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UUNNIIVVEERRSSIIDDAADDEE EESSTTAADDUUAALL DDEE MMAATTOO GGRROOSSSSOO DDOO SSUULL EENNGGEENNHHAARRIIAA FFLLOORREESSTTAALL ANATOMIA DE MADEIRAS Profa. Adriana de Fátima Gomes Gouvêa Fevereiro, 2018 Aquidauana-MS A MADEIRA O que conhecemos como madeira é o xilema secundário dos vegetais superiores, tecido localizado em geral no tronco e galhos das árvores que desempenham as seguintes funções: (1) Condução de líquidos; (2) Transformação, armazenamento e transporte de substâncias nutritivas; (3) Sustentação do vegetal. Duas classes de vegetais produzem madeira em quantidade suficiente para ser explorada comercialmente: Gimnosperma e as Angiosperma. As Gimnospermas são fanerógamas cujas flores não formam frutos. Suas sementes são “nuas”, não abrigadas no interior de frutos, vindo deste fato à denominação do grupo: gymnos = nu; spermae = semente. São também chamadas de coníferas, resinosas, não porosas (ausência de vasos ou poros), ou “softwood”. Como exemplo de madeiras brasileiras nativas, do grupo das gimnospermas, podemos citar o Pinheiro-do-Paraná (Araucária angustifólia) e o Pinho Bravo, com duas espécies: Podocarpus lambertii e o Podocarpus sellowii. Das espécies exóticas, cultivadas no Brasil, pertencente a esse mesmo grupo tem o Pinus elliottii, P. taeda, P. patula, P.oocarpa, P. caribaea e suas variedades, além de outras gimnospermas menos expressivas. As Angiospermas são fanerógamas cujas flores femininas ou hermafroditas possuem ovário, que se desenvolve, dando origem ao fruto. No interior do fruto estão abrigadas as sementes. A denominação do grupo baseia- se nesse fato: angios = urna; spermae = semente. Ex: mangueira, abacateiro, eucaliptos. As Angiospermas englobam quase 9/10 de toda a flora terrestre e são predominantemente típicas das regiões tropicais. Somente na Região Amazônica, acredita-se que existam mais de três mil espécies. São chamadas também de folhosas, porosas ou hardwoods. É conveniente salientar que, embora a maioria das espécies Angiospermas seja de madeiras duras, é bem possível encontrar madeiras mais leves e macias que as Gimnospermas. São as angiospermas que respondem, quase exclusivamente, pela produção de madeiras. Como exemplos desse grupo pode citar: a peroba-rosa (Aspidosperma polyneuron), angicos (Piptadenia sp), Imbuia (Ocotea porosa), Eucaliptos (Eucalyptus sp), cerejeira (Torresea cearensis), cedros (cedrella sp) e outras inúmeras. Também pertence às Angiospermas o gênero Eucalyptus, com suas centenas de espécies. Originárias da Austrália, já foram identificadas mais de setecentas espécies e dezenas delas estão perfeitamente adaptadas às regiões Sul e Sudeste do Brasil. As Angiospermas se dividem em dois grupos: a) Monocotiledôneas – representadas pelas palmeiras, bambu, gramíneas etc., de pouca expressão econômica florestal, por não produzirem madeira e se caracterizam por não apresentar o crescimento secundário, com a ausência do câmbio. Os feixes vasculares estão espalhados pelo caule. b) Dicotiledôneas – representadas por todos os outros vegetais, de porte arbóreo, de crescimento secundário e que produzem madeira, tornando-se o grupo de maior expressão econômica para as regiões tropicais, onde se destacam todas as folhosas produtoras de madeira. Os feixes vasculares estão dispostos em torno de um cilindro central. A madeira é um produto versátil que pode ser utilizado para os mais diversos fins. Para se utilizar corretamente a madeira é necessário conhecê-la. Todo comportamento da madeira está ligado às suas células e a maneira como estão organizadas. Embora a madeira se apresente macroscopicamente como uma substância compacta e homogênea, trata-se de um material constituído de inúmeros elementos celulares, unidos entre si. Ainda que as madeiras sejam formadas todas basicamente pelos mesmos elementos, as modificações de forma, tamanho e arranjo dos componentes tornam diferentes as estruturas das diversas espécies. Embora exista uma grande variabilidade da madeira dentro da mesma espécie e, até mesmo, dentro de uma mesma árvore, a estrutura básica das madeiras pertencentes a uma mesma espécie mantém-se constante. Esta característica torna possível a classificação e identificação das madeiras através de observações de seus elementos. Anatomia de madeira é o ramo da Ciência Botânica que procura conhecer o arranjo estrutural dos diversos elementos que constituem o lenho ou xilema secundário (o que conhecemos como madeira). O seu estudo tem por objetivos principais: - conhecer a madeira visando o seu emprego correto; - identificar espécies madeireiras; - distinguir madeiras aparentemente idênticas; - proporcionar subsídios aos órgãos de fiscalização para identificação das madeiras comercializadas e/ou ameaçadas de extinção; - prever e compreender o comportamento da madeira no que diz respeito a sua utilização; - prever utilizações adequadas de acordo com as características anatômicas da madeira. A MADEIRA VEM DO CAULE Quando observadas em seção transversal, notam-se do centro para periferia as seguintes regiões do caule: medula, cerne, alburno e casca. Entre a casca e o alburno encontra-se uma região denominada câmbio, visível somente ao microscópio. Nas gimnospermas, principalmente, aparecem no lenho região escuras intercalada por região clara, cujo conjunto é denominada anel de crescimento. Figura 1 - Diagrama esquemático do caule em seção transversal Medula A medula é a parte central, sendo formada basicamente por células parênquima residual do crescimento primário e possui a função de armazenar substâncias nutritivas. Seu papel é especialmente importante nas plantas mais jovens, nas quais participa na condução ascendente de líquidos. A medula por ser um tecido parenquimático, é muito susceptível ao ataque de microorganismos xilófagos; por isso, encontram-se árvores com medula já deteriorada por ocasião da derrubada. Xilema: Cerne e Alburno O caule de uma planta jovem é constituído inteiramente de células vivas ou funcionais, responsáveis pela condução da seiva bruta (água e sais minerais) e outras 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. A partir de um determinado período de tempo, que varia com a espécie do vegetal e com as condições de seu crescimento, 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. A transformação de alburno em cerne é acompanhada pela formação de várias substâncias orgânicas conhecidas genericamente por extrativos e, particularmente em algumas angiospermas podem ocorrer às formações de tilos nos vasos, obstruindo parcial ou totalmente o lúmen dos mesmos. A deposição dos extrativos no cerne é marcada pelo escurecimento do tecido, resultando numa coloração que contrasta com a cor clara do alburno. A cor escura, entretanto, não indica necessariamente a existência de cerne, uma vez que em muitas madeiras, tanto em angiosperma como de gimnosperma, não se nota essa diferença de coloração. Mesmo assim a parte central do caule consiste de tecido fisiologicamente morto, constituindo o cerne. Casca: Floema e Ritidoma A casca é constituída de duas camadas, sendo uma delas mais interna, fina,fisiologicamente ativa, de cor clara, que conduz a seiva elaborada, denominada casca interna ou floema. A mais externa, composta de tecido morto, denominada casca externa ou ritidoma, tem a função de proteger os tecidos vivos da árvore contra o ressecamento, ataque de microorganismos e insetos, injúrias mecânicas e variações climáticas. Condução de líquidos As substâncias retiradas do solo pelas raízes (água e sais minerais) ascendem na forma de seiva bruta pelas regiões externas do alburno (xilema ativo). Ao atingir as partes do vegetal que possuem clorofila, principalmente nas folhas, ocorre a fotossíntese na presença de luz solar, utilizando o CO2 que está presente na atmosfera, produzindo glucose (C6H12O6) e liberando oxigênio. A equação simplificada que rege este fenômeno é: 6CO2 + 6H2O C6H12O6 + 6O2 A glucose é o monômero básico a partir do qual são originados todos os polímeros que formam a madeira, a partir daí será transportada das folhas das árvores no sentido descendente pelas regiões internas da casca (floema) (Figura 2). Figura 2 – Condução de líquidos no tronco (Fonte: Burger & Richter, 1980) Câmbio Vascular Entre o alburno (xilema) e a casca interna (floema) encontra-se uma camada de células denominada região cambial ou câmbio. Este também é conhecido por câmbio vascular e é constituído por uma faixa de células meristemáticas secundárias que são responsáveis pela formação das chamadas células-mãe do xilema (lenho) e do floema (casca) 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. O meristema apical (Figura 3), que é o responsável pelo crescimento em altura, representa uma porção ínfima da árvore e localiza-se no ápice do tronco e ramos. Por meio de sucessivas divisões celulares, novas células são acrescentadas para baixo, enquanto o tecido meristemático vai sendo deslocado para cima. As células produzidas pelo meristema apical vão constituir os tecidos primários: sistema dérmico, sistema vascular e sistema fundamental. Figura 3 – Crescimento Apical do Tronco de Pínus 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. 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. As iniciais fusiformes são responsáveis pela formação de todo sistema axial do caule (fibras, traqueídeos, parênquima axial e elementos de vasos) e as iniciais radiais originam o sistema radial (raios). A divisão anticlinal é responsável pelo aumento do câmbio vascular em perímetro. A formação de novas células dá-se da seguinte maneira: em uma célula do câmbio (célula-mãe ou inicial) surge uma parede num plano tangencial (periclinal), originando duas células mais estreitas, absolutamente idênticas no inicio. Uma das duas células mantém o seu caráter embrionário e sofre um aumento de tamanho tornando-se uma célula-mãe original. A outra célula se diferenciará em um elemento constituinte ou do lenho (xilema) ou do floema (casca interna). Se a célula que mantém o seu caráter embrionário é a mais externa das duas, a outra célula contígua irá constituir o xilema. Se for a mais interna, a outra irá formar o floema (Figura 4). Figura 4 – Representação esquemática do câmbio vascular Uma vez formada, a nova célula xilemática irá sofrer um processo de diferenciação que envolve modificações na forma e tamanho, até se constituir num dos elementos típicos do lenho em questão, conforme determinação do código genético que a originou. A espessura do xilema é muito superior à do floema devido às inicias cambiais produzirem maior numero de células mãe de xilema do que de floema. Além disso, após um período de aproximadamente um ano, o floema perde a sua atividade, se desloca para o exterior, vindo a constituir a casca externa que se descama periodicamente. Os meristemas são altamente influenciados por condições climáticas, fato que origina a formação dos anéis de crescimento. Anéis de Crescimento Em regiões onde as estações do ano são bem definidas, as árvores apresentam, nas estações da primavera e verão, onde normalmente existe bastante luz, calor e água, um rápido crescimento que pode diminuir ou cessar nas estações do outono e inverno, quando ocorre frio intenso e pouca luz. Esta atividade estacional anual do câmbio vascular forma os anéis de crescimento, facilmente perceptíveis num corte transversal de madeiras, notadamente das Gimnospermas. Esses anéis ou camadas apresentam um aspecto concêntrico quando observados no plano transversal e em forma de cones superpostos quando vistos no plano longitudinal – tangencial (Figura 5). Num anel, a madeira inicialmente formada recebe o nome de lenho inicial ou primaveril (cor clara). A madeira que se formou no fim do período de crescimento é denominada de lenho tardio ou outonal (cor escura). Fonte: Burger e Richter, 1991 Fonte: KLOCK, 1993 Fonte: KLOCK, 1993 Figura 5 – Anéis de crescimento, lenho inicial e lenho tardio em Pinus taeda 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 (Figura 6). Figura 6 – Traqueídeo de lenho inicial e de lenho tardio. 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. Pode-se avaliar, com certa precisão, a idade de uma árvore do grupo das gimnospermas, pela contagem dos anéis de crescimento, no plano transversal, em um disco obtido do caule, rente ao solo. Nas madeiras de angiospermas, de regiões tropicais, a contagem dos anéis de crescimento é muito difícil ou até impossível e, geralmente, não corresponde à idade da árvore. FORMAÇÃO DA PAREDE CELULAR A estrutura fundamental da parede celular é formada por macrofibrilas de celulose, que por sua vez são formadas por microfibrilas de celulose. As microfibrilas são compostas de moléculas de celulose, que em determinados pontos mostram um arranjo organizado, estrutura micelar (Figura 7). Figura 7 – Estrutura da parede celular A estrutura fundamental da parede celular é formada por macrofibrilas de celulose, imersas em uma matriz contendo polissacarídeos não celulósicos: hemiceluloses e pectinas (Figura 8). Figura 8 – Composição da Parede Celular (Fonte: Glória & Guerreiro, 2003). Muitas outras substâncias, orgânicas e inorgânicas, são encontradas nas paredes celulares em quantidades variáveis, dependendo do tipo de parede. Entre as substâncias orgânicas destacam-se a lignina, proteínas e lipídios. No processo de divisão celular, a primeira membrana de separação a aparecer entre o par de novas células é a lamela média, cuja função é servir de elemento de ligação entre elas. A substância intercelular é altamente lignificada, apresentando substâncias pécticas, principalmente no estágio inicial de formação. Sobre essa membrana, acumulam-se microfibrilas de celulose no interior da célula, formando uma trama irregular que constituia parede primária, dotada de grande elasticidade. Essa parede acompanha o crescimento da célula durante a sua diferenciação. Nos traqueídeos adultos e nas fibras lenhosas, a parede celular primária, agora a porção mais externa da parede celular, corresponde somente a uma pequena parcela da constituição da parede. Uma parede secundária se deposita no lado interno da parede primária, formada de microfibrilas de celulose, obedecendo a uma certa orientação e destacando três camadas bem distintas: S1, S2 e S3, respectivamente de fora para dentro. As camadas S1 e S3 são delgadas, enquanto a camada S2 é espessa e forma a porção principal da célula. Paralelamente à deposição da parede secundária, inicia-se o processo de lignificação que é mais intenso na lamela média e na parede primária. As células meristemáticas e a maioria das células parenquimáticas não são lignificadas e não apresentam a parede secundária. A disposição das microfibrilas nas três camadas de parede secundária é característica. A rede de microfibrilas, que era irregular na parede primária, já toma uma posição mais uniforme, tendendo a horizontal ou com um ângulo aberto na camada S1, ocorrendo o mesmo tipo de orientação na camada S3; na camada S2, justamente a camada mais espessa e mais importante da fibra, as microfibrilas adquirem uma orientação helicoidal. O ângulo formado pelas microfibrilas com o eixo da fibra é o ângulo fibrilar e ele é muito importante na definição de certas características, pois se relaciona com o comprimento e a resistência individual da fibra. Os ângulos fibrilares médios das camadas são: S1 = 50 a 70 o S2 = 10 a 30 o S3 = 60 a 90 o Figura 9 – Estrutura da parede celular Parede Primária Parede Secundária S1 Parede Secundária S2 Parede Secundária S3 Lamela Média SEÇÕES FUNDAMENTAIS DE OBSERVAÇÃO A madeira é um material tridimensional e sua anatomia pode ser mais bem descrita através de observações em três seções ou superfícies fundamentais de observação (Figura 10). Seção transversal: Plano de corte da madeira perpendicular aos elementos axiais ou ao eixo maior do caule. Esta é a seção onde se observa com maior facilidade as várias disposições dos tecidos do lenho das dicotiledôneas para fins de identificação. Seção longitudinal-tangencial: Plano de corte da madeira no sentido axial, paralelo ao eixo maior do caule em ângulo reto ou perpendicular aos raios da madeira e, ainda, tangencial às camadas ou anéis de crescimento. Seção longitudinal-radial: Plano de corte no sentido axial, passando pelo eixo maior do tronco, paralelamente aos raios da madeira e, ainda, perpendicular às camadas de crescimento. Figura 10 – Diagrama esquemático do caule ilustrando os três planos fundamentais de observação Seção Transversal ou de topo Seção Longitudinal Radial Seção Longitudinal Tangencial ESTRUTURA ANATÔMICA DAS GIMNOSPERMAS: Dentro do reino vegetal, as Gimnospermas são consideradas exemplares primitivos, apresentando na sua madeira uma constituição anatômica bem mais simples e menos especializada do que a das Angiospermas dicotiledôneas. Um dos aspectos característicos da madeira das gimnospermas é a ausência de vasos, presença de traqueídeos e anéis anuais de crescimento bem definidos, com os lenhos tardio e inicial bem destacados, principalmente quando os plantios se localizam em regiões de climas temperados. A Figura 11 apresenta uma madeira típica de uma Gimnosperma. Figura 11 – Visão tridimensional de madeira de uma Gimnosperma Células de Gimnospermas A Figura 12 apresenta as células de uma madeira típica de uma Gimnosperma. (a) - traqueóide de lenho Inicial da madeira de pinheiro, (b) - traqueóide de lenho tardio da madeira de pinheiro, (c) - traqueóide de lenho Inicial da madeira de abeto, (d) - traqueóide radial da madeira de abeto, (e) - traqueóide radial da madeira de pinheiro, (f) - célula de parênquima radial da madeira de abeto, (g) - célula de parênquima radial da madeira de pinheiro. Figura 12 – Células da madeira de uma Gimnosperma Traqueídeos axiais: São células alongadas e estreitas, mais ou menos pontiagudas, que ocupam até 95% do volume da madeira. O comprimento médio dos traqueóides axiais oscila entre 2-5 mm, podendo atingir valores extremos de cerca de 11 mm no gênero Araucária. Uma vez formados pelo câmbio, estes elementos celulares têm uma longevidade muito curta; perdem o conteúdo celular tornando-se tubos ocos de paredes lignificadas, que desempenham as funções de condução e sustentação no lenho. Para que ele realize a circulação de líquidos extraídos do solo pelas raízes nas regiões periféricas do alburno, as paredes destas células apresentam pontoações areoladas, pelas quais os líquidos passam de célula para célula, conforme apresentado na Figura 13. Figura 13 - Condução de líquidos nas gimnospermas Parênquima longitudinal ou axial: São células de forma retangular e paredes normalmente finas e não lignificadas, bem mais curtas do que os traqueóides axiais, que têm por função o armazenamento de substâncias nutritivas no lenho. Como os demais elementos parenquimáticos, apresentam grande longevidade e pontoações simples em suas paredes. Este tipo de célula nem sempre acorre nas gimnospermas. Está presente, por exemplo, nas podocarpáceas, pináceas e cupressáceas e ausente nas araucariáceas. Nas madeiras de gimnospermas que apresentam canais resiníferos como as do gênero pinus, larix e pseudotsuga, o parênquima axial encontra-se somente circundando e cobrindo aqueles canais. Esse parênquima é denominado parênquima epitelial longitudinal ou células epiteliais. Figura 14 – Canal resinífero em Pinus sp, delimitado por células epiteliais (Fonte: Burger & Richter, 1991). Canais Resiníferos São espaços intercelulares com forma tubular delimitados por células epiteliais, que neles vertem a resina. Os canais de resina podem ser verticais e horizontais e podem surgir devido a qualquer injúria que ocorre na árvore; os canais verticais podem ser normais ou traumáticos. Os canais normais ocorrem de maneira difusa nas camadas de crescimento, com ligeira tendência, para uma maior concentração, no lenho tardio; os canais de origem traumática se apresentam sempre juntos, formando séries tangenciais, geralmente no lenho inicial. Os canais resiníferos longitudinais podem surgir em conseqüência de ferimentos provocados na árvore, mesmo nas espécies em que são normalmente ausentes (Tsuga e Abies) e são designados de canais resiníferos traumáticos, facilmente distintos dos canais resiníferos normais. Estes últimos ocorrem de forma difusa no lenho tardio da madeira, enquanto os traumáticos, correspondentes à época em que foram originados, ocorrem em faixas tangenciais regulares, sempre juntos e no lenho inicial. A resinagem de algumas espécies de Pinus é feita com base nessa informação; a resina extraída do Pinus é matéria-prima para a fabricação de tintas, vernizes, inseticidas, sabões etc. Em algumas madeiras, os canais resiníferos estão sempre presentes (Pinus, Picea, Larix, Pseudotsuga) e noutras estão sempre ausentes (Sequoia e Araucaria). Os canais resiníferos são, geralmente, ausentes, no lenho das coníferas nativas brasileiras, ou seja, em Araucaria angiustifolia, Podocarpus lambertii e Podocarpus selowii. Seus diâmetros (entre 30-100 mm) e freqüência variam muito, podendo servistos a olho nu em muitas espécies, como em Pinus elliottii. Parênquima radial (raios): São faixas de células parênquimáticas de altura, largura e comprimento variáveis, que se estendem radialmente no lenho, cuja função é armazenar, transformar e conduzir transversalmente substâncias nutritivas. Células parenquimáticas caracterizam-se por apresentar paredes relativamente finas, na maioria dos casos não lignificadas, e pontoações simples. Os raios das gimnospermas são constituídos quase sempre por uma só fileiras de células parenquimáticas de largura - unisseriados, ocasionalmente duas células de largura - bisseriados e de uma a vinte cinco, raramente até 50 células de altura. Nas madeiras que apresentam canais resiníferos radiais, os raios são multisseriados na parte central e são denominados fusiformes. Traqueídeos radiais: Assemelham-se em formato às células de parênquima, mas são privados de protoplasto na maturidade e têm paredes secundárias com pontoações areoladas. Os raios que apresentam traqueídeos radiais são denominados heterogêneos e que possuem somente células parenquimáticas radias são denominados homogêneos. Pontoações: As paredes secundárias dos traqueídeos contêm interrupções ou lacunas que são denominadas pontoações. Estas por apresentarem a forma circular ou de rosca, são denominadas pontoações areoladas. Nos traqueídeos do lenho inicial elas são grandes e com abertura interna circular. As do lenho tardio são menores e com aberturas internas ovaladas. Normalmente duas pontuações correspondentes em traqueídeos adjacentes formam um par de pontuações areoladas. As paredes das células do parênquima axial ou radial são providas de pontuações simples, isto é, que não apresentam auréola. Quando houver correspondência entre duas pontuações simples forma-se um par de pontuações simples. Quando o contato for entre uma célula parenquimática e um traqueídeo longitudinal forma-se um par de pontuações semi-areolado, estando a auréola do lado do traqueídeo (Figura 15). Quando não ocorre correspondência entre duas pontuações adjacentes, a pontuação é dita cega. Figura 15 – Esquema ilustrativo de pares de pontuações . ESTRUTURA ANATÔMICA DAS ANGIOSPERMAS: As madeiras de angiospermas dicotiledôneas, que representam a grande maioria das madeiras nativas brasileiras, possuem uma estrutura bem mais complexa do que as das gimnospermas. As angiospermas apresentam um maior número de tipos de célula na sua composição e com funções mais especializadas Fibras As fibras são células peculiares às Angiospermas; o termo “fibra” é genérico e designa toda célula alongada e com extremidade estreita, com pontas, que não seja vascular ou parenquimática, presente no xilema e no floema. As fibras constituem a maior porcentagem do lenho (20-80%), sendo mais abundante nas madeiras mais duras, desempenhando a função específica de sustentação do vegetal na posição vertical, sendo as principais responsáveis pela maior ou menor resistência do lenho. As fibras das madeiras das folhosas são curtas, geralmente de 0,5 a 2,5 mm de comprimento, estreitas, com extremidades afiladas, fechadas e de centro oco. As fibras lembram ligeiramente os traqueídeos axiais do lenho tardio (células esbeltas e de extremidade afilada), mas delas se diferenciam por serem mais curtas, pontiagudas e com poucas e pequenas pontuações. As fibras se dividem em: libriformes e fibrotraqueídeos. As libriformes possuem pontuações simples; as fibrotraqueídeos, pontuações areoladas. Em uma mesma espécie, podem ser observadas, lado a lado, fibras libriformes e, ou fibrotraqueídeos. As fibras libriformes e os fibrotraqueídeos podem ser ainda gelatinosos (lenho de tração). Elementos vasculares ou elementos de vasos (vaso/ “poros”): São células que se dispõe em séries axiais coalescentes, formando os vasos. O vaso é uma estrutura de tubos de forma contínua e de comprimento indeterminado, cuja função é a condução ascendente de líquidos ou seiva bruta na árvore. Os vasos são estruturas que ocorrem na quase totalidade das Angiospermas e constituem o principal elemento de diferenciação com as Gimnospermas. Conforme apresentado na Figura 16, os vasos podem apresentar diferentes formatos e suas características estão relacionadas ao estágio evolutivo do vegetal e às condições ambientais. Figura 16 – Elementos de vaso segundo processo evolutivo Fonte: Burguer e Richter (1991) Para permitir a circulação de substâncias líquidas e a comunicação entre si, os elementos vasculares possuem extremidades perfuradas denominadas placas de perfuração que podem ser de diferentes tipos, conforme a Figura 17. As placas de perfuração podem ser classificadas como: - simples: quando possui uma só perfuração ou abertura (tipo E). - escalariforme: as perfurações são alongadas e paralelas, em forma de barras (Tipos A e B). - reticulada: as perfurações se apresentam como uma rede ou retículo (Tipo C). - foraminada: as perfurações se apresentam como aberturas lenticulares e circulares (Tipo D). Figura 17 – Tipos de placas de perfuração. Fonte: Burguer e Richter (1991) Quando a madeira é observada no plano transversal, os vasos ou “poros” podem estar rodeados completamente por outros tipos de células que não vasos. Este tipo é denominado vaso solitário. Quando dois ou mais vasos solitários estão justapostos, formam os vasos múltiplos, podendo ser múltiplos, de 2, 3, 4 ou mais vasos. Quanto à disposição ou porosidade, os poros podem ser classificados de três tipos. Assim, a porosidade da madeira pode ser classificada em: a) Difusa – quando os poros estão distribuídos bem regularmente ao longo dos anéis de crescimento. A maioria das madeiras brasileiras apresenta a porosidade difusa (Figura 18). Figura 18 - Porosidade difusa (Betula verrugosa) Fonte: CHIMELO, 2000 b) Em anéis porosos ou porosidade em anel – quando há a concentração de poros de diâmetro maior no início do período vegetativo. Exemplos: pau- pombo, jacarandá-rosa. Podem ser: b.1.) em anel circular - os poros são de diâmetro maior no lenho inicial e diminuição brusca do diâmetro dos poros no lenho tardio. Ex: carvalho (Quercus petraea, Fagaceae), pau-viola (Citharexylum myrianthum, Verbenaceae) b.2.) em anel semicircular – os poros são de diâmetro maior no lenho inicial e diminuição gradativa do diâmetro dos poros no lenho tardio. Ex.: cedro (Cedrela fissilis, Meliaceae). Figura 19 - Porosidade em anel (Quercus sp) Fonte: Fonte: CHIMELO, 2000 c) Em anéis semi-porosos ou semi difusa: intermediário entre a porosidade difusa e em anel. Os poros do lenho inicial são maiores do que os do lenho tardio, não concentrados, porém com diminuição gradativa dos diâmetros nesses lenhos. Quanto ao arranjo ou distribuição dos poros, as madeiras podem apresentar os seguintes arranjos: a) tangencial – quando os poros estão dispostos perpendicularmente aos raios lenhosos. Exemplo: guaiuvira. b) diagonal - quando os poros estão dispostos obliquamente aos raios lenhosos. Exemplo: jacareúba, lacre, faveira-amarela, ipê-do-campo. c) dendrítico ou em chamas - quando os poros estão dispostos à semelhança de chamas ou cachos. Exemplo: manteigueira. Quanto ao diâmetro e freqüência - o diâmetro e a freqüência dos poros variam muito de espécie para espécie e, numa mesma espécie, variam da medula (parte central) para a casca, bem como num anel de crescimento.A freqüência ou abundância de poros se refere ao número de poros por unidade de área (mm2). Madeiras de poros grandes, geralmente apresentam uma freqüência menor de poros do que as de poros pequenos. Inúmeros estudos comprovam o aumento no diâmetro tangencial dos vasos, em função da variação da idade e da posição radial, no sentido medula-casca. Os mesmos estudos comprovam a diminuição na freqüência dos vasos, em função da variação da idade e da posição radial, no sentido medula-casca. A classificação dos poros de acordo com freqüência é a seguinte: a) Muito poucos ............................. < 5 poros por mm2 b) Poucos ............................. 5 a 20 poros por mm2 c) Numerosos ............................... 20 a 40 poros por mm2 d) Muito numerosos .......................... > 40 poros por mm2 Parênquima Axial O parênquima axial desempenha a função de armazenamento e de translocação de água e solutos a curta distância, sendo abundante nas angiospermas e raro ou mesmo ausente nas gimnospermas. Destaca-se na estrutura da madeira, por apresentar células alongadas no sentido vertical e paredes mais delgadas, em comparação com as paredes dos elementos de vasos e das fibras. O parênquima axial é classificado, de acordo com seu padrão de distribuição em relação aos vasos, em: indistinto, quando o parênquima axial não é observado nem com o auxílio de uma lupa de 10 aumentos, em paratraqueal, quando se encontra associado aos elementos de vasos e apotraqueal, quando não está em contato direto com os elementos. Dependendo das diferentes formas com que estes tipos surgem no lenho, existem diferentes denominações. Assim, o parênquima paratraqueal pode ser classificado como: escasso ou difuso – quando se apresenta como células solitárias ou células pequenas agregadas em contato com elementos vasculares, porém não os rodeia. Exemplo: tachi-pitomba, preciosa. vasicêntrico - quando se apresenta em bordadura ao redor do elemento vascular, de largura variável, de formato circular ou oval na seção transversal. As células do parênquima axial envolvem completamente os poros, formando uma auréola circular. Exemplo: sucupira, faveira. O parênquima paratraqueal vasicêntrico pode ser classificado ainda em: vasicêntrico confluente – quando se apresenta unido, formando fileiras tangenciais ou diagonais. aliforme – quando se apresenta ao redor dos vasos, estendendo-se lateralmente em forma de asas. Exemplo: faveira-amarela, angelim- araroba. confluente – quando rodeiam os vasos e se conectam em faixas de largura variável. Ocorrem junções dos parênquimas vasicêntrico e aliforme, formando trechos curtos ou longos. Exemplo: canafístula, faveira-amargosa, bracuí. unilateral – quando está constituído por células individuais ou agregadas em contato com uma parte do vaso, ou quando o parênquima se dispõe em apenas um dos lados dos poros. Exemplo: pau-roxo, araracanga. em faixas – quando as células do parênquima axial podem ou não estar associadas com os poros. A parênquima axial tipo faixas pode subdividir-se em: . faixas largas – visíveis até a olho nu, as faixas são largas e contínuas. Exemplo: angelim-pedra, canjerana, bacuri. . faixas estreitas ou linhas finas – pouco visíveis a olho nu, mas distintas sob lente, são aproximadas e contínuas. Exemplo: pranari, castanha-do-Pará, goiabão. reticulado – quando as células do parênquima axial se dispõem de tal maneira que formam uma trama fina e regular com o parênquima radial (raios). As linhas do parênquima axial e do radial são, aproximadamente, da mesma largura e distância, formando quase um quadrado. Este tipo de parênquima é difícil de ser detectado, podendo ser confundido, às vezes, com o tipo de faixas estreitas ou linhas finas. Exemplo: sapucaia, matá-matá. escalariforme – quando as células do parênquima axial, em linhas finas, são mais estreitas que as células do parênquima radial (raios), lembrando os degraus de uma escada., Exemplo: pindaíba, pente-de- macaco. Quando as células do parênquima axial se dispõem em linhas curvas, como se fossem cordas pouco distendidas entre os raios, ao invés de linhas retas, forma-se o tipo escalariforme em arcos. Exemplo: carne-de-vaca, grevília, carvalho-brasileiro e em madeiras de outros gêneros da família Proteaceae. marginal – quando ocorre a formação de faixas ou linhas nos limites das camadas de crescimento. Esta faixas ou linhas podem se dispor afastadas ou aproximadas uma das outras. Exemplo: mogno, ucuubarana. Na madeira de jatobá, o parênquima marginal é mais evidente, porém está associado a outros tipos, como o aliforme ou vasicêntrico. Em determinadas madeiras, pode existir mais de um tipo de parênquima axial; nesse caso, deve-se citar o tipo predominante e fazer referência aos demais tipos existentes. Existem inúmeras denominações para designar as diferentes formas do parênquima axial paratraqueal, conforme a Figura 20. Escasso Vasicêntrico Vasicêntrico confluente Unilateral Aliforme Aliforme confluente Em faixas Figura 20 - Tipos de parênquima axial paratraqueal na seção transversal Fonte: Burguer e Richter (1991) Seguindo a mesma classificação anterior, o parênquima axial apotraqueal na seção transversal pode apresentar-se na mesma disposição: difuso – quando as células parenquimáticas estão sozinhas ou em pequenas agregações, distribuídas irregularmente entre os elementos fibrosos do lenho. Esse tipo de parênquima não é fácil de ser observado, necessitando de um bom polimento ou umedecimento da superfície, além de boa iluminação. Exemplo: cupiúba, açacu. difuso em agregados, linhas ou bandos tangenciais – quando se apresenta em bandas parenquimáticas dispostas em arcos curtos ou compridos, ou pequenas linhas curtas e interrompidas. Exemplos: coerana, guatambu-de-leite, pau-pereira-amarelo. reticulado – quando se apresenta em linhas tangenciais numerosas e estreitamente espaçadas, formando uma malha irregular com os raios. concêntrico – quando apresenta células dispostas em linhas ou bandas de suficiente comprimento para dar uma idéia de continuidade e aproximadamente paralelas aos anéis de crescimento. marginal – quando aparece em bandas, formando a camada exterior, terminal ou a primeira camada do anel de crescimento (terminal ou inicial) O parênquima apotraqueal pode se apresentar de diferentes formas: Difuso Difuso em agregados Reticulado Escalariforme Em faixas Marginal Figura 21 - Tipos de parênquima axial apotraqueal na seção transversal Fonte: Burguer e Richter (1991) Tilos O processo de formação de tilos é atribuído às diferenças de pressão entre os vasos e as células de parênquimas contíguas. Os vasos conduzem os fluidos ativamente e as pressões dentro das células são mais ou menos idênticas, tanto dos vasos como das células de parênquima. Se houver diminuição da intensidade do fluxo de líquidos dos vasos, a pressão no interior das células parenquimáticas se torna bem maior e, em conseqüência, a fina parede primária das pontuações do parênquima se distende, penetrando na cavidade dos vasos. Ferimentos externos podem estimular a formação de tilos, visando bloquear a penetração de ar na coluna de líquidos em circulação; às vezes, o surgimento de tilos é decorrente da degradaçãoenzimática das membranas das pontuações por fungos xilófagos. O aparecimento dos tilos depende de dimensões das pontuações das paredes dos vasos, podendo estes se desenvolver somente em madeiras em que as pontuações das paredes dos vasos forem maiores que 7 mm²; excepcionalmente, os tilos podem ser observados em fibras com pontuações grandes, como em alguns gêneros de Lauráceas e Magnoliáceas. Quanto à utilização da madeira, os tilos dificultam a secagem e a sua impregnação com substâncias preservativas, porque obstruem as vias normais de circulação dos líquidos. Os tilos, por outro lado, apresentam-se como barreiras físicas que se antepõem à penetração de fungos xilófagos, aumentando a durabilidade natural da madeira. Os tilos são também grandes responsáveis pela excelente qualidade da madeira de carvalho (Quercus rubra, Fagaceae) para a fabricação de barris para o armazenamento de bebidas alcoólicas. Figura 22- Desenho esquemático de tilos no lume do vaso Fonte: Burguer & Richter, 1991 Parênquima Radial, Parênquima Transversal ou Raio Os raios, assim como o parênquima axial, são responsáveis pelo armazenamento e translocação de água e solutos a curta distância, principalmente no sentido lateral. Os raios são compostos basicamente de três tipos de células parenquimáticas: procumbentes, eretas e quadradas. Célula procumbente é aquela que apresenta maior dimensão no sentido radial; a quadrada é aproximadamente isodiamétrica; e célula ereta apresenta sua maior dimensão no sentido axial. Essa classificação baseia-se no aspecto que tais células apresentam nas seções radiais e tangenciais (Figura 23). Os raios podem ser: - Homogêneos: são aqueles formados por células parenquimáticas de um único formato, referindo-se normalmente o termo homogêneo aos raios cujo tecido é constituído apenas por células procumbentes, quando vistos em seção radial. Exemplos: carvalho e eucalipto. - Heterogêneos: são aqueles que incluem células de mais de um formato, procumbentes, quadradas e eretas nas mais diversas combinações. Exemplo: pau-marfim e umbuzeiro. Os raios homogêneos e heterogêneos podem ser tanto unisseriados, constituídos ou apenas uma fileira de células na seção tangencial, como bi ou multisseriados, quando formado por duas ou mais fileiras de células nesta seção. Figura 23 – Representação esquemática das células do raio visualizadas no Sistema Radial (Fonte: Glória & Guerreiro, 2003). Figura 24 – Tipos de raios (Fonte: Burguer e Richter, 1991) Pontoações As pontoações também ocorrem nas angiospermas e, quando um vaso estabelece um contato com outro vaso, as pontuações são denominadas intervasculares; quando um vaso está em contato com um raio, as pontuações são denominadas raio-vasculares; e quando a comunicação é de vaso com o parênquima longitudinal, as pontuações são denominadas parênquimo- vasculares. Nas áreas de contato entre vaso e fibra, muito raramente existe ou inexiste a pontuação. Célula Procumbente Célula Ereta Célula Quadrada Referências Bibliográficas BURGER, L. M. e RICHTER, A. G. Anatomia da madeira. São Paulo, ed. Nobel, 1991, 154 p. CARVALHO, A. M. M. L. Estrutura Anatômica e Química das Madeiras. Laboratório de Celulose e Papel, UFV, Viçosa. 2005. 44p. (Não Publicado) ESAU, K. Anatomia das plantas com sementes. 1974. 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