Anatomia e fisiologia da madeira

A anatomia descreve os diversos tecidos da madeira e suas composições celulares. A fisiologia estuda as funções e o inter-relacionamento dos vários tipos de células e tecidos que compõem a madeira. O estudo da anatomia da madeira e da fisiologia da madeira possibilita a compreensão de sua estrutura interna, suas características, defeitos e classificações.

Composição elementar

Os três principais elementos constituintes da madeira são o carbono, o oxigênio e o hidrogênio. A percentagem referente a cada elemento é dada na tabela I:

Composição molecular

A celulose, a hemicelulose e a lignina são as principais substâncias que compõem a madeira.

A celulose é um polímero linear natural formado pela união de moléculas de b-d-glicose, um produto da fotossíntese. A figura 1 e a figura 2 apresentam, respectivamente, uma molécula de b-d-glicose e uma cadeia de celulose:

Por ser formada pela repetição de monômeros de glucose, a celulose, portanto, é um polissacarídeo.

A união de cadeias de celulose adjacentes por pontes de hidrogênio forma regiões cristalinas denominadas microfibrilas. Cerca de 65% da celulose encontra-se nestas regiões; o resto forma regiões amorfas.

A celulose, que compõe cerca de 60% da madeira, confere resistência e dá suporte aos organismos vegetais.

As hemiceluloses, compondo entre 20 e 35% da madeira, possuem uma estrutura muito próxima à da celulose. No entanto, enquanto a celulose é um homopolissacarídeo, ou seja, um polissacarídeo composto de apenas um tipo de unidade básica, as hemiceluloses são heteropolissacarídeos. Por serem hidrófilas, as hemiceluloses contribuem para a elasticidade e as variações dimensionais da madeira.

A lignina - palavra proveniente do latim lignum (madeira) - é um polímero tridimensional cuja unidade funcional básica é a fenil-propana. Esta substância, que constitui de 15 a 35% da madeira, possui como funções interligar a celulose, preencher vazios e dar à parede celular rigidez e impermeabilidade.

Por último, uma pequena parte da madeira é composta por outros compostos, como extrativos (óleos, graxas, resinas, etc.), compostos orgânicos (ceras, ácidos, ácidos graxos, etc.) e inorgânicos.

Estrutura interna

A figura 3 apresenta um esboço de uma estrutura comum da seção transversal de uma árvore. A estrutura interna é composta, do exterior para o centro, pelas seguintes camadas:

• Casca
• Floema
• Câmbio
• Xilema

[Fig. 3] Estrutura interna de uma árvore.

A casca é a região mais externa do tronco. Esta camada tem como funções proteger a árvore de fatores externos, como variações climáticas e insetos, e reter a umidade durante períodos secos.

O câmbio é responsável pelo crescimento radial de uma árvore. Nesta região ocorre a divisão e a diferenciação de novas células, dando origem ao floema e ao xilema, tecidos vasculares secundários.

O floema ou líber, localizado entre a zona cambial e a casca, é responsável pelo transporte da seiva elaborada. A seiva elaborada ou orgânica é produzida nas folhas durante a fotossintese e é composta por água e açúcares. Após um certo tempo, as células mais externas do floema morrem e passam a fazer parte da casca.

O xilema ou lenho é a camada central da árvore, situada abaixo do câmbio, e possui a função de distribuir a seiva bruta ou inorgânica (água e sais minerais). O xilema - palavra proveniente do grego xylon (madeira) - é o que constitui a madeira propriamente dita.

O xilema divide-se em duas regiões distintas: o alburno (sapwood) e o cerne (heartwood). O alburno, composto por células vivas e ativas, é mais claro, menos denso, contém mais água e é menos resistente mecanicamente e a insetos e micro-organismos. O cerne, por outro lado, é composto apenas por células mortas e inativas e apresenta maior resistência mecânica e ao ataque de insetos e micro-organismos. Geralmente, devido à acumulação de compostos orgânicos e à ausência de água, o cerne é mais escuro que o alburno.

Anéis de crescimento

A produção de madeira (xilema) difere de acordo com a época do ano. Na primavera, as células formadas são mais largas, com paredes mais finas, resultando em madeira menos densa, menos resistente, mais clara e mais acessível à água. Durante o verão, outono e inverno, por outro lado, as novas células criadas são menores e suas paredes celulares são mais espessas. Consequentemente, a madeira formada é mais densa, escura e resistente e menos permeável.

Esta alternância de células menos densas e mais densas forma os anéis de crescimento. A camada formada durante a primavera, denominada lenho inicial, primaveril ou madeira de primavera, aparece como uma faixa mais clara, ao passo que a camada originada no verão, chamada de lenho tardio, estival ou madeira de verão, pode ser vista como uma região mais escura. Os anéis de crescimento são mais visíveis em árvores de regiões de clima temperado, onde as diferenças entre as estações são mais pronunciadas.

[Fig. 4] Anéis de crescimento em um tronco de abeto Douglas (Douglas fir). [LTRR].

Como a alternância entre o lenho inicial e o lenho tardio ocorre de forma anual, os anéis de crescimento indicam a idade de uma árvore (este método é conhecido como dendrocronologia). No entanto, falsos anéis podem surgir devido a mudanças climáticas bruscas (secas, geadas, etc.).

Classificação

As madeiras costumam ser classificadas em duas categorias: as coníferas e as folhosas. Pinho, araucária, abeto e cipreste são alguns exemplos de coníferas; eucalipto, carvalho e álamo são exemplos de folhosas. As folhosas e as coníferas apresentam várias diferenças quanto às estruturas celulares de seus xilemas. Embora existam exceções, a madeira das folhosas geralmente é mais dura que a das coníferas. Por isso, as folhosas também são conhecidas como madeiras duras (hardwood), e as coníferas são denominadas madeiras moles (softwood).

As folhosas são árvores da subclasse das dicotiledôneas, pertencente à classe angiosperma. Suas sementes são protegidas por carpelos, e suas folhas caem durante o outono e crescem novamente na primavera. As folhosas possuem basicamente quatro tipos de células: os vasos, as fibras, o parênquima longitudinal e o parênquima radial. Os vasos, células alongadas com seção transversal vazada, atuam na condução de seiva bruta de modo vertical. As fibras são células alongadas e afinadas nas extremidades, possuindo como principal função a sustentação da árvore.

As coníferas pertencem à classe das gimnospermas. Ao contrário das folhosas, suas sementes são nuas (a palavra gimnosperma vem do grego gimno, que significa nu). A composição celular das coníferas é mais simples e uniforme. Os traqueídeos ou fibras constituem a maior parte das células deste tipo de árvore. Estas células possuem formato alongado e orientação vertical (paralela ao eixo do tronco) e são responsáveis por transportar a seiva bruta verticalmente e por dar força e suporte à madeira. O restante das células das coníferas são os raios, células alongadas e achatadas com orientação radial (perpendicular aos anéis de crescimento). O papel dos raios é armazenar e distribuir a seiva bruta horizontalmente.

Tipos de seções

De acordo com o corte realizado em um tronco ou em uma tora, podem ser observados diferentes planos ou seções de madeira. A figura a seguir apresenta os três tipos de seções existentes:

[Fig. 5] Tipos de seções de madeira.

A seção transversal pode ser vista ao observar a extremidade de uma tora de madeira. Neste plano, os anéis de crescimento aparecem aproximadamente como circunferências (ou arcos de circunferências) concêntricas, e os raios são vistos como linhas normais aos anéis.

O plano radial é gerado ao cortar uma tora segundo a orientação de um raio (ou seja, de maneira perpendicular aos anéis de crescimento). Nesta superfície, os anéis aparecem como um conjunto de linhas paralelas. Os raios podem igualmente ser observados como pequenas manchas.

Por último, como o próprio nome sugere, a seção tangencial refere-se à superfície que tangencia os anéis de crescimento, com orientação normal aos raios.