> Техника, страница 38 > Гниение древесины

Гниение древесины

Гниение древесины, процесс, широко распространенный в природе. Гниению подвергается не только мертвая древесина, но и древесина растущих деревьев. Г. д. в большинстве случаев вызывается паразитными и сапрофитными грибами. Грибы, вызывающие гниль древесины, относятся по преимуществу к классу базидиальных грибов, к группе т. н. гифомицетов (ч а с т и ч н о-т р у-товиков), Споры этих грибов, попадая в древесину, там прорастают и образуют ги-ф ы, которые, выделяя особые ферменты, постепенно разрушают древесину. Главнейшими ферментами, под действием которых происходит разрушение древесины, являются ц е л л ю л аза, растворяющая целлюлозу, н ли гни паза, растворяющая древесинные вещества. Характерной особенностью гнили является изменение цвета древесины, ее механич., физич. и химии, свойств. В конечной стадии гниения гнилая древесина становятся или светлее или темнее окружающей ее здоровой древесины и в зависимости от этого можно различать: 1) белую г н и л ь (светлые цвета: белый, желтый и прочие) и 2) бурую гниль (темные цвета: бурый, темнокоричневый, красный и другие). Гнилая древесина отличается от здоровой своей меньшей прочностью и меньшим уд. весом На ряду с изменением механическ. свойств при Г. д. происходит также изменение и ее физическ. структуры. Различают следующие структуры гнилей: 1) п л а сти нчату ю, 2) призматическую, 3) норошко-о б р а з н у ю, 4) я м ч а т у ю. 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 темнокоричневой, как бы обугленной, и в ней появляются видимые простым глазом трещины, она распадается на отдельные приз-матич. кусочки и делается трухлявой, так что легко перетирается между пальцами в порошок. Химии, 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 вершин-н у ю. 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) смешанкую.

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 заражен. деревьев с возрастом увеличивается. У ели гниль, подобная описанной, вызывается грибом Trametes abietis Karst.

2. Сердцевинная гниль лиственницы, вызываемая грибом Fomes officinalis Fr. (л и-стве н н и ч и а я губ к а).

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 метров.

4. Корневая гниль, ели, сосны и пихты. вызываемая грибом Fomes annosus Fr. (корневая губка). Древесина в конечной стадии заболевания становится ячеистой, дряблой («с и т о в о й»). Гниль заходит в ствол на высоту от G до 10 метров 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 метров На сосне гниль, подобная описанной выше, вызывается грибом Poria vaporaria Fr.

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

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

8. Гниль березы, бука и других лиственных пород деревьев от гриба Fomes fomenta-rius 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 узка я 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 медлен, рост. По месту расположения в стволе эти гнили можно разделить на следующие типы: а) стволовую забо-л о н н у ю (заболонок), б) папе н и у ю за-б о л о н н у ю, в) сердцевинную в о р-ш и н н у ю, 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 гиме-номицетов. 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 развитью 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.; поро-з о в е н и е древесины хвойных, вызываемое грибами из рода Fusarium; зеленую окраску древесины, вызываемую грибом Chlorosplenium aeruginascens Karst, и другими. Из них наибольший экономил, 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 (смотрите).

Лит.: Г а р т и г Р., Болезни деревьея, М., 1894: Ванин С. И., Гниль дерева, ее причины и меры борьбы, М., 1928; Негер Ф. В., Болезни древесных пород, М., 1927; Sch ren k Н. a. Shaw Н., Some Diseases of New England Conifers, Wsh., 1900; Schrenk II. a. Spaulding P., Diseases of Deciduous Forest Trees, Wsh., 1909; Hubert E., The Diagnosis or Decay in Wood, «Journ. of Agricultural Research», Wsh. 1924, v. 29, 11: Rankin W. H., Manual of Tree Diseases, N. Y., 19 18. С. Ванин.

Г. д., разложение древесины деятельностью микроорганизмов при наличии известных физич. и химии, условий. В зависимости от характера этих условий (степень доступа воздуха и воды, Г, присутствие не-органич. и органич. соединений), вида биологии. деятелей разложения и природы древесины, разложение идет различными путями, давая гниение различных видов. Наиболее типичны из них: у ничто ж е н и е (тление) и перегиивание. 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 обр., углекислоты и воды. Уничтожение есть процесс существенно аэробный, возможный только при изобильном доступе кислорода, и может быть названо медленным сгоранием. Перегиивание — процесс разложения, оставляющий твердый остаток в виде черной или темнобурой 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 углеобразовапию. Наконец, гниение содержащих жир и воск растительных остатков под водою, 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.

Со стороны химической Г. д. в природе представляется качественно и количественно весьма различным, в зависимости от того, какие именно составные части растительных остатков признаны исходным материалом для углистых пород. Гопне-Зей-лер (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 ме-токсильпые 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 угле-образовапия. 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 у СИ₃—ОН). Такова общеизвестная теория, противопоставленная мнению М. Маркуссона (1919 год), об участии в углеобразовании и лигнина и целлюлозы. Лигниновая теория встретила (1921 год) возражение со стороны Клевера, Вилльштеттера и Эрдмана, но, имея за собою опытные данные, получила господство. В настоящее время она подверглась существенной критике Маркуссона. На основании своих исследований в 1926—1927 гг. он вновь выдвинул о к с и ц е л л ю л о з н у го теорию углеобразования. В образовании угля принимает участие, по этой теории, как целлюлоза, так и лигнин. Процесс перегнива-ния 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 метоксильпыо числа у продуктов распада древесины обусловлены не соответственно большим количеством лигнина, а пектиновыми веществами, то есть 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 а, а также пектиновой кислоты и метилового и этилового ов).

Таблица 1.—Д аппые Маркуссона по исследованию сосновой д р е в е с и н ы (%-ное содержание).

			Вещества, навлекаемые 1% -ной щелочью				из н о 5	о п сЗ
Сосновое дерево	Целлюлоза	Лигнин	растворимые в воде глюк γ-ρο новые кислоты	нерастворимые в воде гу-миновые кислоты	Вода	Зола	03 >. н 03 я	Метиловый голь
Здоровое.	58	23	4,4	0,7	0,4	0,2	2,6	0,01
Ломкое.	47	20	10,3	5.6	10	2	3.7	0.17
Полунстлсвш. Вполне ис-	23.3	23,6	12,5	12,1	10,6	2,6	5,9	0,4
тлевшее.	6	20,1				7,5 со дер жит песок

С другой стороны, значительная растворимость в щелочах перегнивающей древесины обусловлена глюкуроновыми кислотами СПО(СНОН)₄СООН, представляющими характерный продукт окисления целлюлозы. В подтверждение этих данных непосредственным определением лигнина в древесине Таблица

2.—Р сзультаты ф а исследования трех (%-ное содержание).

образцов тор-

различпых стадий перегнийания установлено, что содержание лигнина в процессе Г. д. не изменяется. Т. о., в уголь переходит действительно как лигнин, так и целлюлоза, последняя—через посредство окснцеллюлозы. Таблица 1 представляет данные анализов сосновой древесины. Анализ трухи от вполне истлевшего дубового пня дал: целлюлозы (содержащей пентозы) 14%, лигнина 7%, гуминовых кислот 35%, нелетучих водиораство-римых к-т 17,7%, летучих к-т (уксусной) 2,7%, золы 11,0%, воды 7,3%.

К-ты: воднонераствори-мые—гуминовые, нелетучие воднорастворимые — компоненты глюкуроновых — и летучие происходят из целлюлозы; следовательно, анализ лиственной древесины подтверждает вышеприведенные наблюдения над древесиною х в о и н о ю.

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. Следующие стадии превращения—лигнин древесного строения и землистый бурый уголь—дали при анализе результаты, сопоставленные в таблице 3. Мар-куссоновские исследования торфа подтвер ждаются прежними анализами других исследователей, и в частности, работою Г. Кеп-пелера, согласно которой «полная редукция» (то есть содержание углеводородов, редуцирующих после инверсии Фелипгову 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 (192G 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 Маркуссо-ном, может быть представлен схемою табл. 4.

Оксицеллюлозн. теория углеобразовапия, кроме своего значения для геологии, важна также для изучения процессов искусственного обугливания растительного вещества. По исследованиям Ченея (1919 и 1920 годы) и Брендер- а-Брен-диса, активный уголь, получаемый обугливанием древесины, торфа и т. д., состоит из двух модификаций: α-угля, активного или активируемого, и /9-угля, неактивного и неактивируемого, которые нельзя считать

Таблица 3.—Д апные испытания двух образцов бурых углей (%-ное содержание).

Род торфа	Эфириорастворимый битумен (воск и нормальные восковые вещества)	Бензольноголь-но-растворимый битумен (окисленная смола и кальциевые мыла)	Целлюлоза, содержащая пентозу	Лигнин	Гуминовые к-ты	Воднорастворимые нелетучие к-ты	Летучие кислоты (уксусная к-та)	Вода	Зола
Бсломховый торф из Кедин-герского болота.	2	1,5	•13,8	6,3	14	14,5	1,7	14,5	0,9
Более молодои сфаг новы ϋ торф из устья Мемеля.	1,8	2,5	40,1	10,6	15	12	3,0	11,4	0,6
Более старый топ л и в н ы ii торф.	4	8,4	10,7	10,6	33,7	11,3	1,2	12,8	1,8

Род угля	Месторож· де-нпе	Эфириорастворимый битумен (воск и нормальное смолистое вещество)	ΊΜ 5 Е2 £ с. г г г- Д о « J с ~ Я ^ϋ Ξ 2 - >* ^с= “ ы ή 2.5 г §	Целлюлоза (содер-жатцан иентозан)	р. я и, ⁴	3 1 о 3 га о	Воднорастворимые нелетучие к-ты	Летучие кислоты (уксусная к-та)	Вода	Зола
Лигнин	Нндср-
	лаузпц
	(миоцен)	0,7	2	26	30	20	7,4	3,2	9	1,5
Матовый 4
землистый (	Грубе
бурый (	Ильзе	4.2	1,3	0,6	7,9	63	2,6	0,6	9,7	10,5
уголь )

аллотропич. разностями друг друга. Этот двойственный состав активного угля, вероятно, может быть объяснен двойственным источником углеобразовапия, устанавливаемого схемою Маркуссона.

Лит.: 3 а л е с с к н и М. Д., Очерк по вопросу образования угля, П., 1914; Потоп ье Г., Са-пронелиты, Петроград, 1920; Poto η I 4 Н., Die Rezenten Kaustohiolithen u. ihre Lagerstiitten. B. 1.— Sapropelite, Berlin, 1908; M a r c u s s ο n J., Lignin u. Oxycellulosetlieorie, «Ζ. ang. Ch.», 1926, Jg. 39, 30, p. 898—900; ibid., 1927, Jg. 40, 2, p. 48—50; Rose u. L i s s e, <Ί. Eng. Cliem.o, I 927. t. 9, p. 284: Cross W., itiid., 1910, t. 43, p. 1526—1528; Erlich, «Biochern. Ztschr.», Berlin, 1926, B. 168, p. 263, B. 169, p. 13; E r 1 i c h, «Ζ. ang. Ch.», 1925, B. 38, p. 339;

715 Гниение древесины

Обессмоленне посредством бензольно-гольной смеси

Хлорирование Нагревание в течение 1 ч. с 1%-ным NaOH

Определение целлюлозы

Содержание целлюлозы

Фильтрация

Нерастворимый осадок обрабатывается НС1

Определение нерастворимого в 1%-ной щелочи остатка, после промывки и просушки

Содержание лигнина

Определение влаги

Определение золы

Harpe (но

Содержание влаги j ! Содержание золи Отгонка

Удале

Фильтрат подкисляется i,N НС1 с выпадением гумнновой к-ты

Фильтрация

Окислен а

Л1

Определи гида с Фукснно:

Определение воднонс-растворнмых веществ, извлеченных 1%-ной щелочью


Содержание гуми-повой к-ты

20%-ная НС1 переводит выделенные вещества в сахары

Фильтрат упаривается при 40° при пониженном давлении

Сухой остатокобрабатывается 70—80%-ным голем

Определение воднорастворимых к-т

Содержание воднорастворимых к-т

Содер!

вс

О перед

Сод|

Кислоты восстанавливают аммиачный серебряный раствор и фелин-гову жидкость при тщательном изолировании с нафтореаорцином и НС1; дают реакцию Толленса на глюкуроновую к-ту; эфирный красно-фиолетовый раствор даст полосу поглощения правее линии D.

О <1 6 n S., Lindlerg S., «Brcnnstoffchemie», Essen. 1926, B. 7, p. 165; 51 с 1 i n u. Odi n, «Intern. Mitteilungen flir Bodenkunde», Berlin, 1919, B. 9, p. 381; Keppeler G., «Journal f. Landwirtschaft», Berlin. 1 920. I. Π. Флоренский.