puun eri osat - tkkpuukemia.tkk.fi/fi/opinnot/kurssit/19-1000/luennot/... · 2008. 1. 29. · mm....
TRANSCRIPT
-
1
Puusta pintaa syvemmältä
Pekka Saranpää
MetsäntutkimuslaitosVantaan tutkimuskeskus
TKK Puunjalostustekniikka PUU-19.210Pekka Saranpää 20.1.2005
Puun eri osat
• puulla voidaan erottaarakenteellisesti jatoiminnallisesti kolmeerilaista osaa: – juuristo– runko– sekä oksat ja latvus
Pekka Saranpää 20.1.2005
Puun eri osat
• puun rungolla on kolmetärkeää tehtävää:– tukirakenne– vedenkuljetus– sekä ravinteiden varasto
Pekka Saranpää 20.1.2005
Rungon solukko huolehtii nestevirtauksesta
Suurimmissa puissaveden täytyy nousta jopa100 metrin matka tyveltälatvaan:– paine-ero on suuri tyven
ja latvan välillä– puun solukon on oltava
kestävä
-
2
Pekka Saranpää 20.1.2005
läpimitan muutos, mm
0
5
10
15
20
25
30
17.5 1.6. 1.7. 1.8. 1.9. 1.10. 1.11.
Kasvupanta
Rungon läpimitan muutokset näkyvät erivuorokauden aikoina: runko turpoaa yöllä jakutistuu päivällä
Pekka Saranpää 20.1.2005
Millainen on puun rungon solurakenne?
Pintapuu elimanto kuljettaaja varastoi vettä
Sydänpuu on täysin kuolluttasolukkoa
Pekka Saranpää 20.1.2005
Puussa erotetaan kolme leikkaussuuntaa
• poikkileikkaus (P)• pinnanmyötäinen (T)• säteensuuntainen (S) leikkaus
Pekka Saranpää 20.1.2005
Miten puusolukko muodostuu?
kuori nila jälsi jakaantuvat solut puutunut solukko
-
3
Pekka Saranpää 20.1.2005
0
10
20
30
40
50
60
0 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55
µm
JUNE JULY AUGUST
earlywood latewood
lumen diameter
double wall thickness
Pekka Saranpää 20.1.2005
____ 1 mmkuitujen läpimitta putkiloiden läpimittaØ 20-40 µm 30-130 µm 150-350 µm
Havupuu Lehtipuut: haja- ja kehäputkiloisetkuusi koivu tammi
Pekka Saranpää 20.1.2005
Havupuut
• Suurin osa solukosta on pitkiä kuituja eliputkisoluja
• Kuusen putkisolujenpituus vaihtelee 1–4 mm
Pekka Saranpää 20.1.2005
kevätpuu kesäpuu
Havupuut
• Putkisolujenrakenne on erilainenkevätpuussa jakesäpuussa.
• Yhdessä nemuodostavatvuosiluston.
-
4
Pekka Saranpää 20.1.2005
Pitkittäissolut: trakeidit eli putkisolut, tracheids
kevätpuu, kesäpuu; earlywood and latewoodkesäpuussa soluseinän kaksinkertainen paksuuson suurempi kuin soluontelon läpimitta jaettuna
kahdella (Mork’s definition)⇒ vuosilusto, growth ring, annual ring
cf. valevuosilustot, false rings, latewood voiaiheutua keväthalloista tai kasvukauden
aikaisesta kuivuudesta
Havupuut
Pekka Saranpää 20.1.2005
Trakeidit eli putkisolutläpimitta 25--23 µm tangentin
suunnassa ja30--21 µm in säteen suunnassa
Pituus vaihtelee 1--4 mm, kesäpuussa 10 % pidempiä
Araucaria cunninghamii jopa 11 mm
Havupuut
Pekka Saranpää 20.1.2005
Kesäpuun selluloosapitoisuus on korkeampi kuin kevätpuussa,
Kesäpuun tiheys on korkeampi,(810--920 kgm-3) verrattuna kevätpuuhun
(300--370 kgm-3)
Havupuut
Pekka Saranpää 20.1.2005
Bordered pitsrengashuokoset
Kahden putkisolun välilläHuokospari
Sekundaarisenästä muodostunutrengas peittää huokoskammion
Keskellä oleva ohut kalvomuodostunut keskilevystä ja
primaariseinästä
Havupuut
-
5
Pekka Saranpää 20.1.2005
Bordered pitsrengashuokoset
Paksuuntunut keskiosa: torusYmpäröivässä margossa on pieniä
aukkoja,
-
6
Pekka Saranpää 20.1.2005
Ydinsäteet RaysYksiriviset Uniseriate
Pihkatiehyeelliset Fusiform raysHomosellulaariset: vain tylppysoluja
Heterosellulaariset, tylppysolujenlisäksi 1--3 riviä putkisoluja reunoilla
Hammaspaksunnoksia putkisolujenseinissä: mänty
Ristikentän huokoset
Ydinsäteet
Pekka Saranpää 20.1.2005
Ristikentän huokoset
Cross-field pits
Hammas-paksunnokset
putkisolunseinämissä
Yksirivinen japihkatiehyeellinen
ydinsädePutkisoluja ylä- ja
alaosassa
Pekka Saranpää 20.1.2005
Lehtipuut
Putkilon soluja japuusyitä pituus 0,8-1,0
mm
Vuosilustossavoidaan erottaasuuriläpimittaisia
putkiloita, jotka ovatsolusulautumia.
Pekka Saranpää 20.1.2005
Aukkolevyt Perforation platesYksiaukkoiset Simple perforations
mm. haapa, pajutPorrasmaiset, tikapuumaiset
Scalariform perforationsBetula pendula rauduskoivulla 14
pienaaBetula pubescens hieskoivulla 21
pienaa
Lehtipuut
-
7
Pekka Saranpää 20.1.2005
Aukkolevyt Perforation platesYksiaukkoiset Tikapuumaiset; reiälliset
Simple perforations Scalariform perforations
Lehtipuut
Pekka Saranpää 20.1.2005
Neljä pääsolutyyppiä: putkilot, putkisolut, puusyyt jatylppysolut
Putkisolut, trakeidit eivät yleisiäPuusyyt, paksu, voimakkaasti puutunut soluseinä,lisäävät puun lujuuttaPienet, rakomaiset huokoset
Lehtipuut
Pekka Saranpää 20.1.2005
Kehäputkiloinenputkiloita ja puusyitä0,1--0,4 mm (2 m)
Hajaputkiloiset Diffuse porousKehäputkiloiset Ring porous
Suuret kevätpuuputkilot (tammiQuercus, jalava Ulmus, saarni
Fraxinus)Pienet kesäpuun putkilot
PitkittäistylppyVarastosolukkoa (tärkkelys,
rasvat)
Lehtipuut
Pekka Saranpää 20.1.2005
Esimerkki puu rakenteen monimuotoisuudesta
-
8
Pekka Saranpää 20.1.2005
TectonagrandisTeakinitial
boundary parenchyma
Chlorophoraexcelsa
Irokoparatracheal
aliform confluent
Pekka Saranpää 20.1.2005
Vertikaalisysteemi
Vain tylppysolukkoaYksi-, kaksi- ja moniriviset y.s.
Homogeeniset tai heterogeenisety.s.: reunoilla joko vaaka- ja/tai
pystysoluja
Ydinsäteet
Pekka Saranpää 20.1.2005
Ydinsäteiden koko vaihtelevaTammella suuria, jopa yli 30 solua
leveitäHaavalla yksisoluisia
Tilavuudesta suurempi osuus kuinhavupuilla koivulla 10--15 %
Ydinsäteet
Pekka Saranpää 20.1.2005
ONKO PUUN RAKENNE JA KEMIALLINEN KOOSTUMUS
SAMANLAINEN RUNGON ERI OSISSA?
EI!
-
9
Pekka Saranpää 20.1.2005
NuorpuuNuorpuu-- elieli ydinpuuydinpuu
CorewoodCorewood, juvenile wood, juvenile wood
HeartwoodHeartwood
SydSydäänpuunpuu SapwoodSapwood
PintapuuPintapuu
KuusiKuusi, Norway spruce, Norway spruce
< 10 < 10 lustoalustoa
Pekka Saranpää 20.1.2005
PUUN OMINAISUUKSIEN VAIHTELU
•Vuosiluston sisäinen vaihtelu: kevät-kesäpuu
•Kasvupaikkojen välinen vaihtelu: ravinteisuus
•Runkojen välinen vaihtelu: perinnöllinen vaihtelu, kilpailu
•Rungon sisäinen vaihtelu: nuorpuu, sydän-pintapuu
Pekka Saranpää 20.1.2005
Ydinpuu Kevätpuu
kesäpuuLyly __________________
0,1 mmPekka Saranpää 20.1.2005
Tracheid length of Norway spruce
1 m
4 m8 m
R2 = 0,93
R2 = 0,95
R2 = 0,96
0.5
1.0
1.5
2.0
2.5
3.0
3.5
4.0
4.5
0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100 110 120 130 140
Etäisyys ytimestä, mm
mm
Log. (1 m)
Log. (4 m)
Log. (8 m)
Log. (12 m)
KuusenKuusen putkisolujenputkisolujen pituudenpituuden kasvukasvu ytimestytimestää pintaanpintaan
-
10
Pekka Saranpää 20.1.2005
Vaikuttaako kasvunopeus puunrakenteeseen ja kuitujen
ominaisuuksiin?
Pekka Saranpää 20.1.2005
Growth ring widthFlakaliden experiment
lannoitus
control
0,0
1,0
2,0
3,0
4,0
0 5 10 15 20 25Ring no. from the pith
Kasvunopeuden vaikutus: lustonleveys
Pekka Saranpää 20.1.2005
Kuusikuidun pituus
0,5
1,0
1,5
2,0
2,5
3,0
3,5
0 20 40 60 80Ydin Kuori
Etäisyys ytimestä, mm
mm
hitaasti kasvanut
lannoitettu
• Kuidun pituus kasvaavoimakkaasti puun iänmyötä, ts. lyhyimmätkuidut ovat puunytimessä
• Voimakas lannoituslisää kuusen kasvua jalyhentää kuituja
Kasvunopeus vaikutus puun rakenteeseen
Pekka Saranpää 20.1.2005
Kasvunopeuden lisäys vaikuttaa myöskuituseinämän paksuuteen
hitaasti kasvanut
Poikkileikkaus nähtynä mikroskoopissa
lannoitettu
-
11
Pekka Saranpää 20.1.2005
Voidaanko puulaji tunnistaa rakenteen avulla?
Pekka Saranpää 20.1.2005
Albergan kartanonkunnostus aloitettiin v.
1992
• Rakennutti konsuli FeodorKiseleff vuonna 1874
• Seinien laudoitus peräisin Havannasta tuoduistaraakasokerin kuljetuslaatikoista
Pekka Saranpää 20.1.2005
Molemmin puolinrapattu piirurunko
Laudat hyvin leveitä, jopa 60 cm, punertavia.Mahonkia?
Pekka Saranpää 20.1.2005
• Puuaine on väriltäänkellertävän ruskeaa, javuosilustot erottuvatselvästi
• Vaihettuminenkevätpuustakesäpuuksi on asteittainen
Kyseessä on havupuu!
Laudan pintahionnanjälkeen
-
12
Pekka Saranpää 20.1.2005
Vertailun kohteenametsämänty
Säteen suuntainenleike, jossa näkyymikroskoopissahuokosten rakennesolujen välillä
Pekka Saranpää 20.1.2005
Tuntomerkit syötettiinpuulajitunnistusohjelmaan, joka antoi kolmevaihtoehtoa:
– Pinus strobus– Pinus monticola– Pinus lambertiana
Todennäköisin strobus-mänty eli Pinus strobus
Pekka Saranpää 20.1.2005
Valokuvat © Metla/Pekka Saranpää© Metla/Erkki Oksanen