О древесной анатомии и о покрытии open pore
Богат ли выбор гитариста в магазине? Нет, любезный читатель, выбор гитариста небогат. Деки делают из фанеры, из хвойных пород и очень редко из махагони - породы красивой и лиственной.
А вот маэстро Агуадо рекомендовал другу - лютье Лакоту - делать гитары целиком из клена. Деки тоже. Он считал, по моде своего времени, что только хрустальный звук клена полностью соответствует стандартам гитары. Его рекомендации давно забыты, но нам, все же, интересно - отчего и почему. Почему лютье отказались от лиственных пород для деки - главного звукоизлучателя гитары. Оправдан ли их выбор научно.
И заодно - что это за новая мода на покрытие «open pore»? Где вообще находятся эти поры, чтобы их можно было закрывать или открывать?
Начнем с древесной анатомии. Или с древесной морфологии, - если так привычно. Это разные слова с одинаковой смысловой нагрузкой. Морфология - учение о форме. Анатомия - метод морфологии - рассечение целого на составные части.
В статье будет много специальных терминов, потому, лучше выписать их на листок и периодически туда заглядывать. На третий-четвертый раз эти термины улягутся в голове, а на десятый - листок больше не понадобится.
Итак, в огромном домене эукариотов, т.е. организмов, чьи клетки содержат ядро, есть царство растений, а в нем - группы покрытосеменных и голосеменных.
Это деление на группы устарело и сейчас от царства переходят непосредственно к отделам. Но в советских школах нас учили по-старинке, да и популярные книги до сих пор упоминают между царствами и отделами группы, потому их упомянем и мы.
Голосеменные растения отличаются от покрытосеменных тем, что семяпочки и семена у них расположены открыто. Вот так просто. Шишки видели мы все - и в этих шишках - нет ничего, что скрывало бы семена, кроме чешуек. Покрытосеменные - скрывают органы размножения - цветками, а затем плодами.
Хвойные растения - отдел голосеменных, а лиственные - отдел покрытосеменных. Очень часто - и по вполне понятным причинам - термин «голосеменные» используют в качестве синонима для хвойных растений, а «покрытосеменные» - для лиственных.
Факт того, что музыкантам повезло с прямой, простой и очень звучной древесиной хвойных пород - следствие климата. Как та вертихвостка, пропевшая пролетевшее лето, лиственные деревья ровно раз год оказываются в грустной ситуации, когда зима катит в глаза, пищу добывать неоткуда, листья опали - и смерть, и мрак - как спели бы готы.
Морфология у всех деревьев - схожая.
Основных частей всего две:
1) древесина, ксилема и
2) кора, флоэма.
Почему бы не говорить просто - древесина и кора? Без этих мудреных ксилем?
Можно, разумеется, говорить и так, но, к большому огорчению, кроме русского языка, в мире полно других языков - и ради такового разнообразия - ученые ввели международную терминологию, которая понятна сведущим людям сразу и везде - в каждом уголке мира.
На рисунке видны: две части флоэмы - кора и луб, за ними следует - камбий, а после - две части ксилемы: светлая заболонь и темное - ядро. В центре - сердцевина.
В подавляющем большинстве клеток ксилемы и флоэмы - жизни нет. Но дерево как-то живет, растет. Что-то поддерживает дерево на протяжении десятилетий. Между ксилемой и флоэмой - есть очень тонкий, но очень активный слой - камбий. Именно деление камбия - обеспечивает дереву рост, те самые годичные кольца, а также толщину коры.
Когда клетки камбия делятся в сторону центра, происходит следующее. Разделившаяся клетка увеличивается, живая протоплазма постепенно отступает к краям и образует вторую клеточную стенку. Первая и вторая клеточные стенки становятся арматурой будущей древесины, а скрепляет их особое полимерное соединение - лигнин.
Нюхал ли ты, любезный читатель, листы старинной книги? Помнишь ли тот сладковатый запах? Так пахнет лигнин. При выделке бумаги - целлюлоза почти полностью разрушается, лигнин выходит из клеток и перемешивается с составными частями, а после, когда проходят годы - начинает выделяться и из этого состава. Отсюда - аромат.
Накопившийся лигнин, а также раздвоение стенки приводят к тому, что клетка лишается влаги и отмирает - одревесневает.
На фото слева - показано, как от тонкого слоя камбия отделяется клетка - пока неопределенного вида. Впоследствии она станет любой клеткой древесины, например - лучевой, а может быть сосудистой.
На фото справа - легкая древесина, состоящая из небольших полых трахеид и больших полых сосудов.
И в хвойной, и в лиственной древесине есть два типа клеток:
1) живые и
2) одревесневшие.
Живые - проводят питательные вещества и накапливают соки, одревесневшие - становятся прочным и сложным каркасом, с развитой системой проводящих труб.
Простота и сложность строения древесины, а отсюда - ее акустические свойства - зависят от того, какая ткань в ней преобладает.
В хвойных породах больше 90% клеточной ткани - это трахеиды. Это одревесневшие клетки. Умненьким американским школьникам любят объяснять строение древесной ткани - коктейльными трубочками. Если взять такие трубочки и попытаться заполнить ими окружность, выложив их правильными кругами по годовым кольцам, - можно получить приблизительное представление о том, что такое трахеиды.
Вот они - наши трубочки для коктейля, а рядом - их природный прототип. Такой вид можно получить, если срезать ствол хвойного дерева - поперек. Другими словами - это вид сверху. Или снизу))) Но никак не сбоку.
Трахеиды, как говорят биологи, имеют веретенообразную форму. Мы не биологи - потому согласимся. Они очень длинные. Если разрезать древесную ткань вдоль - можно увидеть, что трахеиды идут стройными рядами, а поперек - имеют почти правильную прямоугольную форму. Именно трахеиды придают хвойной древесине строгую, лаконичную структуру. Это почти церковный орган.
А если, все же, срезать ствол сбоку?
1 торцевой срез
2. радиальный срез
3. тангентальный срез
Срез сверху - называют торцевым. Иногда - поперечным. Это взаимозаменяемые термины. Ботаники чаще упоминают один термин, лесозаготовители - другой. А нам все равно - лишь бы было понятно, о чем идет речь.
Есть два вида продольных срезов сбоку - радиальный и тангентальный (тангенциальный). Радиальный, как уже догадался читатель - идет через ось, через радиус, т.е. через центр ствола - к его краю, к коре. А тангентальный - самый простой боковой срез, который может идти как угодно. Половые доски - именно так и нарезают. А еще - тангентальным срезом выгоняют древесину, что идет на обечайки и нижнюю деку. И даже не столько по соображениям экономии. Вовсе нет. У древесины тангентального среза - самая красивая фактура.
Если разрезать ствол ломтями вдоль - получатся тангентальные срезы. В какой-то момент тангентальный срез станет радиальным, т.к. пройдет ровно посередине ствола, а в следующий момент - станет опять тангентальным.
Слева - препарат радиального среза сосны.
Справа вверху - препарат торцевого среза сосны.
Справа внизу - препарат радиального среза дуба.
В радиальном срезе - трахеиды видны по всей их длине.
Простые и правильные клеточные ряды - не препятствуют звуку, который распространяется по ним легко и свободно. А плотное прилегание слоев - один к другому - без разного рода включений и вкраплений, без посторонних проникновений - заставляет их вибрировать хором, всем вместе. Это очень ценное качество хвойных пород древесины - и вот почему именно из нее изготовляют главные излучающие элементы - деки музыкальных инструментов.
Трахеиды в торцевом и радиальном срезах
Снова обратимся к визуализации. Если взять рекомую трубочку - и проделать иголкой по всей ее длине дырки - можно получить представление о том, что такое поры трахеид. В молодых клетках много пор, но по мере одревеснения большая их часть закрывается внутренними механизмами - мембранами - истонченными стенками, торусами - своеобразными клеточными «задвижками», или перекрывается внешним воздействием - наложением на поры стенок соседних клеток.
У пористой древесной структуры есть одна принципиальная особенность - поры всегда парные. Т.е. не существует какой-то там отдельной клеточной «дырки», перфорации; если в одной трахеиде образовалась пора - она обязательно соприкасается с порой другой трахеиды. Таким образом клетки деверева сообщаются - проводят влагу, питательные вещества.
Оставшиеся десять процентов хвойной древесины - это запасающие клетки. Они разнообразны, но главное - в хвойной древесине их совсем мало, т.к. хвойные - не сбрасывают листву, им есть, где хранить запасы питания, они не нуждаются в дополнительных внутренних резервуарах. Любопытным можно дать название запасающей ткани хвои - паренхима. Клетки паренхимы, в отличие от трахеид, самые обычные - равные по длине и ширине. Делящиеся клетки камбия - тоже относят к паренхиме.
Посмотрим на иллюстрацию.
На поперечном, торцевом срезе видны трубочки трахеид, которые мы сравнили с трубочками для коктейля. Более солидные отверстия - это смоляные каналы. Тут нужно остановиться и записать в листок, который мы поминали в самом начале статьи. Это, поверьте, пригодится.
Ray cells - это лучевые клетки.
Лучи названы лучами, потому что похожи на лучи. Не на всех срезах древесины их видно, но на некоторых видно отлично. Как лучики от солнца на детских рисунках - лучи идут от сердцевины к краю.
Parenchima cells, клетки паренхимы - это запасающие клетки хвойных деревьев. Видно, у них совсем мало паренхимы. Ель, сосна, кедр не сбрасывают зеленые иглы в зимнее время - и всё необходимое для жизни отлично сохраняется в них, а значит дополнительные депо, резервуары - таким деревьям и не нужны.
С лиственной древесиной все сложнее. Помните о просьбе записать на листок информацию о смоляном ходе? Она пригодится сейчас.
В лиственных породах, кроме механической, проводящей мертвой ткани, много депо питательных веществ, а также - сосудов.
Механическая часть лиственной древесины - либриформ.
Она волокнистая, довольно спутанная, к тому же, в отличие от хвойных трахеид, объем либриформа - не так велик, не больше 75%, но все же - именно либриформ - часть основная и определяющая.
Fibers - это и есть наш либриформ.
Совсем нас запутал этот графоман, - возмутится читатель, - то международная лексика, то вдруг файберз и либриформ оказываются одним и тем же.
А тут и сам писатель возмутится, потому что fibers - это не специальный термин, а обиходный. В переводе - волокно. Это просто перевод научного латинского термина «либриформ» (т.е. «в форме лыка») на английский язык. Что поделать… Англичане были всегда себе на уме. Они от национальной системы мер отказались совсем недавно, а отказавшись - так и не привыкли к литрам и метрам. Все норовят говорить о пинтах и футах.
Либриформ там и сям испещрен другими частями древесины, причем, каждая из этих частей - совершенно самостоятельна, живет своей отдельной жизнью, образует свои обособленные, взаимосвязанные структуры. Кроме того, видимо для того, чтобы совсем отбить у лютнеров охоту связываться с лиственными породами, в них между разнородными (гетерогенными) структурами - существуют прослойки из промежуточных, переходных структур.
Либриформ - часть механическая, каркасная.
Кроме либриформа, есть отдельная структура из двух компонентов - сосудов (vessel) и трахеид. Да, трахеиды есть и в лиственной древесине, но здесь они - принципиально отличаются от хвойных трахеид функциями. Трахеиды лиственной древесины - это переходная форма от камбия к другим структурам. Если трахеида сосудистая - из нее позже образуется сосуд. Если волокнистая - из нее получится собственно древесина - либриформ. Зачем же выделять лиственные трахеиды в отдельный разряд? Очень просто - они долгий срок сохраняют неизменную полую форму, а значит - долгое время выполняют конкретную проводящую функцию. И только с прошествием большого времени - как-то определяются и, либо полностью древеснеют - и становятся волокнами, либо расширяются и разрушаются изнутри - и становятся сосудами.
Это полые клетки, а значит их функцию легко угадать. Они удобны для проведения жидкостей и воздуха. Это проводящие клетки.
Соотношение трахеид и либриформа можно увидеть на следующей иллюстрации.
Радиальный срез препарата дуба. Много волокон, мало трахеид.
Если хвойные породы заполнены трахеидами целиком, то в лиственных - их не так много. Волокон - гораздо больше.
Сосуды - уникальная особенность лиственной древесины.
Очень крупные полые органы древесины.
Образуются они сложно. Это хитрая система, при которой - сначала возникают нормальные клетки - примерно равные по длине и ширине; они бывают сгруппированы столбиком - одна над другой. После - в этом столбике происходят два процесса, о которых можно сказать «что» и «как», но трудно - «почему». В получившемся столбике внутренние перегородки растворяются, а общая внешняя стенка - наоборот утолщается. Получается один большой длинный механизм - полый сосуд. Поры сосудов образуются также в процессе соединения члеников и растворения их внутренних перегородок. Заращения могут происходить неполно - отсюда перфорации, отсюда - поры.
Что же там такое, зачем мы записали информацию о смоляных ходах?
Дело в том, что эти ходы - визуально очень легко спутать с сосудами.
Слева - смоляные ходы в массе трахеид ели.
Справа - два снимка сосудов дуба и вишни и внизу - снимок смоляного хода ели.
.
А этого делать нельзя, т.к. сосудов у хвойных деревьев попросту нет, как почти нет у лиственных - смоляных ходов. Но и сосуды и ходы в радиальном срезе видны, как длинные выемки, ложбинки. Часто их даже принимают за пороки древесины. Это, конечно, заблуждение.
Кроме того, если сосуды расположены точно как трахеиды и либриформ - по ходу роста дерева, то смоляные ходы могут располагаться как вдоль ствола, так и поперек. Потому, если на радиальном срезе вы видите нечто, напоминающее отверстие сосуда - это точно не сосуд. Он так не растет. Это смоляной ход.
Смоляной ход в радиальном распиле. Встретить такой сосуд - невозможно. В радиальном срезе он будет выглядеть ямкой, ложбинокй.
Смоляной ход в радиальном срезе.
Смоляной ход в торцевом срезе.
В старых сосудах ядровой древесины образуются тилы, закрывающие просвет и лишающие дерево питания.
Сосуд в радиальном срезе. Если его верхний слой будет срезан - гитарист увидит ямку.
Паренхимные клетки (как мы помним - равные по длине и ширине) - накапливают питание для дерева. Чем их больше, тем древесина легче, т.к. эти клетки - живые и почти не одревесневшие. У деревьев русских широт, к примеру, паренхимы бывает не больше 15%, а вот у тропических деревьев паренхима составляет основную массу. Отсюда легкость этой древесины, ее невесомость. Паренхима в лиственной древесине ранжирована по-разному: она может быть равномерно распределена между либриформом (и тогда ее называют диффузной), а может находиться между слоями (такую паренхиму зовут метатрахеальной).
Есть ли в лиственной древесине поры.
Несомненно. Только они не так хорошо организованы.
Причина проста - в хвойной древесине кроме пор - больше нечему выполнять проводящую функцию. Потому поры в ней - четко сгруппированы и обязательно попарно объединены.
Лиственные деревья - накапливают питание в паренхиме, отводят и проводят жидкости по сосудам и трахеидам. Им не так уж и важны эти поры. Но они есть. Их много в сосудах, есть они даже в волокнах, в либриформе, где уж, казалось бы, им и делать нечего.
Сосуды в массе лиственной древесины тропических пород. Их особенность - обилие паренхимных клеток (трахеид) и малое количество волокон (либриформа).
Фото справа - поры в хвойных трахеидах.
Обобщающий рисунок к основной части статьи - будет таким.
Для начала он был бы слишком сложен. Зато теперь - читатель без особого труда поймет что в нем к чему. Можно было легко обойтись и без этой иллюстрации, но на ней очень наглядно показано торцевое и радиальное расположение частей древесины. Очень хорошо видно, как проходят лучи, как идут смоляные ходы, и в каком направлении растут разные клетки.
В самом конце, что же сказать о покрытии open pore?
Обилие ясно видимых ложбинок. Кроме самого волокнистого либриформа, дающего характерную фактуру, явную неровность могут вызывать и сосуды лиственной древесины.
Из самого названия понятно, что призвано оно оставить поры открытыми. Для чего - понятно только истинным ценителям гитарной черной магии. Но можно ли и правда - оставить поры открытыми?
Теоретически - да.
Теоретически - да, но только в хвойной древесине.
Потому что только в хвойной древесине - поры упорядочены и взаимосоприкасаемы.
Приблизим глаз к радиальному срезу ели.
Четыре снимка одного лабораторного препарата с разным приближением - х5, х10, х40.
Что мы видим интересного, что в сердце бьет сторонника покрытия open pore?
Конечно же, размер.
Длина трахеиды - чуть меньше 3 мм. Примерно 2.6-2.8 мм.
Диаметр поры трахеиды - 8-31 микрон, в зависимости от типа поры. А диаметр отверстия любой поры - 4-8 микрон.
Что вам сказать о таком размере? Семь микрон - это размер эритроцита человеческой крови. А толщина среднестатистического человеческого волоса - что-то порядка 50-60 микрон.
Тут и продолжать нет никакого смысла. Покрытие open pore - маркетинговый ход. Никаких пор это покрытие открытыми не оставляет, а единственная аргументированная польза от такового покрытия - его крайне малая толщина. Но и такой толщины с лихвой хватит, чтобы заполнить микронные поры целиком и полностью.
С такою же категоричностью нужно сказать об этом покрытии, когда оно встречается на обечайках и задних деках. На эти части почти всегда идет лиственная древесина - раз, и почти всегда - тангентального распила - два. Лиственная древесина не нуждается в раскрытии пор, потому что она сама в ходе эволюции их и закрыла. А тангентальный распил - смещает положение волокон таким образом, что совершенно теряется всякий смыл открывать или закрывать поры. Из-за наслоений они все равно будут перекрыты. Даже в хвойных породах.
Но это хорошее покрытие - легкое и необременительное. Гитары с ним действительно приятно звучат и становятся очень отзывчивыми.
Вот только к порам оно не имеет никакого отношения.
Подытожим.
Голосеменные - хвойные.
Покрытосеменные - лиственные.
Основные части ствола - кора (флоэма) и древесина (ксилема).
Делящийся слой дерева - камбий.
Две части флоэмы - кора и луб.
Две части ксилемы - заболонь и ядро.
Два типа клеток ксилемы - живые и одревесневшие.
Функции живых клеток - деление и питание.
Функции одревесневших клеток - отведение, приведение, каркас.
Из живых клеток состоят - камбий, паренхима, лиственные трахеиды.
Из одревесневших клеток состоит - все остальное.
Основная часть хвойных пород - трахеиды.
Основная часть лиственных пород - либриформ (волокна).
Питающая часть всех пород - паренхима.
Проводящие части хвойной древесины - смоляные ходы, поры в клетках трахеид.
Проводящие части лиственной древесины - сосуды, лиственные трахеиды, поры в клетках сосудов, трахеид и либриформа.
В хвойных породах нет - сосудов.
В лиственных породах нет - смоляных ходов (есть редкие исключения).
Вместе с деревом вертикально растут - все составные части.
Растут и в вертикальном, и в горизонтальном направлениях - смоляные ходы, клетки паренхимы.
Оставляет ли покрытие open pore открытыми поры - нет.