Anatomia
Na árvore, a madeira desempenha três funções: suprimento da planta em seiva bruta ascendente, estocagem de reservas e sustentação. Essas funções são desempenhadas pelos três principais tipos de tecidos, adaptados a cada uma delas: condução, estocagem e sustentação. Para conhecer a estrutura anatômica da madeira, torna-se fundamental efetuar o exame de três cortes realizados nos três planos perpendiculares: corte transversal perpendicular ao eixo do caule;
- corte radial em um plano passando pela medula;
- corte tangencial efetuado em um plano excêntrico e paralelo ao eixo do caule.
O exame dos três cortes efetuados sobre a madeira fornece uma vista do conjunto de sua estrutura anatômica e permite destacar as características morfológicas próprias ao plano lenhoso. De um modo geral pode-se considerar que o arranjo dos elementos anatômicos da madeira não apresenta grandes variações sendo:
- constante para uma dada espécie;
- apresenta analogia com espécies vizinhas;
- apresenta características gerais para uma família ou grupo.
Estrutura anatômica da madeira
A anatomia da madeira é o ramo da ciência botânica que procura conhecer o arranjo estrutural dos diversos elementos constituintes do lenho.
Fibras
São os principais elementos resistentes da madeira, formadas por células alongadas, com diâmetro de 10 a 80 micras e comprimento de 1 a 8 mm.
Poros ou vasos
Estão presentes apenas nas árvores porosas (HARDWOOD); são células de grande diâmetro, com extremidades abertas, justapostas, tendo a função de promover a circulação da seiva (quando situadas no alburno). Nas coníferas (SOFTWOOD) as células longitudinais são abertas nas extremidades, servindo para conduzir a seiva; não existem, então, os vasos (para as coníferas diz-se traqueídes ao elemento anatômico que conjuga as funções desempenhadas pelas fibras e pelos vasos nas folhosas). Algumas coníferas apresentam canais resiníferos, ovalizados, nos quais são armazenadas as resinas.
Raios
São formados por grupos de células direcionados do centro do tronco (medula) para a periferia, sendo responsáveis pelo transporte e condução da seiva na direção transversal ao eixo da árvore (quando presentes no alburno); exercem uma espécie de amarração nessa direção. Os raios são regiões de menor resistência mecânica da madeira favorecendo o surgimento de fendas durante sua secagem.
Parênquima
Constitui uma verdadeira impressão digital da madeira, apresentando uma coloração mais clara do que a parte restante do lenho. O parênquima é um tecido pouco resistente, formado por grupos de células espalhadas na massa lenhosa, e cuja função consiste em armazenar e distribuir nutrientes; nas coníferas se reduz ao tecido celular que reveste os canais resiníferos. Os diferentes tipos de parênquimas observados na seção transversal do caule podem ser divididos em dois grandes grupos: paratraqueal – quando estão relacionados com vasos (poros) ou apotraqueal – quando não estão relacionados com vasos.
Macroscopia
O estudo macroscópico das madeiras efetua-se, geralmente, sobre dois grupos distintos de caracteres: o primeiro constituído por aspectos resultantes do seu arranjo estrutural; o segundo formado por um conjunto de características físicas com interesse na descrição: cor, cheiro, brilho, gosto, densidade e dureza (BODIG & JAYNE, 1993).
O processo mais seguro de identificação da madeira se faz com base na comparação entre suas características anatômicas e organolépticas. Diversos anatomistas, visando aprimorar a metodologia de identificação das madeiras, elaboraram chaves dicotômicas de identificação (isto é: os caracteres anatômicos diferenciais das madeiras vão se desdobrando, sempre em duas opções, até que se alcance a identificação de família, gênero e/ou espécie). Tal metodologia reduziu o tempo despendido nesta tarefa e ainda melhorou o nível das identificações. Mais recentemente, com o advento do uso da informática, surgiram outros métodos mais aperfeiçoados (LISBOA, 1991).
Segundo o IBDF (1985), citado por ZENID (1996), o maior obstáculo para uma utilização mais intensa das madeiras amazônicas está relacionado ao desconhecimento das mesmas junto aos mercados nacional e internacional. Outra conclusão importante do estudo é que foi constatado o uso inadequado de várias madeiras, o que poderá afetar o desempenho comercial das mesmas no mercado doméstico.
Análise macroscópica
Consiste na observação direta da amostra com o auxílio de lupa de 10 aumentos; a amostra é cortada transversalmente e às vezes longitudinalmente, com uma navalha. Apresenta um inegável valor prático que depende, no entanto, de adequado treinamento em centros especializados. Dentre tais centros deve-se referenciar a Divisão de Madeiras do IPT - SP, onde se encontram abrigadas inúmeras espécies de madeiras, constituindo-se na maior xiloteca brasileira. Para efeito de documentação (fotografias) as amostras são inicialmente polidas manualmente em abrasivos (pedras belgas).
Publicações especializadas (MAINIERI et al., 1983; MAINIERI & CHIMELO, 1989) têm servido de referência para os interessados no estudo de espécies madeireiras brasileiras, apresentando ilustrações em preto e branco, da macro e microestrutura das madeiras. No entanto, a preparação das amostras é extremamente lenta e, apesar da valiosa contribuição prestada pelas publicações retrocitadas, não se pode afirmar que as mesmas tenham conseguido atingir plenamente o público interessado junto ao setor madeireiro.
No presente trabalho propõe-se a utilização de nova técnica para auxiliar a identificação anatômica da madeira consistindo de polimento mecânico das amostras, seguido da digitalização e do tratamento das imagens obtidas.
Preparação das amostras
Corte
As amostras de madeira foram cortadas de forma a apresentar arestas paralelas às camadas de crescimento. Desse modo pode-se observar as faces tangencial e radial, que são muito importantes para definir a cor da madeira.
Processo de polimento manual
O polimento das amostras foi realizado no Laboratório de Ensaio de Materiais e Estruturas (LME – FEAGRI – UNICAMP). Utilizou-se de uma lixadeira politriz motorizada (Panambra-Struers) modelo DP-10, dispondo de fluxo contínuo de água, que é necessário para evitar a obstrução dos poros da madeira por resíduos do polimento. Para polir, foi utilizado jogo de abrasivos Norton compreendendo as grãs 80, 200, 600 e 1000.
Processo de polimento manual
Após o polimento, foram selecionadas as melhores amostras, baseando-se nos seguintes critérios para as três faces (seção transversal, seção radial e seção tangencial) da madeira que deveriam apresentar:
- Ausência de trincas ou fissuras;
- Camadas de crescimento paralelas ou perpendiculares às arestas;
- Uniformidade de cores.
Tratamentos de imagens
Antes de inicializar a digitalização, escolheu-se, dentre as amostras selecionadas, a que possuía a menor área de seção, a qual serviu como um padrão de seleção na hora de digitalizar. As imagens foram digitalizadas no scanner HP Scanjet 4C. Utilizando o software do scanner, foi adotada a seguinte configuração:
Resolução: 150 DPI; escala: 200%; ampliação 2 X; brilho: 156%; contraste: 164%; tamanho do arquivo: 307 KB (extensão BMP)
Devido ao tamanho da imagem obtida em “BMP” (307 KB) foi necessária a compactação desta imagem para um formato menor, no caso, “JPG”, evitando-se ao máximo a perda da qualidade da imagem. Utilizando a extensão “BMP”, cada espécie de madeira ocuparia em média 920 KB, pois tem-se um total de três imagens, sendo uma para cada seção da madeira (radial, tangencial, transversal).
Devido ao tamanho necessário para os arquivos tornar-se-ia inviável a realização do projeto, que necessitaria de um meio diferente para poder armazenar as diversas espécies digitalizadas. Com a compactação, cada madeira ocupa 100KB e a qualidade tornou-se praticamente a mesma.
É importante salientar que a imagem apresentada no papel não tem a mesma qualidade que a imagem real vista no computador, pois existe uma limitação acarretada pela impressão e pelo tipo de papel. A impressora, na maioria das vezes, não consegue reproduzir a mesma quantidade de pontos que a imagem contém, o que faz com que haja uma diminuição na riqueza dos detalhes.
Vistas em canais
O primeiro passo na análise das cores das imagens consistiu na extração dos canais RGB (Red, Green , Blue). Esta separação em canais pode ser feita por qualquer software de uso popular ligado em editoração de imagens. Os softwares usados para extração destes canais foram o Corel PHOTO-PAINT e o Adobe PHOTOSHOP. Para a realização desta etapa bastou utilizar o comando “Dividir em canais RGB” que fornecia três imagens referentes a cada cor em um canal.Feita a separação de canais obtinha-se os tons de cinza para cada cor primária da luz. Esses tons de cinza variam entre intervalo de 0 a 255 sendo o zero o limite para o tom de cinza mais escuro (preto) e o duzentos e cinqüenta e seis o mais claro (branco). Adicionando-se os três canais R, G e B tem-se a imagem na sua coloração original.
A quantidade de tons de cinza em cada canal pode ser observada através dos histogramas. Os valores dos tons de cinza pode ser dado pelo eixo “x”, variando de 0 até 255 ou em porcentagem, onde 255 é equivalente a 100%. A altura do histograma, eixo “y”, eqüivale a quantidade pixels deste tom de cinza na imagem.
Por meio dos picos dos histogramas pode-se caracterizar as cores da imagem. Se por exemplo tiver no histograma do canal verde dois picos, significa que existem duas tonalidades de cinza no canal verde predominante nesta imagem, porém, quando há apenas um pico significa que apenas uma tonalidade da cor se destaca, sendo que as outras tonalidades são distribuídas igualmente.
Se os elementos constituintes da madeira (vasos, parênquima e fibras) tivessem apenas uma cor, não existiria problema em criar uma associação entre esses elementos e a sua cor. Entretanto, existem diversas tonalidades em cada canal de cores primárias tornando-se um problema na análise das cores.
Histograma
Para quantificar as cores das imagens de madeira e criar associação com seus elementos constituintes utilizou-se o programa computacional utilizado no processamento digital de imagens derivadas de sensoriamento remoto. O IDRISI é um dos softwares SIG que possui um módulo para processamento digital de imagens.
A classificação digital no IDRISI foi feita através do comando “CLUSTER”, responsável pela classificação não supervisionada e posteriormente, a fim de criar uma associação com a legenda, foi utilizada uma classificação não supervisionada.
Os valores obtidos, apresentados na tabela, foram calculados para as imagens obtidas da seção transversal das madeiras, através do programa IDRISI. As imagens foram previamente tratadas com o efeito posterizar e, em seguida, inseridas no programa. Algumas imagens foram posterizadas com “2” e outras com “3” (número de tons de cinza por canal), de acordo com a necessidade.
O critério para saber qual era o nível do efeito a ser utilizado foi baseado na definição e representatividade das cores da imagem.De acordo com o nível do efeito posterizar utilizado, a imagem tratada ficou com 6 ou 9 cores. O programa IDRISI forneceu a área ocupada por cada uma dessas cores, restando apenas associar a cor com o elemento. Essa associação foi feita visualmente comparando-a com a imagem original. Algumas imagens não puderam ser classificadas, pois não apresentavam diferença entre as cores dos poros, fibras e parênquima, tornando-se muito difícil criar uma associação entre a cor e o elemento. Algumas amostras de madeiras não puderam ser classificadas pois apresentaram elementos como o parênquima e os poros muito pequenos, e com cores que se confundiam.
Muitas vezes, as cores de um elemento são semelhantes ou iguais às de outro, mas podem apresentar um elemento em destaque. Neste caso, a classificação foi feita considerando o elemento constituinte em destaque e somando-se o restante. Este elemento em destaque, na maioria das vezes, era o parênquima, que quase sempre apresenta uma coloração diferente e se destaca na imagem. Os raios, apesar de serem um elemento constituinte da madeira, tiveram sua área somada à das fibras, pois apresentam espessura muito pequena na grande maioria das espécies analisadas. Devido à pequena largura dos raios, sua coloração se confunde com a das fibras, impossibilitando discerní-lo das fibras. Tal resultado confirmaram informações relatadas na literatura (BERALDO e ZULLO JR, 1996).
A classificação quanto à cor de cada espécie de madeira foi feita obtendo-se cinco pontos de cada elemento constituinte (poros, parênquima e fibras) e tirando-se a média entre esses cinco pontos. A escolha dos pontos foi feita da forma mais representativa possível.
Microscopia
Embora a análise microscópica da madeira seja de grande importância, poucos são os laboratórios brasileiros equipados para realizar a preparação dos corpos-de-prova para a obtenção de lâminas para microscopia.
A preparação consiste das seguintes etapas:
Cozimento da amostra
Algumas madeiras requerem um cozimento para que ocorra o amolecimento dos tecidos; para espécies de alta densidade deve-se usar uma autoclave.
Corte em micrótomo
Mediante sucessivas passagens do equipamento corta-se a madeira de acordo com seus planos anatômicos. Trata-se de operação delicada pois os tecidos da madeira podem romper-se danificando a qualidade da lâmina.
Coloração das lâminas
A lâmina é colocada em soluções específicas (safranina, verde malaquita) que reagem de forma diferenciada com os elementos anatômicos da madeira produzindo contrastes.
Montagem da lâmina
Sobre lâminas de vidro coloca-se um fixador (bálsamo do Canadá) e nele deposita-se a lâmina. Recomenda-se que as lâminas sejam armazenadas adequadamente para que não se degradem.
A análise microscópica, efetuada em microscópio óptico de transmissão, permite avaliar a espécie qualitativamente e quantitativamente (ocorrência de cada elemento anatômico por unidade de área, dimensões, forma, etc). Trata-se, portanto, de técnica relativamente complexa, restrita a um pequeno número de laboratórios, prestando-se, sobretudo, a fornecer informações de cunho científico.