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Notas de aula Prof. Expedito Baracho Jr baracho@dcfl.ufrpe.br Março - 2012 2 CONTEÚDO Página 1. INTRODUÇÃO............................................................................................................................. 04 2. ORIGEM, EVOLUÇÃO E HISTÓRIA DA MADEIRA.................................................................... 04 O papel da madeira na história mundial....................................................................................... 05 3. GRUPOS VEGETAIS QUE PRODUZEM MADEIRA................................................................... 11 Divisão Gimnospermae................................................................................................................ 11 Divisão Angiospermae................................................................................................................. 11 4. ESTRUTURA MACROSCÓPICA DO TRONCO.......................................................................... 11 Córtex........................................................................................................................................... 11 Raios............................................................................................................................................ 12 Alburno......................................................................................................................................... 12 Cerne............................................................................................................................................ 12 Medula.......................................................................................................................................... 15 Anéis de crescimento................................................................................................................... 15 Câmbio......................................................................................................................................... 16 5. FISIOLOGIA DA ÁRVORE........................................................................................................... 16 Condução de líquidos nas árvores............................................................................................... 16 Crescimento................................................................................................................................. 16 Sustentação................................................................................................................................. 18 Armazenamento de substâncias nutritivas................................................................................... 18 6. PLANOS ANATÔMICOS DE CORTE.......................................................................................... 18 7. PROPRIEDADES SENSORIAIS DA MADEIRA.......................................................................... 18 Cor................................................................................................................................................ 18 Odor............................................................................................................................................. 19 Gosto............................................................................................................................................ 19 Grã............................................................................................................................................... 19 Textura......................................................................................................................................... 20 Brilho............................................................................................................................................ 21 Figura........................................................................................................................................... 21 Dureza.......................................................................................................................................... 21 8. PAREDE CELULAR..................................................................................................................... 21 Formação..................................................................................................................................... 21 Estrutura química......................................................................................................................... 22 Estrutura física............................................................................................................................. 24 Pontoações.................................................................................................................................. 26 Espessamentos especiais............................................................................................................ 27 9. ESTRUTURA ANATÔMICA DA MADEIRA.................................................................................. 27 Coníferas...................................................................................................................................... 27 Traqueóides axiais................................................................................................................... 27 Raios........................................................................................................................................ 28 Parênquimas axiais.................................................................................................................. 29 Traqueóides radiais.................................................................................................................. 30 Canais resiníferos.................................................................................................................... 30 Células epiteliais...................................................................................................................... 31 Traqueóides em séries verticais............................................................................................... 31 Folhosas....................................................................................................................................... 32 Vasos....................................................................................................................................... 32 Parênquima axial...................................................................................................................... 33 Fibras....................................................................................................................................... 36 Raios........................................................................................................................................ 36 3 Traqueóides vasculares e vasicêntricos.................................................................................. 38 Caracteres anatômicos especiais................................................................................................ 38 Canais celulares e intercelulares.............................................................................................38 Células oleíferas e mucilaginosas............................................................................................ 39 Inclusões.................................................................................................................................. 39 Floema incluso......................................................................................................................... 39 Estrutura estratificada.............................................................................................................. 39 Conteúdos vasculares.............................................................................................................. 40 Espessamento em espiral........................................................................................................ 40 Máculas medulares.................................................................................................................. 40 10. ANATOMIA FUNCIONAL E ECOLÓGICA DO XILEMA............................................................ 41 Eficiência condutiva...................................................................................................................... 41 Cavitação..................................................................................................................................... 43 Tendências ecológicas e evolutivas das características anatômicas.......................................... 46 11. VARIABILIDADE DA MADEIRA................................................................................................. 47 Madeira juvenil............................................................................................................................. 47 Taxa de crescimento.................................................................................................................... 48 Galhos.......................................................................................................................................... 48 Raízes.......................................................................................................................................... 48 12. RELAÇÃO ENTRE A ESTRUTURA ANATÔMICA DA MADEIRA COM SUAS PROPRIEDADES E COMPORTAMENTO TECNOLÓGICO..................................................... 48 Densidade e resistência mecânica............................................................................................. 48 Durabilidade natural................................................................................................................... 48 Permeabilidade.......................................................................................................................... 49 Trabalhabilidade......................................................................................................................... 49 Alteração dimensional................................................................................................................ 49 Colagem e revestimentos superficiais........................................................................................ 49 Polpa e papel............................................................................................................................. 49 Combustibilidade........................................................................................................................ 50 13. DEFEITOS DA MADEIRA.......................................................................................................... 50 Defeitos de secagem.................................................................................................................. 50 Empeno.................................................................................................................................. 51 Rachaduras............................................................................................................................ 51 Colapso.................................................................................................................................. 52 Endurecimento superficial...................................................................................................... 52 Defeitos na estrutura anatômica................................................................................................ 52 Nós......................................................................................................................................... 52 Lenho de reação.................................................................................................................... 53 Danos causados por esforços mecânicos.................................................................................. 54 Tensões de crescimento........................................................................................................ 54 Falhas de compressão........................................................................................................... 55 Aceboladura........................................................................................................................... 55 Bolsas de resina ou goma...................................................................................................... 55 Outros defeitos........................................................................................................................... 55 Esmoada................................................................................................................................ 55 14. MADEIRAS POTENCIALMENTE TÓXICAS.............................................................................. 55 15. PROCEDIMENTOS EM ANATOMIA DA MADEIRA.................................................................. 56 Aparelhagem e equipamentos................................................................................................... 56 Coleta, preparação e preservação de amostras de madeira..................................................... 56 Descrição dos caracteres gerais................................................................................................ 57 Descrição macroscópica............................................................................................................ 57 Descrição microscópica............................................................................................................. 59 Noções de microtécnica............................................................................................................. 61 16. BIBLIOGRAFIA.......................................................................................................................... 62 ______________________________________________________________________________________ * Capa: Mosaico de fotomicrografias de madeiras. Fonte: 4 ANATOMIA DA MADEIRA 1. INTRODUÇÃO A madeira ou xilema secundário é um organismo heterogêneo formado por um conjunto de células com propriedades especificas para desem- penhar as seguintes funções: condução da água; armazenamento e transformação de substâncias nutritivas; crescimento; suporte da árvore. A anatomia da madeira é o estudo dos diver sos tipos de células que compõem o lenho, suas funções, organização e peculiaridades estruturais com o objetivo de: conhecer a madeira visando um emprego correto; identificar espécies; predizer utilizações adequadas de acordo com as características da madeira; prever e compreendero comportamento da madei- ra no que diz respeito a sua utilização. Principais características da madeira: faz parte do nosso cotidiano seja sólida, painéis, compensados, mdf, fósforos, etc; é uma estrutura celular: possui condutores ± cilín- dricos a base de celulose e adesivo natural (ligni- na); é ortotrópica: apresenta 3 direções com proprieda- des distintas entre si; é higroscópica: adquire e perde umidade em fun- ção das variações de temperatura e umidade rela- tiva do ar; por ser biológica, é heterogênea e variável, apre- senta crescimento variável, possui nós, alburno e cerne; é biodegradável; é combustível; é durável na ausência de xilófagos; bom isolante térmico, mau condutora de calor. O tijolo conduz 6 vezes mais, o concreto 15, o aço 390, o alumínio 1700 vezes; é um excepcional material de construção: fácil de trabalhar com ferramentas simples, para massa igual é mais resistente que o aço na flexão (2,6:1), mais resistente ao impacto, absorve 9 vezes mais vibrações. Preferível ao aço e concreto nas cons- truções sujeitas a abalos sísmicos. 2. ORIGEM, EVOLUÇÃO E HISTÓRIA DA MADEI- RA Entre 3,8 e 3,5 bilhões de anos a vida surgiu no mar. De células simples incapazes de sintetizar o próprio alimento, com o decorrer do tempo torna- ram-se mais complexas e evoluíram para constituir colônias (algas). As mais próximas ao litoral eram arremessadas contra as rochas. Em resposta às pressões ambientais adversas, de alguma maneira encontraram soluções adaptativas ao novo ambi- ente. Os primeiros ancestrais das plantas terres- tres surgiram a partir de algas verdes aquáticas há 475 milhões de anos atrás. A lignina tem papel de- cisivo na adaptação dessas pioneiras à terra firme: ao enrijecer as paredes das células mantêm e esta- biliza verticalmente os novos seres e reforçam as paredes das células condutoras de água – outra adaptação fundamental para o desenvolvimento e estabelecimento em ambientes terrestres. As primeiras plantas com sistema condutor foram as pterydophitae, as gymnospermae (~ 360 milhões de anos) e as angiospermae (~ 125 milhões de anos), Figura 01. Figura 01. Ilustração de prováveis ecossistemas há 300 milhões de anos atrás. 5 2.1. O papel da madeira na história mundial A destruição das florestas no mundo é um dado preocupante em nossa época. Segundo a ONU cerca de 40 % das florestas da América Cen- tral foram destruídas entre 1950 e 1980 e durante o mesmo período, a África perdeu cerca de 23 % de suas florestas. Uma série de problemas ambientais associados ao desmatamento - entre elas graves inundações, degelo - acelerou a perda de solos, desertificação e diminuição da produtividade do solo. Esses problemas não são exclusivos do nosso tempo, pois vastas áreas da superfície da terra fo- ram despojadas de árvores muito antes. Fatos, mi- tos e histórias confirmam que civilizações e impérios passados, alguns já extintos, destruíam os recursos florestais e ocasionaram a escassez de madeira e, paradoxalmente, provocaram mudanças e avanços tecnológicos. Certamente a queima da madeira foi uma das primeiras e mais importantes contribuições desse material para o desenvolvimento da socieda- de. Próximo a Pequim, China, foi descoberto em uma caverna fragmentos de carvão datados de 400.000 anos, indicando que a madeira foi usada para aquecer, cozinhar ou ambos. No Egito antigo, as grandes embarcações feitas de cedro do Líbano, impulsionaram a expan- são egípcia ao garantir o suprimento da madeira, dispondo de cedro em larga escala. Uma embarca- ção da rainha Hatshepsut (1.500 a.C.), de aproxima- damente 95-140 x 35 m, foi capaz de transportar 1.500 t de blocos de granito através de 30 reboca- dores a remo. Há registros de blocos de ~ 29 m de comprimento e peso de ~ 323 t. No oriente médio há 3000 anos a.C. vastas extensões de florestas de cedro cobriam as mon- tanhas, desaparecendo por volta de 2000 anos atrás, conforme o Épico de Gilgamesh – uma Jorna- da florestal - a mais antiga saga registrada (~ 4700 anos atrás) pelo homem, na Mesopotâmia (atual Iraque). Essas florestas abasteciam os antigos rei- nos e impérios na construção de templos, palácios, navios e monumentos dentro de um massivo pro- grama de construção para demonstrar poder e ri- queza. Os fenícios (~ 3000 a.C.), potência marítima comercial e militar de então, utilizavam o cedro do Líbano na construção de suas embarcações e os exportavam para o Egito, contribuindo para o gran- de crescimento e prosperidade fenícia no comércio, navegação, artes e ofícios. Os fenícios e os egípci- os não foram os únicos a explorar o cedro do Liba- no. Os assírios, Nabucodonosor, os romanos, Rei David (da Babilônia), Herodes, os turcos (império otomano), os gregos, todos, indiscriminadamente, exploraram extensivamente os cedros. Os fragmen- tos remanescentes foram poupados simplesmente porque localizavam-se em locais de difícil acesso. Mais recentemente, na época dos descobri- mentos, a disponibilidade de madeira para constru- ção naval era primordial para a supremacia nos mares, seja devastando grandes áreas em alguns países europeus ou importando o material para construção de suas armadas. História da Madeira e da Anatomia da Madeira. Teofrasto, (372 - 287 a.C) (“o que tem eloquência divina"). Filósofo grego, nasceu em Éreso, na ilha de Lesbos. Pai da Botânica. Descreveu a olho nu a anatomia interna de troncos, raízes e galhos, tipos de madeiras e suas utilizações. Reconheceu a sequência normal de raízes, caule, galhos, folhas, flores e frutos nas árvores. As plantas são feitas de casca, madeira e medula. Leonardo da Vinci (1500) Cientista, pintor, inventor, engenheiro, matemático, botãnico italiano. “Ao observar seções de galhos, concluiu que o número de anéis de crescimento presentes correspondiam a idade e, de acordo com a sua espessura, quais foram os anos mais secos; dessa maneira, refletem os mundos aos quais pertencem: no norte da Itália são mais espessos do que no sul”. 6 Andrea Caesalpino (1519 – 1603) Filósofo italiano. Idealista iniciado no estudo da morfologia nas “almas” das plantas. Postulou canais para condução. Observou raízes sem medula. Hans e Zacharias Janssen (1590) Middelburg, Holanda. Construíram o primeiro microscópio, adap- tando duas lentes a um tubo. Robert Hooke (1635 – 1703) Matemático e Arquiteto Inglês. Observou vários objetos com a recém-inventada lente de aumento. Cunhou a expressão célula, do latim cela, em referência aos compartimentos observados em cortiça, na sua obra Micrographia, 1665. Anton van Leeuwenhoek (1632 – 1723) Pai da Microscopia. Pioneiro da anatomia da madeira. Degusta- dor de vinhos da cidade de Delft, Holanda e zelador da Prefeitura local. Polia lentes de vidro como hobby e as fixava em chapas móveis de metal, possibilitando regular o foco. Realizou inúmeros estudos minuciosos do lenho, casca e raízes de várias espécies. Descreveu vasos pontoados. 7 Marcello Malpighi (1628 – 1694) Físico e Professor Italiano. Pesquisou semelhanças entre as estruturas de animais e plantas. Usou a expressão elementos traqueais para designar as células condutoras, devido a semelhança com as traquéias dos insetos. Juntamente com Leeuwenhoek é reconhecido como um pioneiro no estudo anatômico da madeira, sendo responsável pelas primeirasdenominações técnicas do xilema. Descobriu os capilares (vasos) espiralados. Anatomia Plantarum, 1675. Nehemiah Grew (1641 – 1712) Físico Inglês. “Fundador da Anatomia das Plantas”. Classificação dos tecidos vegetais em dois “corpos” diferentes: partes lenhosas, cordas e fibras versus vasos, medula parênquima e polpa. Descreveu o crescimento secundário da casca e da madeira. The Anatomy of Plants, 1682. Cunhou a palavra vaso em referência aos capilares espiralados. "... Parênquima do capilar é a mesma coisa, quanto à sua conformação, que a espuma de cerveja ou de ovos é, como um líquido ..." Real e Imperial Academia de Mineração. Selmecbánya, Eslováquia. (1735) Curso de mineração e seleção, processamento e usos da madeira para minas. A expansão do ensino da madeira levou a criação da Academia Florestal em 1808. Primeiros livros sobre a madeira e suas propriedades. Uma edição de 1788 de Giovanni Antonio Scopoli denominou-se “Investigation of some wood species from the genus of spruce, of turpentine, of tar oil, or black or ship tar, of resin''. Henri-Louis Duhamel du Monceau (1700 – 1782) França. Arboricultor. “Investigou as causas da excentricidade das camadas lenhosas que se observam após o corte horizontal do tronco de uma árvore; a diferença de espessuras, a quantidade diversa de camadas, assim como a madeira formada no alburno” in: ‘P. Mortier, ed., Histoires de l'Académie Royale des Sciences Année 1737, avec les Mémoires de Mathématique & de Physique, pour la meme Année. Amsterdam: 171-191’. Denominou cambium à zona geradora gelatinosa na parte interna da casca. Johann Jakob Paul Moldenhawer (1766 – 1827) Botânico alemão. Demonstrou que cada célula tinha parede própria. Desenvolveu técnica de maceração. Cunhou a expressão feixe fibrovascular (para vasos, fibras e parênquimas). Johann Jakob Bernhardi (1774 – 1850) Médico e Botânico alemão. Descobriu espessamento circular nos vasos. Observou a parede primária e espessamentos espirala- dos. 8 Augustin-Pyramus de Candolle (1778 – 1841) Botânico. Genebra, Suíça. Propôs o emprego das características anatômicas da madeira para diferenciar espécies, aceito posteri- ormente pela comunidade científica. Ludolph Christian Treviranus 1779 – 1864 Naturalista alemão. Obsermvou o desenvolvimento de espessa- mentos espiralados no protoxilema. Propôs a hipótese na qual as células eram separadas individualmente por um espaço intercelular. Charles Babbage (1791 – 1871) Inglaterra. Inventor da calculadora. Investigou como os anéis de crescimento das árvores podiam fornecer informações sobre o ambiente passado; desenvolveu um rudimentar “esboço gráfico” do atualmente utilizado para datação dos anéis de crescimento. Theodor Hartig Robert Hartig (1805 – 1880) (1839 – 1901) Professores alemães de Ciência Florestal. Utilizou extensiva- mente os anéis de crescimento nas análises sobre a saúde e vigor das florestas alemãs; precursor da moderna prática silvicultural. Hugo von Mohl (1805 – 1872) Botânico alemão. Descreveu a relação das camadas primária e secundária da parede celular e a natureza das pontoações. Propôs a hipótese da natureza fibrosa da parede secundária das células. Twining, A.C. (1833) “Toda árvore possui um registro das estações do ano, durante todo período de seu crescimento... pode não ser infalível registro gráfico de estações passadas... pode atualmente revelar os meios de voltar o nosso conhecimento das estações do ano, com a idade das árvores mais antigas da floresta...” In: ‘On the growth of timber. American Journal of Science and Arts 24: 391-393’. 9 F. Freire Allemão, Custodio Alves Serrão, Ladisláu Netto e J. de Saldanha da Gama. (1867) Publicam “Breve noticia sobre a collecção das madeiras do Brasil apresentada na exposição internacional de 1867”. Rio de Janeiro, Typographia Nacional. 1867. 32 p. O livro faz uma sinopse de diversas madeiras brasileiras, desde o Rio Grande do Sul até o Amazonas, várias identificadas ora por nome vulgar, ora por nome científico, ou ambos, além de suas utilizações. André Pinto & José Rebouças Rebouças (1877) Engenheiros. Publicam “Ensaio de indice geral das madeiras do Brazil”. Rio de Janeiro, Typographia Nacional. 1374 p. Trata-se de três volumes com informações disponíveis na época das madeiras brasileiras, ocorrência, usos e, de algumas, do peso específico. Além de cientista e inventor entre outras aptidões, André Rebouças é um famoso personagem histórico de sua época, pela destacada e aguerrida luta contra a escravidão reinante e defensor da democracia rural. Karl Wilhelm von Nägeli (1817 -1891) Botânico suíço. Cunhou o termo xilema, do grego xylon, madeira. Jacob Kuechler (1823 - 1893) Alemão, estudou Engenharia Florestal e Civil. Imigrou para os EUA em 1847. Foi um dos fundadores da dendrocronologia. “... uma árvore contém o registro de sua história de vida, intimamente entrelaçada com a precipitação anual... postes de Carvalhos com 125 anos foram cruciais para a compreensão do passado climático do centro-sul dos Estados Unidos... notável repetição dos padrões dos anos secos e úmidos no registro do anel” (1859). Carl Gustav Sanio (1832 - 1891) Professor, Médico e Botânico alemão. Primeiro a observar e descrever o lenho de compressão das coníferas. Pioneiro no estudo de variabilidade da madeira, ao observar diferenças no tamanho dos traqueóides axiais do interior para o exterior, a diferentes alturas do tronco. Descreveu a origem e funções do câmbio e detalhes das pontoações areoladas. Jonh Muir (1838 – 1914) Naturalista americano. Realizou contagem de anéis de cresci- mento para determinar idade de árvores de sequóias gigantes. 10 Enos Mills (1838 – 1922) Naturalista americano. Também realizou contagem precisas de anéis de crescimento para conhecer a idade de imensas árvores de ponderosa pine. Instituto Federal Suíço de Tecnologia (1910) Inicio da pesquisa sobre anatomia da madeira, incluindo as propriedades básicas, tais como, resistência, estabilidade dimensional, durabilidade, densidade, relações de umidade e química da madeira e, aumento da vida útil da madeira através da secagem e tratamento. Estados Unidos (1910) Fundação do Forest Products Laboratory - FPL. Andrew Ellicott Douglass (1867 – 1962) Astrônomo americano. “Pai da Dendrocronologia”. Fundou os princípios básicos da moderna dendrocronologia. Entre os diversos trabalhos realizados, encontrou evidências dos ciclos de manchas solares em anéis de crescimento, abrindo um campo de investigação com aplicações em diversas ciências. Arthur de Miranda Bastos (1926) Botânico. Pioneiro da Anatomia da Madeira no Brasil. Tese de Formatura: “Estudo sobre algumas madeiras da amazônia, sob o ponto de vista da sua identificação e propriedades industriais”. Augusto Chevalier (1928) Convidado pela Escola Polytechnica de S. Paulo, ministrou diversas Conferências e aulas práticas de “technica operatoria empregada na identificação micrographica e aconselhou a organisação pelo nosso paiz de um Atlas micrographico para melhor conhecersuas madeiras exportaveis”. Fernando Romano Milanez (1930) Publica ”A estructura do lenho da embuia”. Serviço de Informa- ções do Ministerio da Agricultura, 1930. 12 p. José Aranha Pereira (1931) Engenheiro Agrônomo do Serviço Florestal de S. Paulo. Chefia “nova Secção no Laboratorio de Ensaios de Materiaes da Escola Polytechnica, dedicada a identificar as madeiras comercialmente exploradas ou susceptíveis de exploração”. 1931 Fundação da Associação Internacional de Anatomistas de madeira (IAWA). Entre os fundadores estão os anatomistas Arthur de Miranda Bastos e Fernando Romano Milanez. José Aranha Pereira (1933) Publica “Contribuição para a identificação micrographica das nos- sas madeiras”. Escola Polytechnica de São Paulo, Boletim n° 09. 165 p. Arthur de Miranda Bastos (1935) Publica “Os caracteres anatomicos das madeiras: sua variabili- dade, interpretação e descrição”. Rio de janeiro, Ministério da Agricultura. 30 p. 11 Arthur de Miranda Bastos & Fernando Romano Milanez (1936) Publicam “Glossário de termos usados em anatomia da madeira”. Rio de Janeiro, Ministério da Agricultura. 18 p. Arthur de Miranda Bastos, Fernando Romano Milanez, José Aranha Pereira, Lucas A. Tortorelli, Paulo Ferreira de Souza, Luiz Augusto de Oliveira e Paulo Campos Porto (1936) Realizam a “Primeira Reunião de Anatomistas da madeira” no Rio de Janeiro. Annaes dos trabalhos, resumos de teses, noticias, recomendacoes e conclusoes apresentados no evento foram publicados no Rodriguésia, Rio de Janeiro, v. 3, n. 11, dez./mar., 1937-38, p. 305-384. Calvino Mainieri (1937) Engenheiro Agrônomo. Desenvolveu estudos sobre anatomia da madeira e identificação das principais madeiras comerciais do Brasil. Década 1940 O advento da microscopia eletrônica de transmissão estimula a observação da estrutura e ultraestrutura da madeira. Edmund Schulman (1908 – 1958) Discípulo de Douglass. Entre os diversos trabalhos com anéis de crescimento, destaca-se a datação (na década de 1950) das ar- vores vivas mais antigas, as Bristlecone pine nas White Moutains, Califórnia; registraram-se indivíduos com mais de 4000 anos e, amostras remanescentes, de até 6000 anos. A pesquisa foi publi- cada no National Geographic Magazine, 1958. Pernambuco (1956) Nesse ano iniciaram-se as primeiras pesquisas com madeiras em nosso estado através da Escola de Engenharia da Universidade Federal de Pernambuco e a Divisão de Recursos Naturais da SUDENE com os professores Amaro José do Rêgo Pereira, José Maria Cabral de Vasconcelos, Sérgio Tavares e a pesquisadora Eroleide Jorge de Souza Tavares. Os estudos envolviam a anato- mia macro e microscópica das madeiras bem como suas proprie- dades físicas e mecânicas de amostras coletadas em Pernambu- co, Alagoas e Maranhão, resultando em vários trabalhos. Sérgio Tavares (1959) Engenheiro Agrônomo. Monografia “Madeiras do nordeste do brasil”. Recife, Universidade Rural de Pernambuco. 173 p. Sérgio Tavares (1959) Publica “Estudo sobre a anatomia do lenho de ‘Visgueiro’, Parkia pendula Benth” Recife, Instituto de Pesquisas Agronômicas de Pernambuco. Publicação 8. A.J. do Rêgo Pereira, J.M. Cabral de Vasconcelos, Sérgio Tavares (1960) Publicam “Caracteres botânicos e tecnológicos do ‘Camaçari’ (Caraipa densifolia Mart)”. R. Tecnologia. Rio de Janeiro, 2(4):80- 4, jul/dez. A.J. do Rêgo Pereira, J.M. Cabral de Vasconcelos, Sérgio Tavares (1961) Publicam “Estudo botânico, físico e mecânico das madeiras do nordeste”. R. Tecnologia. Rio de Janeiro, 3(6):52-80, jul/dez. Sérgio Tavares (1963) Publica “Catálogo das madeiras de pernambucol”. Recife, Inst. Tecnológ. Est. Pernambuco. Publicação 7. Sérgio Tavares (1963) Publica “Nota sobre o gênero Plathymenia Benth”. An. Acad. Bras. de Ciências, Rio de janeiro, 35(2):279-81 Sérgio Tavares (1965) Publica “Identificação e usos de madeiras da hileia maranhense”. Recife, SUDENE, Boletim de Recursos Naturais, 3 (1/4):129-47. 12 Eroleide Jorge de Souza Tavares (1967) Publica “Contribuição para o estudo da anatomia macro e micros- cópica de algumas madeiras do estado de alagoas”. Recife, R. do Clube de Eng. de Pernambuco, 13(28):25-32. Sérgio Tavares & Eroleide Tavares (1967) Publicam “Anatomia do lenho de Virola gardneri (DC) Warb” Recife, Instit. Tecnol. Pernambuco. Publicação 9. Sérgio Tavares et al. (1968) Publicam “Primeira contribuição para a identificação das madeiras de Alagoas.” Recife, Bol. Técn. da Secr. Viação e Obras Públ., 87:24-9.. A.J. do Rêgo Pereira, J.M. Cabral de Vasconcelos, Sérgio Tavares e Eroleide Tavares (1970) Publicam “Caracteres tecnológicos de 25 espécies de madeiras do nordeste do brasil”. Recife, SUDENE, B. Rec. Nat., 8(1/2)5- 148. Jan/dez. Mais dois trabalhos semelhantes, em 1976 e 1978, contemplam outras 30 madeiras. 3. GRUPOS VEGETAIS QUE PRODUZEM MADEIRA Duas grandes divisões são de interesse da anatomia da madeira por produzirem xilema secun- dário. Apresentando marcantes diferenças estrutu- rais, as gimnospermas e as angiospermas estão bo- tanicamente separadas em grupos distintos. 3.1. Divisão Gimnospermae As gimnospermas (surgiram entre 350 e 380 milhões de anos). As Coniferopsida, Cycadopsida, Taxopsida e Chlamydospermae são vulgarmente conhecidas como coníferas (softwood), porém as Coniferae constituem apenas um grupo dentro dessa divisão. Apresentam folhas geralmente com formato de escamas ou agulhas, geralmente pere- nes e resistentes aos invernos rigorosos. Possuem estróbilos unissexuais (cones). As sementes nuas, não são incluídas em ovários. Aproximadamente 675 espécies compõem essa divisão. São de clima frio de zonas tempera- das e frias, porém existem espécies tropicais. Como exemplos temos o Pinheiro do Paraná, Pinheiro bravo, Pinho, Cipreste, Sequoia e Cedro do Líbano. 3.2. Divisão Angiospermae Evoluíram de algum grupo das gimnosper- mas entre 90 e 130 milhões de anos atrás, sofrendo modificações celulares que conduziram a um siste- ma condutor mais eficiente. Compõem 90 % de toda a flora. Classe Dicotyledoneae São conhecidas como folhosas (hardwood). Apresentam flores comuns e sementes dentro de frutos, além de folhas comuns, largas, geralmente caducas. De sementes protegidas por carpelos, ao germinarem apresentam duas folhas ou cotilédones. Das milhares de espécies existentes, temos como exemplo a aroeira, pau d’arco, sucupira, cedro, mogno, pau Brasil, casuarina, brauna, freijó, etc. Além das diferenças botânicas assinaladas, a estrutura anatômica de suas madeiras é completa- mente distinta. 4. ESTRUTURA MACROSCÓPICA DO TRONCO Com exceção do câmbio e a maioria dos ra- ios, em um corte transversal de um tronco as seguin tes estruturas se destacam (Figura 02): Figura 02. Seção transversal típica de um tronco. 13 4.1. Córtex (L: cortex = casca) Porção mais externa do caule ou da raiz. É composta por uma camada exterior morta ou inativa (ritidoma) cuja espessura varia com a espécie e a idade, e, por uma camada interior viva (floema). Têm importância na identificação de espécies vivas e protege o tronco contra agentes do meio (varia- ções climáticas, ataque de fungos, fogo, resseca- mento e injúrias mecânicas). As cascas de algumas espécies são exploradas comercialmente, tais como a do carvalho na fabricação de cortiça (Fig. 03), acácia negra, barbatimão, angico vermelho, angico preto, angico branco, etc.,na produção de taninos. Enfim, em inúmeras outras utilizações, como alimen to para gado, extensores para colas, fármacos, perfumaria, etc. Figura 03. Árvore de Carvalho, produtora de cortiça. 4.2. Raios Originários das iniciais radiais do câmbio, tendo número e aspecto constante num mesmo gênero de árvores. Varia de uma a quinze células de largura e de algumas células a vários centíme- tros de altura. Porção de parênquima que percorre as linhas radiais cuja função é armazenar e transpor tar horizontalmente substâncias nutritivas. Suas célu las como as demais células parenquimáticas, pos- suem uma longevidade maior que a dos outros elementos anatômicos. Apresentam uma grande riqueza de detalhes quando observados nos cortes radial e tangencial, constituindo elementos importan tes na identificação de espécies. 4.3. Alburno (Latin alburnu = branco) Porção externa, funcional do xilema, geral- mente clara (Fig. 04). Possui células vivas e mortas. Tem como função principal a condução ascendente de água ou seiva bruta nas camadas externas próxi- mas ao câmbio; também armazena água e substân cias de reserva tais como amido, açucares, óleos e proteínas, e produz tecidos ou compostos defensi- vos em resposta as injúrias. Sua permeabilidade é facilitada pela presença de pontoações funcionais não incrustadas. Sua largura varia entre espécies e dentro da espécie devido a idade e fatores genéti- cos e ambientais. Há uma forte relação positiva en- tre a quantidade de alburno e a quantidade de fo- lhas na copa. Possui mecanismos de defesa ativo e passivo contra os xilófagos: o ativo é induzido por ataque ou ferimento e o passivo é produzido antes da infecção. Contêm poucos extrativos tóxicos e geralmente é susceptível ao apodrecimento. Aceita bem tratamentos com preservativos e para melho rar suas características tecnológicas. Figura 04. Diferentes tipos e proporções de alburno e cerne na madeira. A “zona de transição” entre alburno e cerne – não aparente em todas as espécies – é uma cama da estreita de coloração pálida, circundando regiões de cerne e injuriadas. Frequentemente a “zona de transição” possui células vivas, é destituída de ami- do, é impermeável a líquidos, umidade mais baixa que o alburno e algumas vezes também a do cerne. 4.4. Cerne É a camada interna e mais antiga do lenho, desprovida de células vivas e materiais de reserva. Em algumas espécies difere do alburno pela cor mais escura, baixa permeabilidade e ou aumento da durabilidade natural. Desempenha a função de man- ter a estrutura da árvore, incluindo mecanismo de defesa passiva contra os xilófagos, proveniente do acúmulo de extrativos. O volume do cerne é cumu- lativo, o de alburno não. Ou seja, a proporção de cerne aumenta com a idade. As células de suporte e condução morrem após alguns dias de formadas. As camadas internas perdem gradativamente sua atividade fisiológica e a atividade parenquimática gradualmente declina ao afastar-se do câmbio. Toxinas podem provocar a morte das células parenquimáticas. Este evento – a morte completa do parênquima – marca o início do processo de transformação do alburno para cerne, denominado cernificação. Ao morrerem as células parenquimáticas, as substâncias de reserva são em parte removidas ou polimerizam formando resinas, corantes, óleos, compostos fenólicos, taninos, gor- duras e outros químicos, que impregnam pontoa- ções e paredes ou deposita-se nos lumens das células proporcionando ao lenho durabilidade e co- loração. O resultado da alteração do alburno nesse processo recebe o nome de cerne. O início da cernificação varia entre as espé- cies. No eucalipto inicia-se aos 5 anos, nos pinus entre 14 e 20 anos e há espécies iniciando após os 80 anos ou mais. A velocidade do processo de cernificação também varia com a espécie. A resistência da madeira não é essencial- mente afetada pela cernificação, pois nenhuma célu 14 la é adicionada, retirada ou sofre modificação ana- tômica no processo. Considerando o tronco um cilindro, ocorrem elevadas tensões de compressão e tração nas ca- madas externas, donde pode se concluir que o cer- ne é menos importante que o alburno no suporte es- trutural. De fato, troncos ocos de árvores antigas persistem por vários anos. No entanto o alburno é insuficiente na sustentação dessas árvores e o cer- ne providencia a necessária resistência a compres- são: árvores ocas tombam quando a camada exter- na de madeira é inferior a 1 /3 do raio total. No entan- to, evidências demonstram que o cerne possui pou- ca ou mínima contribuição mecânica em espécies com alburno relativamente volumoso. Variação de cerne numa espécie ocorre devi do a idade da árvore, tratos silviculturais, vigor da árvore, estrutura anatômica, geadas, doenças, polui ção, taxa de crescimento, site, controle genético, etc. A cernificação não é inteiramente conheci- da, embora alguns eventos sejam evidentes (morte do parênquima e formação de extrativos) e outros, efêmeros. Entre as alterações observadas na cernifi cação da madeira, algumas não respondem suficien temente a variação dos modelos de formação do cerne. As modificações são as seguintes: · morte do parênquima · formação de extrativos · obstrução da pontoação · alteração no teor de umidade; ressecamento · degeneração dos núcleos dos parênquimas · decréscimo de substâncias nitrogenadas · produção e acúmulo de gases (etileno e CO2) · remoção ou acúmulo de nutrientes (K, Mg, Ca, etc) · redução dos compostos armazenados · atividade enzimática A cernificação é acompanhada de um au- mento no conteúdo e no acúmulo abrupto ou gradu- al de extrativos. Os extrativos formam-se na “zona de transição” ou no limite alburno/cerne a partir da disponibilidade de compostos locais e outros deloca dos desde o floema e alburno. Compostos fenólicos são produzidos e armazenados na “zona de transi- ção” ou seus precursores são estocados no alburno e depois transformados na “zona de transição”. Os extrativos podem impregnar a parede celular, iniciando na lamela média e, posteriormente, na parede secundária. Os extrativos estão localizados majoritariamente nos raios. Há evidências de ínti- mas associações químicas entre extrativos e com- ponentes estruturais da parede, porém a formação dos compostos do cerne difere do processo de lignificação. A quantidade de extrativos no cerne aumen- ta em direção ao alburno, consequentemente a ida- de da árvore influencia no conteúdo de extrativos. O baixo padrão quali e ou quantitativo de extrativos próximos a medula reflete a degradação dos mes- mos com o tempo ou no incremento da deposição com a idade. O exterior do cerne é mais durável na base da árvore e está associado com o decréscimo de extrativos em direção a medula e altura da copa. Madeira de reação possui quantidades mais baixas de extrativos em comparação à normal. A presença de extrativos no cerne pro- voca: · redução da permeabilidade: a secagem é lenta e di ficulta a impregnação com preservantes químicos; · aumento da estabilidade dimensional em condi- ções de umidade variável; · aumento ligeiramente o peso; · toxidez nos organismos xilófagos, aumentando a durabilidade da madeira; · consumo de mais químicos no branqueamento da polpa de celulose; · corrosão de metais (taninos); · interferência na aplicação de tintas, vernizes e co- las · coloração agradável. Em algumas folhosas, associada a for- mação do cerne, observa-se a ocorrência de tiloses, obstrução dos lumens dos vasos por tilos (Fig. 05). Tilos são expansões de células parenquimáticas que penetram nos vasos adjacentes através das pontoações, podendo obstruir oslumens total ou parcialmente, além do fechamento das pontoações; formam-se quando a pressão no lúmen do parên- quima projeta sua parede para o interior da cavida- de do vaso. Os tilos são esféricos ou angulares, com paredes finas ou espessas, pontoadas ou não e conter ou não amido, cristais ou gomo-resinas. Ti- los esclerosados apresentam parede espessa, lami- nada e lignificada, com pontoações simples coales- centes. Figura 05. Vasos invadidos por tilos. As tiloses integram a estratégia de defesa da árvore ao reduzir a quantidade de ar e umidade, dificultar a proliferação de xilófagos pelos vasos e permitir o acúmulo de extrativos, evitando serem diluídos pelo fluxo da transpiração. 15 Ferimentos externos podem estimular a formação de tilos visando bloquear a penetração de ar na coluna ascendente de líquidos, como também a degradação das membranas das pontoações por fungos. Excepcionalmente, tilos podem ser observa- dos em fibras com pontoações grandes (algumas lauráceas e Magnoliáceas). Nas folhosas, o fator determinante da perme abilidade da madeira é a presença ou não de tilo- ses. Os tilos são importantes na identificação e prin- cipalmente na utilização da madeira, por aumenta- rem a densidade dentro de certos limites e dificulta- rem a secagem, a impregnação com preservantes ou estabilizantes químicos e a infiltração de licores na polpação pois obstruem os caminhos naturais da circulação de líquidos. Tilos são também encontra- dos em coníferas: ocorrem nos traqueóides axiais de espécies que apresentam pontoações do campo de cruzamento fenestriforme, resultado de injúrias mecânicas, infecções ou estímulo químico. É comum encontrar no cerne das coníferas, canais resiníferos obstruídos pela dilatação das células epiteliais que o circundam, fenômeno conhe- cido por tilosóide. Em conseqüência, a resina é expelida dos mesmos, impregnando os tecidos adjacentes. Pontoações areoladas são conexões entre células condutoras do xilema. Nas coníferas e em algumas folhosas o centro da membrana da pontoa- ção possui um espessamento denominado torus (Fig. 06 e 07). Torus vem a ser o engrossamento da parede primária no centro da circulação, formando uma espécie de pastilha achatada que funciona co- mo válvula, regulando o fluxo de líquidos através da pontoação. Quando o torus torna-se mais ou me- nos inativo move-se para um dos lados da ponto- ação, esta é dita aspirada e, o torus muitas vezes encontra-se irreversivelmente aderido por extrativos (Fig. 08). Esta posição bloqueia a passagem e a circulação de líquidos. A aspiração aumenta em dire ção ao cerne. Embora ocorra no cerne, pontoações aspi radas podem acontecer no alburno, constituindo um recurso da árvore para impedir a penetração de ar na coluna ascendente de líquidos em caso de ferimento. Independente da aspiração, pontoações também são incrustadas por extrativos, obstruindo- as. Pontoações aspiradas e ou incrustadas, caracte ristica do cerne, reduz o movimento de fungos e a umidade na madeira, presumidamente criando con- dições menos propícias à degradação.; Quando o cerne não se destaca do alburno pela coloração mais intensa, pode existir fisiologica- mente. Neste caso, é chamado de cerne fisiológico. Existem espécies com ausência absoluta de cerne. 4.5. Medula Parênquima que ocupa a parte central do tronco. Tem a função de armazenar substâncias nu- tritivas. Seu papel é especialmente importante nas plantas jovens, onde pode participar também da con dução ascendente de líquidos. A coloração, forma e tamanho, principalmente nas folhosas, são variá- veis. É susceptível ao ataque de xilófagos. Figura 06. Pontoação areolada: a – funcional, permite a passagem de líquidos (seta); b – aspirada, to- rus obstrui a circulação de fluidos; c – Vista frontal do torus no centro do margo. Figura 07. Pontoações intervasculares com torus (setas). Figura 08. Pontoações areoladas, funcional e aspirada. 4.6. Anéis de crescimento Nas seções transversais do caule, as camadas resultantes da atividade cambial aparecem em forma de anéis. Em zonas de clima temperado os anéis representam os incrementos anuais das árvores (Fig. 09). Permitem: estimar a idade da árvore; saber se a árvore possui incremento rápido (anéis bem espaçados) ou lento (pequeno espaço entre anéis) e, saber quais anos foram favoráveis (espaços maio- res), quais os desfavoráveis (espaços menores). As folhosas tropicais apresentam mais de um período de crescimento por ano (representam os períodos de seca e de chuva) e não há demarcação indicando o início ou o fim das sucessivas camadas, não mostrando anéis bem definidos. Inversamente, folhosas de regiões secas, como por exemplo o semi-árido nordestino, em virtude de seca prolonga- 16 Figura 09. Anéis de crescimento em coníferas. da podem produzir uma única camada de crescimen to em vários anos. O anel de crescimento é constituído por dois tipos de lenho (Fig. 09 e 10): Lenho inicial - apresenta elementos anatômicos me nores, paredes celulares finas, lumens grandes, nu merosas pontoações gran des, madeira macia, de menor densidade e resis- sistência, mais acessível à água e mais clara. Lenho tardio - elementos anatômicos maiores, pare des celulares espessas, lumens pequenos, poucas pontoações pequenas, ma deira dura, de maior densidade e resistência, menos permeável e mais escura. Possuem vários Figura 10. Traqueóides axiais. À esquerda, do lenho inicial; à direita, do lenho tardio. graus de nitidez que dependem da espécie e das condições de crescimento da planta, devido a dife- rença entre o lenho produzido no início e aquele produzido no fim do período de crescimento A largura dos anéis de crescimento varia de espécie para espécie, na mesma espécie e a dife- rentes alturas da árvore. As proporções entre os lenhos inicial e tardio não são necessariamente as mesmas para anéis de larguras idênticas. As duas zonas variam independentemente. % máxima de lenho inicial na altura da copa, dimi- nuindo em direção a base; % máxima de lenho tardio na base do caule. Em madeiras de folhosas, os anéis de cresci mento podem destacar-se por determinadas caracte rísticas anatômicas (Fig. 11), explicadas a seguir. A) Presença de uma faixa de células parenquimá- ticas nos limites dos anéis de crescimento (parênqui Figura 11. Características anatômicas que destacam os anéis de crescimento em folhosas. ma marginal), que aparece macroscopicamente como uma linha tênue de tecido mais claro. Ex. Liriodendron tulipifera e Swietenia macrophylla. A) Alargamento dos raios nos limites dos anéis de crescimento. Ex. Liriodendron tulipifera e Balforodendron riedelianum. B) Concentração ou maior dimensão dos poros no início do período vegetativo (porosidade em anel). Ex. Cedrella fissilis. C) Espessamento diferencial das paredes das fi- bras de forma análoga ao que ocorre nas coníferas. Ex. Mimosa scabrella. D) Alteração no espaçamento das faixas tangen- ciais de um parênquima axial (reticulado ou escalari- forme). Este fenômeno vem acompanhado adicional mente por um menor número ou ausência de poros no lenho tardio. Ex. Cariniana decandra. Por qualquer razão, deficiências locais de auxinas, nutrição, secas ou chuvas intermitentes, geadas, ataque de pragas, etc., certas anomalias podem ocorrer no desenvolvimento normal do xile- 17 Figura 12. Falsos anéis de crescimento. ma, afetando o câmbioe, conseqüentemente, os anéis de crescimento. Nesses casos, há formação dos falsos anéis de crescimento (Fig. 12). São eles: Falsos anéis anuais - levam a superestimação da idade da árvore. São inteiramente inclusos nos limi- tes dos verdadeiros anéis e resultam de uma parada súbita no desenvolvimento normal do xilema, segui- da por uma reativação do crescimento, no mesmo período. Diferem dos anéis verdadeiros pela mar- gem externa menos definida do falso lenho tardio (Fig. 12.1). Anel descontínuo - o câmbio permanece dormente em uma ou mais regiões, não produzindo células. Em outras regiões ele continua em atividade, for- mando uma nova camada de crescimento que pare- ce encontrar-se com o lenho tardio do anel prece- dente, não havendo, nesse caso, a formação de um anel completo (Fig. 12.3.). Essa descontinuidade pode ser resultante de deficiências locais de auxina e ou nutrição ou ambas. Árvores antigas de copa assimétrica apresentam essa descontinuidade. Anéis anuais múltiplos - comuns nas árvores tro- picais e subtropicais que apresentam crescimento intermitente, sendo que, para cada novo fluxo de crescimento, há formação de um novo anel. Anéis de geada - geadas fortes depois de iniciado um período de crescimento prejudica a atividade cambial, formando anéis anormais. Compõe-se de uma parte interna com células mortas, devido aos efeitos da geada e, uma parte externa constituída de células irregulares, produzidas depois da geada. Devido a importância do estudo dos anéis de crescimento, várias técnicas para torná-los mais nítidos e avaliá-los foram desenvolvidas, embora nem sempre apresentem bons resultados: aplicação de corantes, imersão em ácido, exposição à chama do bico de Bunsen, medição da intensidade lumino- sa, aparelhos tateadores e exposição a raio x. O estudo dos anéis de crescimento pode nos fornecer, além da estimativa da idade da árvore, um registro histórico do passado climático da região, que é preservado nessas estruturas. 4.7. Câmbio É um tecido meristemático, isto é, apto a gerar novas células, constituído por uma camada de células entre o xilema e o floema. Permanece ativo durante toda a vida da árvore. A atividade cambial é bastante sensível às condições climáticas. Figura 13. Câmbio entre o floema e o xilema. À esquerda, conífera; à direita, folhosa. 5. FISIOLOGIA DA ÁRVORE 5.1. Condução de água nas árvores – a solução diluída de sais minerais – a seiva bruta – retirada do solo através das raízes e radículas, ascende pelos capilares na camada mais externa do alburno até as folhas (Fig. 14). Os traqueóides axiais nas coníferas e os vasos nas folhosas assumem após a morte, a condução ascendente de líquidos. A seiva bruta nas folhas é transformada – juntamente com o gás carbônico do ar sob ação da clorofila e da luz solar – em seiva elaborada (substâncias nutritivas como açucares, amidos, etc.) e descem pela parte interna da casca, designada de floema, até as raízes e radículas, promovendo a alimentação das células do câmbio, permitindo assim o crescimento e multipli- cação das mesmas. 5.2. Crescimento - Entre o córtex e o xilema há o câmbio, tecido meristemático constituído de células- mãe ou iniciais, vivas, que originam os elementos anatômicos que formam o lenho e a casca, provocando o incremento em diâmetro do tronco. O câmbio é constituído por uma camada com dois ti- pos de células-mãe (Fig. 15): iniciais fusiformes – originam os elementos celu- lares axiais do lenho e iniciais radiais – isodiamétricas na sua forma, pro- duzem os elementos celulares transversais do lenho. 18 Figura 14. Condução de água no lenho. Ocorrem dois tipos de divisão nas células cambiais (Fig. 16 e 17): Divisão periclinal - uma célula permanece inicial en quanto a outra é destinada ao xilema ou floema. Formam-se 2 a 6 células xilemáticas para cada flo- emática. Divisão anticlinal – a célula mãe fusiforme divide- se em duas e permanecem no câmbio acompa- nhando o incremento em circunferência do tronco. Divisões anticlinais verdadeiras resultam em célu- las de mesmo comprimento que as iniciais, apre- sentando madeiras com estrutura estratificada. Normalmente as iniciais radiais não pos- suem divisão anticlinal. No entanto, as árvores man- têm taxas uniformes entre iniciais fusiformes e radi- ais, de forma que o crescimento em diâmetro adicio- na novas iniciais radiais, mantendo a relação exis- tente. 5.3. Suporte – Realizada pelas células alongadas (Fig. 15) que constituem a maior parte do lenho: Folhosas – fibras (20 a 80 % da madeira). Figura 15. Diferentes tipos de células da madeira, derivadas das iniciais cambiais. 19 Figura 16. Esquema de divisão periclinal do câmbio para Figura 17. Esquema de divisão anticlinal do câmbio para o crescimento em diâmetro do tronco. o crescimento em circunferência do tronco: A – Divisão que origina uma estrutura normal; B e C – Divisão que origina uma uma estrutu- ra estratificada Coníferas – traqueóides axiais (até 95 % da made- ira). 5.4. Armazenamento de substâncias nutritivas - a transformação de seiva bruta em seiva elaborada ocorre nos órgãos clorofilados através do processo da fotossíntese. As substâncias não utilizadas pelas células como alimento são lentamente armazenadas no lenho pelos tecidos parenquimáticos: medula, raios e parênquima axial (Fig. 18). As fibras septa- das, vivas, “comportam-se” como parênquima e estocam amido (Fig. 19). Figura 18. Parênquima axial com grãos de amido. Figura 19. Fibras septadas com grãos de amido. 6. PLANOS ANATÔMICOS DE CORTE As propriedades físicas e mecânicas e a aparência da madeira se alteram conforme o senti- do em que é aplicada uma carga ou é observada, em conseqüência dos elementos anatômicos do lenho se encontrar diferentemente orientados e orga nizados segundo as direções dos planos de corte (Fig. 20): Transversal (X) – perpendicular ao eixo da árvo- re. Longitudinal radial (R) – acompanhando a dire- ção dos raios ou perpendicular aos anéis de crescimento. Longitudinal tangencial (T) – tangenciando as ca madas de crescimento ou perpendicular aos ra- ios. 7. PROPRIEDADES SENSORIAIS DA MADEIRA São as características da madeira capazes de impressionar os sentidos humanos. São as seguintes: 7.1. Cor Varia do quase branco ao negro, sendo de grande importância do ponto de vista decorativo. A coloração é resultante da deposição de corantes no interior da célula e na parede celular, tais como tani- nos, resinas, gomo-resinas, etc., depositados princi- palmente no cerne. Algumas são tóxicas aos fun- gos, insetos e brocas marinhas e, em geral, madei- ras escuras apresentam grande durabilidade, prin- cipalmente aquelas com elevado teor de taninos. Do ponto de vista da identificação de madei- ras a cor possui valor secundário, pois se altera com o teor de umidade e usualmente escurece quando exposta ao ar, em razão da oxidação dos componen tes químicos, provocada pela ação da luz e da temperatura. Geralmente madeiras leves e macias são mais claras que as pesadase duras. Substâncias corantes, quando presentes em elevadas concentrações, podem ser extraídas co- mercialmente e aplicadas na tintura de tecidos, cou- 20 Figura 20. Direções e planos anatômicos de corte. ros, etc., como p.ex., pau brasil, taiúva, pau campe- che, etc. 7.2. Odor Decorrente de substâncias voláteis deposi- tadas principalmente no cerne. Refere-se a madeira seca, pois diminui gradativamente mediante exposi- ção, mas pode ser realçado raspando, cortando ou umedecendo a madeira seca. Na confecção de em- balagens para chá e produtos alimentícios, a madei- ra deve ser inodora. No caso específico de charu- tos, o sabor melhora quando estes são acondiciona- dos em caixas de madeira de cedro. Na fabricação de móveis deve-se evitar madeiras de odor desa- gradável e nos móveis infantis devem ser inodoras. Como exemplos de madeira que apresentam odor característico têm o sassafrás, cedro rosa, pau rosa, cedro, sândalo, pau d’alho, amescla de cheiro, cere- jeira, angelim-pedra, preciosa, etc. O odor deve ser classificado em perceptível (característico, agradá- vel e desagradável) e imperceptível. 7.3. Gosto Evidente principalmente em madeiras ver- des ou recém-abatidas. O gosto e o cheiro são pro- priedades intimamente relacionadas por se origina- rem das mesmas substâncias. Madeiras com eleva- do teor de taninos possui sabor amargo. O gosto pode excluir a utilização da madeira para determinados fins, como embalagens para alimento, palitos de dente, de picolé e pirulitos, espetos, defumação de carnes, brinquedos para bebês, utensílios de cozinha, etc. As madeiras de marupá, angelim-amargoso, peroba rosa, cedro, etc., possuem sabor característico. Em todo caso, NÂO verificar o gosto da ma- deira, pois pode provocar reações alérgicas graves. 21 7.4. Grã Refere-se ao arranjo e direção dos elemen- tos anatômicos em relação ao eixo da árvore ou das peças individuais de madeira. Pode ser: Grã reta ou direita - os elementos anatômicos se dispõem mais ou menos paralelos ao eixo da árvore ou peça de madeira. facilita o desdobro, secagem, usina- Fig. 21. Grã reta ou direita. gem e acabamento contribui para a resistência da madeira reduz o desperdício não produz figuras ornamentais especiais Grã irregular - todos os elementos do lenho apre- sentam variações de inclinação em relação ao eixo da tora ou peça de madeira, afetando a resistência quando excessivo (Fig. 22 ). Pode ser: Figura 22. Grã irregular Grã espiral - os elementos anatômicos se- guem uma direção espiral ao longo do tronco (Fig. 23). A inclinação pode ser tanto para o lado direito Figura 23. Grã espiral no tronco e em peças individuais de madeira. como para o esquerdo e variar a diferentes altu- ras. Uma volta completa em torno do eixo da árvore em menos de 10 metros, a madeira apresenta limi- tções industriais, sobretudo como material de cons- trução. As peças de madeira retiradas de um tronco espiralado apresentam grã oblíqua. reduz a resistência da madeira dificulta a trabalhabilidade apresenta sérias deformações na secagem Grã entrecruzada - os elementos anatômi- cos são inclinados alternadamente para o lado direi- to e esquerdo. É uma forma modificada da grã espi- ral. As sucessivas camadas de crescimento são inclinadas em direções opostas (Fig. 24). apresenta deformações na secagem dificulta a trabalhabilidade produz figuras decorativas afeta a elasticidade e flexão estática Figura 24. Madeira com grã entrecruzada: Acima, super- fície quebrada; abaixo, superfície serrada. Grã ondulada - os elementos anatômicos axiais freqüentemente mudam de direção, apresen- tando-se como linhas onduladas regulares (Fig. 25). As superfícies axiais apresentam faixas claras e escuras alternadas entre si, de belo efeito decorati- vo. Apresenta superfície radial corrugada e efeito decorativo quando ocorre com grã entrecruzada, como p.ex., em imbuia. Grã inclinada, diagonal ou oblíqua - desvio angular dos elementos axiais em relação ao eixo 22 Figura 25. Madeira com grã ondulada. axial da peça. Proveniente de árvores com troncos excessivamente cônicos, espiralado, crescimento excêntrico, etc. afeta a resistência mecânica ocorrência de deformações na secagem 7.5. Textura Refere-se a impressão visual produzida pelas dimensões, distribuição e percentagem dos elementos constituintes do lenho. A textura pode ser: Folhosas: Grossa ou grosseira - madeiras com: poros gran- des e visíveis a olho nu (diâmetro tangencial > 300 m); raios muito largos e parênquima axial muito abundante. Não recebe bom acabamento. Ex: carvalho, sucupira, angelim, cerejeira, etc. Média - diâmetro tangencial dos poros de 100 a 300 m e parênquima axial visível ou invisível a olho nu. Fina - poros de pequenas dimensões (diâmetro tangencial < 100 m) e parênquima axial invisível a olho nu e ou escasso. Ex: pau marfim, pau amarelo, etc. Coníferas: refere-se a nitidez, espessura e regularidade das zonas de lenhos inicial e tardio dos anéis de crescimento. Pode ser: Grossa - contraste bem marcante entre as du- as zonas, apresentando anéis largos, com as- pecto heterogêneo. Ex. Pinus elliottii. Média - anéis de crescimento distintos e estreitos. Fina - contraste pouco evidente ou indistinto, a- presentando aspecto homogêneo. Ex: araucária, Podocarpus sp. 7.6. Brilho Refere-se a capacidade das paredes celula- res refletirem a luz incidente. A face radial é mais reluzente pelo efeito das faixas horizontais dos raios. A importância do brilho é de ordem estética, podendo ser acentuado artificialmente com polimen- tos e acabamentos superficiais. A madeira deve ser classificada como sem brilho e com brilho (acentua- do e moderado). O pau pombo e o amarelo vinhá- tico apresentam brilho. 7.7. Figura Descreve a aparência natural das faces da madeira resultado das várias características macros cópicas: cerne, alburno, cor, grã, anéis de cresci- mento, raios, além do plano de corte em si. É qual- quer característica inerente à madeira que se sobressai na superfície plana de uma peça, tirando sua uniformidade. Desenhos atraentes têm origem em certas anomalias como: grã irregular, galhos, troncos afor- quilhados, nós, crescimento excêntrico, deposições irregulares de corantes, etc. O conjunto de desenhos e alterações deco- rativas que a madeira apresenta, pode torná-la facil- mente distinta das demais. 7.8. Dureza Dificilmente contribui para a identificação da madeira. Característica subjetiva, pode ser avaliada grosseiramente pela impressão da unha ou pelo corte transversal com o auxílio de uma navalha. 8. PAREDE CELULAR A parede celular é um compartimento dinâ- mico que se modifica ao longo da vida da célula, constituindo uma rígida armação fibrilar com determi nadas funções no elemento anatômico: Resistência estrutural Determinar e manter a forma Controlar a expansão proporcionar estabilidade Regular o transporte Proteger contra xilófagos Armazenar alimento Atuar no crescimento e divisão Equilibrar a pressão osmótica Evitar perda de água. A compreensão das propriedades da parede celular inclui sua estrutura química e física, tais como: importância e estrutura da matrix de polissa- carídeos, a importânciae significado da lignina e glicoproteínas e o conhecimento de substâncias incrustantes como oligo e polissacarídeos de baixo peso molecular, enzimas e lipídeos. 8.1. Formação No processo de divisão cambial, a primeira camada de separação que surge entre as novas células adjacentes é a lamela média, constituída principalmente de pectinas, cuja função é unir as células umas às outras (Fig. 26). É a camada mais externa da célula. A esta camada, deposita-se, pos- teriormente para o interior da célula, microfibrilas de celulose em diversas orientações ao longo do eixo, constituindo a parede primária. Muito elástica e fle- xível, a parede primária expande durante o cresci- mento da célula até seu tamanho definitivo. Após essa etapa, deposita-se junto à parede primária microfibrilas de celulose, obedecendo orientações 23 que distingue três camadas distintas. Essas cama- das, designadas S1, S2 e S3 na seqüência crono- lógica de formação, constitui a parede secundária. Essa progressiva deposição de novas camadas engrossa a parede celular provocando a diminuição do diâmetro do lúmen. A característica mais notável da parede secundaria é a perda da elasticidade da célula. Nas camadas secundárias, as microfibrilas apresentam orientação quase paralela ao eixo prin- cipal da célula (S2) e quase perpendicular ao mesmo eixo (S1 e S3). Paralelamente à formação da parede secundária, inicia-se do exterior para o interior o processo de lignificação, que é muito intenso na lamela média e parede primária, fina- lizando com a completa formação da parede celular. Por outro lado, estudos indicam que a lignificação raramente ocorre na camada S3. Freqüentemente ao término do espessamento da parede, a célula morre. Figura 26. Estrutura simplificada da parede celular com as diversas camadas e orientação das microfibri- lãs de celulose. ML - lamela média; P – parede primária; S1, S2 e S3 – camadas da parede se- cundária. À esquerda, plano axial; à direita, plano transversal. A estrutura da parede primária é a mesma para quase todos os tipos de células e espécies, enquanto a parede secundária apresenta diferenças quanto ao tipo de célula e espécie. A estrutura da parede celular assemelha-se ao concreto reforçado: a armação interna de microfi- brilas de celulose – análogas aos vergalhões de aço – é embebida em uma substância amorfa, a matrix, constituída de lignina e hemiceluloses – equivalente ao cimento + areia. A combinação da celulose, hemiceluloses e lignina na construção da parede celular não está inteiramente esclarecida. Um resumo das teorias envolve: Cadeias paralelas de celulose unidas por pontes de hidrogênio formam microfibrilas. As microfibrilas estão ligadas à lignina através das hemiceluloses. A matriz de microfibrilas e adesivo (lignina + hemi- celuloses) formam progressivas camadas sobre a parede celular. Resumindo, a gênese da parede celular é caracterizada pelas etapas a seguir (Fig. 16 e 27): 1) Expansão – parede primária delgada, maleável, altamente deformável e baixa dureza, acompanha o aumento em tamanho (> 100 vezes) e even- tualmente em diâmetro da célula. 2) Espessamento – a deposição de microfibrilas na parede secundária altera a forma, espessura, ar- quitetura e composição química. 3) Lignificação – adição de lignina confere rigidez à parede e une as células umas as outras. 4) Morte – células de condução e suporte morrem dias após formadas, enquanto as parênquimati- cas vivem décadas em algumas espécies. Figura 27. Etapas da gênese da parede celular. Adaptado de Thibaut et al (2001) e Hertzberg et al (2001). 8.2. Estrutura química Celulose – É o mais abundante composto orgânico da natureza e principal constituinte estrutural da pa- rede celular. É um polissacarídeo que se apresenta como um polímero composto de cadeias lineares de unidades de glucose unidas covalentemente, seme- lhantes às contas de um colar (Fig. 28). Muito está- vel quimicamente e extremamente insolúvel. As pontes de hidrogênio são tão fortes entre as cadeias que a celulose não derrete, gaseifica; parte do gás queima, outra parte re-polimeriza como carvão. Possui elevada resistência à tração. Constitui uma armação tal qual uma concha envolvendo a célula, formando tanto o esqueleto da célula como da árvore. Figura 28. Celulose. Acima, estrutura química. Abaixo, uni dade básica (molécula) 24 Lignina – É o mais abundante antioxidante da natu- reza. Formada a partir da glucose através de intrin- cados trajetos químicos. Extremamente complexa, é constituída por unidades de fenilpropano. É um polí- mero aromático formando um sistema heterogêneo e ramificado sem nenhuma unidade repetidora. O sistema é isotrópico, amorfo, hidrofóbico e termo- plástico, isto é, amolece a altas temperaturas e en- durece quando esfria. As ligninas extraídas de folho- sas, coníferas e monocotiledôneas diferem na pro- porção e ligações. Todas as ligações são covalen- tes, constituindo uma rede molecular tridimensional, semelhante a uma rede de futebol. Portanto, a que- bra e reconstituição de fracas ligações entre molécu las como no complexo celulose-hemiceluloses não ocorre neste caso. A lignina presente na madeira, a protolignina, ao possuir ligações com as hemicelulo- ses incorpora impregnações recíprocas, portanto, difere da lignina isolada por quaisquer procedimen- tos, pois as ligações rompidas nos fragmentos resul- tantes são susceptíveis a reações de condensação. Conseqüentemente, a lignina constitui um sistema totalmente estável, ou seja, as ligações são irrever- síveis, sendo impossível a expansão da parede – e o crescimento da célula. Porém, Isto constitui uma desvantagem por tornar a parede celular inelástica e impossibilitar o isolamento da lignina com as técni- cas atuais. Há forte evidência de que a lignina é orienta da na parede celular, obedecendo um arranjo em camada ± tangencial (Fig. 29). Ou seja, a lignina é isotrópica para o material extraído da parede. Figura 29. Possível arranjo da lignina na direção tangencial. Adaptado de Salmén (2004). A lignina impermeabiliza as células condu- toras, impede a biodegradação e, ao conferir rigidez e resistência à compressão à parede celular, im- pede a flambagem das microfibrilas de celulose. Po- de substituir as pectinas. Hemiceluloses – Grupo de polissacarídeos ramifi cados, amorfos, muito hidrofílicos, altamente hidrata dos e formam géis. Abundante na parede primária. As hemiceluloses providenciam ligações por pontes de hidrogênio com a celulose e através de pontes de éster e éter com a lignina, permitindo a transfe- rência efetiva de tensões de cisalhamento. É quimi- camente similar a celulose e morfologicamente simi- lar a lignina. Algumas são solúveis em água. Sua função é incerta: há possibilidade de influenciar no teor de umidade da árvore viva. Estudos recentes indicam que as hemiceluloses orientam e determi- nam o tamanho das microfibrilas de celulose e im- pede o colapso das mesmas, como também regula a agregação das celuloses; determina ainda a orientação do crescimento e estabelece a forma fi- nal da célula; restringe a expansão da parede primá ria. Para amortecer a ação dos ventos nos troncos e galhos, a árvore necessita de um mecanismo para absorver essa energia; o cisalhamento e desliza- mento das hemiceluloses provavelmente atua nesse processo. Finalmente, há evidências de que entre as microfibrilas, as hemiceculosessão resistentes ao cisalhamento, porém frágil à tração. Pectinas – Grupo de compostos pécticos, desde os muitos solúveis até os solúveis em água quente. Presente apenas nos estágios iniciais do desenvolvi mento celular. Muito hidrofílica, são os mais solúveis polissacarídeos da parede celular. É um composto semelhante a goma que age como “adesivo” e adiciona flexibilidade a parede. Podem formar (não todas) sais e pontes de sais com cálcio e magnésio tornando-se insolúvel e duro. É o maior componente da lamela média e ocupa até 35 % da parede primá- ria. Com propriedades gelificantes, espessantes e estabilizantes, as pectinas retiradas das frutas é um aditivo essencial na produção de geléias, iogurtes, doces, confeitaria, fármacos, etc. As camadas da parede celular são: Lamela média – “Cimenta” as células umas as outras contribuindo no suporte estrutural. É for- mada principalmente de pectinas e uma quantidade menor de proteínas. Entretanto pode ser lignificada. Parede primária – Consiste em uma armação de microfibrilas de celulose embebida em uma matrix, semelhante a gel (Fig. 30). Inicialmente a matrix é uma massa hidratada amorfa de hemiceluloses, pectinas, proteínas e água (confere fluidez – endu- rece ao secar, reduzindo a expansão da célula). Formada após a lamela média, a parede primária ao ceder às forças expansivas geradas pela pressão de turgor da célula, rapidamente aumenta a área superficial. Esse crescimento da parede provoca alterações em sua massa, forma e composição ao incorporar novas substâncias. As microfibrilas de celulose formam a ar- mação da parede enquanto as hemiceluloses as conectam aos polímeros não celulósicos (Fig. 30 e 31). As pectinas providenciam ligações e suportes estruturais, previne a agregação de microfibrilas e regula a porosidade, enquanto as proteínas funcio- nam tanto estrutural (extensinas) como enzimati- camente. Figura 30. Modelo de parede primária. 25 Figura 31. Provável distribuição dos componentes químicos na parede primária. Parede secundária – Formada após a completa expansão da célula, é extremamente rígida e adicio- na resistência a compressão. É constituída de ce- lulose, hemiceluloses e lignina (Fig. 32). A adição de lignina acrescenta rigidez a matrix, cuja porosidade é nula (Fig. 33). Células de paredes espessas e du- ras são freqüentemente ricas em extensinas. Outras proteínas atuam no espessamento, modificação e lignificação durante o desenvolvimento secudário. A maioria das paredes secundárias é menos hidratada do que a parede primaria. A celulose e as hemicelu- loses são estruturalmente mais organizadas na pa- rede secundária do que na primária resultando em uma estrutura mais compacta e rígida. A distribuição geral dos polímeros da parede celular completa en- contra-se na tabela a seguir. Freqüentemente es- pessa, nem sempre a parede secundária está pre- sente na célula. Figura 32. Modelos de parede secundária e seus componentes químicos. Figura 33. Matrix de lignina. Fonte: Webb, (2002). Células meristemáticas e a maioria das pa renquimáticas não são lignificadas e, portanto, não possuem parede secundária. Existem quatro redes ou armações na pare- de celular: Componentes químicos da parede celular. Camadas Celulose Lignina Hemiceluloses Ângulo das microfibrilas (%) (graus) Lamela média 0 100 0 Parede primária 10 70 20 S1 25 35 45 50 - 70 S2 50 20 30 10 - 30 S3 45 20 35 60 - 90 A armação estável de microfibrilas de celulose uni- da lateralmente as hemiceluloses. A armação de pectinas se restaura independente- mente, torna a parede celular aparentemente intac ta quando removida. As pectinas preenchem espa- ços entre as microfibrilas e as células e pode unir-se as outras armações. A armação de proteínas/glicoproteínas cujo maior componente é a extensina, semelhante a um fio de lã muito pequeno e duro. Sua função é pouco co- nhecida, além da que endurece e estabiliza a pa- rede celular. A armação de lignina cessa a mobilidade da pare- de celular e torna-a mais hidrofóbica e rígida. 8.3. Estrutura física Unidades básicas de celulose unem-se cova lentemente em cadeias lineares, sem ramificações. Com elevado grau de polimerização, as cadeias de celulose possuem de 2000 a 6000 unidades na 26 parede primária e de 10000 a 16000 na parede secundária. As cadeias unem-se lateralmente por pontes de hidrogênio, constituindo regiões crista- linas (~70 %) com inúmeras cadeias alinhadas, interligadas, ordenadas e fortemente coesas e, regiões amorfas (~30 %) com cadeias distribuídas desordenadamente. Essas regiões constituem as microfibrilas de celulose (Fig 34). As microfibrilas são um agregado de polissacarídeos na parede celular. As inúmeras pontes de hidrogênio inter e intramolecular tornam a estrutura global da celulose muito estável, sendo responsáveis pelo seu compor- tamento físico, químico e mecânico, incluindo sua solubilidade (Fig. 35). As microfibrilas lembram uma resma de papel: as folhas individuais são as cadeias de celulose (Fig. 36). Figura 34. Modelos de microfibrilas de celulose. As linhas retas representam regiões cristalinas; as irre- gulares, regiões amorfas. Figura 35. Pontes de hidrogênio intra e intermolecular entre cadeias cadeias de celulose. Figura 36. Cadeias de celulose alinhadas, formando camadas. O ângulo das microfibrilas de celulose na camada S2 dos traqueóides axiais é um indicador das propriedades da madeira, a exemplo do módulo de elasticidade e contração. As investigações reali- zadas informam que: O ângulo varia entre árvores e diminui em direção a copa. Nos anéis de crescimento, o ângulo diminui do le- nho inicial para o tardio O ângulo é inversamente proporcional ao tamanho dos traqueóides axiais: células grandes apresen- tam ângulos pequenos; células pequenas e largas possuem ângulos maiores. O ângulo das microfibrilas é maior próximo a me- dula, diminuindo em direção a casca. A taxa de crescimento influencia na medida que o crescimento rápido apresenta ângulos maiores, forma anéis estreitos com traqueóides axiais de ângulo maior. Cadeias de celulose constituem microfibrilas e estas, as camadas da parede celular que formam a célula, que somada a outras formam a madeira tal como a encontramos na natureza (Fig. 37). A espessura das camadas S1 e S3 é “inalte- rável” nas fibras e traqueóides axiais. A espessura de S2 é fina no lenho inicial e espessa no lenho tar- dio, enquanto a espessura de S1 e S3 é similar nos dois lenhos. Em outras palavras, a camada S2 de- termina a espessura da parede celular. A espessura da parede secundária varia consideravelmente entre as espécies e entre as diferentes células. A camada S2 tem de 5 a 100 vezes a espessura das outras camadas. Tecidos constituídos apenas de parede pri- mária são macios e a rigidez é mantida pela pres- são de turgor. As paredes celulares dos parênquimas e dos elementos vasculares (especialmente poros largos) normalmente não correspondem ao modelo descrito anteriormente para traqueóides axiais e fibras. Portanto, as propriedades das madeiras com elevada proporção de parênquima e poros largos diferem daquelas com pouco parênquima e vasos estreitos. Atualmente a maioria das informações sobre a parede celular advém de pesquisas comos traqueóides axiais das coníferas, pois apresentam uma estrutura mais uniforme do que a das fibras das folhosas. 8.4. Pontoações O comportamento e as propriedades da ma- deira também dependem das características macro e microscópicas. As pontoações são umas das ca- racterísticas microscópicas mais importantes. As células do xilema são interconectadas através de pontoações. Pontoação é uma descontinuidade na parede secundária. Após as divisões cambiais, as células apresentam apenas parede primária, deposi- tando-se em seguida a secundária. As áreas em que a parede secundária não é depositada são as pontoações, semelhantes a orifícios. A descontinui- dade da parede secundária forma os pares constan- tes na Fig. 38. A região da parede primária não coberta pela secundária é a membrana de pontoa- 27 Figura 37. Composição da parede celular até a formação da madeira. Figura 38. Pontoações simples, areoladas e pares de pontoações. 28 ção. As pontoações intervasculares apresentam membranas modificadas compostas de microfibrilas de celulose fortemente entrelaçadas em uma matriz de hemiceluloses e pectinas. Há dois tipos de pontoações: as simples e as areoladas. Nas pontoações areoladas a membra- na é formada pelo margo + torus; na maioria das pontoações intervasculares não ocorre essa diferen- ciação. O torus é encontrado em muitas coníferas, mas não todas. A presença de torus em algumas folhosas de porosidade em anel, particularmente no lenho tardio, caracteriza pontoações intervasculares com pequenas aberturas redondas a elípticas, canal ausente ou indistinto muito curto e, espessamento espiralado presente. Normalmente, à pontoação de uma célula corresponde a de outra célula adjacente, formando um par de pontoações. Quando isto não ocorre, a pontoação é dita cega. Algumas folhosas apresentam projeções da parede secundária revestindo total ou parcialmente as cavidades das pontoações intervasculares, deno- minadas guarnições e, a pontoação é dita guarne- cida (Fig. 39). Ocorrem em madeiras de várias legu- minosas e determinadas rubiáceas, dando um as- pecto pontuado ao orifício da pontoação, sendo de grande valor diagnóstico. Situa-se no limite de re- solução do microscópio ótico. Torus e guarnições podem ocorrer simultaneamente na mesma pontoa- ção em reduzidíssimas famílias. Figura 39. Pontoações intervasculares guarnecidas. Adaptado de Carlquist 2003). 8.5. Espessamentos especiais Na camada S3 de certas células podem ocorrer espessamentos especiais como as presentes na Fig. 40. Uma estrutura confundida com espes- samento da parede é a trabécula, isto é, barra cilíndrica de ocorrência esporádica que se estende através do lúmen, de uma parede tangencial à outra. Ocorre tanto nas coníferas como nas folho- sas. Trata-se de um acidente anatômico de origem desconhecida (Fig. 41). Crassulae Identuras Espiralado Calitrisóide Figura 40. Espessamentos especiais da parede celular. Figura 41. Trabéculas. 29 Quadro comparativo resumido das paredes primária e secundária. Parede primária Parede secundária Expande no crescimento das células Não expande Espessura reversível Espessura irreversível, definitiva Campos primários de pontoações Pontoações verdadeiras Parede contínua através do campo da pontoação Parede interrompida através da pontoação 9. ESTRUTURA ANATÔMICA DA MADEIRA 9.1. Coníferas Os elementos estruturais das coníferas apre sentam identificação mais difícil por possuírem uma histologia mais simples com menos caracteres diagnósticos. Os elementos anatômicos são os seguintes: 9.1.1. Traqueóides axiais São células grandes e estreitas, com extre- midades mais ou menos ponteagudas, imperfura- das, ocupando até 95 % da massa lenhosa e, por isso, dando uma aparência uniforme as madeiras de coníferas (Fig. 42). Possui de 3 a 8 mm de compri- mento, podendo atingir valores extremos de 11 mm no gênero Araucaria e, 10 a 80 μm de diâmetro. O comprimento também varia com a idade da árvore e a localização no tronco. A largura corresponde a um centésimo do comprimento. Figura 42. Traqueóides axiais. a e c – células do lenho ini- cial e b célula do lenho tardio; d – circulação da água (setas) através das pontoações areo- ladas dos traqueóides axiais. Os traqueóides axiais possuem dupla fun- ção, ou seja, realizam a condução da seiva bruta e sustentação da árvore. Traqueóides axiais vizinhos se comunicam através das pontoações areoladas (Fig. 38). A elas- ticidade do margo permite a passagem de líquidos de uma célula a outra (Fig. 42) e atua juntamente com o torus, como uma válvula típica. A abertura da pontoação é circular nos gêneros mais primitivos e mais ou menos orbicular nos menos evoluidos. O estudo dessas pontoações e sua dis- posição têm grande importância na identificação e utilização da madeira (secagem, preservação, difu- são de substâncias químicas na fabricação de pa- pel, etc.). Regra geral as pontoações areoladas localizam-se na face radial dos traqueóides axiais e, menos freqüentemente, na tangencial. Portanto, devem ser observadas no corte radial (Fig. 43). Diferenças entre traqueóides axiais das diferentes espécies são sutis – em geral a aparência é semelhante. As diferenças são principalmente nas medições, isto é, no comprimento, no diâmetro tan- gencial, na espessura da parede e, características como a descrição precisa das pontoações de campo de cruzamento. As medições dos traqueóides dos lenhos inicial e tardio devem ser feitas separada- mente. Normalmente os traqueóides axiais do lenho tardio são maiores do que os do lenho inicial. 9.1.2. Raios São células parenquimáticas de largura vari- ável que se estendem transversalmente no lenho, em sentido perpendicular aos traqueóides axiais (Fig. 44). Tem a função de armazenar e transportar horizontalmente substâncias nutritivas. Estão vivos no alburno e mortos no cerne. Células parenquimá- ticas caracterizam-se por apresentar paredes finas, pontoações simples e em sua maioria, não lignifica- das. Produzem extrativos e “substâncias químicas de defesa” antes da formação do cerne ou após o ferimento de uma árvore. Podem ser constituídos apenas de células A B B C Figura 43. Disposição das pontoações areoladas nas paredes radiais dos traqueóides axiais. A – uniseriadas. Multiseriadas: B – opostas, C – alternas. 30 parenquimáticas: raios homogêneos, como p.ex., Podocarpus spp e Araucaria angustifolia; ou apre- sentarem traqueóides radiais em suas margens: raios heterogêneos, p. ex., Cedrus spp, Cupressus spp, Pinus spp e Picea spp. Figura 44. Tipos de raios nas coníferas Geralmente são unisseriados (uma única fi- leira de células). Algumas vezes são multisseriados, normalmente quando incluem um canal resinífero em seu interior e, nesse caso, são chamados de raios fusiformes (Pinus, Pseudotsuga Picea e Larix). A proporção de unisseriado para fusiforme é de 40:1 a 60:1. É grande a importância na identificação de coníferas os diferentes tipos de pontoações que surgem nas zonas de contato entre os raios e os traqueóides axiais, denominadas pontoações do campo de cruzamento. A forma, tamanho e número de pontoações porcampo variam entre as diversas espécies (Fig. 45). Devem ser observadas no lenho inicial e refere-se ao contato de um único traqueóide axial e um único raio. Em que pese as diversas variações, as pontoações por campo de cruzamento podem ser: Fenestriforme Pinóide Cupressóide Taxodióide Figura 45. Pontoações do campo de cruzamento. Corte radial. 31 Fenestriforme – de 1 a 2 (ou 3) pontoações retan- gulares e quadradas, simples ou quase, ocupando quase todo o campo; Pinóide – de 1 a 6 pontoações relativamente gran- des, simples ou com aréolas estreitas; irregular e variável na forma e tamanho; Piceóide – pontoações com fendas estreitas que se estendem além da aréola; Cupressóide – pontoações com aberturas elípticas dentro da aréola. Taxodióide – pontoações com grandes aberturas dentro das aréolas, ovais (tendendo para arredondadas). Raios com grãos de amido ocorrem no albur no e áreas adjacentes aos canais resiníferos; ase melham-se a inclusões brilhantes. No cerne podem aparecer alguns raios com compostos coloridos for- mando manchas escuras (Fig. 46). 9.1.3. Parênquimas axiais São células tipicamente prismáticas, de pare des finas, dotadas de pontoações simples, seção ± retangular no corte transversal e pode apresentar Figura 46. À esquerda, raios com grãos de amido. À direita, raio com compostos coloridos. conteúdos escuros (Fig. 14). Vivas, tem a função de transportar e armazenar substâncias nutritivas. Nem todas as coníferas apresentam parênquima axial e, quando possui, esse é escasso. Está presente em Podocarpus e Pinus e ausente em Araucaria. Quanto a posição no anel de crescimento podem ser (Fig. 47): Marginal – apresenta-se no limite dos anéis. Metatraqueal – pequenos grupos difusos ou faixas tangenciais no interior dos anéis. Difuso – isolados e irregularmente distribuídos. Os parênquimas axiais podem ainda, ocor- rer associados aos canais resiníferos axiais; nesse caso, distingue-se dos traqueóides em séries verti- cais por apresentar pontoações simples. Figura 47. Parênquimas axiais. a – marginal; b – metatraqueal; c – difuso. 9.1.4. Traqueóides radiais São células bem menores e da mesma natu reza que os traqueóides axiais, de forma paralelepi- pédica, que se encontram associados aos raios, for- mando normalmente suas margens superior e inferior e, raramente, o seu interior ou independente destes (Fig. 48). Tem a função de condução horizon tal de nutrientes e suporte. Para alguns pesquisado- res, não está clara a sua utilidade na árvore viva. De acordo com a posição que ocupam nos raios, podem ser: Marginais – nas margens dos raios; Dispersos – disseminados no interior do raio. Figura 48. Raios com traqueóides radiais. À esquerda, com paredes lisas; à direita, com identuras. 32 A sua presença ou ausência é importante na identificação. Estão presentes em Pinus e Picea e ausentes em Araucaria. Podem ser: Traqueóides radiais de paredes lisas ou Traqueóides radiais com identuras – suas paredes internas apresentam espessamentos denteados ou identuras. Quanto à morfologia, as identuras clas- sificam-se em: obtusas – marcantes e largas; agudas – marcantes e ponta afiada; concrescentes – envolvidas por espessamentos até a altura do dente; reticuladas – unidas as da parede oposta. O comprimento das identuras nos traqueói- des radiais possui grande valor diagnóstico, estabe- lecendo-se um valor de 2,5 μm para dentes de pe- quenas dimensões. Em algumas espécies de pinus, o comprimento ocupa a totalidade do lúmen da célu- la enquanto que em outras espécies chega a meta- de do diâmetro celular. 9.1.5. Canais resiníferos São espaços intercelulares limitados por células epiteliais, que neles vertem a resina, produto de sua segregação (Fig. 49). Os canais resiníferos possuem origem pós-cambial, isto é, não se formam diretamente das iniciais cambiais: desenvolvem-se fora do câmbio. Possuem até 1,0 m de comprimen- to, embora a maioria seja curta, entre 10 e 20 cm. Podem ser normais ou fisiológicos e traumáticos ou patológicos. Normais – ocorrem naturalmente no lenho. Podem ser: Axiais ou longitudinais - ocorrem isolados e difu- sos no lenho, Radiais - ocorrem dentro do raio fusiforme, Traumáticos - surgem de traumatismos às árvores (geada, fogo ou dano mecânico) ou em madeiras onde são normalmente ausentes. Ex. Tsuga e Abies. Podem ser: axiais – estão agrupados em faixas tangenciais, resultado da injúria sofrida, com diâmetro maior que os canais normais. Radiais – ocorrem dentro do raio fusiforme. Algumas espécies apresentam espessamen to espiralado. Em algum ponto da árvore os canais resinífe ros axiais e radiais entram em contato, fundindo-se. Não está claro como um ou outro, independentemen te, responde aos ferimentos. 9.1.6. Células epiteliais São células de parênquima axial, espe- cializadas na secreção e armazenamento de resina, que circundam os canais resiníferos (Fig. 49). Dis- tingue- se dos parênquimas axiais por serem mais curtas e hexagonais e possuirem núcleo grande e denso cito plasma quando vivas. Podem apresentar paredes espessas e lignificadas como em Picea, Larix Cathaya, Pseudotsuga e Keteleeria ou pare- des finas não lignificadas como em Pinus. As células epiteliais no alburno atuam como uma barreira semelhante à cortiça, impedindo que a resina escoe para os traqueóides axiais vizinhos. En quanto um grande mecanismo de defesa, a resina pode prejudicar a condução de água caso escoe para os lumens dos traqueóides axiais vizinhos. A B C Figura 49. A – Canal resinífero axial. B – raio fusiforme; C – canais resiníferos axiais traumáticos. 9.1.7. Traqueóides em séries verticais Em algumas espécies, ocorre um tipo espe- cial de traqueóide mais curto e de extremidades retas, semelhantes ao parênquima axial, do qual se diferencia pela presença de pontoações areoladas e parede relativamente espessa e lignificada (Fig. 15). Formam-se pela subdivisão de uma célula alongada axialmente que poderia/deveria ter se tornado um traqueóide axial indivisível. Possuem a função auxi- liar de condução e suporte. Provavelmente são ves- tígios da evolução no reino vegetal e representam um estágio intermediário ou de transição entre o traqueóide axial e o parênquima axial. Em algumas espécies substitui o parênquima no lenho tardio. Ocorrem no lenho em séries verticais asso- ciados aos canais resiníferos axiais, junto aos parênquimas axiais. 9.2. Folhosas A estrutura anatômica das folhosas é bem mais especializada e complexa, oferecendo uma grande variedade de aspectos e caracteres que faci- litam sua identificação. Os elementos anatômicos são os que seguem. 33 Figura 50. Representações tridimensionais da madeira de conífera. 9.2.1. Vasos (poros) São os principais elementos anatômicos de distinção entre folhosas e coníferas.O vaso é uma série vertical de células coalescentes formando uma estrutura tubiforme de comprimento indeterminado (Fig. 51). Cada célula que compõe o vaso é desig- nada de elemento vascular. Figura 51. À esquerda,vaso no corte longitudinal tangen- cial. À direita, condução ascendente da água nos vasos (setas). Constituem de 7 a 55 % da massa lenhosa e realizam a condução ascendente da seiva bruta. Para permitir a passagem da água, as célu- las possuem extremidades perfuradas denominadas placas de perfuração, formadas pelos restos da pa- rede celular de cada elemento vascular corres- pondente (Fig. 52). Podem ser: . simples – abertura única, larga e contorno arredon- dado . múltiplas: . escalariforme – aberturas alongadas e paralelas . reticulada – aberturas crivosas ou em rede . efedróide – pequeno grupo de aberturas areola- das arredondadas. a b c d Figura 52. Placas de perfuração. a, simples; Múltiplas: b – escalariformes; c – reticulada; d – efedróide. O tipo de placa de perfuração e os aspectos dos elementos vasculares são características relaci- onadas à adaptação e evolução da planta ao ambi- ente (Fig. 53). Figura 53. Tipos de elementos vasculares. 34 Os vasos apresentam pontoações em suas paredes para comunicação com as células vizinhas, cuja disposição, aspecto, tamanho e forma são im- portantes na identificação. As pontoações podem ser intervasculares (vaso para vaso) ou geral- mente areoladas (com traqueóides e fibras); sim- ples ou areoladas com parênquimas, tais como pa- rênquimo-vasculares (vaso para parênquima axial) e raio-vasculares (vaso para raio). Quanto à disposição, as pontoações inter- vasculares são multisseriadas (Fig. 54): alternas – alinhamento inclinado em relação ao ei- xo do elemento vascular. Quando não são abun- dantes as aréolas são arredondadas e ovais; mui- to abundantes e juntas são poligonais, normalmen- te hexagonais; opostas – dispostas em fileiras horizontais aos pa- res ou em maior número. Quando numerosas e mui to juntas a aréola tende a ser retangular; escalariformes – alongadas, dispõem-se em séries formando ‘degraus’ nas paredes dos elementos vasculares. Figura 54. Tipos de pontoações intervasculares quanto à disposição. As pontoações variam na forma (arredonda- das, poligonais, quadrangulares e ovaladas) e as- pecto. As aberturas das pontoações podem apre- sentar-se dentro das aréolas (inclusas), encostando nas aréolas (tocantes) ou se estender para fora destas (exclusas). Quando aberturas exclusas de duas ou mais pontoações se tocam, temos as cha- madas pontoações intervasculares coalescentes, de aspecto escalariforme. As pontoações parênquimo-vasculares são descritas em tamanho, forma, número e posição no elemento; usualmente são descritas comparando-as as intervasculares. As raio-vasculares são descritas como alongada biconvexa horizontal ou axial. reni- forrme, arredondada ou oval em relação à posição (nas margens ou ao longo do raio) ou semelhantes às intervasculares. Quando observados na seção transversal os vasos são designados de poros. O agrupamento, distribuição, abundância e tamanho dos poros são características importantes na identificação de espé- cies e propriedades tecnológicas. Quanto ao agrupamento, os poros podem ser (Fig. 55): solitários geminados múltiplos: radiais e racemiformes ou cachos. Quanto a distribuição e diâmetro dos poros dentro dos anéis de crescimento, a porosidade da madeira pode ser (Fig. 56): difusa – diâmetros dos poros similares nos lenhos inicial e tardio. Pode ser uniforme e não uniforme. Comum nas madeiras tropicais. solitários geminados radiais cachos Figura 55. Poros quanto ao agrupamento. semidifusa – diâmetros dos poros decrescem pro- gressivamente do lenho inicial para o tardio. em anel – diâmetros dos poros do lenho inicial mar cadamente maior do que no tardio. Algumas espécies se destacam por apresen tarem um padrão todo especial no arranjo de seus poros, diferente dos tipos comuns citados anterior- mente (Fig. 57): Tangencial – os poros são distribuídos em faixas mais ou menos paralelas aos anéis de crescimen- to, normalmente onduladas; Diagonal e ou radial – poros em arranjo radial ou intermediário entre radial e tangencial aos anéis de crescimento; Dendrítico ou em chamas – poros em arranjo ra- mificado no sentido radial e tangencial. Além dos aspectos que foram vistos, a abun dância de poros (poros/mm 2 ), seção (arredondada, 35 Difusa uniforme Difusa não uniforme semidifusa Em anel Figura 56. Tipos de porosidade da madeira. 36 Tangencial Diagonal Dendrítico Figura 57. Disposições especiais dos poros. ovalada, quadrangular e angular), a espessura de suas paredes, a presença de tilos e conteúdos (go- mas, oleoresinas, etc), comprimento dos elementos vasculares e apêndices, constituem detalhes impor- tantes na identificação de madeiras. 9.2.2. Parênquima axial Bem mais abundante nas folhosas do que nas coníferas e raramente ausente ou muito raro. Suas células apresentam paredes finas não lignifica das, pontoações simples e forma retangular e/ou fusiforme nos planos longitudinais. Quando observa- dos na seção transversal, apresentam dois tipos de distribuição. 1) Parênquima axial paratraqueal – quando ocorre associado aos poros (Fig. 58). Podem ser: escasso – quando se apresenta como células iso- ladas ou pequenos agregados de células em con- tato com os poros, porém não os circunda. vasicêntrico - as células envolvem completamente os poros, formando uma aréola circular ou oval de largura variável. vasicêntrico confluente – as aréolas se unem, for- mando fileiras tangenciais ou diagonais, curtas ou longas. unilateral – células isoladas ou agregadas em uma parte do poro ou em apenas um dos lados. aliforme – circunda os poros, estendendo-se late- ralmente em forma de asas. aliforme confluente - as células anteriores se co- nectam em faixas de largura variável, curtas ou longas. em faixas – as células formam trechos contínuos largos ou estreitos, envolvendo os poros total ou parcialmente. 2) Parênquima axial apotraqueal – quando não ocorre associado aos poros (Fig. 59 ). Pode ser: difuso – células isoladas ou pequenos agregados distribuídos irregularmente entre as fibras. difuso em agregados – pequenos agregados, arcos ou linhas, curtos ou interrompidos, reticulado – inúmeras linhas tangenciais finas e próximas formam uma malha regular com os raios; as distâncias entre os parênquimas axiais e radiais são equivalentes,formando um quadrado. escalariforme – linhas finas mais próximas, em comparação com as linhas radiais, análogo aos de graus de uma escada; quando curvas, semelhante a cordas estendidas, é denominada escalariforme em arcos. marginal – linhas ou faixas nos limites dos anéis de crescimento Podem ocorrer combinações as mais diversas entre esses dois tipos. Nesse caso, citar o predominante e fazer referência aos demais. A extrema abundância de parênquima (axial e radial) confere às madeiras extraordinária leveza, baixa resistência mecânica e baixa durabilidade natural. 37 Figura 58. Tipos de parênquima axial paratraqueal na seção transversal. Figura 69. Tipos de parênquima apotraqueal na seção transversal. 9.2.3. Fibras São células longas e estreitas, de paredes espessas, com extremidades afiladas, que ocorrem unicamente em folhosas, constituindo geralmente a maior parte do lenho (20 a 80 %) e comprimento de 0,5 a 2,5 mm, com média de 1,0 mm (Fig. 60). Quando ocorre comunicação entre fibras por pontoações areoladas “distintas” (diâmetro da pontu ação > 3 m), estas são denominadas fibrotraqueói- des; quando ocorre por pontoações simples, são de- nominadas fibras libriformes, muitas vezes aparen tando não possuir pontoações ou estas são muito poucas e pequenas com aparência de fendas. Madeiras com fibras intermediárias ou duvidosas, adota-se como fibrotraqueóides. Espécies podem apresentar apenas fibrotraqueóides, outras apenas libriformes e outras, ambas. Em algumas espécies, os lumens das fibras a b c Figura 60. Fibras. a, libriforme; b, fibrotraqueóide; c, fibras septadas. 38 são divididos em pequenas câmaras por finas pare- des transversais (septos), denominando-se fibras septadas e se “comportam” como parênquima (es- tão vivas no alburno e armazenam amido (Fig. 19 e 60). Há espécies que possuem apenas fibras septa- das e, outras, septadas e não septadas. Caso a ma- deira apresente ambas, as septadas ocorrem adja- centes aos vasos. As fibras desempenham a função de supor- te; sua porção no volume total e a espessura de suas paredes influem diretamente na densidade e na movimentação higroscópica e, indiretamente, nas propriedades mecânicas da madeira. 9.2.4. Raios Os raios juntamente com o parênquima axial constituem os mais eficazes elementos de distinção entre madeiras de folhosas. Possuem a função de armazenar e transportar horizontalmente substân- cias de reserva (Fig. 61). As células parenquimáticas mais comuns nos raios são observadas na seção radial: Procumbentes (deitada ou horizontal) – o compri- mento da célula é maior radialmente; Eretas – o comprimento da célula é maior longitudi- nalmente; dentro destas incluem-se as quadradas, células de tamanho axial e horizontal similares. Os raios recebem muitas classificações de acordo com seus diferentes aspectos. Kribs desen- voveu uma bastante elaborada, utilizada em algu- mas descrições de madeiras (Fig. 62). Segundo Kribs os raios podem ser: Homogêneos – formados apenas por células pro- cumbentes. Heterogêneos – incluem células de mais de um for- mato (procumbentes e eretas) nas mais diferentes combinações. Figura 61. Células parenquimáticas constituintes dos raios e os tipos básicos de raios. Os raios homogêneos e heterogêneos po- dem ser tanto unisseriados (uma fileira de células) como multisseriados (3 ou mais fileiras de células). Kribs classificou-os em: Homogêneos: inclui raios constituídos unicamente de células procumbentes; as células das margens são comumente mais altas do que as células do centro (várias espécies de leguminosas). Figura 62. Classificação dos raios segundo Kribs. 39 Heterogêneos: Tipo I - Raios unisseriados compostos de células uni camente eretas; os multisseriados com uma parte central multisseriada de células pro- cumbentes e, margens unisseriadas maio- res, de células eretas. Tipo II - Raios unisseriados inclui células eretas e procumbentes, ocupando umas e outras po sições nas margens ou disseminadas; mul- tiseriados com uma parte unisseriada muito curta de células eretas e outra parte maior, multiseriada, de procumbentes. Tipo III - Raios uniseriados de dois tipos: um apenas de células procumbentes, outro apenas de eretas; multiseriados normalmente com uma fileira marginal de células eretas muito gran- de e, no interior, quadradas. Os raios heterogêneos são mais primitivos. Os homogêneos são de ocorrência geológica mais recente. Devido a riqueza de variação, há implica ções fisiológicas nos raios. Há indícios de que em alguns raios as pontoações raio-vasculares locali- zam-se nas margens, liberando o açúcar armazena- do para os vasos, enquanto apenas as células inter- nas realizam o transporte radial. A freqüência de pontoações raio-vasculares influi na permeabilidade, na facilidade com que os raios perdem água, ou no desmembramento durante a polpação química. Além dos tipos citados, os raios podem apresentar outros aspectos especiais (Fig. 63). Figura 63. Tipos especiais de raios. a – raio fusionado; b – raio com canal secretor; c – raio com células envolventes d – raios em agregados. Outro tipo especial de raio é o que possui células em forma de ladrilhos (azulejos), com apa- rência vazia de células eretas (raramente quadrada) que ocorrem em séries intermediárias horizontais entre as células procumbentes (Fig. 64). Ocorrem no grupo das malvales, que inclui o pau de balsa e o cacau. Figura 64. Raio com células de “ladrilho” (fileira central mais clara). 9.2.5. Traqueóides vasculares e vasicêntricos São de ocorrência limitada nas folhosas co- mo vestígios da evolução no reino vegetal. Possu- em função suplementar de condução, extremidades imperfuradas e muitas pontoações areoladas. São mais curtos do que as fibras. Diferem dos traqueói- des axiais das coníferas por serem curtos com pontoações pequenas e usualmente alternas. Traqueóides vasculares são semelhantes aos elementos vasculares (comprimento, forma, pontoações e outros sinais na parede), com extremi- dades imperfuradas (Fig. 65). Estão organizados em séries verticais e, na seção transversal, confunde-se com os poros estreitos. Usualmente ocorre associa- dos aos vasos racemiformes do lenho tardio, entre os elementos vasculares. Traqueóides vasicêntricos são mais longos e irregulares que os vasculares, de extremidades arredondadas e não formam séries axiais (Fig. 65). Usualmente apresenta forma irregular. Ocorrem associados aos poros, aos quais se assemelham transversalmente e muitas vezes, também associa- dos aos parênquimas axiais. Encontrados em madei ras de poros solitários dos gêneros Quercus e Eucalyptus. Abundantes nas madeiras com porosi- dade em anel, próximos aos poros do lenho inicial. 9.3. Caracteres anatômicos especiais Podem ser encontrados ainda em algumas madeiras elementos especiais que constituem impor tantes aspectos sob o ponto de vista diagnóstico e tecnológico. 9.3.1. Canais celulares e intercelulares São canais que contêm substâncias diver- sascomo gomas, bálsamos, taninos, látex, etc. Podem ser axiais ou horizontais (ocorrem dentro dos raios). Deve-se citar ocorrência e localização. Canais celulares - conjunto tubiforme de células parenquimáticas, possuindo paredes próprias. São axiais e radiais. Canais intercelulares – são espaços tubulares de comprimento indeterminado, sem paredes próprias, circundados por células epiteliais. São axiais e radiais. Podem ter origem traumática, de ocorrência esporádica. Não ocorrem simultaneamente canais radi- ais e axiais em uma mesma espécie, com uma ou duas exceções. 40 Figura 65. À esquerda, traqueóide vascular. Á direita, traqueóide vasicêntrico. 9.3.2. Células oleíferas e mucilaginosas São células parenquimáticas que contêm óleo, mucilagem ou resina, facilmente distintas das demais por suas grandes dimensões (Fig. 66). Normalmente ocorrem associadas aos parênquimas axial e radial. Mencionar presença, localização e abundância. a b Figura 66. Células oleíferas. a – seção longitudinal tan- gencial; b – seção longitudinal radial. 9.3.3. Inclusões Apesar de não serem elementos anatômi- cos, sua presença é importante para a anatomia, identificação e utilização da madeira. Podem ser: Sílica – material cuja fórmula química e grau de du- reza assemelha-se ao do diamante (Fig. 67). Pode ocorrer no interior dos raios ou parênquima axial em forma de partículas ou grãos e, raramente infiltra-se nas paredes das fibras e vasos. Pode ocorrer tam- bém na forma de blocos compactos nos lumens de vasos e fibras e, raramente, nos parênquimas. Des- crever a forma, localização e o número por célula. Cristais – são depósitos intra ou extracelular, em sua grande maioria de oxalato de cálcio, que ocorre no lúmen ou associados à parede celular, em diver- sos tipos de células, principalmente as parequimá- ticas. A biomineralização nas plantas é um processo fisiológico normal, notadamente nos órgãos vegeta- tivos, reprodutivos, de armazenamento e desenvol- vimento, além de tecidos fotossintéticos ou não. Uma combinação de fatores genéticos e ambientais define a quantidade, forma, função e tamanho dos cristais. Os cristais possuem a função de desinto- xicação (p.ex. metais pesados), regulação de cálcio, mecanismo de defesa, etc. São abundantes nas folhosas e coníferas. Figura 67. Grãos de sílica. A forma e distribuição dos cristais é cons- tante nas espécies e evidencia o controle genético da deposição dos mesmos, favorecendo seu uso taxonômico. Portanto, é preciso descrever a forma, localização e o número de cristais por célula. Os cristais apresentam diversas formas, sen do as mais comuns abaixo (Fig. 68). Figura 68. Alguns cristais presentes na madeira. A e B – drusas; C – romboédricos em câmara; D – ráfides; E – estilóide. Drusas – agrupamentos globulares multifacetados Rombóides – monocristais prismáticos; Ráfides – centenas ou milhares de cristais seme- lhantes a acículas, freqüentemente com ranhuras, 41 formando feixes compactos; Estilóides – grandes cristais alongados retângula- res; Cistólitos – concreções de carbonato de cálcio; Areia de cristal. – massa de pequenos cristais an- gulares A deposição de cristais em qualquer cama- da da parede celular é comum na maioria das célu- las, particularmente nas coníferas. Cristais romboé- dricos são encontrados na parede celular, enquanto os presentes no lúmen podem ser de qualquer um outro tipo. 9.3.4. Floema incluso O câmbio pode formar eventualmente célu- las de floema para o interior do tronco em alguns gêneros e famílias. Pode ser: Concêntrico (circumedular) – forma faixas concên- tricas no lenho. Difuso – disperso pelo lenho (Fig. 69). Foraminoso – feixes axiais espalhados pelo lenho (Fig. 70). 9.3.5. Estrutura estratificada Nas espécies mais evoluídas, os elemen- tos axiais podem estar organizados formando faixas horizontais regulares ou estratos (Fig. 71). Este fenô meno é mais evidenciado no corte longitudinal tan- gencial e pode se limitar a algumas células (estratifi- cação parcial), p.ex., só aos raios, ou estender-se a Figura 69. Floema incluso difuso. Figura 70. Floema incluso foraminoso. Figura 71. Estrutura estratificada. todas (estratificação total). É uma característica im- portante para a identificação de madeiras. Pode ser regular ou irregular. Citar qual tecido está estratifi- cado. 9.3.6. Conteúdos vasculares Embora não sejam elementos anatômicos, a presença de conteúdos dentro dos vasos, designa- dos gomo-resinas, tem importância para a anato- mia, identificação e propriedades da madeira. A cor, consistência, abundância, etc., constituem detalhes de grande valor diagnóstico. 9.3.7. Espessamento espiralado São relevos helicoidais ao longo da célula. Pode ocorrer em vasos e fibras (Fig. 72). É raro nos vasos das folhosas tropicais, comuns nas tempera- das e muito freqüentes nas áridas. 42 Figura 72. Espiralamento em vasos e fibras. 9.3.8. Máculas medulares São porções de tecidos anômalos, normal- mente de origem traumática, provocados por feri- mentos, picadas e ou galerias de insetos na região cambial. São constituídas de tecido parenqui- matoso cicatricial na forma de pequenas manchas claras e irregulares no corte transversal, visíveis às vezes a olho nu (Fig. 73). Figura 73. Mácula medular. Figura 74. Imagens tridimensionais de madeiras de folhosas. 10. ANATOMIA FUNCIONAL E ECOLÓGICA DO XILEMA A anatomia funcional descreve a estrutura do xilema, em particular a relacionada com o trans- porte de água, como também, o fenômeno da cavita ção dentro dos lumens dos condutores (traqueóides axiais e vasos). Os capilares são estruturas condutoras mor- tas, esqueletos de parede celulares, lignificados, de paredes secundárias espessas (resistência e rigidez são necessárias para suportar a elevada compres- são exercida pela pressão de sucção), responsáveis pelo fluxo ascendente da água. Os condutores estão interligados formando um complexo contínuo desde as radículas até as folhas. O diâmetro dos capilares varia de menos de 5 µm em coníferas a mais de 500 µm em lianas tropicais. O comprimento varia de poucos milímetros em traqueóides axiais a mais de 10 metros em vasos de videiras e folhosas com porosidade em anel. A madeira é um tecido multifuncional, pois realiza: a condução ascendente da água, a sustentação mecânica e, o armazenamento de carboidratos, óleos, sais e água. O melhor desempenho de uma função pode ser incompatível com o de outra. Situação extrema é a madeira apresentar células de paredes finas e diâmetros largos, muito eficientes na condução da água, porém mecanicamente frágil a ponto de não suportar o próprio peso, como p.ex., as videiras. A estrutura xilemática admite trocas, permi- tindo a realização simultânea das funções, com vári- os graus de sucesso. Atualmente, o conhecimento acumulado so- bre a importância funcional das variações estrutu- rais relacionadas à condução da água e suporte é maior do que o relacionado ao armazenamento de carboidratos. 43 10.1. Eficiência condutiva Mais de 90 % da água se perde por transpi- ração nas folhas, ocasionando uma pressão de suc- ção.Essa pressão, negativa, é determinada pelo diâmetro do lúmen e não pelo tamanho do capilar. Teoricamente, um lúmen de 5 µm de diâmetro pode gerar 58 Kpa de sucção, enquanto outro de 20 nm pode gerar 14 MPa de sucção. A união de capilares estreitos e largos permite aliar a combinação da elevada pressão dos primeiros com a eficiência condutiva dos segundos. Nas folhosas, a condutividade (taxa de fluxo de água através do tronco) é proporcional a soma dos diâmetros dos poros a quarta potência. Ou seja, quando o número de poros por unidade de área duplica a fluxo dobra, porém se o diâmetro do poro dobra, a condutividade aumenta 16 vezes. Isto significa que um poro de 200 m de diâmetro tem uma capacidade condutiva equivalen- te a 256 vasos de 50 m de diâmetro. A Fig. 75 mostra que duas madeiras com a mesma grandeza, a mais eficiente na condução da água é a de poros mais largos. Figura 75. Eficiência condutiva dos poros. Madeira com porosidade em anel (Fig. 76) é uma adaptação especial ao clima temperado. Os vasos do lenho inicial funcionam apenas em uma única estação de crescimento, porém são muito eficientes no período. P. ex., no Olmo americano mais de 95 % da água ascende até a copa através dos vasos do lenho inicial mais externo do alburno. Figura 76. Madeira com porosidade em anel. Se esse lenho é danificado ou infectado por fungo, a condução perde-se, pois a infestação “sangra” os vasos do lenho inicial e interfere na circulação da água. Em um dano eventual nos condutores (ani- mais, remoção de partes, tempestades, etc.) o ar é arrastado para o interior dos lumens e a água escoa pelo ferimento devido à ação do fluxo provocado pela transpiração. A passagem de ar para os condu- tores intactos adjacentes é minimizada pelas pontua ções que, ao funcionar como válvulas restabelecem uma barreira capilar ao afastar a interface ar-água. Essas válvulas funcionam de duas maneiras para impedir a entrada de ar: Nas folhosas, por capilaridade através de peque- quenos orifícios (< 0,1 - 0,2 µm de diâmetro) nas membranas das pontoações; Nas coníferas, pela aspiração do torus na abertura da pontoação estabelecendo um bloqueio relativo (orifícios << 10 nm de diâmetro). Os orifícios do margo são grandes (~ 0,3 µm) e insuficientes para impedir eficazmente a passagem de ar. O Quadro a seguir mostra a correlação positiva entre a velocidade de fluxo da seiva e o diâmetro dos poros de algumas espécies européias. Os capilares possuem membranas de pontoações que agem como um finíssimo filtro po- roso, permitindo a passagem de água e nutientes, ao mesmo tempo que limita a passagem de ar e xilófagos de célula para célula no alburno (Fig. 77). Velocidade Diâmetro dos vasos (m/h) (m) Folhosas com porosidade em anel White oak 43.60 200-300* Ash 25,70 120-350* Hickory 19,20 180-300* Folhosas com porosidade difusa Willow 3,00 80-120 Tulip poplar 2,62 50-120 Birch 1,60 30-130 Coníferas Diâmetro dos traqueóides Eastern White pine 1,70 45 Spruce 1,20 45 * Diâmetro dos vasos no lenho inicial. Fonte: Wheeler, 2001. 44 Pontoações intervasculares Pontoação areolada Figura 77. Membranas das pontoações nas células condutoras. Durante a condução ascendente até a eva- poração nas folhas, a coluna de água deve ser contí nua: uma bolha de ar penetrando em um vaso ou traqueóide axial, pode se expandir e obstruir o lúmen, interrompendo a condução caso passe de um capilar a outro. Nas folhosas, as membranas das pontoações intervasculares não apresentam aberturas visíveis – semelhante a textura de um filtro de papel – e não há possibilidade de uma bolha de ar passar de um vaso a outro enquanto a mesma estiver úmida e intacta (Fig. 78). Figura 78. membrana de uma pontoação intervascular. Nas coníferas, quando uma bolha de ar penetra no condutor, as colunas de água quebram sob tensão, as membranas das pontoações aspiram e o torus “veda” a abertura da pontoação (Fig. 06 e 79). A aspiração pode ocorrer para um lado ou outro da parede da pontoação. Portanto, as membranas das pontoações intervasculares têm uma construção diferente das membranas das pontoações areoladas. Nas coníferas as pontoações areoladas no cerne estão aspiradas, tornando-o menos permeá- vel que o alburno. A aspiração também ocorre devi do a deposição de extrativos nas membranas, aderindo-as as paredes das pontoações. Normalmente as membranas das pontua- ções no cerne são mais espessas devido a camada de extrativos (Fig. 80). As membranas das pontoações parên- quimo-vasculares são espessas, tornando os parên- quimas relativamente impermeáveis (Fig. 81). Quan- do viva, a célula parenquimática possui no seu lado da pontoação uma “camada protetora” contra a elevada pressão da condução ascendente do vaso. Durante a secagem as últimas células a perderem água são as parenquimáticas, às vezes estando associadas ao colapso da madeira. 10.2. Cavitação É a formação de bolhas de vapor d’água ou gás na coluna ascendente de líquidos no capilar. A rápida expansão das bolhas rompe a coluna e provo ca embolia – obstrução do vaso ou traqueóide axial pelo ar. (Fig. 82). Quando um grande esforço é aplicado a uma tira elástica, ela rompe. O mesmo ocorre a uma coluna de água submetida a uma elevada pressão: ultrapassado seu limite de resistência, quebra, origi- nando uma bolha de vapor d’água no capilar. Embora a pressão de sucção seja de 14 MPa, mais de 90 % (13,90 MPa) dessa pressão está indisponível como sub-vapor (tal qual uma Figura 79. Pontoações areoladas. Acima, funcionais. Abaixo, aspiradas. 45 Figura 80. Pontoação intervascular no cerne. Figura 81. Pontoação parênquimo-vascular. Figura 82. Capilares com caviitação. Adaptado de Taiz & Zeiger (2002). garrafa de água mineral com gás), a não ser que a planta evite a nucleação para vapor (cavitação). O resultado imediato da cavitação conduz a um capilar saturado de vapor d’água que imediatamente satu- ra-se de ar (embolia), semelhante a gases difusos no lúmem. A conseqüência fisiológica da cavitação é a drástica redução ou a completa paralisação da condutividade. Há evidências de que em alguns ca- sos a cavitação pode ser revertida e o capilar reas- sume sua função condutora. Células parenquimáticas são capazes de absorver bolhas de ar. A cavitação ocorre de duas maneiras: Ciclos de congelamento-descongelamento da sei- va bruta e Estresse hídrico (seca). 10.2.1. cavitação provocada por congelamento Ocorre nas regiões temperadas e frias ou sujeitas a geadas fortes. A interrupção do fluxo as- cendente da água por cavitação conduz a desidra- tação e morte. Quando a seiva bruta congela, gases dissol- vidos emanam da solução e formam bolhas. Essas bolhas nucleiam a cavitação quando o gelo derrete e a água do xilema está sob pressão negativa (Fig. 83). A bolha expande e o condutor fica completa- mente cavitado. Caso a pressão seja positiva (> pressão atmosférica) a bolha de ar pode dissolver. A cavitação por congelamento depende do diâmetro do capilar: > 40 µm provoca completa embolia. < 30 µm pouca ou nenhuma embolia. Portanto, poros largos são mais propensos a cavitação do que os poros estreitos ou traqueói- Fig. 83. Mecanismo de cavitação por congelamento (parte superior) e por estresse hídrico (parteinferior) em folhosas. Por congelamento, bolhas expandem lcom o derretimento do gelo e a água está sob ten são de transpiração. Por estresse hídrico, o ar é aspirado através da abertura da pontoação para o interior do vaso saturado de água. Adaptado de Hacke & Sperry (2001). des. Coníferas e folhosas com capilares estreitos são mais resistentes à cavitação. O fato das coníferas serem perenes nas regiões geladas indica alguma condutividade da sei- va: não há significativa cavitação no xilema dos ga- lhos que possuem traqueóides axiais estreitos. En- tretanto, ocorre cavitação nos galhos por estresse hídrico: o suprimento de água é interrompido pela baixa temperatura e a pressão no xilema diminui consideravelmente. Folhosas com porosidade em anel possuem galhos com poros largos (≥ 100 µm) e uma curta estação de crescimento em comparação com as de porosidade difusa. Poros estreitos do lenho tardio (e também traqueóides) providenciam engenhosamente uma condução mínima quando os poros largos apresen- tam cavitação (Fig. 84). 46 Figura 84. Poros largos do lenho inicial e poros estreitos do lenho tardio. As setas indicam o local das pontoações intervasculares no limite entre os dois lenhos. As escalas são 100 e 25 µm, res- pectivamente. Adaptado de Kitin et al (2004). Vasos estreitos com pontoações intervascu- lares com torus constitui um sistema auxiliar conduti vo de baixa eficiência, porém oferece grande resis- tência a cavitação. A natureza homoplástica do to- rus nas folhosas é provavelmente provocada por adaptações funcionais, de significado ecológico e fi- siológico não inteiramente conhecido. 10.2..2 Cavitação provocada por estresse hídrico A cavitação ocorre quando a diferença de pressão entre a água do xilema e o ar circunvizinho excede as forças capilares na interface ar-água. Sob essas condições o ar é aspirado para dentro do lúmen e as bolhas de ar formadas nucleiam a mudança para vapor. A água no xilema encontra-se sob uma pressão negativa muito elevada. Portanto, quando a disponibilidade de água no solo não é suficiente, a coluna ascendente de água rompe e os capilares ficam vazios. A maior quantidade de orifícios na parede celular localiza-se nas membranas das pontoações, sendo esses os possíveis locais de admissão de ar. O tamanho dos orifícios da membrana da pontoação que provoca a entrada de ar está relacionado às propriedades mecânicas da membrana (resistência e elasticidade, além da sua anatomia interna). Ou seja, o estado das membranas das pontoações, esticada ou “relaxada” influi no tamanho dos orifí- cios dessas membranas. Os orifícios de uma mem- brana “repousada” são consideravelmente menores do que os de uma outra estirada pelo ingresso de ar. Espécies de regiões mais quentes, com poros grandes, quando atingidas por geadas sofrem completa cavitação e morrem devido a total perda de condutividade. Nos traqueóides axiais os orifícios do mar- go, grandes, são incapazes de impedir a cavitação, tarefa realizada pelo torus aspirado. A entrada de ar ocorre quando o torus deixa a posição aspirada. A cavitação nas coníferas depende da diferença de pressão através do margo e das propriedades mecâ nicas da membrana. Os elementos condutores necessitam de paredes reforçadas para evitar o risco de implosão devido a elevada pressão de sucção. Grandes tensões de flexão surgem na parede dupla (t) entre o condutor saturado de água e o embolizado (Fig. 85). As paredes devem ser robustas o suficiente para resistir a tais esforços. Quanto mais espessa a parede dupla em relação a distância máxima da abertura do lúmen (b), mais reforçada estará contra a flexão, mantendo sua integridade estrutural. As coníferas possuem um fator de segurança contra implosão maior do que as folhosas devido a dupla função dos traqueóides axiais. Um denso conjunto de fibras auxilia os va- sos no transporte de água, protegendo-os contra o colapso. Uma densa matrix de fibras compensa áreas de considerável fragilidade devido a presença de poros largos ou abundância de poros racemi- formes. Madeira densa resiste melhor a pressão negativa nos condutores. Elevada densidade repre- senta alto custo de construção, reduzida taxa de crescimento e baixa capacidade de armazenamen- to. Não há relação entre o diâmetro dos capilares e a densidade nas folhosas e pouca nas coníferas. Ao contrário da provocada por congelamen- to, a cavitação pela seca apresenta fraca relação com os diâmetros dos capilares das coníferas e nenhuma com os das folhosas, onde depende das características da membrana da pontoação. Fig. 85. A) Tensões na parede do condutor por pressão negativa (Pi) em um lúmen saturado de água (sombreado). Tensão de flexão (bending stress) ocorre na parede comum entre um capilar satura- do e outro cavitado. Tensões de flexão estão re- lacionadas a espessura da parede dupla (t), a abertura máxima do lúmem (b) e a diferença de pressão (Pi – Po). B) Corte longitudinal da parede dupla entre um capilar saturado (sombreado) e outro cavitado. Adaptado de Hacke et al., (2001). Traqueóides saturados adjacentes aos vasos atuam como escudo, protegendo-os contra a entrada de ar. Os vasos estão embebidos em uma matrix de fibras mortas e ou vivas, ou adjacentes aos raios ou as “células de contato” (trocam solu- ções salinas com os vasos). Há evidências de que as células de contato apresentam elevada atividade enzimática na liberação de açúcar na seiva bruta ge rando pressões positivas nas madeiras de algumas árvores e ativo papel na reversão da cavitação. As árvores apresentam uma diminuição da condutividade da água do tronco em direção aos galhos secundários e as folhas. Segundo a “hipóte- se da segmentação” este declínio é uma adaptação na qual a cavitação fica restrita aos órgãos “inferio- res” distantes, sacrificados durante uma seca. Essa perda planejada de folhas e pequenos galhos alivi- 47 am a pressão na base da árvore, contribuindo para sua sobrevivência durante o período de seca. A cavitação varia não só entre galhos, mas também entre raízes e galhos. As raízes, principal- mente as pequenas, são mais susceptiveis que os galhos. Há uma correlação positiva entre o tamanho e o diâmetro dos vasos. Nas árvores com porosida- de em anel, os poros do lenho inicial e os das videi- ras possuem vários metros; nas com porosidade difusa e arbustos, são muito estreitos e abaixo de 1 metro. Comportamento semelhante ocorre nas gran- des raízes. O dilema eficiência-segurança também fixa o limite máximo para o tamanho dos vasos. Admitin- do-se que a membrana da pontoação é o principal componente da eficiência condutiva, a evolução dos vasos conduz a longos tubos que ofereçam baixa resistência condutiva. Nas folhosas, os diferentes tipos de células adjacentes a um vaso formam uma matrix condu tora com a devida importância funcional no transpor- te de água. Um conjunto de vasos apresenta uma maior eficiência condutiva do que um único vaso, alcançando longas distâncias. Entretanto, essa ca- racterística oferece pouca resistência à cavitação. A estrutura das pontoações é vital na susce- ptibilidade a cavitação por estresse hídrico: Orifícios grandes nas membranas das pontoações facilitam a condutividade. Entretanto, no caso das folhosas, permitem a propagação da embolia. Relação eficiência condutiva x resistênciada pare- de celular. Maiores e mais freqüentes menbranas de pontoações facilitam o transporte, porém requer uma parede secundária espessa. Grandes abertu- ras das pontoações aumentam a condutividade, porém aumentam o risco de implosão devido a pressão de sucção da água. Há evidências de que microcanais nas membranas das pontoações alteram-se quando as pectinas in- cham e desincham, pois atuam como hidrogéis. A forma e dimensões da câmara e da abertura da pontoação determinam o limite máximo no qual a membrana deforma sob pressão. As finíssimas membranas das pontoações inter- vasculares permitem a passagem de água enquanto previnem a entrada de bolhas de ar e xilófagos. Quando localizada dentro da câmara, as guarni- ções limitam o deslocamento da membrana, reduzin do a susceptibilidade da pontoação intervascular a entrada de ar através das membranas. Em determinadas espécies pontoações guarneci- das estão presentes no lenho tardio e ausentes no lenho inicial. A aparente simplicidade estrutural da madei- ra de coníferas ajusta-se a estratégia de crescimen- to a longo prazo, como também a cavitação por con- gelamento e o sucesso em ambientes frios. A baixa eficiência condutiva dos traqueóides axiais e as respectivas baixas capacidades de troca gasosa e fotossintética das coníferas representa vantagem sobre as folhosas. A magnitude das árvores é limitada pelas propriedades físicas da madeira, pela defesa contra a biodegradação e pela capacidade de conduzir água e carboidratos através dos xilema e floema ati- vos. Enquanto sua altura é limitada pelo transporte da água, ou seja, a pressão de sucção – dependen- do do diâmetro dos vasos - não pode exceder certo limite, (Fig. 86), seu diâmetro é ilimitado (Fig. 87). Por outro lado, a longevidade da árvore está relacionada com a manutenção da atividade e ajus- te da camada cambial e, produção de extrativos contra os xilófagos. O Pinus longaeva, com 4.900 anos, (Fig. 88), apresenta o câmbio morto na maior parte da circunferência e apenas uma faixa sobrevive. 10.3. Tendências ecológicas e evolutivas das carac- terísticas anatômicas Porosidade em anel comum nas folhosas tempera- das e raras nas tropicais. Diâmetro estreito dos poros associados a ambien- tes mais secos. Abundância de parênquima axial decresce com au- mento da latitude. Vasos e traqueóides vasculares estreitos com es- pessamento espiralado ocorrem frequentemente em áreas secas ou frias. Figura 86. Eucalyptus marginata. Árvore mais alta (140 m). Figura 87. Agathis australis. 7 m de diâmetro 48 Figura 88. Pinus longaeva, árvore mais antiga. Pontoações intervasculares com torus ocorrem em madeira com porosidade em anel, vasos estreitos (diâmetro < 20 μm) e climas temperados frios. Pontoações intervasculares guarnecidas tem ele- vada incidência em ambientes com altas taxas de transpiração ou altas tensões no xilema, como p. ex. florestas tropicais, sazonais e desérticas, suge- rindo que as guarnições reduzem a aspiração ou ruptura da membrana ao apoiá-la contra grandes pressões, podendo ainda, auxiliar na dissolução da embolia e na funcionalidade dos vasos. Ambientes frios ou montanhosos: Incremento na freqüência de vasos e espessa- mentos helicoidais Decréscimo no diâmetro e tamanho do elemento vascular. Planícies tropicais: Incremento no diâmetro dos poros e nas placas de perfuração simples Decréscimo na freqüência de vasos e nas placas de perfuração escalariforme e número de barras. Ambientes secos: Incremento em diâmetro e tamanho do elemento vascular, no espessamento da parede celular, nas placas de perfuração simples, nos vasos agrupados e dimorfismo nos vasos. Decréscimo no diâmetro e tamanho do elemento vascular e nas placas de perfuração escalarifor- me e números de barras. Ambientes tropicais mésicos: Alta incidência de placas de perfuração escalari- forme com muitas barras em vasos de paredes fi- finas, longos, estreitos e angulares. Geograficamente, o diâmetro dos poros aumenta em direção aos trópicos. Poros largos (> 200 µm) e poucos poros estreitos são encontrados na Amazônia. Entretanto, mesmo nos trópicos há um limite máximo para o diâmetro útil do vaso, pois se o poro perde a função, a condutividade diminui com o aumento do tamanho do vaso. nas regiões quentes prevalecem madeiras de co- res variadas e mais escuras que as de clima frio, onde predominam as “madeiras brancas”. 11. VARIABILIDADE DA MADEIRA Ocorre variação na estrutura e nas proprie- dades da madeira de espécie para espécie, na mesma espécie e na própria árvore. As causas des- sas variações são: · genéticas, · ambientais e · cambiais (idade do câmbio ao produzir lenho juve- nil ou maduro). 11.1 Madeira juvenil Madeira juvenil é aquela produzida pelo câmbio jovem; ocupa o centro de todas as árvores. Árvores jovens seriam totalmente de madeira juve- nil; árvores antigas possuem lenho maduro com o centro de lenho juvenil (Fig. 89). A transição de madeira juvenil para madura é gradual, ocorrendo o mesmo com relação às propriedades. É difícil de ser detectada com um simples exame. Figura 89. Lenhos juvenil, maduro e de compressão de uma conífera. Na zona do lenho juvenil, características celulares (p.ex., dimensões e ângulo das microfibri- las da camada S2) mudam relativamente rápido. No lenho maduro essas características são relativamen te estáveis. A duração do período de formação da made 49 ira juvenil varia de espécie para espécie, em média de 5 a 25 anos em algumas e até 1800 anos em outras. A madeira juvenil das coníferas apresenta: · qualidade inferior, · células mais curtas com paredes finas, · maior ângulo das microfibrilas da camada S2, · maior contração longitudinal, · baixa proporção de lenho tardio, · baixa densidade (de 10 - 15 %) e resistência (de 15 - 50 %), · alto teor de lignina, · mais grã espiral. Em folhosas americanas, a diferença entre lenho juvenil e maduro não é tão evidente como nas coníferas. A madeira juvenil das folhosas também apre senta células mais curtas com maior ângulo de S2. Normalmente ao afastar-se da medula, o diâmetro do poro aumenta e o número de poros por unidade de área diminui. 11.2. Taxa de crescimento Árvores de crescimento rápido apresentam anéis de crescimento largos e escassos por unidade de área; árvores de crescimento lento possuem anéis estreitos e numerosos por unidade de área (Fig. 90). Figura 90. Anéis de crescimento. À esquerda, crescimento rápido; à direita, crescimento lento. Influência da taxa de crescimento: · Nas coníferas um leve ou acentuado efeito na den- sidade depende de alteração da relação lenho inicial/tardio. · Nas folhosas com porosidade difusa nenhum efeito significativo ocorre com a densidade, ao contrário daquelas com porosidade em anel, onde a propor- ção de lenho inicial permanece constante e a do lenho tardio aumenta. Assim, dentro de certos limi- tes de crescimento, anéis mais largos apresentam maior percentagem de lenho tardio e, conseqüente mente, maior densidade. 113. Galhos Anatomicamente diferentes, apresentam células axiais mais curtas e de menor diâmetro, anéis de crescimento estreitos e densidade geral- mente mais alta. · Nas folhosas possui maior volume de vasos e ra- ios e menor de fibras. · Nasconíferas possui alto volume de raios e nume- rosos canais resiníferos pequenos. Em que pese a baixa qualidade para de- terminados fins, normalmente os galhos das folho- sas apresentam melhor aproveitamento. 11.4. Raízes Normalmente as raízes apresentam células de maior diâmetro, paredes mais finas, baixa densi- dade e resistência, alto teor de lignina e baixo de celulose. Nas folhosas possuem mais vasos e parên- quimas e poucas fibras de maior comprimento; os vasos mudam de porosidade: normalmente em anel no tronco e difusa nas raízes. Nas coníferas possuem traqueóides axiais de comprimento variável, menos canais resiníferos, mais lenho de compressão e grã espiral, maior ângulo das microfibrilas e maior volume de resina. As raízes podem ser utilizadas para folhea- dos decorativos e, principalmente, químicos. 13. RELAÇÃO ENTRE A ESTRUTURA ANATÔMI- CA DA MADEIRA COM SUAS PROPRIEDA- DES E COMPORTAMENTO TECNOLÓGICO 13.1. Densidade e resistência mecânica A densidade é talvez a característica tecnológica mais importante da madeira, pois dela dependem outras propriedades como resistência, grau de alte- ração dimensional, etc. O grau de resistência que se pode deduzir da den- sidade é, no entanto altamente modificado pela es- trutura histológica (comprimento das células, espes- suras das paredes, quantidade de pontoações, etc). As fibras constituem os elementos mais importan- tes na resistência mecânica da madeira de folhosas. Há uma estreita relação entre volume de fibras, den- sidade e resistência mecânica. Os vasos constituem pontos fracos, sendo que sua abundância e distribuição reduzem consideravel mente a resistência mecânica da madeira. O lenho com porosidade em anel apresenta uma resistência menor a determinados esforços do que o de porosi- dade difusa. O parênquima axial é um tecido frágil, cuja abun- dância (20 a 100 % na madeira de folhosas) e distri- buição (principalmente em amplas faixas contínuas), reduz consideravelmente a resistência da madeira. Normalmente o lenho com maior volume de raios contém um grande volume de fibras com paredes espessas, possuindo elevada densidade. Nas coníferas, o lenho tardio é geralmente mais resistente devido ao maior volume de material lenho so nas paredes de suas células. A percentagem de lenho tardio e a regularidade na espessura dos anéis de crescimento afetam a densidade e a resis- tência mecânica da madeira. 13.2. Durabilidade natural Resistência ou durabilidade natural é o grau de susceptibilidade da madeira ao ataque de agen- tes destruidores como fungos, insetos e brocas marinhas, ou seja, os chamados xilófagos. As madeiras de alta densidade são mais resis tentes aos xilófagos, pois apresenta uma estrutura 50 mais fechada e freqüentemente elevado teor de substâncias especiais nas paredes das células. Tais substâncias (sílica, alcalóides, taninos), em parti- cular no cerne, aumenta a durabilidade natural da madeira devido ao efeito tóxico sobre os xilófagos. À sílica atribui-se a maior durabilidade das madeiras em contato com a água do mar. A grande abundância de tecido parenquimático confere baixa durabilidade natural, pois é um tecido macio, de fácil penetração e possui conteúdos nutri- tivos armazenados em suas células (amidos, açúca- res, proteínas, etc.). O Parênquima axial paratraque al favorece o desenvolvimento de certos xilófagos que depositam seus ovos nas cavidades dos vasos e, ao eclodirem, as larvas alcançam facilmente os nutrientes. Os vasos largos e livres de conteúdos e tilos favo- recem a penetração de fungos e insetos. O cerne apresenta maior durabilidade natural, porém depende da qualidade preservativa dos extrativos presentes, das condições de exposição e do tipo de fungo. As madeiras escuras são em geral mais duráveis. A madeira constantemente seca pode durar indefi- nidamente. A madeira submersa não se deteriora significativamente: bactérias e certos fungos de podridão mole podem atacar madeira submersa, mas a deterioração resultante é muito lenta. 13.3. Permeabilidade Refere-se ao grau de facilidade de circula- ção de fluidos através de um material poroso sub- metido a um gradiente de pressão. É uma carac- terística importante sob o aspecto da secagem e preservação de madeiras. Em geral, madeiras de elevada densidade são mais difíceis de serem secadas e impregnadas com soluções preservantes. A maior entrada ou saída de líquidos se dá através dos capilares: os vasos nas folhosas e os traqueói- des axiais nas coníferas. O tamanho, abundância, distribuição e a presença ou não de substâncias obstrutoras nos poros influem no grau de permeabilidade das folhosas. O parênquima axial é mais permeável que as fibras. O lenho inicial é mais permeável que o lenho tardio. Na madeira a permeabilidade é maior no sentido axial do que no transversal O estado das pontoações areoladas das paredes dos traqueóides axiais (aspiradas ou não) é de grande importância no grau de permeabilidade da madeira de coníferas. A presença de substâncias especiais (gomas, resinas, látex, etc), canais celulares e intercelu- lares, pode afetar a penetração de preservativos e a secagem de madeiras por se liquefazerem, obstruin- do a passagem de fluidos. 13.4. Trabalhabilidade Refere-se a facilidade de se processar a madeira com ferramentas. Varia diretamente com a densidade: quanto mais baixa a densidade mais fácil de cortar a madeira. A obtenção de uma superfície lisa depende da densidade, grã irregular, depósitos minerais duros e madeira de tração. Madeiras com grã reta facilitam a obtenção de um bom acabamento superficial, ao contrário daquelas com grã irregular, que apresentam acabamentos ásperos. Madeiras excessivamente mole (baixa densidade) apresentam dificuldade de acabamento, resultando em uma superfície lanosa. Espécies de elevada densidade são difíceis de serem trabalhadas por desgastarem as ferramentas. A presença de substâncias especiais pode causar dificuldades nas operações de desdobro, por aderirem-se as serras ou facas dos equipamentos. A presença de carbonato de cálcio e sílica em abundância é capaz de tornar antieconômico o aproveitamento da madeira, pelos danos que produz nos equipamentos. 13.5. Alteração dimensional Por ser higroscópica, a madeira apresenta os fenômenos de contração e inchamento pela perda ou adsorção de água. A entrada de água entre as moléculas de celulose da parede celular provoca o afastamento das mes- mas e, como conseqüência, o inchamento. O proces so inverso produz a aproximação das moléculas de celulose, resultando na contração da madeira. Já que o inchamento e a contração ocorrem pelo ganho ou perda de água nas paredes celulares, madeiras que possuem em abundância células de paredes espessas (alta densidade) apresentam esses fenômenos em grau mais acentuado. 13.6. Colagem e revestimentos superficiais A textura da madeira tem grande impor- tância sob esse aspecto. Madeira com textura grossa absorve em grande quantidade as substân- cias que lhe é aplicada. No caso de pinturas, são necessárias várias demãos para se obter um bom acabamento. Na colagem, a excessiva absorção do adesivo pela superfície porosa pode causar uma má aderência, além do perigo de ultrapassagem da cola até a outra face do compensado, prejudicando a sua aparência. Madeira de estrutura muito fechada e superfície lisa apresentará deficiência de penetração do adesi- vo, reduzindo a área de colagem e ocasionando uma linha de cola fraca. A presença de substâncias especiais (canais secretores, células oleíferas,conteúdos nos vasos) pode dificultar o processo de colagem e a aplicação de revestimentos superficiais como pinturas, verni- zes, etc., pois impedem a aderência do adesivo ou inibem o processo químico de adesão (cura da cola). 13.7. Polpa e papel Madeira com grande volume de células de compri- mento longo é comumente preferida na fabricação 51 de polpa e papel em função das propriedades de resistência ligadas a esta característica. Para isso, deve apresentar elevada proporção de fibras nas folhosas ou de traqueóides axiais nas coníferas e pouco tecido parenquimático (formado de células curtas). Madeiras de densidade elevada possuem grande proporção de células com paredes espessas e rijas, mantendo sua forma tubular após o desfibramento, apresentando pouca área de contato entre elas, o que implica na redução da resistência mecânica. Origina papéis volumosos, grosseiros, porosos, com alta absorção e elevada elasticidade. Além disso, não há uma boa flutuação da pasta, há risco de afundamento, como também maior consumo de energia e desgaste dos equipamentos na operação de desfibramento. Ao contrário, as células provenien tes de madeiras de menor densidade se amoldam melhor, apresenta maior área de contato e conse- qüentemente maior resistência: produz um papel mais compacto, menos opaco e poroso, de superfí- cie homogênea e de maior resistência ao estouro (Fig. 91). A B Figura 91. Comportamento das células de madeiras de alta e baixa densidade. A – células de madei- ra de elevada densidade: pouca área de conta- to; B- células de madeira de densidade mais baixa: maior área de contato entre elas por se achatarem e se amoldarem melhor. A faixa ideal de densidade para a produção de papel situa-se entre 0,4 e 0,6 g/cm 3 . Nas coníferas, a proporção de lenho inicial e tardio constitui, talvez, o fator mais importante a influenciar as características do papel, tais como resistência, porosidade, capacidade de absorção, opacidade, cor, etc. A eficiência de penetração e difusão de substân- cias químicas nos traqueóides axiais depende do lúmen e do sistema de pontoações e a sua organiza ção; nos vasos depende da desobstrução, diâmetro e distribuição no lenho. A presença de canais secretores e conteúdos espe ciais como gomas, resinas, látex, etc., é indesejável por serem estranhas ao processo, causando problemas na operação de cozimento e por se depositarem nas peneiras, superfícies metálicas e filtros. Madeiras escuras comprometem a aparência do produto final ou aumentam o custo no processo de branqueamento. 13.8. Combustibilidade Determinada pela densidade e o teor de umidade. Madeiras de elevada densidade queimam melhor, uma vez que apresenta uma maior quanti- dade de matéria lenhosa por volume. A combusti- bilidade e o poder calorífico são altamente influen- ciados pelo teor de lignina e extrativos inflamáveis como óleos, resinas, ceras, etc. A presença de extra tivos é responsável pelo odor exalado durante a combustão. 14. DEFEITOS DA MADEIRA Defeitos são irregularidades, descontinuida- des ou anomalias estruturais, alteração químicas ou colorações normais que se apresentam no interior ou exterior da madeira e podem desvalorizar, preju- dicar, limitar ou impedir o seu uso. Depende do pon- to de vista do usuário, pois são inerentes a particu- laridades próprias da árvore. Podem ser: 14.1. Defeitos de secagem Ocorrem pela retirada natural ou artificial da água da madeira, dificultando seu reaproveitamento em uma fase posterior (Fig. 92). Figura 92. Contrações e deformações característi- cas de peças de madeira de acordo com a forma e localização no tronco. Durante a secagem normal a superfície da madeira seca primeiro e estando abaixo do psf con- trai, enquanto o interior está úmido, acima do psf. Isto provoca tração na superfície e compressão no interior (Fig. 93). Se o esforço exceder a tração per- pendicular das células, haverá rachaduras superfici- ais. Se a compressão exceder a das células do interior, haverá colapso. Então, a contração ocorre antes da peça inteira estar a um teor de umidade uniforme abaixo do psf: a perda de umidade ocorre primeiro na superfície. Com a superfície seca, a umi dade movimenta-se do interior para o exterior. Há duas maneiras de deslocamento da água: fluxo de água livre nos lumens das células e difusão de molé culas tanto da água higroscópica como do vapor d’água nos lumens das células. A difusão ocorre apenas abaixo do psf. Continuando a secagem, o in terior perde umidade enquanto a superfície perma nece “imóvel”, invertendo as tensões: a superfície fi- ca sob ação de compressão, enquanto o interior sob ação de tração, contrai. Essa distribuição de ten- sões pode ocasionar o aparecimento de rachaduras tipo favos de mel. O deslocamento da umidade é 12 a 15 vezes maior axial do que transversalmente. 52 Figura 93. Distribuição da água na madeira. Os principais defeitos durante o processo de secagem são os empenos, as rachaduras, o colapso e o endurecimento superficial (Fig. 94). 14.1.1 Empeno – é toda alteração sofrida pela madeira em relação ao seu plano original, ou seja, é a deformação que pode sofrer uma peça de madeira pela curvatura dos seus eixos longitudinal, transver- sal ou ambos. Os diversos tipos de empenos podem ocorrer por diferenças de contrações entre os anéis de crescimento, madeira juvenil e adulta, cerne e alburno, desvios da grã e presença de madeira de reação. São cinco os tipos de empenos: Encanoamento – ocorre devido a secagem mais rápida de uma face ou quando uma face se contrai mais que a outra mesmo com secagem uniforme, em função do plano em que foi feito o corte da peça de madeira (radial ou tangencial); Torcimento - as causas podem ser as anteriores ou pela combinação de contrações diferentes e desvios da grã (espiralada, diagonal, entrecruzada, ondula- da); Figura 94. Principais defeitos de secagem. Arqueamento - ocorre pela diferença de contração axial entre laterais da mesma peça de madeira; Encurvamento (abaulamento) - ocorre devido às diferenças de retração nas faces de uma peça de madeira quando uma delas seca mais que a outra, além de irregularidades da grã e tensões desenvolvi das durante o crescimento da árvore; Diamante – ocorre em peças de seção quadrada, resultado da diferença entre as contrações tangen- cial e radial, quando os anéis de crescimento vão, diagonalmente, de um canto a outro da seção. 14.1.2. Rachaduras - aparecem como conseqüência da diferença de retração nas direções radial e tan- gencial da madeira e de diferenças de umidade entre regiões contíguas de uma peça. Essas diferen ças levam ao aparecimento de tensões que, tornan- do-se superiores à resistência dos tecidos lenhosos, provocam a ruptura da madeira. As rachaduras, for- madas no início e acentuadas durante a secagem, são comuns nas madeiras de densidade mais alta, nas menos permeáveis e em peças mais espessas,. Podem ser evitadas mediante a secagem lenta e uniforme da madeira. Os tipos de rachaduras são: Rachaduras de topo (fendas) - aparecem nas extre midades das peças, causadas pela secagem mais rápida dessas regiões em relação ao resto da peça. Nesse caso, os extremos começam a contrair rapidamente e, como o resto da peça não acompa- 53 nha, ocorrem as rachaduras, que em casos mais sérios pode transformar-se em verdadeirasfendas; Rachaduras superficiais - normalmente ocorrem no período inicial de secagem, principalmente quando a umidade relativa do ar atinge valor muito baixo (< 50%) gerando, assim, uma rápida evaporação da superfície. Essas rachaduras podem aparecer quan- do as condições de secagem são muito severas, isto é, baixas umidades relativas, provocando a rápi- da secagem das camadas superficiais até valores inferiores ao psf, enquanto as camadas internas es- tão acima do psf. Como as camadas internas impe- dem as superficiais de se retraírem, aparecem ten- sões que, excedendo a resistência à tração perpen- dicular às fibras, provocam o rompimento dos teci- dos lenhosos. Rachaduras internas ou em favos de mel - resultam de rachaduras superficiais que se fecha- ram ou de rupturas por tração no interior da peça; aparecem principalmente em madeiras mais densas quando secam a altas temperaturas e cuja resistên- cia à tração transversal é inferior as tensões de se- cagem. Podem também estar associada ao colapso e ao endurecimento superficial. Em muitos casos, este tipo de defeito não é visível na superfície e no topo da peça e, somente após o processamento (corte), poderá ser observado. Uma vez desenvol- vidas, as rachaduras internas não podem ser elimi- nadas e, na grande maioria dos casos, a madeira será inutilizada. 14.1.3. Colapso - é caracterizado por ondulações nas superfícies das peças, que se apresentam bas- tante distorcidas (Fig. 95). A principal causa do colapso é a tensão capilar, que se manifesta na fase inicial de secagem quando a umidade da madeira está acima do psf. Os fatores que influenciam o co- lapso são pequeno diâmetro dos capilares e das pontoações, altas temperaturas no início da seca- gem, baixa densidade e alta tensão superficial do líquido que é removido da madeira. O desenvolvi- mento do colapso requer considerável número de células completamente saturadas, não havendo espaço para o ar, além de baixa permeabilidade. A intensidade de colapso aumenta com a temperatura; para diminuí-la deve-se reduzir a temperatura de secagem até a madeira atingir o psf. A temperatura no início não deve ultrapassar 50 o C. Figura 95. Colapso. 14.1.4. Endurecimento superficial - é causado pelos esforços de tração e compressão que ocorrem na madeira durante o processo de secagem. Este defe- ito é devido a secagem muito rápida e desuni- forme. Essa situação permanece mesmo depois da madeira atingir um teor uniforme de umidade. O pro- cesso de endurecimento superficial pode originar rachaduras internas tipo favos de mel. Pode ser reduzido ou eliminado se ao final da secagem a madeira for submetida a um tratamento com vapor (condicionamento), deixando-a exposta por determi- nados períodos de tempo a elevadas umidades relativas. 14.2. Defeitos na estrutura anatômica 14.2.1. Nós Nó é uma porção do ramo de uma árvore incorporada à peça de madeira, com propriedades diferentes da madeira circundante (Fig. 96). Os nós podem ser: Nó firme ou vivo - fica firmemente retido na madeira seca em condições normais. Corresponde a época em que o ramo esteve fisiologicamente ativo na árvore, havendo uma perfeita continuidade de seus tecidos com os do tronco. Nó morto ou solto - não fica firmemente retido na madeira seca. Corresponde a um galho que morreu e deixou de participar do desenvolvimento do tron- co. Não há continuidade estrutural e a sua fixação depende da compressão exercida pelo cresci- mento diametral do fuste. Os nós são mais densos, escuros e lignifica- dos do que a madeira circundante e por isso mesmo mais duros e quebradiços. Dificultam a trabalhabili- dade e apresenta deformação desigual da madeira normal. Reduz acentuadamente as propriedades da madeira, principalmente à tração e flexão. Pode apresentar efeito decorativo. 14.2.2. Lenho de reação O esforço assimétrico a que está submetido um tronco ou galho produz células diferentes das normais, com o objetivo de reagir ao esforço que provoca essa assimetria para retornar a sua posição normal. É o mecanismo adotado pela árvore para manter ereto o tronco inclinado ou ângulos dos ga- lhos em resposta à gravidade e distribuição de hor- mônios (auxinas). Comum nas árvores com tronco curvo, em encostas acentuadas ou na base dos ramos. Pode estar presente em árvores que apresentam troncos cilíndricos e retos. O lenho de reação diferencia-se física, ana- tômica, química e mecanicamente do lenho normal. Coníferas e folhosas apresentam comportamento completamente distintos na formação do lenho de reação. As coníferas formam lenho de compressão e as folhosas, de tração (Fig. 97). 14.2.2.1. Lenho de compressão Forma-se no lado inferior da inclinação dos troncos ou ramos de coníferas, portanto no lado su- jeito ao esforço de compressão. Apresenta cresci- mento excêntrico, lenhos inicial e tardio indistintos (transição gradual), traqueóides axiais mais curtos, poucas e pequenas pontoações, os do lenho tardio possuem paredes mais espessas (até duas vezes), 54 Figura 96. Os diferentes tipos de nós na madeira. Figura 97. Lenho de reação em folhosas e coníferas. madeira sem brilho e mais escura que a normal. Os traqueóides axiais apresentam seção transversal arredondada formando espaços intercelulares entre eles e rachaduras oblíquas em suas paredes, afe- tando consideravelmente a resistência da madeira (Fig. 98). Possui propriedades e características bem distintas da madeira normal: extrema dureza maior densidade e menores propriedades de re- sistência ausência da camada S3 da parede celular sulcos (fibrilas) espiralados e aumento do ângulo das microfibrilas em S2 camada S1 mais espessa que o normal alta resistência à compressão e baixa à tração incremento na contração axial (1-2 %) devido ao aumento do ângulo das microfibrilas em S2 comportamento desigual e quebradiço baixa trabalhabilidade com superfície sedosa. coloração depreciativa e anormalmente alto teor de lignina e baixo teor de celulose, afetando a polpação química. A madeira oposta a de compressão apre- senta: propriedades diferentes da normal maior ângulo das microfibrilas menos lignina do que o lenho de compressão mais celulose de elevada cristalinidade regiões cristalinas maiores a b c d Figura 98. a) Seção do tronco. b) e d) Traqueóides axiais de seção arredondada, espaços intercelulares entre eles e rachaduras nas paredes; c) e d) paredes com sulcos espiralados. 55 14.2.2.2. Lenho de tração Situa-se no lado superior da inclinação dos troncos ou ramos de folhosas, sujeitos aos esforços de tração (Fig. 97 e 99). Difícil de ser constatado quando seco. Apresenta crescimento excêntrico, colora- ção distinta, mais clara, brilhante e superfície felpu- da (Fig. 100). Vasos mais curtos e menos numero- sos. Fibras com lumens pequenos e espessa cama- da gelatinosa nas paredes (denominadas fibras gelatinosas), caracterizando e conferindo à madeira um brilho especial. A camada gelatinosa é celulo- se quase pura, apenas levemente lignificada. Possui propriedades e características bem distintas da madeira normal: elevada densidade fraca adesão entre as paredes primária e a secun- dária camada S1 mais fina que o normal microfibrilas da camada gelatinosa quase aproxima damente paralelas ao eixo principalFigura 99. À esquerda, localização do lenho de tração. Ao centro e a direita, fibras gelatinosas. Figura 100. Madeira de tração apresentando superfície felpuda após serragem. Alta resistência à tração e baixa à compressão e a flexão quase ausência de lignina e elevado teor de celulo- se elevada instabilidade dimensional (principalmente axial) difícil trabalhabilidade, apresentando superfície ás- pera e lanosa compensados empenados, corrugados e rachados coloração anormal e depreciativa e polpação difícil e baixa qualidade do papel. 14.3. Danos causados por esforços mecânicos 14.3.1. Tensões de crescimento Os troncos e ramos das árvores encon- tram-se normalmente sob forte tensões de cresci- mento. As células produzidas pelo câmbio, durante o curto período de amadurecimento, apresentam mudança drástica de comportamento mecânico na parede celular – de baixa rigidez e elevada elastici- dade para elevada dureza e baixa deformação – expandindo transversalmente e contraindo axialmen te. No entanto, a forte adesão da célula jovem à ma- deira formada anteriormente impede a contração axi al, provoca tração axial e compressão tangencial na parede e desenvolve um estado de tensões como mostra a Fig. 101. Na direção radial as tensões são quase ilimitadas. A soma das tensões de sustenta ção e amadurecimento é denominada de tensões de crescimento. O retorno do tronco a sua posição normal e estável origina tensões de crescimento. Há dois tipos de tensões de crescimento: Tensões axiais – Nas camadas externas do tronco ocorrem tensões de tração; para compensar, no in- terior do fuste ocorrem tensões de compressão. Esforços de flexão provocados p.ex., pelo vento, representam um perigo especialmente às regiões da árvore opostas ao esforço, onde a madeira sofre tensão de compressão. Tensões transversais – Comportam-se de maneira inversa, de forma que o interior apresenta tensões de tração e mais externamente, de compressão. Quando a árvore está íntegra, há uma com- pensação entre as tensões internas e externas do tronco, ou seja, ocorre equilíbrio. Porém o abate, seccionamento ou desdobro pode liberá-las, ocasio- nando fendas e deformações muitas vezes exage- radas (Fig. 102). Árvores com tensões de crescimento eleva- das possuem maior comprimento de fibras, de va- sos, de espessura da parede celular, de contração volumetrica e de módulo de elasticidade, e menor 56 Figura 99. Distribuição das tensões de crescimento. À esquerda, no tronco. À direita, na parede celular. proporção de lignina do que aquelas com tensões inferiores. As tensões axiais são 10 vezes superiores as transversais e, dentre essas, as tangenciais são maiores que as radiais. As tensões aumentam com o crescimento da árvore, com o desvio do centro de gravidade e com a reorientação frequente do tronco. Os efeitos das tensões de crescimento du- rante o desdobro variam segundo a posição que ocupa o pranchão ou tábua no tronco (Fig. 100). Peças de madeira serrada de espessura variável é consequência de movimentos produzidos pelo tronco enquanto ocorre o desdobro. 14.3.2. Falhas de compressão É o rompimento interno do lenho, as vezes Figura 102. Deformações provocadas pelas tensões de crescimento antes e após o desdobro. perceptível apenas ao microscópio, que surge na madeira serrada como linhas quebradas claras, dispostas perpendicularmente à grã. Observam-se também como manchas escuras envolvendo o tecido afetado, em conseqüência do afluxo anormal de goma ou resina. Esse defeito resulta de micro-rupturas e de- formações nas paredes celulares, provenientes da compressão acima do limite elástico, ocasionada por traumatismo produzido pelo vento, peso de ne- ve, queda de árvore sobre outra ou esforço que provoque acentuada curvatura do tronco sem quebrar. As falhas de compressão constituem um gra ve defeito, pois afetam profundamente as proprieda- des mecânicas da madeira, fazendo com que esta quebre inesperadamente. Bastante comum em madeiras de guapuru- vu e Angelim-pedra. 14.3.3. Aceboladura Fenda circular que ocorre no interior do tron- co. Corresponde a uma zona frágil em decorrência de um espaçamento brusco e exagerado entre anéis de crescimento (Fig. 103). Danos mecânicos externos ou tensões de crescimento provocam este defeito, podendo inutilizar completamente a madeira. Figura 103. Aceboladura. 14.3.4. Bolsas de resina ou de goma Quando a cavidade do defeito anterior é preenchida com resina ou goma têm-se as chama- das bolsas de resina ou goma (Fig. 104). Resultam 57 de fendas tangenciais no câmbio praticadas por esforços mecânicos. Afeta as propriedades de resis- tência e a aparência da madeira, além de preju- dicá-la para folheados e compensados. Apresentam zonas de lenho translúcido ou manchas que podem liquefazer quando aquecidas no processo industrial. 14.4. Outros defeitos 14.4.1. Esmoada (quina morta) É o canto arredondado, formado pela curva- tura natural do tronco (Fig. 105). Caracteriza elevada proporção de alburno. Defeito ocasionado no desdobro, pois o pranchão e posteriormente a tábua, apresentam vestígios de casca, mostrando claramente a seção circular do tronco. 15. MADEIRAS POTENCIALMENTE TÓXICAS Figura 104. Bolsas de resina Figura 105. Esmoada. 16. PROCEDIMENTOS EM ANATOMIA DA MADEI- RA Os procedimentos a serem adotados pelo Laboratório de Anatomia da Madeira do DCFL- UFRPE são as recomendações constantes na Série Técnica n° 15 do Laboratório de Produtos Florestais do IBAMA “Normas de procedimentos em estudos de anatomia de madeira: I. Angiospermae. II. Gimnospermae.” de 1991, que tem o objetivo de orientar e indicar os procedimentos a serem adota- dos em análises anatômicas e de caracteres gerais de madeiras de folhosas. Aceitas amplamente como Norma sobre o tema, será transcrita nesse capítulo, com as necessárias adaptações e atualizações. 16.1. Aparelhagem e equipamentos micrótomo de deslizamento com navalhas. afiador de navalhas. suporte de navalhas descartáveis. navalhas descartáveis apropriadas. . navalha manual de aço com fio adequado. autoclave (até 3 atm) ou outro meio de amoleci- mento. instrumentos de corte adequados à retirada das amostras e de corpos-de-prova. lupa de 10x com escala para macroscopia. estereomicroscópio 20x ou mais. microscópio óptico e acessórios para a realização de medições e contagens dos elementos estrutu- rais. equipamentos de fotomacro e fotomicrografias. estufa com termoregulador para operar a várias temperaturas. recipientes para tratamento de amostras e corpos de-prova. vidraçaria, lâminas, lamínulas e recipientes para manipulação dos cortes e material dissociado. reagentes e produtos químicos. equipamentos e programas de informática para tratamento de imagens e medições celular. 16.2. Coleta, preparação e preservação de amos- tras de madeira As amostras devem ser provenientes de material botânico, devidamente identificado, de acordo com as técnicas usuais. A madeira corres- pondente ao indivíduo deve ser incorporada a uma xiloteca, preferencialmente registrada no Index Xyla- rium, Ao não dispor de material dendrológico, a descrição deve ser citada na metodologia. Todo material deverá ter uma ficha com dados do local, 58 data de coleta, nome ou número do coletoralém de informações botânicas e ecológicas. A coleta da amostra pode ser no tronco ou no galho. No caso de árvores, deve ser retirada pre- ferencialmente no DAP (1,30 m). Em arbustos com menos de 3 m de altura ou árvores que se esga- lham à pequena altura, a amostra deve ser retirada logo abaixo da primeira bifurcação. Na ocorrência de sapopemas, a amostra deve ser coletada acima da inserção dessas raízes tabulares no tronco. As amostras devem conter casca, alburno e cerne. Quando a árvore não pode ser abatida, a amostra deve ser retirada com o auxílio de um trado ou equipamento similar, com diâmetro adequado às mensurações. A descrição dos caracteres gerais deve ser realizada em amostra de dimensão suficiente. A dis- tinção do cerne e alburno é melhor observada na seção transversal de um disco de madeira, do qual também pode ser obtido os outros cortes necessári- os à observação. Para verificar cor, grã, brilho e desenho, a amostra deve ser orientada nos sentidos longitudinais radial e tangencial. As amostras devem ter dimensões mínimas de 5 X 5 cm de seção trans- versal e 10 cm na direção longitudinal. Quando não for possível obter nestas dimensões, mencionar na metodologia e assegurar-se que esta seja a mais representativa possível. A textura pode ser verifica- da em blocos utilizados para análise macroscópica, ou no topo das amostras anteriormente menciona- das. Pode-se utilizar amostra proveniente de testes físicos e mecânicos, devidamente orientada. Os corpos-de-prova para análises macro e microscópica devem ter dimensões adequadas ao porta-objetos do micrótomo. As dimensões mais comuns são: 1,5 cm na direção tangencial 2,0 cm na direção radial 3,0 cm na direção axial Quando necessário, os corpos-de-prova de- vem ser tratados com método apropriado para amo- lecimento ou endurecimento; enquanto não forem levados ao micrótomo, devem permanecer imersos em solução conservadora. 16.3. Descrição dos caracteres gerais Os caracteres gerais e não anatômicos da madeira devem ser observados na madeira seca ao ar (temperatura ambiente). • Cerne-alburno Distinção pela da cor: distintos pouco distintos indistintos Incluir diâmetro do disco e, quando possível, mencionar dimensões ou percentagem de alburno em relação ao cerne. Em caso de crescimento irre- gular, mencionar a aparência e a forma do cerne, bem como a presença de cerne falso. • Cor Deve ser observada em planos longitudinais recém-polidos, preferencialmente na superfície tan- gencial. A cor deve ser especificada utilizando-se uma escala de cores apropriada, a exemplo da Munsell Soil Collor Charts. Distintos, descrever sepa radamente a cor do cerne e alburno. • Brilho Observado nos planos longitudinais e sempre no mesmo local, com iluminação natural: sem brilho com brilho acentuado moderado • Odor Analisado em amostra seca recém-polida ou li- geiramente umedecida. Sempre que possível comparar a odores conhecidos: imperceptível perceptível característico agradável desagradável Advertência: não provar o gosto de madei- ra. Pode provocar reações alérgicas graves. • Densidade básica É a relação entre o peso da madeira completa- mente seca e o seu volume verde, em g/cm³. Pode ser: baixa < 0,50 média 0,50 a 0,72 pesada > 0,72 • Resistência ao corte manual Dado subjetivo, verificar o esforço manual exer- cido em ferramentas afiadas ao cortar na direção transversal. macia moderadamente dura dura • Grã Refere-se à direção ou paralelismo dos elemen- tos celulares axiais em relação ao eixo longitudi- nal do tronco (ou peças de madeira): direita cruzada, entrecruzada ou reversa inclinada helicoidal ondulada Observação: uma espécie pode apresentar mais de um tipo de grã. Avaliar em três ou mais a- mostras. • Textura – refere-se às dimensões, distribuição e abundância relativa dos elementos constituintes do lenho observados no plano transversal, conside- rando ainda, a frequência dos poros e a quantida- quantidade e distribuição dos parênquimas. fina – poros com diâmetro tangencial < 100 µm e parênquima axial escasso e ou invisível a olho nu. média – poros com diâmetro tangencial de 59 100 a 300 µm e parênquima visível ou invi- sível a olho nu. grossa – poros com diâmetro > 300 µm; madeira com raios muito ou extremamente largos e parênquima muito abundante é ti- da como grossa, independente do diâme- tro do poro < 300 µm. • Figura Observada nos planos axiais, tem origem nas camadas de crescimento, cor, grã, orientação do corte, parênquimas radial e axial, linhas vascu- lares, fibras e agentes biológicos manchadores. • Camadas de crescimento – podem ser: distintas pouco distintas indistintas. 16.4. Descrição macroscópica Para uma descrição didática, consideram-se caracteres macroscópicos aqueles que, para melhor visualização, necessitam de um aumento de até 10x. As descrições devem ser objetivas e consisten- tes, mencionando as características presentes e chamando a atenção das ausentes, quando forem importantes para o objetivo do trabalho. Os caracteres anatômicos, apresentados a seguir, devem ser usados nos casos em que se rea- liza exclusivamente descrição ou análise macroscó- pica. Citar, apenas para cada um dos elementos estruturais, a visibilidade a olho nu e sob lente de 10x. Plano transversal • Parênquima axial visibilidade visível a olho nu visível somente a lente de 10x invisível mesmo sob lente de 10x disposição apotraqueal difuso difuso em agregados paratraqueal escasso vasicêntrico aliforme losangular de extensão linear confluente unilateral faixas largas estreitas ou linhas reticulada escalariforme marginal ou simulando faixas marginais • Raios visibilidade visíveis a olho nu . visíveis apenas sob lente de 10x invisíveis mesmo sob lente de 10x largura finos............................menor que 100um médios........................de 100 a 300um largos..........................maior de 300um Observação: Classificar a largura de acordo Com os intervalos da escala macroscópica. frequência: número de raios por mm linear. muito poucos...............menos de 4 unidades poucos........................de 4 a 12 unidades numerosos...................mais de 12 unidades • Poros visibilidade visível a olho nu visível apenas sob lente de 10 invisível mesmo sob lente de 10 diâmetro tangencial pequenos....................< 100 μm médios.......................de 100 a 200 μm grandes......................> 200 μm frequência: número de poros por mm² muito poucos.............< 5 unidades poucos...................... 5 a20 unidades numerosos................. 20 a 40 unidades muito numerosos........> 40 unidades Em poros múltiplos, todos são contados indivi- dualmente. porosidade em anéis porosos em anéis semiporosos difusa arranjo tangencial diagonal e ou radial dendrítico ou chamas agrupamento de vasos solitários (90% ou +) múltiplos em cacho ou racemiforme conteúdo - mencionar se os poros estão ou não obstruídos e qual o aspecto e a cor do conteúdo. placa de perfuração simples múltiplas escalariformes outras Observação: as placas só deverão ser anota- das caso forem bem visualizadas. • Camadas de crescimento distintas individualizadas por zonas fibrosas tangenciais mais escuras individualizadas por parênquima marginal 60 individualizadas por distribuição dos poros em anéis porosos ou semiporosos indistintas • Canais secretores axiais mencionar quando presentes; descrever forma e localização • Máculas medulares mencionar quando presente. • floema incluso mencionar quando presente concêntrico difuso Plano axial tangencial • Raios visibilidade visível a olho nu visível somente a lente de 10x invisível mesmo sob lente de 10x altura baixos....................< 1mm altos.......................> 1mm distribuição: estratificados não estratificados listrado de estratificação regular irregular listras por mm mencionar número médio linhas vascular retilíneas irregulares Mencionar se as linhas vasculares estão ou não obstruídas e qual o aspecto do conteúdo. canais secretores radiais mencionar quando presentes. Plano axial radial • Espelhado dos raios constrastados pouco constrastados 16.5. Descrição microscópica Em casos de descrição microscópica, não há necessidade da descrição macroscópica. • Vasos (poros) porosidade em anel poroso - os vasos do lenho inicial são distintamente maiores que os vasos do lenho tardio do mesmo anel e do anel precedente, for- mando um anel bem distinto. em anel semiporoso – os vasos do lenho ini- cial são distintamente maiores que os do lenho tardio do anel precedente, mas existe uma mu dança gradual na parte intermediária do lenho tardio, dentro do mesmo anel. difusa - os vasos possuem mais ou menos o mesmo diâmetro, através do anel. Observada na maioria das espécies tropicais. arranjo tangencial - os vasos estão em arranjo per- pendicular aos raios, formando linhas tangenci- ais curtas ou longas, podendo ser retas ou on- duladas. diagonal e/ou radial: os vasos estão em arran- jo radial ou intermediário entre radial e tangenci- al. chamas ou dentrítico: os vasos estão em ar- ranjo ramificado no sentido radial e tangencial. tangencial. agrupamentos solitários múltiplos em cachos Observação: considerar os poros exclusivamen- te solitários quando 90% ou + destes se encon- tram sem contato com outros poros na seção transversal. Mencionar a percentagem de cada tipo e especificar os predominantes. freqüência número de vasos por mm² - mencionar os va- lores mínimo, médio, máximo e desvio padrão. diâmetro tangencial do lúmen o diâmetro é medido em micrômetros, na se- ção transversal. Em madeiras com anéis poro- sos e semiporosos, efetuar a medição no plano radial, para abranger a maior variabilidade den- tro da camada de crescimento. Em poros múlti- plos, medir o maior elemento. Nas madeiras com dois tamanhos distintos de vasos, especi- ficar a existência de duas classes de tamanho e realizar as medições separadamente. Observação: o diâmetro deve ser medido na se- ção transversal, excluindo a espessura da pare- de. Mencionar os valores mínimos, médios, má- ximos e desvio padrão. forma da seção: arredondada angular comprimento dos elementos vasculares em μm Observação: medir o comprimento total de cada elemento vascular, de preferência em matérial macerado. Mencionar os valores mínimos, mé- dios, máximos e desvio padrão. apêndices - verificar em material macerado ausentes presentes em uma extremidade em ambas as extremidades 61 detalhes da parede interna . espessamentos helicoidais . estriações . ornamentações placas de perfuração simples múltiplas escalariforme (indicar nº médio de barras) reticulada foraminada radiada outros tilos abundantes presentes, mas não abundantes Observação: Os tilos podem ter paredes finas e ou grossas/esclerosadas com ou sem pontua- ções, com ou sem amido, cristais, resinas, go- mas, etc. depósitos cor abundância localização Observação: É essencial verificar a cor dos conteúdos em cortes não submetidos à clarifi- cação e coloração, pois além de mascarar a cor, existe a possibilidade de aglomerados de corante causarem confusão com os depósitos. pontoações intervasculares arranjo escalariforme opostas alternas Pontoações de transição podem ser indicadas por combinação de três arranjos. Indicar o tipo predominante. forma – mencionar o tipo predominante: arredondadas estendidas poligonais ornamentações: presentes ausentes diâmetro tangencial em µm Mencionar os valores mínimos, médios, má- ximos e desvio padrão. Fazer medições na parte mais larga da pontoação, geralmente na direção horizontal. pontoações raio-vasculares Descrever as formas observadas, comparando- as com as intervasculares e mencionar as mais freqüentes. pontoações parênquimo-vasculares Descrever as formas observadas, comparando- as com as intervasculares e mencionar as mais freqüentes. madeiras sem elementos vasculares Com a presença de elementos traqueais não perfurados, parênquima e distinguindo-se das coníferas pelos raios multisseriados altos. • Fibras fibras libriformes – fibras com pontoações simples e areoladas muito pequenas (< 3μm). fibrotraqueóides – fibras com pontoações distinta- mente areoladas (> 3 μm). pontoações das fibras nas paredes radial e tan- gencial ou somente na radial. fibras septadas e ou não septadas. faixas de fibras semelhantes aparênquimas axi- ais alternadas com fibras normais. fibras gelatinosas. comprimento muito curtas ≤ 900 μm curtas 900 a 1600 μm longas ≥ 1600 μm Observação: Medir o comprimento de, no mínimo, 25 fibras em material macerado, obtido no tronco adulto e determinar os valores mínimo, máximo, média e desvio padrão. Em madeiras com anéis de crescimento distintos, quando possível, retirar amostras no meio do anel. espessura da parede em μm: fibras de paredes delgadas – lúmen, no míni- mo três ou mais vezes mais largo que o dobro da espessura da parede. fibras com paredes delgadas a espessas – lú- men no máximo três vezes o dobro da espes- sura da parede, mas distintamente perceptível. fibras muito espessas – lúmen quase totalmen- te imperceptível. espessamentos helicoidais Paredes internas com relevo proeminente seme- lhante aos que ocorrem nos vasos. • Parênquima axial ausente presente apotraqueal difuso difuso em agregados paratraqueal escasso vasicêntrico aliforme linear losangular confluente unilateral . faixas faixas com mais de três células de largura faixas estreitas ou linhas com menos de três células de largura reticulado 62 escalariforme marginal a marginal irregular Observação: devem ser observados na seção transversal. Mencionar o tipo de parênquima mais freqüente. tipos de células de parênquima fusiformes seriado Observação: a observação deve ser feita na seção tangencial e indicado o tipo mais fre- quente e o número de células por série. Pa- rênquima fusiforrme é pouco freqüente e, ge- ralmente, ocorre em madeiras com estrutura estratificada e elementos axiais curtos. disposição das células de parênquima (seriado e fusiforme) estratificados (citar o número de linhas d es- tratificação por mm) não estratificados • Raios ausentes presentes largura dos raios (em número de células) unisseriados multisseriados Mencionar a freqüência de cada um, se ocor- rerem ambos ou não. Para os raios multisse- riados determinar a largura na seção tangenci- al, contando o número de células na parte ma- is larga do raio perpendicular ao seu eixo. Em madeiras de raios muito largos, a largura pode ser referida em µm. altura em mm Medir a altura total do raio na seção tangencial ao longo do eixo do raio. Medir a altura ape- nas em raios que não sejam fusionados. Men- cionar os valores mínimos, médio máximo e desvio padrão. freqüência por mm linear O número de raios por mm deve ser determi- nado na seção tangencial, ao longo de uma li- nha perpendicular ao eixo. Mencionar os valo- res mínimos, médios, máximos e desvio pa- padrão. composição celular dos raios homocelulares - compostos por um único tipo de célula. todas as células procumbentes todas as células quadradas/eretas heterocelulares - são compostos por dois ou mais tipos de células. Descrever citando: tipos de células localização de cada tipo número de fileiras marginais presença de células latericuliformes envolventes outras Observação: observar as células procum- bentes, eretas e quadradas na seção radial; para observar as células envolventes, a se- cão tangencial. células perfuradas de raios As células de raios com as mesmas dimen- sões ou mais altas que as células adjacentes, mas com perfurações que, geralmente, estão nas paredes laterais, conectando dois vasos em cada lado do raio. (IAWA Committee, 1989). raios fusionados raios agregados raios de dois tamanhos distintos • Traqueóides traqueóides vasculares Células não perfuradas, assemelhando-se em tamanho, forma, pontoações e ornamentações das paredes a elementos vasculares estreitos e interligados a eles. traqueóides vasicêntricos Células não perfuradas, com pontoações distin- tamente areoladas em suas paredes tangenciais e radiais, presentes ao redor dos vasos, dife- rentes do tecido fibroso, muitas vezes mas não sempre, de forma irregular. • Canais intercelulares canais intercelulares normais axiais canais intercelulares de origem traumática Observação: Mencionar a ocorrência e localiza- ção desses canais. É possível a ocorrência de ambos numa mesma madeira. • Canais celulares Mencionar ocorrência e localização. laticíferos - tubos contendo látex, amarelo cla- marrom ou incolor. Pode ser axial ou radial. Si- nônimo: tubo ou canal de látex. tubos taniníferos - tubos contendo taninos, ge- ralmente de cor vermelho amarronzado. • Cistos glandulares Mencionar ocorrência e localização. • Estruturas estratificadas Observar no plano tangencial. Mencionar se a es- tratificação é regular ou irregular e qual tecido es- tá estratificado. • Cristais Descrever a forma das inclusões minerais, ta- manho, localização e o número por células. • Sílica Descrever a forma, localização e o número de in- clusões silicosas por células. Devem ser obser- vadas nas seções radiais, em montagens perma- nentes ou temporárias ou, em células obtidas por meio de macerado com solução de Jeffrey. Não usar glicerina como meio de montagem, pois o 63 seu índice de refração dificulta a observação de sílica. Para observar sílica vítrea ver IAWA Com- mittee (1989). • Floema incluso concêntrico difuso outras variantes • Células oleíferas e mucilaginosas Mencionar presença, localização e abundância. • Máculas medulares Mencionar quando presentes. Noções de microtécnica 17. BIBLIOGRAFIA CORADIN, V.T.R. & CAMARGOS, J.A.A. Noções sobre anatomia da madeira e identificação anatômica. Brasília, IBAMA, 2001. 43 p. RICHTER, H.G. & BURGER, L.M. Anatomia da madeira. São Paulo, Nobel,1991. 154 p. GROSSER, D. Defeitos da Madeira. Curitiba, FUPEF, 1980. 62 p. IBAMA. Normas e procedimentos em estudos de anatomia de madeira: I. Angiospermae II. Gimnosper- mae. Brasília, IBAMA, 1991. 19 p. BARREAL, J.A.R. Patologia de la madera. Madrid, Fundación Conde del Valle de Salazar e Ediciones Mundi-Prensa, 1998. 349 p. MAINIERI, C. Manual de identificação das principais madeiras comerciais brasileiras. São Paulo, IPT, 1983. 241 p. GOMES, A.V. & RICHTER, H.G. Microtécnica e fotomicrografia. Curitiba, UFPR. 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