Гниение древесины

Гниение древесины

ГНИЕНИЕ ДРЕВЕСИНЫ, процесс, широко распространенный в природе. Гниению подвергается не только мертвая древесина, но и древесина растущих деревьев. Гниение древесины в большинстве случаев вызывается паразитными и сапрофитными грибами. Грибы, вызывающие гниль древесины, относятся по преимуществу к классу базидиальных грибов, к группе т. н. гифомицетов (частично-трутовиков). Споры этих грибов, попадая в древесину, там прорастают и образуют гифы, которые, выделяя особые ферменты, постепенно разрушают древесину. Главнейшими ферментами, под действием которых происходит разрушение древесины, являются целлюлаза, растворяющая целлюлозу, и лигниназа, растворяющая древесинные вещества. Характерной особенностью гнили является изменение цвета древесины, ее механических, физических и химических свойств. В конечной стадии гниения гнилая древесина становится или светлее или темнее окружающей ее здоровой древесины и в зависимости от этого можно различать: 1) белую гниль (светлые цвета: белый, желтый и прочие) и 2) бурую гниль (темные цвета: бурый, темно-коричневый, красный и другие). Гнилая древесина отличается от здоровой своей меньшей прочностью и меньшим удельным весом. Наряду с изменением механических свойств при гниении древесины происходит также изменение и ее физической структуры. Различают следующие структуры гнилей: 1) пластинчатую, 2) призматическую, 3) порошкообразную, 4) ямчатую. Все разнообразные виды грибных гнилей сводятся Фальком к двум типам: коррозионному и деструктивному.

Коррозионный тип гниения характеризуется тем, что в древесине появляются видимые простым глазом белые пятна целлюлозы, а затем пустоты и ямки; древесина при этом типе гниения сохраняет свою связанность. При деструктивном типе гниения древесина становится темно-коричневой, как бы обугленной, и в ней появляются видимые простым глазом трещины, она распадается на отдельные призматические кусочки и делается трухлявой, так  что легко перетирается между пальцами в порошок. Химические изменения, происходящие при гниении, являются следствием воздействия на древесину различных ферментов, выделяемых гифами гриба.

А. Грибные гнили растущих деревьев. В зависимости от места появления гнили в живом дереве различают гниль корневую, стволовую и вершинную. Корневая гниль, начинаясь в корнях, обычно заходит также и в ствол; стволовые гнили в свою очередь, при сильном разложении иногда переходят в корневые. По месту расположения в стволе можно различать гнили: 1) сердцевинную, 2) периферическую и 3) смешанную.

Наиболее часто встречающиеся гнили растущих хвойных и лиственных деревьев:

1. Сердцевинная гниль сосны и лиственницы, вызываемая грибом Trametes pini Fr. (сосновая губка). Гниль от этого гриба встречается на живых соснах и лиственницах начиная от 40—50 лет, и количество зараженных деревьев с возрастом увеличивается. У ели гниль, подобная описанной, вызывается грибом Trametes abietis Karst.

2. Сердцевинная гниль лиственницы, вызываемая грибом Fomes officinalis Fr. (лиственничная губка).

3. Гниль ели и пихты, вызываемая грибом Polyporus borealis Fr. Гниль обычно сосредоточена в сердцевинной части ствола и не заходит по стволу выше 1—2 м.

4. Корневая гниль, ели, сосны и пихты, вызываемая грибом Fomes annosus Fr. (корневая губка). Древесина в конечной стадии заболевания становится ячеистой, дряблой («ситовой»). Гниль заходит в ствол на высоту от 6 до 10 м. Как показывают наблюдения, заражение мало связано с возрастом дерева, и гриб нападает как на молодые (5—10-летние) деревья, так и на старые.

5. Корневая гниль сосны и лиственницы, вызываемая грибом Polyporus Schweinitzii Fr. Эта гниль в свежем виде имеет сильный скипидарный запах. В большинстве случаев гниль не заходит по стволу выше 1—1,5 м. На сосне гниль, подобная описанной выше, вызывается грибом Poria vaporaria Fr.

6. Сердцевинная гниль лиственных пород, вызываемая грибом Fomes igniarius Fr. (ложный трутовик), встречается на всех лиственных породах, но особенно часто на осине. (Заражение сосны обычно происходит через раны, обломанные сучки, поврежденную кору и пр.).

7. Гниль березы, вызываемая грибом Polyporus betulinus Fr. Эта гниль встречается на живых деревьях довольно редко, т. к. гриб нападает гл. обр. на поврежденные и засыхающие деревья. Обычно гриб встречается на березах, поврежденных пожарами.

8. Гниль березы, бука и других лиственных пород деревьев от гриба Fomes fomentarius Fr. (настоящий трутовик).

9. Сердцевинная гниль дуба вызывается грибом Polyporus dryophilus Berk. Эта гниль дуба является наиболее распространенной, обычно занимает по высоте значительную часть ствола; по диаметру же неразрушенной остается только узкая полоска заболони.

10. Сердцевинная гниль дуба, вызываемая грибом Polyporus sulphureus Fr., встречается реже, чем предыдущая. Зараженная древесина дуба в конечной стадии приобретает однообразную бурую окраску, и в ней появляются многочисленные трещины, в которых наблюдается скопление толстых, похожих на замшу пленок грибницы. Грибом заражаются деревья различного возраста, но чаще всего им бывают заражены старые парковые деревья. Гниль дуба, очень сходная с описанной, вызывается также грибом Daedalea quercina Pers. На старых засыхающих дубах иногда довольно часто встречается гниль от гриба Stereum frustulosum Fr. Гниль эта относится к типу смешанной.

Б. Гнили растущих деревьев смешанного происхождения. Кроме гнили грибного происхождения, в природе встречаются также гнили смешанного происхождения, образующиеся вследствие воздействия сапрофитных грибов на части древесины, отмершие в силу физиологических процессов. Начальной причиной этих гнилей является поранение древесины (например, затески, ушибы) или корней. По своему цвету эти гнили относятся к типу бурых, и характерной их особенностью является медленный рост. По месту расположения в стволе эти гнили можно разделить на следующие типы: а) стволовую заболонную (заболонок), б) напенную заболонную, в) сердцевинную вершинную, происходящую часто от слома вершины или пасынка, и г) сердцевинную напенную гниль (напеныш, подпар), происходящую от поранения корней и поднимающуюся по стволу дерева на несколько метров.

В. Гниль древесины на лесных складах и в строениях. Заготовленная и обработанная древесина, лежащая на складах или употребленная при постройках, также подвергается нападению грибов, вызывающих ее повреждение: гниль древесины или окраску ее. Грибы, вызывающие загнивание срубленной древесины, довольно многочисленны и б. ч. относятся к группе гименомицетов. Из грибов, вызывающих гниль хвойной древесины (сосны, ели) на складах, чаще всего встречаются Lenzites sepiaria Fr., Poria vaporaria Fr., Polyporus destructor Fr. Гниль, вызываемая этими грибами, относится к типу бурой гнили и характеризуется образованием трещин и присутствием грибницы. Главнейшим условием, благоприятствующим заражению и развитию гнили на складах, является влажность древесины. Поэтому для предупреждения развития заражения древесины на складах необходимо такое устройство складов и укладка в них материалов, при которых древесина легко бы проветривалась и быстро сохла. Из дефектов древесины, характеризующихся окраской ее, можно отметить синеву древесины хвойных, вызываемую грибом Ceratostomella pilifera Wint.; порозовение древесины хвойных, вызываемое грибами из рода Fusarium; зеленую окраску древесины, вызываемую грибом Chlorosplenium aeruginascens Karst, и другими. Из них наибольший экономический вред причиняет синева древесины, которая сильно распространяется на лесных материалах и вызывает громадные убытки вследствие того, что засинелая древесина продается со скидкой, доходящей до 25%. Гниль древесины в постройках вызывается грибами, известными под названием грибов домовых.

Гниение древесины, разложение древесины деятельностью микроорганизмов при наличии известных физических и химических условий. В зависимости от характера этих условий (степень доступа воздуха и воды, температуры, присутствие неорганических и органических соединений), вида биологических деятелей разложения и природы древесины, разложение идет различными путями, давая гниение различных видов. Наиболее типичны из них: уничтожение (тление) и перегнивание. Процессом уничтожения, или тления (также сухого гниения), называют процесс разложения, после которого не остается никакого или почти никакого твердого остатка, а продукты разложения рассеиваются в виде газов, главным образом, углекислоты и воды. Уничтожение есть процесс существенно аэробный, возможный только при изобильном доступе кислорода, и может быть названо медленным сгоранием. Перегнивание - процесс разложения, оставляющий твердый остаток в виде черной или темно-бурой массы нейтральной или щелочной реакции (лесной перегной, гумус). Оно происходит при недостатке кислорода и в присутствии влаги. При избытке влаги образуется перегной кислый (торф, луговая черная земля). Дальнейшее гниение торфа ведет к углеобразованию. Наконец, гниение содержащих жир и воск растительных остатков под водой, в отсутствии кислорода, дает начало анаэробному восстановительному процессу с сероводородным брожением, приводящему к битуминизации (сапропель). Действительные процессы в природе обычно меняют свой характер с течением времени и колеблются между вышеуказанными крайними типами.

С химической стороны гниение древесины в природе представляется качественно и количественно весьма различным, в зависимости от того, какие именно составные части растительных остатков признаны исходным материалом для углистых пород. Гоппе-Зейлер (1889 год) указал на участие лигнина в образовании гуминовых кислот торфа и каменного угля. Но, согласно исследованиям Роза и Лисса (1917 год), при тлении дерева содержание целлюлозы постепенно понижается, а метоксильные числа, признанные ими за количественную характеристику лигнина, и растворимость в щелочах постепенно повышаются. На основании этих исследований, Фр. Фишером и Шрадером была развита (1921 год) лигниновая теория углеобразования. По этой теории, целлюлоза при тлении дерева разрушается грибками и рассеивается в виде газов, тогда как остающаяся часть древесины обогащается сравнительно стойким лигнином; в результате, ископаемый уголь и родственные ему породы образуются только из лигнина. (Эта составная часть древесины содержит характерную для него метоксильную группу СН3—О, при сухой перегонке дерева дающую начало метиловому спирту СН3—ОН). Такова общеизвестная теория, противопоставленная мнению М. Маркуссона (1919 г.), об участии в углеобразовании и лигнина и целлюлозы. Лигниновая теория встретила (1921 г.) возражение со стороны Клевера, Вилльштеттера и Эрдмана, но, имея за собой опытные данные, получила господство. В настоящее время она подверглась существенной критике Маркуссона. На основании своих исследований в 1926—1927 гг. он вновь выдвинул оксицеллюлозную теорию углеобразования. В образовании угля принимает участие, по этой теории, как целлюлоза, так и лигнин. Процесс перегнивания дерева обращает целлюлозу не в газы, а в оксицеллюлозу, которая затем и переходит в уголь. Предполагавшееся (на основании роста метоксильных чисел и повышения растворимости в щелочах) обогащение древесины лигнином не подтвердилось и признано ошибочным истолкованием данных анализа, а именно: высокие метоксильные числа у продуктов распада древесины обусловлены не соответственно большим количеством лигнина, а пектиновыми веществами, т. е. производными сахара, тоже содержащими метоксильную группу и представляющими в строении древесины посредствующие пластинки между целлюлозой и лигнином (пектины химически характеризуются как сложные эфиры пектиновой кислоты и метилового спирта, а также пектиновой кислоты и метилового и этилового спиртов). С другой стороны, значительная растворимость в щелочах перегнивающей древесины обусловлена глюкуроновыми кислотами СНО(СНОН)4СООН, представляющими характерный продукт окисления целлюлозы. В подтверждение этих данных непосредственным определением лигнина в древесине различных стадий перегнивания установлено, что содержание лигнина в процессе гниения древесины не изменяется. Т. о., в уголь переходит действительно как лигнин, так и целлюлоза, последняя - через посредство оксицеллюлозы. Табл. 1 представляет данные анализов сосновой древесины.

Данные анализов сосновой древесины

Анализ трухи от вполне истлевшего дубового пня дал: целлюлозы (содержащей пентозы) 14%, лигнина 7%, гуминовых кислот 35%, нелетучих воднорастворимых кислот 17,7%, летучих кислот (уксусной) 2,7%, золы 11,0%, воды 7,3%. Кислоты: воднонерастворимые - гуминовые, нелетучие воднорастворимые - компоненты глюкуроновых - и летучие происходят из целлюлозы; следовательно, анализ лиственной древесины подтверждает вышеприведенные наблюдения над древесиной хвойной. Последующие анализы дальнейших стадий обугливания (торфы разных возрастов, бурый уголь) опять подтвердили, что в образовании угля участвует не только лигнин, но и целлюлоза. Как показывает табл. 2, более молодой торф содержит большее количество целлюлозы, чем старый, но зато в последнем появляются продукты превращения целлюлозы - оксицеллюлоза, глюкуроновые и гуминовые кислоты, - тогда как содержание лигнина не повышается.

Результаты анализа торфа

Следующие стадии превращения - лигнин древесного строения и землистый бурый уголь - дали при анализе результаты, сопоставленные в табл. 3.

Данные испытаний двух образцов бурых углей

Маркуссоновские исследования торфа подтверждаются прежними анализами других исследователей, и в частности, работой Г. Кеппелера, согласно которой «полная редукция» (т. е. содержание углеводородов, редуцирующих после инверсии Фелингову жидкость) молодых торфов - от 35 до 57%, а более старых - от 13 до 20%. Между тем слишком малые числа (от следов до 9,5%) С. Одена и С. Линдберга (1926 год), как будто подтверждавшие лигниновую теорию, ошибочны: сернистая кислота, при помощи которой эти исследователи извлекли под давлением лигнин, вместе с тем растворяет и воднорастворимые кислоты торфа (глюкуроновые и продукты их превращения) и сильно разъедает также целлюлозу, осахаривая ее. Ход анализа древесины, применявшегося Маркуссоном, может быть представлен схемой табл. 4.

 Схема анализа древесины

Оксицеллюлозная теория углеобразования, кроме своего значения для геологии, важна также для изучения процессов искусственного обугливания растительного вещества. По исследованиям Ченея (1919 и 1920 годы) и Брендер-а-Брендиса, активный уголь, получаемый обугливанием древесины, торфа и т. д., состоит из двух модификаций: α-угля, активного или активируемого, и β-угля, неактивного и неактивируемого, которые нельзя считать аллотропическими разновидностями друг друга. Этот двойственный состав активного угля, вероятно, может быть объяснен двойственным источником углеобразования, устанавливаемого схемой Маркуссона.

Источник: Мартенс. Техническая энциклопедия. Том 5 - 1929 г.