Variability in the physical and mechanical properties of Turkey oak trees (Quercus cerris L.) grown on the same plot in France

هامسو الخشب: لماذا لا تُخلق الأشجار جميعها بالتساوي

تخيل أنك تدخل مكتبة حيث تبدو كل الكتب على الرف متطابقة، ولكن عندما تفتحها، تجد بعضها مصنوعاً من ورق رقيق جداً والبعض الآخر مصاغ من الفولاذ. هذا هو الواقع الخفي للخشب. بالنسبة للعين المجردة، قد يبدو جذع الشجرة كأسطوانة صلبة ومنتظمة، لكن بالنسبة للعالِم، هو عبارة عن فسيفساء حية وفوضوية. الخشب مادة طبيعية تغير شخصيتها اعتماداً على المكان الذي تقطع منه، ومدى عمر الشجرة، وحتى الطقس الذي نمت فيه الشجرة. هذا ليس مجرد فضول لعلماء النبات؛ بل هو لغز هائل لأي شخص يحاول بناء المنازل أو الجسور أو الأثاث. فإذا عاملنا الخشب ككتلة بلاستيكية موحدة، فقد تتأرجح المباني أو تنكسر.

لقد اعتمد البشر لقرون على أشجار البلوط المحلية في أوروبا لبناء عالمهم. هذه الأشجار هي "الأقارب" الموثوقين والمهذبين في الغابة. ولكن مع تغير المناخ وزيادة الحرارة والجفاف، تعاني هذه الأشجار المحلية. يبحث العلماء عن بطل جديد: بلوط تركيا. إنه نوع قوي ومقاوم للجفاف من الجنوب، وهو يتحرك شمالاً للمساعدة في بقاء الغابات الأوروبية. المشكلة؟ نحن نعرف القليل جداً عن "شخصيته". هل هو قوي؟ هل هو ثقيل؟ هل يلتوي مثل قطعة "البريتزل" عندما يجف؟ قبل أن نتمكن من الوثوق بهذا البطل الجديد ليحمل أسقفنا، نحتاج إلى قياسه، واختباره، وفهم كيفية تصرفه بدقة مقارنة بالأصناف المفضلة القديمة.

---

اختبار بلوط تركيا: حل لغز الغابة (إلى حد ما)

في ركن هادئ من فرنسا، قرر الباحثون وضع بلوط تركيا (Quercus cerris L.) تحت الاختبار الشديد. لم يكتفوا بالتخمين؛ بل أخذوا ثلاث أشجار ناضجة من قطعة غابة واحدة، وقطّعوها إلى جذوع، ثم نشروها إلى ألواح. بعد ذلك، عاملوا هذه الألواح كأنها رياضيون في صالة ألعاب رياضية، حيث أخضعوها لسلسة من الاختبارات الصارمة لمعرفة مقدار الوزن الذي يمكن أن تتحمله، ومقدار ما يمكن أن تنحني به، ومقدار ما ستتقلص به.

العمالقة الثقال: الكثافة والقوة
أولاً، قاموا بوزن الخشب. فكر في الكثافة كمدى إحكام حزم "عضلات" الشجرة. تبين أن بلوط تركيا هو بطل الوزن الثقيل. في المتوسط، بلغ وزنه 806 كجم·م⁻³ (عند رطوبة 12%). هذا ثقيل! وعندما اختبروا مقدار القوة اللازمة لسحق الخشب، كانت النتائج مبهرة. بلغ متوسط قوة السحق 71.83 ميجا باسكال. ولوضع ذلك في السياق، فإن بلوط تركيا المزروع في فرنسا أقوى بنحو 19% في الضغط من بلوط فرنسا المحلي الذي نستخدمه عادةً للبناء.

لكن إليكم المفاجأة: ليست كل أشجار بلوط تركيا متساوية، حتى عندما تنمو بجانب بعضها البعض. وجد الباحثون أن الخشب من شجرة معينة (الجذع 3) كان أضعف بنحو 10% من الشجرتين الأخريين. كان الأمر يشبه امتلاك ثلاثة توائم متطابقين، لكن أحدهم تخلف عن تمارين الأرجل. أظهرت الدراسة أنه رغم كون الأشجار من نفس الغابة، إلا أن الخشب داخلها تباين بشكل كبير. فبعض الألواح كانت كثيفة وقوية للغاية، بينما كانت أخرى أخف وأضعف.

لعبة الانحناء: الصلابة والكسر
بعد ذلك، حاولوا ثني الخشب دون كسره. وهنا يأتي دور "معامل المرونة" (MOE) — وهي طريقة منمقة لقول "الصلابة". كان بلوط تركيا صلباً كالصخر، بمتوسط قدره 16,663 ميجا باسكال. والأكثر إثارة كان "معامل الكسر" (MOR)، الذي يقيس مقدار القوة اللازمة لكسر الخشب فعلياً. كان المتوسط 155.54 ميجا باسكال.

هنا يبرز بلوط تركيا عضلاته حقاً. عادة ما ينكسر البلوط الفرنسي المحلي عند حوالي 49 إلى 54 ميجا باسكال. أما بلوط تركيا؟ فقد صمد حتى 155 ميجا باسكال. هذا يعني أنه أقوى بنحو ثلاث مرات! ومع ذلك، كان الباحثون حذرين في ملاحظة أن هذه القوة الفائقة جاءت من اختبار قطع صغيرة مثالية من الخشب الخالي من العقد. إذا استخدمت لوحاً كبيراً مليئاً بالعقد، فستنخفض القوة. ولكن رغم ذلك، فإن الإمكانات هائلة.

مفاجأة التقلص: مشكلة الالتواء
هناك عقبة، وهي أن الخشب يتقلص عندما يجف، تماماً مثل قميص مبلل في المجفف. لقد تقلص بلوط تركيا كثيراً؛ حيث تقلص بنسبة 6.57% عبر الحبيبات (شعاعياً) وبنسبة هائلة بلغت 13.61% على طول الحبيبات (مماسيّاً). وهذا يخلق نسبة غريبة قدرها 2.07، مما يعني أنه يتقلص في اتجاه واحد بمقدار ضعفي تقلصه في الاتجاه الآخر.

تخيل محاولة تجفيف قطعة خشب تريد أن تلتف مثل "التاكو" بينما تتقلص في الطول في آن واحد. هذا السلوك "المتباين الخواص" (anisotropic) يخلق ضغطاً داخلياً، مما قد يؤدي إلى الشقوق والالتواءات والتشوهات. وجد الباحثون أن صعوبة التجفيف هذه تمثل عقبة حقيقية. فبينما يعد الخشب قوياً للغاية، فإن عملية تجفيفه دون أن يتحول إلى شكل ملتوٍ ستكون أمراً صعباً.

عامل "الجودة"
بحثت الدراسة أيضاً في مدى "نظافة" الخشب. وصنفوا العينات إلى فئات بناءً على العقد واتجاه الحبيبات. كان خشب "الفئة أ" (الحبيبات المستقيمة والنظيفة) هو النجم، حيث أظهر أعلى مستويات القوة وأقل قدر من التباين. أما خشب "الفئة ج" (المليء بالعقد والحبيبات الغريبة) فكان أضعف بكثير وغير قابل للتنبؤ به. وهذا يخبرنا أننا إذا أردنا استخدام بلوط تركيا للبناء، فعلينا أن نكون انتقائيين. لا يمكننا مجرد التقاط أي لوح؛ بل نحتاج إلى فرزها بعناية.

الحكم النهائي
إذاً، ما هي النتيجة النهائية؟ بلوط تركيا المزروع في فرنسا هو قوة ميكانيكية ضاربة. فهو أقوى، وأصلب، وأكثر كثافة من أنواع البلوط المحلية التي اعتمدنا عليها لقرون. لديه القدرة على أن يكون لاعباً نجماً في غاباتنا المستقبلية، خاصة مع ارتفاع درجات حرارة المناخ.

ومع ذلك، فهو ليس حلاً سحرياً. فالخشب عرضة للالتواء عند جفافه، وتتفاوت قوته بشكل كبير اعتماداً على الجزء الذي تقطع منه الشجرة. يقترح الباحثون أنه بينما تعد المادة الخام رائعة، إلا أننا بحاجة إلى إيجاد طرق أفضل لتجفيفها وفرزها قبل أن نتمكن من الوثوق بها لحمل منازلنا. إنه لاعب جديد واعد، لكنه يحتاج إلى القليل من التدريب قبل أن يتمكن من دخول الملعب.