Tammipuun sään- ja lahonkestävyyden syyt
Tammi (Quercus spp.) tunnetaan erittäin kestävästä lehtipuusta, jonka puuaines sietää hyvin sekä sääolosuhteita että biologista hajoamista. Tammen sydänpuuta on perinteisesti arvostettu erityisesti laivanrakennuksessa ja ulkorakentamisessa sen luonnollisen kestävyyden vuoksi. Seuraavassa selitämme, mitkä kemialliset yhdisteet sekä mitkä rakenteelliset ja fysikaaliset tekijät antavat tammelle poikkeuksellisen lahonkestävyyden verrattuna moniin muihin lehtipuihin.
Kemiallinen koostumus ja lahonkestävyys
Tammen sydänpuu sisältää runsaasti luonnollisia suoja-aineita, jotka estävät sienten ja bakteerien kasvua ja vähentävät kosteuden haitallista vaikutusta. Tärkeimmät niistä ovat:
Tanniinit:
Tammen sydänpuulle on ominaista erittäin korkea tanniinipitoisuus. Tanniinit ovat kasvipohjaisia polyfenolisia yhdisteitä, jotka toimivat luonnollisina fungisideina ja torjunta-aineina. Nimitys ”tanniini” juontaa juurensa tammen käyttöön nahan parkitsemisessa (vanhassa saksassa sana Tanna tarkoitti tammea). Tanniinit suojaavat puuta sieniltä, bakteereilta ja hyönteisiltä häiritsemällä niiden elintoimintoja. Tutkimuksissa on havaittu, että tammen tanniineilla on myrkyllinen vaikutus puuta lahottaviin sieniin: ne estävät ligniinin ja selluloosan hajoamista, minkä vuoksi tammi hajoaa huomattavasti hitaammin kuin monet muut puulajit. Esimerkiksi on todettu, että veden alla tammisydänpuu voi kestää pidempään kuin jopa jotkin havupuut, sillä tanniinit estävät merisienten ja -bakteerien hyökkäyksiä. Lisäksi tammi sisältää erityisiä ellagitanniineja (eräänlaisia hydrolysoituvia tanniineja), jotka antavat sille erityisen vahvan vastustuskyvyn sienivaurioita vastaan.
Ligniini:
Ligniini on liimamainen polymeeri, joka vahvistaa puusolujen seinämiä ja tekee puusta jäykän ja vettä hylkivän. Ligniinin ansiosta kuiva puu on lujaa eikä ime kosteutta helposti. Mitä enemmän puussa on ligniiniä, sitä vaikeampaa sienten on hajottaa sitä, sillä ligniini hajoaa biologisesti hitaammin kuin selluloosa. Tammi on suhteellisen ligniinipitoinen puulaji, erityisesti verrattuna nopeasti kasvaviin lehtipuihin, ja sen ligniinityyppi on sienille vaikeammin ”sulavaa”. Puiden luonnollinen kestävyys riippuu pitkälti ligniinin ja uuteaineiden määrästä – lajit, joissa näitä on paljon, kuten tammi, kestävät paremmin lahoa. Lisäksi ligniini vähentää puun soluseinämien läpäisevyyttä ja siten kosteuden tunkeutumista syvälle puuhun.
Muut uuteaineet:
Tammen sydänpuuhun kertyy ajan myötä myös muita uuteaineita, kuten flavonoideja, fenolisia yhdisteitä ja vahoja. Nämä toimivat puun toisena kemiallisena puolustuslinjana biologisia hyökkäyksiä vastaan. Tammi sisältää ellagiinihapon johdannaisia ja muita polyfenoleja, jotka toimivat antioksidantteina ja sienenvastaisina aineina. Ne estävät sienten entsyymien toimintaa ja solukasvua, tehden puusta niille epäedullisen elinympäristön. Lisäksi tammessa on orgaanisia happoja (kuten parkkihappoa), jotka luovat sienille epäsuotuisan, happaman ja osittain myrkyllisen ympäristön. Yhteensä nämä uuteaineet muodostavat merkittävän osan tammen kestävyydestä: ne sitovat metalleja ja luovat olosuhteet, jotka hidastavat puun hajoamista.
On tärkeää korostaa, että tammen sydänpuu (rungon sisäosa) on huomattavasti kestävämpää kuin pintapuu eli mantopuu (ulkoinen, elävä puuosa). Puu vanhetessaan sisemmät johtosolut kuolevat ja muuttuvat sydänpuuksi, johon tammi kerää suuria määriä tanniineja ja muita suoja-aineita. Tämä tekee sydänpuusta luonnostaan lahonkestävää. Pintapuu sen sijaan sisältää vähemmän suojaavia yhdisteitä ja lahoaa helpommin. Siksi rakentamisessa ja ulkokäytössä suositaan juuri tammen tummempaa, uuteainerikasta sydänpuuta.
Tammen vertailu muihin lehtipuihin
Monilta muilta lauhkean vyöhykkeen lehtipuilta puuttuvat tammen kaltaiset suojaavat yhdisteet ja rakenteelliset ominaisuudet, minkä vuoksi niiden puuaines on alttiimpaa laholle. Esimerkiksi euroopanpyökki (Fagus sylvatica) ja koivu (Betula spp.) eivät muodosta tammen tapaista uuteainerikasta sydänpuuta. Pyökillä ei ole selkeää rajaa sydänpuun ja pintapuun välillä – vanhemmissa rungon osissa syntyy vain niin sanottu valesydänpuu, joka koostuu käytännössä värjäytyneistä kuolleista soluista ilman suojaavia parkkiaineita. Tämän seurauksena pyökkipuu on hyvin lahonarkaa ja säilyy ulkokäytössä vain lyhyen aikaa, ellei sitä käsitellä.
Myös koivun luonnollinen kestävyys on heikko. Koivu ei sisällä suuria määriä tanniineja tai pihkoja, joten sienet pääsevät helposti hajottamaan koivupuuta kosteissa olosuhteissa. Kokeissa on todettu, että esimerkiksi koivun, lepän tai haavan puu hajoaa korkean kosteuden ympäristössä huomattavasti nopeammin kuin tammi. Toisin sanoen tammen ainutlaatuinen kemiallinen koostumus erottaa sen monista muista lehtipuista – lajeilla, joiden puusta puuttuvat tanniinit ja muut uuteaineet, on hyvin vähäinen luonnollinen vastustuskyky sieniä vastaan. On esimerkiksi havaittu, että tammen ja männyn sydänpuu voi säilyä vedessä vuosisatoja, kun taas lehtipuut, kuten koivu, pehmenevät ja heikkenevät vedessä melko nopeasti.
On myös syytä mainita, että on olemassa muita luonnostaan kestäviä puulajeja, joilla on tammen kaltaisia suojamekanismeja. Esimerkiksi kastanjapuu (Castanea) on myös runsastanniininen ja kestää hyvin lahoa, sillä siinä on samankaltaisia parkkiaineita kuin tammessa. Trooppiset lehtipuut, kuten tiikki, sisältävät luonnollisia öljyjä ja hartseja, jotka antavat niille korkean lahonkestävyyden. Meidän ilmastossamme kasvavista lehtipuista tammi on kuitenkin yksi kestävimmistä, koska se yhdistää korkean tiheyden, tanniinirikkaan kemian ja erityisen anatomisen rakenteen.
Anatomiset ja fysikaaliset tekijät
Kemiallisen koostumuksen lisäksi tammen kestävyyteen vaikuttavat merkittävästi myös puun rakenne ja fysikaaliset ominaisuudet:
Tiheys ja kovuus:
Tammi on hyvin tiheä ja painava puulaji. Sen tiheys on noin 720 kg/m³, mikä sijoittaa sen kotimaisten lehtipuiden tiheimpien joukkoon. Suuri tiheys tarkoittaa, että puun huokoset ja solujen väliset tilat ovat pieniä tai täyttyneet paksuista soluseinämistä. Tämä hidastaa kosteuden imeytymistä puuhun ja jättää sienille vähemmän tilaa tunkeutua. Tiheä ja kova puu kestää paremmin vuorottelevia märkiä ja kuivia olosuhteita – tammi turpoaa ja kutistuu kohtuullisesti eikä menetä muotoaan helposti. Fysikaalisesti tarkasteltuna sieniltä kuluu enemmän aikaa hajottaa tiheää puuta, koska tilavuusyksikköä kohden on enemmän ainetta ja vähemmän ilmaa ja vettä. Tammen kovuus suojaa myös mekaanisilta vaurioilta: pintavauriot eivät yleensä ulotu syvälle, joten sade ja mikro-organismit eivät pääse helposti puun sisään.
Rengashuokoinen rakenne:
Tammi on rengashuokoinen lehtipuu. Tämä tarkoittaa, että jokaisen vuosiluston kevätpuussa on suuria johtosoluja (suonia), kun taas kesä- ja syyspuussa huokoset ovat paljon pienempiä. Vuosilustot erottuvat selvästi huokoskoon vaihtelun ansiosta. Suuret suonet mahdollistavat keväällä nopean veden kuljetuksen kasvavalle puulle, mutta ne mahdollistavat myös tylosien muodostumisen. Tylosit ovat parenkyymisoluista kasvavia, ilmapallon kaltaisia ulokkeita, jotka täyttävät kuolleet suonet ja tukkivat ne sydänpuussa. Erityisesti valkotammiryhmän lajeilla (joihin eurooppalainen tammi kuuluu) tyloseja on niin runsaasti, että sydänpuu muuttuu lähes vedenpitäväksi. Ne sulkevat suonet kuin luonnolliset korkit ja estävät veden ja sienirihmaston liikkumisen puussa. Tästä syystä tammi – erityisesti tumma sydänpuu – ei ime vettä helposti ja kestää hyvin lahoa. Esimerkiksi viinitynnyrit ja veneiden laudoitukset, jotka on tehty valkotammen sydänpuusta, pitävät nesteet hyvin sisällään, koska huokoset ovat luonnostaan “suljettuja”. Sen sijaan punatammiryhmän lajeilla (esimerkiksi Pohjois-Amerikan Quercus rubra) huokoset ovat avoimempia ja tyloseja on vähemmän, minkä vuoksi niiden puu on vähemmän vedenkestävää ja lahoaa nopeammin kosteissa olosuhteissa. Yhteenvetona voidaan todeta, että rengashuokoinen rakenne yhdessä tylosien kanssa antaa tammelle merkittävän edun hajahuokoisiin puihin verrattuna: kosteuden kulku pysähtyy nopeasti tukkeutuneisiin suoniin, kun taas esimerkiksi koivun tai pyökin tasarakenteinen, hienohuokoinen puu voi imeä vettä melko vapaasti koko poikkileikkauksen läpi.
Sydänsäteet (säteisvyöhykkeet):
Tammen puussa on erityisen suuria ja runsaita sydänsäteitä – ne ovat säteittäisiä parenkyymisolujen vyöhykkeitä, jotka kulkevat ytimestä kuoreen päin. Tammessa nämä säteet voivat muodostaa jopa lähes neljänneksen puun tilavuudesta. Suuret säteet antavat puulle lisälujuutta ja mittapysyvyyttä. Kuivunut tammilauta halkeaa ja vääntyy vähemmän, koska säteet “sitovat” puuta mittoihinsa – tammen säteittäinen kutistuminen kuivumisen aikana on vain noin 4 %, mikä tarkoittaa, että puu laajenee ja supistuu tasaisemmin. Tämä vähentää halkeamien syntymistä ulkokäytössä. Leveät säteet estävät myös nesteiden liikkumista: jos vesi pääsee puuhun yhdessä kohdassa, säteet ohjaavat sen sivusuuntaan ja katkaisevat sen reitin, koska sama säde ei jatku koko poikkileikkauksen läpi. Sydänsäteet toimivat siis eräänlaisina esteinä ja tekevät puusta entistä vähemmän läpäisevän. Yhdessä tylosien kanssa tiheät säteisvyöhykkeet varmistavat, että kosteus ja ilma joutuvat kulkemaan tammessa monimutkaisen ja esteitä täynnä olevan reitin – tammi “hengittää” vähän ja kestää erittäin hyvin.
Yhteenvetona voidaan todeta, että tammen poikkeuksellinen sään- ja lahonkestävyys syntyy useiden tekijöiden yhteisvaikutuksesta. Tammen sydänpuu on täynnä kemiallisia suoja-aineita, kuten tanniineja ja flavonoideja, jotka ovat sienille myrkyllisiä ja hidastavat puun hajoamista. Samalla tammi on fysikaalisesti tiheä ja anatomisesti “suljettu”: rengashuokoisessa rakenteessa suuret suonet tukkeutuvat tylosien avulla ja leveät sydänsäteet estävät nesteiden liikkumista puussa. Toisin kuin monet muut lehtipuut, jotka käsittelemättöminä lahoavat nopeasti (kuten pyökki tai koivu), tammi säilyy käyttökelpoisena vuosikymmeniä ja jopa vuosisatoja. Tästä syystä tammea on kautta aikojen suosittu, kun on tarvittu kestäviä rakenteita ja arvokasta puutavaraa ulkokäyttöön.
