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Universidade Federal de Viçosa - UFV Centro de Ciências Agrárias - CCA Departamento de Engenharia Florestal - DEF Laboratório de Painéis e Energia da Madeira PROBLEMAS ESPECIAIS ANATOMIA DA MADEIRA Angélica de Cássia Oliveira Carneiro - 33831 Viçosa-MG Julho 2003 ANATOMIA DA MADEIRA O termo anatomia vem de anatomé que quer dizer dissecação (corte). A Anatomia da Madeira é o ramo da ciência botânica que se ocupa do estudo das variadas células que compõem o lenho, bem como sua organização, função e relação com a atividade biológica do vegetal. A anatomia constitui-se de elemento fundamental para qualquer emprego industrial que se pretenda destinar à madeira. O comportamento mecânico da madeira (secagem, colagem de peças, trabalhabilidade e outros) está intimamente associado a sua estrutura celular. Através da anatomia é possível diferenciar espécies, identificando corretamente a madeira. A descrição anatômica (Burger e Richter, 1991), a composição química (Sjostron, 1993) e a determinação da densidade básica (Vital, 1984) formam os parâmetros que constituem a base para quaisquer estudos tecnológicos que sejam efetuados na madeira, auxiliando a interpretação e permitindo empregá-la corretamente para determinado tipo de uso. Segundo Panshin e De Zeeuw (1980) a densidade básica é uma característica resultante da interação entre as propriedades químicas e anatômicas da madeira, portanto, as variações na densidade são provocadas por diferenças nas dimensões celulares, das interações entre fatores e pela quantidade de componentes extraíveis presentes por unidade de volume. 1. Estrutura Macroscópica do tronco: A madeira é um conjunto heterogêneo de diferentes tipos de células com propriedades específicas para desempenharem funções vitais abaixo mencionadas: a) condução de líquidos b) transformação, armazenamento e transporte de substancias nutritivas; c) sustentação do vegetal. 1.1.Casca A casca é constituída interiormente pelo floema, conjunto de tecidos vivos especializados para a condução da seiva elaborada, e exteriormente pelo córtex, periderme e ritidoma, tecidos que revestem o tronco. A casca é de grande importância na identificação de árvores vivas, e o estudo da sua estrutura vem despertando cada vez mais o interesse da anatomia da madeira, por contribuir enormemente para a distinção de espécies semelhantes. Figura 1. Seção de um tronco típico 1.2.Câmbio É o tecido meristemático, isto é, apto a gerar novos elementos celulares, constituídos por uma camada de células situada entre o xilema e o floema, só sendo visível ao microscópico. Permanece ativo durante toda a vida do vegetal e é responsável pela formação dos tecidos secundários que constituem o xilema e a casca. A atividade cambial é sensivelmente influenciada pelas condições Cortex Cerne Floema Câmbio Alburno climáticas. O CÂMBIO é uma fina camada entre o xilema e floema responsável pela produção de novo tecido de xilema e floema. 1.3.Anéis de crescimento Pereira (1933) define os anéis de crescimento como sendo as modificações de aspecto que o conjunto da madeira (lenho) apresenta, refletindo as transições do desenvolvimento da árvore através das épocas de formação. É o acréscimo anual do lenho, subdividindo em 2 camadas perfeitamente distintas e correspondentes aos períodos de máximo e mínimo trabalho vegetativo. De acordo com Kaennel & Schweingruber, (1995) a transição do lenho inicial e tardio, de sucessivos anéis de crescimento, resulta das alterações das dimensões das células. Os anéis de crescimento, em regiões de clima temperado representam habitualmente o incremento anual da árvore. A cada ano é acrescentado um novo anel ao tronco, razão por que são também denominados anéis anuais, cuja contagem permite conhecer a idade do indivíduo. Em um anel de crescimento típico distinguem-se normalmente duas partes: • lenho inicial (lenho primaveril): produzido durante o alongamento (crescimento em altura) e elevada síntese de auxinas e baixa disponibilidade de fotoassimilados; apresenta parede celular finas. • lenho tardio (lenho outonal ou estival): células produzidas após a maturação das folhas e conseqüentemente aumento na disponibilidade de produtos da fotossíntese e decréscimo no nível de auxina à medida que a copa cessa o crescimento; apresentam parede celular espessa (grossa). Figura 2. Anéis de crescimento de madeira de conífera 1.4. Cerne e alburno Em muitas árvores, a parte interna do tronco (cerne) se destaca por sua cor mais escura. A causa da formação do cerne deve-se ao fato de que, com exceção das células parenquimáticas que apresentam maior longevidade e permanecem vivas até certa distância para o interior do tronco (alburno), apenas suas camadas mais periféricas são fisiologicamente ativas: o fluxo ascendente de líquidos retirados do solo ocorre nos anéis de crescimento mais externo do xilema, o transporte da seiva elaborada se dá no floema pelo câmbio. Figura 3. Tronco de Madeira: Casca - Alburno - Cerne Observando a extremidade de uma tora pode-se distinguir dois tecidos bem distinto em termos de cor na maioria das madeiras. A parte central é mais escura do que aquela próxima a casca. A parte mais clara é denominada de alburno, enquanto que a parte mais escura de cerne. A cor escura está relacionada com o aumento no teor de compostos fenólicos que são biosintetizados nas células do parênquima (Nelson, 1975). À medida que novas células são produzidas pelo câmbio a parte mais interna do alburno é convertida em cerne. Ressalta-se que para algumas espécies é difícil distinguir visualmente o cerne do alburno. Portanto, alburno e cerne apresentam diferenças na constituição química, permeabilidade, teor de umidade e resistência ao ataque de organismos xilófagos. O cerne é considerado um tecido morto, sem nenhuma atividade vegetativa, ou seja, as células que compõem este tecido estão vegetativamente "mortas". A transformação do alburno em cerne é iniciada internamente e não por condições externas. A morte da maioria das células após o espessamento celular é marcada pelo desaparecimento do núcleo e do protoplasma, pela mudança química do citoplasma, redução em amido, açúcares e materiais nitrogenosos cerne Alburno (Frey Wissling, 1963). Entretanto, algumas células retêm seu protoplasto, como as células do parênquima que ocorrem como células longitudinais e radiais (Kolmann & Côté, 1968). As células vivas do alburno são responsáveis por processos metabólicos como a respiração e digestão. Dentro de uma árvore o alburno fornece suporte ao tronco, conduz a seiva bruta até as folhas e armazena alimentos. O cerne, por outro lado, não armazena alimento nem faz condução de seiva e funciona somente como suporte. 1.4.Raios São faixas horizontais de comprimento indeterminado, formadas por células parenquimáticas, isto é, elementos que desempenham a função de armazenamento de substâncias nutritivas, dispostas radialmente no tronco. Só são nitidamente visíveis a olho nu quando extremamente largos e altos como no carvalho (Burger, 1991). Figura 4. Corte radial, mostrando as faixas de raios 1.5.Medula A medula é a parte que normalmente ocupa o centro do tronco, cuja função é a de armazenar substâncias nutritivas. Seu papel é especialmente importante nas plantas jovens, nas quais, segundo (Grosser, 1977), participa também da condução ascendente de líquidos. O seu tamanho, coloração e forma principalmente nas angiospermas dicotiledôneas são muito variáveis. Por ser constituída de tecido parenquimático, a medula é uma região susceptível a apodrecimentos causados por fungos (toras ocas). Figura 5. Esquema de um corte transversal mostrando a medula 2. Planos anatômicos de corte: Para estudos anatômicos, adotam-se os seguintes planos: • Transversal: perpendicular ao eixo da árvore • Longitudinal radial: paralelo aos raios ou perpendicular aos anéis de crescimento • Longitudinal tangencial: tangenciando os anéis de crescimento ou perpendicular aos raios. Além da aparência, também o comportamento físico-mecânico da madeira difere em cada um destes sentidos, fenômeno conhecido como anisotropia. Por apresentar esta peculiaridade, a madeira é um material anisotrópico. Figura 6. Planos anatômicos de corte de madeira de conífera 3. Propriedades Organolépticas da madeira As características da madeira que são capazes de impressionar os sentidos são conhecidas como propriedades organolépticas. 3.1. Cor A cor da madeira deriva de substâncias químicas presentes no tronco. A intensidade da coloração varia do bege claro ao marrom escuro, quase preto. Existem ainda madeiras amarelas, avermelhadas e alaranjadas. A cor tende a alterar-se com o passar do tempo, escurecendo devido à oxidação causada principalmente pela luz. A variação da cor natural da madeira é devida à impregnação de diversas substâncias orgânicas nas paredes celulares tais como tanino, resinas etc., as quais são depositadas de forma mais acentuada no cerne. A origem da cor da madeira sofre grande influência da camada orgânica do solo denominada húmus, das variações climáticas que influenciam o crescimento das árvores e nas práticas Raio Lenho Tardio Lenho Inicial Traqueídeos Canal de Resina Rad ial Tangencial Transversal silviculturais, que vão refletir diretamente na formação anatômica e composição química (Janin,1995). Portanto árvores de mesma espécie, crescendo em regiões que apresentam condições climáticas diferenciadas, apresentarão características anatômicas distintas como por exemplo na proporção de tecidos, na espessura da parede celular, na largura dos anéis de crescimento, entre outras. 3.2. Cheiro Característica importante na madeira e que tende a definir o seu uso. Madeiras para móveis não podem apresentar, por exemplo, cheiro desagradável*. Peças de madeira muito antigas podem perder parcialmente o odor, mas eventualmente este pode ser acentuado se a madeira for umedecida. O odor da madeira deve ser classificado em Agradável ou Desagradável. 3.3. Gosto ou Sabor Está em geral associado às substâncias que conferem odor e devem ser classificadas sob odor agradável ou desagradável*. Em algumas espécies apresenta-se amargo (Cedro), em outras madeiras pode ser nitidamente percebido: picante em Surucucumirá e adocicado em Casca-doce. Atenção: o teste de provar o gosto da madeira pode causar reações alérgicas em pessoas sensíveis, por isso deve se evitado. 3.4. Massa específica É uma propriedade física, sendo, portanto objeto de estudo na área de tecnologia da madeira. Entretanto, como o peso da madeira é uma característica que impressiona os órgãos sensoriais e é de grande valor na identificação e distinção de madeira. A massa específica é a relação entre o volume verde (amostra saturada em água até peso constante) fornecido em cm3 e o peso da madeira seco em estufa fornecido em gramas. Neste sentido as madeiras podem ser classificadas como de baixa densidade, de média densidade e de alta densidade. 3.5. Textura É a característica que envolve o diâmetro dos poros, sua distribuição e quantidade relativa no lenho. A textura pode ser grossa, média ou fina. Geralmente as madeiras que apresentam textura grossa possuem poros grandes, visíveis a olho nu, com diâmetros tangenciais maior de 300 µm e não recebem bom acabamento. As madeiras de textura média apresentam poros com diâmetro tangencial dos poros de 100 a 300 µm. As de textura fina apresentam em geral poros pequeninos, uniformemente distribuídos, com diâmetro tangencial menor que 100 µm. 3.6. Grã Envolve a orientação dos elementos celulares em relação ao eixo vertical da árvore. Quando as células são paralelas ao crescimento vertical, a grã é direita ou regular. Quando a grã apresenta desvios ou inclinações em relação ao eixo principal do tronco, a grã é chamada irregular, podendo ser Grã oblíqua ou ainda Grã entrecruzada. 3.7. Desenho É o conjunto de desenhos e alterações de caráter decorativo que a madeira apresenta e que a torna facilmente distinta das demais. Desenhos especialmente atraentes têm sua origem em certas anormalidades tais como grã irregular, galhas, nós, troncos aforquilhados, crescimento excêntrico deposições irregulares de substâncias corantes e outras. 3.8. Brilho É a característica de um corpo refletir a luz incidente. A face longitudinal radial é sempre mais reluzente pelo efeito das faixas horizontais dos raios. A importância do brilho é principalmente de ordem estética e esta propriedade pode ser acentuada artificialmente por polimentos e acabamentos superficiais. Sob o ponto de vista de identificação e distinção de madeira, esta característica é irrelevante (Burger, 1991). 3.9. Dureza A dureza é uma propriedade mecânica intimamente associada a massa específica. Pode ser grosseiramente avaliada pela impressão da unha nas faces da madeira, contribuindo também para a distinção de espécies. 3.10. Resistência ao corte manual Verificada através do corte com estilete ou navalha no plano transversal. A madeira pode ser classificada como pouco resistente, moderadamente dura ou dura. 4. Estrutura Anatômica da Madeira 4.1.Estrutura da parede celular Formação da parede celular primária: A divisão de uma célula (citocinese) inicia-se pela produção de uma placa celular, a qual origina-se pela fusão de centenas de finas vesículas. A medida que as vesículas se juntam é formada a LAMELA MÉDIA. Seguindo-se a formação desta placa celular, a formação da PAREDE PRIMÁRIA é iniciada pela deposição de hemiceluloses que polimerizam-se na parede e perdem sua solubilidade na água (Wangaard, 1970). As vesículas de Golgi no protoplasma são possivelmente um importante fator nesta seqüência da formação a parede primária, podendo atuar como sintetizadores dos polissacarídeos não celulósicos (Salisbury & Ross, 1985). Assim, a parede primária das células em crescimento consiste largamente de uma matriz de polissacarídeos não celulósicos e algumas proteínas, onde existem microfibrilas celulósicas. Essas microfibrilas podem ser sintetizadas através da agregação de cadeias moleculares de celulose, ou desenvolver-se no fim da síntese envolvendo a transferência de glucose ou pequenos polímeros solúveis na água sucessivamente para o fim da cadeia já incorporada nas microfibrilas (Preston, 1962). No último processo poderia haver um aumento no comprimento das microfibrilas. Para que isso ocorra, polimerização e cristalização devem ser eventos essencialmente simultâneos. É importante sabermos o que causa o alongamento das células na maior parte das vezes em uma direção ao invés de se expandirem igualmente em todas as direções. Conforme comentado anteriormente a parede primária das células em crescimento consistem largamente de uma matriz amorfa de polissacarídeos não celulósicos e algumas proteínas, através das quais existem microfibrilas de celulose que minimizam o alongamento na direção axial longitudinal. As microfibrilas não têm a propriedade de se alongarem facilmente. Assim, a formação da parede celular pode ocorrer efetivamente na direção que permite muitas microfibrilas "deslizarem" entre si. O crescimento é favorecido na direção que forma um ângulo reto com o eixo longitudinal das microfibrilas. Além disso, quando novas moléculas de celulose são formadas durante o crescimento, as microfibrilas celulósicas existentes são aparentemente alongadas permitindo uma extensão paralela ao seu eixo (Salisbury & Ross, 1985). Em algumas células jovens, a orientação das microfibrilas não é ao acaso, de maneira que o crescimento começa acelerado ao longo de um eixo (Jansen & Salisbury, 1984). A medida que o crescimento contínua, novas microfibrilas são depositadas na parede adjacente à membrana plasmática de maneira que a parede retém uma espessura uniforme durante o crescimento. Se a orientação dessas microfibrilas é ao acaso, o crescimento tende a ser igual em todas as direções; mas se são depositadas mais perpendicular a um eixo, o crescimento é favorecido na direção daquela orientação (Salisbury & Ross, 1985). Formação da parede secundária: Após o desenvolvimento da parede primária é a fase do espessamento da parede ou formação da parede secundária. A formação dessa parede secundária começa próxima ao meio de uma fibra e prossegue em direção às extremidades onde o alongamento da fibra (e, portanto expansão da parede primária) pode ainda estar ocorrendo (Wardrop, 1964). Devido as direções opostas da orientação helical nas sucessivas lamelas de S1, segue-se que asa hélices microfibrilares do tipo Z e S são colocadas simultaneamente em diferentes partes da mesma célula. A orientação nas numerosas lamelas da camada S2 da parede secundária tem sido mátéria de estudo de muitos investigadores. A orientação microfibrilar da primeira lamela na parede secundária é pouco diferente daquela na parede primária. 4.2.Estrutura da madeira de gimnospermas Anatomia de coníferas: Figura 7. Microfotografia de Modelo de Estrutura Anatômica de Madeira de Conífera A madeira de coníferas é relativamente homogênea e consiste essencialmente de traqueídeos que desempenham a função de condução de seiva e suporte mecânico; e de raios, que armazenam e conduzem no sentido horizontal. Certas madeiras deste grupo se caracterizam pela presença de canais intercelulares verticais e radiais, denominados canais resiníferos. Em outras espécies existem também células de parênquima diferentes daquelas que rodeiam e limitam os condutos de resina, por se desenvolver em madeira mais isolada (CHIMELLO, 1986). A Figura 7 representa um diagrama de estrutura anatômica da madeira de coníferas. Traqueídeos: Os traqueídeos constituem aproximadamente 90% do volume da madeira das coníferas. São estruturas tubulares, longas, ocas e afiladas nas extremidades, apresentando pontuações areoladas em suas paredes laterais (Figura 5). Estas células apresentam comprimento muito variável, inclusive dentro de uma mesma espécie. São aproximadamente 100 vezes mais compridas que largas, apresentando uma disposição radial, sendo quadradas ou retangulares quando observadas em seção transversal (HUNT & GARRAT, 1967). O fluxo de líquidos em madeiras de coníferas se dá através das cavidades das pontuações areoladas que unem os traqueídeos adjacentes e também através das pontuações semi-areoladas que unem traqueídeos e os raios (CHIMELLO, 1986). Raios: Os raios são agregações de células, em forma de cinta, relativamente pequenas que se estendem no sentido radial da madeira, essencialmente constituído por células parenquimáticas que possuem paredes delgadas. Os raios em grande maioria são uniseriados, ocasionalmente bisseriados em algumas espécies que possuem canais resiníferos internos ao raio (HUNT & GARRAT, 1967; CHIMELLO, 1986). Canais resiníferos: Os canais resiníferos são espaços em forma de tubos na direção longitudinal ou transversal, revestidos por uma camada de células parenquimáticas, ocorrendo de maneira difusa nas camadas de crescimento, com ligeira tendência de maior concentração no lenho tardio. Estes canais podem obstruir os canais e as pontuações dificultando o fluxo de líquidos (CHIMELO, 1986). 4.3. Estrutura da madeira de Angimnospermas Anatomia de folhosas: As folhosas são vegetais mais evoluídos e de composição anatômica mais especializada do que as coníferas. A principal característica desta madeira é a presença de tecido vascular, sendo este uma estrutura adaptada e principal responsável pela condução de seiva no lenho, enquanto a função mecânica de sustentação é realizada pelas fibras e traqueóides. Figura 8. Microfotografia de Modelo de Estrutura Anatômica de Madeira de Folhosa Figura 9. Modelo de Estrutura Anatômica de Madeira de Folhosa Vasos: Os vasos são formações tubiformes de comprimento variável, formados por uma série axial de células denominadas elementos de vasos, os quais apresentam uma área de comunicação entre si, denominada placa de perfuração (que pode ser definida como abertura de comunicação entre dois elementos contíguos de um vaso, sendo formadas pela dissolução de uma parte ou de toda parede celular na extremidade do elemento de vaso e permitem a circulação de substâncias líquidas). Elas podem ser simples, quando possuem uma só perfuração, ou multisseriadas, quando possuem mais de uma perfuração. As placas Poro Vaso Anel de Crescimento Raio Raio Rad ialTangencial Transversal multiperfuradas podem ser escalariforme, reticuladas ou foraminadas (CHIMELLO, 1986; BURGUER & RICHTER, 1991). Os elementos de vasos também apresentam comunicação com outros elementos que os circundam, através de pontuações. Pela sua estrutura tubular com paredes perfuradas, os vasos servem de passagem de líquidos tanto no sentido longitudinal como no sentido transversal. Sua eficácia depende de estar livre de materiais estranhos e de tiloses, assim como do seu tamanho, número e distribuição; fatores estes que variam amplamente dentro das espécies de folhosas (BURGUER & RICHTER, 1991). Fibras: As fibras constituem a maior parte do tecido lenhoso das folhosas. São menos longas e largas que os traqueídeos, e poucas vezes ultrapassa 2 cm de comprimento. Como sua função é o suporte mecânico da árvore, as fibras não são muito aptas na condução de líquidos, devido a seu pequeno tamanho de lúmem e praticamente, ausência de pontuações efetivas (HUNT & GARRAT, 1967). Tipos de fibras: Fibras libriformes (com pontuações areoladas simples, pequenas com o lume < 3µm de diâmetro; Fibrotraqueídeos (com pontoações areoladas distintas com o lume > 3 µm de diâmetro; e Fibras com pontoações comuns. Raios: São características essenciais na anatomia das coníferas e das folhosas, no entanto nas folhosas os raios não são tão importantes para o fluxo de líquido. Isto porque as células radiais estão freqüentemente obstruídas por substancias como gomas, amidos, taninos, dentre outras, dificultando assim o fluxo de líquidos (REMIÃO, 1970). Parênquima: Constituem verdadeiras bainhas ao redor dos vasos ou formam desenhos diversos na seção transversal da madeira e normalmente não contribui para a penetração inicial de líquidos na madeira, entretanto a permeabilidade de suas células pode influir na difusão subseqüente (HUNT & GARRAT, 1967). DIFERENÇA ENTRE O XILEMA DE FOLHOSAS E CONIFERAS Pode-se dizer que as coníferas possuem uma estrutura mais uniforme, enquanto que as folhosas possuem uma estrutura mais complexa, conforme comentado anteriormente. Abaixo segue as principais diferenças existentes: Os traqueídeos longitudinais constituem 90-95% do volume das coníferas. As células radiais constituem o restante do xilema das coníferas, mostrando que as mesmas possuem poucos tipos de células. As folhosas, entretanto, são compostas de quatro principais tios de células (Tabela 1); cada tipo pode constituir cerca de 15% ou mais do volume do xilema das folhosas. Tipos de células % xilema Elementos de vaso 6-60 Parênquima longitudinal 0 -15 Parênquima radial 4-30 Fibras 15-80 TABELA 1. Principais tipos de células das folhosas ( Haygreen & Bowyer, 1982) Enquanto que nas coníferas a condução da água é realizada pelos traqueídeos, nas folhosas é feita pelos vasos, uma estrutura composta por elementos de vaso. Tais estruturas quando vistas na face transversal da madeira são denominadas de poros, daí o nome de madeiras porosas. Os vasos não são encontrados nas coníferas. Existem madeiras de folhosas que não apresentam vasos, mas sim somente elementos traqueais imperfurados e parênquima como ocorre, por exemplo, em espécies das famílias Amborellaceae, Tetrancentraceae, Trochodendraceae e Winteraceae. As madeiras sem vasos são relativamente incomuns e são distinguidas das madeiras de coníferas pela presença de longos raios multisseriados (IAWA, 1989). As coníferas apresentam um certo alinhamento radial das células, enquanto que nas folhosas este alinhamento não existe como um todo. A distorção deste alinhamento é bem observado na vizinhança dos largos elementos de vasos. As folhosas apresentam raios mais largos do que as coníferas. Nesta os raios quando visto tangencialmente apresentam-se na grande maioria das espécies com uma célula de largura (unisseriado), com exceção dos raios fusiformes. Nas folhosas os raios variam numa faixa de 1-30 células de largura ou até mais em algumas espécies. Enquanto que nas coníferas os raios compõem cerca de 5-7% do volume do xilema, nas folhosas eles chegam a constituir uma média de 17% do volume, podendo chegar a mais de 30% do volume do xilema em algumas espécies. 4.3.1. Variabilidade dos elementos xilemáticos: O interesse pela variação dos elementos fibrosos dentro de uma árvore surgiu a centenas de anos com o trabalho de Sânio (1792) com Pinus sylvestres. O resultado deste estudo mostrou que: • Os traqueídeos, tanto no tronco como nos galhos, aumentam em comprimento do centro para a extremidade, até que um comprimento definido é conseguido, o qual então permanece constante para o anel de crescimento seguinte. • O tamanho final muda no tronco de tal maneira que constantemente aumenta da base para o topo, alcançando um valor máximo a uma certa altura, e diminui até o topo. • Os traqueídeos são menores nos galhos do que no tronco. a) Variação radial: - Comprimento de fibra e elementos de vaso A expansão radial dos traqueídeos e fibras libriformes e a deposição da parede secundária ocorre durante o estágio de diferenciação e maturação (Brown, 1970). Entretanto, neste período ocorre somente uma pequena parte do aumento em circunferência (Philipson et al., 1971). Muitos investigadores trabalhando neste aspecto da variação em comprimento têm mostrado que o comprimento da célula perto da medula é muito pequeno tanto para folhosas e coníferas da zona temperada, mas aumenta rapidamente depois dos primeiros anéis de crescimento; depois disto, a proporção de aumento nos valores diminui até que um máximo comprimento é obtido. Variação radial e ao longo da árvore do n° de vasos por mm Em folhosas da zona temperada e tropical o número de vasos por milímetro quadrado inicialmente aumenta da base, atingindo um valor máximo até uma certa altura, e permanece mais ou menos constante aumentando novamente no topo (Castro e Silva, 1992). Assim existem mais poros por milímetro quadrado no topo do que na base. O número de elementos de vaso pode ser correlacionado com a concentração de reguladores de crescimento, pois, os mesmo têm grande importância na atividade cambial (Digby e Warening, 1966). Em relação a variação no número de vasos por milímetro quadrado da medula ao câmbio não existe um padrão definido, embora algumas espécies tropicais apresentem mais vasos nas proximidades do câmbio (Castro e Silva, 1992). Variação na largura, espessura da parede celular, diâmetro do lume de fibras e largura dos elementos de vaso Largura, espessura da parede celular, diâmetro do lume das fibras e espessura dos vasos têm sido objeto de pouquíssimo estudo quando comparados com estudos feitos sobre comprimento de fibras. Entretanto, visto que esses parâmetros têm relação direta com uma das mais importantes propriedades da madeira - Peso Específico - a variação dessas características é incluída neste texto. Em geral, existe um decréscimo no valor da largura do vaso e das fibras da base para o tôpo (Zimmermann e Petter, 1982). Assim, ao longo de uma árvore as fibras e vasos no topo mostram-se mais finos do que na base, onde o diâmetro de ambos é maior. Em relação à variação radial, existe um pequeno aumento (não significativo estatisticamente) com flutuações a partir do câmbio em direção á medula. Dimensão celular no galho A tabela abaixo mostra a dimensão de alguns elementos no galho de duas espécies da Amazônia. Observa-se que as fibras e vasos são bem menores do que no tronco. Isto também é verdadeiro para as espécies da zona temperada (Zimmerman, 1975). elemento Saccoglotis guianensis Andira parviflora Comprimento fibra (mm) 1,48 (1,84) 1,30 (1,64) Largura fibra (um) 16,22 (20,58) 22,63 (24,36) Compr. elemento de vaso (um) 1046 (1311,6) 336,2 (452,20) Poros/mm2 10 (6) 9 (3) * Valores em parênteses indicam a média dos elementos no tronco Em relação ao número de vasos, o galho contém mais vasos por milímetro quadrado do que o tronco. 5. Relação entre a estrutura anatômica da madeira e suas propriedades e comportamento tecnológico Uma das grandes limitações da madeira é a sua heterogeneidade, anisotropia e variabilidade. a) Densidade e resistência mecânica A qualidade da madeira é entendida como a adequação da matéria-prima para um determinado uso ou conjunto de usos e deve ser encarado como sinônimo de versatilidade. Quanto mais diversificado for o seu uso, maior será a sua qualidade. Em função das variáveis tecnológicas envolvidas e das características desejadas para o produto final a densidade é o parâmetro mais importante na definição de um determinado uso da madeira. Além do mais, é uma variável fácil de ser obtida, apresenta algumas correlações com o rendimento e está intimamente associada aos vários componentes físicos e anatômicos da madeira. Segundo a maioria dos pesquisadores, a densidade é uma característica de alta herdabilidade, facilmente mensurável, e se tornou alvo constante dos melhoristas florestais, no sentido de se adequar a qualidade da madeira para certos usos. O FOREST PRODUCTS LABORATORY (1974), classificou a densidade da madeira nos termos apresentados no Quadro 1. Conceitos fundamentais: A partir do conceito físico mais elementar, podemos conceituar a densidade como quantidade de massa, expressa em peso, contida na unidade de volume. Em se tratando de madeira, a densidade pode ser absoluta, expressa em g/cm3 ou Kg/m3, ou relativa, quando comparada com a densidade absoluta da água destilada, insenta de ar, à temperatura de 3,98oC, com densidade de 1,0 g/cm3 . Nos sistemas CGS e SI, o número que exprime a densidade absoluta coincide com o número admensional que exprime a densidade relativa (VITAL, 1984). QUADRO 1- Classificação da densidade da madeira de acordo com o FOREST PRODUCTS LABORATORY (1974). Intervalos de densidade (g/cm3) Tipo de madeira - a 0,20 extremamente leve 0,20 a 0,25 excessivamente leve 0,25 a 0,30 muito leve 0,30 a 0,36 Leve 0,36 a 0,42 moderadamente leve 0,42 a 0,50 Moderadamente pesada 0,50 a 0,60 Pesada 0,60 a 0,72 muito pesada 0,72 a 0,86 Excessivamente pesada 0,86 em diante extremamente pesada A madeira é um material poroso e o valor numérico da densidade depende da inclusão ou não do volume de poros. Se a determinação do volume incluir o volume dos poros, obter-se-à a densidade aparente; se a determinação do volume não incluir o volume dos poros, obter-se-à a densidade real ou verdadeira, o que corresponde à densidade da parede celular, cujo valor é igual a 1,53 g/cm3, independente da espécie. A densidade básica é aquela que considera a madeira como massa real completamente seca e o volume verde ou completamente saturado de água; a densidade básica é sempre aparente, podendo ser absoluta ou relativa (PANSHIN & ZEEW, 1982). Segundo VITAL (1984), a madeira é uma substância higroscópica que, sob diferentes condições de umidade relativa e temperatura, adquire diferentes massas e volumes. Em condições absolutamente secas, a madeira apresenta o seu volume mínimo, que se eleva conforme o teor de umidade, atingindo o volume máximo no ponto de saturação das fibras, acima deste ponto, a água ocorre na forma livre, não contribuindo para a variação dimensional da madeira. HELLMEISTER (1981) afirma que 12% é o teor de umidade aceito internacionalmente com média de equilíbrio da umidade da madeira e, como tal deve ser o teor de umidade utilizado para determinação da densidade. O IPT e a ABNT (1940) preconizam que o teor de umidade para a determinação da densidade deve ser igual a 15%, a ASTM (1974) preconiza teores de umidade que variam de 0 a 12%. Mas quando se trata de densidade básica, é de consenso geral entre as várias instituições normativas e pesquisadores da área, que a massa seja determinada a 0% de umidade (completamente seca) e o volume a teores de umidade acima do ponto de saturação das fibras. Em vista da diversidade de critérios, torna-se imprescindível que se indiquem as condições de umidade em que se fizeram as determinações de massa e volume para se calcular a densidade (VITAL, 1984). Fatores que afetam a densidade: As variações de densidade entre as diversas espécies de madeira são devidas às diferenças das espessuras da parede celular, das dimensões das células, das inter-relações entre esses dois fatores e da quantidade de componentes extrativas presentes por unidade de volume (PANSHIN & ZEEW, 1982). Variações na densidade da madeira de mesma espécie, ocasionadas pela idade da árvore, genótipo, índice de sítio, clima localização geográfica e tratos culturais, etc., são decorrentes de alterações nos fatores citados inicialmente. Os efeitos em geral são interativos e difíceis de serem avaliados isoladamente (VITAL, 1984). Embora existam inúmeras exceções, a maioria dos resultados obtidos leva a conclusão que: a) a densidade da madeira de uma determinada árvore depende significativamente da densidade da madeira de seus ascendentes, em virtude de boa herdabilidade (SQUILLACE et al., 1962). b) madeiras com quantidade elevada de extrativos levam a resultados contraditórios da densidade básica (OLIVEIRA, 1988; c) há uma diminuição da densidade básica no sentido base-topo, , com exceção das madeiras de bases expandidas que crescem em regiões alagadas; e um aumento da densidade no sentido casca-medula (PANSHIN & ZEEW, 1982). d) há um aumento da densidade básica em função da idade da árvore. Normalmente, a densidade aumenta com rapidez durante o período juvenil, depois, de maneira mais lenta até atingir a maturidade, permanecendo mais ou menos constante daí para frente (PANSHIN & ZEEW, 1982). e) a madeira de lenho tardio apresenta uma densidade básica maior que a madeira de lenho juvenil (PANSHIN & ZEEW, 1982). f) o vigor, principalmente nas coníferas, apresenta-se inversamente correlacionado com a densidade básica; para as folhosas, tal correlação não é válida (SILVA, 1984). g) a taxa de crescimento, para a maioria das espécies, não afeta a densidade de maneira uniforme (VITAL, 1984). Para as folhosas, o aumento da taxa de crescimento, dentro de certos limites, ocasiona aumento da densidade da madeira (HAYGREEN & BOWYER, 1982). As coníferas aparentemente sofrem uma redução na densidade quando ocorre aumento na taxa de crescimento, conforme observado por diversos pesquisadores citados por VITAL (1984). h) a densidade básica da madeira apresenta tendência de valores maiores à medida que as latitudes avançam para os trópicos, quando, quase sempre, tal situação está associada com zonas de baixa altitude, baixa precipitação, baixa umidade relativa, temperaturas elevadas e clima seco (SILVA, 1984). Essas variabilidades têm grande importância tecnológica e, por isso, sempre foi objeto de inúmeros estudos. Um sumário recente do resultado dessas investigações foi publicado por LIMA (1996). As variações mais importantes são as que ocorrem no sentido medula-casca, associada, às vezes, com outras no sentido da altura da árvore. Diferenças importantes na densidade da madeira são encontradas entre espécies do gênero Eucalyptus. A exemplo temos: As espécies de Eucalyptus grandis, E. saligna, E. citriodora, E. maculata, E. pilulares e E. cloeziana, com 21 anos de idade, possuem densidades básicas médias de 0,57 g/cm3, 0,63 g/cm3, 0,78 g/cm3, 0,75 g/cm3, 0,73 g/cm3, e 0,75 g/cm3, respectivamente. b) Durabilidade natural Como todas as substâncias orgânicas, a madeira está inevitavelmente sujeita à decomposição ou deterioração por agentes físicos, químicos ou biológicos. Existem na natureza, diversos organismos que usam a madeira como fonte de alimento, destruindo os constituintes dela e retirando daí a energia necessária para a sua vida. Tais organismos são conhecidos como xilófagos, destacando-se, dentre eles, variado número de bactérias, fungos, insetos, moluscos e crustáceos (OLIVEIRA et al., 1986). Existem certas espécies de madeiras que possuem uma certa durabilidade natural. Essa característica também conhecida por resistência natural da madeira, é a capacidade dessa madeira manter-se inalterada, sem nenhum tratamento preservativo, quando submetida à ação dos agentes destruidores (LELLES e RESENDE, 1986). A durabilidade natural em índices mais elevados em algumas espécies, principalmente nas tropicais, reside no teor de certas substâncias químicas protetoras, com efeito, tóxico ou repulsivo sobre os agentes destruidores. Estas substâncias normalmente não fazem parte dos constituintes fundamentais da parede celular, constituindo, quase sempre, estruturas, estruturas fenólicas da fração extrativos (SANTOS, 1992) e estão na maioria das vezes concentradas no cerne, fazendo com que o alburno torne-se mais susceptível ao ataque dos organismos xilófagos (SANTINI, 1988). As madeiras provenientes de reflorestamentos principalmente as espécies do gênero Pinus e Eucalyptus, não apresentam durabilidade natural satisfatória, inclusive no cerne. Quando utilizadas em condições propícias ao desenvolvimento de destruidores xilófagos, sem nenhum tratamento, a durabilidade média, mesmo do cerne, é baixa (SANTOS, 1992). c) Permeabilidade A permeabilidade, por ser uma condição relacionada com as abertura das pontuações nas paredes celulares e transporte de água na árvore, tem importância predominante na movimentação de água capilar (GALVÃO e JANKOWSKY, 1986). Segundo KESCH e ECKLUND (1964), a permeabilidade é uma medição da facilidade com que um fluido passa através de um material poroso, como resultado de um gradiente de pressão. A estrutura microscópica do meio poroso determina a taxa de condutividade do fluido através desse meio. O arranjo, a forma e o tamanho de seus elementos microscópicos dão a madeira a qualidade direcional de um meio poroso anisotrópico. A permeabilidade pode ser definida como a media da facilidade de escoamento de um fluido através de um material poroso (SIAU, 1971). d) Trabalhabilidade Trabalhabilidade refere-se ao grau de facilidade de se processar a madeira com instrumentos. Em primeiro lugar, a grã da madeira fornece uma idéia da facilidade de se conseguir um bom acabamento superficial das peças. Madeiras com grã reta não apresentam dificuldades neste sentido, porém aquelas com grã irregular apresentam superfície áspera nas regiões nas quais o intrumento passa em sentido contrário à direção normal dos tecidos. Madeiras excessivamente moles apresentam dificuldades quanto à obtenção de superfícies lisas, pela ocorrência de um arrancamento das células destes tecidos frágeis, resultando numa superfície aveludada. Por outro lado, espécies com massa específica muito alta são difíceis de ser trabalhada, por provocarem grande desgaste das ferramentas em vista de sua acentuada dureza. Substâncias especiais presentes em certas espécies causam dificuldades nas operações de desdobro e processamento quando agressivas à saúde ou por se aderirem às serras ou facas dos equipamentos, um caso especial sob este aspecto é a presença de sílica nas células, devido ao elevado grau de dureza dessas substâncias, elas causam grandes danos aos equipamentos (Burger & Ritcher, 1991). e) Instabilidade dimensional É fato conhecido que a madeira se movimenta, isto é, retrai ou incha de acordo com a umidade relativa ambiental. e.1. Retratibilidade: A retratibilidade é o fenômeno da variação dimendional que ocorre na madeira quando ocorre uma redução no seu teor de umidade abaixo do ponto de saturação das fibras. Até atingir o ponto de saturação das fibras (± 30%), praticamente as dimensões da peça não se alteram; a partir deste ponto, observa- se que as superfícies apresentarão contrações progressivamente crescentes até completar a perda de umidade (SKAAR, 1972). A Figura 12 é uma representação gráfica da retratibilidade volumétrica da madeira. O ponto P corresponde ao fim da evaporação da água de capilaridade (ponto de saturação das fibras); caso se continue a secagem da peça, a partir do ponto P ocorrerá a evaporação da água que satura as paredes das células, aparecendo as contrações volumétricas. As contrações no sentido longitudinal são insignificantes, com valores próximos de 0,2%; no sentido radial, a contração é cerca de 3% e, no sentido tangencial, é próximo de 8% (SKAAR, 1964; BROTERO, 1941). A razão entre a contração tangencial e a radial é considerada um índice muito importante no estudo da retratibilidade, uma vez que, quanto maior esta relação, maior será a tendência de fendilhamento e empenamento da madeira. As contrações no sentido radial e tangencial são maiores porque a água de impregnação se encontra infiltrada nos espaços existentes e nas espirais constituídas de grandes cristais (fibrilas) e, quando a madeira perde essa água, deixa espaços que tendem a se aproximar, devido à força de coesão, segundo as direções normais ao eixo longitudinal das células (PETRUCCI, 1980). FIGURA 12- Representação gráfica da retratibilidade volumétrica da madeira, segundo (SKAAR, 1964) As características de retração da madeira diferem muito de espécie para espécie, dependendo, em grande parte, das características intrínsecas da madeira e de como se conduzir o processo de secagem. Para diminuir os efeitos da contração da madeira após o processamento, a madeira deve ser seca no teor de umidade que corresponda ao da sua aplicação e à do ambiente em que será utilizada, ou seja, no teor de umidade de equilíbrio da madeira (GOMIDE, 1973). Para o estudo da retratibilidade, usa-se a norma MB 26/40, da ABNT (1940). e.2. Sorção ou inchamento: A madeira é um material higroscópico com habilidade de tomar ou ceder umidade em forma de vapor; quando úmida perde vapor d’água para a atmosfera e, quando seca, absorve vapor d’água do ambiente que a envolve, até que um teor de equilíbrio seja atendido. Na verdade, a sorção (adsorção e desorção) é um fenômeno típico de sólidos de estrutura capilar complexa, com influências nas suas propriedades físicas e químicas (KOLMANN & CÔTÈ, 1975). As isotermas de adsorção e desorção não se sobrepõe e a diferença nos teores de umidade é chamada histerese (SKAAR, 1972). As diferenças nas espécies quanto à histerese têm sido atribuídas às diferenças na formação de pontes de hidrogênio reversíveis entre as moléculas de celulose adjacentes. As madeiras ricas em extrativos normalmente apresentam menor histerese que as madeiras com menores teores de extrativos. Entre os constituintes químicos da madeira, as hemiceluloses apresentam maior capacidade de sorção, seguidas pela celulose e pela lignina. Vários pesquisadores afirmam que a celulose é responsável por 47% da sorção, a hemicelulose, por 37%, e a lignina por 16% da sorção total da madeira (KOLLMAN & CÔTÉ, 1975). Muitas teorias têm sido propostas para explicar a sorção de água por polímeros higroscópicos. A teoria BET (Brunauer, Emmet e Teller) considera o processo como resultado da sorção de vapor d’água em sítios ou superfícies internas de sorção no material. A teoria HAILWOOD e HORROBIN considera que a água sorvida na madeira existe em parte como água de adesão e, em parte como água livre e que o sistema (madeira seca + madeira hidratada + água dissolvida na madeira) comporta-se como uma solução ideal, podendo ter duas ou mais fases de equilibrio. A teoria MALMQUIST não faz suposições a respeito do mecanismo de sorção, mas considera o processo em termos da relação de massa e espaço na parede celular da madeira, em função do teor de umidade e pressão de vapor (SKAAR, 1972). f) Comportamento em face da colagem e aplicação A textura da madeira tem grande importância sob este aspecto. Madeiras com textura grosseira absorvem em grande quantidade as substâncias que lhe são aplicadas. No caso de pinturas, são necessárias várias demãos para se obter um bom acabamento. Sob o ponto de vista da colagem, a excessiva absorção do adesivo por uma superfície porosa pode causar uma má aderência, além do perigo de ultrapassagem da cola até a oura face do compensado, prejudicando a sua aparência. Ao contrário, em madeiras de estrutura muito fechada e superfícies lisas, haverá deficiência de penetração do adesivo, reduzindo a área de colagem e acarretando conseqüentemente uma linha de cola fraca. A presença de substâncias especiais (canais secretores, células oleíferas, conteúdo nos vasos) pode em muitos casos dificultar os processos de colagem e a aplicação de revestimentos superficiais como pinturas, vernizes e filmes, pois estas substâncias, espalhando-se sobre a superfície das peças, impedem a aderência dos adesivos ou agem como inibidoras do processo químico de ligamento do adesivo (polimerização dão adesivo), (Burger, 1991 e Pizzi, 1994). g) Combustibilidade É determinada primeiramente pela densidade e pelo teor de umidade. Normalmente, madeiras de alta densidade queimam melhor, uma vez que apresenta maior quantidade de matéria lenhosa por volume. A combustibilidade e o poder calorífico são altamente influenciados pelo teor de lignina e pela presença de materiais extrativos, como óleos, resinas, ceras e outros, que aumentam consideravelmente, afetando igualmente a forma como queima a madeira. Na carbonização, madeiras que apresentam substâncias especiais não devem ser empregadas como fonte calorífica para o cozimento ou defumação de produtos alimentícios, uma vez que o cheiro exalado pode alterar o seu sabor. Em alguns casos, entretanto, podem conferir um gosto e aroma peculiar e desejado ao produto. 5.2. Influência da umidade nas características da madeira: O teor de água na madeira influi, acentuadamente, nas suas propriedades físico-mecânicas. A resistência da madeira, de uma maneira geral, decresce com o aumento de sua umidade. É o que ocorre, por exemplo, com a resistência à compressão da madeira de peroba (Aspidosperma peroba), que a 0% de umidade é equivalente a 1.250 Kgf/cm2, decrescendo para cerca de 620 Kgf/cm2 a 30% de umidade, de acordo com resultados obtidos pelo Instituto de Pesquisas Tecnológicas (1956), citado por GALVÃO e JANKOWSKI (1985). A resistência elétrica da madeira é também inversamente proporcional ao seu teor de água, sendo que, de 30 até 0% de umidade, a resistência aumenta cerca de um milhão de vezes (SIAU, 1971; GALVÃO e JANKOWSKI, 1985). A variação do teor de umidade ocasiona alterações nas dimensões da madeira. Esse fenômeno é denominado de retração e inchamento higroscópico, porque as alterações volumétricas ocorrem como conseqüência de variações no teor de água higroscópica (GALVÃO e JANKOWSKI, 1985). Algumas vezes a dilatação da madeira é vantajosamente empregada para a operação de reguladores de umidade; nos planos de clivagem de minas e pedreiras, usa-se introduzir cunhas de madeira seca e depois encharcá-las para que, por dilatação das cunhas, se consiga o afastamento e deslocamento da rocha em que foram cravadas; para ajustar cabos de ferramentas, aros em rodas, aduelas de barris e as tábuas dos cascos das embarcações (ALMEIDA, 1956). A umidade da madeira influi ainda no seu tratamento com fluidos, curvamento, resistência ao ataque de fungos xilófagos, colagem, fabricação de compensados, aglomerados e processamento mecânico. De uma forma geral, os produtos industrializados da madeira devem ser condicionadas a umidades próximas àquelas que deverão alcançar quando em uso (JANKOWSKY, 1990). 5.3. Efeito da estrutura anatômica na preservação da madeira: Um dos principais problemas relacionados ao tratamento da madeira com substâncias preservativas esta relacionado à variável resistência que a madeira oferece a impregnação de substâncias nas diferentes espécies. Sabe-se que em certa parte, esta resistência oferecida pela madeira esta relacionada a sua estrutura anatômica. Desta forma, a anatomia da madeira é um fator preponderante no que diz respeito ao tratamento da madeira com soluções preservativas, a partir do conhecimento de suas principais estruturas, pode-se tomar decisões a respeito da necessidade e métodos de preservação. Segundo a literatura sobre o assunto, nas coníferas as principais estruturas anatômicas envolvidas no processo de tratamento para preservação da madeira são os traqueídeos e os canais resiníferos. Os traqueídeos são estruturas que têm a forma de tubos alargados, ocos e com aberturas em ambas extremidades, Fig. 10. Estas células apresentam comprimentos muito variáveis, inclusive dentro da mesma espécie (Hunt e Garratt, 1967). Na maioria das vezes os traqueídeos estão dispostos em filas radiais e apresentam formas mais ou menos quadradas ou retangulares, vistas em seção transversal. Segundo (Panshin e Zeeuw, 1980), em algumas espécies apresentam paredes finas e cavidades celulares relativamente grandes, e em outras espécies as células formadas no final da estação de crescimento apresentam paredes espessas e cavidades relativamente estreitas. Figura 10 – Diagrama do lenho de uma conífera nos três planos de observação, mostrando vários elementos anatômicos da madeira. A impregnação da madeira de coníferas depende em grande parte, da circulação da solução preservativa pelas cavidades dos traqueídeos. Esta circulação é realizada de uma célula a outra através de formações vasculares denominadas pontoações (Hunt e Garratt, 1967). As pontoações estão localizadas na parede secundária dos traqueídeos e observados em vista frontal, apresenta uma forma externa circular do bordo e uma abertura interna também circular, denominada abertura da pontuação. O bordo que é formado pela parede secundária, recobre a cavidade da pontoação. No fundo da cavidade se localiza a membrana da pontuação, composta de lamela média e duas camadas de parede primária, a parte central espessada da membrana da pontuação é denominada “torus“. A parte da membrana que envolve o torus, constituída de um retículo microfibrilar é conhecido como margo (Burger e Richter, 1991 ), Figura 11. Figura 11 – Diagrama de uma pontuação areolada. Onde: A – Pontuação areolada com torus na posição normal; B - Pontuação areolada com torus aspirado C – Vista frontal do torus mostrando o margo. Fonte: Chimelo, 1986. A comunicação entre os traqueídeos e outros elementos estruturais da madeira ocorre através de pares de pontuações (Fig. 12). O torus presente na membrana das pontuações pode estar aderente à abertura da pontuação e neste caso a pontuação está aspirada, situação esta em que pode obstruir completamente a abertura da pontuação (Siau, 1971). Segundo Siau (1995), a aspiração das pontuações reduz a permeabilidade da madeira, aumentando a dificuldade de impregnação líquida. Vários estudos relacionam a extensão da aspiração das pontuações à tensão capilar que é resultado da remoção da água livre da madeira. Phillips (1933), conduziu um estudo microscópico de Pseudotsuga menziessi e Pinus sylvestris para observar as membranas das pontuações durante o processo de secagem da madeira. A maioria das pontuações estava desaspiradas no alburno verde, o grau de pontuações aspiradas aumentou com o decréscimo do conteúdo de água livre até atingir o ponto de saturação das fibras, no qual a maioria das pontuações presentes na madeira juvenil tornou-se aspiradas. Não havia um grau de aspiração significativo abaixo do ponto de saturação das fibras. A fração de pontuações aspiradas na secagem de madeira juvenil foi muito maior do que em madeira adulta, explicando a permeabilidade mais alta e facilidade de tratamento da madeira adulta de coníferas apesar de poucas e menores pontuações. A maior resistência à aspiração das pontuações da madeira madura pode ser explicada devida possuir menores diâmetros e membranas mais grossas que resultam em uma estrutura mais rígida. Figura 12 – Diagrama de um par de pontuações Simples (Chimelo, 1986 ) Os canais resiníferos são estreitos canais intercelulares de comprimento indeterminado, que formam em certas coníferas um sistema de intercomunicação de passagens estreitas verticais axiais e radiais, (Hunt e Garratt, 1967). Estas aberturas da madeira não são células propriamente ditas, e em conseqüência, não têm paredes limitantes próprias, mas estão rodeadas por uma ou mais camadas de células de parênquima (condutos verticais) ou estão confinadas em raios fusiformes (condutos radiais) ( Hunt e Garratt, 1967; Panshin e Zeeuw, 1980 ). Pode-se considerar que os canais resiníferos facilitam a circulação da solução preservativa na madeira durante o processo de tratamento, porém a sua eficácia vai depender de seu tamanho, número e distribuição e continuidade. A continuidade de um canal resinífero pode sofrer a influência na sua extensão de obstruções com resinas endurecidas, outros materiais estranhos ou por tilos vesiculoso (Hunt e Garratt, 1967). Em madeiras que possuem canais resiníferos normais, um tratamento eficaz da madeira depende da permeabilidade dos canais, do parênquima circundante e dos traqueídeos vizinhos. Figura 13 – Canal resinífero em Pinus sp, delimitado por: células epiteliais (e), parênquima axial (c) e parênquima radial (a). (A) aspecto em corte transversal. (B) aspecto em corte longitudinal (Burger e Richter, 1991) As madeiras de folhosas apresentam estruturas relativamente heterogêneas e formas celulares mais complexas do que as coníferas. As principais estruturas anatômicas envolvidas no transporte de soluções preservativas no tratamento da madeira, são os vasos, fibras, raios e parênquima lenhoso. Os vasos ou elementos vasculares são formações tubiformes de comprimento indeterminado, que participa do processo de condução de seiva. São formados por uma série axial de células denominadas elementos de vasos, que se comunicam entre si pelas placas de perfuração (Fig. 14). Os elementos de vasos também se comunicam com outros elementos anatômicos que os circundam, através das pontuações. A natureza e as dimensões dessas pontuações variam de acordo com o tipo de célula em contato com o elemento de vaso. Entre dois elementos de vasos justapostos, entre um elemento de vaso e um fibrotraqueídeo e entre dois traqueídeos, as pontuações são sempre areoladas. Quando os elementos de vasos estiverem em contato com células parenquimáticas, as pontuações serão sempre do tipo semi-areolada (Siau, 1971). Figura 14 – Tipos de placas de perfuração: A e B: múltiplas escalariforme; C: Múltiplas reticuladas; D: Múltiplas foraminadas; E: Simples (Burger e Richter, 1991) Figura 15 – Diagrama de um par de pontuações semi-areolada (Chimelo, 1986) Devido a sua estrutura tubular, com paredes perfuradas, os vasos servem de passagem para a condução de líquidos preservantes, no sentido longitudinal e lateral. Sua eficiência depende de estar livre de materiais estranhos e de tiloses, assim como do seu tamanho, número e distribuição, fatores que variam amplamente dentro das espécies de folhosas. Outro fator bastante relevante, também sobre a permeabilidade, é a capacidade de tramitação de líquidos pela madeira circundante aos vasos, como acontece nos canais resiníferos das coníferas (Hunt e Garratt, 1961). As fibras constituem a maior parte do tecido lenhoso da maioria das folhosas e apresentam uma forma alargada com extremidades perfuradas e paredes mais ou menos espessas. São relativamente curtas e poucas vezes ultrapassam 2 mm de comprimento. Devido a sua função fundamental ser a de suporte mecânico, não são muito aptas as conduções de líquidos. De maneira geral, as fibras não são importantes na penetração inicial de solução preservante, embora sua permeabilidade relativa pode haver notável influência na extensão subseqüente dos líquidos provenientes dos vasos e de outros pontos possíveis de concentração. Contudo, as fibras e outros elementos desempenham em algumas madeiras um papel mais importante que os vasos na impregnação. Isto ocorre em espécies que possuem os vasos obstruídos por tiloses e mesmo assim pode ser classificada como de média permeabilidade, devido ao fato de serem as fibras mais permeáveis (Hunt e Garratt, 1967). Os raios são agregações de células em forma de cinta, relativamente pequenas que se estendem no sentido radial da madeira. Possuem a função de armazenar e conduzir radialmente alimentos e podem ter uma função secundária de condução de água. Paes (1991), citou que alguns autores relataram que no processo de tratamento da madeira, após a penetração da solução nos vasos, o fluxo pode ocorrer no sentido transversal, através das pontuações dos elementos adjacentes, principalmente pelo tecido parenquimático constituído pelas células dos raios.Esses autores afirmam que a eficiência dos raios, como elementos condutores de soluções preservativas no lenho das folhosas é variável, sendo muito importante em algumas espécies. Reimião e Santini, citados por Paes (1991), relataram que nas folhosas, os raios não são tão importante na penetração e difusão de preservativos. Eles acreditam que as células radiais estejam freqüentemente obstruídas por substâncias como gomas, amido e taninos, dentre outras, dificultando assim, o fluxo de preservativos no sentido transversal da madeira. Em uma série de madeiras de coníferas os raios estão compostos em grande parte por células de parênquima radial, e embora falta-se dados experimentais suficientes, considera-se que os raios das coníferas e das folhosas não desempenham uma função importante na penetração de líquidos (Hunt e Garratt, 1967). A maioria das madeiras contém camadas verticais formadas por células alargadas de natureza parenquimatosas, e que esta ligada a distribuição de alimento no sentido axial. Estes elementos designados células de parênquima lenhoso, são mais ou menos abundante em algumas madeiras, enquanto em outras estão pouco desenvolvidas ou estão ausentes. Nas coníferas podem ser difusos, e não densamente agregados, a não ser ao redor dos canais resiníferos verticais (fig. 13) e em tecidos que sofreram injúrias. Nas folhosas estes tecidos se desenvolvem bem, constituindo verdadeiras bainhas ao redor dos vasos ou formam desenhos diversos na seção transversal da madeira. O parênquima lenhoso não contribui inicialmente para a penetração de líquidos na madeira, entretanto, a permeabilidade das células que limitam os canais resiníferos verticais em coníferas e as que rodeiam os vasos de certas folhosas pode influir na difusão subseqüente de preservantes transportados por estes canais de distribuição (Hunt e Garratt, 1967). Paes (1991), citou que alguns autores constataram que a porção de alburno e cerne é um fator muito importante na penetração e absorção de soluções preservativas na madeira. Hunt e Garratt (1967), afirmaram que de um modo geral, o alburno é mais facilmente impregnado do que o cerne, devido às transformações fisiológicas que tornam o cerne impermeável. Além das alterações fisiológicas, Hunt e Garratt (1967), afirmaram que a maior permeabilidade do alburno se explica pelas alterações anatômicas, físicas ou químicas que ocorreram durante as transformações do alburno em cerne. Segundo Panshin e Zeeuw (1980), essas transformações são acompanhadas da morte das células, acúmulo de substâncias e, em alguns casos, do desenvolvimento de tilos nos vasos. Desta forma, a quantidade e tipo dos extrativos depositados durante as transformações fisiológicas do alburno em cerne são muito importantes, pois podem obstruir os vasos, impedindo o fluxo das soluções preservativas. Considerações sobre preservação de madeira: A estrutura anatômica da madeira é um importante fator no que diz respeito a impregnação da madeira com soluções preservativas. Os traqueídeos, através das suas pontuações são responsáveis pelo fluxo axial e lateral de soluções preservativas na madeira. Os canais resiníferos presentes nas coníferas, se não estiverem obstruídos por resinas ou outros agentes estranhos, podem facilitar a impregnação de soluções preservativas. Os vasos, também se não estiverem obstruídos, auxiliam na condução de soluções preservativas durante o tratamento da madeira nas direções longitudinal e lateral. O parênquima lenhoso pode auxiliar os canais resiníferos e os vasos na difusão das substâncias preservativas. A relação cerne/alburno pode ser muito importante na preservação da madeira, pela impregnação com soluções preservativas. O alburno é mais facilmente impregnado do que o cerne, devido as transformações fisiológicas que tornam o cerne impermeável. 6. 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