Архитектурные особенности дерева

Дерево — это своеобразное высотное сооружение, которое «строится» много лет. В этом сооружении есть системы теплоизоляции, использования солнечной энергии, терморегуляции, тока питательных веществ и многие другие. Но не менее важны и его архитектурные качества.

Так, у дерева хорошо развита система геотроцизма, то есть строго вертикального роста, а также равновесного распределения кроны по окружности ствола. И если под воздействием внешних факторов это равновесие нарушается, то незамедлительно в местах напряжений увеличивается в объеме корневая лапа, чем и достигается сохранение устойчивости дерева. На опушке, где дерево подвержено всем ветрам, оно имеет мощную корневую лапу, а в лесу, где действие ветра незначительно — ствол переходит в корень без значительного утолщения.

Ветви дерева имеют разнообразное ветвление, а вот зависимость объема ветвей от их диаметров четко подчиняется математическим расчетам. Две равные по диаметру ветви всегда будут иметь равный объем независимо от их пространственной конфигурации. Для учета массы ветвей эта взаимосвязь очень важна. Зная ее, можно определить объем всего дерева. На опушке, где оно не стеснено, до 90 процентов его биомассы концентрируется в кроне и ветвях, а в лесу вся древесная масса накапливается в стволе. Но при равных диаметрах объем этих деревьев будет также равным.

Увеличение диаметров в местах напряжений легко наблюдать на стволе дерева и на его ветвях. Если ветер имеет преобладающее направление, то окружность ствола обязательно будет в виде эллипса, где большой диаметр расположится по направлению преобладающего ветра. Это хорошо заметно в узких однорядных полосах. В местах развилки ветви тоже есть утолщение, и чем больше угол прикрепления ветви к основному стволу, тем больше утолщение в месте седловины сучка. Можно восхищаться этой удивительной способностью древесного растения определять локальные напряжения и рационально «рассчитывать» их количественную сторону.

Под воздействием ветра ветви сгибаются, уменьшая площадь для атаки воздушного потока. Каждая ветвь испытывает растяжение со стороны, приложения силы и сжатие на противоположной стороне. В этом отношении механические свойства древесины достаточно высоки. На растяжение древесина выдерживает до 350- 400 кг/см², а на сжатие 150- 250 кг/см².

Корни дерева имеют равномерное уменьшение объема по их диаметрам. Эта взаимосвязь также описывается математическим уравнением. Но корни намного длиннее ветвей. По объему корень в три с половиной раза больше ветви равного диаметра. В зоне корневой лапы корни заметно утолщаются, что обеспечивает устойчивость дереву против опрокидывающей силы ветра, которая достигает 7-8 тысяч килограммов. Кроме того, корни имеют большую пластичность, способность растягиваться, что позволяет дереву наклоняться, уменьшая лобовое сопротивление.

Вполне возможно, что в недалеком будущем человек воспользуется и этим кладом патентов природы при строительстве особо высоких и устойчивых сооружений.