Живое дерево: Осень — зима — весна

Основы пчеловодства / Приложения / Живое дерево: Осень — зима — весна

Страница 2

При дальнейшем охлаждении древесины имеющаяся в ней вода после небольшого переохлаждения начинает замерзать вначале в наиболее крупных капиллярах. Но свойства воды таковы, что процесс ее кристаллизации сопровождается выделением теплоты. Так, при замерзании одного грамма воды выделяется 335 Дж (80 кал) тепла. По этой причине температура древесины, в капиллярах которой начинает замерзать вода, повышается до 0 °C и стабилизируется на этом уровне. Объясняется данное явление тем, что в лед за единицу времени может превратиться ровно столько воды, сколько необходимо для того, чтобы выделяющаяся при этом теплота компенсировала отводящуюся за это же время теплоту при охлаждении древесины внешним воздухом. Температура в отдельных точках внутри древесины начнет опускаться ниже 0 °C лишь после того, как вся свободная вода около них замерзнет.

Вода в капиллярах дерева (так называемая свободная вода) начинает замерзать только при охлаждении древесины до —2 .5 °C (Чудинов Б.С., 1984). Другой источник утверждает, что в стволах древесных пород образование льда происходит при —2 .4 °C, а при сухой атмосфере — при -8 . 11 °C (Самыгин Г.А., 1974).

Однако с началом замерзания в стволе кристаллизуется только часть воды, а часть этой свободной (не связанной в клетках) воды в межклеточных пространствах остается в жидком состоянии и сокодвижение, хотя и очень замедленно, продолжается до еще более низких температур. Способность воды (пасоки) сохраняться в переохлажденном жидком состоянии в тканях древесины, наличие в них растворов органических и минеральных веществ, способствующих сохранению жидкого состояния воды (наподобие антифриза), своевременная «закалка» дерева все увеличивающимися перепадами температур предохраняют дерево от гибели даже при трескучих морозах.

Что же касается связанной в клетках влаги, то она начинает замерзать при ее охлаждении до —5 .—16 °C (Самыгин Г. А., 1974), до -10 . 15 °C (Чудинов Б.С., 1984). Принимая во внимание значительную инерционность температурного поля в древесных стволах, особенно большого диаметра, это происходит, видимо, при понижении температуры в атмосфере до —15 .—20 °C (Чудинов Б.С., 1984).

Количество кристаллизуемой в межклетниках воды постепенно увеличивается, и в случае наступления продолжительного периода низких отрицательных температур в декабре — январе дерево переходит в состояние вынужденного (экзогенного) покоя.

Это состояние характеризуется наличием в межклеточных пространствах заболони определенного количества замерзшей воды, почти полным отсутствием сокодвижения в стволе и ветвях, продолжением кутикулярной (покровной) транспирации и, как следствие, постоянным дефицитом влаги в живых тканях дерева. Дыхание живых клеток, испытывающих дефицит влаги, продолжается постоянно, хотя и с резко уменьшившейся интенсивностью. Дерево снизило все свои жизнеобеспечивающие функции до минимально возможного уровня, который, однако, достаточен для возобновления этих функций с наступлением временного или постоянного потепления. Подсушенные живые клетки готовы в любой момент принять недостающую воду, находящуюся в межклеточных пространствах в замерзшем и переохлажденном состоянии, как только она нагреется и перейдет в жидкое агрегатное состояние.

Параллельно с описанными выше процессами в это же время в дереве происходит и другой процесс. Как показывают исследования (Крамер П., Козловский Т., 1983), с началом перехода дерева в состояние внутреннего покоя в конце лета начинает изменяться концентрация газов в стволе дерева: концентрация кислорода начинает повышаться, а углекислого газа — уменьшаться. К январю — февралю кислород уже может занимать более 15% общего объема ствола (сосна) и до 30% у тополя, в то время как углекислый газ и у сосны и у тополя занимает не более 5% объема ствола. Эти изменения концентраций газов вызываются изменениями обменных процессов, которые в свою очередь определяются понижением среднесуточных температур. При этом четко прослеживается обратная зависимость между значениями внешних температур и концентрациями О2 и прямая зависимость между температурами и концентрациями СО2. Наличие этого процесса означает, что объем ствола, например, тополя в зимнее время занят в таком соотношении: около 30% древесиной, около 30% — свободной и связанной водой в разных агрегатных состояниях и более чем на 40% — газом (О2+ СО2) (Крамер П., Козловский Т., 1983).

Газ в древесине заполняет те полости и пустоты, которые не заняты водой. Если бы газ находился в капиллярах вместе с водой и разрывал непрерывные водные потоки, то это сделало бы невозможным передвижение водных потоков, ибо обязательным условием для передвижения жидкости в капилляре является непрерывность и неразрывность водного потока.

Наличие в стволе зимнего дерева большого количества пустот, составляющих до 40% общего объема ствола и занятых газом, придает древесине хорошие теплоизолирующие свойства.