Die Anatomie des Holzes stellt eine entscheidende Einflussgröße bei einer Vielzahl holztechnologischer Prozesse dar. Der Beitrag soll mit Hilfe rasterelektronenmikroskopischer Bildtafeln den anatomischen Bau des Holzes der Gattung Picea anschaulich vermitteln.

Druckholz, das Reaktionsholz der Nadelgehölze, weicht in vielfältiger Weise vom normalen Stammholz ab: sein hoher Ligningehalt, die flachchraubige Orientierung der Fibrillen und die Dickwandigkeit der im Querschnitt runden Tracheiden bewirken eine rotbraune Färbung des Holzes, eine höhere Rohdichte, eine höhere Längsschwindung und eine geringere Zugfestigkeit. Die Eigenschaftsveränderungen des Holzes infolge des Vorhandenseins von Druckholz sind im Bereich der Holzbearbeitung zumeist nicht erwünscht. Druckholz kann jedoch auch gezielt zur Herstellung technologisch anspruchsvoller Produkte eingesetzt werden.

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En raison de sa remarquable diversité végétale, de son taux d’endémisme, parmi les plus élevés au niveau mondial (79%) et de son extrême vulnérabilité, la Nouvelle-Calédonie est un des premiers hotspots de la biodiversité mondiale. L’une des remarquables originalités de la flore Calédonienne repose sur la présence de nombreux taxa reconnus, en raison de leurs positions phylogénétiques, comme appartenant aux lignées les plus anciennes des plantes à fleurs. Ces lignées d’Angiospermes « reliques » ont une valeur scientifique et patrimoniale importante, puisqu’elles sont de véritables fenêtres sur le passé. A travers l’étude des traits foliaires, de l’anatomie du bois (e.g. type d’éléments conducteurs, perforations, diamètre et longueur des vaisseaux), de l’architecture (e.g. sympoldialité vs monopodialité, phénomène de réitération, rythmicité de croissance) et de la biomécanique des axes, nous chercherons à caractériser les formes et fonctions de ces taxons. Ce projet de thèse vise à examiner les déterminants structurels et fonctionnels de la répartition spatiale actuelle des Angiospermes basales (grade ANITA + Magnoliidae) en Nouvelle-Calédonie. Dans cette perspective nous chercherons à comprendre quels sont les facteurs qui ont conduit au confinement de certains taxons à des habitats restreints ou au contraire à leur dispersion dans des milieux contrastés. Un premier volet du projet en cours, a pour objectif de caractériser la dynamique de croissance d’Amborella trichopoda et sa plasticité architecturale sous différents régimes lumineux. Certains traits écologiques de ces espèces d’Angiospermes de divergence précoce, s’ils n’ont pas contribué à la radiation des plantes à fleurs actuelles, ont pu permettre son enracinement écologique au sein de la flore du Mésozoïque et fournir un répertoire développemental pour l’explosion subséquente de leur diversité. L’identification et l’étude de ces caractères sont donc déterminantes pour la compréhension de l’évolution structurelle et fonctionnelle des plantes à fleurs. / New Caledonia (NC) is one of the main biodiversity hotspots (Myers 1988), this is because of its remarkable plant diversity, its endemism rates, among the highest in the world (79%), and because of the vulnerability of its flora. One of the main originalities of New Caledonia flora is based on the presence of a large number of taxa recognized, due to their phylogenetical positions, as the most ancient extant representatives of angiosperms. For a long time, New Caledonia has been considered as an early upset fragment of the Gondwana (Pelletier 2006) that suffered an interrupted history of isolation which conferred the evolutionary particularities that we observe today. However, recent evidences show that NC has derived from the Australian land during the late Mesozoic (~80 Mya), the island was then submerged during the first half of the Cenozoic (Pelletier 2006) and a reemergence of the island seems to have occurred ~37 Mya (Cluzel et al. 1998). After the reappearance of the island above the sea level, several events of recolonisation occurred and they wrought the biodiversity that we observe nowadays (Pillon 2012). NC presents humid forests which are unique relics; under the influence of climate changes, these forests have virtually disappeared from other regions of the globe (Morat et al. 1986). The lineages of “relictual” angiosperms, mainly subservient to these humid forests, have a great scientific and patrimony value, as they can be considered as genuine windows on the past. These taxa are susceptible to contain primitive characters which have either disappeared in most of the existing flowering plants, or that are still shared by a narrow number of them. The identification and the study of these characters are therefore determinants for the comprehension of angiosperms evolution. Some ecological features of these panchronic species, may have either contributed to the huge radiation of extant angiosperms, or they may have contributed to the ecological settling of angiosperms within the Mesozoic flora, providing them with a developmental repertoire for the subsequent explosion of their diversity. This PhD project aims to study the ecological, anatomical and functional diversity of basal angiosperms and it seeks to analyze the evolutionary patterns of these structural and functional features. We will consider here as “basal” angiosperms a great group of flowering plants that has diverged before the monocot and eudicot node. This group is conformed by the ANITA grade, formed by Amborella (a single species endemic to NC), Nymphaeales (waterlilies and other herbaceous aquatic plants) and Austrobaileyales (aromatic woody plants). The Magnoliid subclass, a clade of flowering of early divergence, which contains plants considered as paleodicots by Cronquist (1988), will be also included in the analysis of the « basal » taxa. More recently, the Magnoliids have been redefined as a clade comprising Chloranthales, Canellales, Laurales, Magnoliales, et Piperales (APG III, 2009). In a second part of the project, a fieldtrip to Mexico will be held in order to include speces belonging to the Chloranthaceae and Schisandraceae, as well as Cabombaceae et Nymphaeaceae, by this means, we will incorporate species belonging to all the orders of the “basal” angiosperms, reinforcing the comparative analysis. This research work will lean on the recent publications of the phylogenetic relations within basal angiosperms...

Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico / This study aimed to describe the wood anatomy of ten species of the former genus Acacia Mill., as well as to conduct a quantitative agglomerative analysis with 25 species of the same genus, in order to recognize wood anatomical features of diagnostic value to the genera segregated from Acacia Mill. in 2005. The following species were investigated and described, according to IAWA Committee: Acacia acuminata A. Gray, Acacia cambagei R.T. Baker, ex Baker, Acacia harpophylla F. Muell. ex Benth., Acacia koa A. Gray, Acacia rhodoxylon Maiden, Acacia richii A. Gray, Senegalia martiusiana (Steud.) Seigler e Ebinger, Vachellia collinsii Saff., Vachellia nilotica (L.) P. J. H. Hurter e Mabb., e Vachellia planifrons (Wight e Arn.) Ragup., Seigler, Ebinger e Maslin. To the Cluster analysis, anatomical data of another 15 species were collected from the literature. All species share the following features of large occurrence in Fabaceae: diffuse-porous wood; simple perforation plates; vestured intervessel pits; paratracheal parenchyma; libriform fibers; and homogeneous rays. The presence of septate fibers allows to distinguish all the studied species of Senegalia Raf. The occurrence of conspicuous large rays, conjugated with abundant axial parenchyma allows to set apart all Vachellia species from the seven ones, that belongs to the genus Acacia Mill. / Este trabalho teve por objetivo a descrição anatômica de dez espécies de madeira do antigo gênero Acacia Mill., bem como a realização de uma análise quantitativa aglomerativa com dados de 25 espécies do mesmo gênero, com vistas a contribuir para o melhor conhecimento taxonômico, além de reconhecer, na estrutura do lenho, caracteres qualitativos e quantitativos de valor diagnóstico para os táxones segregados em 2005, a partir deste gênero botânico. As descrições basearam-se nas recomendações do IAWA Committee: Acacia acuminata A. Gray, Acacia cambagei R.T. Baker, ex Baker, Acacia harpophylla F. Muell. ex Benth., Acacia koa A. Gray, Acacia rhodoxylon Maiden, Acacia richii A. Gray, Senegalia martiusiana (Steud.) Seigler e Ebinger, Vachellia collinsii Saff., Vachellia nilotica (L.) P. J. H. Hurter e Mabb., e Vachellia planifrons (Wight e Arn.) Ragup., Seigler, Ebinger e Maslin. Na análise de Cluster foram utilizadas as espécies do presente estudo mais outras 15 colhidas na literatura. Todas as espécies apresentam os seguintes caracteres de ampla ocorrência em Fabaceae: porosidade difusa; placas de perfuração simples; elementos vasculares com pontoações ornamentadas; parênquima paratraqueal; fibras libriformes; e raios homogêneos. A presença de fibras septadas permite distinguir as espécies de Senegalia Raf. das demais. Por sua vez, a ocorrência de raios conspícuos, e a abundância de parênquima axial em Vachellia Wight e Arn. permite excluí-la das sete espécies do gênero.

Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior / The imminence of Panambi s dam construction, in the municipality of Alecrim, Rio Grande do Sul, affecting the municipality of Porto Mauá, which will overflow thousands of hectares of rainforest, Macluratinctoria s habitat and, the great exploitation of the specie in the region led to the initiation of this research work. The specie is commonly known as Tajuva, presents arboreal sized, and belongs to the botanical family Moraceae, native of Rio Grande do Sul. It is a semideciduous specie, with heights between 10 to 30 meters and, up to 100 cm of diameter; short trunk, with a smooth bark, grayish green with many yellowed lenticels, many times, with the presence of branched thorns. The study aimed to the realization of anatomical description, the chemical characterization and the basic and weighted densities of Maclura tinctoria(L) D. Don Ex Steud wood. The five studied exemplars were obtained through environmental license, in accordance with current legislation. Three wood samples, taken from BHD were used for the manufacture of histological slides and for the fibers quantification. To the determination of wood density and the chemical analysis of wood, disks were removed from the trunk and divided into opposing wedges. It were used opposing wedges removed from six pre-established heights (base, DAP, 25%, 50%, 75% and 100% of commercial height). It was used the ASTM standards to determinate the density, and from TAPPI to the chemical analysis of wood. The wood was anatomically described and illustrated with photomicrographs. The woody tissue consist mainly of fibers (60 ± 3,4%) and rays (20 ± 2,3%), totaling approximately 80%. The remaining, in other words, 20% are divided into vessels (12 ± 4%) and axial parenchyma (8 ± 3%). The mean values, to the basic density (pb) and weighted density (ppond), were 0,539 and 0,555 g/cm³, respectively. The macromolecular constituents of heartwood and sapwood were determinate separately. The average content found for extractives (18,92; 6,32%); Klason lignin (17,58; 17,55%); holocellulose (63,45; 78,59%); alpha-cellulose ( 35,44; 44,38%); hemicelluloses (28,01; 34,21%) and ashes (1,08; 1,35%), to the heartwood and sapwood, respectively, totaling 102,42 ± 3,1%. The Tajuva s wood brings together the anatomical characteristics prevalent in Moraceae, framing the specie in their respective botanical family. It is considered an evolved specie anatomically. The density presents a decrease in the values in relation to the axial position of the plant. The heartwood is constituted of phenolic compounds and acids in a higher proportion relative to the sapwood, which presents higher starch contents. Studies about the natural durability and the wood quality are fundamental to indicate the best application of wood. / A eminência da construção da barragem Panambi, no município de Alecrim, Rio Grande do Sul, afetando o município de Porto Mauá, a qual alagará milhares de hectares de mata atlântica, habitat da Maclura tinctoria e, a grande exploração da espécie na região motivaram o início desse trabalho de pesquisa. Popularmente, a espécie é conhecida como Tajuva, apresenta porte arbóreo, e pertence à família botânica Moraceae, nativa do Rio Grande do Sul. É uma espécie semicaducifólia, com altura entre 10 a 30 metros e, com até 100 cm de diâmetro; fuste curto, com casca lisa, verde acinzentada com numerosas lenticelas amareladas, muitas vezes, com presença de espinhos ramificados. O estudo teve como objetivo a descrição anatômica, a caracterização química e a determinação das densidades básica e ponderada da madeira de Maclura tinctoria (L) D. Don ex Steud. As cinco árvores estudadas foram obtidas através de licenciamento ambiental, de acordo com a legislação vigente. Três amostras do lenho, retiradas do DAP foram utilizadas para a confecção de lâminas histológicas e para a quantificação das fibras. Para a determinação da densidade da madeira e para as análises químicas da madeira, foram retirados discos do tronco e divididos em cunhas. Foram utilizadas cunhas opostas retiradas de seis alturas pré-estabelecidas (base, DAP, 25, 50, 75 e 100% da altura comercial). Utilizou-se as normas da ASTM para determinação da densidade, e da TAPPI para as análises químicas da madeira. O lenho foi anatomicamente descrito e ilustrado com fotomicrografias. O tecido lenhoso é constituído principalmente por fibras (60 ± 3,4%) e raios (20 ± 2,3%), totalizando aproximadamente 80%. O restante, ou seja, 20 % estão divididos entre vasos (12 ± 4%) e parênquima axial (8 ± 3%). Os valores médios, para a densidade básica média (ρb) e ponderada (ρpond), foram de 0,539 e 0,555 g/cm³, respectivamente. Os constituintes macromoleculares da madeira de cerne e alburno foram determinados separadamente. Os teores médios encontrados para extrativos totais (18,92; 6,32%); lignina Klason (17,58; 17,55%); holocelulose (63,45; 78,59%); alfa celulose (35,44; 44,38%); hemiceluloses (28,01; 34,21%) e cinzas (1,08; 1,35%), para cerne e alburno, respectivamente, totalizando 102,42 ± 3,1%. O lenho da Tajuva reúne as características anatômicas predominantes em Moraceae, enquadrando a espécie em sua respectiva família botânica. É considerada uma espécie evoluída anatomicamente. A densidade apresenta decréscimo de valores em relação à posição axial da planta. O cerne é constituído por compostos fenólicos e ácidos em maior proporção em relação ao alburno, que apresenta maiores teores de amido. Estudos sobre a durabilidade natural e a qualidade da madeira são fundamentais para indicar a melhor aplicação da madeira.

Classificar espécies florestais é um processo essencial para o correto manejo da madeira e controle florestal. Após o corte, perde-se muitas das características da espécie e a identificação torna-se uma tarefa bem mais difícil. Neste contexto, tornase necessário a análise anatômica da madeira, a qual é realizada por especialistas que conhecem muito bem as estruturas celulares presentes em cada espécie. Porém, tal metodologia aborda técnicas pouco automatizadas, tornando a atividade demorada e passível de erros. Estes fatores prejudicam o controle e tomada de decisões por parte dos órgãos ambientais. O uso de visão computacional é uma alternativa para o reconhecimento automatizado, pois permite a construção de modelos inteligentes que, a partir de imagens, são capazes de detectar características e realizar a classificação final. Existem algumas técnicas que são o estado da arte em Processamento Digital de Imagens e Inteligência Artificial, como por exemplo, as redes neurais convolucionais. Tais redes são técnicas de aprendizado profundo (Deep Learning) que consiste na construção de modelos a partir de dados brutos (imagens, áudios, etc.). Em outras palavras, utiliza-se o mínimo de pré-processamento nas imagens e, no processo de treinamento, estes modelos são capazes de aprender os filtros a serem aplicados para a extração das características. Desta forma, tal técnica abstrai muito da complexidade existente na fase de pré-processamento em abordagens tradicionais. Esta pesquisa aborda a realização de alguns experimentos utilizando técnicas tradicionais e experimentos utilizando redes neurais convolucionais (foco da pesquisa). Foram utilizadas duas bases, sendo uma composta por imagens macroscópicas e outra por imagens microscópicas, para as quais foram gerados três modelos: reconhecimento de escala, reconhecimento de espécies a partir imagens macroscópicas e reconhecimento a partir de imagens microscópicas. Os melhores modelos proporcionaram taxas de reconhecimento de 100% para a base de escala, 98,73% para a base macroscópica e 99,11% para a base microscópica, os quais superaram os resultados obtidos para as respectivas bases em pesquisas correlatas. Por fim, foi desenvolvido um software web como produto final, para o qual foram acoplados os três melhores modelos obtidos. / Classifying forest species is an essential process for the correct management of wood and forest control. After cutting off the trunk of the tree, many of the characteristics of the species are lost and identifying them becomes a much more difficult task. In this context, an anatomical analysis of the wood becomes necessary by specialists who know very well the cellular structures in each species. However, such methodology approaches few automated techniques, making it a delayed and error-prone activity. These factors undermine environmental control and decisionmaking. The use of computer vision is an alternative to automatic recognition, since it allows the development of intelligent models which, from images, are able to detect features and perform a final classification. There are some techniques that are state of the art in Digital Image Processing and Artificial Intelligence, such as, for example, convolutional neural networks. These networks are deep learning techniques that consists of creating models from raw data (images, audios, etc.). In this technique, the minimum preprocessing is used in the images and, in the training process, these models are able to learn the convolutional filters to be applied in feature extraction process. In this way, this technique abstracts a lot from the pre-processing complexity existing in traditional approaches. This research addresses some experiments using traditional techniques and experiments using convolutional neural networks (the focus of the research). Two original datasets were used, one including macroscopic images and the other including microscopic images, for which three models were created: scale recognition, species recognition from macroscopic images and species recognition from microscopic images. The best models provide 100% recognition rates for the scale dataset, 98.73% for the macroscopic datasetand 99.11% for the microscopic dataset, which they were better results than the ones obtained for the respective datasets in related researches. Finally, a web software was developed as a final product, using the three best models.

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Os estudos da anatomia macro e microscópica do lenho como ferramenta auxiliar na taxonômia, sobretudo na identificação de espécies florestais, vêm sendo utilizados há décadas. A análise comparativa da estrutura anatômica do lenho permite a identificação de características morfológicas exclusivas das ordens, famílias, gêneros e, em muitos casos, de espécies, aumentando a gama de caracteres utilizados na descrição e identificação botânica de espécies arbóreas pela taxonomia clássica. No presente trabalho, foram utilizadas técnicas de análise comparativa e de descrição da estrutura anatômica macro e microscópica do lenho de árvores de espécies que ocorrem naturalmente na floresta tropical Amazônica nos municípios de Santarém, Mojú, Paragominas e Tailândia, no estado do Pará. Os objetivos do trabalho foram (i) caracterizar a estrutura anatômica macro e microscópica do lenho; (ii) identificar as características de valor taxonômico através de análise comparativa da estrutura anatômica do lenho; (iii) elaborar chaves de identificação das espécies pela estrutura anatômica macro e microscópica do lenho. Foram analisadas 100 amostras do lenho do tronco de árvores de 64 espécies, coletadas em 2004, pelo projeto Dendrogene/Embrapa Amazônia Oriental. A superfície das amostras do lenho foi polida com lixas e navalhas, seguindo-se a sua descrição macroscópica; lâminas histológicas do lenho foram preparadas com navalha de micrótomo de deslize, para a descrição microscópica do lenho. Os resultados possibilitaram, pela análise comparativa da estrutura anatômica do lenho, confeccionar as chaves de identificação macroscópica de 49 espécies dos 51 gêneros. Os gêneros Hymenolobium e Virola com 4 e 2 espécies, respectivamente, não puderam ser separados. A chave de identificação microscópica permitiu identificar 64 das espécies estudadas. A análise comparativa do lenho permitiu, da mesma forma, evidenciar 25 espécies com potencial para a dendrocronologia, sendo 10 e 15, com anéis de crescimento com distintos e pouco distintos, respectivamente. A aplicação da anatomia do lenho como importante ferramenta com potencial a taxonomia de espécies florestais é discutida no presente trabalho / Studies of macro and microscopic wood anatomy as an auxiliary tool in taxonomy, particularly in the identification of forest tree species, have been used for decades. Comparative analysis of the wood anatomical structure allows the identification of unique morphological characteristics of the orders, families, genera, and in many cases, species, increasing the range of characters used in the botanical description and identification of tree species by classical taxonomy. In this work, techniques were used for comparative analysis and description of the anatomical structure of macro and microscopic wood tree species, that occur naturally in the Amazon rainforest in the Santarém, Mojú Paragominas and Tailândia cities, in Pará State. The aims of the study were (i) to characterize the macro and microscopic anatomical wood structure, (ii) identify the characteristics of taxonomic value through a comparative analysis of the wood anatomical structure, (iii) prepare the keys for species identification by macroscopic and microscopic wood anatomical structure. Were analyzed 100 wood samples from 64 tree species collected in 2004, in the project Dendrogene/Embrapa Amazonia Oriental. The surface of wood samples was polished with sandpaper and knives, according to their macro description; histological wood sections were prepared with razor sliding microtome, for microscopic wood description. The results allowed for the comparative analysis of the anatomical wood structure, to produce the macroscopic identification keys to 49 species of 51 genera. The genera Hymenolobium and Virola species with 4 and 2, respectively, could not be separated. The results from comparative wood anatomy showed evidence of 25 tree species with high potential for dendrochronological studies in order to distinct tree-ring presence (10 species) and barely distinct tree-rings (15 species). The application of wood anatomy, as an important tool with the potential of forest species taxonomy is discussed in this paper.

Neste estudo analisamos a diversidade e endemismos da flora lenhosa das florestas estacionais decíduas (FEDs) do norte e centro do Perú. Caracterizamos a diversidade das plantas lenhosas ao longo dos vales, para definir os valores de conservação da área a nível nacional. Os resultados indicam que as FEDs do vale do Marañón apresentam valores significativamente altos em endemias em relação às outras FEDs do Perú e FEDs vizinhas e o padrão de endemismos e estrutura populacional das espécies variam no gradiente geográfico e altitudinal. Em constraste, as FEDs do vale do rio Tambo, centro do Perú, são moderadamente ricas em espécies do que a média das FEDs neotropicais e apresentam escassos endemismos. Esta região necessita de mais esforços de pesquisas para conhecer mais profundamente os elementos da biodiversidade. Neste estudo, também realizamos a caracterização dendro-anatômica do lenho das árvores de 87 espécies, sendo o primeiro registro da anatomia da madeira das árvores dos dois vales. Das análises do lenho das 183 espécies registradas nas florestas do norte e centro do Perú, só 157 apresentam anéis de crescimento e precisam ser analisadas em detalhe com outras pesquisas de desenvolvimento cambial e técnicas tradicionais de análises dendrocronológicas. A derivação desta informação pode alcançar alto impacto em estudos de variabilidade climática e aplicações na conservação. Assim mesmo, a análise preliminar dendrocronológica das taxas de crescimento do tronco revelam que as árvores de Cedrela kuelapensis apresentam as taxas de crescimento mais altas e ressaltam como um excelente recurso para programas de reflorestamento nos vales interandinos, além, das populações endêmicas de Cordia iguaguana e Esenbeckia cornuta são principalmente de exemplares jovens. Esperamos que as informações dos cinco capítulos constituam-se uma eficiente e importante ferramenta para melhorar a gestão dos recursos florestais dos vales estudados. / In this study we analyzed the diversity and endemism of the woody flora of Seazonally dry tropical forests (SDTF) in northern and central Peru. We characterized the diversity of woody plants along the valleys to define the conservation values of the area at the national and international levels. The results indicate that the SDTF s of the Marañón Valley show surprisingly high values in endemics in relation to other SDTF s in Peru and neighboring SDTFs, and the pattern of endemism and population structure of the species varies in geographic and altitudinal grades. In contrast, the SDTFs of the Tambo River Valley, central Peru, are moderately rich in species that average the neotropical SDTFs and have scarce endemism. This region needs more efforts to get to know the elements of biodiversity more deeply. In this study, we also performed the dendroanatomic characterization of 87 species and is the first report of the anatomy of the wood for the two valleys. From the analysis of the wood of the 183 species recorded in the forests of northern and central Peru, only 157 have growth rings and need to be analyzed in detail with other studies of exchange rate development and traditional techniques of dendrochronological analysis. The derivation of this information can reach high impact in studies of climatic variability and conservation applications. Likewise, the preliminary dendrochronological analysis of growth rates reveals that Cedrela kuelapensis showed the highest growth rates and stands out as an excellent resource for reforestation programs in the inter-Andean valleys, in addition, Cordia iguaguana and Esenbeckia cornuta endemic populations are mainly from young individuals. We hope that the information in the five chapters constitutes in efficient and important tool to improve the management of forest resources in the valleys studied.