Красноярские учёные совершенствуют методику анализа плотности древесины

Учёные СФУ совершенствуют методологию для изучения структуры и свойства древесины разных видов при помощи цифровых технологий. Такие технологии помогут детально измерять плотность древесины, которая показывает, например, насколько жарким или холодным было лето в северных широтах столетия назад, и помогает прогнозировать дальнейшие изменения климата.

Плотность — одно из основных свойств древесины и как строительного материала, и как живой ткани. От пространственного распределения плотности зависит прочность древесины, а ведь у основания ствола она несёт на себе вес дерева или куста целиком.

«Слоистое строение древесины делает её плотность индикатором условий роста дерева в течение его жизни. Можно узнать, насколько доступными были ресурсы (органические вещества), вкладываемые деревом или кустарником в рост. Для дендрохронологов — учёных, исследующих годичные кольца древесных растений — плотность древесины является известной и важной переменной, позволяющей узнать, например, про условия второй половины лета в холодных северных таёжных лесах несколько столетий назад. Однако измерение плотности с нужной точностью — задача нетривиальная. Ведь при медленном роста дерева кольца могут в ширину составлять всего несколько клеток, а это сотые доли миллиметра. И даже тогда в кольце нужно измерить не одно среднее значение плотности, а построить график его изменения, потому что нам интересны и максимальные, и минимальные значения», — объяснила доктор биологических наук, директор ХТИ — филиала СФУ Елена Бабушкина.

Классический рентгенографический метод требует громоздкого, весьма дорогостоящего и небезопасного оборудования, которое есть не у всех научных организаций. Порой очередь на использование таких инструментов – денситометров выстраивается на годы вперёд.

Поэтому учёные заинтересованы в создании других методов, позволяющие измерить или оценить плотность древесины в микроскопическом масштабе. Одно из направлений — рассчитать плотность по измерениям размеров клеток и их стенок на фотографии поперечного среза древесины, сделанной под микроскопом. Зная плотность самого вещества, из которого состоят стенки — около 1.5 г/см3, плотность древесины как материала может быть рассчитана умножением этого числа на долю площади клеточных стенок в изображении. Чем толще стенки и меньше просветы, тем плотнее будет древесина в целом.

В последние десятилетия развитие цифровых технологий позволило использовать их возможности для автоматизации многих расчётов, в том числе анализа изображений. Недавно для древесины хвойных видов, имеющих простое клеточное строение, учёными было предложено автоматически, с помощью компьютера, получать детальные графики плотности древесины.