Tamme puidu ilmastiku- ja mädanikukindluse põhjused
Tamm (Quercus spp.) on tuntud kui väga vastupidav lehtpuu, mille puit talub hästi nii ilmastikumõjusid kui ka kõdunemist. Tamme südapuit on ajalooliselt hinnatud laevaehituses ja välistingimustes just oma loomuliku vastupidavuse tõttu. Järgnevalt selgitame, millised keemilised ühendid tamme puidus ning millised anatoomilised ja füüsikalised tegurid annavad tammele erilise mädanikukindluse võrreldes mitmete teiste lehtpuudega.
Keemiline koostis ja mädanikukindlus
Tamme puidu südapuit sisaldab rohkelt looduslikke kaitseaineid, mis pidurdavad seente ja bakterite kasvu ning vähendavad niiskuse kahjulikku mõju. Peamised neist on:
- Tanniinid (parkained): Tamme südapuitu iseloomustab väga kõrge tanniinisisaldus – need on taimsed polüfenoolsed ühendid, mis toimivad looduslike fungitsiidide ja pestitsiididena. Nimetus “tanniin” pärinebki tamme puidu kasutamisest parkimises (vanas saksakeeles Tanna tähendas tamme). Tanniinid kaitsevad puitu seente, bakterite ja putukate eest, takistades nende elutegevust. Uuringud on leidnud, et tamme tanniinidel on toksiline mõju puidukõdu seentele: need ühendid pidurdavad seente poolt ligniini ja tselluloosi lagundamist, mistõttu tamm laguneb oluliselt aeglasemalt kui paljud teised puuliigid. Näiteks on täheldatud, et vee all kestab tamme südapuit kauem kui isegi mõne okaspuu puit – tamme tanniinid takistavad mereseente ja -bakterite rünnet, muutes tammepuidust konstruktsioonid vastupidavamaks kui tavaline mänd või kuusk. Samuti on leitud, et tamme puidus leiduvad spetsiaalsed ellagitanniinid (teatud liiki hüdrolüüsuvad tanniinid) annavad tammele eriti tugeva vastupanuvõime seenkahjustustele.
- Ligniin: Ligniin on puidurakkude seinu tugevdav liimjas polümeer, mis teeb puidu jäigaks ja hüdrofoobseks. Kuiv puit on ligniini tõttu tugev ja ei vetti kergesti. Mida suurem on puidus ligniinisisaldus, seda raskem on seentel seda lagundada – ligniin laguneb bioloogiliselt aeglasemalt kui tselluloos. Tamme puit on suhteliselt ligniinirikas (võrreldes näiteks kiirekasvuliste lehtpuudega) ning ligniini tüüp tammes on seente jaoks raskemini seeditav. Puidu looduslik vastupidavus sõltubki paljuski ligniini ja ekstraktiivainete hulgast – suure ligniini- ja ekstraktiivainete sisaldusega liigid (nagu tamm) on vastupidavamad kõdunemisele. Ligniin teeb lisaks puidu seinad vett vähemläbilaskvaks, vähendades niiskuse imendumist sügavale puitu.
- Muud ekstraktiivained: Tammepuidu südapuit kogub aastatega ka teisi ekstraktiivaineid (vaikseid keemilisi ühendeid), nagu flavonoide, fenoolseid ühendeid ja vahasid. Need ained on puidu teisene keemiline kaitsevaru biotaatakkide vastu. Näiteks sisaldab tamm ellagiinhappe derivaate ja muid polüfenoole, mis toimivad antioksüdantidena ja antimükootikumidena. Need ekstraktiivained takistavad seente ensüümide tööd ja rakkude kasvu, muutes puidu seentele vähem sobivaks elukeskkonnaks. Lisaks on tamme puidus teatud orgaanilisi happeid (näiteks parkhape ehk tannhape), mis teevad puidu keskkonna seentele ebasoodsaks (happelise ja mürgisena). Kokku moodustab ekstraktiivainete rohkus tamme südamikus olulise osa tema vastupidavusest – südapuitu ladestunud kemikaalid seovad metalle ja tekitavad seentele toksiilist keskkonda, pidurdades lagundamisprotsessi.
Oluline on rõhutada, et tamme südapuit (puutüve keskosa) on palju vastupidavam kui maltspuit (välimine, elav puiduosa). Puu vananedes surevad sisemised juhtkudede rakud ja muutuvad südapuuks, kuhu tamm akumuleerib suures kontsentratsioonis tanniine ja teisi kaitseaineid. See teeb tamme südapuidu loomulikult mädanikukindlaks. Võrdluseks on maltspuit kemikaalivaesem ja seetõttu kergemini kõdunev. Tamme puhul kasutatakse ehituses ja välistingimustes eelistatult just tumedamat südapuitu, mis on rikas kaitsvate ekstraktiivainete poolest.
Tamme võrdlus teiste lehtpuudega
Paljudel teistel parasvöötme lehtpuudel puuduvad tammele iseloomulikud kaitsvad ühendid või struktuurid, mistõttu on nende puit vähem vastupidav mädanemisele. Näiteks harilik pöök (Fagus sylvatica) ja kask (Betula spp.) ei moodusta tammele omast ekstraktiivaineterikast südapuitu. Pöögi puidul puudub selge piir südapuidu ja maltspuidu vahel – vanemates tüveosades tekib vaid nn valesüdapuit, mis on sisuliselt värvunud surnud rakud ilma kaitsvate parkaineteta. Tulemuseks on see, et pöögipuit on väga mädanemisaldis ning jääb välitingimustes püsima lühikest aega, kui seda ei töödelda. Samuti kasepuit on madala loodusliku vastupidavusega – kases puudub tanniinide ja vaikude kõrge sisaldus, mistõttu seened saavad kergesti hakata kaskepuitu lagundama niisketes oludes. Katsetes on leitud, et näiteks kase, lepa või haava puit laguneb kõrge niiskusega keskkonnas oluliselt kiiremini kui tamme puit. Teisisõnu, tamme unikaalne keemiline koostis eristab teda paljudest teistest lehtpuudest – liikidel, kelle puidust puuduvad tanniinid ja teised parkained, on looduslik vastupidavus seentele väga väike. Näiteks on täheldatud, et tamme ja männi südamikpuit säilib vees aastasadu, samas kui lehtpuud nagu kask võivad vees kiirelt pehmeneda.
Tasub ka mainida, et on olemas teisi looduslikult vastupidavaid puiduliike, mis omavad tammega sarnaseid kaitsemehhanisme. Näiteks kastanipuit (Castanea) on samuti rikas tanniinide poolest ja peab kõdunemisele hästi vastu (kastanis on samasugused parkained nagu tammes). Troopilised lehtpuud nagu tiikpuu sisaldavad looduslikke õlisid ja kummi, mis annavad neile mädanemiskindluse. Ent meie kliimas levinud lehtpuudest on tamm üks vastupidavamaid, kuna kombineerib nii kõrge tiheduse, tanniinirikka keemia kui ka erilise anatoomia.
Anatoomilised ja füüsikalised tegurid
Lisaks keemilisele koostisele mängivad tamme puidu vastupidavuses suurt rolli ka puidu struktuur ja füüsikalised omadused:
- Tihedus ja kõvadus: Tamme puit on väga tihe ja raske – tihedusega umbes 720 kg/m³, kuulub see tihedamate kodumaiste lehtpuitude hulka. Suur tihedus tähendab, et puidu poorid ja rakkudevahelised ruumid on väiksemad või täidetud paksude rakuseintega. See aeglustab niiskuse imendumist puitu ning jätab seentele vähem tühje ruume, kuhu tungida. Tihe, kõva puit talub paremini ilmastiku vaheldumist (niiskumine-kuivamine) – tammepuit paisub ja kahaneb mõõdukalt ega vaju kiiresti lössi. Füüsikaliselt võtab seentel kauem aega tihedat puitu lagundada, sest igas kuupühikus on rohkem ainet, mida läbida (ning vähem õhku ja vett). Tamme kõrge kõvadus kaitseb ka mehaaniliste kahjustuste eest – näiteks pinnakahjustused ei läbi kogu tüvemassi, mistõttu vihm ja mikroobid ei pääse nii kergesti sügavale.
- Rõngassooneline pooride paigutus: Tamm on rõngassooneline lehtpuu. See tähendab, et iga aastarõnga varapuidus on suured läbimõõduga sooned (anumad) ja hilispuidus väiksemad sooned; aastarõngad paistavad selgelt välja just erineva pooride suuruse tõttu. Suured sooned tagavad kasvavale puule vee kiire tõusu kevadel, kuid puidu vastupidavuse seisukohalt võimaldavad need ka tüloose tekkimist. Tüloosed on spetsiaalsed balloonjad väljakasved parenhüümrakkudest, mis tärkavad surnud anumatesse ning ummistavad tamme südapuidus suured poorid. Eriti just valge tamme rühma liikidel (kuhu kuulub ka harilik tamm) on tüloose nii tihedalt, et südamikupuit muutub praktiliselt vettpidavaks. Tüloosid sulgevad puidu anumad nagu korgid – takistades vett ja ka seeneniidistikku liikumast piki puitu. See on põhjus, miks tamm (eriti sügav pruunikas südamikupuit) ei ima kergesti vett ning on vastupidav mädanikule. Näiteks valge tamme südapuidust valmistatud veinivaadid ja paadilaudised peavad hästi vedelikku – tamme poorid on loomulikult “kinni tsementeeritud”. Teisalt punasel tamme rühmal (nt Põhja-Ameerika Q. rubra) on poorid lahti, tüloose napib – seetõttu on punase tamme puit vähem veekindel ning kõduneb kiiremini, kui sattuda niiskusega kokku. Kokkuvõtlikult annab rõngassooneline struktuur koos tüloosidega tammele suure eelise võrreldes hajusooneliste puudega: tammepuitu läbiv niiskusvoog peatub ummistunud soonte tõttu peagi, samas kui näiteks kase või pöögi ühtlase peene pooristuga puit võib vett imada läbi kogu ristlõike suhteliselt vabalt.
Tamme puidu (ristlõike) lähivaade: suured avad on aastarõnga kevadpuidu sooned (anumad) ja väiksemad poorid suveloodud tihedamas hilispuidus. Rõngassoonelisele struktuurile omaselt moodustavad suured sooned eraldi vöödid iga aastarõnga alguses. Tamme südamikus täituvad need anumad tüloosidega, mis muudavad puidu veele ja õhule vähem läbilaskvaks.
- Säsikiired (kiirtevöödid): Tamme puidus on eriti suured ja arvukad säsikiired – need on puidu radiaalsuunalised ribad, mis koosnevad elusatest parenhüümrakkudest. Tamme puitmahust võib koguni ligi veerandi moodustada säsikiirte kude. Suured säsikiired annavad tammepuule lisa-tugevust ja dimensioonilist stabiilsust. Kuivanud tamme laud lõheneb ja kõverdub vähem, sest kiired hoiavad puitu mõõtmetes – tamme puidu radiaalne kahanemine kuivamisel on vaid ~4%, mis tähendab, et puidu paisumine ja kokku tõmbumine on ühtlasem. See omadus vähendab pragude teket puidus välistingimustes. Samuti takistavad laiad kiirtevöödid vedelike läbivoolu: vedelik, mis imbub puitu ühes kohas, suunatakse kiirte poolt külgsuunas ja selle tee katkeb, sest kõrvalasuvas puiduosas sama kiirt ei jätku. Säsikiired toimivad justkui barjääridena, muutes puidu veelgi vähem läbilaskvaks vedelikele. Koos tüloosidega tagavad tihedad kiirtevöödid tammele selle, et niiskus ja õhk peavad puidus läbima väga keerulise, takistusrikka tee – seega tammepuit hingab vähe ja peab hästi vastu.
Kokkuvõttes tuleneb tamme puidu erakordne ilmastiku- ja mädanikukindlus mitmete tegurite koosmõjust. Tamme südamikus leidub rikkalikult keemilisi kaitseühendeid (tanniinid, flavonoidid jms), mis on seentele mürgised ja pidurdavad lagundamist. Ühtlasi on tamme puit füüsikaliselt tihe ja anatoomiliselt “suletud”: rõngassoonelises tammes ummistavad tüloosed suured poorid ning laiad säsikiired takistavad vedeliku liikumist läbi puidu. Erinevalt paljudest teistest lehtpuudest, mis ilma töötlemata mädanevad kiirelt (näiteks pöögi või kase puit), säilib tamm tänu oma parkainetele ja struktuurile kasutuskõlblikuna aastakümneid, isegi sajandeid. See on põhjus, miks tammepuitu on läbi aegade eelistatud, kui vaja vastupidavat konstruktsiooni või väärispuitu välistingimustesse.
