Растения в жизни человека

Глава III Превращения дерева

Превращение дерева тесно связано с развитием культуры человеческого общества.

Соединение остро отточенного камня с деревянной рукояткой — одно из первых величайших изобретении первобытных людей.

Как прикрепить камень к дубине? Обвязка корой деревьев была недостаточна крепка. И первый человек оригинально использовал свойство деревьев обрастать предметы, которые с ними плотно соприкасаются. В рассеченный ствол дерева вставляли камень. Проходили годы — камень обрастал древесиной, и можно было вырубить из ствола дерева рукоятку вместе с камнем. Получался крепкий топор или булава.

Такое обрастание можно наблюдать и теперь. Пройдите по набережной Фонтанки в Ленинграде. Недалеко от Невского проспекта вы увидите железную решетку, как бы вросшую в стволы нескольких деревьев. На набережной Мойки из стволов старых лип торчат только небольшие части железных прутьев, которые когда-то охраняли от повреждения молодые деревца.

Изобретение топора дало возможность человеку рубить деревья, строить шалаши, а затем и дома. Топор и булава сделали успешными охоту. Человек начал есть мясо, что также способствовало укреплению не только его физической силы, но и мозга.

Охота привела к приручению животных, в первую очередь — собаки.

Вторым важнейшим изобретением человека было использование огня. Первобытные люди долгое время непрерывно поддерживали в своих пещерах огонь костра. Добывание огня трением сухого дерева «…впервые доставило человеку господство над определенной силой природы и тем окончательно отделило человека от животного царства»^[5].

Несомненно, что наблюдение природных явлений привело человека к добыванию огня.

Римский ученый и поэт Лукреций Кар, живший две тысячи лет назад, в книге «О природе вещей» разъяснял, как первобытный человек мог воспользоваться огнем.

Костер стал источником больших открытий — гончарного дела, металлообработки, хлебопечения и других.

Пляшущее пламя костра и печки привлекает наши взоры своей красотой, теплом, светом.

«…Велико очарование волшебной силы огня… — писал А. М. Горький. — Разжечь костер — для меня всегда наслаждение, и я готов целые сутки так же ненасытно смотреть на огонь, как могу сутки, не уставая, слушать музыку»^[6].

О любви к костру, сохранившейся у людей до сих пор, говорит и наш современник-писатель Константин Федин: «Все чувства усиливаются и открываются в человеке, стóит ему присесть на корточки перед костром и потянуть носом парóк закипевшего варева. И воздух становится слаще, и дали приветливее, и люди милее, и жизнь легче»^[7].

Огонь костра и печи согревает человека, на огне человек варит пищу. Деревья горят в печах, согревая наши жилища.

Задолго до открытий залежей каменного угля (тоже деревьев, но древних, «окаменевших») для получения угля сжигали деревья. Уголь шел на металлургические заводы — для выплавки стали, в кузницы — для плавки железа и в дома — для самоваров.

Дерево — мягкий материал, легко поддающийся воздействию топора и даже ножа. Орудуя одним топором, человек строил дома; отсюда и сохранившееся слово «сруб» дома.

Советские археологи, под руководством профессора А. В. Арциховского, откопали улицы Великого Новгорода X и XV веков.

Улицы Холопья и Великая имели мостовую в шесть метров шириной из гладких, плотно пригнанных бревен. При раскопках обнаружили до двадцати пяти деревянных мостовых, положенных друг на друга; по мере изнашивания старых настилали новые мостовые. Были найдены и деревянные трубы средневекового водопровода диаметром в полметра.

Эти находки свидетельствуют о большой культуре Великого Новгорода.

В западноевропейских средневековых городах не было ни водопровода, ни широких улиц.

Древние укрепления Великого Новгорода, стены, башни, были деревянными, но неприступными. Новгородцы славились на весь мир как лучшие плотники.

Просеивая слои земли, покрывающие древние мостовые, археологи нашли разные вещи: монеты, кошельки, деревянную чашу, разную другую посуду и куски бересты, на которых костяной палочкой были начертаны древние письмена. На одном куске бересты было написано: «Пришли грамотку тайно». Найдено до сорока берестяных документов и писем. Бумага в то время не была еще известна, а пергамент, выделываемый из телячьей кожи, был слишком дорог для простой переписки. Найденные документы свидетельствуют о степени грамотности населения древнего Новгорода.

Последние раскопки советских археологов раскрывают большую роль дерева в жизни древнего русского города, называвшегося тогда «Господин Великий Новгород».

На окраине Риги есть замечательный музей народного быта: среди леса стоят сохранившиеся старинные деревенские дома с полной обстановкой того времени. Есть здесь и крестьянская усадьба XVII века, построенная сплошь из одного дерева. Гвозди, петли дверей, замки — всё из дерева, ничего металлического. Во дворе и в сарае деревянные сельскохозяйственные орудия: соха, борона и прочее.

Большинство пород деревьев в воде не тонет. Это свойство дерева привело к изобретению различных видов водного транспорта. Из стволов деревьев делали плоты, выдалбливали челноки, строили барки, корабли. Еще в XVIII веке доски для кораблей вырубали топором из целого ствола дерева.

До сих пор сохранились названия: «корабельный лес», «корабельная роща».

Под Ленинградом на Карельском перешейке сохранилась посаженная еще при Петре I корабельная роща лиственниц. Лиственница — наиболее прочное дерево, не гниющее в воде.

Сваи моста, построенного римлянами на Дунае 1750 лет назад, сохранились под водою. Эти древние сваи использовали для токарных изделий.

Стройные высокие сосны держали тяжелые паруса, надуваемые ветром. Тысячелетие плавали по морям и океанам шхуны, клиперы и фрегаты, украшенные белоснежными парусами и позолоченными, вырезанными из дерева фигурами на носах.

На островах Малайского архипелага делают даже деревянные паруса… из бамбука.

Столяры достигли высокого мастерства в различных изделиях из дерева. Делая зарубки, они соединяли под различными углами доски, планки, не употребляя винтов и гвоздей. Высокохудожественные образцы мебели сохранились от давних времен.

В прошлом столетии дерево стало заменяться железом. Пароходы пришли на смену деревянным кораблям; железнодорожные вагоны, а затем автомобили заменили экипажи и телеги; железные сельскохозяйственные орудия вытеснили деревянные. Казалось, что дерево утратило свое былое значение. Но в последнее время использование дерева не только увеличилось, дерево стало заменять даже металл и другие материалы.

Многие изделия теперь изготовляют не из целых кусков дерева, а из переработанной в той или иной мере древесины.

Особенное значение имеет фанера: длинные тонкие полотна древесины, полученные от расщепления небольших распаренных бревен. Фанера различается однослойная и многослойная, клееная, состоящая из трех, пяти и более слоев. Листы фанеры склеивают так, чтобы слои древесины в одном месте шли вдоль, в другом — поперек.

В дереве видны слои, состоящие из сосудов и волокон. Дерево колется вдоль, но поперек волокон его трудно разрезать. Оно в двадцать раз прочнее при растяжении вдоль волокна, чем при растяжении поперек. Фанеру, склеенную из слоев, расположенных вдоль и поперек, трудно разрезать, и она обладает большой прочностью при растяжении. Из фанеры стали делать не только мебель и тару для товаров, но и строить дома.

Во время второй мировой войны в западных странах из-за недостатка в металлах начали делать из фанеры самолеты: остов, крылья, хвост. Применение фанеры освободило дефицитные металлы. Самолет из фанеры легче, чем из алюминия в два раза и в пять раз легче самолета из стали. Легкость «фанерного» самолета позволяла использовать моторы, обладающие меньшей мощностью.

Фанера, которая идет на постройку самолетов, особенная. Части ствола березы, распиленные на тонкие листы в 0,2–3 миллиметра, высушивают и проклеивают смолами и химическими веществами (формалином, фенолом). Под горячими прессами такая фанера, называемая лигнофоль, становится необычайно твердой, прочной, огнестойкой, неплавкой и водонепроницаемой.

Название лигнофоль происходит от латинского слова «лигнум» — дерево. Прессуя листы лигнофоля иногда с прокладкой стальной сетки, ткани, каучука, делают самые различные вещи и детали: самолеты, автомобильные кузова, обшивку катеров, шпангоуты — ребра и бимсы — поперечные балки судов, мебель, изящные футляры для радиоприемников.

На Киевской железной дороге лигнофолем отделаны красивые пассажирские вагоны. Лигнофоль раскрашивают под мрамор, карельскую березу, ткань.

Лигнофоль, а также лигностон — каменное дерево, — получаемый из прессованной крошки измельченного лигнофоля, в настоящее время имеют своеобразное применение.

«Каменное дерево» стало вытеснять металл. Металлические детали необходимо сверлить, вытачивать, шлифовать. Из лигностона можно выдавливать под прессом любую деталь и ставить в машину. Такие детали в пять раз легче и более прочны, чем бронзовые. Они меньше стираются.

«Каменное дерево» стало заменять чугун и дорогостоящие металлы: вольфрам, медь, олово, алюминий, бронзу.

Металлические части на заводах вызывают грохот, шум. Шум отрицательно влияет на нервную систему человека. Советские ученые давно заняты изобретением аппаратов, поглощающих шум и тем самым облегчающих труд рабочих.

Применение «каменного дерева» разрешило трудную задачу уменьшения шума на заводах. Из лигнофоля и лигностона стали делать вкладыши в подшипники, бесшумные шестерни, ткацкие челноки и тому подобное.

Возник вопрос и об уменьшении шума городского транспорта. Для трамвая начали делать подшипники с деревянной прокладкой. Подкладки под рельсы метрополитена изготовляют тоже из лигнофоля.

Русская кудрявая березка, воспетая в старинных песнях и в стихах поэтов, вошла теперь в производство, вытесняя из ответственных частей машин блестящие металлы.

В настоящее время отходы древесины — опилки — входят в состав пластмасс.

Чего только сейчас не делают из пластмассы! И посуду, и чернильницы, и туалетные принадлежности, телефонные и электрические приборы. Пусть читатель сам попробует перечислить известные ему изделия из пластмассы.

Различных предметов, изготовляемых из фанеры, насчитывают 2000, а из пластмассы — 20 000!

В последнее время стали изготовлять искусственные прессованные доски, называемые древесноволокнистыми плитами. Их вырабатывают из отходов древесины хвойных деревьев, имеющих наиболее длинные волокна. В этих плитах волокна переплетаются в разных направлениях, и поэтому древесноволокнистые плиты значительно прочнее обычных досок, они не коробятся и не дают трещин при увлажнении и высушивании. Искусственные доски идут на облицовку стен домов, на изготовление мебели, внутреннюю облицовку автомобилей, самолетов, вагонов.

Древесноволокнистые плиты — хороший изоляционный материал в домах, пароходах, вагонах, автобусах, сберегающий до 35 процентов топлива. Один сантиметр древесноволокнистой доски заменяет кирпичную стену в 15 сантиметров толщиной. Эти доски поглощают звуки и тем самым служат звукоизоляционным материалом при постройке домов.

Древесина неоднородна по составу: в нее входит клетчатка, или целлюлоза (от латинского слова «целлюля» — «клеточка»), и лигнин — склеивающее вещество, придающее древесине твердость и прочность. Твердость лигнина используют при замене им металла. Целлюлозу, составляющую клеточки, волокна древесины, используют для других целей.

Из древесины, измолотой в мельчайшие мягкие волоконца и освобожденной от склеивающего их лигнина, делают бумагу.

Изготовление бумаги имеет большую историю.

Так, китайцы вначале писали на узких бамбуковых планках, выжигая на них знаки. Императору Тсин-ши ежедневно приносили для просмотра государственные документы весом в 50 килограммов. Делали китайцы записи и на лакированном шелке, но это обходилось очень дорого.

Открытие производства бумаги из размельченных волокон шелка, пакли, коры шелковицы, луба молодого бамбука и тряпья относят к 105 году и приписывают Чай-луну.

В китайской летописи написано: «Всякий высоко ценит деятельность Чай-луна: он изобрел производство бумаги, и слава его живет до сих пор… Во всем мире еще и теперь делается бумага из ветвей деревьев».

Китайцы изготовляли бумагу таким способом: размоченную кору тутового дерева — шелковицы или бамбука — расщепляли на тонкие ленты, а затем варили в 15-процентном растворе гашеной извести часа два. Полученную массу расколачивали деревянными молотками или толкли в ступе до получения кашицевидной массы. Подбавив в массу клея, опускали ее в воду.

Самый ответственный момент изготовления бумажного листа — черпание массы тонким ситом (сеткой из шелковых нитей или тонких бамбуковых прутьев на деревянной раме).

«Крепко держа обеими руками форму, ее погружают в корыто с бумажным раствором, — описывает изготовление бумаги китайский писатель XVII века. — При вынимании слой волокнистой массы оказывается в сетке. Сделать этот слой тонким или толстым — дело рук человеческих. Если формой зачерпывают мелко, бумага получается тонкой; если же зачерпывать глубже, она становится толстой. Волокнистая масса плавает по сетке, а вода сбегает во все четыре стороны и насквозь. Затем форму опрокидывают, опуская бумагу на гладкую доску. Так можно уложить до 1000 листов. Потом поверх кладут другую доску и прессуют веревкой и бревном. Удалив влагу, листы поднимают медной иглой, чтобы поместить для просушки на раскаленную каменную печь».

Бумага в Китае получила быстрое распространение. Из нее стали делать носовые платки, зонтики, обои. Бумагу вклеивали в окна вместо стекол.

Из Китая производство бумаги перешло в Среднюю и Западную Азию, где можно было увидеть на базаре писца-бумажника, который тут же черпал из ведра массу, выкладывал листы бумаги на доску и сушил на солнце. И часто, разложив еще не просохший лист такой бумаги на спине у клиента, он писал под его диктовку письмо.

В Европу бумага попала не скоро, так как китайцы хранили секрет производства бумаги как государственную тайну. Изготовление бумаги распространялось из страны в страну очень медленно, со средней скоростью, может быть, ста километров в сто лет. Только в XI веке начали вырабатывать бумагу из тряпья в Италии.

В средние века бумажники считали себя не простыми ремесленниками, а представителями искусства, способствующими развитию культуры. В университетах тех времен бумажника называли: «почтеннейший и высокоискуснейший господин бумажный мастер».

В одном из сочинений XVI века, посвященных бумаге, говорится: «Бумага — орудие ученых, основа для книг. Бумага — домашний советник канцеляриста, сокровище учеников, фундамент человеческой дружбы. О, моя бумага, ты воистину величественное творение».

При развитии печатного дела тряпичники, ходившие по дворам, не могли набрать достаточно тряпок для бумажных фабрик. И уже в XVIII веке встал вопрос: чем можно заменить тряпье при производстве бумаги?

В 1786 году в городе Орлеане впервые была напечатана книга стихов на бумаге, сделанной из стеблей штокрозы (мальвы), папоротника и коры деревьев. Через четыре года в Лондоне вышла книжка, напечатанная на бумаге, сделанной из соломы. Но лишь с 1845 года, после изобретения рабочим ткачом Келлером способа измельчения древесины, начали вырабатывать бумагу из дерева.

Сначала бумага из древесины уступала по своим качествам бумаге, изготовленной из тряпок. От солнца такая бумага становилась желтой и хрупкой, что происходило от наличия в ней лигнина.

Теперь получают лучшие сорта бумаги из чистой целлюлозы; газетная бумага содержит до 70 процентов не очищенной от лигнина древесной массы, а грубую оберточную бумагу делают целиком из древесной массы.

Гладкая, блестящая или проклеенная бумага получается при примешивании канифоли. Промокательная бумага — это непроклеенная бумага.

Лучшая древесная масса для бумаги — из ели.

Бумагу используют не только на книги, газеты, картон, коробки. Из нее делают бочки, прочные мешки, веревки, тарелки, стаканы, подошвы, скатерти, игрушки из папье-маше, мебель и даже постельное и носильное белье. Советский инженер Б. П. Скворцов изобрел «говорящую бумагу», то есть бумагу для звукозаписи, с успехом заменяющую кинопленку; такая бумага во много раз дешевле, легче и прочнее. Кинопленку можно использовать тысячу раз, ленту «говорящей бумаги» — четыре тысячи раз.

Раньше толщина и ровность листа бумаги зависела от искусства и ловкости рук бумажного мастера черпальщика. Современная машина в одну минуту выпускает полосу бумаги одинакового качества, шириною в 8 метров и длиною в 427 метров.

Целлюлоза, полученная как из древесных опилок, так и из волокна хлопчатника, при различной обработке кислотами дает самые неожиданные превращения.

Целлюлоза, обработанная серной и азотной кислотами, быстро воспламеняется и обладает громадной взрывной силой. Такая целлюлоза называется пироксилином, или нитроклетчаткой, и идет на изготовление бездымного пороха.

Нитроклетчатка, растворенная в спирту с эфиром, превращается в коллодиум, который продается в аптеках для заливания небольших ранок. При этом на поверхности тела образуется пленочка после испарения эфира со спиртом.

В 1865 году открыли, что нитроклетчатка в соединении с камфорой образует целлулоид.

Камфора была известна давно и употреблялась в лечебных целях. Ее знали средневековые арабские врачи XI века. Камфора возбуждает нервную систему, влияет на кровообращение и дыхание, препятствует гниению. Завядший букет цветов снова становится свежим при прибавлении в вазу с водой нескольких капель камфарного спирта.

Камфорное дерево, или камфорный лавр, происходит с острова Тайвань и из юго-восточного Китая. Это вечнозеленое растение с ароматичными кожистыми листьями, по форме напоминающими листья лавра. В листьях видны светлые просвечивающиеся точки — вместилища эфирного масла. Камфорное дерево растет у нас в Крыму и на Кавказе. Кристаллическая камфора содержится в листьях, ветвях и древесине; особенно много ее бывает в нижней части ствола 50-летних деревьев. Камфорные деревья достигают тысячелетнего возраста.

Целлулоидом хотели заменить слоновую кость, которой становилось всё меньше, из-за хищнического истребления слонов, и которая очень высоко ценилась. Из целлулоида стали делать биллиардные шары, но при сильном ударе шара о шар происходил взрыв. Детские игрушки, сделанные из целлулоида, выставленные в витринах магазинов или оставленные детьми на солнце, нередко воспламенялись. Воспламенялась при нагревании фотопленка и кинопленка. Не один кинематограф сгорел от этого. Вспыхивали и целлулоидные портсигары, когда их неосторожно касались горящей папиросой.

Впоследствии был открыт способ получения невоспламеняющегося целлулоида — ацетилцеллюлозы.

Ацетилцеллюлоза получается путем обработки целлюлозы уксусной кислотой, а не азотной и серной, как при получении нитроклетчатки и затем целлулоида. Из ацетилцеллюлозы делают пуговицы, портсигары, гребенки, фотопленки, киноленты, патефонные пластинки, ручки, радиоарматуру.

Давно пытались ученые разгадать: из чего образует шелк гусеница тутового шелкопряда. Гусеница питается листьями тутового дерева, — значит, из веществ, содержащихся в листе, и получается шелк. При проверке химического состава листьев и шелка оказалось, что листья состоят из углерода, кислорода и водорода, то есть из целлюлозы, а шелк кроме углерода, кислорода и водорода содержит еще азот.

Целлюлоза, обработанная азотной кислотой, растворяется, и из нее можно получать шелковые нити. Искусственный шелк назвали нитрошелком. Это была уже известная нитроклетчатка. Платье, сделанное из такого шелка, могло сразу воспламениться от горящей папиросы. Такой шелк было опасно носить, и изготовление нитрошелка прекратилось. Но мысль получить искусственный шелк из дерева не оставляла ученых. Наконец из целлюлозы путем обработки химическими веществами (едким натром и сероуглеродом) удалось получить вискозу. На заводах искусственного шелка жидкая вискоза выдавливается через мельчайшие (0,08 миллиметра) отверстия аппарата, называемого «шелкопрядом». Струйки вискозы в растворе серной кислоты превращаются в тончайшие нити, которые затем скручиваются в крепкую шелковую нить. Каждый «шелкопряд» на фабрике заменяет работу полмиллиона гусениц. Вискозный шелк в десять раз дешевле натурального.

Из вискозы получают не только шелковые нити, но при выдавливании ее из различной формы отверстий — волос для щеток, соломку для шляп и плетеной мебели, тюбики для вазелина и листы прозрачного целлофана. Из специально закрученных волокон вискозы получают и искусственную шерсть.

В последнее время из целлюлозы, обработанной уксусной кислотой, получен шелк, который пропускает солнечные лучи, вызывающие загар. В костюме, сшитом из такого шелка, можно загорать на солнце. Костюм из этого шелка, называемого «сверхпрочным», не мнется, его не нужно гладить. Он легок, негорюч, не набухает в воде и очень прочен. Веревка из «сверхпрочного» шелка, толщиною в один сантиметр, может выдержать груженый вагон весом в 10 тонн. Прочность ее превышает прочность стальной проволоки такой же толщины. Пятьдесят пять лет тому назад К. А. Тимирязев сказал: «Клетчатка — это сталь будущего». Это будущее теперь наступило.

Итак, из дерева начали получать и шелк. Из одного кубометра древесины можно получить 200 килограммов целлюлозы, а из нее — 160 килограммов шелка. Из этого шелка — 1500 метров шелковой ткани, из которой можно сшить 600 платьев. Вместо ткани можно сделать 4000 пар шелковых чулок. Один кубометр дров заменяет при этом урожай хлопка с 0,5 гектара или шелка от 320 000 коконов шелкопряда, или шерсти от 30 овец в год.

Превращения дерева на этом не заканчиваются.

В листьях растения образуется сахар, который в растворе идет по сосудам растения и в растущих частях образует целлюлозу клеточек или откладывается в семенах, корнях и клубнях в виде крахмала. Сахар в растении постоянно превращается в целлюлозу и крахмал, а также входит в состав более сложных веществ — белков. Весною крахмал в корнях, клубнях и в прорастающих семенах снова превращается в сахар и притекает к почкам.

Эти превращения в растении совершаются быстро и, казалось бы, просто, но ученым долго не удавалось превратить крахмал в сахар искусственным путем.

В 1811 году ученые всего мира были поражены открытием, сделанным в Петербурге в Российской Академии наук. Из ста частей крахмала при действии серной кислоты и воды было получено семьдесят пять частей сахара. Крахмал имеет почти такой же состав, что и клетчатка, и позднее был получен сахар из льняного полотна.

Сейчас сахар-глюкозу получают на заводах из древесных опилок. Целлюлоза под действием серной кислоты соединяется с водою и превращается в сахар.

Так из ста килограммов клетчатки получается сто одиннадцать килограммов сахара. Осахаривание древесных опилок происходит при температуре 200 °C в течение десяти часов.

Сахар-глюкоза подвергается дальнейшей переработке. На сахарном растворе разводят сизую плесень пенициллиум, из которой добывают чрезвычайно ценное лекарство — пенициллин. Другая плесень — аспергиллюс — превращает сахар в лимонную кислоту.

Большое значение в производстве имеют дрожжи, которые превращают сахар в спирт. Кроме того, питаясь сахаром, дрожжи быстро растут и размножаются. За сутки на заводах из килограммов получают тонны дрожжей. Дрожжи содержат белки и очень питательны. Они вполне заменяют мясо. В конечном счете дрожжевой растительный белок «образуется из опилок». Недаром стали называть дрожжи «древесным белком». Дрожжи используются в хлебопечении, при получении пива и вина.

Спирт, полученный из древесного сахара, имеет до двухсот различных способов применения в промышленности.

Наиболее крупное значение в народном хозяйстве приобрело производство из спирта синтетического каучука. Способ получения каучука из спирта открыл советский ученый, академик С. В. Лебедев. Из тысячи литров спирта выходит шестьдесят килограммов каучука.

Полученный из опилок сахар превращается в самые различные ценнейшие продукты.

Получение сахара из древесных опилок, можно сказать — из дров, экономит использование другого, более ценного пищевого сырья. Например, один миллион литров спирта можно получить из десяти тысяч тонн опилок, или из десяти тысяч тонн картофеля, или из трех тысяч тонн зерна.

Таким образом, опилки при получении спирта заменяют ценные продукты — картофель и хлеб.

Большой путь различных превращений прошло дерево вместе с развитием человеческого общества: от первого орудия — дубины — до получения из дерева шелка, кинолент, бумаги, сахара.

Человек, постепенно овладевая знаниями законов природы, научился многообразно использовать, изменять ее и создавать предметы и продукты, которые ему необходимы.