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Anatomia da Madeira Profa. Marcela Gomes Outubro, 2018 Universidade Federal Rural da Amazônia Instituto de Ciências Agrárias Engenharia Florestal Tópicos abordados 1) Estrutura macroscópica do lenho 2) Crescimento da árvore 3) Planos anatômicos de corte 4) Estrutura anatômica do xilema 1) Gimnospermas 2) Angiospermas dicotiledôneas 5) Características organolépticas da madeira 6) Noções de microtécnica 1) Maceração 2) Montagem de lâminas 7) Normas de descrição 8) Princípios de identificação da madeira Bibliografia Apresentação Importância nas regiões tropicais Elevado número de espécies ainda pouco conhecidas Identificar espécies madeireiras; Distinguir madeiras aparentemente idênticas; Proporcionar subsídios aos órgãos de fiscalização para identificação das madeiras comercializadas e/ou ameaçadas de extinção; Predizer utilizações adequadas, de acordo com as características; Prever e compreender o comportamento da madeira no que diz respeito a sua utilização. Filogenia Madeira” Materia significa : matéria, madeira, tema, assunto Anatomia vem do grego anatomé “cortar de alto a baixo” anatomikós, relativo a dissecar, cortar em pedaços Latino materia mater “mãe” A anatomia é a ciência que estuda macro e microscopicamente a constituição e desenvolvimento de seres organizados. Anatomia da madeira Ramo da botânica que estuda as células que compõem o xilema, bem como sua organização, função e relação com a atividade biológica do vegetal. O que é a madeira? Tecido condutor de água e sais minerais encontrado principalmente no caule e ramos de vegetais superiores Constitui-se de um sistema de microtubos dispostos vertical e horizontalmente por onde é feita a condução de líquidos. Na botânica é conhecido por xilema. O surgimento do xilema na natureza está relacionado a pressão ambiental sofrida pelos vegetais no sentido de desenvolver um tecido capaz de conduzir água das raízes até as folhas e também capaz de sustentar o vegetal; O xilema é um tecido estruturalmente complexo; Esse termo foi introduzido por Nageli (1851) e deriva do grego xylon, madeira. Xilema Principal tecido condutor de água nas plantas vasculares Sais minerais Armazenar substâncias Sustentar vegetal Conjunto de células com forma e função diferenciadas Xilema A madeira é um conjunto heterogêneo de diferentes tipos de células com propriedades específicas para desempenharem as seguintes funções vitais: - Condução de líquidos; - Transformação, armazenamento e transporte de substâncias nutritivas; - Sustentação do vegetal. Estudo anatômico de madeiras – Histórico Antes do início dos estudos Equivocada da constituição dos organismos vivos; A própria célula ainda desconhecida. Tamanho das células era proporcional ao tamanho do indivíduo Conceitos teóricos Comprovações científicas Pesquisadores Novas metodologias Desenvolvimento de equipamentos que melhorar a capacidade de observação Marcelo Malpighi (1628-1694) – Anatomia Plantarum 1675.. Nehemiah Grew (1641-1712) The Anatomy of Plants, relata pela primeira vez a existência de vasos fibras e parênquima em madeira. Teofrasto (369-202 a.C.) - Descrição de seiva de plantas, tipos de madeira e respectivos usos Anton Van Leeuwenhoek (1632-1723) Desenvolveu um microscópio e analisou, madeira e casca, de Miristicáceas, em cortes nos planos transversal, tangencial e radial Augustin P. de Candolle, estabeleceu a diferenciação de madeira , baseada na presença e ausência de vasos, sistemas de classificação, empregando caracteres anatômicos da madeira. Samuel J. Record (1881-1945) Iniciou uma coleção de amostras de madeira que, até a data da sua morte compreendia mais de 40 mil espécimes, fato que a transformaria na primeira xiloteca do mundo. Também foi um dos fundadores da IAWA. Associação Internacional de Anatomistas da Madeira, reúne pesquisadores do mundo todo. Anatomia da madeira no Brasil De acordo com Cortez (2003) – As primeiras publicações datam de 1926, com Arthur de Miranda Bastos. -Tese intitulada Estudo sobre algumas madeiras da Amazônia, sob o ponto de vista da sua identificação e propriedades industrias. Em 1933, José Aranha Pereira (agrônomo) da Secretaria de Agricultura de São Paulo – IPT. - Publica o trabalho Contribuição para a identificação micrográfica das nossas madeiras. IPT - Instituto de Pesquisas Tecnológicas do Estado de São Paulo, em São Paulo Instituições no Brasil Museu Paraense Emílio Goeldi, em Belém LPF – Laboratório de Produtos Florestais, em Brasília INPA – Instituto Nacional de Pesquisa da Amazônia, em Manaus. Divisões da anatomia Normand (1950), divide anatomia em: Para que serve a anatomia da madeira? Correlacionados às linhas de dendrocronologia, dendroclimatologia, climatologia, química e microbiologia. Atividade cambial; Formação dos anéis de crescimento; Variações climáticas de épocas passadas; Coloração em decorrência de deposição de tanino, resinas e carboidratos. O homem e a madeira O homem têm usado a madeira para as mais diversas finalidades desde tempos imemoriais. O homem e a madeira • De acordo com Fonseca et al (2005) A madeira foi uma das primeiras matérias-primas naturais usadas pelo homem; a sua abundância e múltiplas utilidades. Somadas ao conhecimento empírico de suas propriedades físicas e mecânicas, contribuíram para a popularização de seu emprego, pelas civilizações primitivas. Conclusão Estudar a constituição da madeira é importante passo no sentido da preservação dos recursos naturais. Compreensão da evolução da vida vegetal; Adoção de tecnologias que permitam usar este maravilhoso recurso da natureza sem esgotá-lo Introdução - Madeira vem das árvores A madeira é um produto proveniente do tecido xilemático das árvores, especializado em sustentação e condução de seiva. Uma planta é considerada lenhosa quando atinge, pelo menos, três metros de altura, apresenta geralmente, um único caule ou tronco e apresenta lenho secundário. A madeira em tábuas pode ser extraída de árvores com altura superior a 6 metros de altura e 40 cm de diâmetro. Árvores podem ser divididas em três regiões: Copa Caule Raízes ESTRUTURA MACROSCÓPICA DO TRONCO 1 Cerne Alburno Cerne Alburno Câmbio medula vaso Câmbio floema casca raio Cerne Alburno Camadas de uma árvore Um caule de árvore, quando seccionado no sentido transversal, apresenta as seguintes estruturas: Casca- é o tecido queenvolve o tronco Função protetora Isolando a parte viva do caule da ação nociva do meio ambiente . Calor Predadores Camadas de uma árvore - Casca É um tecido complexo, heterogêneo , composto por uma porção fisiologicamente ativa, próxima ao câmbio e uma porção protetora externa, formada por células mortas (ritidoma) Camadas de uma árvore - Floema Floema: Situa-se próximo a casca É uma fina camada de células Condução de nutrientes nas plantas vasculares FUNÇÕES DA CASCA • Aspectos fisiológicos e ecológicos – Proteção mecânica, – Cicatrização – Proteção térmica – Proteção contra desidratação – Proteção contra intensidade luminosa Camadas de uma árvore - Casca A casca em algumas espécies chega a medir considerável espessura (até mais de 20 cm em Sequoia sempervirens) e constitui-se de excelente proteção natural. APLICAÇÕES DA CASCA • Aspectos taxonômicos - Identificação de espécies APLICAÇÕES DA CASCA • Aspectos econômicos • Cortiça – Quercus suber (sobreiro) APLICAÇÕES DA CASCA APLICAÇÕES DA CASCA • Cortiça – Brasil – Corticeira (Erythrina crista-galli) – Corticeira-do-campo (Pithecolobium incuriale Benth) – Barbatimão (Stryphnodendron barbatimão) – Araticum-do-campo (Anona coriacea) – Pau-santo (Kielmeyera coriacea) APLICAÇÕES DA CASCA Aspectos econômicos • Taninos: destacam-se: • Acácia Negra (Acacia mearnsii); • Quebracho (Schinopsis balansae); • Angico (Anadenantherae Piptadenia spp) • Barbatimão (Stryphnodendron adstringens) • Eucalyptus: astringens, wandoo, grandis, saligna e urophylla, dentre outras. APLICAÇÕES DA CASCA Aspectos econômicos • Látex; APLICAÇÕES DA CASCA Aspectos econômicos • Condimentos canela • Enchimento adesivo • Energia • Ração • Fármacos – Salgueiro (Salix alba) CASCA EXTERNA • Textura externa da superfície padrões característicos; tronco com periderme alada textura escamosa esfoliante CASCA EXTERNA textura lisa, variegada e esfoliante textura fissurada e presença de epífitas vasculares CASCA EXTERNA Periderme de textura rendilhada e esfoliante Periderme de textura escamosa e esfoliante CASCA EXTERNA periderme espessa tronco com cicatrizes foliares CASCA EXTERNA Tronco com lenticelas visíveis Camadas de uma árvore – Câmbio Constitui-se de uma camada delgada de células entre o floema e o xilema onde ocorre a divisão celular no tronco. O câmbio é o responsável pelo crescimento em diâmetro das árvores, originando as células do xilema e do floema. São células amplamente vacuolizadas; Localiza ‐se entre o xilema e o floema; Função: gerar novos elementos celulares; Somente visível ao microscópio; Permanece ativo durante toda a vida do vegetal; É responsável pela formação dos tecidos secundários; Sua atividade é sensivelmente afetada pelas condições climáticas Camadas de uma árvore – Medula Contém substâncias escuras não fibrosas Baixa densidade Armazenar substâncias nutritivas Seu papel é especialmente importante nas plantas mais jovens Participa na condução ascendente de líquidos Susceptível ao ataque de microorganismos xilófagos Tamanho, forma e cor muito variáveis. Camadas de uma árvore – Medula Camadas de uma árvore – Medula www.treedictionary.com Camadas de uma árvore – Cerne e Alburno O caule de uma planta jovem é constituído inteiramente de células vivas ou funcionais, responsáveis pela condução da seiva bruta Atividades vitais associadas com o armazenamento de substâncias nutritivas Até essa fase da formação do vegetal diz-se que seu caule é constituído só de alburno.só de alburno. Camadas de uma árvore – Cerne e Alburno A partir de determinado período de tempo, ocorre a morte do protoplasma das células centrais do caule, dando origem à formação do cerne. Deste modo, as células da parte mais interna do alburno, com a perda da atividade fisiológica, vão se transformando em novas camadas de cerne. 60 Camadas de uma árvore – Cerne e Alburno A transformação do alburno em cerne é acompanhada formação de várias substâncias orgânicas conhecidas por extrativos. Em algumas angiospermas pode ocorrer a formação de tilose (ou tilos) nos vasos. 61 Camadas de uma árvore – Cerne e Alburno Alburno: Lenho que, nas árvores vivas, contém células “vivas” e materiais de reserva. Cerne: As partes interiores da madeira ou lenho que nas plantas em crescimento cessaram de conduzir seiva e que não contém células vivas nem materiais de reserva, os quais foram removidos ou transformados em substâncias cernificantes, geralmente de cor mais escura que o alburno Fonte: GLÓRIA & GUERREiRO, 2003 62 Camadas de uma árvore – Cerne e Alburno A proporção de cerne e alburno varia dentro da própria árvore, além de outros fatores, depende da espécie, idade, sítio, solo e clima. As principais diferenças entre o cerne e o alburno são: - O cerne apresenta cor mais escura; - O cerne apresenta menor teor de umidade; - O cerne é mais resistente e mais impermeável. Fonte: GLÓRIA & GUERREiRO, 2003 Camadas de uma árvore – Cerne e Alburno Cerne: • Mais extrativos • Menor permeabilidade (tilose nas folhosas) • Maior dificuldade de impregnação Camadas de uma árvore – Cerne e Alburno Cerne apresenta durabilidade natural mais alta e massa específica ligeiramente superior. Este último fato torna as propriedades mecânicas do cerne um tanto superior às do alburno. Crescer e Desenvolver Resultado de um longo processo evolutivo Desenvolvimento de dois mecanismos que possibilitaram as plantas aumentar a sua altura e aumentar o diâmetro do caule Crescer X Desenvolver Crescer e desenvolver são processos diferentes Crescer está relacionado a características quantitativas: Ganho de peso Incremento em altura ou volume Aumento do número de células. Desenvolver-se relaciona-se à diferenciação Estrutura e morfogênese Ordem sequencial, em que cada somente ocorre após o término de uma fase precedente Altura: meristema apical (ápice do tronco e galhos) Diâmetro: meristema cambial (produz casca e madeira) Crescimento da Árvore O crescimento das árvores é devido à presença de tecidos designados meristemas (do grego meristos = divisível), dotados de capacidade de produzir novas células. Crescimento Apical (Crescimento primário) GLÓRIA & GUERREiRO - Seta grossa: gema apical - Seta fina: gemas auxiliares O meristema apical, que é o responsável pelo crescimento em altura, representa uma porção ínfima da árvore e localiza-se no ápice do tronco e ramos. Crescimento Apical A – Promeristema B – Medula C – Câmbio PANSHING & ZEEUW Por meio de sucessivasdivisões celulares, novas células são acrescentadas para baixo, enquanto o tecido meristemático vai sendo deslocado para cima. O crescimento em diâmetro deve-se ao meristema cambial, tecido constituído por uma camada de célula que se localiza entre o floema (casca interna) e o alburno. Essas células amadurecem e se transformarem diretamente em xilema ou floema, ao se dividirem em novas células que se diferenciam nos vários constituintes da madeira. Crescimento do Caule em Diâmetro As células que constituem o câmbio são denominadas iniciais cambiais e são de dois tipos: as iniciais fusiformes e as iniciais radiais. As primeiras são alongadas e as segundas são ligeiramente arredondadas Crescimento do Caule em Diâmetro Iniciais fusiformes Iniciais radiais Fonte: ESAU As iniciais fusiformes são responsáveis pela formação de todo sistema axial do caule (fibras, traqueídeos, parênquima axial e elementos de vasos) Iniciais radiais originam o sistema radial (raios). Crescimento do Caule em Diâmetro O crescimento em diâmetro do caule é realizado graças às iniciais fusiformes que se dividem tangencialmente em duas células: Uma delas permanece meristemática como a cambial inicial e a outra cresce, se divide uma ou mais vezes diferenciando-se em célula madura do floema ou xilema. Crescimento do Caule em Diâmetro Divisão das Células Cambiais c – Célula Mãe X – Célula Madura de Xilema X1 (a , a1 , b , b1) , X2 (a , b) – Célula Mãe de Xilema e seus derivados P e P1 – Células Mãe de Floema PANSHING & ZEEUW A espessura do xilema é muito superior à do floema, devido as iniciais cambiais produzirem maior numero de células de xilema do que de floema. Após um período de, aproximadamente, um ano, o floema perde sua atividade, deslocando-se para o exterior; constitui, assim a casca externa que se descama periodicamente. Crescimento do Caule em Diâmetro Crescimento da árvore Os meristemas são altamente influenciados por condições climáticas, fato que origina a formação dos anéis de crescimento. Fonte: www.microscopy-uk.net Plano Transversal de Tronco de Pinus Desenvolvimento de Novas Células no Câmbio Inicial do câmbio Inicial câmbio Nova célula do xilema Crescimento Nova célula floema Inicial Célula xilema Célula floema Inicial Xilema jovem Xilema maduro Raio Z o n a c a m b ia l Vaso Xilema 80 Crescimento do Caule em Diâmetro Câmbio (divisão periclinal) a – a’ – Divisão periclinal de uma inicial fusiforme originando uma derivada xilemática b – b’ – Divisão periclinal de uma inicial fusiforme originando uma derivada floemática i= inicial Fonte: Glória & Guerreiro, 2003 Câmbio (divisão anticlinal) a – a’ – Divisão anticlinal radial originando duas células de igual tamanho e dispostas lado a lado Fonte: Glória & Guerreiro, 2003 Câmbio (divisão anticlinal) Seções transversais do caule de cedro. A – Câmbio; parede anticlinal sendo formada (seta). B – Detalhe. Fonte: Glória & Guerreiro, 2003 A B Câmbio (divisão anticlinal) As células divisórias num plano radial (anticlinal) podem ser: - retas, originando uma estrutura organizada dos elementos celulares axiais e denominada estrutura estratificada; - Inclinadas, dando origem a uma estrutura sem organização especial desses elementos. Jacarandá da Bahia Ipê amarelo Estruturas estratificadas Estrutura não estratificada Fonte: Glória & Guerreiro, 2003 Estrutura estratificada Millettia stuhlmannii Taub. (Panga panga) http://delta-intkey.com Anéis de Crescimento Em regiões onde as estações do ano são bem definidas, as árvores apresentam, nas estações da primavera e verão, um rápido crescimento que pode diminuir ou cessar nas estações do outono e inverno. Isso faz com que o câmbio tenha atividades periódicas, dando origem aos anéis de crescimento, que são bem distintos nas madeiras de gimnosperma ou conífera. Fonte: www.microscopy-uk.net Esses anéis ou camadas apresentam um aspecto concêntrico quando observados no plano transversal Anéis de Crescimento E em forma de cones superpostos quando vistos no plano longitudinal – tangencial Anéis de Crescimento Anéis de Crescimento - Lenho de primavera, inicial ou precoce - Lenho de verão, tardio ou estival Fonte: www.microscopy-uk.net Anéis de Crescimento Num anel, a madeira inicialmente formada recebe o nome de lenho inicial ou primaveril ou precoce. A madeira que se formou no fim do período de crescimento é denominada de lenho tardio, de verão ou estival. Fonte: www.microscopy-uk.net Anéis de crescimento de uma conífera Casca Anel anual Condições desfavoráveis para crescimento Condições favoráveis para crescimento Lenho tardio Lenho inicial Medula Anéis de Crescimento O lenho inicial apresenta células com paredes delgadas, diâmetro maior e comprimento relativamente menor do que as do lenho tardio. Portanto o lenho inicial é menos denso do que o tardio Anéis de Crescimento Anéis de Crescimento Anéis de Crescimento - Folhosas Em madeiras de angiospermas dicotiledôneas, comumente designadas de folhosas; os anéis de crescimento não são, algumas vezes, facilmente distintos, mas podem destacar-se por determinadas características anatômicas, tais como: Fonte: GLÓRIA & GUERREiRO, 2003 Anéis de Crescimento - Folhosas - Parênquima marginal e alargamento dos raios no limite dos anéis de crescimento – Copaifera langsdorffii Presença de uma faixa de células parenquimáticas nos limites dos anéis de crescimento (parênquima marginal) que aparece macroscopicamente como uma linha tênue de tecido mais claro. Ex: Mogno (Swietenia macrophylla) Alargamento dos raios nos limites dos anéis de crescimento Anéis de Crescimento - Folhosas - Porosidade em anel – Quercus sp Concentração maior de poros no início do período vegetativo (porosidade em anel). Ex: Cedro (Cedrella fissilis) Anéis de Crescimento - Folhosas Celtis occidentalis L., Celtis spp. Fonte: delta-intkey.com/wood/pt/www/ulmceocc.htm Anéis de Crescimento - Folhosas Fraxinus spp. Fonte: delta-intkey.com/wood/pt/www/ulmceocc.htm 103 Anéis de Crescimento Fonte: www.microscopy-uk.net Nas regiões de clima tropical, onde não há estações bem definidas, os anéis que se formam no caule podem não corresponder aos períodos anuais de crescimento, como também pode ocorrer o aparecimento de mais de um anel de crescimento durante o ano. Anéis de Crescimento É comum encontrar em troncos anéis de crescimento descontínuos (que não formam um circulo completo em torno da medula), ocorrem principalmente em árvores mas velhas que apresentam a copa assimétrica. Falsos anéis de crescimento (quando se forma mais de um anel por período vegetativo): perda temporária da folhagem, estimulo de crescimento fora de época. 106 Anéis de Crescimento Anéis de crescimento descontínuos e Falsos anéis de crescimento: - Esses anéis podem ser muitas vezes detectados por não apresentarem um limite tão nítido como nos anéis verdadeiros. - Microscopicamente, a camada de células do lenho tardio decresce gradativamentetanto para interior quanto para o exterior do tronco. 107 Anéis de Crescimento Anéis de crescimento excêntrico e anéis ondulados: Fonte: www.microscopy-uk.net Causas não esclarecidas Anéis de Crescimento Anéis de crescimento excêntrico e anéis ondulados: Anéis de Crescimento Largura dos anéis de crescimento: é de grande repercussão nas propriedades tecnológicas da madeira, varia desde uma fração de milímetros a até alguns centímetros, dependendo de alguns fatores: - Duração do período vegetativo; - Temperatura; - Umidade; - Qualidade do solo; - Luminosidade; - Manejo silvicultural (espaçamento, desbastes, concorrência, etc.) Camadas de crescimento em espécies de florestas tropicais Amazônia Terra-firme Quando não chove, na liteira da floresta, forma-se uma grande quantidade de nitratos e muitos nutrientes acumulam-se. • Primeiras chuvas • Disponíveis e absorvidos pelos vegetais • Estimulação do hormônio • Originando nova divisão cambial Floresta de Várzea Meses de chuva, o nível dos rios sobe muitos metros, ocasionando a submersão quase total de árvores • Raízes sofrem de anoxia • Período de dormência • Quando as chuvas cessam e chega a época da vazante, as árvores voltam a se exibir na paisagem • Efetuam as suas fisiologicamente normalmente • Formação de uma nova camada de crescimento
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