Частини дерева і будова деревини

 

Коли йдеться про архітектуру, то ми починаємо думати про проектування, будівництво та експлуатацію різних будинків і споруд. Але в більш широкому понятті архітектура - це частина штучно створеного або штучно організованого предметно-просторового середовища, а в переносному значенні - будова будь-якого тіла, предмета, системи тощо. Тож, архітектура дерева - це його будова в широкому розумінні.

Усім відомо, що дерево, яке росте, складається з коренів, стовбура і крони. Ми пишаємось стрункими пірамідальними тополями, суворими, ніби монолітними, ялинами і кипарисами, монументальними дубами, прозорими березами, пониклими вербами, кудлатими піцундівськими соснами і гледичіями. Вони мають різні форми: крислаті, еліптичні, стовпчасті, конусоподібні, такі, що стеляться.

Архітектор цього - еволюція, яка давала можливість залишати потомство лише тим екземплярам, які витримували найбільш жорсткі випробування природи.

А тому така різноманітна архітектура навіть у межах одного виду: стрункість, прямолінійність з висотою, що затамовує подих, соснових стовбурів у суцільному лісі; крислатість гілок на відкритому просторі або галявині; прапороподібна форма крон під дією постійних вітрів.

Структура дерева залежить в основному від двох факторів.

Перший - творчий. Він обумовлений спадковістю від багаторічних поколінь і багаточисельними мутаціями. Другий - руйнуючий. Це сили природи: вітер, перепади температур, вага (наприклад, шару снігу, що випав на дерево) та багато інших зовнішніх факторів.

І скільки б Ви не шукали двох абсолютно схожих дерев, Вам їх не знайти. Хоч, звичайно, для кожного виду основні властивості дерева (породи) не змінюються.

Спробуємо розібратися, як же таке усереднене дерево "будує" себе.

Розпочнемо з крони. У більшості видів форма її кругляста, достатньо обтічна повітряним потоком. Стовбур дерева займає центральне положення, виконуючи роль несучого стрижня. Крона рівновісно розміщується на стовбурі так, щоб не змістити центр ваги дерева.

Під впливом зовнішніх факторів ця симетрія може порушуватися, але дерево від цього не загине тому, що в дію буде введена система пристосування до умов, які змінюються. Так, в умовах постійно віючих  вітрів, наприклад, дерево може зігнутися. При цьому центр ваги переміститься. Тоді в зоні кореневої лапи в місцях напруги розпочнеться інтенсивне нарощування біомаси деревини. Це суттєво підсилить міцність дерева в положенні крену.

Не менш цікавою є здатність рослини "відчувати" центр ваги нашої планети. На будь-якій похилій поверхні дерево, особливо хвойне, займає завжди вертикальне положення.

Гілки дерева можуть мати різну конфігурацію, їх розвиток активізується у напрямі вільного простору, але їх об'єм за умови рівних діаметрів і довжини стовбура для певного виду дерева є однаковим. Така закономірність, окрім теоретичного, має і практичне значення. Вона дозволяє підрахувати об'єм крони дерева.

Відома і наступна закономірність. Основна маса деревини у дерева, що росте в лісі, концентрується у стовбурі, а у дерева, що росте вільно (галявина, узлісся) - у кроні, тобто в гілках. Але загальна маса деревини у таких дерев, за умови однакових діаметрів, буде однакова.

Найбільш важливі вимоги до будь-яких споруд - міцність. У цьому плані структура дерева неперевершена. Під час буревію, коли повітряний потік рухається зі швидкістю 130-150 км/год, дерево з діаметром стовбура 50 см витримує напругу повітряного потоку силою 5—7 тис. кг. Такий вітер валить телефонні стовпи, зриває покрівлі з будинків. Щоб витримати натиск повітряного потоку, дерево нахиляється до землі, набуває прапороподібної форми, гілки при цьому вигинаються, розвертаючись майже на 90°. Ламаються гілки, злітають листки. Середнє дерево має 35—40 тис. листків загальною площею 80-120 м2. Всі листки розташовуються паралельно потоку вітру. їх втрата значно зменшує тертя і тиск на дерево. На перший погляд може здатися, що втрата листя - це не тонкий розрахунок його архітектора - еволюції, а природна послідовність руйнуючої дії вітру. Однак дерево завжди спочатку втрачає листя, а лише потім вітер вивертає його з корінням або ламає.

Здатність протистояти тиску повітряного потоку забезпечується, в першу чергу, якістю будівельного матеріалу. Дослідження показали, що деревина дуба на стиснення витримує тиск 450-500 кг/см2, а на розтягування - до 1050 кг/см2. Тобто її міцність на розтягування суперничає з кращими сортами нейлонових тканин. Для різних порід ці показники можуть змінюватися.

Якщо дерево постійно підпадає під дію вітру, зміцнюється деревина на 5-Ю %, збільшується її завилькуватість, тобто волокнина на стовбурі розміщується по спіралі, а це зміцнює дерево щодо радіальної напруги на його несиметричну крону.

Не менш цікава і нижня частина конструкції дерева - його коріння, яке сховане у землі і виконує роль фундаменту. Точніше кажучи, роль фундаменту виконує тільки коренева лапа - в радіусі 5-6 діаметрів від шийки стовбура. Тут корені мають форму клинків і глибоко врізуються в землю (рис. 1). За межею лапи корені називаються скелетними і мають майже циліндричну форму. Зменшення їх діаметра на метр довжини становить не більш як 1-2 мм.

 

 

 

Рис.1 Коренева лапа дерева

 

 

У зоні лапи фізико-механічні властивості коренів приблизно однакові з властивостями деревини стовбура, а далі вони витримують на стиснення всього 14-16 кг/см2, на розтягування - 650-800 кг/см2. Тобто здерев'яніла лапа служить міцною опорою для дерева, тоді як поверхневі скелетні корені виконують роль міцних вагів, які утримують стовбур у вертикальному положенні в разі сильного пориву вітру. Ці корені здатні розтягуватися на 4-5 см на метр довжини, що дає можливість дереву відхилятися від вертикального положення на 15-18°. При цьому значно зменшується площа фронтальної атаки вітру.

Дерева, які ростуть на вільному просторі, в 2-2,5 рази нижчі, ніж дерева у лісі. їх стовбур у перерізі має форму овалу і переходить у потужне поверхневе коріння. Така структура дає можливість деревам досягати необхідної міцності при невеликих затратах матеріалу кореневої системи.