Upload
others
View
3
Download
0
Embed Size (px)
Citation preview
1
Puusta pintaa syvemmältä
Pekka Saranpää
MetsäntutkimuslaitosVantaan tutkimuskeskus
TKK Puunjalostustekniikka PUU-19.210Pekka Saranpää 20.1.2005
Puun eri osat
• puulla voidaan erottaarakenteellisesti jatoiminnallisesti kolmeerilaista osaa: – juuristo– runko– sekä oksat ja latvus
Pekka Saranpää 20.1.2005
Puun eri osat
• puun rungolla on kolmetärkeää tehtävää:– tukirakenne– vedenkuljetus– sekä ravinteiden varasto
Pekka Saranpää 20.1.2005
Rungon solukko huolehtii nestevirtauksesta
Suurimmissa puissaveden täytyy nousta jopa100 metrin matka tyveltälatvaan:– paine-ero on suuri tyven
ja latvan välillä– puun solukon on oltava
kestävä
2
Pekka Saranpää 20.1.2005
läpimitan muutos, mm
0
5
10
15
20
25
30
17.5 1.6. 1.7. 1.8. 1.9. 1.10. 1.11.
Kasvupanta
Rungon läpimitan muutokset näkyvät erivuorokauden aikoina: runko turpoaa yöllä jakutistuu päivällä
Pekka Saranpää 20.1.2005
Millainen on puun rungon solurakenne?
Pintapuu elimanto kuljettaaja varastoi vettä
Sydänpuu on täysin kuolluttasolukkoa
Pekka Saranpää 20.1.2005
Puussa erotetaan kolme leikkaussuuntaa
• poikkileikkaus (P)• pinnanmyötäinen (T)• säteensuuntainen (S) leikkaus
Pekka Saranpää 20.1.2005
Miten puusolukko muodostuu?
kuori nila jälsi jakaantuvat solut puutunut solukko
3
Pekka Saranpää 20.1.2005
0
10
20
30
40
50
60
0 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55
µm
JUNE JULY AUGUST
earlywood latewood
lumen diameter
double wall thickness
Pekka Saranpää 20.1.2005
____ 1 mmkuitujen läpimitta putkiloiden läpimittaØ 20-40 µm 30-130 µm 150-350 µm
Havupuu Lehtipuut: haja- ja kehäputkiloisetkuusi koivu tammi
Pekka Saranpää 20.1.2005
Havupuut
• Suurin osa solukosta on pitkiä kuituja eliputkisoluja
• Kuusen putkisolujenpituus vaihtelee 1–4 mm
Pekka Saranpää 20.1.2005
kevätpuu kesäpuu
Havupuut
• Putkisolujenrakenne on erilainenkevätpuussa jakesäpuussa.
• Yhdessä nemuodostavatvuosiluston.
4
Pekka Saranpää 20.1.2005
Pitkittäissolut: trakeidit eli putkisolut, tracheids
kevätpuu, kesäpuu; earlywood and latewoodkesäpuussa soluseinän kaksinkertainen paksuuson suurempi kuin soluontelon läpimitta jaettuna
kahdella (Mork’s definition)⇒ vuosilusto, growth ring, annual ring
cf. valevuosilustot, false rings, latewood voiaiheutua keväthalloista tai kasvukauden
aikaisesta kuivuudesta
Havupuut
Pekka Saranpää 20.1.2005
Trakeidit eli putkisolutläpimitta 25--23 µm tangentin
suunnassa ja30--21 µm in säteen suunnassa
Pituus vaihtelee 1--4 mm, kesäpuussa 10 % pidempiä
Araucaria cunninghamii jopa 11 mm
Havupuut
Pekka Saranpää 20.1.2005
Kesäpuun selluloosapitoisuus on korkeampi kuin kevätpuussa,
Kesäpuun tiheys on korkeampi,(810--920 kgm-3) verrattuna kevätpuuhun
(300--370 kgm-3)
Havupuut
Pekka Saranpää 20.1.2005
Bordered pitsrengashuokoset
Kahden putkisolun välilläHuokospari
Sekundaarisenästä muodostunutrengas peittää huokoskammion
Keskellä oleva ohut kalvomuodostunut keskilevystä ja
primaariseinästä
Havupuut
5
Pekka Saranpää 20.1.2005
Bordered pitsrengashuokoset
Paksuuntunut keskiosa: torusYmpäröivässä margossa on pieniä
aukkoja,
6
Pekka Saranpää 20.1.2005
Ydinsäteet RaysYksiriviset Uniseriate
Pihkatiehyeelliset Fusiform raysHomosellulaariset: vain tylppysoluja
Heterosellulaariset, tylppysolujenlisäksi 1--3 riviä putkisoluja reunoilla
Hammaspaksunnoksia putkisolujenseinissä: mänty
Ristikentän huokoset
Ydinsäteet
Pekka Saranpää 20.1.2005
Ristikentän huokoset
Cross-field pits
Hammas-paksunnokset
putkisolunseinämissä
Yksirivinen japihkatiehyeellinen
ydinsädePutkisoluja ylä- ja
alaosassa
Pekka Saranpää 20.1.2005
Lehtipuut
Putkilon soluja japuusyitä pituus 0,8-1,0
mm
Vuosilustossavoidaan erottaasuuriläpimittaisia
putkiloita, jotka ovatsolusulautumia.
Pekka Saranpää 20.1.2005
Aukkolevyt Perforation platesYksiaukkoiset Simple perforations
mm. haapa, pajutPorrasmaiset, tikapuumaiset
Scalariform perforationsBetula pendula rauduskoivulla 14
pienaaBetula pubescens hieskoivulla 21
pienaa
Lehtipuut
7
Pekka Saranpää 20.1.2005
Aukkolevyt Perforation platesYksiaukkoiset Tikapuumaiset; reiälliset
Simple perforations Scalariform perforations
Lehtipuut
Pekka Saranpää 20.1.2005
Neljä pääsolutyyppiä: putkilot, putkisolut, puusyyt jatylppysolut
Putkisolut, trakeidit eivät yleisiäPuusyyt, paksu, voimakkaasti puutunut soluseinä,lisäävät puun lujuuttaPienet, rakomaiset huokoset
Lehtipuut
Pekka Saranpää 20.1.2005
Kehäputkiloinenputkiloita ja puusyitä0,1--0,4 mm (2 m)
Hajaputkiloiset Diffuse porousKehäputkiloiset Ring porous
Suuret kevätpuuputkilot (tammiQuercus, jalava Ulmus, saarni
Fraxinus)Pienet kesäpuun putkilot
PitkittäistylppyVarastosolukkoa (tärkkelys,
rasvat)
Lehtipuut
Pekka Saranpää 20.1.2005
Esimerkki puu rakenteen monimuotoisuudesta
8
Pekka Saranpää 20.1.2005
TectonagrandisTeakinitial
boundary parenchyma
Chlorophoraexcelsa
Irokoparatracheal
aliform confluent
Pekka Saranpää 20.1.2005
Vertikaalisysteemi
Vain tylppysolukkoaYksi-, kaksi- ja moniriviset y.s.
Homogeeniset tai heterogeenisety.s.: reunoilla joko vaaka- ja/tai
pystysoluja
Ydinsäteet
Pekka Saranpää 20.1.2005
Ydinsäteiden koko vaihtelevaTammella suuria, jopa yli 30 solua
leveitäHaavalla yksisoluisia
Tilavuudesta suurempi osuus kuinhavupuilla koivulla 10--15 %
Ydinsäteet
Pekka Saranpää 20.1.2005
ONKO PUUN RAKENNE JA KEMIALLINEN KOOSTUMUS
SAMANLAINEN RUNGON ERI OSISSA?
EI!
9
Pekka Saranpää 20.1.2005
NuorpuuNuorpuu-- elieli ydinpuuydinpuu
CorewoodCorewood, juvenile wood, juvenile wood
HeartwoodHeartwood
SydSydäänpuunpuu SapwoodSapwood
PintapuuPintapuu
KuusiKuusi, Norway spruce, Norway spruce
< 10 < 10 lustoalustoa
Pekka Saranpää 20.1.2005
PUUN OMINAISUUKSIEN VAIHTELU
•Vuosiluston sisäinen vaihtelu: kevät-kesäpuu
•Kasvupaikkojen välinen vaihtelu: ravinteisuus
•Runkojen välinen vaihtelu: perinnöllinen vaihtelu, kilpailu
•Rungon sisäinen vaihtelu: nuorpuu, sydän-pintapuu
Pekka Saranpää 20.1.2005
Ydinpuu Kevätpuu
kesäpuuLyly __________________
0,1 mmPekka Saranpää 20.1.2005
Tracheid length of Norway spruce
1 m
4 m8 m
R2 = 0,93
R2 = 0,95
R2 = 0,96
0.5
1.0
1.5
2.0
2.5
3.0
3.5
4.0
4.5
0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100 110 120 130 140
Etäisyys ytimestä, mm
mm
Log. (1 m)
Log. (4 m)
Log. (8 m)
Log. (12 m)
KuusenKuusen putkisolujenputkisolujen pituudenpituuden kasvukasvu ytimestytimestää pintaanpintaan
10
Pekka Saranpää 20.1.2005
Vaikuttaako kasvunopeus puunrakenteeseen ja kuitujen
ominaisuuksiin?
Pekka Saranpää 20.1.2005
Growth ring widthFlakaliden experiment
lannoitus
control
0,0
1,0
2,0
3,0
4,0
0 5 10 15 20 25Ring no. from the pith
Kasvunopeuden vaikutus: lustonleveys
Pekka Saranpää 20.1.2005
Kuusikuidun pituus
0,5
1,0
1,5
2,0
2,5
3,0
3,5
0 20 40 60 80Ydin Kuori
Etäisyys ytimestä, mm
mm
hitaasti kasvanut
lannoitettu
• Kuidun pituus kasvaavoimakkaasti puun iänmyötä, ts. lyhyimmätkuidut ovat puunytimessä
• Voimakas lannoituslisää kuusen kasvua jalyhentää kuituja
Kasvunopeus vaikutus puun rakenteeseen
Pekka Saranpää 20.1.2005
Kasvunopeuden lisäys vaikuttaa myöskuituseinämän paksuuteen
hitaasti kasvanut
Poikkileikkaus nähtynä mikroskoopissa
lannoitettu
11
Pekka Saranpää 20.1.2005
Voidaanko puulaji tunnistaa rakenteen avulla?
Pekka Saranpää 20.1.2005
Albergan kartanonkunnostus aloitettiin v.
1992
• Rakennutti konsuli FeodorKiseleff vuonna 1874
• Seinien laudoitus peräisin Havannasta tuoduistaraakasokerin kuljetuslaatikoista
Pekka Saranpää 20.1.2005
Molemmin puolinrapattu piirurunko
Laudat hyvin leveitä, jopa 60 cm, punertavia.Mahonkia?
Pekka Saranpää 20.1.2005
• Puuaine on väriltäänkellertävän ruskeaa, javuosilustot erottuvatselvästi
• Vaihettuminenkevätpuustakesäpuuksi on asteittainen
Kyseessä on havupuu!
Laudan pintahionnanjälkeen
12
Pekka Saranpää 20.1.2005
Vertailun kohteenametsämänty
Säteen suuntainenleike, jossa näkyymikroskoopissahuokosten rakennesolujen välillä
Pekka Saranpää 20.1.2005
Tuntomerkit syötettiinpuulajitunnistusohjelmaan, joka antoi kolmevaihtoehtoa:
– Pinus strobus– Pinus monticola– Pinus lambertiana
Todennäköisin strobus-mänty eli Pinus strobus
Pekka Saranpää 20.1.2005
Valokuvat © Metla/Pekka Saranpää© Metla/Erkki Oksanen