Podstawa opracowania:

• WaŜny J.,Karyś J.: Ochrona budynków przed korozją biologiczna. Arkady, Warszawa 2001

• http://www.gazetagazeta.com/artman/publish/article_17525.shtml

Drzewo

• drzewo, które jest źródłem materiału drzewnego-drewna składa się z:-korzeni-pnia (strzały)-korony

• najwyŜszym drzewem świata jest sekwoja

• najmniejsze drzewka otrzymuje się w hodowlach bonsai (sosna wydmowa osiąga w takiej hodowli zaledwie 20 cm wysokości)

Budowa drewna (wg Côtégo 1982)

• rdzeń pozostałość pierwotnego pędu

• twardzie l składa się z obumarłych komórek, pełniących funkcje mechaniczne

• biel zawiera Ŝywe komórki miękiszowe, przewodzi wodę z korzeni do korony

• miazga (kambrium) posiada zdolność do samodzielnego podziału i wytwarzania nowych komórek, zdolność ta zapewnia przyrost masy drzewnej (zaraz po podziale komórki te ulęgają specjalizacji na włókna, cewki, naczynia)

• łyko transport cukrów z liści do wszystkich Ŝywych komórek drzewa

• kora pełni przede wszystkim funkcje ochronne

Rdzeń

• stanowi fizjologiczną oś pnia

• na przekroju widoczny jest w postaci ciemnej plamy

• stanowi element słaby mechanicznie i naraŜony w pierwszej kolejności na atak czynników biologicznych

Drewno

• tkanka ta stanowi największą objętość w drzewie

• drewno składa się z pojedynczych przyrostów rocznych zwanych słojami

• na przekroju poprzecznym są to dwubarwne koncentryczne pierścienie

Słoje roczne

• tkanka drzewna wytwarzana jest tylko wtedy, kiedy czynny jest cały system biologiczny drzewa

• przyrost następuje zazwyczaj na wiosnę i ustaje po paru tygodniach, czasem zachodzi przez cały rok

• szerokość słoja rocznego zaleŜy od gatunku drzewa, klimatu i siedliska, moŜe wynosić od dziesiątych części milimetra do kilku milimetrów rocznie

• późną jesienią, kiedy kończy się aktywność komórek miazgi przyrost kończy się wyraźną granicą

Przyczyna powstawania dwubarwnych pierścieni

• naczynia u gatunków liściastych pierścieniowo-naczyniowych oraz cewki u iglastych wytwarzane na początku sezonu wegetacyjnego –drewno wczesne ma duŜą średnic ę i relatywnie cienk ą ścian ę komórkow ą

• drewno pó źne ma odmiennie małe komórki o grubych ścianach , co sprawia, Ŝe jest to strefa przyrostu rocznego o największej twardości i wytrzymałości

• liściaste : wiosna wąski pas drewna wczesnego, gruby pas drewna późnego

• iglaste : szeroka warstw drewna wczesnego, cienka warstwa drewna późnego

• WNIOSEK!drewno iglaste ma mniejszą gęstość i wytrzymałość od drewna liściastego

Biel i twardziel – proces twardzielowania• po przekroczeniu przez drzewo pewnego wieku (sosna 20-40 lat, niektóre

gatunki nawet 100 lat) zaczynają się zmiany w warstwach przyrdzeniowychdrzewna, prowadzące do powstania twardzieli

• funkcje przewodzenia wody i soli mineralnych przejmują komórki słojów zewnętrznych

• początkową faza tych procesów jest

� zanik przewodzenia wody przez centralną strefę pnia� spadek ciśnienia wody � zmniejszenie wilgotności

• powoduje to stopniowe obumieranie komórek, a jej wnętrze stopniowo wypełniają związki organiczne:

� gumy� fenole� Ŝywice� garbniki � substancje oleiste� substancje aromatyczne

• w wyniku procesu twardzielownia� zmniejsza się porowatość twradzieli� zwiększa odporność biologiczna, poniewaŜ odkładane substancje

są toksyczne dla czynników biologicznych� zwiększa gęstość� zmniejsza wilgotność i higroskopijność

� zazwyczaj obszar ten wykazuje intensywne ciemniejsze zabarwienie -wywołane utlenianiem się garbników i substancji fenolowych

• ANOMALIA� jesion, świerk, jodła - róŜnice w zabarwieniu bielu i twardzieli są prawie

niezauwaŜalne� buk nie wytwarza twardieli

• UWAGA

� odporność bielu na biodegradację jest znacznie mniejsza niŜ twardzieli� tuŜ po ścięciu drzewa zgromadzona w bielu woda, cukry i skrobia jest

przyczyną ataku grzybów barwiących drewno ( sinizna i pleśń) oraz owadów

� drewno powinno by ć poddane natychmiast ochronie chemicznej lub suszeniu

Miazga (kambrium)

• cienka warstwa miazgi znajduje się na granicy drewna i łyka

• jest najdłuŜej Ŝyjącą tkanką drzewa

• w następstwie podziału powstają dwie nowe komórki, z których jedna pozostaje zawsze komórką twórcza miazgi, natomiast druga przeobraŜa się w komórkę tkanki drzewnej od środka lub tkanki łyka od zewnątrz

• podział promieniowy komórek miazgi w kierunku drewna zachodzi 10-krotnie szybciej niŜ w kierunku łyka

1 podział

K m. K m.

K d.

2 podział

K m. K m.

K d.

10 podział

K m. K m.

K d.

11 podział

K m. K m.

K ł.

Łyko

• stosunkowo wąską warstwa Ŝywych komórek

• bierze udział w przewodzeniu asymilantów(cukrów) z liści do wszystkich komórek drzewa

Kora

• wytwarzana jest przez tkankę korkotwórczą (fellogen) znajdująca się na zewnątrz łyka

• zbudowana jest z martwych komórek - wypełnionych powietrzem, o ścianach silnie przesyconych suberyną(substancja woskowa)

• pełni role warstwy ochraniającej przed czynnikami zewnętrznymi, takimi jak:

� temperatura (powietrze w komórkach)� woda (suberyna w ścianach komórek)� grzyby� owady

Promienie rdzeniowe

• biegną poziomo w poprzek drewna, miazgi, i łyka

• przewodzą substancje odŜywcze w poprzek pnia

• gromadzą substancje zapasowe

• osłabiają tkankę drewna poniewaŜ:

� składające się na nie komórki miękiszowe mają małą wytrzymałości

� powodują zaburzenia w ciągłej, podłuŜnej strukturze włókien

Przewody Ŝywiczne

• występują u niektórych gatunków drzew iglastych (modrzew, sosna)

• puste przestrzenie w tkance drzewnej (widoczne na przekroju poprzecznym), których wnętrze wyścielone jest specjalnymi komórkami miękiszowymi – Ŝywicorodnymi, (wytwarzającymi Ŝywicę do wnętrza kanałów)

• tworzą wzajemnie powiązany system kanałów wzdłuŜ i poprzek pnia

• po „zranieniu” drzewa Ŝywica wycieka na zewnątrz i chroni uszkodzone miejsce do czasu zrośnięcia

• niektóre gatunki liściaste maja rurki mleczne , podobne do przewodów Ŝywicznych, które wytwarzają substancje gumowo-Ŝywiczne – lateks

Submikroskopowa budowa drewna (chemiczna)

• ściana komórki zbudowana jest z:� celulozy� ligniny� hemicelulozy� substancji ekstrakcyjnych

• o właściwościach wytrzymałościowych drewna decyduje materiał ścianek poszczególnych komórek, ich grubość, jak równieŜ sposób wzajemnego ich połączenia

• wpływ na:

• wytrzymałość na rozciąganie ma – ułoŜenie włókien celulozy

• wytrzymałość na ściskanie ma – hemiceluloza i lignina

Udział procentowy poszczególnych substancji

celuloza ok. 50%

hemiceluloza 20-30%

lignina 20-30%

substancje ekstarkcyjne

Glikoza• prosty cukier powstały w procesie fotosyntezy, przy udziale energii

słonecznej, absorbowanej przez katalizator obecny w liściach – chlorofil

• glikoza ma znacznie wyŜszy poziom energetyczny niŜ produkty wyjściowe woda i dwutlenek węgla

� 6H2O+6CO2→C6H12O6+6O

� przy spalaniu zachodzi proces odwrotny uwalniający duŜe ilości energii

• w roślinie energii ta zuŜywana jest do

� podtrzymywania procesów Ŝyciowych� przetwarzana jest na skrobię – i magazynowana, jako substancja zapasowa

na okres spoczynku� największa część cukrów wykorzystywana jest do budowy struktur

celulozowych – szkielet stwardniałej części drewna

Celuloza• wielocukier (polisacharyd) o wzorze (C6H10 O5)

• liniowy polimer złoŜony z reszt glikozydowych połączonych mostkami tlenowymi

• stopień polimeryzacji wynosi 300 – 10 000

• wytrzymałość mechaniczna celulozy wzrasta wraz ze wzrostem stopnia polimeryzacji

• stanowi 50 % składu ściany komórki i spełnia funkcję szkieletu, wypełnionego hemiceluloza i ligniną

• jest głównym czynnikiem decydującym o mechanicznych właściwościach drewna

• UWAGA!� grzyby w wyniku działania enzymów celulolitycznych powodują hydroliz ę

celulozy i stopniowy podział łańcuchów celulozy na coraz krótsze fragmenty aŜ do pojedynczych cząstek glikozy

� w wyniku tego procesu wytrzymałość komórek maleje

Hemiceluloza

• polisacharyd, zbudowany z więcej niŜ jednego rodzaju cukru:

� glikoza� ksyloza� galktoza� mannoza� ramnoza� fukoza� pochodne kwasu uronowego

• stopień polimeryzacji rzadko przekracza 200

• pod wpływem działania enzymów wytwarzanych przez grzyby w pierwszej kolejności ulegają hydrolizie

Lignina

• złoŜony trójwymiarowy polimer związków fenolowych (pochodne benzenu)

• funkcje:

�wypełnia celulozową strukturę szkieletową

� nadaje ścianie komórki duŜą sztywność

� nie wchłania wilgoci, zatem nie powoduje pęcznienia drewna

Substancje ekstrakcyjne

• dają się wyodrębnić za pomocą wody lub rozpuszczalnika

• wypełniają ściany komórkowe strefy twardzielowej

• naleŜą do nich:

� Ŝywica� guma,� garbniki� barwniki� olejki eteryczne� woskotłuszcze� skrobia� proteiny (białka)� związki nieorganiczne - krzemiany