Страница:
Геннадий Яковлевич Федотов
Художественные работы по дереву
Секреты древесины
Лес – это не только деревья и кустарники, но и сложный комплекс растений и животных, в который входят также травы, мхи, лишайники, грибы, звери, птицы и насекомые. Человек издревле находил в лесу все необходимое для жизни: пищу, лекарства, жилище, одежду, орудия труда, домашнюю утварь и многое другое. Дерево настолько вошло в жизнь русского человека, что нашло отражение в древнерусском календаре. С деревом связаны четыре его месяца: сухий (март), березозол (апрель), листопад (октябрь) и сечень (февраль). Возникли эти названия в период подсечного земледелия, при котором лес сжигали, а затем сеяли. В феврале крестьяне рубили (подсекали) деревья на участке, отведенном под поле. Месяц, в который нужно было начинать сечь деревья, стали называть сеченем. В марте срубленные деревья подсыхали, и месяц получил название сухий. В апреле подсохшие деревья сжигали, получая плодородное удобрение – древесную золу. Чаще всего такие поля устраивали на месте бывших березовых лесов. Зола березовой древесины и дала название весеннему месяцу – березозол. Вряд ли стоит объяснять, какое отношение имеют деревья к октябрю, называвшемуся в старославянском календаре листопадом. Листопад в северном лесу – это всегда праздник, яркий, красочный и немного грустный. После него наступят холодные и серые дни поздней осени. Оттого не удержался и отметил в своем календаре русский человек это осеннее чудо.
Древесина у русских мастеров по широте и разнообразию применения не имела себе равных. С помощью топора, ножа и некоторых других вспомогательных инструментов делал человек все необходимое для жизни: жилище и хозяйственные постройки, мосты, ветряные мельницы, крепостные стены и башни, церкви, станки и орудия труда, корабли и лодки, сани и телеги, мебель, посуду, детские игрушки и многое другое.
Крестьянин рубил избу сам с помощью соседей. Но зажиточные люди приглашали на строительство специальные артели плотников, которые кочевали по Руси, а иногда даже подряжались на работу в чужеземных странах.
Для Всемирной выставки в Париже в конце XIX в. на диво всему миру срубили русские плотники бревенчатую избу. Красота пропорций, простота и мудрость конструктивных решений – все это поразило посетителей выставки, образно назвавших рубленую избу «русским Парфеноном». Благодаря остроумным приемам соединения деталей плотники срубили избу без единого гвоздя и прочего металлического крепежа.
Торцы каждого бревна в срубе плотники русского Севера обрубали топором так аккуратно, что и пилой иному мастеру не всегда удается получить такой чистый поперечный срез. Плотники нарочно не пользовались пилой, потому что изба с обрубленными торцами была намного прочнее. Ведь перерубленные топором волокна древесины сминались и закрывали доступ влаги внутрь бревна. Пила же, перерезая волокна поперек, открывала поры, в которые свободно могла проникнуть влага. А дожди и туманы от болот в северных краях бывают не так уж редко.
Конструкция кровли тоже продумана так, что цельность колотой доски не нарушалась даже при укреплении ее на крыше. Доски не прибивались гвоздями, а укладывались на слеги так, чтобы каждая из них нижним концом упиралась в сточный желоб, укрепленный внизу кровельного ската на крюках-курицах. Курицы вырубали из еловых стволов с корнем, часто придавая им форму различных животных. Верхние концы досок на самом гребне крыши прижимались тяжелым охлупнем. Обычно охлупень делали из толстого ствола ели, лиственницы или других хвойных деревьев, вырубленного вместе с корневым ответвлением. Корень скульптурно обрабатывался топором, чаще всего в виде крутогрудого коня, – это традиционное украшение крестьянской избы стали называть коньком. Оно как бы венчало крестьянскую избу.
Топор был самым универсальным деревообрабатывающим инструментом. Он добросовестно служил плотнику, столяру, дровосеку, бочару, судостроителю, крестьянскому скульптору и игрушечнику. Но там, где работа была особо тонкой, на помощь топору приходил другой древнейший универсальный инструмент древодела – нож. Ножом строгали, резали и расщепляли древесину, наносили на нее контурную и трехгранно-выемчатую резьбу. Хороший нож и топор были гордостью крестьянского мастера, их берегли и даже передавали по наследству от отца к сыну.
Почти в каждой крестьянской избе стоял ткацкий станок, сделанный из дерева при помощи топора, прялка или самопрялка для прядения льна и шерсти, вороб для перематывания пряжи.
Большим разнообразием отличалась посуда, которую изготовляли не только из стволовой древесины, но и из других частей дерева: веток, корней и коры.
Из длинных берестяных лент, снятых с березы ранним летом, плели кузовки, короба и заплечные пестери для сбора грибов. В берестяных туесах хранили различные соления, квас и молоко.
На токарных станках, которые, кстати, тоже были деревянными, точили всевозможную посуду: чаши, миски, поставцы, блюда, братины и кубки.
Из древесных наплывов мастера вырезали ложки, совки, ковши, братины и солоницы, из лозы и гибких корней хвойных деревьев плели корзины, хлебницы, формы для выпечки хлеба и многое другое.
Не обойтись в крестьянском доме и без бондарной посуды, собираемой из тонких дощечек-клепок. Бондари ладили как крупномерную посуду – кадки, бочки, лохани, ведра, жбаны и ушаты, так и маломерную – чашки, стаканы и кружки.
В праздники и часы досуга нельзя было обойтись без деревянных музыкальных инструментов: балалаек, свирелей, скрипок, гудков, брелок и жалеек. А звонкоголосый деревянный рожок был непременным спутником деревенского пастуха.
Из дерева делали даже хитроумные и надежные замки для дверей. Такой замок хранится в Государственном историческом музее в Москве. Вырезал его мастер-древодел еще в XVIII в., любовно украсив трехгранно-выемчатой резьбой.
В каждое изделие мастер старался внести частицу красоты. Прежде всего большое внимание уделялось форме и пропорциям. Для каждого изделия древесина подбиралась с учетом ее физических и механических свойств. Если красивая текстура дерева сама по себе могла украсить изделие, то ее старались выявить и подчеркнуть. Изделия из древесины со слабовыраженной текстурой чаще всего расписывались или украшались резьбой. Резьба – самый древний способ украшения изделий из древесины. Резьбой украшали деревянные суда, избы, мебель, посуду, ткацкие станки и прялки.
Постоянно сталкиваясь с деревом в повседневной жизни, человек невольно изучал его свойства, каждый раз открывая все новые и новые возможности этого чудесного материала, подаренного ему лесом.
Строение древесного ствола
Вблизи хорошо знакомое дерево можно узнать по цветам, листьям, хвое, плодам. Но это только летом, а как же быть зимой, ранней весной и поздней осенью?
И в эти времена года, оказывается, не так уж трудно узнать дерево по характерному расположению почек, их величине и форме, по сережкам, стволу и ветвям. «Каково дерево, таковы и сучья», – говорится в пословице. У каждого дерева свои неповторимые формы, цвет и фактура сучьев. Они могут быть прямыми или изогнутыми, гладкими или узловатыми, с блестящей или матовой, коричневой, зеленой или серой корой.
Вершина ствола дерева вместе с сучьями образует крону. А у некоторых деревьев крона начинается чуть ли не от самой земли. Когда мы рассматриваем дерево с большого расстояния, особенно на светлом фоне снега или вечернего неба, сучья и ветки кроны сливаются в единое пятно, образуя характерный неповторимый силуэт. Силуэт кроны ели напоминает конус, и его никогда не спутаешь с силуэтом кедра, имеющим яйцевидную форму. Если крона кедра и ели начинается низко над землей, то у взрослой сосны она расположена ближе к вершине. У лиственных деревьев крона становится более выразительной после появления листвы, но и зимой по кроне легко узнать любое дерево. У березы вытянутая крона, а каскад ниспадающих тонких ветвей позволяет узнать ее даже на большом расстоянии. У ивы тоже тонкие ветки свисают подобно гирляндам, но крона у нее раскидистая.
Крона – это одна из трех основных частей дерева, выполняющая при его жизни определенные функции. Листья или хвоя кроны усваивают углерод из воздуха, образуя на солнце органические вещества, идущие на построение растительного организма дерева. Другая часть дерева – корни. Их можно сравнить с фундаментом и сваями, которые удерживают ствол дерева в вертикальном положении. У дуба корни-сваи уходят глубоко в землю. Поэтому выкорчевать дубовый пень не так-то легко, даже и бураны часто бывают бессильны перед дубом. У других деревьев, таких как ель, нет корней-свай, но хорошо развиты мощные горизонтальные корни, расположенные почти у самой поверхности. И если ель стоит где-нибудь близ опушки или на поляне, не защищенная другими деревьями, то ей не так-то легко выдержать порывы сильного ветра. Оттого так часто в лесу на открытых местах можно встретить вывороченные с корнем ели-выворотни. Но корни служат дереву не только фундаментом. Подземные труженики снабжают дерево водой и минеральными солями. Корни дуба добывают влагу глубоко под землей – им не страшна засуха. А корни ели берут только то, что находится в верхнем слое почвы.
Третья часть дерева – ствол. Он удерживает тяжелую крону и служит проводником питательных веществ, поступающих из корней (восходящие токи) и из листвы (нисходящие токи). В стволе хранятся запасы питательных веществ. Форма ствола зависит не только от породы дерева, но и от условий произрастания. Например, у сосны, выросшей в лесу, ствол прямой и длинный, а у сосны, выросшей на юру, открытом месте, – короткий, толстый и искривленный.
Если взвесить отдельно все части дерева, то окажется, что от общей биомассы на долю веток, составляющих крону, приходится примерно 12 %, на долю пня с корнем – 15 %, а на долю ствола – 73 %.
Ствол – самая ценная часть дерева. Толщина ствола неодинакова в разных его частях. Каким бы толстым ни был ствол дерева у корня, на вершине он всегда становится тонким прутиком. Схематически ствол можно представить как конус. Не сговариваясь, так рисуют ствол дерева все дошкольники. Уменьшение диаметра ствола от корня к вершине принято называть сбежистостью. У хвойных деревьев сбежистость всегда бывает меньше, чем у лиственных. Меньше сбежистость у деревьев, растущих в лесу, в сравнении с деревьями, выросшими на свободе. Но даже у ствола одного дерева на разной высоте сбежистость неодинаковая – чем ближе к вершине, тем она больше. Слишком большая сбежистость у лесозаготовителей и деревообработчиков считается пороком. Ведь при пилении досок из кряжей с большой сбежистостыо очень много древесины идет в отходы. В деревянном строительстве обычно стены рубят из стволов хвойных деревьев, у которых довольно незначительная сбежистость. Но ее обязательно учитывают плотники при возведении бревенчатых строений. Ведь если бревна в срубе все время укладывать вершинной частью в одну сторону, то последний венец, на котором укрепляют стропила, не будет горизонтальным, а весь дом окажется перекошенным. Чтобы этого не случилось, каждое бревно следующего венца плотники кладут вершиной к противоположному углу сруба. Такой способ укладывания бревен вынужденный, но благодаря ему сруб становится более прочным и сбитым.
Поваленное дерево с отрубленными сучками и отпиленной вершиной лесорубы называют хлыстом. Хлыст полностью состоит из деловой древесины, которая идет прежде всего на механическую обработку. Современные лесозаготовители распиливают хлыст на три бревна: комлевое, срединное и вершинное. Наиболее ценная древесина в срединной и комлевой частях ствола. Комлевые бревна распиливают на кряжи, которые идут на выработку материалов специального назначения: палубных, авиационных, резонансных и ружейных кряжей. Палубные кряжи длиной от 3 до 6 м пилят только из стволов хвойных деревьев. Они идут на изготовление открытых и закрытых палуб на судах. Такая древесина должна быть очень прочной и не бояться постоянного воздействия влаги.
Старинные и современные названия: 1, 2, 3 – рассохи; 4, 5, 6 – ствол (стрела, щегла); 7 – комель; 8 – пень; 9 – корень
Ружейные кряжи, выпиленные из комлевой части березы и бука, идут на заготовки деревянных частей ружья: ложа, ствольных накладок прикладов и цевья. Слегка свилеватая древесина нижней части ствола этих деревьев отличается высокой прочностью и не поддается растрескиванию. Поэтому кряжи для топорищ и деталей музыкальных инструментов древоделы выпиливали именно из этой части ствола.
Схема разделки древесного ствола
Любое изделие из древесины изготавливается с учетом ее физико-механических свойств, которые зависят от породы дерева. Это относится и к изделиям, постоянно встречающимся в быту. Спички делают исключительно из мягкой и колкой древесины тополя и осины, катушки – из березы, паркет – из древесины твердых пород, например дуба и ясеня, а карандаши – из кедра и можжевельника.
Порой даже в самом простом изделии необходимо было применить несколько пород дерева. Об одном таком изделии в старинной русской загадке говорится: «Сам дубовый, пояс вязовый, а нос липовый». Нетрудно догадаться, что речь идет об обычном бочонке. Стенки и донышки бочонка делались из дуба по той причине, что древесина дуба очень прочная и отлично противостоит гнилостным микробам. У вяза древесина гибкая, вязкая и в то же время прочная – лучшей древесины для обручей не сыщешь. А древесина липы мягкая, вязкая и однородная – пробка из липы прочно и надежно закрывает отверстие в бочонке.
Где бы ни применялась древесина, мастера всегда должны учитывать ее физико-механические свойства. Только тогда скрипка будет иметь чистый и красивый звук, рубленая изба проживет не один десяток лет, долго не сотрется паркетный пол, мебель будет радовать красотой текстурного рисунка, не сломаются на ухабах лыжи.
Цвет, блеск, текстура, плотность и объемный вес, влажность, растрескивание, звукопроводность, электропроводность и коррозийная стойкость – все это физические свойства древесины. К механическим относятся: прочность, упругость, пластичность, хрупкость, вязкость, твердость, раскалываемость и износостойкость, а также способность древесины удерживать металлические крепления. Из множества известных древесных пород мастер выбирает ту, свойства которой больше отвечают назначению изделия.
Но прежде необходимо определить породу древесины. Вы уже знаете, что по листьям, хвое, коре, стволу, веткам, почкам, цветам и плодам довольно просто определить породу растущего дерева. Но чаще всего в руки мастера попадает древесина в виде окоренных кряжей, брусков, досок и других пиломатериалов. Как же в таких случаях определить, к какой породе относится древесина? Ответ на этот вопрос можно дать уже после изучения видимого невооруженным глазом строения древесины – макроструктуры. Поскольку древесина имеет волокнисто-слоистое строение, ее изучают на трех основных разрезах: торцовом или поперечном, тангентальном (или тангенциальном) и радиальном. Распиливая бревно поперек волокон, получают торцовый разрез, а раскалывая вдоль волокон – продольные разрезы: тангентальный и радиальный. Радиальный разрез можно получить только в том случае, если он проходит строго через сердцевину. Остальные же продольные разрезы, идущие параллельно сердцевине на любом расстоянии, будут называться тангентальными. Все доски, получаемые на пилораме, имеют тангентальные разрезы, за исключением двух досок, выпиленных из середины бревна, поэтому в практике тангентальные разрезы иногда называют досковыми.
Очень важным разрезом при определении древесины является торцовый. На нем видны сразу все основные части древесного ствола: сердцевина, древесина и кора. Для определения породы древесины на практике достаточно изучить макроструктуру небольшого куска дерева, который отпиливают от доски бруска или кряжа. Ориентируясь на годичные кольца, делают тангентальный и радиальный срезы. Все срезы тщательно отшлифовываются вначале крупнозернистой, а потом мелкозернистой наждачной бумагой. Необходимо также иметь под рукой лупу с пятидесятикратным увеличением, баночку с чистой водой и кисть.
В середине ствола многих деревьев хорошо видна сердцевина. Она состоит из рыхлых тканей, образованных в первые годы жизни дерева. Сердцевина пронизывает ствол дерева до самой вершины, каждую его ветку. У лиственных деревьев диаметр сердцевины чаще бывает больше, чем у хвойных. Очень большая сердцевина у бузины. Удалив сердцевину, можно довольно легко получить деревянную трубочку. Такие трубочки исстари шли у народных музыкантов на изготовление различных духовых инструментов: жалеек, свирелей и дудок. У большинства деревьев сердцевина на торцовом разрезе круглая, но есть породы с иной формой сердцевины. Сердцевина ольхи на торце напоминает форму треугольника, ясеня – квадрата, тополя – пятиугольника, а сердцевина дуба напоминает пятиконечную звезду.
На торце вокруг сердцевины концентрическими кольцами расположены годичные, или годовые, слои древесины. На радиальном разрезе годичные слои видны в виде параллельных полос, а на тангентальном – в виде извилистых линий. Каждый год дерево словно рубашку надевает новый слой древесины, а за счет этого ствол и ветки становятся толще.
Между древесиной и корой расположен тонкий слой живых клеток, называемый камбием. Большая часть клеток идет на строительство нового годичного слоя древесины и совсем незначительная часть – на образование коры. Кора состоит из двух слоев – пробкового и лубяного. Расположенный снаружи пробковый слой защищает древесину ствола от свирепых морозов, знойных солнечных лучей и механических повреждений. Лубяной слой коры проводит воду с выработанными в листьях органическими веществами по стволу вниз. В волокнах дуба происходит нисходящее сокодвижение.
Кора деревьев очень разнообразна по цвету (белая, серая, коричневая, зеленая, черная, красная) и по фактуре (гладкая, пластинчатая, трещиноватая и т. д.). Многообразно ее применение. Кора ивы и дуба содержит много дубильных веществ, используемых в медицине, а также в красильном деле и при выделке кожи. Из коры пробкового дуба вырезают пробки для посуды, а отходы служат заполнителем морских спасательных поясов. Хорошо развитый лубяной слой липы идет на плетение различных хозяйственных вещей.
Строение древесного ствола: 1 – пробковый слой; 2 – камбий; 3 – годовые кольца; 4 – сердцевина; 5 – сердцевинные лучи; 6 – лубяной слой
Основные разрезы ствола: А – торцовый или поперечный; Б – радиальный; В – тангентальный
Весной и ранним летом, когда в почве много влаги, древесина годичного слоя нарастает очень быстро, но ближе к осени рост ее замедляется и, наконец, зимой прекращается совсем. Это отражается на внешнем виде и на механических свойствах древесины годичного слоя: выросшая ранней весной бывает обычно более светлой и рыхлой, а поздней осенью – темной и плотной.
Если погода благоприятствует, то вырастает широкое годичное кольцо, а в суровое холодное лето образуются настолько узкие кольца, что их порой едва можно различить невооруженным глазом. У одних деревьев годичные кольца хорошо различимы, а у других они едва заметны. Но, как правило, у молодых деревьев годичные кольца шире, чем у старых. Даже один и тот же ствол дерева в различных участках имеет различную ширину годичных колец. В комлевой части дерева годичные слои уже, чем в середине или в вершинной части. Ширина годичных слоев зависит от места произрастания дерева. Например, годичные слои сосны, растущей в северных районах, уже годичных слоев южной сосны.
От ширины годичных колец зависят не только внешний вид древесины, но и механические свойства. Лучшей древесиной хвойных деревьев считается та, у которой более узкие годичные слои. Сосна с узкими годичными слоями и буровато-красной древесиной называется у мастеров рудовой и ценится очень высоко. Древесина сосны с широкими годичными слоями называется мяндовой. Прочность ее намного ниже рудовой.
Обратное явление наблюдается у древесины таких деревьев, как дуб и ясень. У них более прочной бывает древесина, имеющая широкие годичные слои. А у таких деревьев, как липа, осина, береза, клен и другие, ширина годичных колец не влияет на механические свойства древесины.
У многих деревьев на торце годичные слои представляют собой более или менее правильные окружности, но есть породы, у которых годичные слои образуют на торце волнистые замкнутые линии. К таким породам относится можжевельник: волнистость годовых колец для него – закономерность. Есть деревья, у которых годичные слои стали волнистыми из-за ненормальных условий роста. Волнистость годичных слоев в комлевой части клена и вяза повышает декоративность текстуры древесины.
Если внимательно рассмотреть торцевой разрез лиственных деревьев, то можно различить бесчисленные светлые или темные точки – это сосуды. У дуба, ясеня и вяза крупные сосуды расположены в районе ранней древесины в два-три ряда, образуя в каждом годичном слое хорошо различимые темные кольца. Поэтому эти деревья принято называть кольцесосудистыми. Как правило, кольцесосудистые деревья имеют тяжелую и прочную древесину.
У березы, осины и липы сосуды очень мелкие, едва различимые невооруженным глазом. Внутри годичного слоя сосуды распределены равномерно. Такие породы называют рассеяннососудистыми. У кольцесосудистых пород древесина бывает средней твердости и твердой, у рассеяннососудистых может быть разная. Например, у клена, яблони и березы она твердая, а у липы, осины и ольхи – мягкая.
Из корня по сосудам вверх к почкам и листьям подается вода с минеральными солями, происходит восходящее сокодвижение. Перерезая ранней весной сосуды древесины, заготовители собирают березовый сок – пасоку. Таким образом заготовляют и сок сахарного клена, идущий на выработку сахара. Есть деревья с горьким соком, например осина.
Типы сложения древесных пород: 1 – хвойные (сосна, ель, лиственница и др.); 2 – лиственные кольцесосудистые (дуб, вяз, ясень и др.); 3 – лиственные рассеяннососудистые (береза, осина, липа и др.)
Одновременно с приростом нового годичного слоя внутри ствола происходит постепенное отмирание более ранних годичных слоев, находящихся ближе к сердцевине. У некоторых деревьев отмершая внутри ствола древесина окрашивается в другой цвет, обычно более темный, чем вся остальная древесина. Отмершую древесину внутри ствола принято называть ядром, а породы, в которых оно образуется, – ядровыми.
Слой живой древесины, расположенный вокруг ядра, называют заболонью. Древесина заболони более насыщена влагой и менее прочна, чем выдержанная древесина ядра. Древесина ядра мало растрескивается, более устойчива к поражению различными грибками. Поэтому ядровая древесина ценилась всегда больше, чем заболонь. Насыщенная влагой древесина заболони при высыхании сильно растрескивается, разрывая заодно и ядро. Заготавливая небольшое количество древесины, некоторые мастера предпочитают сразу же перед сушкой стесывать с кряжа слой заболони. Без заболони ядровая древесина высыхает более равномерно. К ядровым породам относятся сосна, кедр, лиственница, можжевельник, дуб, ясень, яблоня и др. У другой группы деревьев древесина в центральной части ствола почти полностью отмирает, но не отличается от заболони по цвету. Такую древесину называют спелой, а породу – спелодревесной. Спелая древесина содержит меньше влаги, чем живая древесина, – ведь восходящее сокодвижение происходит только в слое живой древесины. К спелодревесным породам относятся ель и осина.
К третьей группе относят деревья, древесина которых в центре не отмирает и ничем не отличается от заболони. Древесина всего ствола полностью состоит из заболонных живых тканей, по которым происходит восходящее сокодвижение. Такие древесные породы называются заболонными. К заболонным породам относятся береза, липа, клен, груша и др.
Быть может, вы обращали внимание на то, что в березовой поленнице иногда попадаются поленца с бурым пятном в середине, очень похожим на ядро. Вы теперь знаете, что береза – безъядровая порода. Откуда же у нее появилось ядро? Дело в том, что это ядро не настоящее, а ложное. Ложное ядро в столярных изделиях портит внешний вид, его древесина имеет пониженную прочность. Отличить ложное ядро от настоящего не так уж трудно. Если у настоящего ядра граница между ним и заболонью идет строго по годичному слою, то у ложного она может пересекать годичные слои. Само же ложное ядро приобретает порой самую разнообразную окраску и причудливые очертания, напоминающие то звезду, то венчик экзотического цветка. Ложное ядро образуется только у лиственных деревьев, таких как береза, клен и ольха, а у хвойных его не бывает.
И в эти времена года, оказывается, не так уж трудно узнать дерево по характерному расположению почек, их величине и форме, по сережкам, стволу и ветвям. «Каково дерево, таковы и сучья», – говорится в пословице. У каждого дерева свои неповторимые формы, цвет и фактура сучьев. Они могут быть прямыми или изогнутыми, гладкими или узловатыми, с блестящей или матовой, коричневой, зеленой или серой корой.
Вершина ствола дерева вместе с сучьями образует крону. А у некоторых деревьев крона начинается чуть ли не от самой земли. Когда мы рассматриваем дерево с большого расстояния, особенно на светлом фоне снега или вечернего неба, сучья и ветки кроны сливаются в единое пятно, образуя характерный неповторимый силуэт. Силуэт кроны ели напоминает конус, и его никогда не спутаешь с силуэтом кедра, имеющим яйцевидную форму. Если крона кедра и ели начинается низко над землей, то у взрослой сосны она расположена ближе к вершине. У лиственных деревьев крона становится более выразительной после появления листвы, но и зимой по кроне легко узнать любое дерево. У березы вытянутая крона, а каскад ниспадающих тонких ветвей позволяет узнать ее даже на большом расстоянии. У ивы тоже тонкие ветки свисают подобно гирляндам, но крона у нее раскидистая.
Крона – это одна из трех основных частей дерева, выполняющая при его жизни определенные функции. Листья или хвоя кроны усваивают углерод из воздуха, образуя на солнце органические вещества, идущие на построение растительного организма дерева. Другая часть дерева – корни. Их можно сравнить с фундаментом и сваями, которые удерживают ствол дерева в вертикальном положении. У дуба корни-сваи уходят глубоко в землю. Поэтому выкорчевать дубовый пень не так-то легко, даже и бураны часто бывают бессильны перед дубом. У других деревьев, таких как ель, нет корней-свай, но хорошо развиты мощные горизонтальные корни, расположенные почти у самой поверхности. И если ель стоит где-нибудь близ опушки или на поляне, не защищенная другими деревьями, то ей не так-то легко выдержать порывы сильного ветра. Оттого так часто в лесу на открытых местах можно встретить вывороченные с корнем ели-выворотни. Но корни служат дереву не только фундаментом. Подземные труженики снабжают дерево водой и минеральными солями. Корни дуба добывают влагу глубоко под землей – им не страшна засуха. А корни ели берут только то, что находится в верхнем слое почвы.
Третья часть дерева – ствол. Он удерживает тяжелую крону и служит проводником питательных веществ, поступающих из корней (восходящие токи) и из листвы (нисходящие токи). В стволе хранятся запасы питательных веществ. Форма ствола зависит не только от породы дерева, но и от условий произрастания. Например, у сосны, выросшей в лесу, ствол прямой и длинный, а у сосны, выросшей на юру, открытом месте, – короткий, толстый и искривленный.
Если взвесить отдельно все части дерева, то окажется, что от общей биомассы на долю веток, составляющих крону, приходится примерно 12 %, на долю пня с корнем – 15 %, а на долю ствола – 73 %.
Ствол – самая ценная часть дерева. Толщина ствола неодинакова в разных его частях. Каким бы толстым ни был ствол дерева у корня, на вершине он всегда становится тонким прутиком. Схематически ствол можно представить как конус. Не сговариваясь, так рисуют ствол дерева все дошкольники. Уменьшение диаметра ствола от корня к вершине принято называть сбежистостью. У хвойных деревьев сбежистость всегда бывает меньше, чем у лиственных. Меньше сбежистость у деревьев, растущих в лесу, в сравнении с деревьями, выросшими на свободе. Но даже у ствола одного дерева на разной высоте сбежистость неодинаковая – чем ближе к вершине, тем она больше. Слишком большая сбежистость у лесозаготовителей и деревообработчиков считается пороком. Ведь при пилении досок из кряжей с большой сбежистостыо очень много древесины идет в отходы. В деревянном строительстве обычно стены рубят из стволов хвойных деревьев, у которых довольно незначительная сбежистость. Но ее обязательно учитывают плотники при возведении бревенчатых строений. Ведь если бревна в срубе все время укладывать вершинной частью в одну сторону, то последний венец, на котором укрепляют стропила, не будет горизонтальным, а весь дом окажется перекошенным. Чтобы этого не случилось, каждое бревно следующего венца плотники кладут вершиной к противоположному углу сруба. Такой способ укладывания бревен вынужденный, но благодаря ему сруб становится более прочным и сбитым.
Поваленное дерево с отрубленными сучками и отпиленной вершиной лесорубы называют хлыстом. Хлыст полностью состоит из деловой древесины, которая идет прежде всего на механическую обработку. Современные лесозаготовители распиливают хлыст на три бревна: комлевое, срединное и вершинное. Наиболее ценная древесина в срединной и комлевой частях ствола. Комлевые бревна распиливают на кряжи, которые идут на выработку материалов специального назначения: палубных, авиационных, резонансных и ружейных кряжей. Палубные кряжи длиной от 3 до 6 м пилят только из стволов хвойных деревьев. Они идут на изготовление открытых и закрытых палуб на судах. Такая древесина должна быть очень прочной и не бояться постоянного воздействия влаги.
Старинные и современные названия: 1, 2, 3 – рассохи; 4, 5, 6 – ствол (стрела, щегла); 7 – комель; 8 – пень; 9 – корень
Ружейные кряжи, выпиленные из комлевой части березы и бука, идут на заготовки деревянных частей ружья: ложа, ствольных накладок прикладов и цевья. Слегка свилеватая древесина нижней части ствола этих деревьев отличается высокой прочностью и не поддается растрескиванию. Поэтому кряжи для топорищ и деталей музыкальных инструментов древоделы выпиливали именно из этой части ствола.
Схема разделки древесного ствола
Любое изделие из древесины изготавливается с учетом ее физико-механических свойств, которые зависят от породы дерева. Это относится и к изделиям, постоянно встречающимся в быту. Спички делают исключительно из мягкой и колкой древесины тополя и осины, катушки – из березы, паркет – из древесины твердых пород, например дуба и ясеня, а карандаши – из кедра и можжевельника.
Порой даже в самом простом изделии необходимо было применить несколько пород дерева. Об одном таком изделии в старинной русской загадке говорится: «Сам дубовый, пояс вязовый, а нос липовый». Нетрудно догадаться, что речь идет об обычном бочонке. Стенки и донышки бочонка делались из дуба по той причине, что древесина дуба очень прочная и отлично противостоит гнилостным микробам. У вяза древесина гибкая, вязкая и в то же время прочная – лучшей древесины для обручей не сыщешь. А древесина липы мягкая, вязкая и однородная – пробка из липы прочно и надежно закрывает отверстие в бочонке.
Где бы ни применялась древесина, мастера всегда должны учитывать ее физико-механические свойства. Только тогда скрипка будет иметь чистый и красивый звук, рубленая изба проживет не один десяток лет, долго не сотрется паркетный пол, мебель будет радовать красотой текстурного рисунка, не сломаются на ухабах лыжи.
Цвет, блеск, текстура, плотность и объемный вес, влажность, растрескивание, звукопроводность, электропроводность и коррозийная стойкость – все это физические свойства древесины. К механическим относятся: прочность, упругость, пластичность, хрупкость, вязкость, твердость, раскалываемость и износостойкость, а также способность древесины удерживать металлические крепления. Из множества известных древесных пород мастер выбирает ту, свойства которой больше отвечают назначению изделия.
Но прежде необходимо определить породу древесины. Вы уже знаете, что по листьям, хвое, коре, стволу, веткам, почкам, цветам и плодам довольно просто определить породу растущего дерева. Но чаще всего в руки мастера попадает древесина в виде окоренных кряжей, брусков, досок и других пиломатериалов. Как же в таких случаях определить, к какой породе относится древесина? Ответ на этот вопрос можно дать уже после изучения видимого невооруженным глазом строения древесины – макроструктуры. Поскольку древесина имеет волокнисто-слоистое строение, ее изучают на трех основных разрезах: торцовом или поперечном, тангентальном (или тангенциальном) и радиальном. Распиливая бревно поперек волокон, получают торцовый разрез, а раскалывая вдоль волокон – продольные разрезы: тангентальный и радиальный. Радиальный разрез можно получить только в том случае, если он проходит строго через сердцевину. Остальные же продольные разрезы, идущие параллельно сердцевине на любом расстоянии, будут называться тангентальными. Все доски, получаемые на пилораме, имеют тангентальные разрезы, за исключением двух досок, выпиленных из середины бревна, поэтому в практике тангентальные разрезы иногда называют досковыми.
Очень важным разрезом при определении древесины является торцовый. На нем видны сразу все основные части древесного ствола: сердцевина, древесина и кора. Для определения породы древесины на практике достаточно изучить макроструктуру небольшого куска дерева, который отпиливают от доски бруска или кряжа. Ориентируясь на годичные кольца, делают тангентальный и радиальный срезы. Все срезы тщательно отшлифовываются вначале крупнозернистой, а потом мелкозернистой наждачной бумагой. Необходимо также иметь под рукой лупу с пятидесятикратным увеличением, баночку с чистой водой и кисть.
В середине ствола многих деревьев хорошо видна сердцевина. Она состоит из рыхлых тканей, образованных в первые годы жизни дерева. Сердцевина пронизывает ствол дерева до самой вершины, каждую его ветку. У лиственных деревьев диаметр сердцевины чаще бывает больше, чем у хвойных. Очень большая сердцевина у бузины. Удалив сердцевину, можно довольно легко получить деревянную трубочку. Такие трубочки исстари шли у народных музыкантов на изготовление различных духовых инструментов: жалеек, свирелей и дудок. У большинства деревьев сердцевина на торцовом разрезе круглая, но есть породы с иной формой сердцевины. Сердцевина ольхи на торце напоминает форму треугольника, ясеня – квадрата, тополя – пятиугольника, а сердцевина дуба напоминает пятиконечную звезду.
На торце вокруг сердцевины концентрическими кольцами расположены годичные, или годовые, слои древесины. На радиальном разрезе годичные слои видны в виде параллельных полос, а на тангентальном – в виде извилистых линий. Каждый год дерево словно рубашку надевает новый слой древесины, а за счет этого ствол и ветки становятся толще.
Между древесиной и корой расположен тонкий слой живых клеток, называемый камбием. Большая часть клеток идет на строительство нового годичного слоя древесины и совсем незначительная часть – на образование коры. Кора состоит из двух слоев – пробкового и лубяного. Расположенный снаружи пробковый слой защищает древесину ствола от свирепых морозов, знойных солнечных лучей и механических повреждений. Лубяной слой коры проводит воду с выработанными в листьях органическими веществами по стволу вниз. В волокнах дуба происходит нисходящее сокодвижение.
Кора деревьев очень разнообразна по цвету (белая, серая, коричневая, зеленая, черная, красная) и по фактуре (гладкая, пластинчатая, трещиноватая и т. д.). Многообразно ее применение. Кора ивы и дуба содержит много дубильных веществ, используемых в медицине, а также в красильном деле и при выделке кожи. Из коры пробкового дуба вырезают пробки для посуды, а отходы служат заполнителем морских спасательных поясов. Хорошо развитый лубяной слой липы идет на плетение различных хозяйственных вещей.
Строение древесного ствола: 1 – пробковый слой; 2 – камбий; 3 – годовые кольца; 4 – сердцевина; 5 – сердцевинные лучи; 6 – лубяной слой
Основные разрезы ствола: А – торцовый или поперечный; Б – радиальный; В – тангентальный
Весной и ранним летом, когда в почве много влаги, древесина годичного слоя нарастает очень быстро, но ближе к осени рост ее замедляется и, наконец, зимой прекращается совсем. Это отражается на внешнем виде и на механических свойствах древесины годичного слоя: выросшая ранней весной бывает обычно более светлой и рыхлой, а поздней осенью – темной и плотной.
Если погода благоприятствует, то вырастает широкое годичное кольцо, а в суровое холодное лето образуются настолько узкие кольца, что их порой едва можно различить невооруженным глазом. У одних деревьев годичные кольца хорошо различимы, а у других они едва заметны. Но, как правило, у молодых деревьев годичные кольца шире, чем у старых. Даже один и тот же ствол дерева в различных участках имеет различную ширину годичных колец. В комлевой части дерева годичные слои уже, чем в середине или в вершинной части. Ширина годичных слоев зависит от места произрастания дерева. Например, годичные слои сосны, растущей в северных районах, уже годичных слоев южной сосны.
От ширины годичных колец зависят не только внешний вид древесины, но и механические свойства. Лучшей древесиной хвойных деревьев считается та, у которой более узкие годичные слои. Сосна с узкими годичными слоями и буровато-красной древесиной называется у мастеров рудовой и ценится очень высоко. Древесина сосны с широкими годичными слоями называется мяндовой. Прочность ее намного ниже рудовой.
Обратное явление наблюдается у древесины таких деревьев, как дуб и ясень. У них более прочной бывает древесина, имеющая широкие годичные слои. А у таких деревьев, как липа, осина, береза, клен и другие, ширина годичных колец не влияет на механические свойства древесины.
У многих деревьев на торце годичные слои представляют собой более или менее правильные окружности, но есть породы, у которых годичные слои образуют на торце волнистые замкнутые линии. К таким породам относится можжевельник: волнистость годовых колец для него – закономерность. Есть деревья, у которых годичные слои стали волнистыми из-за ненормальных условий роста. Волнистость годичных слоев в комлевой части клена и вяза повышает декоративность текстуры древесины.
Если внимательно рассмотреть торцевой разрез лиственных деревьев, то можно различить бесчисленные светлые или темные точки – это сосуды. У дуба, ясеня и вяза крупные сосуды расположены в районе ранней древесины в два-три ряда, образуя в каждом годичном слое хорошо различимые темные кольца. Поэтому эти деревья принято называть кольцесосудистыми. Как правило, кольцесосудистые деревья имеют тяжелую и прочную древесину.
У березы, осины и липы сосуды очень мелкие, едва различимые невооруженным глазом. Внутри годичного слоя сосуды распределены равномерно. Такие породы называют рассеяннососудистыми. У кольцесосудистых пород древесина бывает средней твердости и твердой, у рассеяннососудистых может быть разная. Например, у клена, яблони и березы она твердая, а у липы, осины и ольхи – мягкая.
Из корня по сосудам вверх к почкам и листьям подается вода с минеральными солями, происходит восходящее сокодвижение. Перерезая ранней весной сосуды древесины, заготовители собирают березовый сок – пасоку. Таким образом заготовляют и сок сахарного клена, идущий на выработку сахара. Есть деревья с горьким соком, например осина.
Типы сложения древесных пород: 1 – хвойные (сосна, ель, лиственница и др.); 2 – лиственные кольцесосудистые (дуб, вяз, ясень и др.); 3 – лиственные рассеяннососудистые (береза, осина, липа и др.)
Одновременно с приростом нового годичного слоя внутри ствола происходит постепенное отмирание более ранних годичных слоев, находящихся ближе к сердцевине. У некоторых деревьев отмершая внутри ствола древесина окрашивается в другой цвет, обычно более темный, чем вся остальная древесина. Отмершую древесину внутри ствола принято называть ядром, а породы, в которых оно образуется, – ядровыми.
Слой живой древесины, расположенный вокруг ядра, называют заболонью. Древесина заболони более насыщена влагой и менее прочна, чем выдержанная древесина ядра. Древесина ядра мало растрескивается, более устойчива к поражению различными грибками. Поэтому ядровая древесина ценилась всегда больше, чем заболонь. Насыщенная влагой древесина заболони при высыхании сильно растрескивается, разрывая заодно и ядро. Заготавливая небольшое количество древесины, некоторые мастера предпочитают сразу же перед сушкой стесывать с кряжа слой заболони. Без заболони ядровая древесина высыхает более равномерно. К ядровым породам относятся сосна, кедр, лиственница, можжевельник, дуб, ясень, яблоня и др. У другой группы деревьев древесина в центральной части ствола почти полностью отмирает, но не отличается от заболони по цвету. Такую древесину называют спелой, а породу – спелодревесной. Спелая древесина содержит меньше влаги, чем живая древесина, – ведь восходящее сокодвижение происходит только в слое живой древесины. К спелодревесным породам относятся ель и осина.
К третьей группе относят деревья, древесина которых в центре не отмирает и ничем не отличается от заболони. Древесина всего ствола полностью состоит из заболонных живых тканей, по которым происходит восходящее сокодвижение. Такие древесные породы называются заболонными. К заболонным породам относятся береза, липа, клен, груша и др.
Быть может, вы обращали внимание на то, что в березовой поленнице иногда попадаются поленца с бурым пятном в середине, очень похожим на ядро. Вы теперь знаете, что береза – безъядровая порода. Откуда же у нее появилось ядро? Дело в том, что это ядро не настоящее, а ложное. Ложное ядро в столярных изделиях портит внешний вид, его древесина имеет пониженную прочность. Отличить ложное ядро от настоящего не так уж трудно. Если у настоящего ядра граница между ним и заболонью идет строго по годичному слою, то у ложного она может пересекать годичные слои. Само же ложное ядро приобретает порой самую разнообразную окраску и причудливые очертания, напоминающие то звезду, то венчик экзотического цветка. Ложное ядро образуется только у лиственных деревьев, таких как береза, клен и ольха, а у хвойных его не бывает.