Читач Чарльз Геммонд із Кінгстона, штат Массачусетс, звернувся з питанням про ріст місцевої деревини:
«Там, де я виріс в Англії, місцеву деревину було справжнім випробуванням пиляти вручну. Найчастіше це були дуб, глід, бук та ще кілька порід. Коли я був хлопцем і юнаком, мені здавалося логічним, що дерева, які повільно ростуть у холодному кліматі північніше 50-ї паралелі, мають бути міцними, твердими й сильними! Але згодом батько показав мені “червоне дерево”, вирощене в Свазіленді, яке його працівники зрубали й розпиляли дворучними пилами завдовжки 8 футів. Він сказав, що двом чоловікам знадобився цілий день, щоб перепиляти стовбур, і їм довелося двічі підточувати полотно. Оце була тверда деревина!
Бірманський тик, меранті та махагоні — серед дуже твердих і міцних порід із тропіків. Поблизу мого теперішнього дому міст Powder Point у Даксбері стоїть у припливній воді вже понад 100 років. Він збудований із якоїсь африканської деревини. Хіба ж спекотні, вологі та мокрі умови не повинні сприяти швидкому росту дерев із широкими річними кільцями, які можна різати хіба що добрим ножем для стейка? Чому ж найтвердіші породи, здається, ростуть там, де через погоду почуваєшся як мокра ганчірка?»
Основне питання, яке ставить пан Геммонд, — чи утворюють дерева деревину певної твердості у відповідь на кліматичні умови. Відповідь — так, але з уточненнями. Тип деревини, який формує дерево, еволюціонував протягом мільйонів років під впливом багатьох чинників, насамперед клімату, конкуренції між видами, ґрунтових умов і освітлення.
Щільність деревини, тобто її маса на одиницю об’єму, є кількісним показником твердості. Науковці з деревинознавства зазвичай використовують безрозмірний показник — відносну густину (specific gravity), яка описує щільність деревини відносно щільності води (1,0). Відносна густина добре відображає міцність на стиск.
У таблиці я розмістив деякі листяні та хвойні породи за значеннями їхньої відносної густини при вологості 12%. Із наведених порід бакаут (lignum vitae), ебенове дерево, борнейське залізне дерево, грінгарт і іпе мають густину, рівну або більшу за густину води, і всі вони тропічні.
Це нагадує випадок на п’ятиакровій скелі біля узбережжя штату Мен майже 40 років тому. Берегова охорона США вирішила автоматизувати там маяк, що вимагало спорудження вертолітного майданчика для періодичного технічного обслуговування. На острів доставили партію борнейського залізного дерева, але, не маючи місця для висадки, вирішили доправити колоди до берега вплав. Можете здогадатися, чим усе закінчилося. Якщо залізне дерево колись стане надзвичайно цінним, водолази, можливо, спробують підняти його з дна.
Хоча тропіки безсумнівно дають найважчу й найтвердішу деревину, вони також відомі породами середньої щільності і навіть найлегшою деревиною — бальзою. Дерева помірних широт зазвичай мають деревину середньої щільності, а їхні хвойні породи дещо менш щільні, ніж листяні помірного клімату.
Ці діапазони для тропічних і помірних видів свідчать, що температура безпосередньо не визначає щільність. А як щодо вологи? Бакаут росте на відкритих, дуже сухих і сонячних ділянках Південної Америки. Ебен — підлісна порода тропічних лісів Західної Африки. Бальза — також вид вологих тропічних лісів, як і махагоні. Тик — мусонна порода, тобто росте в умовах чітко виражених вологих і сухих сезонів, а мангрові — це прибережні види, пристосовані до солоної води. Жодної чіткої закономірності.
Дерева еволюціонували, реагуючи на складний комплекс факторів довкілля — світло, температуру, вологу — щоб зайняти певну екологічну нішу. Це означає, що за однакових умов одні види швидко заселяють відкриті ділянки, дуже швидко ростуть, формують низькощільну деревину й мають короткий життєвий цикл. Їх називають піонерними видами. Приклади серед листяних — бальза, сейба та тремтлива осика.
Інші листяні породи, більш тіньовитривалі, повільно ростуть у підліску й займають ділянку, коли піонерні види починають відмирати.
Ці другорядні види мають розвивати більші крони, щоб затіняти конкурентів, а отже потребують міцнішого стовбура для їх утримання. Найінтенсивніша конкуренція спостерігається у вологих тропіках, де на одному гектарі може рости понад сотня видів дерев або ліан, які змагаються за сонячне світло.
Навіть на сухих ділянках, де нестача вологи обмежує конкуренцію, широка крона може затінювати ґрунт навколо дерева, зменшуючи випаровування. Бакаут пристосований до сухих умов, де дерева розташовані далеко одне від одного; це невисоке дерево з великою розлогою вічнозеленою кроною. Його висока щільність деревини легко витримує цю масивну крону.
Але що щодо хвойних, таких як секвоя і кедри? Як секвоя може виростати такою високою й жити так довго з відносно низькою щільністю деревини? Якщо відпадає потреба у великій і важкій кроні, основа стовбура має забезпечувати лише достатню міцність на стиск для підтримки стовбура схожої щільності. Тому деревина може мати майже будь-яку щільність вище мінімально допустимої механічної межі.
Секвоя — найвище дерево у світі, але її деревина менш щільна, ніж у осики або липи. Вона має дуже вузьку крону, оскільки еволюціонувала в часи, коли конкуренції з боку листяних не існувало. Нині секвої, як і всі хвойні, програють у конкуренції та займають лише невелику частину свого колишнього ареалу, який у геологічному минулому простягався через Північну Америку та Європу.
Більшість хвойних утримують домінування на ділянці, ростучи щільними насадженнями та маючи вічнозелене листя, яке затінює конкурентів протягом усього року. Ця стратегія працює, доки пожежа, негода, хвороба або вирубка не відкриють територію для листяних. Лісівники часто застосовують гербіциди для контролю такої конкуренції у штучних хвойних насадженнях.
Деякі хвойні витримують бідні на поживні речовини ґрунти, подібні до тих, у яких вони еволюціонували, тому виживають у болотах або на сухих гравійних ділянках, де конкуренція з боку листяних мінімальна. За незначними винятками, хвойні відсутні в тропіках, але зберігаються в холодних, бідних на поживні речовини бореальних регіонах світу.
Однією з навичок виживання довговічних видів, яку не можна визначити лише за щільністю, є здатність відкладати в ядровій деревині хімічні речовини, токсичні для грибів і бактерій, що спричиняють гниття. Піонерним видам не потрібно перейматися стійкістю до гниття — їхня роль полягає лише в тимчасовому заселенні ділянки. Але серед довговічних порід такі дерева, як кедр і секвоя, що захищають ядро, можуть рости високими навіть із менш щільною деревиною, ніж, наприклад, ясен або клен, у яких ядрова деревина схильна до гниття і потребує міцного шару заболоні, щоб запобігти деформації у разі руйнування ядра. У тропіках, де організмів-руйнівників особливо багато, дерева часто формують і щільну, і стійку до гниття деревину, що також дозволяє їм мати великі крони.
Як суднобудівники, ми користуємося розмаїттям стратегій, які деревні породи виробили за мільйони років еволюції. Це різноманіття дозволяє обирати з широкого спектра щільностей, рівнів стійкості до гниття і навіть, використовуючи корені або гілки, отримувати вигнуті форми для шпангоутів.
Ця стаття з рубрики «Технологія деревини» вперше з’явилася у випуску журналу WoodenBoat за травень/червень 2020 року. Доктор Річард Джагелс — почесний професор лісової біології Університету Мен (Ороно). Кореспонденцію для доктора Джагелса просимо надсилати поштою на адресу редакції WoodenBoat.
