Строение клеточной стенки

Срубленная древесина состоит из отмерших клеточных стенок и полостей клеток. В общепринятой схеме строения древесины в клеточной стенке выделены следующие слои:

М – межклеточный слой (истинную срединную пластинку);

Р – первичную и S – вторичную оболочку, составляющую большую часть клеточной стенки, которая в свою очередь включает три слоя:

S₁ – внешний слой; S₂ – средний и S₃ – внутренний.

Каждый слой клеточной стенки состоит из рядов целлюлозных микрофибрилл (ламеллы), ориентированных под определенным углом по отношению к оси клетки и между собой, имеют различную плотность упаковки.

Первичная оболочка тонкая с рыхлой упаковкой микрофибрилл, ориентированных по отношению к оси клетки под углом около 90°. Поэтому при механических воздействиях на древесину первоначальное разрушение идет по этому слою.

В первичных оболочках двух соседних клеток и межклеточном слое концентрация лигнина достигает до 70% от общего количества в клеточной стенке. Образуется сложная срединная пластинка, которая прочно соединяет клетки между собой. В световом микроскопе она видна в виде блестящих линий.

В слоях S₁, S₂, S₃ вторичной оболочки микрофибриллы имеют высокую плотность упаковки и различно ориентированы по отношению к продольной оси клетки (S₂ – 5 – 15°, S₁ – 45 – 60°, S₃ – 50 – 90°). Чем больше плотность упаковки микрофибрилл и меньше их угол наклона к оси клетки, тем выше прочность клеточной стенки.

Влияние строения клеточной стенки на свойства древесины.

Вещества образующие клеточную стенку, обладая высокой химической стойкостью, в большинстве своем, являются гидрофильными по отношению к воде, т.е. они самопроизвольно могут поглощать влагу из окружающей среды, причем, эта влага достаточно прочно удерживается этими веществами за счет химических водородных связей (атом водорода с молекулой кислорода).

Влага, которая проникает в клеточную стенку, располагается между целлюлозными фибриллами, отодвигая их друг от друга. В результате этого, уменьшается связь между фибриллами, и древесина становится менее прочной. Эта влага называется связанной и ее максимальное количество, которое может поместиться в клеточной стенке, составляет примерно 30% от массы абсолютно сухой древесины. Это значение одинаково у всех древесных пород и называется пределом насыщения клеточных стенок.

При испарении связанной влаги происходит сближение фибрилл между собой, при этом будут уменьшаться поперечные размеры клетки, она будет становиться тоньше.

Процесс уменьшения размеров называется усушка. Кроме этого, при сближении фибрилл между собой увеличиваются их межмолекулярные связи. В результате древесина становиться прочнее, но прочность древесины не одинакова в разных направлениях относительно оси клетки. Наибольшая прочность будет вдоль волокон, т.е. по длине клетки.

Кроме связанной влаги, в древесине при ее контакте с водой может находиться свободная влага, которая появляется после полного насыщения клеточных стенок. Эта влага располагается в полостях клеток. Она слабо связана с самой древесиной, может легко перемещаться, удаляться, мало влияет на свойства древесины.