Из Википедии, бесплатной энциклопедии
Перейти к навигации Перейти к поиску
Гниль древесины, вызванная Serpula lacrymans (так называемая настоящая сухая гниль , разновидность коричневой гнили).
Fomes fomentarius - возбудитель стеблевой гнили растений.
Сухая гниль и повреждение водой

Древесно-распад или питающаяся древесина гриб является любым видом гриба , который расщепляет влажную древесину , заставляя его гнить . Некоторые виды древесных грибов поражают мертвую древесину, например, бурая гниль, а некоторые, например Armillaria (медовый гриб), паразитируют и колонизируют живые деревья. Избыточная влажность древесины выше точки насыщения волокон необходима для колонизации и размножения грибков. [1] Грибы, которые не только растут на древесине, но и проникают в ее волокнистую структуру и фактически вызывают гниение, называются лигниколами.грибы. В природе этот процесс вызывает разрушение сложных молекул и приводит к возврату питательных веществ в почву. [2] Различные древесные грибы по-разному потребляют древесину; например, одни атакуют углеводы в древесине, а другие разрушают лигнин . Скорость разложения деревянных материалов в различных климатических условиях можно оценить с помощью эмпирических моделей. [3]

Гнили древесной гнили можно классифицировать по типу гниения, которое они вызывают. Самые известные виды - это коричневая гниль , мягкая гниль и белая гниль . [4] [5] Каждый из них производит разные ферменты, может разлагать различные растительные материалы и колонизировать разные ниши в окружающей среде. [6] Остаточные продукты разложения в результате действия грибов имеют переменный pH, растворимость и окислительно-восстановительный потенциал. Со временем этот остаток будет включаться в почву и отложения, поэтому может оказать заметное влияние на окружающую среду в этой области. [6]

Коричневая гниль [ править ]

Кубовидная коричневая гниль на дубе

Грибы бурой гнили разрушают гемицеллюлозу и целлюлозу, которые образуют структуру древесины. Целлюлоза разлагается перекисью водорода (H 2 O 2 ), которая образуется при разложении гемицеллюлозы. [4] Поскольку перекись водорода представляет собой небольшую молекулу , она может быстро диффундировать через древесину, что приводит к гниению, которое не ограничивается непосредственным окружением гиф грибов . В результате этого типа гниения древесина дает усадку, приобретает коричневый цвет и трескается на кусочки примерно кубической формы. Это явление называется кубическим разрушением. В грибки некоторых типов удалить целлюлозусоставы из дерева и, следовательно, древесина приобретает коричневый цвет .

Коричневую гниль в сухом, рассыпчатом состоянии иногда неправильно называют вообще сухой гнилью . Термин « коричневая гниль» заменил общее использование термина « сухая гниль» , поскольку древесина должна быть влажной, чтобы гнить, хотя позже она может высохнуть. Сухая гниль - это общее название некоторых видов грибов бурой гнили.

К грибам бурой гнили, имеющим особое экономическое значение, относятся Serpula lacrymans (настоящая сухая гниль), Fibroporia vaillantii (шахтный гриб) и Coniophora puteana (подвальный гриб), которые могут поражать древесину в зданиях. К другим грибам бурой гнили относятся серный шельф , Phaeolus schweinitzii и Fomitopsis pinicola . [7]

Гниение, вызванное бурой гнилью, характеризуется обширным деметилированием лигнинов, тогда как белая гниль имеет тенденцию давать низкие выходы молекул с деметилированными функциональными группами. [8]

В тропическом климате или в южных зонах умеренного климата очень мало грибов бурой гнили . Большинство грибов бурой гнили имеют географический ареал к северу от Тропика Рака (23,5 ° широты), и большинство из них находится к северу от широты 35 °, что соответствует примерно бореальному распространению. Эти грибы бурой гнили между 23,5 ° и 35 ° широты обычно встречаются на больших высотах в регионах с сосновыми лесами или в регионах с хвойными лесами, такими как Скалистые горы или Гималаи . [9]

Мягкая гниль [ править ]

гнилое дерево Грибок в бревне)

Грибки мягкой гнили выделяют из гиф целлюлазу - фермент , расщепляющий целлюлозу в древесине. [4] Это приводит к образованию микроскопических полостей внутри древесины, а иногда и к обесцвечиванию и растрескиванию, похожему на коричневую гниль. [4] [5] Грибы мягкой гнили нуждаются в фиксированном азоте для синтеза ферментов, которые они получают либо из древесины, либо из окружающей среды. Примерами грибов, вызывающих мягкую гниль, являются Chaetomium , Ceratocystis и Kretzschmaria deusta .

Грибки мягкой гнили способны заселять условия, которые слишком горячие, холодные или влажные для коричневой или белой гнили. Они также могут разлагать древесину с высоким содержанием соединений, устойчивых к биологическому воздействию. Кора древесных растений содержит высокую концентрацию танина , который трудно разложить грибам, и суберина, который может действовать как микробный барьер. [10] Кора действует как форма защиты для более уязвимых внутренних частей растения. [10] Грибки мягкой гнили, как правило, не способны разлагать вещества так же эффективно, как грибы белой гнили: они менее агрессивные разлагатели. [6]

Белая гниль [ править ]

... и на дубе
«Белая гниль» перенаправляется сюда. Для возбудителя лука см. Белая гниль лука .

Грибы белой гнили расщепляют лигнин в древесине, оставляя за собой более светлую целлюлозу; некоторые из них расщепляют лигнин и целлюлозу. [5] В результате древесина меняет текстуру, становится влажной, мягкой, губчатой ​​или волокнистой; его цвет становится белым или желтым. [11] Поскольку грибы белой гнили способны продуцировать ферменты, такие как лакказа , необходимые для расщепления лигнина и других сложных органических молекул , они были исследованы для использования в микромедиации . [12]

Есть много различных ферментов, которые участвуют в гниении древесины грибами белой гнили, некоторые из которых непосредственно окисляют лигнин. [13] Относительное количество фенилпропановых алкильных боковых цепей лигнина обычно уменьшается при разложении грибами белой гнили. [8] Сообщалось, что вешенка ( Pleurotus ostreatus ) разрушает преимущественно лигнин, а не полисахариды. [14] Он отличается от некоторых других грибов белой гнили, например Phanerochaete chrysosporium , который не проявляет селективности к лигноцеллюлозе. [14]

Опята ( Armillaria spp. ) - это гриб белой гнили, который поражает живые деревья. Pleurotus ostreatus и другие вешенки - обычно культивируемые грибы белой гнили [12], но P. ostreatus не паразитирует и не будет расти на живом дереве, если он уже не умирает от других причин. [15] Другие грибы белой гнили включают хвост индейки , конек художника и трутовик . [7]

Грибы белой гнили выращиваются во всем мире в качестве источника пищи - например, гриб шиитаке , который в 2003 году составлял примерно 25% от общего объема производства грибов. [16]

Вызванный грибковой распад [ править ]

Особый способ придать выращенной древесине необычную структуру - заразить ее паразитическим грибком путем хранения во влажной среде ( грибковая гниль ). Гриб проникает в слои древесины и изменяет природу клеток . В этом процессе создаются индивидуальные узоры и оттенки цвета. Таким образом обработанная древесина отлично подходит для изготовления всех видов дизайнерских предметов. Для стабилизации структуры древесины, ослабленной грибком, в материал обычно вводятся смолы или пластмассы с помощью специальных вакуумных процессов. [17]

Специальный процесс обледенения древесины бука приводит к результатам, аналогичным результатам, полученным при грибковом распаде. После того, как древесина пропиталась, ее замораживают, а затем сушат. В результате получается очень светлая древесина с почти черной текстурой . Этот результат, который в природе тоже встречается очень редко, получил название ледяной бук . [18] [19]

Естественная прочность [ править ]

Естественная прочность - это присущая древесине способность противостоять грибковому распаду и нападениям насекомых , таких как древесные жуки и термиты , а также морские организмы . [20] Это защитное свойство связано с определенными биологическими соединениями, называемыми экстрактивными веществами, которые токсичны для организмов, разрушающих древесину. По мере роста дерева заболонь превращается в сердцевину, что приводит к физическим и химическим изменениям в древесине. [21]В результате проницаемость снижается, а естественная прочность увеличивается. Таким образом, экстрактивные вещества, отвечающие за естественную долговечность, в основном присутствуют в сердцевине древесины, хотя они также могут содержаться в небольших количествах в заболони. [22] Из сердцевины деревьев, устойчивых к гниению, были выделены различные химические вещества, которые, как было показано, являются защитными средствами, включая полифенолы , лигнаны (например, гмелинол , платиновая кислота ), флавоноиды (например, мескитол ), трополоны (например, хинокитиол и другие туяплицины ). , сесквитерпеноиды (например,α-кадинол ). [23] [24] Естественная прочность варьируется в зависимости от породы дерева, географического региона, условий окружающей среды, стадии роста и увеличивается с возрастом. Таким образом, некоторые деревья более устойчивы к грибковым заболеваниям и насекомым, а их древесина хранится дольше, чем у других деревьев. Примечательно, что древесина этих деревьев остается прочной в течение длительного периода времени, даже около века, поэтому они веками использовались как надежный строительный материал. Поскольку молодые деревья не производят достаточного количества защитных химикатов, некоторые деревья в раннем возрасте вырастают с полым гнилым стволом. [25] Однако древостоя из старых деревьев более устойчивы от природы, чем древостоя из вторичных деревьев .[26] Древесные породы, обладающие значительной естественной устойчивостью, включают Lagarostrobos franklinii (сосна Huon), Intsia bijuga (Ipil),виды эвкалипта ( Ironbark ), Podocarpus totara (Totara), Vitex lucens (Puriri), Agathis australis (Kauri), деревья семейство Cupressaceae , такое как Chamaecyparis obtusa (кипарис Хиноки), Thuja plicata (западный красный кедр), Thujopsis dolabrata (Hinoki asunaro), Juniperus cedrus (можжевельник Канарских островов), Cedrus atlantica (кедр Атлас),Chamaecyparis taiwanensis (тайваньский кипарисовик) и многие другие виды, принадлежащие к этому семейству. [27]

В соответствии с EN 350: 2016 стандартов со стороны АПА - Wood Association Engineered , прочность древесины и древесных продуктов , основанных на грибка можно разделить на пять категорий: очень прочный (DC1); прочный (DC2); умеренно прочный (DC3); немного прочный (DC4); и не прочный (DC5). А устойчивость к атакам насекомых можно отнести к категории долговечных (DC D); умеренно прочный (DC M); и не прочный (DC S). [20] Как правило, сердцевина устойчивых пород деревьев считается очень прочной, тогда как заболонь всех видов деревьев считается недолговечной и наиболее уязвимой.

Консервация древесины [ править ]

Основная статья: Консервация древесины

Для придания дереву повышенной прочности и защиты от гниения был разработан широкий выбор средств защиты древесины. Древесину можно обрабатывать в зависимости от цели (биологическая защита, например, от грибков, насекомых, морских организмов) и окружающей среды (внутри, снаружи, над землей, в земле, в воде) ее использования. [28] Консерванты для древесины включают хромированный арсенат меди (CCA), щелочную четвертичную медь (ACQ), азол меди (CuAz), бораты , силикат натрия и калия , консерванты на масляной основе, такие как креозот и пентахлорфенол , консерванты из легких органических растворителей.(LOSP), пропиконазол - тебуконазол - имидаклоприд , эпоксидные смолы, ацетилирование древесины, природная или биологическая консервация, такая как обработка теплом ( термически модифицированная древесина ), грязью , тунговым маслом , пропитка с использованием биополимеров из сельскохозяйственных отходов ( биологически модифицированная древесина ), покрытие древесина с медными оболочками и т. д. Обработка древесины натуральными экстрактами, полученными из устойчивых к гниению деревьев, такими как хинокитиол , дубильные вещества и экстракты деревьев, является еще одним многообещающим экологически безопасным методом консервации древесины. [29] [30][31] [32] [33] Чем более проницаема древесина, тем легче с ней обращаться. В соответствии со стандартами EN 350: 2016 обрабатываемость древесины можно разделить на четыре уровня: (1) легко поддается обработке; (2) умеренно легко поддается лечению; (3) трудно поддается лечению; и (4) чрезвычайно трудно поддается лечению. [20]

Безопасность [ править ]

С годами возникло много опасений по поводу содержания мышьяка и хрома в CCA . В 1986 году Агентство по охране окружающей среды США (EPA) признало мышьяк канцерогеном для человека. [34] Загрязнение воды мышьяком и его соединениями является серьезной проблемой для здоровья населения, а их выброс в окружающую среду и загрязнение почвы - еще одна экологическая проблема. [35] [36] Во всем мире были предприняты различные нормативные меры для ограничения их использования в деревообрабатывающей промышленности, особенно в древесине для жилищного использования. К концу 2003 года Агентство по охране окружающей среды США и деревообрабатывающая промышленность договорились прекратить использование CCA для обработки древесины для жилых помещений.[37] Его использование также запрещено в Канаде , Австралии и Европейском Союзе . [38] [39] [40]

См. Также [ править ]

  • Коряга (экология)
  • Компартментализация гниения деревьев

Ссылки [ править ]

  1. Перейти ↑ Harris, Samuel Y. (2001). Строительная патология: ухудшение, диагностика и вмешательство . Джон Вили и сыновья. п. 106. ISBN 978-0-471-33172-8.
  2. ^ "Гниль древесины на живых и мертвых деревьях: иллюстрированный обзор" (PDF) . Проверено 28 февраля 2018 .
  3. ^ Виитанен, Т. и др. (2010). К моделированию риска гниения деревянных материалов. Европейский журнал древесины и изделий из дерева 68: 303-313.
  4. ^ a b c d Дж. Дикон, Гниль древесины и гниющие грибы . Эдинбургский университет (2005?).
  5. ^ a b c Микроорганизмы, вызывающие гниение деревьев и древесины . Университет Миннесоты.
  6. ^ a b c Vane, CH, et al. (2005). «Разложение культивируемой древесины абрикоса (Prunus armeniaca) аскомицетом Hypocrea sulphurea с использованием твердотельного ЯМР 13С и автономного термохимолиза ТМАГ с ГХ – МС». Международная организация по биоразложению и биоразложению 55 (3): 175-185.
  7. ^ a b Стамец, Пол (2005). Мицелий бегает: как грибы могут спасти мир . Random House, Inc., стр.  83–84 . ISBN 978-1-58008-579-3.
  8. ^ a b Vane, CH, et al. (2001). «Влияние грибкового разложения ( Agaricus bisporus ) на лигнин соломы пшеницы с использованием пиролиза-ГХ-МС в присутствии гидроксида тетраметиламмония (ТМАГ)». Журнал аналитического и прикладного пиролиза 60 (1): 69-78.
  9. Перейти ↑ Ryvarden, Leif (1993). «Тропические полипы» . В Исааке, Сьюзен (ред.). Аспекты тропической микологии . Британское микологическое общество. Симпозиум. Издательство Кембриджского университета. п. 159. ISBN. 978-0-521-45050-8.
  10. ^ a b Vane, CH, et al. (2006). «Разложение коры грибком белой гнили Lentinula edodes: потеря полисахаридов, устойчивость к лигнину и разоблачение суберина». Международная организация по биоразложению и биоразложению 57 (1): 14-23.
  11. ^ «Древесные грибы гниения в руководстве по управлению ландшафтными деревьями - UC IPM» . www.ipm.ucdavis.edu . Проверено 24 февраля 2018 года .
  12. ^ a b Cohen, R .; Перский, Л .; Хадар Ю. (2002). «Биотехнологические применения и потенциал разрушающих древесину грибов рода Pleurotus » (PDF) . Прикладная микробиология и биотехнология . 58 (5): 582–94. DOI : 10.1007 / s00253-002-0930-у . PMID 11956739 . S2CID 45444911 .   [ постоянная мертвая ссылка ]
  13. ^ Vane, CH, et al. (2003). «Биоразложениедревесиныдуба ( Quercus alba ) во время роста грибов шиитаке ( Lentinula edodes ): молекулярный подход». Журнал сельскохозяйственной и пищевой химии 51 (4): 947–956.
  14. ^ a b Vane, CH, et al. (2001). «Деградация лигнина в пшеничной соломе во время роста вешенки ( Pleurotus ostreatus ) с использованием автономного термохимолиза с гидроксидом тетраметиламмония и твердотельным 13С ЯМР». Журнал сельскохозяйственной и пищевой химии 49 (6): 2709–2716.
  15. ^ Stamets, Пол (2000). «Глава 2: Роль грибов в природе». Выращивание деликатесов и лекарственных грибов = [Сёкуё оёби якуё киноко но сабай] (3-е изд.). Беркли, Калифорния, США : Ten Speed ​​Press . С. 9–11. ISBN 978-1-58008-175-7.
  16. Перейти ↑ Vane, CH (2003). «Мониторинг разложения древесины черной камеди ( Nyssa sylvatica ) во время роста гриба шиитаке ( Lentinula edodes ) с помощью инфракрасной спектроскопии диффузного отражения». Прикладная спектроскопия 57 (5): 514–517.
  17. ^ "Gestocktes Holz" . mortalitas.eu . Проверено 31 марта 2020 .
  18. ^ "Eisbuche" . eisbuche.de . Проверено 31 марта 2020 .
  19. ^ "Mit Hilfe von Väterchen Frost" . bm-online.de . Проверено 31 марта 2020 .
  20. ^ a b c «EN 350: 2016 (обновлено) | APAwood - Европа» . APA - Ассоциация инженерной древесины.
  21. ^ Verbist, Максим; Нуньес, Лина; Джонс, Деннис; Бранко, Хорхе М. (2019). «Расчет срока службы деревянных конструкций». Долгосрочные характеристики и долговечность каменных конструкций : 311–336. DOI : 10.1016 / B978-0-08-102110-1.00011-X . ISBN 9780081021101.
  22. ^ Мунир, Мухаммад Танвир; Pailhories, Элен; Эвейяр, Матье; Ирле, Марк; Авиат, Флоренция; Федериги, Мишель; Беллонкле, Кристоф (24 августа 2020 г.). «Экспериментальные параметры влияют на наблюдаемую антимикробную реакцию древесины дуба (Quercus petraea)» . Антибиотики . 9 (9): 535. DOI : 10.3390 / antibiotics9090535 . PMC 7558063 . PMID 32847132 .  
  23. ^ Сингх, Трипти; Сингх, Адья П. (сентябрь 2012 г.). «Обзор натуральных продуктов как средства защиты древесины». Древесная наука и технология . 46 (5): 851–870. DOI : 10.1007 / s00226-011-0448-5 . S2CID 16934998 . 
  24. ^ Моррис, Пол I .; Стирлинг, Род (сентябрь 2012 г.). «Экстракты западного красного кедра, связанные с долговечностью при контакте с землей». Древесная наука и технология . 46 (5): 991–1002. DOI : 10.1007 / s00226-011-0459-2 . S2CID 15869687 . 
  25. ↑ Кедр: древо жизни индейцев Северо-Западного побережья . Ванкувер, Британская Колумбия: Дуглас и Макинтайр. 1984. с. 22. ISBN 0-88894-437-3.
  26. ^ Шеффер, TC; Моррелл, Джеффри Дж .; Лаборатория Лесных исследований Университета штата Орегон. «Естественная прочность древесины: всемирный список пород» . ir.library.oregonstate.edu . hdl : 1957/7736 .
  27. ^ Мунир, Мухаммад Танвир; Pailhories, Элен; Эвейяр, Матье; Ирле, Марк; Авиат, Флоренция; Дюбрей, Лоуренс; Федериги, Мишель; Беллонкле, Кристоф (1 мая 2020 г.). "Тестирование антимикробных характеристик древесных материалов: обзор методов" . Антибиотики . 9 (5): 225. DOI : 10.3390 / antibiotics9050225 . PMC 7277147 . PMID 32370037 .  
  28. ^ Вудард, AC; Милнер, HR (2016). «Экологичность древесины и древесины в строительстве». Устойчивость строительных материалов : 129–157. DOI : 10.1016 / B978-0-08-100370-1.00007-X . ISBN 9780081009956.
  29. ^ Сильвейра, Аманда Г. Да; Сантини, Элио Дж .; Кульчинский, Стела М .; Тревизан, Ромуло; Wastowski, Arci D .; Гатто, Дарси А. (7 декабря 2017 г.). «Потенциал дубильного экстракта в качестве натурального консерванта древесины Acacia mearnsii» . Anais da Academia Brasileira de Ciências . 89 (4): 3031–3038. DOI : 10.1590 / 0001-3765201720170485 . PMID 29236851 . 
  30. ^ Сёфуна, А; Банан, AY; Накабонге, Г. (2012). «Эффективность экстрактивных веществ натуральной древесины в качестве консервантов древесины против термитов» . Мадерас. Ciencia y tecnología . 14 (2): 155–163. DOI : 10.4067 / S0718-221X2012000200003 .
  31. ^ Binbuga, Nursen; Рус, Кристофер; Hasty, Julia K .; Генри, Уильям П .; Шульц, Тор П. (1 мая 2008 г.). «Разработка экологически безвредных и эффективных органических консервантов для древесины на основе понимания биоцидных и небиоцидных свойств экстрактивных веществ в природно прочной сердцевине древесины». Holzforschung . 62 (3). DOI : 10.1515 / HF.2008.038 . S2CID 97166844 . 
  32. ^ Ху, Цзюньи; Шен, Ю; Пан, Песня; Гао, Юнь; Сяо, Гоюн; Ли, Шуцзюнь; Сюй, Инцянь (декабрь 2013 г.). «Применение калийной соли хинокитиола в качестве консерванта для древесины». Журнал наук об окружающей среде . 25 : S32 – S35. DOI : 10.1016 / S1001-0742 (14) 60621-5 . PMID 25078835 . 
  33. ^ Brocco, Виктор Fassina; Паес, Хуарес Бениньо; Коста, Лаис Гонсалвеш да; Бразолин, Сержио; Арантес, Марина Донария Чавес (январь 2017 г.). «Потенциал экстрактов сердцевины тикового дерева в качестве натурального консерванта для древесины». Журнал чистого производства . 142 : 2093–2099. DOI : 10.1016 / j.jclepro.2016.11.074 .
  34. ^ US EPA, ORD. «Мышьяк, неорганический CASRN 7440-38-2 | DTXSID4023886 | IRIS | US EPA, ORD» . cfpub.epa.gov .
  35. ^ «Мышьяк» . www.who.int . Всемирная организация здоровья.
  36. ^ Беллак, DA; Бенджамин, SL; Baveye, P .; Sampson, J .; Джонсон, Б. (март 2003 г.). «Повсеместное загрязнение почвы мышьяком в жилых районах и общественных местах: возникающий нормативный или медицинский кризис?». Международный журнал токсикологии . 22 (2): 109–128. DOI : 10.1080 / 10915810305087 . PMID 12745992 . S2CID 20986621 .  
  37. ^ «Ответ на запросы об отмене некоторых продуктов для защиты древесины из хромированного арсената меди (CCA) и поправки для прекращения использования некоторых других продуктов CCA» . Федеральный регистр . 9 апреля 2003 г.
  38. ^ Канада, Окружающая среда и изменение климата (26 февраля 2014 г.). «Оборудование для консервирования древесины, хромированный арсенат меди: глава B-1» . Правительство Канады .
  39. ^ «Новые ограничения для древесины, обработанной мышьяком» . Австралийское управление по пестицидам и ветеринарным лекарствам . 22 сентября 2014 г.
  40. ^ "EUR-Lex - 32003L0002 - EN - EUR-Lex" . Eur-lex.europa.eu .

Дальнейшее чтение [ править ]

  • Шварце, Фрэнсис WMR; Энгельс, Юлия; Матек, Клаус (2000). Грибковые стратегии разложения древесины у деревьев . Springer. ISBN 978-3-540-67205-0.
  • Микоризные грибы и накопление углерода в почве
  • Белый, Роберт Х .; Росс, Роберт Дж. (Ноябрь 2014 г.). Руководство по оценке состояния древесины и пиломатериалов (2-е изд.). Мэдисон, Висконсин: Министерство сельского хозяйства США, Лесная служба, Лаборатория лесных товаров . Проверено 31 января 2015 года .
  • Вассер, Змитрович И.В.; Энгельс, Тура (2014). Древесные грибы (PDF) . Грибы с разных субстратов / JK Misra, JP Tewari, SK Deshmukh, C. Vágvölgyi (ред.). Нью-Йорк: CRC Press, группа Тейлор и Фрэнсис.