Архитектура деревьев
Как растут деревья

Анонс-страницы

1,

2,

3,

4,

5

Мы восторгаемся стройными пирамидальными тополями, словно монолитными строгими кипарисами и елями, монументальными дубами, белоствольными прозрачными березами, лохматыми соснами и гледичиями, поникшими ивами... А какие формы: куполообразные, столбчатые, эллиптические, шарообразные, стелющиеся, конусообразные. Архитектором этих сооружений является эволюция, беспощадным выбором дававшая возможность сохранять потомство лишь тем экземплярам, которые смогли выдержать самые безжалостные испытания природы. Поэтому столь разнообразна архитектура деревьев даже в границах одного вида: прямолинейность, стройность с захватывающей дух высью стволов сосен в сплошном лесу; на опушке и на открытом пространстве разлапистость ветвей или; флагообразная форма в результате действия постоянных ветров. Устройство дерева обеспечивается главным образом двумя факторами. Первый фактор созидающий, обусловленный генетическим аппаратом, который был унаследован от родителей, а также множеством мутаций. Второй - разрушающий, что есть силы природы: перепады температур, ветер, тяжесть, к примеру, выпавшего cнега и другие многие внешние воздействия.

Корневая лапа

Как бы ни пытаться найти два абсолютно похожих дерева, этого сделать не удастся. Но конечно, генетическим кодом для каждого вида запрограммирован некий усредненный облик дерева. Что же представляет собой это усредненное дерево. Крона - форма ее у большинства видов округла и хорошо обтекаема потоком воздуха. Центральное положение занимает ствол дерева, играя роль несущего стержня. По стволу крона располагается равновесно так, чтобы не нарушить центр тяжести дерева. Эта симметрия может нарушиться под воздействием каких-нибудь внешних факторов, но дерево не погибнет от этого, так как будет приведена в действие система приспособления к новым условиям. Например, при ветре, дующем постоянно, дерево может наклониться, центр тяжести сместится. Тогда в местах напряжений в районе корневой лапы начнется усиленное нарастание биомассы древесины, что увеличит крепость дерева nри положении крена.

Интересна также способность деревьев "чувствовать" центр тяжести Земли. На всякой наклонной поверхности растение, особенно хвойное дерево, всегда занимает строго вертикальное положение. Находясь постоянно в окружении изумительных явлений природы, свыкаясь с ним, человек их относит к разряду обыденных и, как правило, не замечает. Но, если задуматься какой "чувствительный прибор" нужен дереву в верхней его точке роста, дабы определять его вертикаль с точностью в несколько минут. В подобных случаях строители пользуются отвесом, а какой "отвес" использует дерево, пока еще не известно. Ветви дерева также могут иметь самую разнообразную конфигурацию, их развитие и рост активизируются обычно в наnравлении свободного nространства, нo их объем при равных длине и диаметрах будет равным для определенного вида.

Годичные кольца

Обнаруженная закономерность, имеет прикладное значение, помимо теоретического, она дает возможность дать расчет таблицы объема ветвей. Знание верного объема ветвей может значительно уменьшить вырубку деревьев - около пятой части стволов уходит на nроизводство технологической щеты для различных потребностей, на это также можно использовать ветки. Масса ветвей от объема дерева, в зависимости от частоты стояния стволов, для хвойных пород составляет l0-l5 %, для лиственных - l5- 30%. Причем, эта древесина 1 сорта, в России ее обычно сжигают или пpосто бросают на лесосеках.

Известна следующая закономерность. Большая часть древесины дерева, которое растет в лесу, сосредоточивается в стволе. А у дерева свободно растущего (на опушке, на поляне) - в кроне, значит в ветвях. Однако у таких деревьев общая масса древесины при одинаковых диаметрах стволов будет равной. Главное требование к любым строениям есть прочность. Конструкция дерева в этом плане безупречна. В моменты ураганного ветра, когда воздушные потоки двигаются со скоростью до l30-l50 км/час, дерево, имеющее ствол диаметром 50 см, может выдержать напряжение потока воздуха силой до 5-7 тыс. килограмм. Такой ветер способен срывать крыши домов, валить телефонные столбы. Чтобы выдержать такой натиск, дерево накреняется к земле и принимает флагообразную форму, при этом его ветви изгибаются, почти на 90 градусов разворачиваясь. Сбивается лист, ломаются ветви. Среднее дерево может иметь 35 - 40 тыс. листьев с общей площадью от 80 до 120 м2. Хотя все листья размещаются параллельно воздушному потоку, их потеря существенно сокращает трение и также давление потока на дерево. Может даже показаться, что потеря листвы является не тонким расчетом эволюции, а вполне закономерная следствие разрушительного ветра. Но всегда сначала дерево теряет листву и только потом ветер с корнями его выворачивает или ломает.

Корневище дерева

Сопротивляемость натиску воздушного потока в первую очередь обеспечивается качеством строительного материала. Изучения данного вопроса обнаружили, что древесина дуба выдерживает на сжатие давление 450-500 кг. на см2, а на растяжение - до 1050 кг! Это означает, что прочность ее на растяжение может соперничать с лучшими видами нейлоновых тканей. Эти показатели могут изменяться для разных пород. Ежели дерево подвергается постоянно действию ветров, то прочность его древесины возрастает на 5-10 %, увеличивается свилеватость (на стволе волокна располагаются по спирали), что значительно увеличивает его прочность при радиальных напряжениях на несимметричную крону.

Также интересна нижняя часть устройства дерева - его корни, которые служат ему фундаментом, скрывающиеся в толще земли. Впрочем, фундаментную роль играет только корневая лапа, располагающаяся от шейки ствола в радиусе до 6 его диаметров. Там корни имеют ярко выраженную форму клиньев, врезающихся глубоко в почву. За границами лапы, корни, которые называются скелетными, имеют практически цилиндрическую форму. При этом на метр их длины уменьшение диаметра составляет там не более 1-2 мм. Тонкие нити корней в буквальном смысле слова пронзают каждый сантиметр почвы в радиусе до l5-l8 м от ствола, проникая вглубь до l0-l5 м? охватывая участок питания в 700-800 м2 и тогда общий почвенный объем, питающий и "держащий" дерево, достигает 7-8 тыс. м3!

Ветвь дерева

В области лапы корневые физико-механические свойства примерно равны древесине ствола, а далее на сжатие они выдерживают всего 14-16 кг, на растяжение - 650-800 кг на см2. Одревесневшая лапа служит крепкой опорой дереву, в то время как поверхностные скелетные корни играют роль мощных тяжей, которые удерживают ствол в вертикальном nоложении nри большом nорыве ветра. Эти корни способны удлиняться на 4-5 см на метр длины, это позволяет дереву отклоняться в момент давления ветра на 15-18 гр от вертикального положения, что значительно сокращает площадь фронтальной атаки. Если кто-то прятался под деревом в бурю, мог обратить внимание, как корнями дерева приподнимается земля при его раскачивании порывами ветра.

Соотношение надземной части дерева и объема корней не остается постоянным. У молодого деревца отмечается интенсивный рост корневой системы, и оно наиболее конкурентоспособно в этот период. Корни быстро разрастаются, захватывая свободную площадь питания. Существует в этом возрасте относительное равенство между объемом корневой и наземной части дерева. В поздние периоды жизни дерева надземный объем массы может превышать корневой в 3 - 4 раза потому, что в стволе и ветвях накапливается древесина. Дерево, которое растет на свободном пространстве, меньше по высоте в 2 - 2,5 раза его однолетки в лесу. В сечении ствол имеет форму овала, переходя в могучие поверхностные корни. Можно безошибочно определить по величине овалов в основном дует. Такая конструкция дает возможность дереву достигать нужной прочности при относительно небольшой затрате материала.

Copyright © 2008 KISHAR.RU Все права защищены.
Копирование и перепечатка материалов сайта запрещены.