МАТЕРИАЛ-УНИВЕРСАЛ И ЕГО БУДУЩЕЕ
Д. РОХЛЕНКО, эксперт правления Российского лесного научно-технического общества.
Древесина служит человеку не меньше трех миллионов лет, и если этот срок попытаться приравнять, например, к году, то окажется, что керамикой люди пользуются всего лишь около суток, железом - чуть больше восьми часов, а пластмассами и бетоном и вовсе минут двадцать.
В первобытную эпоху деревянными были все орудия охоты - копья, дротики, луки со стрелами, дубины, бумеранги, гарпуны и все первые орудия древних земледельцев. Это, конечно, не значит, что термин "каменный век" надо заменить выражением "деревянный век", поскольку топоры или, скажем, наконечники для копий делались все же из камня, а рыболовные крючки и наконечники стрел - из кости. Но, с другой стороны: чего бы стоил топор без топорища или наконечник без древкаx Так что справедливее, наверное, было бы именовать это время, например, деревянно -каменным.
Вообще роль дерева в развитии и становлении цивилизации поистине огромна, и притом во всех ее аспектах.
Для дома, для семьи
Издревле одним из главных направлений использования древесины стало строительство, а едва ли не первыми в истории инженерными сооружениями - свайные постройки. Остатки их, относящиеся к третьему тысячелетию до нашей эры, найдены археологами во многих европейских странах и, в частности, в России - в Архангельской и Вологодской областях, а также в Зауралье.
Куда более сложными были деревянные конструкции древних римлян: перекрытия для общественных зданий, многопролетные арочные и блочные мосты. До наших дней они, конечно, не дожили, но о некоторых сохранились письменные свидетельства. К примеру, о большом деревянном мосте через Тибр в Риме (630 год до н. э.) или о построенном всего за 10 дней 400-метровом мосте Юлия Цезаря через Рейн.
Самой старой из ныне существующих деревянных построек - храму Хорюдзи, расположенному вблизи древней японской столицы Нары, - около 1400 лет. Всего на 400 лет моложе его деревянная церковь в небольшом норвежском городке Лиллехаммере. А вот на Руси, где из бревен испокон веку рубили все - избы и крепости, княжеские хоромы и многоглавые храмы, таких старых деревянных сооружений, к сожалению, нет: подавляющая их часть погибла в огне войн и пожаров. Древнейшее из сохранившихся у нас деревянных строений относится к XIII веку: это - маленькая церковь Воскресения Лазаря на территории Муромского монастыря в Карелии. О прочих же можно судить лишь по летописям и запискам иностранных путешественников. Известно, скажем, что в Х веке в Новгороде возвели дубовый "о тринадцати головах" Софийский собор, а в XVII веке в подмосковном селе Коломенском - целый дворец из 270 комнат, который современники именовали "восьмым чудом света".
Деревянными, разумеется, были в старину не только дома, но и большая часть их содержимого. Уже в Древнем Египте сооружали из дерева сундуки, ложа, троны фараонов, столы и табуреты с х-образным переплетением опор.
И сами дома, и имевшуюся в них мебель, бытовую утварь, детские люльки, игрушки нередко украшали резьбой или росписью, делая их тем самым еще и предметами искусства. Сегодня старинные резные буфеты и кресла с ручками в виде львиных голов выставлены в музеях, но есть семьи, которым такие вещи удалось сохранить. А уж расписные деревянные ложки или солонки и вовсе имеются у нас чуть ли не в каждом доме.
Чтобы пела душа
С искусством у дерева вообще отношения особые. Достаточно вспомнить вырезанные из него скульптуры, резные и написанные на досках иконы, созданные из дерева самые разнообразные духовые и струнные музыкальные инструменты - рояли, арфы, скрипки, кларнеты, флейты. "Поющим деревом" именуют так называемую резонансную древесину - абсолютно здоровые прямоствольные мелкослоистые ели. Именно из нее в сочетании с кленом мастерили свои знаменитые скрипки Николо Амати, Джузеппе Гварнери, Антонио Страдивари.
Художнику же дерево не только служит материалом, но и помогает в работе: мольберты, подрамники, палитры и кисти тоже делают из древесины. А один из способов создания эстампов так и называется ксилографией (от греческих слов "ксило" - дерево и "графо" - пишу). Он состоит в том, что вырезаемые на деревянных досках гравюры переносятся затем на бумагу типографским способом.
Со времен Эллады использовали дерево в спорте. Именно древних греков, устраивавших еще в VIII веке до н. э. Олимпийские игры во славу Зевса, считают первыми в мире спортсменами. Среди их спортивных снарядов имелись деревянные колесницы, копья и диски.
А на Руси с XIII века известны деревянные санки - ледни, первые состязания по скоростному спуску на которых состоялись по велению Ивана Грозного в 1552 году - в честь взятия Казани. Что же касается деревянных лыж, то ими, похоже, пользовал ся еще первобытный человек. В 1982 году во время раскопок в Псковской области археологи нашли узкую длинную дощечку с загнутым овальным концом и пришли к выводу, что это лыжина и что возраст ее ни много ни мало 4300 лет. От современной она отличалась лишь отсутствием направляющего желобка - видимо, до этого усовершествования люди додумались позднее. И хотя вряд ли стоит называть эту доисторическую лыжину спортивным снарядом (она, бесспорно, относилась к снаряжению воина или охотника), но все же прообразом современных лыж она несомненно стала.
Без древесины никуда
Основополагающую роль сыграло дерево в возникновении и развитии транспорта, а возможно, и в развитии техники вообще. Ведь первым в мире колесом стал когда-то обычный деревянный обрубок, лишь со временем превратившийся в прочную и легкую конструкцию со спицами и ободом.
Считается, что первой повозкой на колесах была боевая колесница шумеров, появившаяся у них в шестом тысячелетии до нашей эры. Впоследствии в разных странах были созданы самые разнообразные повозки: телеги, арбы, кареты, брички, фаэтоны, кабриолеты, почтовые дилижансы, пожарные линейки и прочее, которые еще долго оставались почти целиком деревянными, включая колеса. Во всяком случае в России, где колесных дел мастера умело подбирали для каждой из его частей самую подходящую древесную породу: для обода - дуб, для спиц - березу или рябину, для ступицы - лиственниц у.
Из вяза или березы делали и хомут для лошади, а в зимнее время ставили повозку на дубовые полозья, превращая ее в сани. Даже сегодня наше село не может обойтись без деревянных телег и саней - уж больно удобен и надежен этот незатейливый транспорт.
В зарождении водного, железнодорожного и даже авиационного транспорта древесина тоже сыграла не последнюю роль. Первыми судами, видимо, были челны - выдолбленные или выжженные из одного ствола. А с развитием судоходства появилось множество самых разных кораблей - гребных и парусных: шлюпы, каравеллы, фрегаты, галеоны, бригантины. Все они тоже сооружались целиком из дерева и к тому же украшались резьбой и деревянной скульптурой. Но сколько же прекрасного леса на это уходило! На сооружение, например, одного только фрегата "Полтава", строившегося под руководством Петра I, было затрачено около 3000 отборных стволов.
Из дерева поначалу мастерили и железнодорожные вагоны, да и топливом для паровозов долго служили дрова, сам же путь требовал укладки на каждом его километре до 2000 деревянных шпал.
Деревянными были и первые самолеты, а в отечественной авиации дерево использовалось почти до середины минувшего века. Фанерную обшивку и деревянные лонжероны крыла имели истребители Як-1, а наш знаменитый "небесный тихоход" У-2 (По-2) немцы так и называли во время войны - "рус-фанер".
Для изготовления же советских самолетов Ла-5 и Ла-7 главным материалом служила так называемая дельта-древесина. Это была обработанная специальными смолами и спрессованная под большим давлением многослойная фанера, очень прочная и практически не горевшая.
От ружья до пряника
И в наше время нелегко перечислить те области человеческой деятельности, в которых востребована древесина. В огромных количествах используют ее в энергетических целях (см. "Наука и жизнь" № 11, 1999 г.), для производства бумаги и картона, а также в качестве конструкционного материала. В шахтах, например, дерево идет на крепление горных выработок, и при этом расходуется около 20 кубометров на каждую тысячу тонн угля. Из древесины делают спички (20 тысяч коробков из одного кубометра), карандаши, катушки, чертежные доски, садовый инструмент, ружейные ложа и палочки для мороженого. А в Японии, например, ежегодно используется более 10 миллиардов одноразовых деревянных палочек для еды. Еще в большем количестве употребляли их до недавнего времени в Китае, на что каждый год уходило около 25 миллионов деревьев. И лишь в июне нынешнего года постановлением правительства КНР производство таких палочек было прекращено.
Не обходятся без древесины и кондитеры: узоры печатных тульских и вяземских пряников получают при помощи резных деревянных досок. А всякого рода разделочные доски, скалки, толкушки, которые используются в быту, а также гладильные доски, "грибки" для штопки - предметам этим нет числа.
Использование человеком деревянной тары - часто варварство, особенно когда ее потом сжигают, но иногда без нее не обойтись. Известно же, что соленые огурцы, квашеная капуста, грибы, рыба и другие соленья лучше всего хранятся именно в деревянных бочках. А знаменитое пльзенское пиво "доходит" исключительно в пропитанных специальными смолами дубовых бочках - именно в этом состоит секрет чешских пивоваров. В таких же бочках выдерживают и коньяк и виски.
Вопреки прогнозам
И все же в XX веке у древесины появились серьезные конкуренты. Бетон и железобетон постепенно вытесняют дерево из строительства и выпуска железнодорожных шпал, пластические массы - из машиностроения и производства предметов быта, металл - из судо- и вагоностроения, металл и железобетон - из сооружения опор для линий связи и электропередач. Вместо карандашей применяют фломастеры, вместо спичек - газовые, электрические и электронные зажигалки. Все чаще стали делать металлическим крепление горных выработок в шахтах.
Не менее активно внедряются в нашу жизнь и новые носители информации (от микрофильмов до лазерных дисков), вполне успешно заменяющие бумагу. А преобладающее использование нефти, газа и каменного угля в качестве топлива сводит к минимуму потребление дров. И потому эксперты еще в середине минувшего века предсказали значительное падение спроса на дерево. Но ошиблись.
Если в начале XX века из древесины изготавливали всего около 3 тысяч видов продукции, то в 70-х годах - уже около 20 тысяч, а в наши дни - более 30 тысяч. Производство фанеры, например, выросло за последние четверть века более чем на треть, древесно-стружечных и древесно-волокнистых плит - примерно вдвое, а бумаги и картона - больше чем вдвое. Дерево упорно не сдает своих позиций в экономике и даже находит новые ниши на потребительском рынке.
Ничуть не меньше, чем прежде, используют сегодня дерево в строительстве, хотя целиком деревянные дома возводятся лишь в сельской местности и пригородах. Но даже при сооружении самых современных городских зданий - из кирпича, бетона и стекла - древесину применяют очень широко. Двери, плинтусы, оконные рамы, подоконники, антресоли, встроенные шкафы и, разумеется, паркет - все это, как правило, сделано из дерева. И для постройки, скажем, 100-квартирного дома требуется целый эшелон стройматериалов: досок, древесно-стружечных и древесно-волокнистых плит, фанеры, древесных пластиков.
Бурно развивается и производство деревянных клеёных конструкций, ставшее возможным относительно недавно благодаря разработке водостойких синтетических клеев и методов быстрой сушки древесины. Такие конструкции - блоки, фермы пролетом до 36 метров, арки пролетом до 60 метров, а также клеефанерные блоки и панели - обладают многими важными достоинствами. Они, например, в три раза легче стальных аналогов, в восемь раз легче бетонных, а по прочности не уступают ни стали, ни алюминию. По огнестойкости же превосходят, как это ни странно, так называемые несгораемые материалы: если стальные теряют свою несущую способность при 450оС, то у древесных клеёных она сохраняется до 750оС.
Клеёная древесина чрезвычайно пластична и позволяет воплощать в жизнь самые фантастические архитектурные проекты: складчатые покрытия, конические купола, ребристые, чашеобразные и сетчатые своды. Одним из примеров тому может служить архангельский Дворец спорта с ледяным полем 45x60 метров, перекрытый трехшарнирными арками пролетом 60 метров, а также крыша недавно отреставрированного Гостиного Двора в Москве.
Сегодня ученые и конструкторы находят все новые варианты использования древесины в ее сочетаниях с другими материалами. Одним из примеров такого сочетания могут служить цементно-стружечные плиты. Дешевые и долговечные, они легко поддаются механической обработке и к тому же не горят и не гниют. Новые возможности открывают перед строителями и армированные деревянные клеёные конструкции, в которые - для увеличения их жесткости - вклеивается металлическая арматура. Из смешанных с полимерами опилок изготавливают, например, древесно-полимерные ролики для ленточных транспортеров, в несколько раз увеличивающие срок службы конвейеров.
Весьма прочным листовым материалом оказывается фанера, между листами шпона которой прокладывают стальную сетку, каучук и ткань, после чего композицию пропитывают антисептиком и прессуют. Такая фанера существенно легче стали, не боится воды и огня и пригодна не только в строительстве, но и для изготовления труб, вагонов и корпусов автомобилей.
Широкое применение может найти и так называемая модифицированная древесина, получаемая из мягких лиственных пород при помощи химического воздействия и уплотнения в специальных пресс-формах. Оригинальные технологии ее получения разработаны, например, в Воронежской государственной лесотехнической академии, где низкосортную древесину мягких лиственных пород сушат, в 1,5-2 раза уплотняют, пропитывают специальными маслами и подвергают термо- и механической обработке. И в результате древесина обретает небывалую износостойкость. Изготовленные из нее, например, подшипники скольжения не только в несколько раз дешевле чугунных, бронзовых или пластмассовых, но и имеют гораздо больший срок службы.
Разрабатываются и новые виды так называемой ламинированной древесины - древесных плит с напресованным пленочным покрытием, имитирующим, в частности, текстуру дорогих пород. Ее применяют для отделки в помещении стен, полов, а также мебели. В мебельном производстве дерево вообще продолжает доминировать, поскольку спрос на деревянную мебель сегодня максимален.
Неизменна востребованность древесины и при изготовлении спортивного инвентаря, номенклатура которого постоянно расширяется. Огромной популярностью пользуются, например, деревопластиковые лыжи - легкие, прочные и долговечные, роликовые доски "скейтборд", доски для серфинга (катания по волнам) и виндсерфинга (катания на доске под парусом), не говоря уже о яхтах, байдарках и каноэ. Все материалы для этой современной спортивной техники создаются на древесной основе.
Хватит ли человечеству лесных ресурсов?
Но каковы же перспективы использования древесины в обозримом будущемx По мнению экспертов Продовольственной и сельскохозяйственной комиссии ООН, а также Комитета по лесоматериалам Европейской экономической комиссии, спрос на дерево будет расти и впредь, хотя темпы этого роста слегка снизятся по сравнению с последними десятилетиями. А через четверть века, по максимальной оценке, спрос на пиломатериалы увеличится почти в 1,5 раза по сравнению с 1980 годом, а на бумагу и картон - почти вдвое.
Однако спрос на древесину не должен, да и не может быть безграничным. Он лимитируется не только существующими лесными ресурсами, но и необходимостью сохранить леса - важнейший компонент биосферы Земли. Лес - не только санитар атмосферы и "фабрика кислорода", он - хранитель вод, укротитель ветров, среда обитания многих зверей и птиц, поставщик грибов, ягод и лекарственных растений и, наконец, просто благодатное место для отдыха людей. Уже теперь состояние лесного хозяйства на планете вызывает у лесоводов и экологов серьезную озабоченность.
Среднегодовой прирост древесины в мире составляет сегодня около 5 миллиардов кубометров, а постоянно растущий объем лесозаготовок уже превысил 3 миллиарда. Разрыв этот весьма невелик, особенно если учесть, что в освоенных лесах - там, где ведутся заготовки, прирост леса не превышает 2 миллиардов кубометров в год. Немалый урон наносят лесу пожары, вредные лесные насекомые, болезни деревьев. Особенно тревожит специалистов хищническая вырубка лесов в Африке, Южной Америке и Юго-Восточной Азии.
А какова ситуация в лесах Россииx Ведь именно мы располагаем самым мощным лесосырьевым потенциалом в мире, опережая Бразилию, Канаду и США.
На первый взгляд картина кажется благополучной. При установившемся за последние годы объеме лесозаготовок около 100 миллионов кубометров среднегодовой прирост составляет 854 миллиона кубометров. Но цифры эти не должны настраивать на благодушный лад: они средние по стране и включают в себя данные об удаленных от транспортных путей и не тронутых рубками лесах Сибири и Дальнего Востока. В освоенных же лесах положительный баланс прироста древесины и объема рубок сохраняется отнюдь не всегда. С учетом же лесных пожаров, а также множественных очагов болезней лесонасаждений и размножения вредных лесных насекомых ситуация и вовсе может стать тревожной.
Но реально ли вообще удовлетворить спрос на древесину и не поставить при этом под угрозу само существование лесовx Специалисты полагают, что реально - при условии государственного регулирования лесопользования.
Решать проблему придется в двух направлениях: во-первых, улучшая состояние лесного хозяйства и, во-вторых, совершенствуя технологии заготовки и переработки древесины.
Под первым имеется в виду тщательный уход за лесом, своевременное проведение мелиоративных работ и санитарных рубок, активное восстановление вырубаемых лесосек и внедрение быстрорастущих пород, разработка новых эффективных мер борьбы с пожарами, вредными насекомыми и болезнями деревьев.
Что же касается второго направления, то оно подразумевает разработку новых ресурсосберегающих и безотходных технологий. Ведь расход деловой древесины можно значительно сократить, если использовать не только стволы, но и сучья, кору, вершины, опилки и прочие традиционные отходы, способные служить ценным сырьем для многих видов продукции. Из них, например, можно получать древесно-стружечные и древесноволокнистые плиты, дубильные вещества и топливные брикеты, тарный картон и органическsие удобрения, спирт, глюкозу и кормовые дрожжи. В ход должно идти все, включая корни деревьев. И такой способ есть, причем идея его возникла около двухсот лет назад. Статья под названием "О вырывании больших дерев с кореньями..." была опубликована в приложении к русскому "Технологическому журналу" за 1806 год. А чуть более четверти века назад специалисты Московского лесотехнического института провели испытания опытного образца своей недавно разработанной машины, которая выдергивала дерево из земли, словно морковку.
К сожалению, опытным образцом дело ограничилось: средств на внедрение машины в производство так до сих пор и не нашлось. А между тем с ее помощью удается получать в среднем с каждой вырубки на 12,5 процента больше лесоматериалов, чем традиционным способом. Внедрение новых лесных технологий позволило бы не только сберечь, но и приумножить лесные ресурсы России - одно из наиболее значительных и замечательных ее богатств.
Читайте в любое время
