Дерево, которое превзошло металл: как из Березы Шмидта делали подшипники, а потом она оказалась в Красной книге
Технический отдел Совторгфлота в 1932 году принял решение, которое показалось бы абсурдным любому инженеру: заменить металлические подшипники паровой машины портового катера на деревянные. Материалом выбрали древесину берёзы Шмидта — дерева, которое нарушает все представления о берёзах. Эксперимент признали успешным: деревянные подшипники проработали без существенных деформаций не хуже металлических, демонстрируя удивительно низкое трение.
За два года до этого эксперимента писатель Михаил Пришвин побывал на Дальнем Востоке и, как рассказывают, был поражён свойствами железной берёзы. В народе ходили легенды о деревьях настолько твёрдых, что топор отскакивает, пилы ломаются, в воде тонет как камень. Местные жители рассказывали истории о стволах, в которые стреляли из ружей, а пули отскакивали, не оставляя следов. Преувеличение это или нет — трудно сказать, но древесина берёзы Шмидта действительно обладает экстремальными свойствами.
Железная леди нашей статьи.
Открытие ботаника-путешественника.
Фёдор Богданович Шмидт, обрусевший немец из Эстляндии, прибыл на Дальний Восток в 1859 году по поручению Императорского русского географического общества. 27-летний натуралист отправился в свою первую большую экспедицию — исследовать Амурский край и Сахалин. В сопках Приморья он обнаружил берёзу, которая не вписывалась ни в одно известное описание. Кора тёмно-серая, почти чёрная, с глубокими трещинами, отслаивающаяся пластинами — полная противоположность белоствольным красавицам средней полосы.
Русские переселенцы прозвали её "железная берёза" после безуспешных попыток срубить дерево обычным топором. Шмидт отправил образцы в Санкт-Петербургский ботанический сад, где древесину исследовали и обнаружили невероятное: плотность превышает 1000 кг/м³ — вода имеет плотность ровно 1000 кг/м³, а берёза Шмидта тонула.
Ствол вблизи.
Древесина прочнее многих металлов.
По твёрдости и прочности железная берёза значительно превосходит дуб и большинство известных пород. Точные количественные данные разнятся в источниках, но все сходятся в одном: это единственное дерево умеренного климата, приближающееся к тропическим железным деревьям по механическим свойствам. Для сравнения: тропический бакаут — признанный чемпион твёрдости среди деревьев — имеет твёрдость около 4500 единиц по шкале Янки при плотности 1100-1400 кг/м³.
Древесина состоит из толстостенных клеток с минимальными полостями. Годичные кольца почти неразличимы — дерево растёт невероятно медленно. Берёзы Шмидта возрастом около двух веков достигают высоты 17-18 метров при диаметре ствола всего 30-35 сантиметров. За два века дерево набирает толщину, которую обычная берёза достигает за 30-40 лет.
Мёртвые стволы сохраняются десятилетиями без признаков гниения — древесина самоконсервируется. Хотя некоторые грибы-трутовики всё же способны поражать железную берёзу, процесс разложения идёт значительно медленнее, чем у других видов берёз.
Общий план.
Подшипники, бросившие вызов металлу.
До появления массовой металлообработки жители Приморья, по некоторым свидетельствам, использовали железную берёзу там, где требовалась особая прочность. Эксперимент Совторгфлота 1932 года стал кульминацией промышленного использования этой древесины. Подшипники паровой машины — детали, работающие при высоких температурах, нагрузках и трении — традиционно изготавливались из бронзы или баббита. Деревянные подшипники из берёзы Шмидта показали себя неожиданно хорошо: низкое трение, отсутствие коррозии, упругость без деформации.
Успех эксперимента не привёл к массовому внедрению. Причина проста: катастрофическая редкость материала. К 1930-м годам доступные рощи железной берёзы были вырублены. Дерево, которому требуется около двух веков для достижения промышленной зрелости, не успевало восстанавливаться. Хищническая вырубка для экспорта в Японию и Китай в начале XX века сократила популяцию до критического уровня.
Деревянный подшипник, но не из березы.
Парадокс сохранения через уничтожение.
Берёза Шмидта отчасти спаслась благодаря собственной твёрдости. Обычные инструменты лесорубов — топоры и ручные пилы — быстро приходили в негодность. Одно дерево могло затупить несколько пил. Валка была крайне трудоёмкой и занимала часы вместо минут. Транспортировка брёвен, которые тонули при сплаве по рекам, требовала сухопутной доставки. Экономически выгодно было рубить только крупные экземпляры вблизи дорог.
Берёзу Шмидта внесли в Красную книгу СССР, предположительно в конце 1970-х годов. Сегодня она охраняется в заповеднике "Кедровая падь", национальном парке "Земля леопарда" и нескольких заказниках Приморья. Растёт единично или небольшими группами на каменистых склонах сопок, в дубняках и кедрово-широколиственных лесах от Владивостока до границы с Северной Кореей.
За пределами России железная берёза встречается в Китае (провинции Хэйлунцзян и Цзилинь) и Северной Корее. В Южной Корее берёза Шмидта — официальный символ города Мунгён в провинции Кёнсан-Пукто, где её считают национальным достоянием.
Не надо ее рубить, лучше обнимите!
Философия самого твёрдого парадокса.
История берёзы Шмидта опровергает представление о берёзах как о мягких, недолговечных деревьях. Среди более чем ста видов рода Betula только один развил древесину, сопоставимую с тропическими железными деревьями. Эволюционная загадка: зачем дереву умеренного климата такая избыточная прочность? Защита от пожаров? Железная берёза действительно выживает там, где другие деревья сгорают дотла.
Вероятный ответ кроется в геологической истории Приморья — рефугиума, где пережили ледниковые периоды реликты древней флоры. Берёза Шмидта — возможно, живое ископаемое, сохранившее признаки предков современных берёз. Медленный рост и сверхпрочная древесина — стратегия выживания в стабильной экосистеме. Парадоксально, но именно эти качества сделали дерево уязвимым перед человеком.
Подшипники из берёзы, успешно испытанные в 1932 году, остались редким примером промышленного триумфа деревянной механики в эпоху стали. Сегодня синтетические полимеры заменили и металл, и дерево в узлах трения. Но где-то в приморской тайге всё ещё растут деревья, чья древесина тверже дуба и тонет в воде, — последние свидетели эпохи, когда природа создавала материалы, недостижимые для тогдашней промышленности.
