CARACTERISTICAS DAS FIBRAS E DO
ÂNGULO MICROFIBRILAR DA MADEIRA DE
Eucalyptus pilularis e Corymbia maculata
Joice Aparecida de Assis1Claudinéia Olímpia de Assis2 SELMA LOPES GOULART3 José Tarcísio Lima1
Naiara Conceição M. de Souza4 Pamela Beatriz Moreira de Oliveira4
1
Universidade Federal de Lavras
2
Universidade Federal de Lavras / Departamento de Ciências Florestais
3
Universidade Federal Rural da Amazônia
4
CARACTERISTICAS DAS FIBRAS E DO ÂNGULO MICROFIBRILAR DA MADEIRA DE Eucalyptus pilularis e Corymbia maculata
Resumo: O presente estudo teve como objetivo avaliar a dimensão dos elementos anatômicos da madeira e determinar a relação da morfologia das fibras com a variação do ângulo da microfibrila para o Eucalyptus pilularis e Corymbia maculata aos 37 anos de idade. Foram utilizadas duas árvores de cada espécie, provenientes de um plantio experimental da Universidade Federal de Lavras, Lavras – MG. Os corpos de prova para as análises foram retirados de um disco com 10 cm de espessura cortado a três metros de altura de cada árvores. Foram feitas 20 medições de fibras a partir do macerado para cada espécie visando a determinação da morfologia das fibras e do ângulo das microfibrilas. Para a determinação das correlações foi empregado à correlação de Pearson. Pelos resultados observou-se para E. pilularis comprimento médio da fibra de 1071 µm, largura da fibra 21 µm, diâmetro do lume 9,9 µm, espessura de parede 5,6 µm, ângulo microfibrilar igual a 11,8 graus, alta correlação entre o ângulo das microfibrilas e a espessura da parede celular e entre o ângulo das microfibrilas e o comprimento das fibras. Para C. maculata comprimento médio da fibra
de 968µm, largura da fibra 18µm, diâmetro do lume 6,0µm, espessura de parede 6,0
µm, ângulo microfibrilar igual a 12,2 graus, média correlação entre o ângulo das microfibrilas e a espessura da parede celular e entre o ângulo das microfibrilas e o comprimento das fibras. Portanto, pode-se concluir que há uma semelhança anatômica entre as duas madeiras estudadas.
Palavras-chave: morfologia da fibras, correlação de Pearson, ângulo da microfibrila.
CHARACTERISTICS OF THE FIBERS AND THE MICROFIBRILLARY ANGLE OF THE WOOD OF Eucalyptus pilularis and Corymbia maculate
Abstract: This paper aimed to evaluate the dimensions of wood anatomic elements
and to define the relation between fiber morfology and microfibril angle variation. It was used two trees from 37-years-old species: Eucalyptus pilularis and Corymbia maculata, proceeding from experimental plantations on Federal University of Lavras Campus, located in Lavras city/MG. The specimens for analysis were taken from a 10 cm thick disk cut three meters high from each of the trees. Twenty measurements of fiber were made from the macerate for each species aiming the determination of fiber morphology and microfibril angle. Pearson correlation was used to determine the correlations. The from results indicated a high correlation between microfibril angle and wall thickness. The same as between microfibril angle and fiber length was found for E. pilularis, speciepresented higher values for fiber dimensions analyzed, with average fiber length of 1070 μm, a fiber width of 21 μm, fire diameter 9,8 μm, wall thickness of 5,6 μm, and microfibril angle of 11,8 degree; C. maculate, specie presented higher values for fiber dimensions analyzed, with average fiber length of 968 μm, a fiber width of 18 μm, fire diameter 6,0 μm, wall thickness of 6,0 μm, and microfibril angle of 12,2 degree. Therefore, it can be concluded that, there is an anatomical similarity between the two species studied.
1. INTRODUÇÃO
A madeira é constituída de diferentes tipos, formas de células e arranjos de células, o que lhe confere heterogeneidade. Como consequência, ela apresenta diferentes comportamentos durante o processamento e utilização. Por isso, entre outros, o estudo da morfologia das fibras e dos elementos de vasos, e da quantidade e organização do parênquima, são fundamentais para o melhor entendimento da madeira.
Associado a essas características microscópicas, no nível ultramicroscópico, tem sido cada vez mais reconhecido que o ângulo formado entre o eixo da fibra e a orientação das microfibrilas, denominado ângulo das microfibrilas (AMF), tem importante influência sobre o comportamento da madeira (BARNETT e BONHAM, 2004), como em sua instabilidade dimensional e propriedades mecânicas.
Trugilho et al. (1996) relataram a existência de correlação significativa e alta entre a densidade básica da madeira e o comprimento das fibras, a espessura da parede e a largura das fibras da madeira de Eucalyptus saligna. Diversos trabalhos têm sido realizados para a caracterização de fibras visando buscar madeiras para diferentes finalidades. Oliveira et al. (2006) determinaram dimensões das fibras, dos elementos de vasos e das células do parênquima da madeira de Mimosa tenuiflora (Willd.) Poir., visando determinar alguns parâmetros de produção e de qualidade do carvão. Miranda et al. (2012), desenvolveram uma pesquisa em que determinaram as dimensões das fibras da madeira de Parkia gigantocarpa Ducke e suas relações para produção de polpa celulósica.
Hein e Lima (2012) verificaram que, para Eucalyptus grandis, houve um aumento tanto no módulo de elasticidade quanto na resistência da madeira à compressão quando ocorreu um decréscimo no ângulo microfibrilar.
Esses estudos correlacionando dimensões celulares com o AMF encontraram resultados variáveis. O AMF frequentemente varia entre o lenho inicial e o lenho tardio, assim como varia com a espessura da parede e com o diâmetro do lume, porém os estudos não são conclusivos a respeito da existência ou não de relação causal (DONALDSON, 2008).
O estudo anatômico da variação da madeira nas direções medula-casca e base-topo do tronco da árvore pode auxiliar pesquisadores das áreas de manejo florestal e de tecnologia de madeira na obtenção de produtos de melhor qualidade (FLORSHEIM, 2009).
Diante disto, este trabalho teve como objetivo buscar informações sobre a caracterização anatômica das fibras da madeira de E. pilularis de C. maculata, além de verificar as relações entre a anatomia das fibras e o ângulo microfibrilar.
2. MATERIAL E MÉTODOS 2.1 Obtenção do material
Para a realização deste trabalho foram coletadas e analisadas duas árvores para cada espécie de Eucalyptus pilularis, Corymbia maculata com idade de 37 anos, provenientes de plantio experimental na Universidade Federal de Lavras, localizada no
que foram utilizados para determinar o comprimento, largura, espessura da parede e diâmetro do lume das fibras, além do ângulo das microfibrilas.
2.2 Determinação do ângulo microfibrilar e morfologia das fibras
Os corpos de prova foram saturados em água com aplicação intermitente de vácuo. No preparo do material para a medição do ângulo microfibrilar (AMF), as amostras foram cortadas tangencialmente em seções de 7 µm de espessura com o auxílio de um micrótomo de deslize. Já o material para medição da morfologia das fibras, foram retirados pequenos fragmentos em formato de palitos de madeira. Ambos os cortes foram colocados em frascos de vidro e cobertos com uma solução de ácido acético glacial e peróxido de hidrogênio, na proporção de 1:1 (FRANKLIN, 1945, modificado por BERLYN; MIKSCHE, 1976). Os frascos do AMF foram lacrados e deixados em estufa a 60°C durante 12 horas e um período de 24h para os frascos de morfologia das fibras, visando à completa dissociação dos elementos anatômicos, formando um macerado.
O macerado foi retirado da estufa e lavado abundantemente em água corrente para que a substância macerante fosse completamente removida.
AMF: após a obtenção do macerado foi armazenado em água destilada. Em seguida foram feitas lâminas provisórias com cortes imersos em glicerina e água destilada. O AMF médio foi determinado através da técnica de microscopia de luz polarizada, empregada por Lima et al. (2004), em que a fibra é cortada longitudinalmente, para permitir que apenas uma parede seja atravessada pela luz. Girando-se a mesa do microscópio, colocou-se a fibra na máxima posição de extinção da luz, onde a luz polarizada se encontra sobreposta com o mesmo alinhamento das microfibrilas. Girando-se manualmente a mesa graduada, obteve-se o ângulo microfibrilar formado entre a posição vertical e a nova posição do eixo da fibra. Foram realizadas 20 medições por amostra.
Morfologia das fibras: o material dissociado passou por um processo de coloração com safranina a 1% em álcool 50% (BERLYN e MIKSCHE, 1976). Em seguida foram montadas as lâminas provisórias contendo o material dissociado em solução aquosa de glicerina (1:1). Foram realizadas as seguintes medições: comprimento de fibra, diâmetro do lume das fibras, comprimento das fibras e a espessura da parede da fibra, a mensuração de 20 fibras em cada corpo de prova, foi realizada em microscópio de luz, associado ao sistema de análise de imagens Image Pro-Pus ®.
2.4 Análise estatística
Inicialmente foi feita a estatística descritiva dos dados. A seguir, foram estimadas as correlações se Pearson entre as propriedades, utilizando-se as médias das dimensões das fibras e as médias do ângulo das microfibrilas com auxílio do software R 3. 1.1. Com base nas correlações do AMF em função das dimensões das fibras mais elevados, foram ajustados modelos lineares simples pelo método dos mínimos quadrados ordinários (MQO), estimando as equações e os valores do coeficiente de determinação (R²).
3. RESULTADOS E DISCUSSÃO
A Tabela 1 mostra os valores médios e o coeficiente de variação obtidos de cada espécie estudada. Conforme podemos observar para Eucalyptus pilularis, encontramos valor médio de CF igual a 1070 µm e para Corymbia maculata média de 968 µm. Segundo IAWA (1989) as duas madeiras se classificam como de fibras curtas.
Tabela 1. Valores médios das dimensões e ângulo microfibrilar das fibras das madeiras de Eucalyptus pilularis e Corymbia maculata aos 37 anos de idade
Espécie CF (µm) LF (µm) DLF (µm) EPF (µm) AMF
E. pilularis 1070 21,0 9,8 5,6 11,8
CV (%) 21,1 7,0 18,3 21,2 21,7
C. maculata 968 18,0 6,0 6,0 12,2
CV (%) 7,7 8,2 26,2 14,8 26,2
CF = comprimento das fibras; LF = largura das fibras; DLF = diâmetro do lume das fibras; EPF = espessura da parede das fibras; AMF = ângulo das microfibrilas; CV (%) = coeficiente de variação.
A largura média das fibras 21,08 µm e espessura média de parede 5,66 µm, para E. pilularis, já para C. maculata os valores de largura média da fibra de 18,04 µm e espessura média de parede 6.01 µm. Para ambas as espécies estudadas as EPF classificam as madeiras como de fibras muito espessas IAWA (1989).
Essas características estão relacionadas com a idade cambial, quando o câmbio é mais jovem forma normalmente fibras menores com parede celular mais estreita. Nesta fase de formação do lenho, a madeira apresenta densidade e resistência mecânica mais baixas, diferentemente do que acontece no lenho maduro. O câmbio mais maduro, que se forma em idade adulta da árvore, pode apresentar fibras mais largas e maiores, com paredes mais espessas (CHALK, 1983).
As condições ambientais de crescimento também podem afetar essa dinâmica, afetando a formação da madeira de variadas formas. Porém, neste trabalho como todas as árvores das duas espécies cresceram no mesmo local, é possível que variações ambientais não interferiram diferentemente nas duas espécies estudadas.
Lima (2015) avaliando madeiras de clones de Eucalyptus grandis × Eucalyptus urophylla aos 6,5 anos, encontrou dimensões das fibras próximas às observadas no presente estudo: o CF variou entre 1021 µm e 1105 µm; a LF variou entre 17,86 µm e 22,24 µm; o DLF variou entre 9,1 µm e 12,9 µm e a EPF variou entre 4,35 µm e 4,64 µm.
Os valores dos ângulos microfibrilares (Tabela 1) foi de 11,8° para E.pilularis e de 12,2° para C. maculata. A idade cambial exerce influência aos diferentes AMF encontrados na madeira, sendo os AMF maiores típicos de madeira juvenil e os menores ângulos são formados geralmente em madeira adulta (LIMA et al., 2014).
Lima et al. (2004) avaliaram o AMF da camada S2 da parede celular de onze clones de Eucaliptus spp aos oito anos de idade, provenientes de quatros locais. Os autores, observaram redução desta característica no sentido medula-casca, com ângulos inferiores aos encontrados neste estudo, variando de 7,4 a 10,0° e com média de 8,8°.
anéis formados mais recentemente em relação aos mais antigos e encontraram valor de ângulo das microfibrilas médio aos 25 anos de idade igual a 23,5°.
A Tabela 2 mostra as correlações obtidas pelo teste de Pearson entre as dimensões das fibras com a variação do ângulo da microfibrila.
Tabela 2. Resumo da análise de correlação de Pearson do ângulo microfibrilar com as dimensões das fibras de Eucalyptus pilularis e Eucalyptus maculata
AMF = ângulo da microfibrila; CF = comprimento das fibras; EPF = espessura da parede das fibras; DLF = diâmetro do lume das fibras.
De acordo com a tabela 2 podemos observar que a correlação positiva foi encontrada entre o AMF e o DLF, quando as correlações pelo teste de Pearson foram analisadas em cada uma das espécies.
Ribeiro et al. (2011) estudaram a variação das dimensões das fibras e do ângulo microfibrilar da madeira de cedro australiano aos quatro anos de idade cultivado em três localidades. Os autores observaram baixa correlação entre o AMF e o CF analisada em dois dos três municípios estudados, divergindo da alta correlação encontrada neste estudo (Figura 1). Observaram também alta correlação entre o AMF e a EPF em dois municípios, o que corrobora com os resultados de correlação obtidos no presente estudo para a madeira de E. pilularis (Figura 2).
Figura 1. Relação entre o ângulo das microfibrilas e o comprimento das fibras para as madeiras de Eucalyptus pilularis (A) e de Corymbia macuata (B)
Fonte de variação AMF x CF AMF x DLF AMF x EPF
Eucalyptus pilularis - 0,85 0,65 - 0,87
Corymbia maculata - 0,67 0,83 - 0,62
Figura 2. Relação entre o ângulo das microfibrilas e espessura da parede para as madeiras de Eucalyptus pilularis (A) e de Corymbia maculata (B)
Conforme ilustrado na Figura 3, podemos observar uma correlação positiva entre o ângulo da microfibrila e o diâmetro do lume para ambas as espécies estudadas, porém para C. maculata demostrou uma forte correlação, os resultados encontrados estão de acordo com os encontrados por Ribeiro (2011).
Figura 3. Relação entre o ângulo das microfibrilas e o diâmetro do lume para as madeiras de Eucalyptus pilularis (A) e de Corymbia maculata (B)
Para Preston (1974), o ângulo microfibrilar apresenta tendência geral de diminuir com o aumento do comprimento da fibra. Segundo Ribeiro (2011) essa tendência levantada por Preston (1974) ocorre devido à baixa divisão cambial, que leva a um maior tempo de expansão celular, sendo que maiores ângulos são encontrados em células menores e vice-versa.
A
B
4. CONCLUSÕES
Os resultados obtidos mostram uma semelhança anatômica entre as duas espécies estudadas, apresentando fibras curtas com paredes espessas, conforme os resultados observados:
1) para E. pilularis comprimento médio da fibra de 1071µm, largura da fibra 21 µm, diâmetro do lume 9,9µm, espessura de parede 5,7µm, ângulo microfibrilar igual a 11,8 graus, alta correlação entre o ângulo das microfibrilas e a espessura da parede celular e entre o ângulo das microfibrilas e o comprimento das fibras;
2) para C. maculata comprimento médio da fibra de 968 µm, largura da fibra
18,0 µm, diâmetro do lume 6,0 µm, espessura de parede 6,6µm, ângulo microfibrilar
igual a 12,2 graus, média correlação entre o ângulo das microfibrilas e a espessura da parede celular e entre o ângulo das microfibrilas e o comprimento das fibras.
Entre as correlações encontradas houve indícios de forte correlação negativa do ângulo das microfibrilas com comprimento das fibras e entre o ângulo das microfibrilas com o diâmetro do lume para a madeira de E. pilularis.
Já para C. maculata forte correlação positiva foi encontrada entre o ângulo das microfibrilas e a espessura de parede.
5. AGRADECIMENTOS
Os autores agradecem ao Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico (CNPq), à Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado de Minas Gerais (FAPEMIG) e à Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES) pelo auxílio na realização do trabalho.
6. REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS
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