спелую древесину или ядро.

Точно

так же присутствие запасных

углеводов

(напри-

мер крахмала) и масла в древесине тесно связано с большим

или

меньшим количеством живых клеток и их деятель-

ностью. Поэтому известный реактив на крахмал-окраска

иодом — может служить простым признаком присутствия

живых клеток. Что касается их оболочек, то они ничем не

отличаются от оболочек мертвых элементов древесины. По

своим микрохимическим реакциям они обнаруживают

такое же одревеснение, как и мертвые элементы. Таким

образом одревеснение отнюдь не вызывает отмирания

живого содержимого клеток и не мешает ему функциони-

ровать в течение нескольких десятков лет.

Так

как в живых клетках постоянно происходит обмен

веществ, связанный с различными физиологическими процес-

сами (дыханием, отложением и растворением запасных

веществ и т. д.), то содержимое живых клеток древесины

испытывает в течение

года

существенное изменение, кото-

рое отражается и на составе древесины в целом тем больше,

чем больше в ее состав

входит

живых клеток. Поэтому

наиболее сильны эти изменения в молодых ветвях, а в стволе

его периферических годичных слоях. Так, например

по

Гэйману,

в древесине ствола 120-летней ели, толщи-

ной

50—60

см, были обнаружены (см. табл. 2 на стр. 16)

такие изменения в количестве запасных углеводов,

а также

количестве жиров (эфирный экстракт).

Цифры

приводимой таблицы выражают проценты от

абсолютно

сухой

древесины. Приводятся данные отдельно

для спелой древесины (на расстоянии 5—6 см от центра)

заболони (остальная часть до коры).

Таблица 2 показывает, что содержание запасных

угле-

водов и жира не остается постоянным. Оно в течение

года

изменяется

и притом наиболее сильно в заболони. Здесь

запасные

углеводы

обнаруживают 2 максимума: — осенний

весенний и 2 минимума: — низкий минимум зимою и менее

резко

выделяющийся — летом. То же самое показывают

микрохимические исследования, хотя они касаются только

одной

составной части запасных

углеводов

— крахмала.

Gaumann Flora 23 (123). 1928.

Определение производилось 4-часовс я обработкой

0,4°>

серной

кислотой под давлением 3 атм. с последующим сбраживанием дрожжами.

Кроме

крахмала частично осахаривались и гемицеллюлозы, так что опреде-

ления

нельзя считать точными.

Химия

древесины

Краткий

очерк

строения

древесины

Месяц

XII

VII

VIII

Таблица

Спелая

древесина

Вода

33,9

33,7

34,7

34,1

33,8

34,3

33,8

33,4

31,9

34,2

34,9

Запасные

углеводы

11,3

11,08

10,72

10,25

9,23

8,53

8,47

8,63

9,76

9,84

10,27

10,62

Жиры

1,06

0,98

0,85

1,06

1,25

1,44

1,53

1,49

1,23

1,28

1,17

1,09

Заболонь

Вода

190,6

186,3

174,1

151,3

169,9

141,2

175,5

215,3

160,9

194,5

192,3 !

194,3 |

Запасные

углеводы

13,47

15,91

14,04

12,31

9,21

6,98

16,94

17,26

14,31

12,19

11,84

12,35

Жиры

0,92

0,96

0,98

1,21

0,53

1,60

1,72

1,76

1,45

1,39

1,16

1,04

Жиры

имеют один максимум в конце зимы и

другой

—

начале вегетационного периода. Эти данные получены

под Цюрихом. В наших же климатических условиях изме-

нения

в составе древесины еще резче. Микрохимические

исследования указывают, что некоторые породы, как на-

пример сосна и липа, зимою содержат во

всех

своих частях

только масло и совершенно не обнаруживают крахмала.

других

породах, как например у

дуба,

крахмал зимою

уменьшается, но не исчезает. Поэтому различают породы

маслянистые (с мягкой древесиной) » крахмалистые (с твер-

дой древесиной). Осенью крахмал накопляется в древесине,

как

запасное вещество. Зимою же при низких температурах

он

более или менее полно заменяется жирами и раство-

римыми

углеводами, которые весною вновь регенери-

руются в крахмал. Затем он тратится на рост и снова по-

полняется

в течение лета к осени.

Все эти изменения возможны только в живых клетках

потому происходят тем слабее, чем дальше мы идем от

периферии

к центру ствола, т. е. чем с более старыми

годичными слоями мы имеем дело (см. табл. 2). С возрастом

происходит постепенное отмирание паренхимы и чем дальше

от периферии, тем меньше остается живых клеток с плазмой

запасными веществами, тем больше древесина выклю-

чается из водоснабжения, заполняется

воздухом

и делается

беднее водой, превращаясь в спелую древесину. В приведен-

ной

таблице можно видеть, как сильно отличается у ели за-

болонь от спелой древесины по содержанию воды, количеству

запасных веществ и по их изменению в течение

года.

В спе-

лой древесине такие изменения очень невелики по сравнению

с более активной заболонью. В

других

породах, как на-

пример у сосны, лиственницы,

дуба,

различие

между

более

молодыми периферическими и более старыми центральными*

годичными слоями еще резче. У них в середине ствола

выделяется совершенно мертвая часть, не обнаруживающая

каких-либо сезонных изменений в своем составе. У таких

„ядровых" пород (дуб, ясень, вяз, сосна, лиственница) омерт-

вевшая часть делается заметной, как ранее было указано,

по

темной окраске (рис. 6), которая часто появляется

только после срубки

результате

окисли-

тельного процесса под

влиянием

воздуха

света. В некоторых слу-

чаях (дуб, акация) по-

темнение связано с при-

сутствием в отмерших

частях дубильных ве-

ществ, дающих при

окислении

темно-окра-

шенные

продукты. В

других

случаях поя-

вляются особые „яд-

ровые" красящие ве-

щества (гематоксилин,

сандал),

сначала ввиде

бесцветных хромоге-

нов,

потом при окисле-

нии

дающих окраску.

У некоторых тропиче- . '

ских пеоевьев Гчеоное

Рис> 6

Попе

ечный

разрез ствола

дуба;

на

ских деревьев ^чеуние

рисунке

различаются: кора, древесина, серд-

красное дерево; ок- цевина, годичные слои, ядро и заболонь (из

раска

ядра достигает Рейхардта и Перелыгина).

большой интенсивно-

сти.

Микроскопическое исследование цветной ядровой дре-

весины

показывает, что окраска вызывается или появле-

нием

окрашенных зерен и аморфных масс, которые запол-

няют полости

всех

клеток, оставляя совершенно про-

зрачными

оболочки (дуб, черное дерево), или же кроне

того окрашиваются и сами оболочки (Mahagoni).

Эти

пигменты или вернее бесцветные вещества, из которых

они

образуются окислением, повидимому распространяются

по

мертвым элементам из живых клеток паренхимы и

» Покраснение ольховой древесины вызывается иными причияаыи.

т.лапий

ппспишртга кяк во

кнлявянянь-ij-ак

и в

самых

наоужны*

Здесь окраска появляется как

•слоях и „ядро* не обособляется,

живых клетках, не распрос^'

-древесины.

Хоти

дреаесвяы

самых наружны*

ОЖгеся''тЬяьйо

элементе*

Химия

древесины

сердцевинных лучей перед их отмиранием во время превра-

щения

заболонных слоев в ядровые.

Кроне

пигментов ядро отличается закупоркой трахеид,

сосудов тиллом (см. выше), камедями, смолами, а иногда,

как

например у бука и береста, оно бывает заполнено

известью, благодаря чему содержание кальция в золе до-

ходит

до 77% (берест). Ядровая древесина перестает про-

водить

воду

и не служит для отложения запасных веществ,.

но

механическую функцию она продолжает выполнять,

причем ядровым веществам приписывают роль антисептиков,

повышающих сопротивление мертвой массы древесины

разрушающему влиянию грибковых вредителей.

У так называемых чисто заболонных пород (береза,

клен)

различия наружной и внутренней древесины на-глаз

совершенно нет.

Нет также различия во влажности внеш-

ней

и внутренней древесины, хотя отмирание живых клеток

здесь отражается на составе древесины. Исчезают белки,

крахмал, уменьшается количество жиров.

Таким

образом в общем можно сказать, что химиче-

ский

состав древесины зависит не только от клеточных

оболочек, но частично и от содержимого живой паренхимы

заболони и от состава ядерных веществ в типично ядро-

вой

древесине ядерных пород. Однако все же состав дре-

весины

в первую очередь определяется веществами кле-

точных оболочек, которые поэтому заслуживают особого

рассмотрения.

В громадном большинстве случаев оболочки древе-

сины

при исследовании под микроскопом не представляются

вполне однородными. Их неоднородность обнаруживается

непосредственным наблюдением в микроскоп в обычном

в поляризованном свете методом окрашивания или дей-

ствием растворителей и

других

реактивов. В анатомии

принято

считать целлюлозными оболочки, дающие с иодом

хлористым цинком сине-фиолетовую окраску и раство-

ряющиеся

в Швейцеровом реактиве (аммиачная окись

меди),

одревесневшими — те, которые в этом реактиве не

растворяются, от хлорцинкиода желтеют, от соляно-

кислого раствора флороглюцина

дают

красную окраску, от

сернокислого анилина —

желтую.

Наконец пектиновыми те,

которые не растворяются в Швейцеровом реактиве,

желтеют

от ClZnl и растворяются в щавелево-кислом аммонии.

Кроме

нормального ядра встречаются у некоторых чисто-заболон-

ных пород (ива, тополь) ядро патологическое под влиянием различного рода

повреждений. Оно также окрашивается в темный цвет, но довольно быстро

разлагается и приводит к дуплистости дерева.

» Подробнее о« этих реакциях см. Иванов. Л. А. Анатомия, 2 изд..

Краткий

очерк

строения

древесины

19*

О присутствии целлюлозы Фрей предлагает судить

также по дихроичности ее окраски хлорцинкиодом. Рассма-

тривая в поляризованном свете без анализатора оболочки,

окрашенные

этим реактивом в сине-фиолетовый цвет, можно'

видеть, что при вращении препарата в плоскости столика

микроскопа

оболочки при одном положении окрашены очень-

интенсивно

почти в черный цвет, при

другом

— окраска

почти пропадает (рис. 7). Желтая окраска лигнина и ку-

тина

от иода не обнаруживает этого явления дихроич-

ности.

Поэтому присутствие этих веществ в небольших

количествах в целлюлозной оболочке можно обнаружить,

рассматривая в поляризованном свете препарат, окрашен-

ный

хлорцинкиодом. При пово-

роте в „бесцветное

положение

окраска

не исчезает, а сменяется

желтой, если в оболочке есть

лигнин

или кутин.

Для доказательства лигнина

присутствии целлюлозы в по-

следнее время предложен кроме

указанных окрасок еще метод

флуоресценции в ультра-фиоле-

товых

лучах.

Одревесневшие

оболочки светятся зеленовато- х .., ^ •>

голубым светом тем сильнее,

чем в них больше лигнина.

Об относительной плотно-

Рис 7

ихроизм

сти слоев оболочки предла-

гают

судить по окраске метахромными красками. Так назы-

ваются краски, которые окрашивают различные структурные

элементы в различные цвета. Для коллоидных кислых таю

называемых субстантивных красок, окрашивающих без про-

трав, это явление объясняется полидисперсностью, т. е.

различием в величине частиц, которые, смотря по разме-

рам,

имеют, как в коллоидном золоте и серебре, различную-

окраску. Оболочки в зависимости от различной плотности

пропускают, как при ультрафильтрации, частицы опреде-

ленной

величины, а потому и окрашиваются в их цвет..

При

помощи ультрафильтрации можно определить, какому

цвету какая соответствует величина частиц, а следовательно*

по

окраске можно определить размеры субмикроскопических

пор,

плотность оболочки и отдельных ее слоев. Наиболее

М еt г п е г. Das Mikroskop.

Leipzig

und

Wien.

1928. Кfl ееm u n<L

Botan.

Archiv

34, 1932.

» Ciaja. Planta. II. 1930. Kunemund 1. с