La Ciencia de la Madera

2.1 La biol ogía de la madera

:3:a comprender el comportamiento y deterioro de los objetos arqueológicos

;aj'cados en madera, es necesario comprender qué es la madera. Este

::;rocimie¡to permitirá al conservador relacionar con profundidad la alteración

que sufren las estructuras celulares, el papel que juegan en el deterioro y su

:Jnportamiento ante los tratamientos de conservación. Para llegar a esto es

tecesario tener presente que los elementos celulares que componen a la madera

:enen funciones como cualquier organismo vivo complejo y que al cortarse el

¡¡bol éstas únicamente se transforman. Por tal motivo a continuación se exponen

las partes más importantes de la estructura de la madera desde su origen: el

üonco del áLrbol.

2.1.1 Estructura de la madera y sus variac¡onesLa madera es producto del metabolismo de un organismo vivo -el arbol- y por este

morivo está sujeta a variaciones en sus propiedades, como a factores externos que

afectan el crecimiento del árbol del cual proviene. Las plantas leñosas se

caracterizan por su estructura fibrosa y por su contenido de celulosa, hemi-celu.losas y lignina como componentes principales. Las plantas se clasifican segúnsus relaciones evolutivas, pero por sus objetivos, este trabajo sólo prestaráatención a la estructu¡a de las plantas a¡borescentes que producen madera y que

induyen las clases coníferas y latifoliadas. Las coníferas se siruan en el grupo delas gimnospermas y las latifoliadas dentro de las angiospermas.

TBAOU€IOAS DEPARED GBUE9A

TRAOU€IDAS DE PAFED DELGADACON PUMTEADURAS

e-tipos de árboles

Figura 1: Esquema de un pino (conÍfera)y d€ un encino (latilol¡ada). Tomado deTaylor ar a/ (1 978: 1 8).

VASOS DEMAD€RATEMPRANAco¡tPUNTEADUBAS

I¡IADERA TEMPRAN¡r

ÉBRAS DAGADASINTERVASCI.JLARES

MADEMTARDIA -"-. ege,,

ur;,í*Íi'ri"i$

Madera ArqueolÓgica Anegada Una GuÍa para su Estudio y Conservació

Irléxico presenta abundantes bosques de coníferas y entre las principale

familias encontramos la Piñaceae, la CupresSaceae, la TaxodiaCeae, la

podocarpaceae, la Taxaceae y la Araucariceae (Echenique lr{anrique y Roble

Fernández, 1993: 22). Estos áLrboles generalmente son siempre verdes y tienen

tronco principal vertical con ramas dispuestas con apariencia de cono. Sus

semillas no están cubiertas por un fruto (de ahi el nombre de gimnosperma

gimnos=desnudo, sperma=semilla). Entre las latifoliadas que producen madera en

lr{éxico, están las de la familia de la Fagaceae, Annonaceae, Burseraceae

Combretaceae, entre otras (Echenique tr'fanrique y Robles Fernández, 1993: 2

Estos á,rboles producen hojas planas y anchas y en bosques tropicales presentan

un comportamiento parecido a las coníferas, pero en general pierden

abruptamente Sus hojas. Suelen ramifiCarse y a veces presentan un tronco

principal con gran número de ramas (Echenique Manrique y Robles Fernández,

1993: 22).

Figura 2: Esquema de lascaracteríslicas generales de lasesp6cies de coníteras y d€ latiloliadas.Tomado de Ortega y Ricalde (1989: 10).

coNTFERAS (GTMNOSPERMAS)

SEMILLA DESCUBIERTA.

PLANTA OUE NO FORMA FRUTOS.

HO.JAS FINAS, GENEFALMENTE ENFORMA DE AGUJAS.

FLORES AUSENTES.

EJEMPLOS: PINO, ABETO, CIPRECE,AHUEHETE.

LATIFOLIADAS(ANGIOSPERMAS)

SEMILLA CUBIERTA O DENTRODE ALGUN TIPO DE FRUTO.

HOJAS DE OIFERENTESFORMAS, GENERALMENÍEANCHAS.

FLORES DE DIFERENTESTAMAÑoS.

EJEMPLOS: CEDRO, CAOBA,ENCINO. SAUCE, NOGAL.

r El tronco de cualquier árbol, ya sea de conífera o latifoliada, es¡a

constituido por raices, tronco y corona. El tronco es el elemento de soporte de la

corona y contiene células de crecimiento diametral (zona del cambio); además

cuenta con un sistema de transporte de nutrientes constituido por el floema

situado en la parte exterior al cambio; y por el xilema o madera que es un sisteme

de células de transporte y soporte que contribuyen al crecimiento del árbol.

Para comprender mejor la estrucrura de la madera y describir los elementos

celulares presentes se puede recurrir a la división del tronco in tres direcciones

y ejes principales:. el eje longitudinal que corre paralelamente a lo largo del tronco;. el eje radial, que es paralelo a los rayos orientados de la médula a la corteza;. el eje tangencial, que es tangente a los anillos de crecimiento o a la circunfe¡encl¿

del Eonco. II

¡

ejes de la made¡a-+

La Ciencia de la l{adera

[i:,"^'li:T#ftaarmiHrs#xül":ffi"o.'RAICES

ffi*u.¡e el ¡ouAY LAs susfANclAs

ffifi}ft¡ffiJ##ff#:n*rII

I

j*L.O R'STE

FLUJO DE LA SAVI,A IascENOENTE POR ILAALAURA I

-]-T-

CORTEZA

Fioura 3: Partes d€l árbol Tomado de

Eclhenique Manriqu€ Y Robles

Femández (1993: 23)'

Fioura 4: Esquema del corte lransvsrsal

de"un tronco. Tomado da Echenique

Uan¡que Y Robles Fernández (1 993:

25\.

Fioura 5: Esquema del tallo lۖoso en

t*s"ffi :?:illlTli"ü1il ü "',,,'r

t

PI¡¡¡OTRANSVENS

ilDIO VASCULAR

""^ti;e*,uu *"r1HRÍ38'HX[S xTLEM PRT¡¡ARIo

PLANO RADIAL

vAso

RERAS LEÑOS S

R¡DIOV sc:trlAn

Pr-Al¡o

ifw

ljTtl.' nt

T,'

IANGENCIAL

Madera Arqueológica Anegada Una Guía para su Estudio y C!ry!rvación

Fnura 6: Esqu€ma de los Planos Y e¡es

oo-la oradera. Tomado do Echenk¡uo

Manri¡r€ y Roblss Femández (1993:

21).

ptenos de la madett+

L= EJE LONGITUDINAL, PARALELO AL EJE

DEL TRONCOT= EJE TANGENCIAL, TANGENTE A LOS

ANILLOS DE CRECIMIENTOR= EJE BADIAL, PERPENDICULAR A LOS

EJESLONGITUDINAL Y TANGENCIAL

TR= PLANO TRANSVERSALLT= PLANO TANGENCIALLR= PLANO MDIAL

Estos ejes a su vez se definen en tres planos:

' el plano transversal que contiene a los ejes radial y tangencial;

- el plano radial que contiene a los ejes radiat y longitudinal; y

. el plano tangencial que contiene a los ejes tangencial y longitudinal'

Los elementos celulares en cada r¡no de los planos tiene propiedades y

comportamientos diferentes, esto tiene especial importancia al describir sus

características (como estabüidad dimensional y resistencia mecánica), por lo que

siempre que se hable de una madera en alguno ellos se tiene que especificar de

cuál se trata (Echenique Manrique y Robles Fernández' 1993:23)'

Eltroncodeunárbolpresentadüe¡enteselementosquesedistinguenporlas funciones que uevan a cabo. Pa¡a mtender el comportamiento de una madera

es necesario analizar las partes que la componen y entender su funcionamiento en

el complejo del árbol mismo. Entre las zonas más caracteristicas del tronco y

observables a simple vista encontramos Ia albu¡a -v el duramen'

2.1.2 Albura Y duramenAl observar un tronco transversalmente la albu¡a )' el du¡amcn de un árrbol son

zonas que se pueden diferenciar fácilmente por su coloración distinta; esto se

debe a las diferentes actividades metabólicas que realizan las células de que están

formados. El duramen ocupa la porción central y la albu¡a la porclón externa del

tTOCO.

La parte de la madera en el árbol que presenta una coloración muy clara en

la cuat las células de xilema están üvas y fisiológicamente acfivas se llama albura'

La formación del duramen se debe a que, después de un tiempo, el protoplasmal

de las células vivas del xilema muere. h nansiciÓn de Ia aibu¡a al duramen está

acompañada por la formación de varias sustancias orgánicas conocidas

colectivamente como eYtractivos; estos compuestos químicos ¿Ytraídos del xilema

favorecen el obscu¡ecimiento del te.¡ido, que contrasta con eI color ligero de la

albura. Aunque se ha aceptado que el duramen no tiene células vivas (Frey

Wyssling y Bosshard, 1959; Fahn y Amon,1963; Apud Jane, I970: 73,157,158) ésta

-ñ

sstar dqttro de la célula' La formay el consumo d€ sustancias que PuÉI gl mtaUot¡srno aclivo de la célula relaciona la €laboración y el consumo G suslancEs que Pucwr s-(o'

d€ rss cáruras ves€tal€s ". u",i"ur",'ü,ilJ1i.-üia' J¡"' '-l:ltTli'T-1':^:"::l*: fl.0:",51""T3,T'Si;L:E

II

I

I

I

ff:f'g?i¿Tfff"il"ffi'""',"FJl"'ffi#.fiI?Ji"¿:'-*n arsunas excspcionss- por una pár.d no viva d€ c€lulosa' El

protoplalma és un¡ organ¡zaciOi ¿f*áp""'at* oiglnicos e inorgánicos Los compuestos orgánicos son prot6ínas' gfasas'

carbohbretos y ácidos orgán¡cos, v'ü.-á-rír*i"J ito.éa"i* .* ..1i" mine6l€s' Ade'nás p6ssta dal 85% 81 9¡.16 d€ agua (b su

Dolo lolel (Greuhdl y Adamr' 1976: l3¿l)

2'1.4M':::::,t"'J::il:'*"i'f'::'"J:an en,os ejes v p'Ianos que 'Ia

Los ejementot'"'l -"-,.ab de la observación de las estmcturas celulares en los

Íjsna presenta t* -"::,:'-;;;.;;*,0r" d.,.*ar o inferir qué especie

Jerentes planos y eSes de la madera es posible determinar o infe

,r,, ¡¡¡dera conforma t""o artefacto: es decir' si se trata de una madera de

].nU.ru o de iatifolÍada'

Denrro ¿e tos planos y ejes, Ia madera puede imaginarse como coniuntos de

iu¿u' en dirección paralela y perpendicular al tronco del

--eiulas tLrbulares orier

rilt O. manera intercalada (Jane' 1970: 104)'

En la maderu .*r,"" dos tipos de células: laq ptoqeqquimatosas y las

parenquimatosas'Lasprosenquimatosas.Seencargandelacondgccióndeaguay

otrassustanciasyademásdansoportemecánico,,!sonlongitudinal.esenSu^-:n ,,.p caracterizan por ser elementos de transición entre los tipos

l#;;:iae c¿rulasJrntre enas se encuentran: las traqueidas, que pueden tener

unarregtolongitudinalotransversal(deradio),lasfibrotraqueidas,lasfibrasübriformes, las traqueidas vasculares, las traqueidas vasicéntricas y los elementos

rasculares (Jane, 1970: 104)' Las células parenquimatosas se encargan de

almacenarlasreservasnutritivasdelárbolydesintetizardiversassustancias'ésras son las células de parénquima que pueden ser longirudinales o transversales'

v que forman los radiostlEchenique Nfanrique y Robles Femández, 1993: 3l).

1) Estructura de coníferas

ir-.;,*.rrra de las coníferas es bastante simple' ya que está formada por

e]ementoslongitudinales'traqueidasfundamentalmente,queconstituyenCercadel90%delvolúmendelamadera.Sóloencontramosdostiposdecélulas:traqueidas verticales y horizontales (elementos prosenquimatosos) y células de

+-tipos de céIulas en

Ia madera

F¡gura B: Esquema de las células de la

mádera de coníleras Y de madera de

latifoliadas. Tomado de Odega Y

Ricalde (1989: 13).

parenquima (elementos parénquimatosos)'

La Ciencia de la Madera

TRAQUEIDA DE MADERA TARDIA

TFAOUEIDA DE MADERA TEMPRANA

PUNTEADURA

CARAS RADIALES

CELULAS DE PARENQUIMA RADIAL

riÉ*fti#-<Jl¡-¿l:í¡di \tr t;**o

/ RAoIAL

TRAOUEIDASRADIALES

Una Guía para su Estudio y Conserva.ron I

Figura 9: Esquema de la estructuracelúlar ds las coníferas. Tomado deOrtega y Ricald€ (1989: 12).

Madera Arqueológica Anegada

Las traqueidas son elementos alargados,

de mayor longirud que anchura, que presentan

terminaciones en punta en las paredes tangen-

ciales y redondas en las radiales. Las paredes

celulares pueden ser gruesas o delgadas,dependiendo de la posición de la célula en el

anillo de crecimiento (Jane, 1970: 107).

Las traqueidas se denominan célulasxilemáticas no perforadas, que presentanpunteaduras areoladas hacia las células laterales

(IAWA, 1957: 160). Son conductoras de

sustancias, y proporcionan soporte y resistencia

mecánica al arbol (Echenique Manrique y Robles

Fernández, 1993: 29). También existentraqueidas horizontales o de radio que se

agrupan en torno a las células de parénquima

pero no se presentan en todas la coníferas.

Estas tienen punteaduras a¡eoladas y paredes

gruesas.

En coníferas las células de parénquima llegan a ser como el 7 u 8% del

volúmen de la madera (Kollman y Coté, 1968, Apud Echenique ltfanrique y Robles

Fernández, i993: 31), los radios son generalmente uniseriados y están

constitüdos por células de parénquima y traqueidas horizontales.

Las células de parénquima en conÍferas y latifoliadas se parecen mucho

entre sÍ. Son generalmente cortas, con paredes delgadas y a veces gruesas, con

punteaduras simples. Generalmente son cuadradas o rectangulares. Con

frecuencia el parénquima longitudinal consiste en se¡ies de células cortas y unidas

por los extremos.

2) Estructura de latifoliadasLa madera de latifoliadas es mucho más compleja que la de coníferas por su

especialización y variedad. La estrucrura vertical está compuesta por células

fibrosas largas que parecen tubos, con paredes delgadas de gran diámetro que

forman los vasos, los cuales son los elementos más característicos de las

Iatifoliadas y funcionan como ductos conductores (Jane, i970: 116).

Transversalmente los vasos se ven como poros de gran üámetro y pueden

presentarse en forma anular, semianula¡ o difusa según cómo se agrupen y el

tamaño que presenten. La madera de laüfoliadas también presenta otros üpos de

elementos longirudinales prosenquimatosos:. fibrotraqueidas: células parecidas a las traqueidas con paredes gruesas, lúmen

reducido y punteaduras a¡eoladas (Jane, 1970: 116; LAWA, 1957147; Echenique

Ifanrique y Robles Fernández, 1993: 30).

. fibras'librifornoes: células que se pueden considerar una variación de las

flbrotraqueidas; son alargadas, comúnmente de pared gruesa y presentan en

RADIOS(PARENOUIMA

RESINIFERO

3n

ttIIttI

T

t

I

I

I

I

I

I

I

htpótesis se ha refutado ya que se han encontrado células de parénquima vivas en

esta zona'

cabe hacer notar que el color oscuro no siempre es una condición necesaria

de la existencia del ciuramen, pues cn el centro del xilema en géneros como Ficea,

Abies, Tsuga, Populus y otros' no se marca un cambio de color perceptible aunque

se trate de tejido muerto'

EI cambio de color de una zona a otra se debe principalmente al proceso de

tra¡sformación de la albura a duramen. Esta üansformaciÓn se produce por un

graduai vaciamiento de oúgeno en las células vivas, a medida que se distancian

de la zona del cambio2. Esta insuficiencia de oúgeno produce una degradaciÓn

progtesiva y culmina en el completo rompimiento de la actividad respiratoria de

las células vivas. Al mismo tiempo, los granos de almidón que existen en estas

zonas y que son un rasgo normal de la blancura, se hidrolizan y desaparecen

abruptamente. Esta pérdida, altera el sistema enzimático de las células

permitiendo que el oxígeno residual oxide otros compuestos constitutivos de las

células (fenoles principalmente). La oxidación y polimerización de estos

compuestos produce la formación de pigmentos característicos del durámen. En

algUnos casos los extractivos pueden ser de color claro u oscuro, por lo que el

duramen puede ser diferenciable o no (Jane, 1970: 96)'

Una característica de la presencia de ertractivos en el duramen de algunas

angiospermas, es que materialmente reducen la permeabilidad de la madera, el

cual, volviéndola más resistente a la impregnación de preservaüvos y sustancias

químicas.

En madera aserrada, el duramen suele ser más du¡able y más resistente al

ataque de hongos e insectos que la albura; esto se debe tanto a Ia presencia de

extractivos tóxicos para organismos deteriorantes como a la baja cantidad de

oxigeno y humedad en esta zona, lo cual impide su desarrollo. También a causa de

los extractivos, el duramen generalmente es más pesado que la albura annque

presenten ambas partes la misma densidad y contenido de humedad.

?zonaa de la made¡a

<-extractivos

<-durabilidad yresistencia de albura yduramen

Figura 7: Esquema del tronco donde seaprecian albura y duramen en cortetransversal. Tomado de faylot et al(1978:18).

La Ciencia de Ia Madera

CodcÉ axlcmá

DURAMEN

ALBURA

2 Cambio 6s le zma de produccl5n d€ células de crecimienlo d¡amstral localizada €ntre el xilema y olflo€ma,

t

II

enittos decrecímiento->

Madera .ArqueolÓgica Anegada Una Guía para su Estudio y Conservación

La conducción de agua en el tronco se limita únicamenrt.a las tapas

e\ternas. La madera situada en el centro no es funCional para el movtmlt'nto del

líquido y por el contrario, los elementos centrales actúan como reserva de

sustancias nutritivas.

2.1.3 Madera temprana y madera tardíaLos cambios estacionales en las zonas climáticas templadas y fúas ocaslonan en

los árboles la formación de anillos de crecimiento que se pueden obseryar en un

corte transversal del tronco. Esta demarcación se debe principalmente al

crecimiento del árbol. La zona denominada madera temprana se refiere a la

temporada de mayor crecimiento, mientras que la de madera tardía corresponde a

la de menor creclmiento anual. L¿ transición entre la madera temprana y la tardÍa

puede ser gradual o abrupta. La madera producida por el cambio durante la

temporada de crecimiento forma un anillo, por tanto cada anillo generalmente

responde a un periodo anual de crecimiento. El crecimiento varía scgún la

temporada del año, la incidencia de los rayos solares y la precipitación pluvial

(Echeruque \tanrique y Robles Fernárndez, 1993: 25).

La porcion de madera producida en primavera (madera temprana)

generalmente es más porosa, sus células son largas y presenta una densidad baia.

l¡ madera ta¡día a menudo es más densa y obscura, y sus célulaS son pequeñas y

de diámetro menor. En un corte transversal puede apreciarse que la madera tardía

está formada por células con paredes más gruesas, diámetros radiales más

pequeños f iúmenes más reducidos que los de la madera temprana (Echenique

Irfanrique r-Robies Fernández, 1993: 25).

Los facrores que producen estos cambios estructurales definttiv¿tmente

están supeft¡ados a las condiciones atmosféricas que gobiernan la transpiración y

la humedad del suelo (Echenique lr{anrique y Robles Fernández, 1993: 25). De

acuerdo con esia lupótesis, cuando la humedad de la tierra se agota en periodo de

SeCaS, Se oülF"la ¡¿ firrmedad almacenada en el árbol, pero el efecto directo de la

deficiencia de agua et el tronco es una reducción en el metabolismo, lo cual se

eypresa en ,-tna dlsmi¡ución en la üvisión célular en el cambio y en detrimento del

alargamrenlo radial de las nuevas células de madera formadas (Echenique

Ilanrique r,'Robies Fernández, 1993: 25).

Los á¡L'oles struados en zonas tropicales donde no se presenta una época de

secas ma:.ada presental un crecimiento radial periódico. Esta periodicidad se

debe a c¡,rrblos de temperatura, duración del dia y alta precipitación. Sea como

sea. er:sten dos tipos de árboles tropicales: los que exhiben claras zonas de

c.eci.mlento )- otros en cuyos anillos definitivamente no se distingpen tales zonas

rEchen:q'"re Ua¡rique )'Robles Femández, 1993: 26)'

En el caso de las coníferas la relaciÓn entre el porcenta.ie de madera

rernpraxa y' roadera tardia tend¡á un efecto importante en los valores de densidad;

por el conrario las latüobadas, mientras más alto sea el porcentaje de fibras con

pareCes gruesas 1' Iúmenes con diámetros pequeños, se reflejará en valores más

altos de densidad (Barcenas, 1995: I l).

La Ciencia de la N{adera

,,,e2 de punteaduras areoladas, punteaduras simples (Jane, 1970: 116 LAWA,

\gS7:147; Echenique luanrique y Robles Fernández, 1993: 30).

, traqueidas vasculares: células no perforadas que se asemejan a un elemento

vascular pequeño, llamadas imperfectas (Jane, 1970: ll6; IAWA, L957: 147

Echenique trfan¡ique y Robles Ferniández, 1993: 30).

. traqueidas vasicéntricas: células muy cortas y de forma irregular que se

presentan próximas a las celulas de vaso. En sección transversal aparentan ser

celulas de parénquima y sus paredes están cubiertas por punteaduras areoladas

no simples, tienen apariencia de fibrotraqueida corta-

Todos estos elementos prosenquimatosos tienen el objeto de soportar

mecánicamente la estructura, más que conducir sustancias. Estos elementos

aportan el mayor porcentaje del volumen de la madera de laüfoliadas (Jane, 1970:

i16; IAWA, 1957:147; Echenique Manrique y Robles Fernández, f 993: 3l)Otros elementos longirudinales, como el parénquima tienen la función de

reserva, y se pueden asociar a vasos o pueden ser independientes de ellos. Dentro

de las célu-las de parénquima pueden encontrarse cristales de carbonato de calcio

y sílice. En aigunas latifoliadas las células de parénquima conforman la tercera

parte del volumen de la madera, pero el promedio es un poco menos del 2D6. Su

forma es parecida a la descrita anteriormente en las coníferas: cortas, cuadradas o

rectangulares, con paredes delgadas o gruesas.

La madera de latifoliadas tropicales

eüibe gran diversidad de tamaño, disposición

y abundancia de radios. En general se

clasifican en uniseriados y multiseriados,según tengan una o más de dos hileras de

células respectivamente, vistos en el plano

tangencial. Estos son agregados de células que

se extienden radialmente tanto en el xilemacomo en el floema. Existen radioshomogéneos y heterogéneos. Los radioshomogéneos están constituidos por célulasprocumbentes, es decir, cuyo eje mayor se

extiende en sentido radial. Los radiosheterogéneos están constituidos por célulaserectas y células procumbentes. Estostérminos no deben aplicarse a coníferas (Jane,

1970: 125).

F¡gura 10: Esquema de la estructura delas latifoliadas. Tomado cje Ortega yRicalde (1989: 13).

PARENOUIMAFIBRAS

RADIOSvAsos

RADIOS(PARENOUIMARADIAL)