Влияние особенностей анатомического строения древесины березы на ее проницаемость для жидкостей

Береза является одной из наиболее распространенных лиственных пород на территории России. Древесина березы обладает сравнительно высокими физико-механическими свойствами, но при этом имеет ряд недостатков. Отрицательные свойства березовой древесины могут быть нивелированы с помощью направленной модификации древесины за счет сквозной пропитки активными составами. По имеющимся данным, при сквозном пропитывании березовой древесины, не всегда наблюдается равномерная локализация пропиточного состава по ширине годичного слоя. Для выявления причин неравномерной локализации пропиточного раствора, были проведены исследования особенностей анатомического строения древесины березы по ширине годичного слоя. Для этого образцы размерами 20×20×100 мм (последний вдоль волокон) пропитывались кислотным красителем в автоклаве. После пропитки образцы выдерживались в течение суток при нормальных условиях для перераспределения красителя. Далее из центральной части окрашенных образцов выпиливались участки древесины размерами 20×20×20 мм. Из полученных образцов, имеющих неоднородное окрашивание по ширине годичного слоя, по стандартной методике изготавливались поперечные микросрезы древесины, на которых при помощи микроскопа и цифровой камеры производилось изучение особенностей распределения красителя в древесине. В целях изучения анатомических особенностей строения элементов древесины березы, локализованных в разных частях по ширине годичного слоя, осуществлялась мацерация древесной ткани, взятая из «ранней» и «поздней» зоны годичного слоя. Изучение микростроения полученных древесных волокон из различных частей годичного слоя проводилось в проходящем свете с помощью микроскопа и цифровой камеры. В ходе микроскопических исследований, с помощью программы ScopyFoto, были выполнены измерения параметров анатомических элементов, таких как длина, диаметр полостей, толщина клеточных стенок, а также количество и размеры пор. Полученные данные были обработаны с помощью инструментов Microsoft Excel и программы Statgraphics. В результате проведенных исследований установлено, что волокнистые трахеиды, располагающиеся в «поздней» зоне годичного слоя, в сравнении с трахеидами «ранней» зоны, имеют большие на 26% размеры полостей клеток, на 47% более толстые клеточные стенки, на 11,1% больше по ширине окаймленные поры, а также на 17% большее количество пор. Но по высоте поры волокнистых трахеид «ранней» зоны превышают высоту трахеид «поздней» зоны почти на 27,5%. По длине волокнистые трахеиды «ранней» и «поздней» зоны годичного слоя достоверных различий не имеют. Исходя из полученных данных, одной из причин неравномерного окрашивания годичного слоя березовой древесины по ширине, по-видимому, является разница показателей фильтрации пропиточного раствора, обусловленная различием ширины пор волокнистых трахеид в «ранней» и «поздней» зоне годичного слоя.

1. Абсалямов Р.Р., Поздеев Д.А., Абсалямова С.Л., Якимов М.В., Старков М.Н. Производительность березняков Удмуртской Республики // Лесной вестник. 2020. Т. 24. № 6. С. 12–18. DOI: 10.18698/2542-1468-2020-6-12-18

2. Амосова И.Б., Феклистов П.А. Анализ анатомического строения древесины березы // Вестник МГУЛ. Лесной вестник. 2009. № 2. С. 16–18.

3. Бенькова В.Е., Швейнгрубер Ф.Х. Анатомия древесины растений России. Берн, 2004. Ветчинникова Л.В., Титов А.Ф. Карельская береза: разновидность или самостоятельный вид? // ИВУЗ. Лесной журнал. 2020. № 1 (373). С. 26–48.

4. Вихров В.Е. Диагностические признаки древесины главнейших лесохозяйственных и лесопромышленных пород СССР. Рипол Классик, 1959.

5. Елисеев С.Г., Ермолин В.Н., Намятов А.В. Проницаемость древесины березы жидкостями // Хвойные бореальной зоны. 2014. Т. 32, № 5–6. С. 77–80.

6. Дмитренков А.И. и др. Исследование процесса пропитки древесины березы отработанным растительным маслом // Лесотехнический журнал. 2020. Т. 10. № 2 (38). С. 161–168.

7. Косиченко Н.Е., Вариводина И.Н., Неделина Н.Ю. Связь гистологического состава с шириной годичного слоя разных типов древесины // Политематический сетевой электронный научный журнал Кубанского государственного аграрного университета. 2012. № 75. С. 237–239.

8. Москалева В.Е. Строение древесины и его изменение при физических и механических воздействиях. М.: АН СССР. 1957.

9. Мягколиственные теснят хвойных: в рослесинфорге изучили динамику изменения породного состава лесного фонда // Рослесинфорг [сайт]. 2023. URL: https://roslesinforg.ru/news/all/3044/

10. Неделина Н.Ю. Эффективный способ определения гистологического состава древесины // Политематический сетевой электронный научный журнал Кубанского государственного аграрного университета. 2012. № 79. С. 340–352. EDN OYXGNT.

11. Паушева З.П. Практикум по цитологии растений: Изд. 2-е. М.: Колос. 1974. 288с.

12. Прозина М.Н. Ботаническая микротехника. М.: Высш. школа. 1960. 206 с.

13. Фурст Г.Г. Методы анатомо-гистохимического исследования растительных тканей. Москва: Наука, 1979. 155 с.

14. Яценко-Хмелевский А.А. Основы и методы анатомического исследования древесины. 1954.

15. Bhat K.M., Kärkkäinen M. Distinguishing between Betula pendula Roth. and Betula pubescens Ehrh. on the basis of wood anatomy. 1980.

16. Biziks V. et al. Changes in the microstructure of birch wood after hydrothermal treatment // Wood science and technology. 2013. Т. 47. С. 717–735.

17. Cirelli D., Jagels R., Tyree M.T. Toward an improved model of maple sap exudation: the location and role of osmotic barriers in sugar maple, butternut and white birch // Tree Physiology. 2008. Vol. 28, no. 8. P. 1145–1155.

18. Hellberg E., Carcaillet C. Wood anatomy of West European Betula: quantitative descriptions and applications for routine identification in paleoecological studies // Ecoscience. 2003. Vol. 10, no. 3. С. 370–379.

19. Luostarinen K., Hakkarainen K. Chemical composition of wood and its connection with wood anatomy in Betula pubescens // Scandinavian Journal of Forest Research. 2019. Т. 34. № 7. С. 577–584.

20. Petty J.A. Fluid flow through the vessels of birch wood // Journal of Experimental Botany. 1978. Т. 29. № 6. С. 1463–1469.

21. Platonov A.D. et al. Wood Quality along the Trunk Height of Birch and Aspen Growing in the Restoring Forests of Central Russia // Forests. 2022. Т. 13. № 11. С. 1758.

22. Sellin A., Rohejärv A., Rahi M. Distribution of vessel size, vessel density and xylem conducting efficiency within a crown of silver birch (Betula pendula) // Trees. 2008. Т. 22. С. 205–216.