Tronc (botànica)

Tronc de roure cerrioide de Collserola

En botànica, el tronc és la part principal de la tija d'un arbre, situada entre les arrels i l'enforcadura de les branques principals, on comença la capçada. Està constituït per dues parts: la fusta, o teixit llenyós, al centre, i l'escorça a la perifèria. En el cas de les palmeres, el tronc, amb una estructura particular, sense ramificació i amb un diàmetre constant, s'anomena estípit. S'anomena rabassa, a la part del tronc d'un arbre o d'un arbust coberta per la terra, i de la qual arrenquen les arrels.

Quan l'arbre mor, el tronc és la part que es descompon més lentament; el grau de descomposició depèn de la duresa de la fusta i de si està més o menys exposat a la humitat. Els troncs morts tenen un paper important en l'ecosistema forestal. Alguns troncs s'han fossilitzat dins la torba o bé han acabat mineralitzats i transformats en roca.

Secció transversal d'un tronc, on s'aprecien l'escorça i els anells de creixement

L'explotació industrial de la fusta es fa principalment aprofitant els troncs, mentre que les branques grosses són útils per fer aglomerat o pasta de paper. El tronc tallat del qual s'han separat la brancada i les arrels i del qual es poden treure peces de fusta com bigues o posts s'anomena roll. La part inferior del tronc que roman a terra amb les arrels quan es talla l'arbre és el soc, o la soca; aquest darrer mot de vegades s'utilitza també per designar el tronc sencer. Dels brots que surten espontàniament d'una soca tallada se'n diu tanys.

Excepte en alguns boscos equatorials, el tall transversal d'un tronc fa que apareguin els anells anuals, deguts al creixement estacional del teixit llenyós, més actiu a la primavera que a la tardor. Si es compten els anells es pot conèixer l'edat de l'arbre talat. L'estudi d'aquests anells és a la base de la dendrocronologia.

Sota el dosser que formen les branques i el fullatge de les capçades dels arbres d'un bosc, els troncs van perdent les branques baixes de manera natural, començant per les de més avall. És el fenomen conegut com la poda natural. Però, en moltes espècies, una exposició sobtada a la llum –posterior a una arrencada natural d'arbres (a causa del vent o la neu) o a una tala– pot fer que el tronc –a partir de meristemes de l'escorça, activats per la llum– es cobreixi de noves branques anomenades brots epicòrmics. Això també passa quan s'obre una clariana, una rasa o un tallafoc, en què el fenomen es dona en els troncs que es troben al límit de l'espai obert que s'ha practicat. Aquests brots poden disminuir la qualitat de la fusta –amb nous nusos perifèrics– o, a llarg terme, desequilibrar alguns arbres.

Formes i funcions

Típics contraforts naturals formats per les arrels en la base del tronc d'una ceiba a Veneçuela

Com els arbres poden ser sovint molt corpulents i pesats necessiten troncs que serveixin de sustentació i a vegades adaptats per mitjà de contraforts, en aquells casos, com succeeix en la zona intertropical on els sòls no són, en general, molt profunds. Aquest és el cas de la ceiba pentandra visible en la imatge. Aquesta característica arriba a ser molt notòria en els llocs de pendents forts, en els quals les arrels d'algunes espècies passen imperceptiblement a ser part del tronc i se situen en un sol costat d'aquest, el més sota del terreny.

L'explotació industrial de la fusta es fa principalment aprofitant els troncs, mentre que les branques grans són útils per a fer aglomerat o pasta de paper. El tronc tallat, del qual s'han separat les branques i les arrels, s'utilitza per a produir peces de fusta com a bigues o pals. La part inferior del tronc que roman en el sòl amb les arrels quan es talla l'arbre és la soca.

Estructura del tronc

El tronc consta de cinc parts principals: l'escorça, l'escorça interna, el cambium, l'albeca i el duramen. Des de l'exterior de l'arbre cap a dins, la primera capa és l'escorça; aquesta és la capa protectora més externa del tronc. Sota ella es troba l'escorça interna que està formada pel floema. El floema és la forma en què l'arbre transporta els nutrients de les arrels als brots i viceversa. La següent capa és el càmbium, una capa molt fina de cèl·lules indiferenciades que es divideixen per a reposar les cèl·lules del floema en l'exterior i les del xilema a l'interior. El cambium conté el meristema de creixement del tronc. Directament a l'interior d'aquest es troba l'albeca, o les cèl·lules vives del xilema. Aquestes cèl·lules transporten l'aigua a través de l'arbre. El xilema també emmagatzema el midó dins de l'arbre. Finalment, en el centre de l'arbre es troba el duramen. El duramen està format per cèl·lules velles del xilema que s'han omplert de resines i minerals que impedeixen que altres organismes creixin i infectin el centre de l'arbre.

El periderma protegeix el tronc de danys mecànics i redueix la pèrdua d'aigua. Les lenticel·les són petits orificis en el periderma, composts de teixit porós, que permeten la transferència de gasos. Això inclou la transferència de diòxid de carboni, oxigen i aigua.

Edat d'un tronc

Vegeu també: Dendrocronologia

Secció transversal d'un tronc de teix que mostra els anells de creixement anual, així com el duramen (part fosca) i l'albeca (part clara).

A excepció d'unes certes fustes equatorials, la secció transversal d'un tronc revela anells anuals, que són deguts al creixement estacional del teixit llenyós, més actiu a la primavera (part clara de l'anell) que a la tardor i hivern (part fosca).

Comptar els anells, o anells de creixement, ens permet saber l'edat de l'arbre talat. L'estudi dels anells dels arbres és la base de la dendrocronologia.

Aspectes mecànics

Model dinàmic simple d'un arbre, on k i c representen la rigidesa i l'amortiment, respectivament.

Les forces del vent afecten tant el creixement com a l'estructura dels arbres. Aquestes forces generen tensions internes (esforços) i deformacions (elongacions), així com vibracions. Per a adaptar-se i evolucionar davant aquestes forces, els troncs posseeixen una estructura interna que resisteix l'oscil·lació i la fractura. L'anàlisi estàtica (estacionari) proporciona una base per a comprendre els efectes del pes propi i del vent, mentre que l'anàlisi dinàmica (en moviment) descriu amb major precisió la càrrega del vent.

Com a estructura estàtica

L'estructura de la fusta és tal que no pot considerar-se ni totalment elàstica (com un ressort) ni totalment viscosa (com un fluid), per la qual cosa es descriu com a viscoelàstica (amb un comportament intermedi). A més, la fusta no és isotròpica (igual en totes les direccions) com els materials tradicionalment estudiats, com els metalls, i també presenta un comportament no lineal. Això es deu a les diferents orientacions cel·lulars i als angles de les microfibril·les en les parets cel·lulars. Això, juntament amb altres factors variables com el contingut d'humitat i la pressió de turgència (força exercida per l'aigua en les plantes), fa que la majoria de les anàlisis d'enginyeria convencionals no siguin aplicables. L'estructura dels troncs dels arbres es pot simplificar per a la seva anàlisi de tres maneres. Una consisteix a tractar-los com un material compost, en el qual les traqueides i les fibres suporten la major part de la càrrega. Una altra consisteix a considerar-los com un compost multilaminar, on cada unitat conté una o més làmines. Es diu llavors que cadascun d'aquests és un material compost que consisteix en microfibril·les de cel·lulosa incrustades en pectina-hemicelulosa o lignina-hemicelulosa. La tercera forma consisteix a considerar l'estructura cel·lular del tronc, basant-se en les propietats mecàniques, la densitat i la forma de les cèl·lules constituents.

Com a estructura dinàmica

Quan les plantes llenyoses oscil·len amb el vent, existeix el risc que ho facin a una freqüència de ressonància (el que produeix la màxima resposta), la qual cosa pot provocar la caiguda de branques o fins i tot el seu desarrelament. El risc és alt perquè vibren naturalment a una freqüència similar a la de ressonància del vent turbulent (al punt màxim d'energia). Si bé la copa proporciona la major part de l'efecte d'amortiment (reduint l'oscil·lació), l'amortiment estructural també és important. En els arbres, implica el moviment d'energia, des del tronc crític cap a les branques i branquetes. La similitud de les freqüències naturals en cada part de l'arbre és el que possibilita aquest procés. L'efecte net d'aquestes estratègies és l'amortiment de l'oscil·lació, la qual cosa és valuós perquè no requereix que augmenti la superfície de l'arbre (i, per tant, la força del vent).

Cicle dels troncs abandonats en el bosc

Els troncs abandonats o perduts per la tala en els cursos d'aigua impedeixen el flux i, a vegades, provoquen inundacions locals. En teoria, la fusta morta es reintegra naturalment al cicle silvocinegético, amb efectes positius per a l'ecosistema, excepte en alguns casos: quan se submergeix en un llac de resclosa o, segons un article de Gullison et al. (1996) i després un estudi publicat en 2017 en Earth Systems Dynamics, quan és arrossegat per torrents i altres vies fluvials.

Allí, a més dels factors tradicionals de desforestació (incendis i tales legals o il·legals) una gran àrea de la selva amazònica mor cada any ofegada per augments anormals en el nivell de l'aigua després d'acumulacions de troncs abandonats per fusters i obstruint parcialment o totalment petits rierols aquesta és la conclusió d'una anàlisi de més de 30 anys d'imatges satel·litàries (1984-2016) realitzades a l'Amazònia boliviana. En l'àrea d'estudi, aquest fenomen acaba amb gairebé tant bosc tropical com les pròpies activitats humanes (poc menys de 1.000 hectàrees/any en l'àrea d'estudi, on 22 rius van presentar inundacions repetitives provocades per tals acumulacions de troncs d'arbres. Els troncs descendeixen pel corrent i acaben formant preses. Aquestes preses, a vegades massives, modifiquen el flux d'aigua, són fonts d'acumulacions sedimentàries anormals que afecten la topografia del curs d'aigua (avulsió). El curs d'aigua creix i ha de crear nous meandres per a superar l'obstacle. Ho fa erosionant les seves ribes (el que serà una font de terbolesa anormal i possiblement nociva per a l'ecosistema), mentre mata els arbres veïns (de fet, cadascuna d'aquestes inundacions, si dura una mica, causa la mort de desenes a milers d'arbres. Aquests moren per ofegament, o després que les seves arrels queden exposades per l'aigua.

El paisatge i les espècies de plantes es modifiquen localment (o globalment), amb conseqüències ecològiques que encara no es coneixen bé. A l'Amazònia, després de la mort dels arbres, algunes de les àrees inundades es converteixen en sabanes, i la insolació del sòl pot afavorir als arbres de ràpid creixement (entre ells la caoba, en detriment de les espècies de creixement lent com l'arbre que produeix la nou del Brasil). On moren els arbres i on la sabana avança sobre sòls més deshidratats, l'embornal de carboni forestal també es degrada; el diòxid de carboni s'absorbeix menys i el metà pot desgasificar les plantes i altres organismes que es podreixen sota l'aigua en l'àrea submergida. Aquests efectes són només parcialment comparables als de les rescloses de castors (que són més estables en el temps i l'entorn del qual està d'alguna manera controlat i enjardinat per aquesta espècie d'enginyer.

Fossilització

Acumulació de trossos de troncs petrificats (Badlands, Petrified Forest National Park Wilderness). National Park Service, O.S. Department of the Interior, (els EUA).

Les restes de fragments de tronc fossilitzats es coneixen en dues formes principals:

1. de seccions de troncs petrificats (totalment mineralitzats, sense restes orgàniques)
2. restes de troncs trobats en forma de fòssils miners.

La fossilització de la fusta és un conjunt de processos pels quals tot el material orgànic ha estat reemplaçat amb minerals (la majoria de les vegades varietats de sílice), conservant en alguns casos de permineralització els detalls més delicats de la fusta, com les parets cel·lulars. El procés de petrificació succeeix sota terra, quan la fusta queda enterrada sota sediments, conservant-se gràcies a l'absència d'oxigen. L'aigua rica en minerals que es filtra pels sediments diposita minerals a les cèl·lules de la planta, de manera que quan la lignina i la cel·lulosa es descomponen, es forma un motlle de roca en el seu lloc.

Elements com el manganès, el ferro i el coure presents en l'aigua i el fang durant el procés de petrificació donen a la fusta una variada gamma de colors. Els cristalls de quars purs són incolors, però quan s'afegeixen contaminants al procés adquireixen un color groc, vermell o d'una altra tonalitat.

La fusta petrificada pot conservar la seva estructura original amb tot detall, fins al nivell microscòpic. Estructures com ara els anells de creixement i els diversos teixits poden observar-se amb freqüència. La fusta petrificada té una duresa en l'escala de Mohs de 7, la mateixa del quars.

Vegeu també

• Dendrocronologia
• Silvicultura

Bibliografia citada

• Gardiner, Barry; et al. (2016). "Review: wind impacts on plant growth, mechanics and damage". Plant Science. 245: 94–118. Bibcode:2016PlnSc.245...94G. doi:10.1016/j.plantsci.2016.01.006. ISSN 0168-9452. PMID 26940495. (anglès)
• James, K. R.; et al. (2018). "Tree biomechanics". CABI Reviews: 1–11. doi:10.1079/PAVSNNR201712038. ISSN 1749-8848. (anglès)
• Lachenbruch, Barbara; McCulloh, Katherine A. (2014). "Traits, properties, and performance: how woody plants combine hydraulic and mechanical functions in a cell, tissue, or whole plant". New Phytologist. 204 (4): 747–764. Bibcode:2014NewPh.204..747L. doi:10.1111/nph.13035. ISSN 1469-8137. PMID 25250668. (anglès)
• James, Kenneth R.; et al. (2014). "Tree biomechanics literature review: dynamics". Arboriculture & Urban Forestry. 40 (1): 1–15. doi:10.48044/jauf.2014.001. ISSN 1935-5297.
• Lendzian, Klaus J. (2006). "Survival strategies of plants during secondary growth: barrier properties of phellems and lenticels towards water, oxygen, and carbon dioxide". Journal of Experimental Botany. 57 (11): 2535–2546. doi:10.1093/jxb/erl014. ISSN 0022-0957. PMID 16820395. (anglès)
• Pallardy, Stephen G.; Kozlowski, T. T. (2008). Physiology of woody plants (3rd ed.). Elsevier. ISBN 9780120887651. OCLC 166255090. (anglès)
• Shah, Darshil U; et al. (2017). "The strength of plants: theory and experimental methods to measure the mechanical properties of stems". Journal of Experimental Botany. 68 (16): 4497–4516. doi:10.1093/jxb/erx245. hdl:20.500.11820/21300a2f-dfbe-4bca-9603-08bced361c15. ISSN 0022-0957. PMID 28981787. (anglès)