0644-B4
Feraida Castro 1 , Arlenys Márquez 2
Se evaluó la durabilidad natural de 3 especies de maderas provenientes de plantaciones del país, por el método de campo, para lo cual se utilizaron normas Europeas EN-252 y normas Americanas ASTM-56, donde se estableció un cementerio de estacas de madera en la zona de Montserrat (vía Upata-Guasipati), Edo. Bolívar. Se utilizaron estacas de maderas de 50 cm. de largo por 5 cm. x 2,5 cm. de madera de pino caribe (Pinus caribaea), melina (Gmelina anborea) y teca (Tectona grandys), en su condición natural, estas muestras fueron instaladas hace 18 meses en el terreno. Se presentan los resultados obtenidos en cuanto a la durabilidad natural de las maderas y se describen los principales agentes de biodeterioro de la madera. Los principales agentes destructores de la madera en esta región del país, son termitas, hongos de pudrición blanda (sof rot) tipo I y bacterias degradantes de la madera del tipo túnel (tuneling bacterial), cuyo ataque combinado conforman un patrón de degradación de estas especies de maderas en esta región del país.
El incremento en el consumo de madera en Venezuela ha traído como consecuencia una fuerte presión sobre el bosque en el uso de especies consideradas de alta durabilidad natural y por ende de alto valor comercial, esta utilización selectiva ha originado escasez del recurso forestal, influyendo directamente en el costo de esta materia prima. Debido a la importancia de la madera para el desarrollo económico del país, es necesario la incorporación de otras especies consideradas marginadas, así como la utilización de especies de plantaciones las cuales están tomando auge en Venezuela, sin embargo actualmente se tiene poco conocimiento acerca de las propiedades y el comportamiento de estas especies, de manera que se pueda dar un uso apropiado .
La durabilidad natural es una propiedad importante para el uso de la madera y depende de las características estructurales y composición química de cada especie en particular variando, desde perecederas a altamente durables, si es un material perecedero su vida útil se puede aumentar aplicando técnicas de preservación pero para que esta técnicas sean efectivas se debe tener un conocimiento previo del comportamiento de los agentes causantes del deterioro.
Bajo ciertas condiciones de uso la madera esta propensa al ataque de agentes bióticos, químicos o físicos que pueden actuar solo o en conjunto. Hay diferentes tipos de agentes biológicos responsables del deterioro de la madera, los hongos, las bacterias y los insectos, pueden atacarla y usar los componentes de la pared celular o causar daños mecánicos. La madera en ambientes naturales es frecuentemente colonizada en forma rápida por microorganismos o insectos y comienza el proceso de descomposición. Los polímeros de la madera son gradualmente reducidos a simples moléculas y finalmente a CO2 y agua (Blanchete et al, 1990).
La estructura y composición química de la madera tienen una influencia en su degradación por microorganismos y el patrón resultante de deterioro. El tipo de célula, composición química y morfología de la pared celular pueden gobernar el efecto de las enzimas en el substrato maderero (Ericksson et al, 1990).
Aun cuando varias especies de árboles tienen maderas química y estructuralmente diferentes, todas son susceptibles a la biodegradación (Cassens et al, 1995). La pudrición es una de las mayores causas de deterioro biológico la cual es originada por hongo que utilizan la madera como fuente de alimento. El hongo entra en la madera y crece de una célula a otra a través de las aberturas naturales tales como las punteaduras y platinas perforaciones entre los elementos vasculares y pueden penetrar a través de la pared celular produciendo agujeros. Las células con mayores cantidades de reserva alimenticias como las del parénquima radial son colonizadas primero; algunos hongos utilizan solo los nutrientes de reserva almacenados en las células, pero no producen una degradación significativa de la pared celular, aunque recientes investigaciones señalan la posibilidad de que estos hongos puedan ocasionar también algún grado de degradación de la pared celular (Encinas, 1996). Otros hongos pueden digerir la madera causando deterioro o degradación produciendo una continuidad de cambios en la apariencia y en las propiedades química física. Los diferentes caminos de ataque resultan en diferentes tipos de pudrición que se dividen según las características microscópicas de la madera atacada.
El deterioro es esencialmente el resultado de la digestión de la madera por los hongos, la progresiva digestión causa una continuidad de cambios en la apariencia de la madera y en sus propiedades químicas y físicas (Zabel y Morrel, 1998), así pueden ser separadas en tres tipos: pudrición blanda, pudrición blanca y pudrición marrón; esta diferenciación está basada en las características microscópicas y microscópicas de la madera atacada.
Entender los cambios que ocurren en la madera durante los diferentes tipos de descomposición por los diferentes agentes biológicos y revelar las características morfológicas observadas en la madera después de la degradación biológica, ayuda a identificar los tipos de degradación y a mejorar las técnicas para la conservación de la madera. Los mecanismos de aplicación y la acción de los diversos preservantes no podrán ser entendidos sin un conocimiento básico de los procesos de deterioros.
Se prepararon probetas de 3 especies de maderas provenientes de plantaciones de diferentes regiones del país, las cuales son:
Especies |
Procedencia |
Pino caribe |
Plantaciones de Uverito, Edo. Monagas |
Melina |
Reserva Forestal Ticoporo, Edo. Barinas |
Teca |
Reserva Forestal Ticoporo, Edo. Barinas |
Estas probetas o estacas de madera miden de 50 cm. en su dimensión longitudinal coincidente con el eje del árbol, por una sección de 2,5 cm. por 5 cm. Estas se acondicionaron hasta un contenido de humedad del 14 % y luego se dividieron en grupos de 10 estacas u probetas por especies.
La madera de las estacas se escogió de forma tal que fuese uniforme y libre de nudos, grietas, manchas, pudrición y orificios de insectos u otros defectos que podrían afectar los resultados. Para su identificación se usaron plaquitas de cobre adheridas mediante clavos del mismo material en la madera, con un código que diferenciara cada especie.
Las probetas fueron colocadas en el campo de investigación, ubicado en el sector Montserrat de la carretera Upata-Guasipati, esto se efectuó semanas antes de que comenzara el periodo de lluvias y se instalaron 10 probetas por especies, enterrándose hasta la mitad y se mantuvieron a una distancia de un metro entre hileras y alrededor de 50 cm. entre probetas.
En el estudio de campo, las estacas se inspeccionaron una vez al año realizándose en la misma época para cada año. La inspección se inicio con un leve movimiento de las estacas en el suelo, para determinar si la resistencia de las piezas es reducida de tal forma, de provocar su ruptura. Cuando no se produjo este caso, las estacas fueron retiradas cuidadosamente del suelo y se evaluo su estado. Para determinar si la superficie de la madera estaba atacada por microorganismos, se le empleo una leve presión con algún instrumento pulsante.
Después de la inspección las estacas se colocaron cuidadosamente en el mismo hueco y el suelo se comprimió contra ella. Es importante que la estaca se entierren a la misma profundidad anterior a la inspección, debido a que el ataque más severo ocurre en la línea de contacto con el suelo.
Las observaciones en el campo se limitaron a comprobar la presencia de deterioro en las probetas y a probar la firmeza de la madera, conforme lo establecido en la norma EN 252. para las observaciones de laboratorio, se colectaron muestras de las maderas deterioradas, de las cuales ya en el laboratorio se obtuvieron cortes muy finos, que fueron colocados con azul de anilina en 50 % de ácido láctico y zafranina al 0,1 % en glicerol, que fueron observadas al microscopio óptico bajo luz normal y luz polarizada. También se realizaron observaciones ultraestructurales en la madera deteriorada utilizando microscopio electrónico de barrido Hitachi - S - 2500.
A los doce meses de establecido el experimento se realizó la primera inspección detectándose que algunas estacas de Pino caribe fueron totalmente destruidas por termitas observándose en algunos casos un daño tan intenso que solamente quedaron con las placas de identificación y restos del exterior de las probetas
La madera de melina fue atacada en menor proporción que la de pino, las termitas solo pudieron penetrar un poco consumiendo una mínima cantidad de madera, sin embargo, en la madera de teca aunque construyeron sus túneles en el exterior no pudieron penetrar la madera.
Las termitas subterráneas constituyen uno de los principales riesgos en el uso de la madera en los trópicos, ya que las condiciones son las ideales para su desarrollo. Estos insectos al utilizar la madera como fuente de alimento, comienzan destruyendo la parte interna de la madera, dejando casi intacta la parte exterior, ya que debido a su naturaleza huyen de la luz. Observaciones realizadas alas termitas permitieron determinar que esta pertenece a la familia Termitidae, genero heterotermes, estas se recolectaron para la posterior identificación de la especie.
Las observaciones en el campo permitieron comprobar que el ataque de las termitas fue mas intenso al concluir las lluvias, lo que puede explicarse por el hecho de que es bien conocida una mayor actividad de estas cuando existe un aumento de la cantidad de vapor de agua en la madera que favorece el ambiente para el establecimiento y desarrollo de las termitas. (Doi et al, 1997)
Algunas probetas de pino y melina no fueron atacadas por las termitas, pero siguiendo la metodología de evaluación según la norma EN- 252, que consiste en sentir al tacto si la madera esta blanda y si hay ruptura suave de las fibras exteriores al utilizar un elemento cortante, en este caso se uso un cuchillo pequeño, se pudo verificar la acción de los hongos de pudrición blanda. Sin embargo la madera de Teca, no se percibio este ablandamiento de la superficie. De las maderas de Pino caribe y Melina se tomaron muestras para realizar observaciones microscópicas del deterioro de la madera; además se recolectaron aquellas en la que no se observó daño aparente para corroborar microscópicamente la presencia de algún agente destructor.
Fig. 1 - Corte transversal de madera de Pino caribe, mosrando las cavidades en la capa S2 originada por hongos de pudrición blanda.
Las observaciones con ayuda de microscopio óptico y microscopio electrónico de barrido confirmaron la presencia de los hongos de pudrición blanda y de bacterias tanto en la madera de pino caribe como en la madera de melina. En las observaciones de las secciones transversales al microscopio óptico se determinó la presencia de cavidades en formas de huecos en la pared secundaria (S2) del leño tardío, y en algunas ocasiones del leño temprano; que es una característica del ataque efectuado por hongos de pudrición blanda, clasificadas como pudrición blanda tipo I según Corbet, 1965., que describe el ataque por hongos de pudrición blanda en maderas de coníferas resultantes en la formación de cavidad en la pared secundaria. La colonización de las hifas y la pudrición de la madera aparentemente se inició en las células del parenquima radial , ya que esta se observaron casi completamente degradadas, se observaron hifas abundantes en los lúmenes de las células (Fig. 1).
Uno de los signos característicos de ataque de la pared celular de las traqueidas por hongos de pudrición blanda fue el desarrollo de penetraciones de las hifas hacia la pared secundaria; pasando de las traqueidas colonizadas a otras adyacentes por las punteaduras de
las fibras, lo cual es denominado penetración pasiva (Eaton and Hale, 1993) y también pasando directamente a través de la pared celular por acción que se denomina penetración activa, para lo cual el hongo produce finos alargamientos en la hifa, que luego recupera su tamaño normal para extenderse en la pared secundaria.
En las porciones mas externas de las probetas deterioradas fue posible observar el ataque por bacterias degradante específicamente en las traqueidas, según las características observadas este ataque corresponde a las bacterias tipo túnel, el cual se caracteriza por la construcción de túneles en todas las direcciones y componentes de la pared celular (Daniel y Nilsson, 1998). Durante estas observaciones no se constató signos de ataque por hongos basidiomisetos.
El desarrollo de las hifas de hongos de pudrición blanda siguiendo la alineación de las microfibrillas de la celulosa de la pared celular S2 ha sido considerada un prerrequisito para la formación de la cavidad y consecuente degradación de la pared celular (Nilsson, 1976). Observaciones más detalladas de maderas de pino utilizando microscopio electrónico de barrido, permitieron observar ataques incipientes y también degradación avanzada de la pared celular (Fig. 2). Las primeras cavidades se observaron como pequeños agujeros dentro de la pared secundaria, luego agrandándose éstos por la acción de las encimas del hongo llegando, mas tarde a destruir completamente la capa S2 de la célula, y dejando intacta la lámina media.
Fig. 2 - Traqueadas de Pino Caribe observadas en Microscopio Electrónico de Barrido,
a) mostrando los ataques insipientes y b) degradación avanzada de la pared celular.
En la madera de melina se observaron patrones de degradación diferentes, puesto que además de la presencia de pudrición blanda tipo I (cavidad, como en el pino caribe), también se observó la presencia de erosión, pudrición blanda tipo II, por la hifas que crecieron en el lumen dirigiendo la erosión hacia la pared celular. Las células radiales fueron degradadas siguiendo el mismo patrón de ataque indicado para producción blanda tipo I. Los vasos aparentemente fueron menos afectados por la erosión y los tejidos parénquimaticos radiales presentaron total deterioro. También se observa la degradación de la pared celular por las hifas ubicadas en el lumen adyacentes a la pared interna de la capa S3. La capa S2 se observó extensamente degradada, lo cual es característico de la pudrición blanda por erosión (Fig. 6) (Eaton y Hale, 1993). La presencia de ambos tipos de pudrición blanda hizo que la madera de melina sea extensamente degradada, luego que fuera destruido el parénquima radial y axial.
En términos generales, se puede indicar que la colonización y ataque inicial es en mayor proporción hacia la células del parénquima axial y radial en las maderas de melina, así como el parénquima radial y canales resiníferos en pino caribe. La degradación de células parénquimaticas se debe a que están constituidas principalmente por almidones, azúcares y proteínas, los cuales son fácilmente asimilables por los hongos de pudrición (Zabel y Morrell, 1992).
Los hongos de pudrición producen en las maderas de pino caribe y melina la formación de cavidades en la pared secundaria, características de deterioro de los hongos de pudrición blanda tipo I. En la madera de melina, se presentó además un patrón de degradación originado por hongos de pudrición blanda tipo II.
Como resultado de la baja durabilidad natural para las maderas de pino caribe y melina, se recomienda no emplear estas maderas sin tratamientos preservativos, sobre todo si van ha ser utilizadas en contacto directo con el suelo.
Blanchette, R.; Nilsson, T.; Daniel, G. And Abad,a. 1990. Biological degradation of wood.
Corbett, N. 1965. Micromorfological studies on the degradation of lignified cell walls by ascomycetes and fungi imperfcti, J. Inst. Wood Sci. 14: 18-29
Cassens, D.; Johnson, B.; Feist, W. And De Groot, R. 1995. Selecction and use of preservative-treated wood. Forest Products Society. Nº 7299, Madison.
Daniel, G. and Nilsson, T. 1992. Sof rot and multiple T-branching by the basidiomycete Oudemansiella mucida. 96 (1): 49-54. printed in Great Britain.
Eaton, R. and Hale, M. 1993. Wood: Decay, pest and protection. Chapman & Hall, London.546 p.
Encinas, O.1996. Development and Significance of Attack by Lasiodiplodia theobromae (Oat) Griff. & Maubl. In caribbean pine wood. Doctoral thesis. Acta Universitatis Agriculturae Sueciae. Silvestria 8. Uppsala, Sweden.
Eriksson, K.; Grünewald, A.; Nilsson, T. And Vallanden, L. 1990. A Scanning Electron Microscopy Study of the Grown and Attack on Wood by tree White-rot Fungi and Their Cellulose-less Mutants. Holzforschung.
Nilsson, T. 1976. Soft rot fungi, decay patterns and enzyme production. Material u. Organismen 3: 103 - 112.
Zabel, R. y Morrell, J. 1992. Wood microbiologuy and its prevention. Academic press, San Diego.
1 Universidad Nacional Experimental de Guayana - Upata. Av. Valmore Rodríguez, Upata, Edo Bolívar, Venezuela. [email protected], [email protected]
2 Universidad Nacional Experimental de Guayana - Upata. Av. Valmore Rodríguez, Upata, Edo Bolívar, Venezuela. [email protected]