A fák sem nőnek az égig

Ahhoz, hogy valaki fából tárgyakat és eszközöket készíthessen nem kell feltétlenül ismernie a fák testi felépítését. Azonban, ha alaposabban megismeri e lenyűgöző lények testét és élettanát, akkor sokkal jobban fogja érteni, értékelni és becsülni a fát, mint anyagot.

A fák a növények egy igen népes csoportját alkotják, a Földön több ezer fafajta él. S bár az ember ezek közül iparilag csak néhányszázfélét hasznosít, de felépítésében minden fa alapvetően megegyezik.  A fák teste három jól elkülöníthető részből áll. A fő és mellékgyökerek rendszeréből álló gyökérzet rögzíti a fát a talajban, s egyúttal ásványi anyagokat és nedvességet juttat a fa szervezetébe. A fa törzse hordozza a koronát, és egyrészt a koronába szállítja a gyökerek által a talajból felvett anyagokat, másrészt tárolja a koronából érkező tápanyagokat és továbbítja azokat a fa többi részébe. A korona levélzete a Nap fényének segítségével a talajból felvett vizet és ásványi anyagokat és a levelek által a légkörből felvett széndioxid gázt különféle tápanyagokká alakítja, így biztosítva a fa életben maradását és növekedését.

E varázslatos szerkezetek az egyszerű fizika és a kifinomult biokémia segítségével már évmilliók óta pompásan működnek. A fa levelei vizet párologtatnak el, és a fa testében így kialakuló szívóhatás hajtja fel a vizet a koronába. Ez az egyik oka, hogy a fák nem nőnek az égig, bár, ha a 100 méteres magasságot elérő mamutfenyőkre gondolunk, azért ez nem kis teljesítmény.
A levélzet a talajból a gyökereken és a törzsön át felszívott, vízben oldott ásványi anyagokat és a levegőből felvett széndioxidot a levelek sejtjeiben található, fotoszintézisre képes színezőanyagok, a klorofill és xantofill segítségével szerves tápanyagokká alakítja, eközben melléktermékként oxigént bocsát ki. Emlékszik? Fák nélkül mi sem lennénk.

A fatörzsben munkamegosztás van: a fatestet alkotó sejtek szilárdan tartják a növényt, tárolják a tápanyagokat, és felfelé szállítják az ásványi anyagokat és a vizet, míg a kéregtestet alkotó sejtek gondoskodnak a fa gyarapodásáról, védelméről és lefelé viszik-szétosztják a koronából származó tápanyagokat.

 És épp e csuda sejtekben rejlik a fák titka. Mert ezek a sejtek nem csak felépítik a fákat, de e sejtek milyensége és egymáshoz való viszonya határozza meg a fa, mint anyag számunkra oly fontos fizikai tulajdonságait is.

Nagyon tudományosan: a fák sejtfalai összetett anyagok, melyek egy polifenolos mátrix (lignin) helybeni, rosthálóvá (cellulóz) történő polimerizációjával jönnek létre, egy polifenoloxidázok és peroxidázok (enzimek) által katalizált folyamatban.

Kicsit egyszerűbben: a fák a béltől kiindulva rétegesen építik fel sejtjeiket, ez a rétegződés adja a fák bütüs metszetén látható gyűrűs szerkezetet, az évgyűrűket.

A fa sejtjei jellemzően hosszúkás, csőszerűen megnyúlt, egymással többszörösen összekapcsolódó képződmények. A tűlevelű fákban a fatestet felépítő sejtek javarészt tracheidák (áledények), melyek a víz és a benne oldott anyagok szállítását, valamint a fa szilárdítását is végzik. A lombosfák fatestének felépítése ennél jóval összetettebb és sokszínűbb. Bennük a víz szállítását változatos megjelenési formájú és kialakulású tracheák (edények) végzik. Fatestükben az edényeken kívül általában jelentősebb mennyiségben találhatók farostok (libriformrost) és rosttracheidák, melyek a fatestet szilárdítják. Ez a fajta felépítésbeli különbség az egyik oka, hogy a tűlevelűek fája általában finomabb és egyneműbb szerkezetű, és az esetek nagyobbik részében puhább is, mint lombos társaiké.

Némi igen-igen erőteljes, de céljainkra megfelelő és a megértést is segítő egyszerűsítéssel egy darab fát úgy képzelhetünk el, mint egy nagy köteg  rugalmas falú csövet. Ezek a csövek az élő fában nedvességgel telítettek. A kivágott fából ez a nedvesség nagyobb részt elpárolog, a fa kiszárad, ennek következtében tömege és térfogata is csökken, kisebb és könnyebb lesz. Azonban a méretváltozás nem egységes minden irányban: a fa a szálirányra merőlegesen jelentős mértékben (akár 10%) változtatja méretét, míg szálirányban mérete gyakorlatilag nem változik. Ez elsőre különös, de érthető: a tűzoltótömlő sem lesz rövidebb, csak laposabb, ha nincs benne víz, mert a cső fala folytonos, és olyan anyagból van, amely nem nyúlik és zsugorodik jelentősebb mértékben. Pont ez igaz a fára is, mivel fő építőanyagai, a cellulóz és a lignin ilyen anyagok.

De mi tartja össze a "csőköteget" a fa anyagában? Először is maguk a sejtek, amelyek a valóságban, ellentétben a csövekkel, nem simák és hengeresek, hanem szabálytalan alakúak, felületük pedig bordázott és nyúlványos, és gyakran egymásba is nőnek. Ez elég jól összetartja őket. Ráadásul össze is vannak "ragasztva": a fában pektin (kálciumpektát) szolgál sejtközi ragasztóként.

Sajnos famunkák céljára csak a fák érett, viszonylag egynemű gesztes része használható jól, a fatest kéreg alatti néhány centiméterét elfoglaló, gyakran színében is elütő, kisebb sűrűségű, puhább, magas víztartalmú, ezért erősebben zsugorodó, keményítő- és cukortartalma miatt könnyen korhadó szijács nem.

Szóval itt van nekünk egy millióéves anyag teljesen "korszerű" felépítéssel: a fa egyfajta kompozit, ehhez méltó tulajdonságokkal. A fa természetes, környezetbarát, biológiailag lebomló és megújítható. Viszonylag egyszerű eszközökkel jól feldolgozható. Tömegéhez képest meglehetősen erős és szilárd (egyes fafajták keménysége a fémekéhez közelít), ugyanakkor szívós és rugalmas. Kiváló hő- és hangszigetelő (no jó, ez csak a léghangokra igaz), kellemes tapintású, gyakran jó szagú, és mindig szép.

Persze vannak hátrányai is.  A hozzáférhető faanyag mérete felülről határolt (kis fa, kis fadarab. Ez főleg a hosszméreteknél jelent igazi korlátot, mert a szélesítő toldások elég egyszerűen megoldhatók.) A faanyag nehezen kiszámítható, fizikai és műszaki tulajdonságai fajtán, de még egyetlen fán belül is igen széles határok közt változhatnak. Nem szereti a nedvességet és vizet: a fa, anyagából és szerkezetéből adódóan, higroszkopikus anyag, az általa felvett nedvesség azonban rontja műszaki tulajdonságait, és megváltoztatja az anyag alakját és méretét (dagadás, vetemedés). A fa építőanyagai táplálékul szolgálnak a gombák és farontó bogarak számára, így az rendkívül csábító számukra, ám többé-kevésbé védtelen velük szemben.

Egyesek szerint a fa nem éri meg a fáradságot, túl sok vele a gond. Mások úgy gondolják, mindent megér. Író szerint nekik van igazuk. A tengernyi év alatt, mióta használjuk a fát, elég jól kiismertük, megtanultuk számításba venni hátrányait és kihasználni előnyeit. És az előnyök nyomósabbak. Az emberek mindig szeretni fogják a fát, ha másért nem, hát azért, mert gyönyörű.