Hierarquia, heterogeneidade e ortotropia da madeira

O aspeto que realça mais à vista na anatomia da madeira é a sua organização hierárquica. O comportamento mecânico da madeira pode ser analisado de acordo com uma escala métrica, isto é, relacionar com a dimensão da zona de interesse. A análise das propriedades pode ser feita desde a macro escala (de 0.1 a 1 m) que é típica das aplicações estruturais deste material, até à nano escala da parede celular (de 10 a 100 µm) , Figura 2.3.

Figura 2.4.: Estrutura interior do tronco de uma árvore.

2.2.2.1. Estrutura ao nível macroscópico

Uma árvore viva, possui dois domínios principais, o tronco e a raiz. A raiz é surge como a estrutura subterrânea responsável pela absorção de água e nutrientes, pelo suporte mecânico e pelo armazenamento bioquímico (Wiedenhoeft,2010).

Quando se corta uma árvore e se observa o seu toco, várias ilações podem ser retiradas. O tronco é composto por diversos materiais existentes em bandas concêntricas. Realizando uma observação onde o ponto de partida é o lado exterior da casca até ao ponto central do seu tronco, temos, a parte exterior da casca (ritidoma), a parte interior da casca, a zona do câmbio vascular, o alburno, o cerne e o miolo (Figura 2.4). Todos estes elementos que em conjunto constituem o tronco de uma árvore, possuem a sua função no tempo de vida da mesma. A parte exterior da casca é responsável pela proteção mecânica da casca interior (mais macia) e ajuda também a limitar a perda de água por evaporação. A casca interior por sua vez é o tecido através do qual os açúcares (alimento) produzidos através da fotossíntese são transportados das folhas para as raízes ou para os ramos. A zona do câmbio vascular é a camada que se encontra entre a casca interior e a madeira, sendo responsável pela produção de ambos estes tecidos a cada ano de vida que passa. O alburno, é a denominada madeira viva que se responsabiliza por transportar a seiva desde as raízes até as folhas da árvore.

2.2.2.2. Estrutura ao nível microscópico

A estrutura da madeira folhosa é muito mais complexa do que a resinosa (Cruz,2014). O seu sis- tema axial é composto por diversos tipos de elementos fibrosos, elementos de vaso em diferentes tamanhos e disposição bem como o parênquima axial em diferentes padrões e abundância. Tal como na estrutura das resinosas, as folhosas possuem um sistema radial composto por células

2.2. Estrutura da madeira

Figura 2.5.: A-madeira porosa difusa (sem transição) de Acer saccharum; B-madeira de anel semi-poroso (transição radial) de Diospyros virginiana; C-madeira de anel poroso (transição abrupta) de Fraxinus americana. (Wiedenhoeft,2010)

parenquimáticas, sendo que esta estrutura apresenta uma maior variedade de tamanhos e forma- tos das células. Os elementos fibrosos nas espécies folhosas possuem uma função quase exclusiva de suporte mecânico. Estes elementos são mais curtos do que os traqueídos das espécies resino- sas (de 0,2 a 1,2 mm) e em média, têm aproximadamente metade da espessura dos traqueídos (Wiedenhoeft,2010).

Os elementos de vaso são as células responsáveis pela condução de água nestas espécies. Es- tas células encontram-se empilhadas umas em cima das outras criando assim vasos. Quando as extremidades desses elementos de vasos entram em contacto uma com a outra, é formado um orifício denominado por placa de perfuração. Enquanto nas resinosas os elementos não possuem perfuração (traqueídos), nas folhosas, os elementos traqueais (vasos) são perfurados de modo a conduzir a água. Observando transversalmente, os vasos surgem com orifícios de grande dimen- são, sendo geralmente referidos como poros (Figura 2.5). O seu diâmetro é variável, tendo na sua grande maioria tamanhos compreendidos entre 50 e 200. Estes elementos podem ter diversas disposições tendo em conta como estão dispostos. Quando os vasos têm aproximadamente o mesmo tamanho e se encontram mais ou menos todos dispersos ao longo do anel de crescimento, a madeira tem uma denominação de porosa difusa. No caso de os vasos presentes no lenho inicial terem um tamanho superior aos do lenho final, disse tratar-se de uma madeira de anel poroso. Existem também outros arranjos possíveis dos vasos, como a disposição tangencial ou oblíqua, radial, em grupos ou em combinações entre estes arranjos (Wiedenhoeft,2010). Tal como referido em cima, as células parenquimáticas encontram-se presentes na composição quer das resinosas quer das folhosas, sendo que nas primeiras apenas surge ocasionalmente, a sua presença não é uma constante. Estas células, quando aparecem na composição das resinosas, têm aproximada- mente o mesmo tamanho e forma que as que surgem nas folhosas, bem como a mesma função. A diferença contextualiza-se na abundância e nos padrões específicos nas madeiras. Nas madeiras folhosas, existem dois tipos principais de células parenquimáticas axiais: parênquima paratra- queais que se encontram associados aos elementos de vaso e parênquima apotraqueal. Dentro

destas duas classificações de tipos de células parenquimáticas é ainda possível identificar divisões de acordo com disposição destas células. Cada espécie de madeira, tem um padrão particular de parênquima axial, que se apresenta geralmente consistente de amostra para amostra. Estes padrões celulares são um fator importante aquando da a identificação da madeira.

2.2.2.3. Ultra-estrutura da parede celular

Figura 2.6.: Modelo esquemático da estrutura da parede celular.

Recorrendo à microscopia eletrónica é possível observar a unidade básica da madeira, as suas células. Uma célula de uma planta viva é composto por dois domínios: protoplasto e parede celular. O protoplasto é constituído pela soma de todo o conteúdo vivo que se encontra limitado pela membrana celular. Por sua vez, a parede celular é representativa de todo o conteúdo dito não vivo, sendo grande parte da sua constituição uma matriz de hidrato de carbono extruído pelo protoplastos para o exterior da membrana celular. A parede celular vegetal funciona como uma proteção para o protoplasto e por vezes assume também suporte mecânico para a planta. Para as células da madeira, a situação é bem mais complexa do que na generalidade. Em diversos casos na madeira, a derradeira função da célula é inteiramente suportada pela parede celular. O resultado disto é que as células de uma madeira madura não só não necessitam dos seus protoplastos como geralmente estes são removidos da sua composição antes de atingir a maturidade funcional. É por esta razão que na literatura relacionada com a madeira, a parede celular de uma espécie madura é referenciada sem protoplasto como uma célula (Wiedenhoeft,2010). Esta porção aberta da célula onde se localizava o protoplasto é denominado por lúmen. O lúmen é um elemento importante na maioria das células, essencialmente no contexto da quantidade de espaço disponível para a condução de água. Ao contrário do lúmen, que é um espaço vazio, a parede celular é por si só