2. 3. Каучуконосные и гуттаперченосные растения

Каучуконосные растения

Хозяйственное значение натурального каучука в последнее время хотя и уменьшилось в связи с производством синтетического каучука (более дешевого и в последнее время высококачественного), однако все еще достаточно велико. Еще многие промышленности нуждаются в натуральном каучуке – химическая, авиационная, медицина и др. К синтетическому каучуку для улучшения его свойств прибавляют натуральный, получая превосходный каучук.

Мировое производство его составляет более 3 млн. тонн ежегодно, синтетического – 5 млн. тонн. Производство последнего имеет тенденцию к увеличению. Если в 1951 г. СК составлял 22 %, а НК – 78 %, то в 1960 г. СК уже 48 %, НК – 52 %, в 1971 г. СК – 60 %, НК – 40 %.

57

Основной областью применения натурального каучука оста­ется производство шин, где многие детали нельзя заменить СК или другими видами сырья. В натуральном каучуке нуждаются также химическая и авиационная промышленность, медицина и электротехника, много его идет на резино-технические изделия, товары народного потребления, резиновые клеи и т.д. До 10% добываемого природного каучука используется в виде латекса.

Крупнейшим производителем природного каучука является Малайзия (п/о Малакка и сев.-зап. часть острова Калимантан). В последние годы значительные площади (до 0,5-0,6 млн. га) плантации каучуконосных деревьев занимают во Вьетнаме, при­чем половина урожая поставляется в СССР. В 1972 г. площадь под каучуконосами в Малайзии достигала 2 млн. га, а производ­ство каучука – 1345 тыс. тонн, или 44 % (с Вьетнамом несколько меньше – 40 %) мирового производства натурального каучука. Культивируется гевея и в Африке.

В странах-производителях природного каучука ведутся об­ширные опытные и исследовательские работы как в направлении улучшения качества сырья, так и повышения продуктивности каучуконосов.

Открытие отечественных каучуконосов у нас в короткий срок является также прекрасным примером успехов ресурсоведения. В первые годы существования Советской власти во всей остроте встала задача отыскания отечественных источников на­турального каучука, являвшегося стратегическим сырьем, так как в случае обострения политических отношений с капиталис­тическими странами мы были бы лишены возможности ввоза кау­чука извне и оборонная мощь СССР была бы значительно ослаб­лена.

Задача по отысканию источников натурального каучука со­ветскими ботаниками была выполнена через два года после ее постановки (в 1931 г.).

Химическая характеристика. Природный каучук - это поли­мер растительного происхождения. Основные данные о его стро­ении получены в 70-х XIX столетия и позже. Он относится к группе эластомеров - высокомолекулярных соединений, обладаю­щих способностью к большим обратимым деформациям. Основная составная часть его - полиизопрен (C₅H₈)n - углеводород кау­чука. На его долю приходится 91-96% от состава каучука. Со-

58

держит он также белки и аминокислоты (2,2-3,8 %), 1,5-4 % веществ, извле­каемых ацетоном, так называемый ацетонный экстракт, и небольшая часть других примесей.

Физические свойства – определяют большое хозяйственное значение каучука: он обладает высокой эластичностью, чрезвычайной упругостью, непроницаемостью для жидкостей и газов, стойкостью против воздействия химических веществ, низкой электропроводностью.

История открытия каучука

Колумб во время второго путешествия в Америку (1493 г.) наблюдал каучуковые шары у местных жителей в бассейне р. Амазонки. Несколько таких шаров вместе с другими диковинками он привёз и сдал в музей. В 1735 г. Французская Академия Наук послала в Южную Америку экспедицию для измерения дуги меридиана в экваториальной зоне. Геодезист Шарль де Кондамин наблюдал добычу каучука индейцами и изготовление из него предметов домашнего обихода. По возвращении в Париж сообщение об этом им было сделано в Академии Наук.

В 1762 г. француз Обле описал бразильскую гевею.

К истории использования каучука

Индейцы делали из каучука своеобразные галоши, мячи, предметы домашнего обихода (сосуды и др.). В 1823 г. шотландец из Глазго Карл Макинтош растворил каучук и, склеивая им три слоя плотной ткани, стал изготовлять плащи. Их крупным недостатком было то, что в жару они становились липкими, в мороз – хрупкими, ломкими.

Американец Гудьир в 1839 г. открыл способ вулканизации каучука, заключавшийся в нагревании его с порошком серы. После этого каучук приобретает свойства резины, гораздо более стойкого продукта. Однако и после этого каучук еще долго не находил широкого применения. Использовался в основном для производства непромокаемых тканей, галош и некоторых других изделий. Схема процесса состояла в следующем: сырой каучук перемешивался с порошком серы, полученное густое тесто шло на формовку изделия, которое затем нагревалось. Получался готовый продукт.

59

С 1888 года, когда появились пневматические шины, нача­лось промышленное использование каучука, связанное с разви­тием автомобильного транспорта.

Главнейшие каучуконосы тропиков и добыча природного каучука

Среди цветковых растений многие содержат каучук, но ча­ще всего в небольшом количестве и в разных частях растения. Важнейшие каучуконосы содержат его в млечном соке (латексе). У некоторых растений содержание каучука в латексе настолько велико, что получение его не составляет большого труда.

Лучшие каучуконосы мира относятся к семейству молочай­ных (Euphorbiaceae), это следующие растения:

Гевея (Hevea brasiliensis), распространенная дико во влажных тропических лесах Амазонки, Ориноко.

Манихот (Manihot) – дико встречается здесь же.

Некоторые молочаи (Euphorbia) – в Африке.

Основным каучуконосом является Гевея бразильская. Это крупное дерево, достигающее 20-30 (иногда 45-60) метров вы­соты и 80-150 см и более в диаметре ствола.

Способ добычи каучука - подсочка, которая состоит в том, что в основании ствола делаются спиралеобразные насечки глу­биною 2-2,5 см (с расчетом не повредить камбий) в количестве одной-двух, реже четырех. Время подсочки - период отсутствия дождей и цветения. Повторные надрезы делаются через 4-6 не­дель. В сутки одна насечка дает от 8 до 70 грамм (среднее - 16) латекса, в котором содержится 30-40 % каучука. Собирая латекс, его ежедневно коптят и получают коагулированный твер­дый каучук - пата-каучук.

В 1876 г. гевея была введена англичанами в культуру. На Цейлон, Яву, в Бирму было завезено 70000 семян, положивших начало культуре и широкому распространению гевеи. Уже через 24 года (1900 г.) доля бразильского каучука упала до 35% ми­рового сбора, а к 1922 году только Англия давала 70% мировых запасов каучука. В наше время плантационный каучук составля­ет 97% всего запаса натурального каучука. Основные поставщи­ки его на мировом рынке – Англия, Голландия, Индонезия.

Из других семейств сравнительно высоко каучуконосны ту-

60

товые (Ficus elastica и др.), кутровые, колокольчиковые, сложноцветные. Всего известно 600-650 видов, относящихся к 8 семействам, содержащих каучук.

Классификация каучуконосов

В зависимости от характера сырья и форм его накопления в органах растений, их разделяют на следующие группы:

Латексные каучуконосы. Каучук накапливается в системе млечных трубок. Большей частью это промышленные каучуконосы, дающие высокосортные малосмолистые каучуки (гевея, фикус и др.).

Корневые. В них коагулированный каучук находится в корнях или корневищах в виде нитей или тяжей, но также имеется и латексный каучук, но в меньшем количестве (кок-сагыз, тау-сагыз, крым-сагыз и др.).

Паренхимные. Каучук залегает в виде включений в паренхимных клетках коры и в сердцевинных лучах центрального ци­линдра стеблей и корней (гваюла).

Наплывные - выделение латекса в результате повреждения животными организмами растения и его последующая коагуляция с образованием наплывов (хондрилла).

Зеленые. Каучук отлагается в ассимиляционных тканях листьев и однолетних побегов в виде внутриклеточных включений или одновременно и латексный (кендырь, ваточник).

Советские каучуконосные растения

Каучуконосные растения СССР относятся к разным семействам, но наиболее продуктивные из них - представители сем. сложноцветных. Поиски их во флоре СССР начались в конце 20-х годов. В 1928 г. одновременно тремя лицами в разных местах была открыта хондрилла (Chondrilla): Кузнецовым (в Казахстане), Карисом (на Кавказе) и Небытовым (в Киргизии). Каучук содержится в наплывах хондриллы, появляющихся на корнях и стеблях.

В СССР выявлено 40 видов этого рода, распространенных главным образом в Средней Азии.

В целом хондриллы как каучуконосы мало эффективны, так как каучука содержат всего 1-2%, а 9 % - смол. У лучших видов

61

каучука 2-5 %, а смол - 10-20 %. Каучук хондрилл получил на­звание "кузнецовки", оказавшись пригодным для осмоления син­тетического каучука.

Лучшие виды - хондриллы песчаных пустынь: X. сомнитель­ная (Ch. ambigua), X. коротконосиковая (Ch. brevirostria) и X. малоцветковая (Ch. pauciflora). Появление наплывов вы­зывается повреждением растения жуком (хондрилловой златкой) или нанесением искусственным путем травм. Наплывы идут вниз по корню на глубину 30-40 см и дают 15-30, редко до 100 г кузнецовки с одного растения. Сохраняются они в течение двух лет и собираются вручную с лета до осени.

Центр эксплуатации хондрилловых естественных зарослей - Большие и Малые Барсуки (близ Аральского моря), где ежегодно собирается до 1000 т кузнецовки. Применение ее связано, глав­ным образом, с осмолением синтетического каучука, производст­вом эбонита и изоляционных материалов.

С открытием новых каучуконосов хондрилла вскоре отошла на второстепенное место.

В 1930 г. Зарецким, по указанию казаха Дюрбекова, был от­крыт новый каучуконос - Тау-Сагыз (Scorzonera tau-saghys), что в переводе с казахского означает "горная жвачка". Содержа­ние каучука на сухой вес корней у этого растения достигает 20 % и более. Под руководством крупного ботаника Липшица были организованы широкие исследования по выявлению запасов и рас­пространению тау-сагыза. Результаты поисков показали, что в экономическом отношении естественные ресурсы этого каучуко­носа ограничены. Встречается он на высоте 1000-1200 м над уровнем моря, является эндемичным растением и имеет неболь­шой ареал распространения.

Вначале эксплуатировались естественные заросли. Корни выкапывались до глубины 50-60 см, из остатков корня (вся его длина до 200 см при диаметре в самой толстой части до 12 см) происходила регенерация растения. Самые крупные корни имеют вес 5-6 кг. Каучук содержится в млечниках, находящихся боль­шей частью в коре корня. Содержание его в среднем составляет 18-20 %, доходя в отдельных случаях до 35-40 %. Вскоре дикорас­тущие заросли тау-сагыза были объявлены заповедными, органи­зован был сбор семян с них, около 13-14 тонн ежегодно. При попытке введения в культуру у этого растения выявились неко-

62

торые недостатки: плохая всхожесть семян, сильная изреживаемость, неровность развития, поражаемость вредителями и др.

Установлено, что тау-сагыз может культивироваться от г. Иваново на севере до г. Курска на юге, а также в пустынной зоне при условии полива. 3-летняя культура давала 400-500 кг каучука с га (при среднем содержании 15 % каучука на сухой вес корней). Двухлетняя культура - 200-250 кг на га (10-12% каучука на сухой вес корней).

Культура тау-сагыза оказалась экономически невыгодной.

В 1931 г. Родин в горах Центрального Тянь-Шаня открыл новый каучуконос - кок-сагыз (Taraxacum kok-saghyz). Каучук содержится в корнях в количестве 10-27 % на сухой вес корней.

Кора (пробковый слой и нити коагулированного каучука) образуют чехол с содержанием каучука до 27%. На второй год она слущивается. Растение это многолетнее, эфемероид с глубоким стержневым корнем (2-2,5 м длины и 1-1,5 см в диаметре). При копке извлекается до глубины 25 см.

Кок-сагыз также оказался эндемичным растением, распро­страненным в нагорном Тянь-Шане на площади около 10000 км² на высоте 1800-2100 м над уровнем моря. Условия обитания оказались очень суровыми; растение это очень холодостойкое, но мало устойчиво к засухам в период прорастания. Очень полиморфный вид, встречается латками, размножается семенами и корневыми отпрысками. Была сделана попытка его введения в культу­ру как пропашного растения. В первый год наблюдается большой отход, посев изреживается. На второй год дает 120-150 кг кау­чука с гектара (чаще 50-40 кг). Кроме каучука в корнях содер­жится инулин, который может перерабатываться в спирт (одна тонна его дает 90-100 л спирта). В первый год дает больше латекса, поэтому выгоднее годичная культура с комплексным ис­пользованием (каучук и спирт). Одно время кок-сагыз был ос­новным каучуконосом, возделывался на каучук в Белоруссии, на семена - в южных районах.

Крым-сагыз (Taraxacum hibernum).

Впервые на каучук изучен Васильевым в Никитском Ботани­ческом саду в 1930 г. Вид этот описан был еще в 1865 г. В 1931 г. после исследований Черкасова и др. предложено его промышленное использование.

63

Крым-сагыз - растение многолетнее с мощным стержневым корнем (до 1,5 м длины и 3 см в диаметре), является эндемом южного берега Крыма, встречаясь на каменистых местах и сухих склонах. Имеет два периода покоя - летний и зимний. В куль­туре, если достаточно влаги, может все время вегетировать, причем происходит интенсивный рост корня. Лучшими районами культуры являются: Северный Кавказ (Майкоп, Ессентуки, Гроз­ный); р-ны Москвы и Иваново, Средняя Азия (с поливом).

В первый год культуры каучука дает мало - до 2% на су­хой вес корня. На второй год количество каучука повышается до 3,5-6% и уменьшается его смолистость. Есть сорта, содержащие до 13% каучука. По своим качествам каучук крым-сагыза пре­вышает самые лучшие импортные образцы. Урожай к концу второ­го года культуры составляет 200-240 кг. Растение является перспективным для селекции.

Гваюла (Parthenium argentatum).

Мексиканский вечнозеленый кустарничек из семейства слож­ноцветных 60-70 см высоты. Распространен в горной полупусты­не Мексики и штата Техас в США на высоте 1700-1900 м над уровнем моря.

Каучук у гваюлы обнаружен еще в 1876 г. в количестве 10-12% на сухой вес частей растения, из которых он добывает­ся. Начали использоваться дикие заросли с 1900 года и к на­чалу первой мировой войны почти нацело были истреблены. В США в штате Калифорния гваюла была введена в культуру; у не­которых сортов содержание каучука доходило до 18%, но, как и у диких, он имел большую смолистость. Содержится каучук у нее в паренхиме коры и меньше в листьях. Хорошо размножается се­менами и черенками.

В СССР гваюла впервые была завезена из Италии, но куль­тура ее началась после поездки Юзепчука и Букасова в Америку (1927 г.) в районах Баку и в Туркмении. Экономически выгод­ной оказалась однолетняя культура черенками, дававшая до 250 кг каучука с гектара. В Туркмении гваюла одичала.

Из других каучуконосных растений СССР, пока не имеющих промышленного значения, можно назвать из сложноцветных - теке-сагыз (S. acanthoclada), из кутровых - кендырь (Apocynum), из ластовневых - ваточник (Asclepias), ластовень острый (Cynanchum) и др.

64

Отечественные каучуконосы, как экономически мало эффективные, отступили сначала на второй план, а затем культура их прекратилась. Сейчас наша страна свои потребности в нату­ральном каучуке полностью удовлетворяет за счет импорта. В то же время продолжается определенная опытно-селекционная работа с отечественными каучуконосами, и они сохраняют пока известное потенциальное значение.

Гуттаперченосные растения

Гуттаперча, как и каучук, является высокомолекулярным веществом, близка к нему по свойствам и также используется в резиновой промышленности. Целый ряд свойств у нее несколько иных, чем у каучука, и это определяет широкое использование гуттаперчи в электропромышленности и в лабораторной технике: высокая пластичность при нагревании (изделию можно придать любую форму); не растяжима; обладает очень низкой электропроводностью; очень стойка в воде (для подводных кабелей); как и каучук, способна к вулканизации. В смеси с каучуком гуттаперча имеет высокую пластичность и эластичность.

Основной компонент гуттаперчи (до 90%) - высокомолекулярный транс-полиизопрен, эмпирическая формула (C₅H₈)n, изомер углеводорода каучука. Остальное составляют смолы, белковые вещества, влага и др.

Начала использоваться уже с 1846 года; главным образом идёт для химической аппаратуры, медицинских инструментов, изоляционных прокладок, рубильников, щитов и т.д. Источниками получения гуттаперчи за рубежом являются виды сем. Sapotacеае: Палаквиум (Palaquium) и Пайена (Payena) - деревья Малайского архипелага, в млечном соке которых содержится гуттаперча. Добывается методом подсочки.

У нас промышленное производство гуттаперчи налажено на базе Бересклета (Euonymus) и Эвкоммии (Eucommia ulmoides). Род бересклет насчитывает около 200 видов, распространенных главным образом в тропиках. В СССР встречается 14 видов, из которых два - бересклет бородавчатый (Е. verrucosa) и бе­ресклет европейский (E. europaea) - имеют широкое распространение.

Бересклет бородавчатый встречается на площади 3,4 млн га с центром добычи в Татарской ССР9 в Куйбышевской и Сверд-

65

ловской областях. Число кустов бересклета на один га состав­ляет около 400 (от 180 до 900). Вес корней с гектара варьиру­ет в пределах 30-250 кг. Выход сырой коры колеблется от 4 до 50 кг с га.

Гуттаперча в бородавчатом и европейском бересклетах была обнаружена в 1931 г. Боссе, с содержанием до 10% (иногда 18) от сухого веса коры корней, в виде нитей в замкнутых млечни­ках. Технической спелости бересклет достигает к 8-10 годам. Техника сбора сырья очень трудоемка. В культуре бересклет распространен мало, так как долго и трудно выращивается из семян. Несколько лучше размножать корневыми черенками, но и таких плантаций пока создано еще мало. Выращивание также за­трудняется тем, что бересклеты теневые растения, образующие подлесок в широколиственных лесах.

Эвкоммия из сем. Eucommiaceae (Eucommia ulmoides).

Представляет собою дерево до 25 м, двудомное, дико встреча­ется в юго-восточном Китае (провинции: Шапсе, Хубей, Юнань и др.) в горах до 2500 м над уровнем моря. Гуттаперча содер­жится в виде нитей во всех частях растения:

в листьях - 2%, а в опавших осенью - до 5%;

в коре ствола и ветвей - до 8%, а в коре корня - до 15%.

В России эвкоммия начала культивироваться с 1906 г., главным образом в Никитском Ботаническом саду. На юге Украи­ны и Черноморском побережье (Сухуми) было 120 деревьев, что составляло фонд страны. В 1935 г. были получены первые семе­на (3000 штук). Интересно, что все деревья в СССР и за рубе­жом (кроме Китая) давали только мужские цветы. После сильной обрезки появились и женские цветы. В Сухуми стали широко ис­пользовать вегетативное размножение: черенками, отводками, корневыми отпрысками. К концу первого года растения при та­ком размножении достигают высоты 1-1,5 м, что дает возмож­ность эксплуатации с уборкой всего растения (без корней) в двух-трехлетнем возрасте. При использовании только листьев один гектар дает 50-60 кг гуттаперчи, а всего растения -220-250 кг.

Начиная с 1935 года СССР полностью освободился от импорта гуттаперчи.

66