Древесина сосны ядровая, блестящая, смолистая. Ядро буровато-красное, образуется в 30-35 лет. В растущем дереве ядро выполняет главным образом механическую роль, придавая стволу необходимую устойчивость.

Поэтому дерево, пораженное сердцевинной гнилью, внешне выглядит здоровым, но теряет товарность. Заболонь широкая, желтовато — или красновато-белая. Годичные слои четкие. Смоляные ходы, в виде тонких каналов, многочисленные, разбросанные поодиночке или попарно. Занимают по объему 0,1-0,7% объема древесины.

Сердцевинные лучи высотой 0,5 мм, плотнее окружающей древесины. На 1 см 2 тангентального среза насчитывается их более 3 тыс. Они служат для передачи и хранения питательных веществ.

Проводящие и механические функции у сосны выполняют трахеиды (90-95% общего объема древесины). Ширина трахеид 0,04 мм, а длина - 4-5 мм. Деревья высших классов развития (плюсовые) образуют более крупные трахеиды, чем деревья, отставшие в росте.

По степени плотности сосновую древесину делят на кондовую (рудовую) и мяндовую. Первая - желтовато-красная, мелкослойная и плотная. Вторая - белая, крупнослойная, с толстым слоем заболони, малой смолистостью и рыхлостью. Кондовая образуется у деревьев, растущих в горах или высоких боровых местах, мяндовая - у деревьев, растущих на низких, песчаных местоположениях или на суглинках и черноземновидных супесях. По внешнему виду на мяндовую древесину похожа древесина кедра сибирского. Она малосмолистая. Хотя кедр сибирский по физико-механическим свойствам занимает промежуточное положение между елью сибирской и пихтой сибирской, особенностью кедровой древесины является ее легкая и гладкая резьба в разных направлениях. За красивую текстуру древесина кедра используется в столярно-мебельном производстве.

Объем коры сосны, защищающей дерево от внешних условий, составляет 10-17% от объема ствола в коре. Растительное происхождение древесины обусловливает большую изменчивость ее свойств. Объемный вес древесины сосны зависит от условий местопроизрастания. Так, в Архангельской области в мшистом бору он составляет 0,50-0,55 г/см 3 ; в Московской области - 0,59-0,62, а: в Якутии - 0,41 г/см 3 .

Древесина сосны обладает высокой прочностью. Предел прочности при сжатии вдоль волокон - 439 г/см 2 , при статическом изгибе - 793 кг/см 2 , твердость - 200 кг/см 2 (центр европейской части СССР).

Особой мировой славой пользуется древесина северной сосны. Ее годичные слои характеризуются высоким содержанием поздних толстостенных трахеид во всех типах леса, за исключением болотного. Физико-механические свойства северной сосны значительно выше сосны центра европейской части СССР. Круглосуточная вегетация (при полярном дне) и благотворное влияние Гольфстрима способствуют образованию на севере полноценной древесины сосны.

Интересно отметить и большую сохранность сосновой древесины. Так, при раскопках в Армении Урартской крепости Тейшебаини бревно кавказской сосны пролежало 2700 лет и имело следующие показатели: объемный вес - 0,38 г/см 3 , предел прочности при сжатии вдоль волокон - 200 кгс/см 2 , при статическом изгибе - 223 кгс/см 2 , твердость торцевая - 262 кгс/см 2 . Такому сохранению древесины способствовал слой глины, который защитил бревно от увлажнения, создал недостаток кислорода и оградил древесину от биологических разрушителей. Сосновые бревна древних построек Бреста (XIII в.) имели среднюю плотность в абсолютно сухом состоянии 0,35-0,37 г/см 3 .

В настоящее время для долговременного сохранения сосновой древесины используют глубокую пропитку низкомолекулярной водорастворимой синтетической смолой с последующим отвердением. Для модификации, или пластифицирования, сосновую древесину пропитывают (при влажности 9-10%) газообразным аммиаком (3%), затем проводят пьезотермическую обработку (при 170°) и уплотнение. После обработки предел прочности возрастает почти в 2 раза. При модификации древесины сосны особо подвергается изменениям целлюлоза и лигнин. Пластифицированная аммиаком сосновая древесина может использоваться для приготовления деталей машин, мебели, музыкальных инструментов, крепи шахт, электроустановочных изделий, твердых опилочных плит, паркета и т. д. Для получения ламелек (паркетных планок) сосновая древесина пропитывается смолой СБС-11, а также смолой на основе стирола - после модификации древесина приобретает светло-золотистый оттенок и блеск. Динамика разбухания замедляется в несколько раз.

Нарастание годичного слоя древесины сосны обыкновенной сопровождается изменением биологического состава тканей молодых побегов. В начале активного развития камбия белка содержится до 22,7% от абсолютно сухого веса тканей. При завершении развития содержание белка сокращается до минимума. Также идет снижение крахмала с 15,5% до 5,2% и амилазы. Но идет накопление моноз, сахаров (до 14,7%), которые в дальнейшем быстро расходуются на построение вторичных тканей.

В ксилемном соке угнетенных сосен отмечена повышенная концентрация моноз, олигосахаров и аминокислот по сравнению с нормально развитыми соснами. В тканях таких сосен также ослаблены процессы биосинтеза полимерных соединений, необходимых для построения новых клеточных структур.

В результате загрязнения воздуха сернистым ангидридом, годичные кольца древесины сосны отличаются слабым приростом и деформацией. В первую очередь отмирают паренхимные клетки коры. Более сильная задымленность приводит к деформации и разрушению луба, камбия, сердцевинных лучей и смоляных ходов.

Сосновая древесина используется для производства фанеры, в качестве сырья в целлюлозно-бумажной промышленности (технологическая щепа), она занимает одно из главных мест в лесном экспорте страны (вывозится в виде пиломатериалов, слиперов, пропсов и др.). В раннем периоде самолето — и планеростроения сосна являлась одним из основных материалов.

Интересно отметить, что на факультете лесоводства национального университета Австралии в Канберре для отделки помещений в декоративных целях используется древесина бука из Англии, эвкалипта и акации из Австралии, американского ореха из Америки, красного дерева из Канады, альпийского вяза из Америки, древесина из Новой Зеландии, а аудитория второго этажа отделана сосной из Калифорнии.

Мягкая, розоватая древесина кедра сибирского, красивая по текстуре, идет на оболочку карандашей, музыкальные инструменты, мебель, на аккумуляторный шпон. В кедровой таре (посуде) долго не скисает молоко, в шкафу из кедра не заводится моль, клещи и комары отпугиваются эфирными запахами кедра, пчелы лучше всего чувствуют себя в кедровом улье.

Интересно, что с возрастом в древесине увеличивается содержание пинена и уменьшается количество одного из монотерпенов - карена, наиболее токсичного компонента защитной системы дерева.

Дрова сосны используются для выжига угля. Из 10 м 3 дров кучным способом получают 670 кг угля, а при печном - 875 кг.

При производстве зеленого чая Кок-Ча (Индия) топка печей для подогревания и высушивания листьев производится только сосновыми ветвями.

Вопросы строения физико-механических свойств древесины и ее биостойкости изучали многие исследователи: Д. А. Беленков, И. А. Алексеев, С. Ф. Негруцкий, И. А. Петренко, Р. С. Степанов и др. Большой интерес представляют работы шведских древесиноведов Хенингсона и Мессона.

МОУ Сидоровская средняя общеобразовательная школа

Учебно-исследовательская работа

«Отчего гибнет сосна и как её спасти»

Выполнил: Таранов

Кирилл Викторович,

ученик 8-го класса

Руководитель: Горева

Галина Анатольевна,

учитель биологии

Сидоровское 2008

1.Введение……………………………………………………………………3

2.Биология сосны обыкновенной…………………………………………...5

3.Значение сосны…………………………………………………………….8

4.Методы исследования……………………………………………………..9

5.Результаты исследования………………………………………………...12

6.Обсужденние и анализ фактических и численных данных……………14

7.Выводы…………………………………………………………………….16

8.Заключение и перспективы работы……………………………………...17

9.Литература………………………………………………………………...18

Введение.

Цель работы : привлечь внимание общественности к факту гибели сосновых лесов.

Задачи работы :

1.изучить биологию сосны обыкновенной, определить её значение

2.визуально оценить состояние соснового леса у д. Веняеха

3.провести статистические исследование поражённых хвоинок сосны согласно методике

4.предложить методы предотвращения гибели сосны обыкновенной.

Проблематика.

Я родился и вырос в с. Сидоровское. От старожилов мне известно, что наши места славились богатыми грибными сосновыми лесами. Но где они сейчас? Я знаю, что сосновый лес у д. Веняеха является памятником природы Костромской области. И что же? Этот лес становится редким, многие сосны засыхают на корню, другие стоят наполовину порыжевшими. Осыпается хвоя…

При сжигании топлива в больших количествах в атмосферу выбрасывается огромное количество газов. Часть из них -- сернистые и азотистые газы -- под воздействием ультрафиолетовых лучей и по другим причинам превращается в кислоты. Подкисленная атмосферная влага в виде дождя, снега или тумана выпадает на землю. Ветер гонит подкисленные облака на далёкие расстояния, и кислотные дожди выпадают на поля и леса, очень далеко от источников загрязнения. Кислотные дожди, попадая в почву, на растения и в водоёмы , поражают почвообразующие организмы, сельскохозяйственные посевы, леса, обитателей суши и водоёмов.

Иногда на огороде можно увидеть поникшие, с бурыми пятнышками совсем побуревшие листья помидоров, огурцов или других растений. Это -- последствия кислотных осадков. Если после дождя ваша одежда или зонтик в мелких жжённых точках -- это действие кислотного дождя.

В европейских странах кислотными дождями повреждено более 50% хвойных лесов (в Германии-70%). В нашей стране площадь существенного поражения кислотными осадками составляет несколько десятков миллионов гектар.

В нашей школе ежегодно проводятся экологические исследования, в том числе и исследование состояния хвои сосны в лесу у д. Веняеха. Его ежегодно проводит 8 класс . Исследования проходят в конце мая, начиная с 2003 года. Таким образом у нас накопился материал за 5 лет. Я решил обобщить полученные результаты, выявить статистические закономерности этого явления, установить причины, и найти способы остановить этот процесс.

Таким образом:

место работы -- сосновый лес у д. Веняеха

сроки работы -- конец мая

продолжительность работы -- 6 лет ()

Сосновый лес у д. Веняеха – памятник природы Костромской области. 25.01.08 г.

Биология сосны обыкновенной .

Родовое название - от латинского pin - скала, гора, латинское sylvestris - лесной от sylva - лес.

У сосны древняя история. Она появилась на Земле 150 миллионов лет назад. За это время неоднократно менялся лик планеты: наступали и отступали ледники, появлялись на свет и исчезали многие виды растений и животных, а их современница - сосна - преодолела время, зацепилась корнями за землю и дожила до наших дней.

На берегах Балтийского моря встречается янтарь - изумительной красоты окаменевшая смола древнейших сосен.

Золотистые слитки окаменевшей смолы, отшлифованной морем, находят во многих местах, но именно страны Балтии считаются янтарным краем. В янтаре часто встречаются “законсервированные” в нем

Молодые сосенки на опушке леса. 25.01.08г.

насекомые, жившие в те далекие времена. Такой янтарь ценится особо.

Сосна обыкновенная - вечнозеленое стройное хвойное дерево, достигающее 40 м высоты, 1,5 м в диаметре, с мутовчато расположенными ветвями. Кора дерева красно-бурая, к вершине буро-желтая, трещиноватая, тонкошелушащаяся. Молодые ветви голые, зеленоватые, потом серо-бурые; почки 6-12 мм длиной, острые, красновато-бурые, яйцевидно-конические, смолистые, находятся на верхушке главного побега и боковых ветвей. Боковые почки собраны в мутовку, окружающую более крупную центральную почку.

Вся древесина сосны пронизана многочисленными крупными смоляными ходами, тянущимися в вертикальном направлении и сообщающимися между собой горизонтальными ходами, залегающими в сердцевинных лучах. Из естественных трещин коры и искусственных надрезов вытекает смола, заливающая нанесенные повреждения, в чем состоит ее биологическое значение. Вытекающая из раны смола называется живицей (от слов “заживлять”, “исцелять”).

Корневая система с глубоко идущим главным корнем.

Листья (хвоя) сизо-зеленые, расположены попарно, жесткие, полуцилиндрические, заостренные, длиной 5-7 см, шириной 2 мм, расположены на верхушках укороченных побегов.

Серо-желтые пыльниковые (мужские) шишки размером меньше горошины развиваются весной у основания молодых длинных побегов, в пазухах кроющих листьев, и быстро отмирают. На концах молодых побегов тех же деревьев появляются красноватые овальные женские шишечки, длиной 5-6 мм и шириной 4 мм, на коротких ножках, состоящие из кроющих чешуи, в пазухах которых сидят семенные чешуи с семяпочками. Женские шишки после оплодотворения разрастаются, достигают 2,5-7 см в длину и 2-3 см в ширину. В первый год они зеленые, на второй - одревесневают и буреют. Семена длиной 3- 4 мм, черноватые или сероватые, удлиненно-яйцевидные с крылом в 3 раза длиннее семени. Цветет в мае, опыляется ветром. Семенные шишки созревают на второй год.

Сосна - одна из самых распространенных пород деревьев лесной и лесостепной зон европейской части России, Сибири, Северного Казахстана, Украины, реже встречается на Дальнем Востоке. Растет на песчаных и супесчаных почвах и верховых торфяных болотах.

Описание растения. Это вечнозеленое хвойное дерево семейства сосновых, достигающее в высоту 40 м. Кора красно-бурая, на ветвях желтоватая, отслаивающаяся. Почки удлиненно-яйцевидные, заостренные, длиной 6-12 см, смолистые, окруженные треугольно-ланцетовидными чешуями с прозрачным пленочным краем. Хвоя располагается попарно, сизо-зеленая, несколько изогнутая, жесткая, длиной 4-7 см, сохраняется на побегах 2-3 года. Мужские шишки многочисленные, желтые, собранные у основания побегов текущего года, женские-красноватые, одиночные или сидячие по 2-3 на загнутых книзу коротких ножках. После оплодотворения шишки разрастаются, деревенеют, созревают в течение 18 мес. Семена удлиненно-яйцевидные, длиной 3-4 мм, с крылом, длина которого в 3 раза превышает длину семени.

Сосна характеризуется большой морфологической изменчивостью и образует большое число форм. Растет быстро, особенно в молодом

возрасте (до 30-40 лет). Прирост в высоту в благоприятных почвенно-климатических условиях достигает 70-80 см в год. Доживает сосна обыкновенная до 350-400 лет. Цветет в мае-июне, семена созревают на второй год. В медицине используют почки (укороченные верхушечные побеги), живицу и хвою сосны обыкновенной. Места обитания. Распространение. Сосна - одна из основных лесообразующих пород нашей страны. Сосновые леса занимают площадь около 120 млн. га. Растет на песчаных, супесчаных, подзолистых, дерновых, черноземовидных, глеевых и торфяно-болотных почвах. Встречается также на щебнистых почвах, на известняках, меловых и скальных обнажениях. Благодаря широкой экологической амплитуде распространена от лесотундры до степной зоны. Поднимается до высоты 1500 м над уровнем моря на Алтае и до 1800 м в Саянах. Светолюбива, морозоустойчива, засухоустойчива. В благоприятных условиях сосна - дерево первой величины, образует насаждения высшего класса бонитета; при избыточном увлажнении, на торфяно-глеевидных почвах, на очень сухих дюнных всхолмленных или на скальных обнаженных - это искривленное, сучковатое дерево, высота которого в 100-летнем возрасте не превышает 5 м. В горах иногда принимает етланиковую форму

Значение сосны обыкновенной.

1. Сосна имеет ценную древесину, применяемую в различных отраслях.

2. В больших масштабах ведется подсочка сосны.

3.Из добываемой из сосны живицы получают канифоль и скипидар.

4. Смолье и пни сосны используют для получения скипидара и дёгтя.

5. Из коры сосны получают дубильные вещества, из хвои – сосновое масло и витамин С.

6.Сосну широко применяют в степном и полезащитном лесоразведении, она является главной породой при создании лесных культур на песках.

7.Сосновые леса имеют большое водоохранное и водорегулирующее значение.

8.Сосновые боры выполняют важные санитарно-гигиенические функции, так как сосна выделяет фитонциды, защищающие воздух от болезнетворных микроорганизмов.

Методика исследования .

Биоиндикация загрязнения воздуха по состоянию сосны

Считается, что для условий лесной полосы России наиболее чувствительны к загрязнению воздуха сосновые леса. Это обусловливает выбор сосны как важнейшего индикатора антропогенного влияния, принимаемого в настоящее время за «эталон биодиагностики». Информативными по техногенному загрязнению являются морфологические и анатомические изменения, а также продолжительность жизни хвои. При хроническом загрязнении лесов диоксидом серы наблюдаются повреждения и преждевременное опадение хвои сосны. В зоне техногенного загрязнения отмечается снижение массы хвои на 30- 60% в сравнение с контрольными участками (18%).

Ключевые участки для мониторинга загрязнения атмосферы могут иметь большую площадь (например, 1 га) и выбираются в однородном по видовому составу массиве леса.

Определение состояние хвои сосны обыкновенной для оценки загрязнённости атмосферы

В незагрязнённых лесных экосистемах основная масса хвои сосны здорова, не имеет повреждений и лишь малая часть хвоинок имеет светло - зелёные пятна и некротические точки микроскопических размеров, равномерно рассеянные по всей поверхности. В загрязнённой атмосфере появляются повреждения и снижается продолжительность жизни хвои сосны.

На рисунке показаны различные варианты состояния хвои сосны.

без пятен с чёрными и жёлтыми пятнами с усыханием

Методика индикации чистоты атмосферы по хвое сосны состоит в следующем. С нескольких боковых побегов в средней части кроны 5-10

деревьев сосны в 15-20-летнем возрасте отбирают 200-400 пар хвоинок второго и третьего года жизни.

Отбор хвои сосны обыкновенной. 28.05.2008.

Хвоя отбирается с деревьев 15-20-летнего возраста.

Производится обработка собранного материала. 28.05.08

Анализ хвои проводят в лаборатории. Вся хвоя делится на три части (неповреждённая хвоя, хвоя с пятнами, хвоя с признаками усыхания), и подсчитывается количество хвоинок в каждой группе. Данные заносятся в рабочую таблицу.

Результаты исследования.

Состояние хвои сосны обыкновенной .

left " width="718" style="width:538.2pt;border-collapse:collapse;margin-left:6.75pt; margin-right:6.75pt">

Степень повреждения хвои

общее число обследованных хвоинок

количество неповреждённых хвоинок

% неповреждённых хвоинок

количество хвоинок с пятнами

% хвоинок с пятнами

количество хвоинок с усыханием

% хвоинок с усыханием

общее количество повреждённых хвоинок

общий % повреждённых хвоинок

График изменения состояния хвои по годам 2

13

Обсуждение результатов .

Работа выполнялась строго по методике, изложенной выше. Группа ребят собирала хвоинки (пары) в количестве 400 штук, на высоте человеческого роста в новый полиэтиленовый пакет. В лаборатории (в кабинете) производили разбор материала на 3 категории:

Без повреждений

С пятнами

С усыханием

Затем производится подсчёт. Полученные данные заносим в таблицу. Далее выстраиваем графики и диаграммы по данным исследованиям.

Анализ результатов .

Количество неповреждённых хвоинок наименьшим было в 2003 году(96 из 400). В 2004 году эта цифра достигла максимального значения (307 из 400), затем опять начала снижаться. В 2007 году количество зелёных неповреждённых хвоинок опять возрастает (до 232 из 400). А в нынешнем, 2008 году, опять снижается (до 160 из 400).

Количество хвоинок с усыханием было высоким в 2003 году (136 из 400). В последующие годы их число снижалось. Но в 2006 году их число увеличилось более чем в 2 раза по сравнению с предыдущем годом (164, а в предыдущем 72). В 2007 году число хвоинок опять снижается (56 из 400). В 2008 году наблюдается небольшой рост этого показаиз 400).

Общий процент повреждённых хвоинок изменяется также волнообразно по годам.

В 2003 и 2006 годах количество повреждённых велико (76% и 63% соответственно).

В 2004 году процент повреждений минимальный (23%).

В 2005 и 2007 годах процент повреждений почти одинаков (41% и 42% соответственно).

А в нынешнем, 2008 году, этот показатель возрастает до 60%.

Выводы

Данные характерные повреждения хвои, по мнению автора методики, образуются из-за повышения кислотного характера осадков.

Очевидно, что в 2003 и 2006 годах характер осадков был особенно смещён в кислотную сторону (предположительно до pH=4).

Это могло быть вызвано двумя причинами.

Во-первых: топливо, используемое в те годы на Костромской ГРЭС, могло содержать высокий процент серы.

Во-вторых: вероятно в эти годы (2003 и 2006) газоочистительные фильтры предприятия ухудшили своё качество, либо совсем пришли в негодность.

А также возможно одновременное действие этих двух факторов.

Я считаю, что для спасения соснового леса необходимы следующие действия:

1.Использовать топливо с малым содержанием серы.

2.Следить за качеством газоочистительных фильтров.

3.Переодически распылять над сосновыми лесами вещества, создающие слабощелочную среду, чтобы нейтрализовать возможные кислотные осадки. Опыление можно производить содой Na 2CO 3. Более мягкое действие окажет гидрокарбонат натрия NaНCO 3. Но лучший вариант -- это опыление древесной золой, которая содержит поташ K 2CO 3, так как вещество это для леса очень близкое, нечужеродное (образуется в результате сжигания древесины), к тому же калий явлется питательным веществом, укрепляющим ствол и корневую систему.

Заключение и перспективы работы

1.Я изучил биологию и значение сосны обыкновенной.

2.Я оцениваю соснового леса у д. Веняеха на сегодняшний день как

удовлетворительное.

3.Я обобщил статистические данные исследования хвои сосны,

проведённые ребятами нашей школы.

4.Я сделал выводы о причинах гибели сосны.

5.Защищая работу в школе, я привлёк внимание общественности к

факту гибели сосны.

6.Я предложил меры по спасению соснового леса.

7.Данный материал можно использовать на уроках биологии, экологии,

химии в школе, а также для информирования общественности.

Литература

1. «Школьный экологический мониторинг»

2. Зверев:учебник для 7-9 кл. общеобразовательных школ.

4. «Растения от А до Я» М, 1992.

5. http://www. *****

Рецензия

Тема работы - одна из самых актуальных на сегодняшний день. Гибнут и сходят на нет сосновые леса в нашей местности. Причина гибели – кислотные осадки, образующиеся в результате сжигания больших количеств топлива на тепловых электростанциях. Кислотные осадки вызывают преждевременное усыхание хвои.

Определить, насколько процентов хвоя поражена – одна из основных задач исследовательской работы. Процент поражения составляет, согласно данным исследований, приблизительно 50 (±15%), что характерно для окружения мощных промышленных объектов.

Среди учебно-исследовательских работ школьников данной тематики я не встречала.

В работе обобщены данные исследований за 6 лет. Все статистические данные занесены в таблицу, по ним построены графики и диаграммы.

Результаты проанализированы, сделаны выводы о вероятных причинах гибели сосны, о возможных способах её спасения.

В работе использована научно-популярная литература по биологии и экологии, а также привлекались информационные ресурсы Интернета.

Данный материал можно использовать на уроках биологии, экологии и химии, для информирования общественности.

Учитель биологии: //

Сосна обыкновенная

Сосна – дерево, достигающее в лучших условиях роста высоты 30-40 метров (иногда до 45) и более метра в диаметре. Крона сквозистая с закруглённой или плоской вершиной, высоко поднятая. Ветвление мутовчатое, но на стволах и толстых ветках такая мутовчатость затушевывается развитием отдельных ветвей и зарастанием следов от отмерших и опавших ветвей. Тем не менее до 30-40 лет возраст дерева можно определить довольно точно по хорошо заметным мутовкам, считая, что ежегодно образуется одна мутовка.

Зарделись ярким пламенем
Сосны старые, могучие,
Наряжали сетки хвойные
И покрывала златотканые.
С. Есенин.

Warning: getimagesize(/images/pages/2pg1_67_67..php on line 128

УСЛОВИЯ ПРОИЗРАСТАНИЯ
Растет сосна на сыпучих песках и болотах, плодородных почвах и на почвах с вечной мерзлотой, в горах поднимается до 1700-1800 метров над уровнем моря. Обладает высокой приспосабливаемостью и к богатству почв, и к влажности. Сосна растет на почвах различного механического свойства, однако на легких значительно лучше и быстрее чем на тяжелых.
Из всех древесных пород, произрастающих на песчаных почвах, сосна наиболее устойчива к недостатку влаги. В этих условиях ее корни проникают в глубь почвы до шести метров и даже в самые засушливые периоды снабжают дерево влагой.

растет быстро
Сосна растет быстро. Особенно значителен прирост у нее в высоту с 10 до 40 лет. Сосна обладает пластичной
корневой системой, которая может изменяться в зависимости от эдафических (Прим. ред. почвенных) условий.
Растет сосна преимущест­венно на почвах легкого механического состава, живет до 350-600 лет.

ОБИЛИЕ СВЕТА СОСНОВОГО БОРА
Войдем в сосновый бор после посещения кедрового леса. Что прежде всего бросается в глаза? Обилие света! Нет той суровости и даже мрачности во всей лесной обстановке. Огромные колонны стволов, кажется, упираются своими вершинами с увенчанными вечнозелеными кронами в небо.

ПОРА ЦВЕТЕНИЯ
Цветет сосна весной. Цветы мужские и женские располагаются на одном дереве. Мужские колоски (красного цвета) после вылета пыльцы опадают, а женские продолжают развиваться.
Во время опыления все в сосновом бору заполнено золотистой пыльцой. Она ложится на деревья, на траву, на вашу одежду. Вес пыльцы ничтожно мал, и она разносится ветром на огромные расстояния.
Весь процесс развития семени длиться полтора года. Созревают они осенью и находятся в шишках всю зиму, весной же, при наступлении теплой погоды, шишки раскрываются и семена выпадают. Раскрытые пустые шишки висят еще два-три года.
Семена мелкие, имеют крылышко, с его помощью разносятся ветром до двух километров от дерева.

Кора молодых деревьев
Кора молодых деревьев серая, затем становится буровато-красной с длинными продольными трещинами в нижней части. В верхней части ствола и на сучьях в кроне кора оранжево-красноватая, гладкая, отслаивается крупными тонкими пленками. Хвоя парная, живет два-три года (иногда до восьми лет).
Семена созревают в среднем через 18 месяцев после опыления, распространяются ветром. Они продолговато-яйцевидные, слегка сплюснутые, с притупленным крылом. На однолетнем растении хвоя расположена поодиночке, на двулетнем – она парная, на побегах трехлетнего возраста образуются мутовки.
Поэтому при определении возраста деревьев по мутовкам к числу учтенных прибавляют два первых года жизни, когда мутовки еще не образовались.

ТОЛСТАЯ КОРА СОСНЫ – СПАСЕНИЕ ОТ БЕГЛЫХ ПОЖАРОВ
Кора толстая, в комлевой части достигает десяти сантиметров и надежно предохраняет ствол от огня. Толщина коры на высоте 30-50 сантиметров от земли в пять раз толще, чем на середине ствола.
Поэтому так называемые беглые лесные пожары, которые распространяются по земле и быстро уничтожают молодые деревца, оказываются неопасными. Это неоценимое качество вида позволяет ему успешно распространяться и жить.

ЯНТАРЬ – ЭТО ТОЖЕ СОСНОВАЯ СМОЛА, ТОЛЬКО…
А кто не знает про чудесный янтарь? Янтарь – это тоже сосновая смола, только миллионы лет пролежавшая в земле. В некоторых кусочках янтаря встречаются насекомые, сделавшие когда-то опрометчивый шаг, присев на вытекающую смолу - живицу.
И теперь ученые имеют возможность изучать насекомых, живших на земле миллионы лет назад.
У янтаря богатая световая гамма – от золотисто-желтого и красного до сине-зеленого и почти черного цвета. Из янтаря делают не только украшения: перстни, броши, ожерелья, браслеты, но и декоративную скульптуру и мозаичное панно.
Высшим достижением искусства обработки янтаря стала знаменитая янтарная комната в Царском селе под Санкт-Петербургом, в которой все, начиная от небольшой вещицы и кончая стенами, было выполнено из резного янтаря.

ЗНАЕТЕ ЛИ ВЫ ЧТО…
Сосновые леса выделяют в атмосферу огромное количество кислорода и поглощают углекислый газ. Подсчитано, что каждый гектар сосняка выделяет в год более пяти тонн кислорода, который снимает усталость, вызывает эмоциональный подъем у человека.

ФИТОНЦИДНЫЕ СВОЙСТВА СОСНОВЫХ НАСАЖДЕНИЙ
Сосновые насаждения характеризуются весьма высокими фитонцидными свойствами. Хвоя дерева в процессе жизнедеятельности выделяет в атмосферу летучие защитные вещества, которые являются токсичными для многих микроорганизмов, убивая или задерживая рост и размножения последних.
У сосны бактерицидные свойства наиболее сильно проявляются во второй половине июля, а у лиственных пород – в июне.

ПЫЛЕ- И ГАЗОЗАЩИТНЫЕ СВОЙСТВА СОСНОВОГО ЛЕСА
В сосновых лесах пыле- и газозащитные свойства проявляются наиболее сильно. Это всецело зависит от хвои, ее количества и поверхности, которая оказывается, чрезвычайно велика. Поверхность сосны на одном гектаре соснового насаждения составляет около десяти гектаров.
У хорошо развитого взрослого дерева сосны общая длина хвоинок превышает двести километров! Отсюда и большая фильтрующая способность дерева.

СОСНОВЫЕ ЛЕСА – ИЗЛЮБЛЕННОЕ МЕСТО ОТДЫХА ЛЮДЕЙ
Сосновые леса резко снижают уровень шума, поглащая из его спектра высокочастотные, наиболее вредные для человека колебания. Воздух в сосняках «напоен» смолистыми веществами, которые благотворно влияют на организм человека. Благодаря высоким целебными свойствам, сосновые леса являются излюбленным местом массового отдыха в любое время года.
Поэтому в них расположены многочисленные санатории, дома отдыха.

САНИТАРНАЯ ПОДГОТОВКА
Раньше бытовала поговорка: «Сосна кормит, липа обувает».
То, что липа обувает, понятно, ведь в прежние времена крестьяне плели обувь из лыкового луба. Но как кормит сосна – догадаться не так просто… Только из истории можно узнать, что в голодные годы крестьяне снимали с сосен тонкую кору и соскребали внутреннюю оболочку, называемую мезгой. Мезгу сушили, толкли и подмешивали к муке.

СОСНА ИДЕТ В ДЕЛО ЦЕЛИКОМ
Сосна относится к тем редким деревьям, которые идут в дело целиком, без остатков, от корней до вершины. Хвоя, ветки, шишки, смола и корень – все это, так же как и стволовая древесина, ценное сырье для различных производств. Хвоя сосны содержит множество полезных веществ, оттого ее издавна применяли в народной медицине для приготовления лечебных настоек и отваров. На современных предприятиях из хвои извлекают эфирные масла, применяемые в парфюмерии и медицине, производят хвойно-витаминную муку, используемую для подкормки животных.

КОРНЕВУШКИ
Из тонких и длинных, похожих на веревки корней деревенские умельцы плели различные сосуды, именуемые корневушками. Перед плетением корень промывали, очищали от коры и расщепляли на двое. Необыкновенная гибкость корней давала возможность выплетать посуду очень сложной формы, с фактурой, напоминающей ткань. Мастера плели корневушки настолько плотно, что в плетеной посуде крестьяне хранили соль, песок и крахмал.

РАСПРОСТРАНЕНИЕ СЕМЯН
В сухие солнечные дни, уже в апреле, можно слышать в сосновом лесу легкое, едва уловимое пощелкивание. Поднимешь голову и сразу заметишь на светлом фоне неба множество серых трепещущих точек. Это летят, вращаясь в воздухе, крылатые семена сосны. На ветру и солнце шишки подсохли и теперь раскрываются, освобождая созревшие семена от зимнего плена. Белки, дятлы и клесты – охотники до сосновых семян.

ПРИМЕНЕНИЕ И ИСПОЛЬЗОВАНИЕ СОСНОВЫХ ШИШЕК
Люди заготавливают семена сосны в зимнее время, с декабря по апрель, пока шишки не успели раскрыться. Потом их высушивают в специальных сушилках и извлекают из них семена. Но и пустые шишки не пропадают зря.
Сосновые шишки – лучшее топливо для знаменитых русских самоваров, они прекрасно горят и долго держат жар.
Любители поделок из природных материалов используют шишки для изготовления различных забавных фигурок. Оказавшись в теплом и сухом помещении, шишки, принесенные из леса, через какое-то время неминуемо раскроются. Чтобы сохранить часть шишек нераскрывшимися, их окунают в жидкий столярный клей.

СОСНОВАЯ МУТОВКА – НЕЗАМЕНИМОЕ ОРУДИЕ КУХОННОГО ТРУДА
Мутовчатое расположение веток у сосны надоумило крестьян вырезать множество нужных в крестьянском быту предметов. В крестьянских избах и сейчас, где-нибудь у русской печи, можно увидеть отполированную мозолями палку с рогульками на одном конце. Это и есть сосновая мутовка, незаменимое орудие кухонного труда, когда нужно взбить масло, быстро растолочь в чугунке отваренную картошку или замесить в квашне тесто.

РАНЬШЕ
Смолистые корни сосны применялись как топливо в примитивных крестьянских светильниках. Они горели дольше, чем березовая лучина, давали больше света, освещая даже дальние углы избы.
А при охоте с острогой в старину в светильнике, укрепленном на носу челнока, жгли только сосновые корни – они горели без треска, а значит, не отпугивали рыбу.

СМОЛА-ЗАЩИТНИЦА
Поврежденная сосна выделяет смолу, которая защищает растения от проникновения в древесные волокна вредных организмов. Оттого и названа эта смола живицей, что она заживляет, бальзамирует раны деревьев.
И, видимо, заметив это свойство смолы, садовники стали врачевать ею раны плодовых деревьев, изготовляя из нее пластырь с добавлением деревянного масла и воска.
Лесорубы и охотники давно подметили способность живицы заживлять раны. Если нет под рукой аптечки, то вместо бинта или пластыря накладывали на рану чистую живицу.
Кстати, в пластырь, который мы покупаем в аптеке, тоже входит сосновая живица. Клали живицу и на больные зубы, чтобы унять зубную боль. А жители Кавказа даже приготавливали специальную лечебную жвачку из сосновой смолы.
В старину разведенную спиртом живицу применяли как растирку при ломотах. До сих пор применяют как растирку получаемый из живицы скипидар. В некоторых областях крестьяне зимой дымом горящей живицы прокуривали избу, чтобы очистить воздух и удалить дурной запах.

КСТАТИ
Бальзамы, которыми древние египтяне пропитывали мумии, сохранившиеся до наших дней и пережившие тысячелетия также включают в свой состав сосновую смолу.

ВОЛШЕБНАЯ СИЛА ОБЫЧНОЙ ВЕТКИ СОСНЫ
Волшебная сила приписывалась и обычной ветке сосны. Западные славяне от одного новогоднего праздника до другого хранили в избе сосновую ветку, которая, по их представлениям, должна оберегать дом от козней злой силы, охранять мир и благополучие обитателей избы.
К приходу Нового года старую засохшую ветку заменяли свежей.
Давно забыты суеверные представления, связанные с сосновой веткой. Но и теперь в современном жилище можно встретить ветку сосны, стоящую в хрустальной вазе, как украшение интерьера.

СОСНА И ОБРЯДЫ
Нарушая правила ботаники, сосну раз в год называют елкой. В южных районах нашей страны, где сосна не растет, вместо нее на Новый год рядят и чествуют сосну.
Но в отличие от елки, сосну рядят не только под Новый год. В некоторых областях России существовал обычай наряжать перед свадьбой на девичнике, когда подруги невесты пели обрядовые песни.
На середину стола клали ковригу, хлеба втыкали в нее молоденькую сосенку и, как невесту, украшали цветными лентами и полевыми цветами.
В свадебных песнях сравнивали невесту с молодой сосенушкой:

Сосенушка, сосенушка молоденькая,
Чего ты, сосенушка, не зеленая,
Молодка, молодушка, молоденькая,
Чего ты, молодушка не веселая.

Warning: getimagesize(/images/pages/3pg1_67_67..php on line 128

Годичные слои на всех разрезах древесины сосны хорошо просматриваются, сердцевинные лучи не видны, сосуды отсутствуют. Ядро розовое или буро-красного цвета, заболонь широкая желтовато-бурая. Древесина сосны прямослойная, смолистая, легкая, достаточно прочная и хорошо поддаётся обработке. Ранняя зона годичного слоя имеет светлый цвет, поздняя - темный цвет.

Сердцевинные лучи на поперечном разрезе древесины хорошо видны. Они выглядят в виде светлых пятнышек на темноокрашенной поздней части годичных колец древесины. На продольных разрезах можно заметить много крупных темных черточек (окраска темнее древесины) - это продольные смолянистые ходы.

Широкая заболонь имеет желтоватую или бледно-розовую окраску. Заболонь только спиленной сосны может быть желтого цвета, а после сушки приобретает буроватый оттенок. У сосны однообразная текстура, которая определяется главным образом шириной годичных колец, различием в окраске древесины поздней и ранней, а также заболони и ядра. Изгибистые линии годичных слоев порой создают уникальный рисунок.

Ранняя и поздняя древесина очень отличаются по своему строению, поэтому у сосны малая равноплотность . Ранняя зона годичного слоя имеет плотность в два-три раза ниже, чем плотность поздней зоны годичного слоя. В годичном слое содержится в среднем 27% поздней древесины . В одном сантиметре содержится от 4 до 14 годичных слоёв. Это характерно для сосны, произрастающей на территории России. В северных районах России сосны имеют больше годичных слоев.

Физические свойства сосны

Влажность в заболони растущей сосны составляет в среднем 111%, а в ядре - 32%. В верхней части дерева влажность больше, влажность же ядра практически не меняется. Однако, отмечаются суточные и сезонные колебания влажности. Самый большой процент влажности отмечается в утреннее время (в среднем примерно на 20-30% выше), к вечеру она может снизиться до минимума, а к утру опять будет повышаться.

Зимой влажность древесины сосны имеет максимальное значение (с ноября по февраль), а летом - минимальное (с июля по август). Как уже говорилось выше, это относится только к заболони, ядро у сосны имеет практически постоянную влажность. Средний показатель влажности в свежесрубленной древесине составляет 85%.

Процесс сушки сосны

В России брёвна и срубы используют для строительства домов. Сушка древесины является одним из наиболее важных этапов подготовки древесины к использованию. Процент усушки - это очень важные параметры. Средний процент усушка для древесины сосны в тангенциальном направлении 6,7% - ранняя часть годичных слоев и 7,5% -поздняя часть. Но так как древесина является гигроскопичным материалом, то когда повышается влажность воздуха, древесина начинает поглощать влагу. Можно сказать, что сам процесс сушки и поглощение влаги - это практически взаимно обратимо. Поэтому характеризуют изменение параметров древесины сосны при изменении её влажности коэффициентом разбухания (процент изменения параметров на процент влажности древесины). В среднем коэффициент разбухания для обыкновенной сосны составляет:

• Радиальное направление - 0,18;
• Тангенциальное направление - 0,31;
• Объемный - 0,50.

Во время сушки древесина сосны в отличие от лиственных пород, почти не коробится и не растрескивается. Если правильно выбран режим сушки и расположение сортиментов в камере, процент брака будет значительно меньше. Сосна, как и большая часть хвойных деревьев, относится к группе пород, имеющих малую плотность. В среднем плотность при стандартной влажности составляет 12%.

Плотность превышается по направлению от сердцевины к коре, достигая максимального процента на 2/3 радиуса, после чего идёт снижение. Процент плотности уменьшается и по высоте дерева. Разнообразные удобрения, используемые для ускорения роста сосны, и прочие агрохимические мероприятия способствуют снижению плотности древесины на 5-15%.

Древесина сосны имеет высокие значения воздухопроницаемости и влаго-проницаемости, главным образом, в заболони. При высоком давлении 0,1 Мпа (одна сторона образца) воздухопроницаемость в радиальном направлении - 56,2 куб. мм/кв. см/с (заболонь), 2,6 куб. мм/кв. см/с (ядро). Благодаря достаточно высокой влагопроницаемости, возможно использование различных защитных веществ. Заболонь древесины сосны отлично пропитывается защитными веществами, поэтому эта порода дерева называется легкопропитывающаяся , а ядро - среднепропитывающееся . А труднопропитывающимися считаются ель и лиственница.

Тепловые свойства сосны

Древесина разных пород состоит практически из одних и тех же веществ, поэтому процент теплоемкости древесины не зависит от породы дерева. Рост теплопроводности увеличивается с повышением показателей плотности. Выявить тепловое расширение древесины почти невозможно, ведь оно замаскировано усушкой и влагопоглощением. Теплоизоляционные свойства древесины значительно выше по сравнению с алюминием, который применяется для изготовления окон, и немного выше, чем у ПВХ.

Об электрических свойствах древесины

Древесина - это диэлектрик. Совершенно сухая древесина сосны имеет удельное объемное сопротивление продольных волокон - 1,861015 Ом/см, а поперечных - 2,361015 Ом/см. Когда влажность древесины увеличивается, то происходит снижение ее удельного сопротивления.

О звуковых свойствах

Древесина сосны имеет достаточно низкую звукоизоляцию. К примеру, 30 миллиметровая перегородка способна снизить уровень шума на 12 дб, при этом, по требованию СНиП должно быть 40 дб.

Электромагнитные и проникающие излучения

Светопроницаемость: с помощью чувствительных приборов было обнаружено, что световое излучение может проникать через 35 миллиметровые образцы древесины сосны. Кроме этого, было доказано, что структура и прочность древесины практически не меняется при рентгеновском излучении. По этой причине рентген применяется для дефектоскопии сортиментов. Сейчас древесина успешно используется для экранирования нейтронного излучения. Покрытие из сосны, толщина которого составляет 100 мм, вполне может заменить полиэтиленовую защиту, так как обладает большей термостойкостью и долговечностью.

Свойства механические

Самые лучшие прочностные свойства имеет древесина сосен, которые произрастают в северных районах России. Сосна, среди хвойных пород по показателям прочности уступает лишь кавказской пихте.

Степень прочности: Сосна - это мягкая порода, следовательно, она обладает довольно низкой износостойкостью. Такая древесина плохо держит крепление (гвозди, шурупы). Стоит сказать, что в сравнении - граб имеет этот показатель выше в четыре 4 раза.

Предел прочности

• при статическом изгибе - 70-92 МПа;
• при растяжении вдоль волокон - 100-116 МПа;
• при сжатии вдоль волокон - 40-49 МПа;
• при скалывании вдоль радиальной плоскости - 6,1-7,6 МПа;
• при скалывании вдоль тангенци­альной плоскости - 6,6-8,1 МПа; Модуль упругости при статическом изгибе -8,0-13,1 ГПа.

Технологические и эксплуатацион­ные свойства

• ударная вязкость - 28-51 кДж/кв. м;

Твердость

• торцевая - 28-33 Н/кв. мм;
• радиальная - 21-25 Н/кв. мм;
• торцевая - 16-23 Н/кв. мм.

Как и все хвойные породы - сосна плохо гнётся. Однако, благодаря мягкости, она легко поддаётся обработке при помощи режущего инструмента. Для сосны уровень удельной силы резания по сравнению с берёзой приблизительно в 1,7-1,8 раза ниже, а если сравнивать с дубом, то - в 2-2,5 раза ниже. Примерно такое же соотношение в периодах стойкости режущих инструментов (затупление).

В зависимости от влажности и твердости древесины, уширение на сторону может быть разным. Например, для влажной древесины максимальное уширение на сторону - 0,7-0,85 мм, а минимальное для древесины высушенной и твёрдой - 0,4-0,5 мм. Углы заточки зубьев для ленточных и дисковых пил, а так же показатель значения их уширения одинаковый, как для хвойных, так и для лиственных пород деревьев.

Сосна прекрасно поддаётся шлифовке. Микронеровности могут иметь высоту 8- 60 мкм, в то время, как дуб, ясень и клён - до 200 мкм. Как уже было сказано выше, древесина сосны хорошо пропитывается различными защитными веществами, однако в её высокой степени влаго-проницаемости есть и отрицательная сторона - это большой расход материалов для отделочных работ. Помимо этого, перед тем, как наносить лакокрасочное покрытие, требуется обессмоливание, так как древесина сосны содержит довольно много смолы. Для обессмоливание используют растворяющие или обмыливающие смолу вещества, то есть древесина обрабатывается бензином, ацетоном, спиртом и специальными щелочными растворами.

Древесина сосны устойчива к биологическим воздействиям , иначе говоря, она не подвержена поражению грибами. В качестве сравнения стоит сказать, что ель, к примеру, относится к группе среднестойких, а древесина берёзы - к группе слабостойких. Степень биостойкости увеличивается с возрастом дерева. Нижняя часть ствола обладает максимальной стойкостью. Древесина дерева, срубленного в период вегетации, больше подвержена к гниению.

В принципе на механические и эксплуатационно-технологические свойства сосновой древесины не оказывает влияние время рубки деревьев. Процент этих показателей после сушки при помощи высоких температур, существенно понижается. При сушке используются токи СВЧ, которые не причиняют никакого вреда свойствам древесины.

В течение пятнадцати суток прочность совершенно сухой древесины при высокой температуре (80-100 °С) снижается на 5-15 процентов, а за полчаса - на 10-30 процентов. Максимальная прочность мороженой древесины во время сжатия и статического сгибания увеличивается на 35%, при скалывании - на 75%. Но ударная вязкость при этом понижается практически вдвое. Прочность заболони сосны снижается на 10-15% после пребывания её в течение 30 суток в морской воде, при этом, ядро в таких же условиях свои прочностные свойства не меняет. Сосновая древесина обладает такими характерными пороками:

• Образуются гладкие наросты, которые имеют большой процент (по отношению к главной древесине) плотности, усушки, а так же низкий процент прочности.
• Участки древесины, пропитанные смолой - засмолки, появляются из-за повреждения ствола. Засмолки можно заметить на круглых сортиментах по повреждениям на стволе или большому количеству смолы. Они имеют более темный цвет, чем основная древесина, и просвечиваются на сортиментах малой толщины. Иногда можно заметить, так называемые, смоляные кармашки, хотя они встречаются реже, чем у ели.

Использование сосновой древесины

Древесина сосны может использоваться в самых разных отраслях. В строительстве древесину используют в качестве материалов для конструкций и отделки. Кроме этого, без древесины сосны не обходится машиностроение, мебельное производство, железнодорожный транспорт и др. Живица добывается из сосны. Хвоя сосны используется для производства биологически активных веществ.

В производстве мебели сосна не очень популярна. Обычно, её смолистую и мягкую древесину используют, для изготовлении корпусной мебели. При этом для облицовки соснового каркаса используют толстый шпон более благородных пород (например, красное дерево).

Чаще всего сосну применяют в строительстве саун и лестниц . Но сначала древесину обрабатывают для удаления из неё избытка смолы и уплотнения. Светлые панели из сосны не только очень красивы, но и приятно пахнут. Кроме этого, сосновая древесина недорогая, поэтому производители саун, категории эконом-класса используют именно эту древесину. Для более простых саун, как правило, используют обычную сосну, а для саун элит-класса - канадскую сосну (тсугу).

К механическим свойствам древесины относятся: прочность, твёрдость, жёсткость, ударная вязкость и другие.

Прочность - способность древесины сопротивляться разрушению от механических усилий, характеризующихся пределом прочности. Прочность древесины зависит от направления действия нагрузки, породы дерева, плотности, влажности, наличия пороков.

Существенное влияние на прочность древесины оказывает только связанная влага, содержащаяся в клеточных оболочках. При увеличении количества связанной влаги прочность древесины уменьшается (особенно при влажности 20-25%). Дальнейшее повышение влажности за предел гигроскопичности (30%) не оказывает влияния на показатели прочности древесины. Показатели пределов прочности можно сравнивать только при одинаковой влажности древесины. Кроме влажности на показатели механических свойств древесины оказывает влияние и продолжительность действия нагрузок.

Вертикальные статические нагрузки - это постоянные или медленно возрастающие. Динамические нагрузки, наоборот, действуют кратковременно. Нагрузку, разрушающую структуру древесины, называют разрушительной. Прочность, граничащую с разрушением, называют пределом прочности древесины, её определяют и измеряют образцами древесины. Прочность древесины измеряют в Па/см2 (кгс на 1 см2) поперечного сечения образца в месте разрушения, (Па/см2 (кг с/см2).

Сопротивление древесины определяют как вдоль волокон, так и в радиальном и тангенциальном направлении. Различают основные виды действий сил: растяжение, сжатие, изгиб, скалывание. Прочность зависит от направления действия сил, породы дерева, плотности древесины, влажности и наличия пороков. Механические свойства древесины приведены в таблицах.

Чаще всего древесина работает на сжатие, например, стойки и опоры. Сжатие вдоль волокон действует в радиальном и тангенциальном направлении (рис. 1).

Предел прочности на растяжение. Средняя величина предела прочности при растяжении вдоль волокон для всех пород составляет 1300 кгс/см2. На прочность при растяжении вдоль волокон оказывает большое влияние строение древесины. Даже небольшое отклонение от правильного расположения волокон вызывает снижение прочности.

Прочность древесины при растяжении поперёк волокон очень мала и в среднем составляет 1/20 часть от предела прочности при растяжении вдоль волокон, то есть 65 кгс/см2. Поэтому древесина почти не применяется в деталях, работающих на растяжение поперёк волокон. Прочность древесины на растяжение поперёк волокон имеет значение при разработке режимов резания и режимов сушки древесины.

Предел прочности при сжатии. Различают сжатие вдоль и поперёк волокон. При сжатии вдоль волокон деформация выражается в небольшом укорочении образца. Разрушение при сжатии начинается с продольного изгиба отдельных волокон, которое во влажных образцах из мягких и вязких пород проявляется как смятие торцов и выпучивание боков, а в сухих образцах и в твёрдой древесине вызывает сдвиг одной части образца относительно другой.

Средняя величина предела прочности при сжатии вдоль волокон для всех пород составляет 500 кгс/см2.

Прочность древесины при сжатии поперёк волокон ниже, чем вдоль волокон примерно в 8 раз. При сжатии поперёк волокон не всегда можно точно установить момент разрушения древесины и определить величину разрушающего груза.

Древесину испытывают на сжатие поперёк волокон в радиальном и тангенциальном направлениях . У лиственных пород с широкими сердцевинными лучами (дуб, бук, граб) прочность при радиальном сжатии выше в полтора раза, чем при тангенциальном; у хвойных - наоборот, прочность выше при тангенциальном сжатии.

Рис. 2. Испытание механических свойств древесины на изгиб.

Предел прочности при статическом изгибе. При изгибе, особенно при сосредоточенных нагрузках, верхние слои древесины испытывают напряжение сжатия, а нижние - растяжения вдоль волокон. Примерно посередине высоты элемента проходит плоскость, в которой нет ни напряжения сжатия, ни напряжения растяжения. Эту плоскость называют нейтральной; в ней возникают максимальные касательные напряжения. Предел прочности при сжатии меньше, чем при растяжении, поэтому разрушение начинается в сжатой зоне. Видимое разрушение начинается в растянутой зоне и выражается в разрыве крайних волокон. Предел прочности древесины зависит от породы и влажности. В среднем для всех пород прочность при изгибе составляет 1000 кгс/см2, то есть в 2 раза больше предела прочности при сжатии вдоль волокон.

Прочность древесины при сдвиге. Внешние силы, вызывающие перемещение одной части детали по отношению к другой, называют сдвигом. Различают три случая сдвига: скалывание вдоль волокон, поперёк волокон и перерезание.

Прочность при скалывании вдоль волокон составляет 1/5 часть от прочности при сжатии вдоль волокон. У лиственных пород, имеющих широкие сердцевинные лучи (бук, дуб, граб), прочность на скалывание по тангенциальной плоскости на 10-30% выше, чем по радиальной.

Предел прочности при скалывании поперёк волокон примерно в два раза меньше предела прочности при скалывании вдоль волокон. Прочность древесины при перерезании поперёк волокон в четыре раза выше прочности при скалывании.

Твёрдость - это свойство древесины сопротивляться внедрению тела определённой формы. Твёрдость торцовой поверхности выше твёрдости боковой поверхности (тангенциальной и радиальной) на 30% у лиственных пород и на 40% у хвойных. По степени твёрдости все древесные породы можно разделить на три группы: 1) мягкие - торцовая твёрдость 40 МПа и менее (сосна, ель, кедр, пихта, можжевельник, тополь, липа, осина, ольха, каштан); 2) твёрдые - торцовая твёрдость 40,1-80 МПа (лиственница, сибирская берёза, бук, дуб, вяз, ильм, карагач, платан, рябина, клён, лещина, орех грецкий, хурма, яблоня, ясень); 3) очень твёрдые - торцовая твёрдость более 80 МПа (акация белая, берёза железная, граб, кизил, самшит, фисташки, тис).

Твёрдость древесины имеет существенное значение при обработке её режущими инструментами: фрезеровании, пилении, лущении, а также в тех случаях, когда она подвергается истиранию при устройстве полов, лестниц перил.

Твёрдость древесины

Эбеновое дерево
Акация белая
Олива		Падук
Ярра		Афромозия
Кумару		Граб
Лапачо		Вяз гладкий
Амарант		Берёза
Орех грецкий		Тиковое дерево
Кемпас		Ирокко (камбала)
Бамбук		Вишня
Панга-панга		Ольха
Венге		Лиственница
Гуатамбу		Клён полевой
Клен остролистый		Сосна
Ясень		Сосна корейская
Мербау		Осина
Сукупира		Кумьер
Ятоба (мерил)		Груша
Свитения (махагони)		Сапелли
Дуссие		Липа
Мутения		Каштан

Порода дерева	Твердость, МПа (кгс/см 2)
	для поверхности поперечного разреза	для поверхности радиального разреза	для поверхности тангенциального разреза
Липа	19,0(190)	16,4(164)	16,4(164)
Ель	22,4(224)	18,2(182)	18,4(184)
Осина	24,7(247)	17,8(178)	18,4(184)
Сосна	27,0(270)	24,4(244)	26,2(262)
Лиственница	37,7(377)	28,0(280)	27,8(278)
Береза	39,2(392)	29,8(298)	29,8(298)
Бук	57,1 (571)	37,9(379)	40,2(402)
Дуб	62,2(622)	52,1(521)	46,3(463)
Граб	83,5(835)	61,5(615)	63,5(635)

Ударная вязкость характеризует способность древесины поглощать работу при ударе без разрушения и определяется при испытаниях на изгиб. Ударная вязкость у древесины лиственных пород в среднем в 2 раза больше, чем у древесины хвойных пород. Ударную твёрдость определяют, сбрасывая стальной шарик диаметром 25 мм с высоты 0,5 м на поверхность образца, величина которого тем больше, чем меньше твёрдость древесины.

Износостойкость - способность древесины сопротивляться износу, т.е. постепенному разрушению её поверхностных зон при трении. Испытания на износостойкость древесины показали, что износ с боковых поверхностей значительно больше, чем с поверхности торцевого разреза. С повышением плотности и твёрдости древесины износ уменьшился. У влажной древесины износ больше, чем у сухой.

Способность древесины удерживать металлические крепления: гвозди, шурупы, скобы, костыли и др. - важное её свойство. При забивании гвоздя в древесину возникают упругие деформации, которые обеспечивают достаточную силу трения, препятствующую выдёргиванию гвоздя. Усилие, необходимое для выдёргивания гвоздя, забитого в торец образца, меньше усилия, прилагаемого к гвоздю, забитому поперёк волокон. С повышением плотности сопротивление древесины выдергиванию гвоздя или шурупа увеличивается. Усилия, необходимые для выдёргивания шурупов (при прочих равных условиях), больше, чем для выдёргивания гвоздей, так как в этом случае к трению присоединяется сопротивление волокон перерезанию и разрыву.

Основные технические свойства различных древесных пород

Порода дерева	Коэффициент усушки, %		Механическая прочность для древесины с 15 %-ной влажностью, МПа (кгс/см 2)
	в радиальном направлении	в тангенциальном направлении	на сжатие вдоль волокон	на изгиб	скалывание
					в радиальной плоскости	в тангециальной плоскости
Хвойные древесные породы
Сосна	0,18	0,33	43,9	79,3	6,9(68)	7,3(73)
Ель	0,14	0,24	42,3	74,4	5,3(53)	5,2(52)
Лиственница	0,22	0,40	51,1	97,3	8,3(83)	7,2(72)
Пихта	0,9	0,33	33,7	51,9	4,7(47)	5,3(53)
Твердолиственные древесные породы
Дуб	0,18	0,28	52,0	93,5	8,5(85)	10,4(104)
Ясень	0,19	0,30	51,0	115	13,8(138)	13,3(133)
Береза	0,26	0,31	44,7	99,7	8,5(85)	11(110)
Клен	0,21	0,34	54,0	109,7	8,7(87)	12,4(124)
Ильм	0,22	0,44	48,6	105,7	-	13,8(138)
Вяз	0,15	0,32	38,9	85,2	7(70)	7,7(77)
Мягколиственные древесные породы
Осина	0,2	0,32	37,4	76,6	5,7(57)	7,7(77)
Липа	0,26	0,39	39	68	7,3(73)	8(80)
Черная ольха	0,16	0,23	36,8	69,2	-	-
Черная осина	0,16	0,31	35,1	60	5,8(58)	7,4(74)

Нормативная сопротивляемость чистой древесины сосны и ели

Вид сопротивления и характеристика элементов, находящихся под нагрузкой	МПа (кгс/см 2)
Сопротивление статическому изгибу R t :
для элементов, изготовленных из круглого леса с неослабленным поперечным сечением	16(160)
для элементов с прямоугольным сечением (ширина 14 см, высота - 50 см)	15(150)
для остальных элементов	13(130)
Сопротивляемость сжатию R сж и поверхностному сжатию R п.сж :
R п.сж вдоль волокон	13(130)
в плоскости, параллельной направлению волокон R п.сж.пл	1,8(18)
Сопротивление сжатию местной поверхности R п.сж :
поперек волокон в опорных местах конструкции	2,4 (24)
в опорных зарубках	3(30)
под металлическими подкладками (если углы приложения силы 90…60°)	4(40)
Сопротивляемость растяжению вдоль волокон R раст.в :
для элементов с неослабленным поперечным сечением	10(100)
для элементов с ослабленным поперечным сечением	8(80)
Сопротивляемость раскалыванию вдоль волокон R раск.в	2,4(24)
Сопротивляемость раскалыванию поперек R раск.в волокон	1,2(12)

Средние показатели сопротивления древесины выдергиванию гвоздей

Порода древесины	Плотность, кг/м 3	Размеры гвоздей, мм
		оцинкованных		не оцинкованных
		1,2 х 25		1,6 х 25		2 х 4
		Средние показатели сопротивления в направлениях
		радиальном	тангенциальном	радиальном	тангенциальном	радиальном	тангенциальном
Лиственница

Усилие, необходимое для выдергивания гвоздя, забитого в торец, на 10-15% меньше усилия, прилагаемого к гвоздю, забитому поперёк волокон.

Способность древесины изгибаться позволяет гнуть её. Способность гнуться выше у кольцесосудистых пород - дуба, ясеня и др., а из рассеянно-сосудистых - бука; хвойные породы обладают меньшей способностью к загибу. Гнутью подвергают древесину, находящуюся в нагретом и влажном состоянии. Это увеличивает податливость древесины и позволяет вследствие образования замороженных деформаций при последующем охлаждении и сушке под нагрузкой зафиксировать новую форму детали.

Раскалывание древесины имеет практическое значение, так как некоторые сортименты её заготовляют раскалыванием (клёпка, обод, спицы, дрань). Сопротивление раскалыванию по радиальной плоскости у древесины лиственных пород меньше, чем по тангенциальной. Это объясняется влиянием сердцевинных лучей (у дуба, бука, граба). У хвойных, наоборот, раскалывание, по тангенциальной плоскости меньше, чем по радиальной.

Деформативность. При кратковременных нагрузках в древесине возникают преимущественно упругие деформации, которые после нагрузки исчезают. До определённого предела зависимость между напряжениями и деформациями близка к линейной (закон Гука). Основным показателем деформативности служит коэффициент пропорциональности - модуль упругости.

Модуль упругости вдоль волокон Е = 12-16 ГПа, что в 20 раз больше, чем поперёк волокон. Чем больше модуль упругости, тем более жёсткая древесина.

С увеличением содержания связанной воды и температуры древесины, жёсткость её снижается. В нагруженной древесине при высыхании или охлаждении часть упругих деформаций преобразуется в «замороженные» остаточные деформации. Они исчезают при нагревании или увлажнении.

Поскольку древесина состоит в основном из полимеров с длинными гибкими цепными молекулами, её деформативность зависит от продолжительности воздействия нагрузок. Механические свойства древесины, как и других полимеров, изучаются на базе общей науки реологии. Эта наука рассматривает общие законы деформирования материалов под воздействием нагрузки с учётом фактора времени.