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MACRO Y MICROSCOPIA DE LA MADERA

Botánicamente hablando, la madera, es la parte sólida y rígida que se encuentra bajo la piel de los tallos leñosos de los árboles, en forma de tejido vascular.

Por sus características, la madera puede considerarse como polímero natural complejo termoestable o duromérico: no muestra temperatura de reblandecimiento y puede aserrarse, lijarse y mecanizarse.

INTRODUCCIÓN La Anatomía de Madera es la rama de la Biología que estudia el xilema, leño o madera con el fin de: • • • •

Conocerlo y darle un uso correcto. Determinar especies. Predecir usos adecuados. Prever el comportamiento del leño en procesos industriales. • Evaluar la aptitud tecnológica de la madera.

La madera (del lat. materia), xilema (del griego lignificarse) o leño (del lat. Lignum) es la parte sólida de los árboles por debajo de la corteza. • Es el conjunto de elementos lignificados, lo mismo traqueidas. • En sentido estricto, en cuanto al período de su formación, toda suerte de tejido secundario producido por el cambium hacia el interior del mismo.

La madera tiene principalmente las siguientes características: • Es un material poroso, celular, no es un sólido.

• Está compuesto por más de un tipo de células, por lo tanto su constitución es heterogénea. • La mayor proporción de elementos celulares es alargada con su eje longitudinal paralelo al eje del fuste.

• Las paredes celulares están constituidas fundamentalmente de celulosa, que forma largas cadenas moleculares. • Contiene también lignina y hemicelulosas; éstas se ubican entre las cadenas de celulosa, donde además puede haber agua. • El lumen de las células y la pared celular pueden estar contener diferentes materiales.

Dadas las características estructurales las posibles fuentes de variación en el leño son:

• • • • • • •

Tipos de células presentes y sus proporciones. Tamaño de los diferentes tipos de células. Espesor de la pared celular. Dirección del eje de la célula en referencia al tronco. Proporción de un tipo de células con respecto a otro. Composición de la pared celular. Naturaleza, presencia y distribución de materiales extraños.

PLANOS ANATOMICOS DE CORTE Por tratarse de un organismo heterogéneo constituido por células dispuestas y organizadas en diferentes direcciones, el aspecto de la madera varía de acuerdo con la sección observada. Para estudios anatómicos se adoptan los siguientes:

PLANOS CONVENCIONALES DE CORTE • Corte Transversal (X): perpendicular al eje del árbol. • Corte Radial (R): paralelo a los radios o perpendicular a los anillos de crecimiento. • Corte Tangencial (T): tangencial a los anillos de crecimiento o perpendicular a los radios.

• Además de la apariencia, también el comportamiento físico- mecánico de la madera difiere en cada uno de estos sentidos, fenómeno conocido como anisotropía. • Por presentar esta particularidad, la madera es un material anisotrópico.

ESTRUCTURA MACROSCOPICA DEL TRONCO Si se observa una sección transversal de un fuste de afuera hacia adentro, se evidencian diferentes zonas:

CORTEZA •La corteza está constituida interiormente por floema, conjunto de tejidos vivos especializados en la conducción de savia elaborada, y exteriormente por ritidoma o cortex (corteza muerta), tejido que reviste el tronco. •La corteza protege al vegetal contra el desecamiento, ataques fúngicos o fuego además de la función de almacenamiento y conducción de nutrientes.

Corteza de Schinopsis quebracho colorado, Anacardiaceae

ALBURA Y DURAMEN La madera del árbol vivo se caracteriza por presentar dos zonas definidas fisiológicamente y en muchos casos a nivel macroscópico. Ellas son albura y duramen.

• En la madera mas recientemente formada, llamada “albura” (sapwood), ocurren dos funciones importantes, el flujo de savia y el almacenaje de alimento.

• El duramen (heartwood) es leño biológicamente inactivo, con funciones de sostén que ocupa la porción del tronco entre la médula y la albura, generalmente de estructura más compacta y de coloración más oscura que la albura.

ANILLOS DE CRECIMIENTO Un anillo de crecimiento es un manto continuo de células que, con la forma de un cono, se sobrepone a los anillos ya existentes. Todos los años, con la llegada de la primavera, se agrega un nuevo anillo de crecimiento el que cubre fuste, ramas y raíces.

Menor espesor de anillo

A partir de una célula inicial cambial se diferencian en el xilema diferentes elementos. • De una célula inicial fusiforme: *Traqueidas: son células que desempeñan la función de transporte de agua y savia de la raíz a las hojas. *Vasos: se forman a partir de hileras verticales de células. Su función es la de transporte de líquidos en el vegetal. *Fibras: realizan la función mecánica. *Parénquima axial: desarrollan la función de almacenamiento, traslocación de azúcares y agua dentro del leño. En algunos casos pueden desarrollar la función de soporte. “Las células de parénquima son células que en la madera estaban vivas y tenían contenido protoplasmático, por lo que en el corte se observan con color diferente al de las que les rodean, lo que ofrece carácter distintivo en algunas especies.” *Células epiteliales axiales.

De una célula inicial radial:

• Parénquima radial • Traqueidas radiales • Células epiteliales radiales

ESTRUCTURA DE LA MADERA DE CONIFERAS La madera de coníferas está constituida esencialmente por células de características homogéneas, del grupo traqueidas, las cuales realizan la doble función de sostén del árbol y conducción de la savia (NCh 173 Madera – Terminología General).

CELULAS EN LAS CONIFERAS CELULAS EN CONIFERAS SISTEMA LONGITUDINAL

SISTEMA TRANSVERSAL

CELULAS PROSENQUIMATICAS

Traqueidas axiales Normales Resinosas en cadenas

Radio-Traqueidas

CELULAS PARENQUIMATICAS Parénquima axial Células epiteliales

Parénquima de radios leñosos Células epiteliales

ESTRUCTURA DE LA MADERA DE LATIFOLIADAS La madera de latifoliadas proviene del grupo de angiospermas, los que están constituidos esencialmente por vasos, los cuales realizan la función conductora de la savia y por fibras que son el sostén del árbol (NCh 173 Madera – Terminología General).

La estructura interna es más especializada y compleja que las Coníferas. Debido a su mayor complejidad ofrecen una gran variedad de aspectos que facilitan su identificación.

CELULAS EN LAS LATIFOLIADAS CELULAS EN LATIFOLIADAS SISTEMA LONGITUDINAL

SISTEMA TRANSVERSAL

CELULAS PROSENQUIMATICAS Vasos Solitarios Múltiples Traqueidas Vasculares Vasicéntricas Fibras Fibro-traqueidas Fibras libriformes

No hay

CELULAS PARENQUIMATICAS Parénquima axial

Parénquima de radios leñosos con: Células procumbentes Células erectas y cuadradas

Células epiteliales

Células epiteliales

ESTRUCTURAS SINGULARES DE LA PARED CELULAR Estructuras de la Pared Celular: • Punteaduras • Placas de perforación • Engrosamientos helicoidales • Trabeculas

Tipos de Punteaduras en los Vasos: • Escaleriformes • Alternas • Opuestas

Sistema Longitudinal CELULAS PROSENQUIMATICAS: • Vasos • Traqueidas • Fibras

DURAMINIZACION •Constituye el último estado de transformación antes del siguiente proceso que es la degradación total de los tejidos de los árboles. •Se inicia en la zona más interna de los árboles, la cual queda rodeada por la madera de albura. La albura es por lo tanto la madera que aún no duraminiza.

Duraminización Puede Influir en:

• Durabilidad natural • Permeabilidad • Estabilidad dimensional • Color de la madera • Contenido de Humedad (CH) • Compuestos accesorios

Tipos de Durámenes Propiedades relevantes producidas y asociadas a la duraminización: •Cambios notorios de color. •Transformaciones en uno o todos los individuos de la especie. •Diferencias en el CH, respecto a la albura. •Cambio de la durabilidad natural. •Modificaciones en la permeabilidad de la madera. •Mayor o menor ancho de la zona de la albura.

SINGULARIDADES MACROSCOPICAS A nivel macroscópico, es posible observar, las singularidades de los anillos de crecimiento y en muchas especies las diferencias entre la albura y el duramen. Al ser perceptibles con los sentidos, estas características se denominan ORGANOLEPTICAS.

Características Organolépticas A diferencia de la microscopia (observaciones con aparatos ópticos), la macroscopía no requiere de ayuda de aparatos especiales, y las observaciones se efectúan a ojo desnudo, a lo sumo con una lupa.

Características organolépticas: • • • •

Color Textura Veteado Grano

• Sabor • Brillo • Olor

Color: •Es una de las características más importante de la madera, por su fácil observación. •El color se origina por la pigmentación que aportan los compuestos de la madera, entre los que se puede citar: –Polisacáridos, lignina, resinas, gomas. Los cuales forman parte de la pared celular o rellenan los lúmenes de las células o cavidades intercelulares.

•La diferencia de cantidad de pared celular entre la madera temprana y tardía, afectando especialmente la tonalidad de las maderas de coníferas. •En el caso de latifoliadas, la diferencia en tonalidad entre células de prosénquimas y parénquima puede producir cambios notorios de color de madera. •El color de la albura y el duramen es variable y modificable por: - Cambios en el CH - Microorganismos que la pueden colonizar. - Radiación ultravioleta. - Adición de recubrimientos o impregnantes - Singularidades del crecimiento.

Se puede distinguir maderas de : • Color homogéneo: Son aquellas con un tono uniforme. Ejemplo: Nothofagus oblicua (Roble). • Color heterogéneo: Ocurre cuando en una misma pieza o piezas diferentes, existe diferenciación de color, por ejemplo: el tineo, cuyo color café rojizo presenta, bandas delgadas longitudinales de color café muy oscuras casi negras.

•Color:

Textura: Esta característica está referida al tamaño y distribución de los elementos celulares. Se puede distinguir la siguientes texturas:  Textura gruesa: Son aquellas que tienen elementos celulares de gran dimensión como la madera de Quercus robur (encina).  Textura mediana: son aquellas que tienen células de tamaño intermedio como la madera de Tiaca.  Textura fina: Corresponden a células de diámetros pequeños, como en el caso de madera de Luma apiculata (arrayán).

Textura Homogénea: Células que se distribuyen sin mayor diferenciación dentro del crecimiento anual. Textura Heterogénea: corresponden a maderas con una distribución en la cual hay diferencias apreciables en el tamaño de los elementos celulares dentro del anillo.

Veteado: •Se denomina de esta forma al dibujo presente en las superficies longitudinales de la madera. • Se establecen dos tipos: –Cuarteado: Que corresponde a un dibujo de líneas paralelas más oscuras que el resto de la madera, originadas por las maderas tardías. –Floreado: Que corresponde a un dibujo de forma irregular, ondulado y piramidal, formado por las maderas tardías.

La intensidad del veteado depende principalmente de las diferencias de color entre madera temprana y tardía. De hay se distinguen tres tipos de veteados: a) Pronunciado: Se presenta en maderas con gran contraste de tono entre inicio y fin de los anillos, como en el alerce y pino Oregón. b) Suave: Corresponde a maderas cuyos elementos celulares tienen poca diferencia entre inicio y termino del anillo, como en el caso del mañío y tineo. c) Liso: Involucra a todas aquellas maderas en las cuales prácticamente no hay diferencias visibles entre la madera del inicio y del término del anillo (laurel y araucaria).

Nogal

Lingue

Grano: Esta se refiere a la dirección que tienen las fibras respecto al eje del fuste: a)Grano recto: Son maderas, cuyas fibras tienen una dirección que coincide con la dirección del eje del fuste. b)Grano o fibra revirada: Las células presentan un cierto ángulo respecto al eje del fuste.

c) Grano cruzado: Es una variación de la fibra revirada, en la cual el grano cambia en repetidas ocasiones de derecha a izquierda. d) Grano crespo: Corresponde a fibras onduladas, vistas desde un plano radial. Los anillos de crecimiento en la dirección longitudinal son ondulados.

Grano inclinado

Sabor: • Es producida por ciertas sustancias contenidas en la madera que se solubilizan y que por ello son posibles de detectar con el sentido del gusto, y que por lo general se pierde en el tiempo. •Esta característica puede restringir el uso de la madera, cuando esta se destina a usos en los cuales ella debe estar en contacto con alimentos. Por ejemplo el gusto picante del canelo.

Brillo: •Esta singularidad se produce por reflexión de la luz que incide en la madera. •Es especialmente notoria en los planos radiales de maderas con radios leñosos grandes. •En las paredes de estas células hay sustancias depositadas que contribuyen a reflejar la luz.

•El brillo depende en gran medida de cuan pulimentada se encuentra la superficie, fuertemente influido por el CH, el brillo disminuye con el aumento del CH. •El brillo es mayor en secciones longitudinales, que en las transversales.

Olor: •Es producido por la volatilización de compuestos accesorios, resulta más notorio en maderas recién cortadas. •Se desvanece con el tiempo. •En chile el aroma permite reconocer la madera de ciertas especies como el Coigue, Ciprés de la cordillera, también el aroma desagradable de la Tepa.

MADERA JUVENIL • La madera formada en los primeros años de actividad del meristema lateral, el cambium vascular de cada altura incremental, constituyen la zona denominada madera juvenil. •Sus características y propiedades son distintas a la madera madura. •Esta última corresponde a la madera formada por las zonas del cambium maduro con cierta edad, y que por lo tanto ha dejado de formar madera juvenil.

MADERA DE REACCION • Es una singularidad poco deseada que afecta negativamente muchas propiedades y características de la madera involucrada. •Esta presente tanto en madera de coníferas como en latifoliadas, y se produce por niveles bajos de hormonas respectivamente. •Cuando la inclinación de los árboles, y con ello la variación en la concentración de los niveles hormonales, coincide con la formación de células, entonces el cambium formara células de madera de reacción.

Madera de Compresión: • Este tipo de madera de reacción es típica de las coníferas, la cual se denomina de compresión. • Se produce en la zona del fuste que esta en la cara interna de la inclinación de los árboles. • Este lado es de mayor crecimiento que el contrario, por ello la medula queda excéntricamente en el fuste. • Esta madera tiene color rojizo, anillos más anchos, menos madera temprana, traqueidas con secciones redondeadas, etc.

La madera de compresión tiene normalmente mayor densidad y no se reducen sus propiedades mecánicas pero puede sufrir mayores deformaciones durante el secado y tiende a romperse más fácilmente.

Madera de Tracción: •En especies de latifoliadas, esta se produce en la cara opuesta a la inclinación. •Aquí se aprecia un mayor crecimiento diametral, y por ello los fustes afectados pueden tener un crecimiento excéntrico. •La característica más relevante, es la deslignificación que tiene la pared celular.