02. Lalbero

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LALBERO:

caratteristiche della chioma, del

fusto e degli apparati radicali

Piante legnose ed alberi

Per piante legnose si intendono quelle in cui il fusto lignificato

Con alberi si indicano le piante legnose con fusto indiviso fino ad una certa altezza

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Albero

Pianta legnosa perenne con un

singolo fusto o, nel

caso dei cedui, con

diversi fusti dotati di

una chioma pi o

meno distinta (European Forest Institute)

Dal punto di vista biologico, lalbero una pianta legnosa dotata di accrescimento

acrotono

Negli arbusti laccrescimento basitono

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La struttura spaziale dellecosistema forestale e le varie caratteristiche dei processi che lo

caratterizzano derivano dalle dimensioni, dal

portamento e dalla posizione reciproca dei

singoli alberi

Le dimensioni sono il risultato del processo di accrescimento (longitudinale e diametrale)

Un elemento determinante l'altezza

Questo carattere rappresenta un vantaggio nei riguardi della competizione e della predazione

ma comporta un costo per lalbero che deve investire una elevata quantit delle sostanze

fissate con la fotosintesi nella costruzione di

tessuti legnosi di sostegno e di conduzione che,

per, non fotosintetizzano

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Sequoia sempervirens (D. Don)

Endlicher con 122 m

Il portamento e le dimensioni degli alberi vengono interpretati come un compromesso tra

la tendenza a raggiungere altezze sempre

maggiori per affermarsi di fronte ad altri alberi e

lostacolo costituito dalla forza di gravit che rende progressivamente pi arduo il trasporto

dellacqua (McDowell et al. 2002; Ryan e Yoder 1997)

Il limite allaccrescimento longitudinale viene per anche interpretato come il punto in cui i

prodotti della fotosintesi vengono spesi

totalmente per la respirazione di foglie e radici

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Forma degli alberi

Il portamento dellalbero (fenotipo) pu essere considerato la realizzazione di un modello

architetturale, di tipo ereditario e comune a

tutti gli individui di una specie (genotipo), che

possiede uno specifico significato adattativo

filtrato attraverso l'azione dell'ambiente

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Modello di crescita aperto risultante dall'attivit continua dei centri di crescita meristematici

Gli alberi sono caratterizzati da una struttura modulare (Harper, 1977)

il modulo elementare (o fitomero) rappresentato da una foglia, dalla sua gemma ascellare e

dall'internodo sottostante

Il modello si realizza una volta conclusasi la fase di semenzale, ossia quando ha inizio la formazione di

rami che segue uno schema ereditario. In questo

senso, sono stati descritti (Hall et al., 1978) vari

modelli caratteristici di singole specie o gruppi di

specie

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Il termine "modello" non ha un significato matematico

Il portamento non descrive solo il modo con cui lalbero occupa lo spazio ma anche come stabilisce un rapporto con lambiente fisico circostante e con gli organismi che crescono

nelle sue vicinanze

La fase di conformit al modello pu essere brevissima o durare tutta la vita

La forma tipica si

osserva negli alberi

cresciuti isolati

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La forma reale influenzata dalle condizioni ambientali e di concorrenza

In bosco quindi si parla di forma forestale

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Piante legnose

Gli organi vegetativi delle piante superiori sono:

Le radici

Il fusto

Le foglie

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Le radici

Funzioni delle radici:

ancoraggio meccanico

assorbimento (radichette concentrate normalmente nei primi 15-30 cm di terreno)

escrezione di metaboliti

accumulo di sostanze di riserva

propagazione vegetativa (alcune specie)

Costituiscono circa il 15-30% della biomassa totale dellalbero (di pi nelle zone aride)

Il portamento dell'apparato radicale determinato dalle due direzioni di accrescimento degli assi

principali:

una direzione verticale (geotropismo positivo

una direzione orizzontale, in genere quasi superficiale (Drenou 2006)

Per quanto riguarda la profondit raggiunta dalle radici, si sono rinvenute radici di picea a 3-4 m di

profondit (Vater 1927 in Susmel 1968) ed il pino

silvestre a 5-6 m (Hilf, 1927, in Susmel 1968)

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Le radici

A seconda della loro morfologia ed orientamento, le radici assumono varie

denominazioni:

radici a fittone (la radice principale permane per tutta la vita della pianta ed ha un

andamento verticale)

radici fascicolate o afastellate (radici laterali molto sviluppate)

Tipi di apparato radicale

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Nelle specie arboree della foresta temperata la maggior parte delle radici compresa entro i primi

50-60 cm di profondit.

Le radici assorbenti si concentrano, nella quasi totalit, nei primi 15 cm

Le radichette di 2-3 mm di diametro, che costituiscono il 14-60% della biomassa e l' 85-90%

dello sviluppo in lunghezza, sono caratterizzate

spesso da una vita breve

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Radici colonnari Ficus magnolioides

Radici colonnari sono radici avventizie che partono

da un ramo e scendono sul terreno formando una

specie di colonna.

Pneumatofori Taxodium distichum

Radici respiratorie o pneumatofori, proprie dei terreni fangosi e acquitrinosi,

asfittici con penuria di ossigeno, che per poter rifornire di ossigeno le cellule

radicali hanno dovuto fornirsi di particolari organi, e risalire dal substrato, con

geotropismo negativo, verso le ramificazioni aeree della pianta. (Taxodium -

Mangrovie)

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Ricacci radicali

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Simbiosi radicali

Micorrize (simbiosi con funghi del terreno): favoriscono lassorbimento del fosforo, dello zinco, del rame e del manganese e di sostanze organiche

complesse

Simbiosi con batteri azotofissatori (leguminose, ma non solo [ per es.,

Alnus]) in particolare in specie

colonizzatrici

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Ceppaia e colletto

Linsieme dellapparato radicale di un albero

detto ceppaia

Il limite tra ceppaia e fusto prende il nome di

colletto

La chioma

La chioma comprende le ramificazioni primarie e quelle di ordine superiore su cui

si innestano le foglie

La ramificazione monopodiale quando il fusto di sviluppa in altezza

La ramificazione simpodiale quando il fusto cessa di accrescersi ed favorito

laccrescimento dei rami di primo ordine

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CONIFERA (monopodiale)

LATIFOGLIA (simpodiale)

Forme della chioma monopodiale

Chioma colonnare: rami brevi, di piccolo

diametro inseriti ad

angolo molto aperto

(> 90) rispetto

allasse del cimale

Araucaria cookii

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Chioma fastigiata: rami di diametro

variabile sono

inseriti con un

angolo molto acuto

rispetto al cimale

Cupressus sempervirens var. stricta


Chioma conica a palchi: i rami si

susseguono in

verticilli regolari

formando dei palchi.

Langolo di inserzione prossimo

o supera I 90.

Larix decidua

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Chioma subconica a distribuzione irregolare:

i rami, pur essendo pi

lunghi e di maggior

diametro, non

determinano un

aspetto regolare come

il caso precedente

Cupressus sempervirens var.

horizontalis

Forme della chioma simpodiale

Chioma espansa o globosa: due o pi rami

di 1 ordine

raggiungono notevoli

dimensioni e da essi se

ne dipartono molti di

ordine superiore

Fagus sylvatica

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Chioma tabulare: i rami costituiscono una

piramide rovesciata la

cui base, rivolta verso

lalto, ha uniforme altezza. Le inserzioni

dei rami sono

prevalentemente ad

angolo acuto Araucana angustifolia


Chioma ricadente: rami di non grande

dimensione, inseriti con

angoli molto aperti e

ricadenti verso il basso

Salix babylonica (Salice piangente)

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Forme della chioma

Pur essendo la forma della chioma un carattere peculiare di ogni specie legnosa,

sono notevoli le influenze dellambiente esterno e dellintervento antropico

Forma della chioma

Fattori genetici Genotipo

Accrescimento longitudinale

Fattori ambientali Densit soprassuolo

Fattori climatici

Fattori topografici

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Azione del vento e degli eventi atmosferici

Potature

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I rami

possibile distinguere due tipi di rami:

Macroblasti: (rami lunghi) presentano un internodo in genere allungato e le cui gemme

laterali possono dare origine ad altri rami e

foglie

Brachiblasti: (rami corti) hanno internodi ravvicinati, non producono rami laterali e solo

la gemma terminale visibile. Su di essi le

foglie sono inserite per lo pi a rosetta.

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Le foglie

Nella chioma possibile distinguere due zone:

la zona superiore ed esterna, occupata dalla chioma viva, fotosintetizzante, con foglie

prevalentemente di luce allesterno e foglie dombra (se presenti) in basso e verso linterno

la zona inferiore ed interna, occupata dalla parte pi interna dei rami vivi e da rami ormai

secchi

Morfologia delle foglie

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Ik = punto di compensazione

Is = punto di saturazione

Foglie ed attivit fotosintetica

Light saturation point

Attivit fotosintetica:

foglie di luce e foglie dombra

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Foglie di luce

valori alti di Ik e Is

dimensioni pi piccole con pi carotenoidi

disposizione spesso spiralata

maggiore respirazione e traspirazione

Foglie dombra

bassi valori di Ik e Is

sono pi sottili

hanno disposizione spesso distica su un medesimo piano

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Ik Is

fattori

genetici condizioni

ambientali

et della

pianta

et delle

foglie

le piante sciafile hanno sia foglie di luce che foglie dombra

le piante eliofile hanno solo foglie di luce

i semenzali hanno o solo foglie di luce o solo foglie dombra

fototemperamenti intermedi e variabilit con let

Alcune caratteristiche:

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IL FUSTO

la porzione legnosa dellalbero derivante dallaccrescimento del getto principale, esclusi i rami

La forma varia da specie a specie

spesso il principale obiettivo della coltivazione forestale

Diverse funzioni:

Meccanica

Fisiologica

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Forma del fusto

Si possono identificare tre zone lungo il fusto:

la parte basale (colletto): il fusto tende ad allargarsi, formando delle costolature

la parte mediana: il fusto tende ad essere cilindrico

la parte terminale: si rastrema rapidamente (conifere) o si divide in branche (latifoglie)

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Le principali caratteristiche geometriche del fusto sono:

Altezza

Diametro alla base (1,30)

Rastremazione (riduzione del diametro al crescere dellaltezza)

Forma della sezione

Asimmetria rispetto allasse verticale

Calcolo del

volume

Qualit del

legname

ASIMMETRIA RISPETTTO ALLASSE VERTICALE

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Il legno

Il legno linsieme dei tessuti conduttori, di sostegno e meristematici del fusto e dei rami

Il cambio cribrovascolare si trova sotto la corteccia e produce verso lesterno i tessuti conduttori della linfa elaborata (elementi cribrosi costituiti da cellule vive la cui funzionalit dura 1 o pochi anni) e verso linterno i tessuti conduttori della linfa grezza (vasi o trachee e tracheidi)

La porzione interna al cambio detta legno o xilema, quella esterna libro o floema

Esternamente al libro vi un altro tessuto meristematico (cambio suberofellodermico) che

produce il ritidoma (tessuto suberificato di

protezione della pianta)

Tutto ci che esterno al cambio cribrovascolare detto corteccia e viene scartato nelle utilizzazioni

legnose

La corteccia viene spinta allesterno durante la crescita e spesso si lacera

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Durame ed alburno

Lalburno la parte dello xilema costituito sia da cellule lignificate e morte che da cellule ancora

vive (parenchimatiche)

Il durame costituito da cellule lignificate e morte che hanno subito un processo di

duramificazione (accumulo di sostanze quali olii,

gomme, resine, tannini e chiusura dei vasi

attraverso tille) che ne aumenta la resistenza e

durabilit

DURAME

ALBURNO

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Le sezioni fondamentali

Lo xilema

Costituisce la gran parte del volume del fusto

Gli anelli sono spesso visibili a causa della differenza dimensionale tra gli elementi conduttori

del legno primaticcio e del legno tardivo

Radialmente vi sono dei tessuti parenchimatici (raggi midollari) che collegano le diverse cerchie

annuali ed il floema, con funzione di riserva e

traslocazione di sostanze e di acqua

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Terminologia

Fibratura: disposizione delle cellule del tessuto meccanico fondamentale nella loro successione spaziale. La fibratura normale quella diritta e parallela allasse del fusto.

Tessitura: grandezza degli elementi cellulari che costituiscono i tessuti

Venatura: aspetto con cui appaiono sulle sezioni longitudinali gli anelli di accrescimento

VENATURA

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Elementi costituenti il legno

Vasi o trachee (cellule morte con funzione di trasporto)

Tracheidi (cellule morte con funzione di trasporto e sostegno)

Fibre (cellule morte con funzione di sostegno)

Cellule parenchimatiche (cellule vive con funzione di riserva, trasporto e duramificazione)

Cellule secretrici (cellule vive con funzione di secrezione di resine, gomme, ecc.)

Accrescimento

Laccrescimento primario o longitudinale provoca l'allungamento del fusto e dei rami ed

determinato dai meristemi apicali

L'accrescimento secondario o diametrale provoca l'ingrossamento del fusto e deriva dallattivit del cambio

L'accrescimento negli alberi un fenomeno che si protrae durante tutta la vita della pianta

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Accrescimento longitudinale

Molti alberi completano l'accrescimento longitudinale in corrispondenza di giorni lunghi, quando le condizioni di temperatura e di rifornimento idrico sono

favorevoli

E' pure importante l'influenza esercitata dall'et mentre non chiaro l'effetto della concorrenza

L'accrescimento anche funzione

dellorigine della pianta: nei polloni massimo durante il

primo anno di vita e decresce

negli anni successivi. Ci

presumibilmente dovuto al fatto

che in quel momento sono

disponibili in maggior misura le

riserve di carboidrati accumulate

nel sistema radicale ed il

rapporto tra parte aerea e radici

molto favorevole per il

rifornimento idrico

nelle piante da seme minimo allinizio e poi aumenta con let

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corteccia

Sezione trasversale di un fusto

di conifera

floema

Cambio

cribrovascolare

Anello

annuale

Legno

tardivo

Legno

primaverile

Midollo

Accrescimento

diametrale:

cosa sono gli anelli

legnosi e come si

formano?

Gli anelli legnosi

Le diversit strutturali derivanti dai cicli stagionali appaiono nelle sezioni

trasversali come una successione di anelli

Lesame di questi anelli consente di determinare, sulla sezione di base, let e come si accresciuta la pianta

Esistono correlazioni tra clima ed accrescimento

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struttura relativamente semplice ( chiamato omoxilo), poich costituito essenzialmente da

tracheidi (fino al 90-95 % del volume) con

cellule parenchimatiche per il 7-8 %.

Il lume delle tracheidi diverso tra legno primaverile e legno tardivo.

Le conifere presentano cellule secretrici di resina.

Legno delle conifere

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Legno primaverile

Legno tardivo

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legno pi complesso, formato da vasi, fibre, cellule parenchimatiche (per oltre il 20 % del

volume) e cellule secretrici.

I vasi per alcune specie possiedono una fortissima differenza dimensionale (anello

poroso).

Di solito nelle latifoglie la porosit diffusa rende difficile distinguere gli anelli ad occhio

nudo.

Legno delle latifoglie

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Perch lo spessore degli anelli varia

nel tempo ?

Et della pianta

Concorrenza intra- ed inter-specifica

Fattori ambientali (pioggia, temperatura,

eruzioni vulcaniche,

terremoti, ecc.)

Fattori biologici (insetti, attacchi fungini, ecc.)

Attivit antropiche (selvicoltura)

Effetto della concorrenza tra le piante e

delle attivit umane

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Effetto della competizione

Oldeman, 1990

Let reale o fisica o anagrafica rappresentata dall'effettivo numero di anni

intercorsi dalla nascita

Let stadiale rappresentata dalla fase di sviluppo in cui una pianta si trova

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Effetto delle condizioni climatiche

Relationships between regional tree

growth and climate. Simple correlations

between regional growth pattern (PC1)

and monthly temperature (red bars)

and precipitation (blue bars) from

October of previous year to September

of current year during 19332005 are shown in (A).

The relationship of regional basal area

increment (BAIregion) and Palmer

drought severity index (PDSI) of early

spring during 19332005

Wu et al, 2013, Environ. Research Letters

Effetto della posizione lungo il fusto

Gli accrescimenti diametrali non sono uguali alle varie altezze

lungo il fusto: in genere, i valori

maggiori si hanno in prossimit

della base e al di sopra del

punto in cui si registra il

diametro massimo della chioma

Spessore degli anelli (1) ed area basimetrica (2) alle diverse

altezze del fusto di un albero. La lunghezza dei tratti orizzontali (-o)

proporzionale allentit della massa fogliare presente

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Costituenti chimici del legno

CELLULOSA (40-50%), polissaccaride con forte resistenza alla trazione longitudinale, forma

lossatura delle pareti cellulari

LIGNINA (18-25% nelle latifoglie, 25-30% nelle conifere), polimero di origine fenolica con elevata

resistenza a compressione, impregna le pareti

cellulari

ALTRE SOSTANZE (olii, resine, gomme, tannini )

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LIGNINA

Propriet del legno

Il legno un materiale:

Igroscopico e poroso, cio presenta una forte affinit per lacqua

Anisotropo, cio presenta caratteristiche diverse nelle tre direzioni fondamentali

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Caratteristiche fisiche del legno

Colore: dipende dalle caratteristiche intrinseche della specie legnosa (colore

pareti cellulari, estrattivi, ecc.) e

dallumidit del legno. Attacchi fungini possono modificare il colore del legno

FAGGIO

ABETE ROSSO PINO CEMBRO

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Caratteristiche fisiche del legno

Odore e sapore: le cellule legnose non hanno odore e sapore. La presenza di

particolari estrattivi (resine, olii, zuccheri,

ecc.) pu dar luogo ad odori o sapori

particolari.

Rapporti massa/volume

Ampia variabilit nella massa a causa dei costituenti del legno stesso

Variazioni di massa e di volume in funzione dellumidit del legno

Il volume misurato attraverso le dimensioni esterne non tutto costituito da legno

(volume apparente)

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La massa volumica della sostanza legnosa che costituisce le pareti cellulari pressoch

la stessa per tutte le specie ed pari a 1530

kg m-3

Nessun legno pu raggiungere tale densit.

Il legno pi leggero la Balsa (Ochroma lagopus) 50 kg m-3

Il legno pi pesante il legno di ferro (Krugiodendron ferreum) 1350 kg m-3

Ochroma lagopus

50 kg m-3

Krugiodendron ferreum

1350 kg m-3

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Nei manuali tecnici, la massa volumica espressa allo stato fresco (>30%), ad

umidit normale (12%) ed allo stato anidro

La massa volumica varia con lumidit e con i fattori ambientali (clima, esposizione,

pendenza, ecc.)

Densit basale: rapporto tra massa anidra e volume fresco (u>30%)

Umidit del legno

o

f

P

PPU

0(%)

Tronchi appena tagliati u>50%

Legno stagionato a 20C e 65% UR 12%

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Lacqua nel legno

Acqua di imbibizione: acqua libera nelle cellule (u>30%)

Acqua di saturazione: acqua legata ai costituenti le pareti cellulari

Acqua chimica: acqua facente parte dei costituenti della cellula

Microfibrille di cellulosa

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Legno: materiale igroscopico

Umidit del legno 30%

Vo

lum

e

SOLO VARIAZIONE PESO

PUNTO DI SATURAZIONE DELLE PARETI CELLULARI

Adsorbimento

L'adsorbimento consiste nell'attrazione di molecole d'acqua da parte di gruppi ossidrilici OH presenti nelle catene di cellulosa ed emicellulosa.

L'attrazione ed il bloccaggio avviene grazie a legami "a ponte di idrogeno

Si forma dapprima uno strato monomolecolare d'acqua che va a saturare tutti gli ossidrili OH disponibili con un allontanamento reciproco delle catene cellulosiche

Il maggiore spazio disponibile permette l'adsorbimento di altre molecole d'acqua fmo a formare strati plurimolecolari ed un conseguente ulteriore rigonfiamento della struttura

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Desorbimento

Il desorbimento il processo inverso dell'adsorbimento e si verifica ogni volta che legno relativamente umido permane in aria relativamente asciutta

La perdita netta di acqua negli strati superficiali del legno porta alla formazione di un gradiente che induce l'umidit a muoversi dagli strati pi interni verso la superficie

La natura polare del legame idrogeno rende facilmente reversibili i meccanismi igroscopici del legno

possibile portare il materiale ad equilibrarsi all'umidit desiderata controllando l'umidit relativa e la temperatura dell'aria

Adsorbimento,

desorbimento ed

isteresi igroscopica

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Valori di umidit di

equilibrio tipiche del legno

in funzione dell'umidit

relativa e della temperatura

dell'aria

Ritiri

I ritiri sono diversi nelle tre direzioni fondamentali:

Ritiro assiale: 1%

Ritiro radiale: 3-6%

Ritiro tangenziale: 5-12%

Il legno in equilibrio igrometrico con laria ambiente non mai allo stato anidro

I fenomeni di ritiro non sono irreversibili

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Fattori che influenzano i ritiri

la massa volumica: pi un legno denso e pesante, e pi elevato sar tendenzialmente il suo ritiro

gli estrattivi duramificanti insolubili in acqua: mantengono la parete in stato di parziale rigonfiamento anche allo stato anidro inserendosi tra una microfibrilla e l'altra, dall'altro incrostano le pareti cellulari ed occupano una parte dei gruppi OH, i quali non possono perci contribuire a legare molecole di acqua di saturazione;

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Fattori che influenzano i ritiri

la composizione chimica percentuale della sostanza legnosa: gi stato ricordato che ad un incremento percentuale di lignina corrisponde una riduzione del ritiro e viceversa;

la presenza di sollecitazioni meccaniche, sia dovute a tensioni interne, sia dovute a forze esterne applicate al legno pu indurre nelle cellule deformazioni permanenti, tali da sommarsi e sottrarsi ai ritiri/rigonfiamenti di origine igroscopica.

Conseguenze dei ritiri

variazioni dimensionali;

deformazioni;

sviluppo di tensioni interne al materiale;

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Conseguenze dei ritiri

falcatura: su un bordo della tavola si trova una striscia di legno di reazione, che con il suo abnorme ritiro assiale tende ad incurvare longitudinalmente la tavola a "lama di falce" (la curvatura contenuta in un piano longitudinale parallelo alle facce delle tavole); la concavit rivolta verso la zona anomala se il legno in fase di desorbimento, oppure in direzione opposta se il legno sta assorbendo umidit

svergolamento: corrisponde ad una torsione dell'intera tavola intorno al suo asse longitudinale e si manifesta in seguito al ritiro quando una striscia di legno di reazione occupa la zona centrale della tavola, oppure quando la tavola proviene da un tronco con fibratura elicoidale;

arcuatura: si tratta di una deformazione causata dalla presenza di legno di reazione su una delle due facce della tavola, con conseguente incurvamento del semilavorato a "doga di botte" (la curvatura contenuta in un piano perpendicolare alla faccia della tavola).

Conseguenze dei ritiri: tavole

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Principali difetti del legno

Tutte le anomalie di accrescimento, della struttura e del colore che diminuiscono il

valore commerciale e la qualit del legno,

ricadono nella denominazione di difetti del

legname:

Difetti strutturali

Lesioni

Attacchi parassitari o fungini

Legno con struttura anomala:

legno di reazione

Si forma quando il fusto cresce inclinato

La sezione trasversale eccentrica

Nelle conifere si forma nella zona sottoposta a compressione (legno di compressione o canastro) ed

ha un colore rossiccio scuro

Nelle latifoglie si forma nella zona sottoposta a trazione (legno di tensione) ed ha un aspetto bianco

sericeo

Dal punto di vista meccanico, a causa della diversa disposizione delle fibre di cellulosa nella parete

cellulare si ha un maggiore ritiro longitudinale

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Legno con struttura anomala:

midollo e legno giovanile

E la parte centrale del tronco intorno alla quale si accresce la pianta;

riduce sensibilmente il pregio dei semilavorati, in quanto nella zona del midollo si concentrano

numerosi difetti quali nodi, fessurazioni,

marciumi, tensioni interne ecc.

Il midollo formato da cellule aventi modesta resistenza e durabilit.

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Anomalie di forma

Fusto non rettilineo

Sezione irregolare

Eccessiva rastremazione

Nodi

Tensioni

interne

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Deviazione della fibratura

Anomalie dovute a lesioni

Cretti da gelo Fulmini

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Anomalie dovute esseri viventi

Funghi

Insetti

02. Lalbero

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