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TEMA 18
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Tema 18.
ESTRUCTURA SECUNDARIA DE TALLO
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La mayoría de las Pteridofitas y Monocotiledóneas conserva la
estructura primaria de tallo durante toda su vida. Muchas
Pteridofitas extinguidas tenían estructura secundaria,
actualmente sólo los géneros Isoetes y Botrychium presentan algún
crecimiento secundario, bastante anómalo en el primer género.
Entre las Monocotiledóneas la estructura secundaria es
excepcional, producida por un cámbium de naturaleza diferente.
En cambio las Gimnospermas y Dicotiledóneas leñosas desarrollan estructura
secundaria, es decir que se agregan tejidos vasculares
y protectores adicionales en tallo y raíz. En las hojas, el
crecimiento secundario se reduce al
pecíolo y a la vena media.
Los tejidos secundarios se producen en dos meristemas laterales
de forma cilíndrica:
1) cámbium que origina tejidos vasculares
secundarios, y
2) felógeno que origina el tejido de protección
secundario.
Algunas Dicotiledóneas herbáceas (Ranunculaceae, Nelumbonaceae,
Nymphaeaceae) no producen tejidos
secundarios, y su sistema vascular se parece al de las
Monocotiledóneas, ya que tienen haces vasculares cerrados
dispuestos en dos o más ciclos. |
Corte transversal de
tallo de Ulmus pumila (olmo) |
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Imagen de Histología
Vegetal |
La estructura secundaria de tallo se estudia observando el
tronco según 3 planos de corte: transversal, longitudinal radial y
longitudinal tangencial.
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Planos de corte para
estudiar la estructura secundaria |
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Esquemas de Camefort
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CÁMBIUM
ORIGEN.
Una vez terminado el crecimiento primario de la planta,
parte del procámbium permanece en estado meristemático en los
haces conductores, y luego se
convierte en cámbium. Este cámbium se denomina fascicular
porque se encuentra en los haces vasculares primarios. Los arcos
de cámbium fascicular son luego conectados por el cámbium interfascicular, que se forma por desdiferenciación de células
del parénquima interfascicular. Esta desdiferenciación
comienza cerca de los haces conductores y enseguida se extiende
lateralmente hacia el parénquima interfascicular.
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Origen del cámbium en el
tallo (esquemas de transcortes y detalles) |
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Imagen de Rost
1979 |
FORMA Y LOCALIZACION.
El cámbium se halla localizado entre el floema y el xilema
secundarios; en tallos y raíces tiene la forma de un cilindro,
en las hojas queda reducido a una o varias bandas de células.
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Localización del
cámbium y los tejidos vasculares en un tronco |
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Imagen de
http://www2.cdepot.net/~walser/worldofscience/index.html |
TIPOS DE CRECIMIENTO SECUNDARIO
Se diferencian varios tipos de crecimiento secundario en los
tallos, según la morfología del cámbium y el tipo de
actividad que desarrolla.
1) Cámbium cilíndrico, formado por el desarrollo de
cámbium fascicular e interfascicular.
1A) Forma xilema hacia adentro y floema hacia afuera, en toda
su extensión . Los tejidos vasculares secundarios forman un
cilindro continuo, con radios medulares estrechos. Ej:
Gimnospermas: Pinus; Dicotiledóneas leñosas: Ricinus,
Salix, Sambucus, Tilia; algunas Dicotiledoneas herbáceas: Hibiscus
cannabinus, Pelargonium, Helianthus
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Tipos de crecimiento
secundario en el tallo según la actividad del
cámbium |
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Foto
de http://www.uri.edu/.../bio/
plant_anatomy/images/
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1A) El cámbium fascicular forma xilema y floema, pero el cámbium interfascicular forma
sólo parénquima radiomedular, muy ancho, y por consiguiente
los tejidos vasculares secundarios también están divididos en
cordones. Es típico de lianas: Aristolochia, Vitis,
Anredera.
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Tipos de crecimiento
secundario en el tallo según la actividad del
cámbium |
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Foto de Marsh Sundberg,
http://www.botany.org/PlantImages/ |
1C) En muchas Leguminosas herbáceas como Medicago sativa
(alfalfa), Lotus corniculatus y Lamiáceas: Coleus, el cámbium
interfascicular forma principalmente esclerénquima hacia adentro
y una pequeña cantidad de floema con escasos elementos cribosos
hacia afuera.
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Tipos de crecimiento
secundario en el tallo según la actividad del
cámbium |
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2) No se forma cámbium interfascicular, solo hay cámbium
fascicular; el crecimiento secundario queda limitado a los haces
vasculares. Se presenta en algunas dicotiledóneas herbáceas
como Cucurbita, en plantas suculentas como las Cactáceas y
algunas especies de Euphorbia
. En Cucurbita sólo el floema externo tiene crecimiento
secundario.
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Tipos de crecimiento
secundario en el tallo según la actividad del
cámbium
2. Sin cámbium interfascicular: crecimiento secundario
limitado a los hacecillos |
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ESTRUCTURA DEL CÁMBIUM.
El cámbium contiene dos tipos de células:
1) Iniciales fusiformes: alargadas, aplanadas tangencialmente,
aproximadamente prismáticas en su parte media y en forma de
cuña en los extremos. El extremo aguzado de la cuña se ve en
sección tangencial, y el extremo truncado en sección radial.
Originan todas las células del sistema vertical del xilema y
floema; su eje mayor se orienta paralelamente al eje mayor del
órgano donde se encuentran. En el xilema originan: vasos, traqueidas,
fibras y parénquima xilemático. En el floema forman: tubos cribosos,
células cribosas, fibras y parénquima floemático.
2) iniciales radiales: mucho más cortas, casi isodiamétricas y
relativamente pequeñas. Originan las células parenquimáticas
de los radios medulares, que componen el sistema horizontal del
xilema y el floema.
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Tipos de células del
cámbium |
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Imagen modificada de Raven
1976 |
DIVISIÓN DE LAS CÉLULAS INICIALES.
Las células iniciales del cámbium se dividen de dos maneras:
1) Divisiones aditivas o periclinales, a lo largo del
plano tangencial, para formar
células derivadas, que hacia adentro se diferenciarán en
células del xilema, y hacia afuera se diferenciarán en
células del floema. Estas divisiones son repetidas y ésa es la
causa de que las células se dispongan en filas radiales. Pueden
ocurrir también en un número variable de células derivadas.
El máximo de divisiones aditivas se alcanza unas pocas semanas
después que se reactiva el cámbium.
Tanto en las coníferas como en las dicotiledóneas el
incremento anual de xilema es normalmente más amplio que el
correspondiente de floema.
2) Divisiones multiplicativas: anticlinales, a lo largo
de planos radiales, para aumentar el
número de células; como el xilema va creciendo en espesor, el
cámbium debe aumentar de circunferencia. En el cámbium
estratificado las divisiones son anticlinales radiales (el
fragmoplasto y la placa celular van de punta a punta, de modo
que las 2 células hijas son de igual longitud). En el cámbium
no estratificado las divisiones son anticlinales oblicuas
(pseudotransversales, la placa celular va de lado a lado), y las
células hijas se alargan por crecimiento apical intrusivo. Las
divisiones multiplicativas son más raras en las iniciales
radiales que en las iniciales fusiformes.
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Tipos de división de las
células iniciales del cámbium |
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Imágenes modificadas de Raven
2003 |
Las células iniciales radiales pueden formarse también por divisiones
transversales de las iniciales fusiformes. Los radios
multiseriados con frecuencia tienen alas uniseriadas, originadas
por la conversión de iniciales fusiformes adyacentes en hileras
de iniciales radiales. Los radios multiseriados pueden ser partidos por el
crecimiento apical intrusivo de las fusiformes.
ORDENACIÓN DE LAS CÉLULAS.
El concepto predominante es que las células iniciales se
disponen en una sola capa, es decir que en sentido estricto el
cámbium es una sola capa de células. Como es muy difícil de
establecer cuál es, se prefiere usar la denominación zona
cambial, que abarca las células iniciales y sus derivadas
indiferenciadas. En sección transversal y en corte longitudinal
radial se disponen en series radiales, como pilas de monedas.
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Ordenación de las
células del cámbium en corte transversal de tallo de Pinus |
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Fotos: http:www.puc.edu/Faculty/
Gilbert_Muth/ y
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En sección tangencial las células iniciales muestran dos tipos fundamentales de
ordenación:
1) cámbium estratificado con células iniciales fusiformes
cortas (140-150 µm), y dispuestas en filas horizontales, los
extremos de las células de una fila aproximadamente al mismo
nivel. Es poco frecuente, se lo considera más evolucionado.
Ejs.:
Aeschynomene, Hoheria, Robinia, Scleroxylon.
1) cámbium no estratificado con células iniciales fusiformes
largas (320 µm, hasta 8,7 mm en Pinus), superpuestas por sus extremos.
Filogenéticamente se considera más primitivo
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Ordenación de las
células iniciales del cámbium en corte tangencial |
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Fotos de http://www.uri.edu/.../bio/
plant_anatomy/images/ |
FUNCIONAMIENTO DEL
CÁMBIUM
Funcionamiento continuo. Cuando el cámbium tiene funcionamiento continuo, se
forma el
mismo tipo de leño durante todo el año y en ese caso
no hay anillos de crecimiento. La proporción de árboles de
este tipo en el bosque húmedo de la India es de 75%, en el Amazonas del 43%. En climas templado-cálidos es menor.
En Amazonas se han hecho controles periódicos del diámetro de
árboles marcados y se comprobó que muchas veces no crecen en
diámetro durante uno o varios años.
Funcionamiento estacional. En las especies arbóreas que viven en regiones
templadas o en climas con estaciones seca y lluviosa marcadas,
los períodos de actividad del cámbium alternan con períodos de reposo
en el invierno.
Durante el reposo invernal, la producción de células
nuevas por el cámbium cesa completamente, las células
derivadas de xilema y floema maduran y la zona cambial
queda reducida a una capa de células, el cámbium en
sentido estricto. |
Cámbium de Adansonia
digitata en estado de reposo |
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Imagen de Mauseth
1988 |
CARACTERÍSTICAS CITOLÓGICAS.
Las células maduras del cámbium
son uninucleadas, muy vacuoladas, sus paredes tienen campos
primarios de puntuaciones, las paredes radiales son más gruesas
que las tangenciales y los campos de puntuaciones son muy notorios;
poseen abundantes dictiosomas y retículo endoplasmático rugoso.
Actividad: En primavera, primero se reactiva el metabolismo: se
hidrolisan las reservas, se produce la fusión de las vacuolas
en una gran vacuola central, se abren los plasmodesmos, se
reactiva el transporte simplástico y se recupera la ciclosis.
Luego se reinicia la actividad meristemática (Catesson &
Lachaud 1993).
Desde el punto de vista anatómico, la reactivación del
cámbium implica: 1) la expansión radial de las células, 2) la
ocurrencia de divisiones periclinales. Las divisiones anticlinales tienen
lugar al final de la estación, cuando el cámbium alcanzó el
espesor mínimo. Aparentemente la hormona auxina, producida en
las yemas, estimula la reanudación de la actividad cambial.
Al final del verano, cuando se interrumpen las divisiones
mitóticas, los núcleos quedan bloqueados en la fase G1 del
ciclo celular, marcando el comienzo de una etapa de metabolismo intenso que
dura 2 o 3 meses. Durante esta etapa tienen lugar los
siguientes procesos:
a) fragmentación del sistema vacuolar, y
disminución de la ciclosis;
b) acumulación de reservas en los
plástidos o en las vacuolas; espesamiento de las paredes
radiales;
c) disminución de la circulación simplástica, los
plasmodesmos se obstruyen con calosa;
d) depósito de nuevas capas de
microfibrillas de celulosa y de hemicelulosas, lo que
favorece la circulación apoplástica;
e) importante flujo de
membranas: el engrosamiento de la pared provoca un aumento de la
extensión de la membrana plasmática, lo que se compensa con la
formación de acantosomas.
Reposo: Las células parecen inactivas: no hay ciclosis, no hay
actividad dictiosómica, no se observa RE rugoso, hay abundantes
reservas.
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Características
citológicas del cámbium - Ultraestructura |
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Imágenes de Evert
1970 |
OTRAS ACTIVIDADES DEL CÁMBIUM.
El cámbium es capaz de formar tejido cicatricial en las heridas
de los tallos. Se forma una masa
parenquimática antiguamente llamada "callo", que se suberifica o desarrolla una
peridermis en la superficie.
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Formación de tejido
cicatricial a partir del cámbium |
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Refs. ca: callo;
cámb: cámbium; f: floema; x:
xilema
Imágenes de Esau
1972 |
Aplicaciones. La habilidad del cámbium de sellar heridas se usa
ampliamente en las técnicas de injertos. Las dos partes a
injertar son "heridas", se abre el eje madre o pie o
portainjerto hasta el cámbium, y se prepara el "injerto",
que puede ser una yema, o una rama joven.
Se las une de manera que el cámbium de la planta madre quede
totalmente en contacto con el cámbium del injerto. Cuando las
células de ambos cámbiumes comienzan a dividirse forman un
callo y se establece así la continuidad entre ambas partes.
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Utilidad de la actividad
del cámbium en los injertos |
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Foto de corte transversal
patrón-injerto de Esau 1972 |
ESTRUCTURA DEL LEÑO
El leño cumple tres funciones: sostén, transporte de agua y
almacenamiento de sustancias de reserva. Los nutrientes se mueven de protoplasto a protoplasto
a través de los plasmodesmos (movimiento simplástico), pasando por los radios
medulares, del floema
secundario a través del cámbium vascular hasta las células
vivas del xilema secundario donde se almacenan. En cambio, el agua pasa básicamente por
movimiento apoplástico desde el xilema secundario hacia el cámbium y hacia el floema
secundario, es decir que se desplaza a través de las cavidades
y de las paredes celulares tanto de
los radios como de las células muertas.
Una de las características más importantes del leño es la ordenación de sus
células en dos sistemas estrechamente relacionados:
1) sistema vertical o axial o longitudinal que consta de
elementos traqueales muertos y células parenquimáticas vivas,
con su eje paralelo al eje del órgano donde se encuentra el
xilema.
2) sistema horizontal o transversal o radial o radiomedular
está formado por los radios medulares. Éstos constan principalmente de células
vivas, células
parenquimáticas, con sus ejes
longitudinales perpendiculares al eje del órgano. Las células vivas de los radios y del sistema axial se
encuentran generalmente en conexión formando un sistema
continuo, por lo común conectado con las células vivas de
médula, floema y córtex. Los radios actúan como centros de
almacenamiento de sustancias como almidón y lípidos.
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Cubo
de leño mostrando los planos de corte
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Las secciones transversal y longitudinal radial del tallo
coinciden con la misma clase de secciones del sistema vertical,
pero muestran secciones longitudinales del sistema horizontal.
Si se desea observar el sistema horizontal en corte transversal,
se debe hacer un corte tangencial del tallo. |
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| Esquema de Camefort
1972 |
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Estructura del leño:
sistemas vertical y horizontal |
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| Esquema de Camefort
1972 |
Las características métricas que se consideran en los radios
medulares son: longitud (se mide desde el cámbium hasta el
extremo interno), altura (en sentido longitudinal, se observa en
corte tangencial y se expresa en número de capas de células o
en mm) y anchura (en sentido tangencial, según el número de
células).
De acuerdo al número de células en el ancho, los radios pueden
ser: uniseriados, biseriados, multiseriados. Los radios
multiseriados vistos en corte tangencial de leño (corte
transversal de radio) tienen forma fusiforme o lenticular, es
decir que se aguzan hacia los extremos.
Según la disposición de los elementos, el leño puede ser
estratificado y no estratificado. El leño estratificado se
origina a partir de cámbium estratificado, y el no
estratificado a partir de ambos tipos de cámbium, pues la
estratificación original puede modificarse por cambios
ocurridos durante la diferenciación del xilema. El leño estratificado es
característico de muchos árboles tropicales, está asociado con
la presencia de vasos cortos.
LEÑO DE ANGIOSPERMAS
El leño de Angiospermas es en realidad, el leño de Dicotiledóneas, pues las
Monocotiledóneas no forman un
cuerpo sólido de xilema secundario, por lo cual no constituyen
fuentes comerciales de madera.
En el sistema vertical se observan vasos, fibras y parénquima xilemático. Las traqueidas típicas son
escasas. Algunas especies presentan menor número de elementos.
El sistema horizontal, los radios medulares, presentan
células parenquimáticas.
Leño de Angiospermas =
Leño de Dicotiledóneas en Cercis siliquastrum |
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Imagen de Fahn
1990 |
VASOS
Pueden estar aislados (sección circular o elíptica) o en
grupos, múltiples (sección poligonal).
Según su disposición, el leño puede ser: poroso difuso, con
vasos de diámetro similar uniformemente dispuestos en el anillo
de crecimiento; poroso anular, con vasos de distinto diámetro,
los mayores en el leño temprano, más especializado, y muy
pequeños o ausentes en el leño tardío.
El transporte de agua ocurre casi exclusivamente en el anillo de
crecimiento externo, y es diez veces más rápido que en el
leño poroso difuso. Es frecuente que los vasos grandes del
leño temprano se ocluyan por tilosis.
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Leño de Angiospermas:
distribución de los vasos en transcorte de tallo |
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| Fotos MEB: Ana María Gonzalez |
Fotos MO de Mauseth |
Algunas especies presentan elementos vasculares fibriformes,
con tamaño y forma intermedios
entre traqueidas y elementos de vasos: delgados, fusiformes, la
placa de perforación es subterminal. Se encuentran
especialmente en lianas con vasos dimorfos (unos cortos y muy
anchos y otros largos y delgados), aunque también están
presentes en las Hydrophyllaceas, familia sin lianas (Carlquist 1984).
PARÉNQUIMA XILEMÁTICO AXIAL.
Es el parénquima presente en el sistema vertical, y puede ser
desde nulo a muy abundante. Se denomina apotraqueal cuando es
independiente de los vasos; según su disposición puede ser
difuso, en bandas, marginal inicial o marginal terminal. Si
está asociado a los vasos se llama paratraqueal, y puede ser
unilateral, abaxial o externo, adaxial o interno, vasicéntrico,
aliforme, confluente.
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Parénquima axial de
leño de Dicotiledóneas - esquemas en transcorte |
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Vasos: azul;
parénquima: verde |
Se considera que el parénquima
apotraqueal difuso es el más primitivo, a partir del cual se
originaron los demás tipos.
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Distribución del
parénquima axial en transcorte de leño de
Dicotiledóneas |
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Imágenes
de Fraxinus, Paulownia y Aristolochia: Mauseth;
Platycarya: f030091.ffpri.affrc.go.jp/. ../search_ex23.html |
El parénquima paratraqueal muestra diferencias fisiológicas
con el parénquima disperso entre las fibras. Durante la
movilización de los carbohidratos almacenados en la primavera,
el almidón se disuelve primero en las células paratraqueales
que en las dispersas. Las células parenquimáticas
paratraqueales tienen una clara relación fisiológica
con los vasos.
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Parénquima paratraqueal
en transcorte de leño, fotos MEB |
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Patagonula americana, guayaibí |
Tabebuia heptaphylla,
lapacho |
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TRAQUEIDAS
Las traqueidas típicas son escasas en el leño de
dicotiledóneas.
Las traqueidas vasculares son propias del leño tardío de arbustos
deciduos por sequía; tienen la misma longitud que los elementos
de los vasos del leño donde ocurren, y sus puntuaciones son
similares a las de los vasos. Cuando están presentes
generalmente no hay fibrotraqueidas, sino fibras libriformes en
el leño.
Ocurren en familias muy especializadas: Asteráceas, Cactáceas,
Elatináceas, Escrofulariáceas.
Las traqueidas vasicéntricas aparecen en leño temprano o tardío,
siempre están asociadas con los vasos; son amplias, más cortas
y con puntuaciones iguales a las de los vasos y más densas que
las de las fibrotraqueidas o fibras libriformes que pueden
acompañarlas. Se encuentran en árboles o arbustos siempreverdes
o deciduos invernales, por ejemplo en algunas Elatináceas
(Carlquist, 1984)
RADIOS MEDULARES.
| Los radios medulares están formados por células
parenquimáticas.
Según la posición
del eje mayor de la célula en relación con el eje del
tallo, pueden ser
verticales (si están erguidas) o procumbentes (si
están horizontales).
Los radios con un
solo tipo de células se llaman homogéneos u homocelulares,
mientras los que tienen ambos tipos son heterogéneos
o heterocelulares.
Los radios
homogéneos se consideran más evolucionados que los
heterogéneos.
Ambos tipos de
radios pueden ser uniseriados o pluriseriados, según
el número de filas de células que presentan en corte
tangencial. |
Ilex -radios
medulares multiseriados en cortes
longitudinales tangencial y radial |
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Imágenes de Mauseth |
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Quercus alba - corte longitudinal radial de leño |
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Radios medulares
uniseriados y pluriseriados en cortes tangenciales de
leño |
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Peltophorum dubium,
ibirá-pitá |
Tabebuia heptaphylla,
lapacho |
Quercus alba,
roble blanco |
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Algunas células radiales presentan placas de perforación;
son células que conectan vasos situados a uno y otro lado del
radio.
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En Symplocos uniflora están confinadas a
radios medulares que poseen extensiones largas,
uniseriadas. Las placas de perforación pueden ser
escalariformes o radiales, y muestran restos de paredes
primarias. |
Células radiales
perforadas de Symplocos uniflora,
en corte longitudinal radial, con MO y MEB |
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Imágenes de Norverto, 1993 |
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Radios medulares en transcorte de
tallo |
Los radios xilemáticos primarios van desde la médula a la
corteza, éstos son propiamente radios medulares.
Luego se
forman los radios xilemáticos secundarios, que comienzan ciegos en el xilema
cuando el diámetro del tronco aumenta y la distancia entre los
radios primarios sobrepasa un valor determinado, propio de cada
especie. |
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| Imagen de Esau, 1972 |
Fibras
Las fibras son alargadas, con paredes secundarias gruesas comúnmente
lignificadas (Fig.D). Se reconocen dos tipos de fibras xilemáticas:
fibrotraqueidas y fibras libriformes.
Las
fibrotraqueidas tienen puntuaciones areoladas con cámaras más pequeñas que
las puntuaciones de las traqueidas de la misma madera.
Las
fibras libriformes presentan puntuaciones simples (Fig. B);
el canal de la
puntuación puede tener la forma de un embudo aplanado, de manera
que la apertura interna tiene forma elíptica en vista superficial
(Fig. E). |
Fibras: transcortes de
leño |
Fibras en cortes
tangenciales de leño |
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Fotos B y D: Mauseth;
E: http://www.uri.edu/artsci/ bio/plant_anatomy/47.html |
Las fibras también pueden ser septadas. Las fibras septadas
retienen su protoplasto en el leño maduro, e intervienen en el
almacenamiento de sustancias de reserva
La dureza de la madera está relacionada con la cantidad
de fibras presentes. El lapacho (Tabebuia
heptaphylla), el quebracho blanco (Aspidosperma
quebracho-blanco) y el ibirá-pitá (Peltophorum dubium)
son árboles nativos con madera dura. La madera de Schinopsis balansae, el
quebracho colorado, con gran cantidad de fibras, es una de las
más duras que existen (Fig. F)
Conductos secretores
El leño de dicotiledóneas puede tener conductos secretores esquizógenos o lisígenos,
conteniendo resinas,
aceites, gomas o mucílagos. Los conductos pueden estar
presentes tanto en el sistema vertical como en el horizontal.
En algunos casos las
cavidades pueden ser pequeñas y tener origen
traumático; los agentes que inducen a su formación son muy
variados. Los conductos gomíferos están asociados a la
gomosis, degeneración celular dibida a la formación de
complejas y variadas sustancias.
LEÑO DE GIMNOSPERMAE
El leño de las Gimnospermas es más simple y homogéneo que el de
Angiospermas. El leño no es poroso, faltan los vasos excepto en las Gnetales.
Sistema vertical. El sistema vertical está constituido por traqueidas y fibrotraqueidas,
no presenta fibras libriformes ni vasos.
El parénquima axial es escaso, está presente en Sequoia
y Taxodium, donde tiene
distribución homogénea; en Pinus
está reducido a los conductos resiníferos, y en
Araucaria está totalmente ausente.
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Leño de Gimnospermas en Sequoia
sempervirens |
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Imagen de Rost
1979 |
El leño temprano está formado por traqueidas con puntuaciones areoladas
de reborde amplio situadas en las paredes
radiales. El leño tardío
está constituido por fibrotraqueidas con puntuaciones areoladas
de reborde angosto situadas en las paredes
tangenciales.
Las traqueidas miden de 0,1 a 11 mm de longitud, y
en ese caso entran en contacto con uno o más radios. El número
de puntuaciones por traqueida oscila entre 50 y 300. Ginkgo,
las Gnetales y la mayoría de las Coniferales presentan puntuaciones
con toro.
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Leño de
Sequoia sempervirens: leño temprano y leño tardío |
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Sistema
vertical, comunicaciones intercelulares en cortes
tangenciales |
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Leño de Pinus: Sistema
vertical, comunicaciones intercelulares |
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Traqueidas,
puntuaciones en paredes radiales |
Fibrotraqueidas, puntuaciones en paredes tangenciales |
Fibrotraqueidas y
traqueidas, puntuaciones en paredes radiales |
Fibrotraqueidas,
puntuaciones |
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Imágenes de Mauseth |
Sistema horizontal.
Los radios de coníferas son uniseriados, pueden tener 1-20
células de altura, pueden alcanzar hasta 60 células. Solamente
son pluriseriados si llevan conductos resiníferos.
Los radios homocelulares u homogéneos están compuestos sólo de células
parenquimáticas, como los de Sequoia. En el leño
de algunas coníferas como Pinus, por ejemplo, hay
radios heterocelulares o heterogéneos compuestos de células parenquimáticas y traqueidas
horizontales.
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Sequoia
sempervirens, radios medulares uniseriados
homocelulares |
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Corte transversal |
Corte
longitudinal radial |
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Las células del parénquima radial contienen protoplasma vivo,
con núcleo, en la albura, y resinas coloreadas en el duramen.
El área de contacto entre una célula radial y una traqueida
axial, tal como se ve en un corte radial, se denomina "campo
de cruzamiento". El número, tipo y ubicación de las
puntuaciones presentes en esos campos es un carácter diagnóstico
útil para identificar maderas.
En algunas
especies de Pinus en cada campo de cruzamiento entre
una célula parenquimática y una traqueida axial se presenta una puntuación
fenestriforme; dichas puntuaciones son muy amplias, ocupan
casi toda la
anchura de la célula, y poseen reborde muy estrecho. En
cambio, en el campo de cruzamiento entre una traqueida axial y una
traqueida horizontal, se pueden hallar una o dos puntuaciones
areoladas.
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Radios medulares en
cortes radiales de leño de Gimnospermas |
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Borde inferior de un radio y
traqueidas axiales |
Radio heterocelular |
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Las traqueidas radiales tienen paredes gruesas, con engrosamientos
irregulares, como dientes. Pueden estar solas o en filas, en la
parte superior o inferior de los radios o distribuidas sin orden
en el parénquima radial.
Conductos resiníferos
Los conductos resiníferos atraviesan ambos
sistemas, vertical y horizontal, formando un sistema continuo; son
conductos esquizógenos, contienen resinas.
En Pinus, cuando los conductos resiníferos se extienden
a lo largo de los radios medulares, éstos se vuelven
pluriseriados (ver corte tangencial de
leño); las células secretoras tienen pared delgada, no lignificada.
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Conductos resiníferos en
Pinus |
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Cortes tangenciales de Mauseth |
Los conductos resiníferos pueden ser normales o traumáticos.
En Pinus, Picea, Larix y Pseudotsuga, se presentan
regularmente; en Pinus
las células epiteliales del conducto resinífero poseen paredes
delgadas, mientras en los otros géneros presentan paredes
gruesas.
Los conductos son traumáticos en otros géneros de
coníferas (Abies, Sequoia, Taxodium), se desarrollan como consecuencia de
lesiones,
heridas producidas por corte y presión, o por la acción de las
heladas y el viento.
ANILLOS DE CRECIMIENTO
El xilema producido durante un período de crecimiento forma una
capa cilíndrica, que en corte transversal de tallo se llama
anillo de crecimiento. Estos anillos generalmente se ven a ojo
desnudo en un tallo de varios años: tienen una parte clara y
una obscura. En especies de regiones templadas, con estaciones
bien diferenciadas, la parte clara es el leño temprano o de primavera, menos
denso, con células de mayor diametro; la parte oscura es el leño
tardío o de verano. En especies que viven en las regiones tropicales esta alternancia corresponde a las
estaciones lluviosa y seca respectivamente.
En Gimnospermas el leño tardío tiene traqueidas de lumen más
reducido, fibrotraqueidas; en Dicotiledóneas las células son más estrechas y
suelen tener pared más gruesa, los vasos son de menor diámetro
o faltan.
El leño temprano se mezcla gradualmente con el tardío del
mismo período; solamente se marca una línea neta entre el
leño tardío de un período y el temprano del siguiente
período.
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Anillos de crecimiento en
el leño secundario |
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| Foto
de Tilia: http://www.uri.edu/.../bio/
plant_anatomy/images/
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ALBURA Y DURAMEN
En la mayoría de los árboles la parte interna del leño cesa
en su actividad conductora y sus células vivas (parénquima y
fibras) mueren. Los cambios principales que sufre el leño son:
- Emigración de las sustancias de reserva
- Reforzamiento de la pared con más lignina
- Acumulación en el lumen, o impregnación de las paredes con
sustancias orgánicas o inorgánicas: taninos, aceites, gomas,
resinas, colorantes, compuestos aromáticos, carbonato de calcio,
sílice.
- Bloqueo de vasos con tílides
- Desintegración del protoplasma
El leño que ha sufrido estos cambios es el duramen, inactivo y
más oscuro. El desarrollo del color es un proceso lento, que
depende de la oxidación de fenoles precedida de la
desaparición de almidón.
La porción clara, externa, activa, con células vivas es la albura. En algunos árboles con formación tardía de duramen
(roble, fresno, castaño), la albura tiene dos partes: una
conductora, y otra reservante, cuyos vasos están obstruidos por
tilosis cumpliendo sólo funciones de sostén. Permanecen vivas
las células parenquimáticas que cumplen funciones de reserva.
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Esquema tridimensional
del leño |
Corte transversal de
corteza y leño |
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| Imagen de Raven
2003 |
Imagen de www.asturtalla.com |
La proporción albura-duramen varía en diferentes especies,
también varía el grado de diferenciación entre ambas. En los
árboles con duramen varía la cantidad y la coloración.
Árboles con duramen valioso son: el quebracho, Schinopsis
balansae (Anacardiaceae) exclusivo del bosque chaqueño de
Sudamérica; el ébano,
Diospyros spp. (Ebenaceae)
de madera negra y la teca, Tectona grandis (Verbenaceae) del
Archipiélago indomalayo; la caoba, Swietenia mahogani
(Meliaceae), de América Central y Antillas.
En los árboles de albura no se diferencia el duramen: aliso,
Alnus spp. (Betulaceae); álamo, Populus spp. (Salicaceae).
TILOSIS
En muchas especies de dicotiledóneas, cuando los vasos se vuelven inactivos, son
invadidos por las células parenquimáticas axiales o radiales
próximas a ellos. Se forman protuberancias que pasan al lumen
de los vasos a través de las puntuaciones, por degradación
enzimática de la pared primaria en la puntuación. Estos
crecimientos reciben el nombre de
tílides.
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En las células parenquimáticas que formarán tílides, en la
pared de contacto con el vaso, se forma por dentro una pared
adicional o capa protectora que tiene una estructura fibrilar
laxa y consiste de polisacáridos y pectinas.
El núcleo y el
citoplasma comúnmente emigran a la tílide; ésta puede almacenar
sustancias ergásticas y puede desarrollar paredes secundarias o
diferenciarse en esclereidas. |
C |
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Diagrama de Esau
1977 |
| Las
tílides bloquean los vasos del duramen.
También se pueden
formar en la albura como
respuesta a heridas o enfermedades infecciosas.
Su presencia es un
elemento diagnóstico para el reconocimiento y la
identificación de maderas. |
Tílides en cortes
transversales de leño - MO y MEB |
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| Imagen de Raven |
http://biology.uwsp.edu/courses/botlab/ |
Tílides en cortes longitudinales radiales de leño- MO y
MEB |
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| Imagen
de Raven |
Foto MEB: A.M.Gonzalez |
IMPORTANCIA ECONOMICA DE LA MADERA EN RELACION CON SU
COMPOSICION CITOLOGICA
Los caracteres macroscópicos más importantes de la madera son: color, fibra, textura y veteado. Sirven para la
identificación de las maderas y determinan su calidad.
La "fibra" se refiere a la alineación de los
elementos del sistema vertical del leño (vasos, fibras, traqueidas).
Se dice que una madera tiene:
Fibra recta: cuando los elementos están alineados paralelamente al eje longitudinal del
tronco.
Fibra sesgada: cuando los elementos no están dispuestos paralelamente.
Fibra revirada: cuando los elementos se
disponen en espiral a lo
largo del tronco.
La "textura"indica el tamaño y la variación en
tamaño de los elementos en los anillos anuales.
Textura
irregular: cuando se presentan bandas anchas con grandes vasos y radios gruesos
(leño poroso anular).
Textura regular: cuando los elementos están
distribuidos regularmente (leño poroso difuso).
El "veteado" existe sólo cuando el leño presenta
anillos de crecimiento, y depende del tipo de aserrado
(tangencial o radial) así como de la fibra y la textura.
El "grano" es un término general que
describe condiciones estructurales así como la forma en que la
madera reacciona cuando es trabajada con herramientas. Incluye
la disposición, el tamaño, la apariencia, la alineación de las células y
los anillos de crecimiento.
Se habla de grano fino o grueso, parejo
o desparejo, suave o áspero, recto o espiralado, etc.
La disposición del grano en un panel de madera permite
reconocer el ángulo de corte y la sección de tronco del cual
proviene.
Caracteres histológicos que afectan las propiedades de la madera
Resistencia:
Vasos: son elementos débiles por su gran
diámetro y sus paredes
relativamente delgadas. Su número y distribución influyen en
la resistencia del leño, el leño poroso anular es menos
resistente que el leño poroso difuso.
El leño de gimnospermas, por ser homoxilo, sin vasos, es decir con elementos de
igual resistencia, es fácil de manejar y apto para la
fabricación de papel.
Parénquima axial: puede alcanzar el 23% del volumen
total del leño. La
distribución es importante, es menos resistente el leño con
parénquima en bandas.
Fibras: la presencia de masas densas de fibras hacen más resistente al leño
Radios medulares: si son abundantes y de gran volumen disminuyen
la resistencia del leño
Durabilidad:
es la capacidad del leño para soportar la pudrición,
resultado del ataque de bacterias y hongos. La durabilidad de la
madera depende de su composición química: es más durable el leño que tiene mayor
cantidad de taninos, resinas, aceites, tanto en las paredes como
en el lumen celular. Cuanto mayor es la impregnación,
mayor es la resistencia a los microorganismos que provocan la
pudrición. Los árboles donde el duramen no se impregna se
vuelven huecos a la vejez como consecuencia de ataques de hongos
e insectos.
Las tílides dificultan el paso de las
hifas fúngicas, así como la circulación de agua y oxígeno a
través de los vasos.
Densidad:
El peso específico de
las sustancias que forman las paredes celulares del xilema es
aproximadamente igual en todas las plantas: 1,53. Por lo tanto,
las diferencias en densidad dependen de la proporción ocupada
por paredes y lúmenes. En la "madera balsa" (Ochroma
lagopus), una de las más livianas, la densidad es de 0.1,
debido a que el leño posee células parenquimáticas en cantidad,
con lúmenes grandes y paredes delgadas. En el leño del "ombú"
(Phytolacca dioica) y del "mamonero" (Carica
papaya),
los únicos elementos lignificados son los vasos y algunas
fibras asociadas con ellos.
Fortaleza: depende de la cantidad de fibras o fibrotraqueidas.
Las maderas pesadas son fuertes.
MODIFICACIONES DEL LEÑO POR TENSIONES DE CRECIMIENTO
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En troncos o ramas inclinados se produce un leño con estructura
y propiedades peculiares, llamado leño de reacción. Se forma como
respuesta a estímulos gravitacionales, la gravedad afecta la
distribución de hormonas y produce crecimiento radial
excéntrico.
Hay dos tipos: |
Leño de reacción en
ramas oblicuas |
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Imagen modificada de Camefort |
Leño de compresión: se forma en Coníferas, se produce un incremento de
la actividad cambial en la parte abaxial de la rama, que resulta
en la formación de anillos anuales desiguales, más gruesos en
la cara abaxial.
Es más denso y más frágil que el leño normal, la transición
entre leño temprano y tardío es más suave, las traqueidas son
más cortas, con espacios intercelulares por su sección
circular y su pared está densamente lignificada.
Leño de tensión: se forma en las Dicotiledóneas, el
incremento de
la actividad cambial produce anillos excéntricos, más gruesos en
la parte adaxial de la rama. Los vasos están reducidos en
diámetro y número. Presenta fibras
mucilaginosas, con pared
secundaria compuesta de celulosa pura, la capa interna rica en
alfa-celulosa que absorbe mucha agua. Cuando se asierra el leño
de tensión la superficie cortada tiene aspecto lanoso debido al
desgarro de las fibras mucilaginosas. Hay de dos tipos, el leño
de tensión compacto con fibras mucilaginosas dispuestas en
regiones continuas, y leño de tensión difuso: fibras
mucilaginosas esparcidas entre las normales.
Datos interesantes
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* Árboles vivientes más viejos: Cryptomeria japonica, cedro
japonés, 5200 años (Gentry 1985) y Pinus
longaeva, de las
montañas de California, 4600 años ( Raven
2003)
* Árbol más grande: El árbol del General Sherman, en el
Sequoia National Park, California, Sequoiadendron giganteum
(redwood), 84 m de altura, 24 m de circunferencia, peso estimado
en 2000 toneladas.
* Árboles vivientes más altos:
Sequoia sempervirens,
California, 108 m;
Eucalyptus regnans, Tasmania, Australia, 97,5 metros. |
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| http://www.wood.co.jp/ogasawara/ |
* Maderas más pesadas: Olea laurifolia, South Africa, peso
específico 1.5; Schinopsis balansae, Sudamérica,
peso específico 1.3.
GLOSARIO
Albura: (de albor: blancura) parte
viva del leño de un árbol.
Anillo de crecimiento: Marcas circulares que indican la
posición del cámbium vascular al finalizar el crecimiento de
cada año sucesivo.
Apotraqueal: parénquima
xilemático axial que no se encuentra en contacto con los vasos.
Areolada: puntuación en la que
la pared secundaria forma un reborde sobre la cavidad de la
puntuación. Vista de frente se aprecian dos círculos concéntricos
correspondientes a las aberturas externa e interna de la puntuación.
Común en las traqueidas.
Axial: relativo al eje.
Cámbium:
(del latín cambium = intercambio, vasculum = pequeño
vaso) En las plantas leñosas, meristema secundario ubicado entre
el xilema y el floema, cuyas células se dividen por mitosis
produciendo floema secundario hacia fuera y xilema secundario
hacia adentro.
Cilindro vascular (estela): Columna central formada por
los tejidos vasculares, rodeada por tejido parenquimático.
Corteza : La capa más externa del tronco de las plantas
leñosas, compuesta por una región externa de células muertas (peridermis)
y una interna de floema secundario.
Córtex: la región del tallo o raíz limitada
externamente por la epidermis e internamente por el cilindro de
tejido vascular. Crecimiento secundario: incremento periférico de
tallo y raíz de las plantas leñosas debido a la acción de los meristemas laterales
(cámbium vascular y felógeno).
Duramen: (latín durare:
endurecer) parte muerta del leño de un árbol, de mayor
consistencia y color más oscuro.
Epitelio: estrato de células secretoras que
rodean la cavidad de un conducto resinífero.
Esquizógeno: cavidad o conducto originado
por separación de las paredes de células contíguas.
Felógeno: meristema lateral secundario que origina el súber
hacia fuera y la felodermis hacia adentro Fibras libriformes:
fibras del leño.
Fibras tabicadas o septadas:
fibras de paredes poco engrosadas, citoplasma vivo dividido por
finos septos.
Heteroxilo: leño heterogéneo,
con elementos diferentes en el sistema vertical.
Homoxilo: leño homogéneo con un
solo tipo de elementos en el sistema vertical.
Leño: (del latín, lignum:
madera) conjunto de elementos que forman el xilema secundario. /
Tejido secundario producido por el cámbium hacia el interior del
mismo.
Lignina: sustancia incrustante que
acompaña a la celulosa en las paredes celulares del xilema y
esclerénquima. Forma hasta un
25 % de la madera seca.
Paratraqueal: parénquima
xilemático axial que está en contacto con los vasos.
Peridermis: conjunto de tejidos de protección secundarios formados por
el felógeno que substituyen a la epidermis en el cuerpo
secundario de la planta.
Peso específico: número de gramos que pesa un
centímetro cúbico.
Protoplasma: materia viva
propiamente dicha, incluye citoplasma y núcleo.
Radios medulares: bandas radiales de tejido parenquimático,
formadas por el cámbium, están dispuestas horizontalmente y se
extienden a través del xilema y el floema secundarios
|| R. uniseriado: radio de una sola célula de ancho. || R.
multiseriado: consta de varias células de anchura.
Tílides: excrecencias de las células
parenquimáticas que se encuentran en contacto con un vaso; penetran por
las puntuaciones y cuando son numerosas terminan por obstruir el
lumen del mismo.
Xilema: uno de los tejidos
conductores, encargado de transportar agua y sustancias disueltas.
Caracterizado por la presencia de elementos traqueales (traqueidas
y vasos), células parenquimáticas y fibras.
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