Especies forestales y O. pyramidale

En el trópico existen especies forestales de rápido crecimiento, con altos rendimientos anuales en volumen (25 mr/ ha/año a 40 mr/ha/año), las cuales pueden utilizarse en el establecimiento de plantaciones forestales que permitan obtener una diversidad de productos forestales maderables, a base de madera o combinados con otros materiales, productos no maderables, pulpa para papel y combustibles (^{Lucia, Argyropoulos, Adamopoulos y Gaspar, 2006}).

Conviene mencionar, dentro de este grupo a O. pyramidale, la cual es una especie pionera de rápido crecimiento, cuya gravedad especifica básica es de 0,10 a 0,17 g/cm³.Además, posee una baja densidad y propiedades mecánicas relativamente altas. Estas características han contribuido a que en la actualidad se emplee la especie para la elaboración de artesanías, salvavidas acuáticos, cajas para el transporte de alimentos y como complemento en la elaboración de muebles e incluso dentro de los automóviles (^{Vásquez, 1997}; ^{Aguirre, 2012}; ^{Borrega, Ahvenainen, Serimaa y Gibson, 2015}).

En la actualidad son muy variados e importantes los usos en los que se aplica la madera de balso como, en la elaboración de bloques encolados de balso (calidad industrial) empleados en la producción de palas de energía eólica, aeronaves, barcos con densidades de 150 Kg/cbm (^{Franco, Burgos, González y Neira-Vera, 2017}).

Con respecto al deterioro de la madera, ^{Chudnoff (1984)} sostiene que O. pyramidale es una especie común en América Tropical, cuya madera es no resistente, alcanzando 4 en una escala de clasificación de nivel de deterioro, en la que 1 es muy resistente, 2 es resistente, 3 es moderadamente resistente y 4 es no resistente. Sin embargo, ^{JUNAC (1988)} en su manual de bases y métodos para preservación de madera de la región de América Latina, la registra en la categoría de resistente, lo que crea una cierta incertidumbre, por lo que se hace necesario emprender investigaciones que diluciden este interrogante.

Por otra parte, la madera de O.pyramidale posee importancia económica y ambiental en la región del Chocó, donde es muy común encontrarla en áreas degradas por minería; sin embargo, aún se desconocen una serie de aspectos como su durabilidad natural, resistencia, entre otros. Por lo tanto, es necesario investigar sobre la durabilidad natural de la madera, ya que es factible potenciar el uso de la misma, en diversas aplicaciones que vayan en mejora de la economía de los pobladores. Considerando que, al interior de las comunidades, tienen por costumbre, cortar los bancos de madera y dejarlos almacenados en el bosque a espera que las fuentes hídricas como ríos y quebradas aumenten su caudal para el posterior desembosque de estos a los sitios de venta de madera, tiempo en el cual la madera puede sufrir procesos de infestación de agentes de deterioro; además de los inconvenientes que se pueden presentar para el aserrado y posterior secado por este tipo de prácticas (^{Martínez, Torres-Torres y Medina, 2015}).

Durabilidad natural de maderas tropicales

De acuerdo con ^{Paes (2002)}, la propiedad de la madera que le confiere resistencia al ataque de agentes degradadores químicos, físicos y biológicos, sin tratamiento ajeno de preservación, se denomina durabilidad natural, la cual depende de la composición química de la pared celular, la presencia de otros compuestos químicos en las cavidades celulares, la permeabilidad, contenido de humedad y temperatura, y por las condiciones finales de uso de la madera.

Por consiguiente, estos agentes, en conjunto o por separado, aceleran el proceso de deterioro de la madera, por lo que la durabilidad de este elemento está influenciada por la interacción de la composición química de sus protectores naturales (extractivos) con las condiciones ambientales (^{Brischke, Meyer y Olberding, 2014}).

Cabe mencionar, además, que dentro de estos agentes que degradan la madera el mayor daño lo ocasionan los hongos xilófagos, responsables de grandes pérdidas económicas, por las afectaciones generadas en la madera, siendo estas principalmente pudriciones, manchas y mohos (^{Guevara y Lluncor, 1993}).

Además, los hongos xilófagos degradan moléculas complejas como la celulosa, las hemicelulosas, las pectinas, el almidón y la lignina. Estos agentes, pueden clasificarse en varios grupos de acuerdo a la forma de vida y al tipo de deterioro que ocasionan. La mayoría de los hongos pudridores pertenecen a la clase Basidiomicetes; dentro de estos, los hongos lignícolas son los más importantes, ya que son capaces de desintegrar las paredes de la célula, desintegrando la lignina por oxidación (pudrición blanca) y la celulosa por hidrólisis (pudrición marrón), cambiando la composición química y las propiedades físicas, mecánicas y anatómicas de la madera. Tal desorganización de la materia, da lugar al estado llamado pudrición. Por ello, el término durabilidad suele asociarse con la resistencia a la degradación fúngica (^{Intini y Tello, 2003}).

En lo que respecta a la especie en estudio, los resultados de investigaciones realizadas conducen hacia algunas propiedades de la madera, las cuales han sugerido el uso que debe dársele; sin embargo, aún se desconocen aspectos como su durabilidad natural puesta en servicio, en lugares con altas temperaturas, precipitación y humedad relativa. De allí, que se hace necesario evaluar esta variable, con el propósito de sugerir usos en lugares que poseen estas particularidades climáticas (^{Arévalo y Londoño, 2005}; ^{WWF, 2013}; ^{MAE y FAO, 2014}).

Área de estudio

El presente trabajo se realizó en el corregimiento de Doña Josefa, ubicado en el municipio de Atrato, Chocó, Colombia a 5°32'60" N y 76°26'65" O (Figura 1). De acuerdo con el sistema de Holdrige, corresponde a la zona de vida de bosque pluvial tropical (bp-T). El sitio de estudio se encuentra a una altitud de 32 m.s.n.m. Posee una temperatura promedio de 26°C, una precipitación media anual superior a los 9.000 mm y una humedad relativa de 88%. La explotación maderera, la agricultura y la minería son las principales actividades económicas que desarrolla la población (^{Bejarano, 2011}).

Fuente: Elaboración propia

Figura 1 Localización del área de estudio.  

Instalación del experimento

Para la evaluación, se utilizó madera de albura de cuatro arboles de la especie O. pyramidale (Balso) de 30 cm de diámetro previamente seleccionados en inmediaciones del municipio de Atrato (Yuto) y Cértegui en el departamento del Chocó, de los cuales, se obtuvieron 3 trozas por árbol, que fueron aserradas en tablones y de los que se obtuvieron al azar 6 listones de 20 cm x 4 cm x 100 cm.

En la preparación del material de evaluación, se empleó la metodología descrita en la Norma ASTM 1758, modificando las dimensiones de las muestras según lo establecido por ^{Márquez, Castro, Ramírez, Gómez, Toro y Velásquez (2009)}. Se prepararon 90 probetas de 30 cm x 4 cm x 1,5 cm (la mayor dimensión paralela a la dirección de las fibras), libre de defectos y ataque de hongos e insectos. Estas se distribuyeron al azar en un terreno previamente adecuado (campo cementerio), bajo tres tipos de cobertura (bajo dosel de árboles BDA, libre exposición LE y bajo sombra de plástico negro BS). En cada uno de estos se establecieron 30 probetas, a las cuales se le enterró el 80% de su longitud con una separación entre probeta de 20 cm. El tiempo de evaluación fue de 36 semanas y el monitoreo se realizó en diferentes etapas de descomposición de la madera, específicamente, después de la semana 9 de exposición.

Determinación del contenido de humedad de la madera

Las probetas fueron pesadas en una Balanza Mecánica Ohaus Triple Pro (peso húmedo) y posteriormente sometidas a un proceso de secado en un horno THERMOLAB - Standard ASTM E 145-94 Type II A, a una temperatura de I03°C ± 2°C durante 48 horas; una vez secas, se determinó su peso seco o final (Ps). Con estos datos se calculó el contenido de humedad inicial de las probetas, empleando la siguiente ecuación (^{De La Cruz, Carrillo, Nájera, Cruz, Hernández y Méndez, 2018}):

Dónde:

La durabilidad natural de la madera se determinó mediante el método cuantitativo. Para tal efecto, se extrajeron 5 probetas de cada tratamiento, a las cuales se les retiró la parte descompuesta. Estas fueron secadas en horno, y posteriormente pesadas nuevamente. Con esta información se determinó la pérdida de peso, mediante la siguiente ecuación (^{De la Cruz et al. 2018}):

Dónde:

Agentes de deterioro de la madera

Siguiendo los criterios sugeridos por ^{Cárdenas y Polanco (2004)}, se realizaron observaciones para determinar la presencia de cromógenos, mohos, grietas orificios u otros defectos causados por los agentes de biodeterioro (hongos e insectos xilófagos). Esta información fue consignada en formularios prediseñados que incluían fecha de presencia y tipo de agente. Esto fue acompañado con colectas de hongos e insectos, que fueron transportados al laboratorio de Sistemas Productivos, donde se identificaron por medio de confrontaciones con el material existente en las colecciones biológicas de la Universidad Tecnológica del Chocó y empleando claves específicas para el grupo biológico (^{Delvare, Aberlenc, Michel y Figueroa, 2002}; ^{Ripa y Luppichini, 2004}; ^{Reyes, 2007}).

Con la información recabada en campo, se elaboraron matrices en las que se definieron los meses en los que se presentaron los ataques de los agentes de biodeterioro, identificando aquellos intervalos en los que se presentaron mayores afectaciones; lo que se acompañó de una descripción de lo observado (^{Alfieri, 2018}).

Procesamiento y análisis de la información

Los datos provenientes de campo fueron organizados en hojas de cálculo de Microsoft Excel, donde se elaboraron matrices que facilitaron su análisis. La pérdida de masa y contenido de humedad fueron analizados en el programa estadístico InfoStat versión libre 2018 por medio de un análisis de varianza para determinar la existencia de diferencia significativa. Para determinar la acción y avance de los agentes de deterioro sobre las probetas, se efectuaron comparaciones del ataque progresivo por mes de cada agente sobre las probetas. Se realizó una valoración cualitativa sobre la durabilidad de la madera basada en la apariencia de las probetas una vez finalizada la evaluación. Los resultados de pérdida de masa fueron cotejados con los rangos de durabilidad natural de la pudrición sugeridos por la norma NTC II27 (Tabla 1).

Tabla 1 Clasificación de durabilidad natural según norma NTC 1127 

Fuente: NTC 1127 (1994)

Contenido de humedad de las probetas al inicio y al final del ensayo

Los resultados del análisis de varianza indican que no existe diferencias significativas entre el contenido de humedad de las probetas ubicadas bajo los tres tratamientos (p= 0,8532), dando esto a entender que en los tres escenarios evaluados (libre exposición, bajo dosel de árboles y bajo plástico negro) la madera contiene y mantiene un nivel de humedad similar, por lo que se puede inferir que bajo las condiciones de estudio esta variable afecta la madera de forma similar; jugando en este aspecto la humedad relativa un papel fundamental, ya que permite la conservación de los niveles de humedad en el ambiente y en los elementos que lo conforman y al mismo tiempo favorece la pudrición y deterioro microbiológico de la madera (^{Mora y Encinas, 2001}; ^{Thybring, 2013}).

Frente a lo anterior, ^{De la Mata (2011)}, indica que en regiones tropicales con altos niveles de humedad relativa y precipitación (como es el caso del área de estudio), es muy común que el agua presente en la madera se encuentre por encima del punto de saturación de la fibra (estado sobres-aturado > 30%), haciendo que la variación en el contenido de humedad sea mayor mientras más esté expuesta la madera al intemperie. Por lo tanto, esta apreciación explica los resultados obtenidos en el presente estudio, donde el mayor contenido de humedad se experimentó en las muestras establecidas a libre exposición (LE) con un aumento promedio de 119,32%, mientras que el menor se registró en las probetas establecidas bajo sombra de plástico negro (BS) con un 90,63%; sin desconocer que no se detectaron diferencias significativas (Figura 2a).

Fuente: Elaboración propia

Figura 2 (a) Contenido de humedad de las probetas al inicio y al final del estudio. (b) Pérdida de masa de las probetas en los tres tratamientos (%).  

Pérdida de masa de las probetas

No se detectaron diferencias estadísticamente significativas entre las tres coberturas evaluadas (p= 0,9696), indicando esto que al poner en uso la madera de O. pyramidale en las condiciones estudiadas su duración sería semejante, por lo que se hace necesario explorar usos de esta especie, en la que la madera no esté en contacto directo con el suelo.

La madera de balso experimentó una pérdida de masa promedio para los tres tratamientos de 60,89%; siendo el tratamiento a libre exposición el que presentó la mayor pérdida con 61,22% y el de bajo dosel el de menor pérdida de masa con un 60,55% (Figura 2b). Estos resultados permiten ubicar a la madera de O. pyramidale en la clasificación más baja de resistencia establecida por la norma NTC 1127 (Tabla 1), siendo esto explicado por el contenido de humedad y la pérdida de masa que experimentaron las probetas, que junto con las condiciones ambientales (precipitación, temperatura y humedad relativa) y los agentes xilófagos determinan la durabilidad de la madera de esta especie (^{Polanco, Caicedo y Beltrán, 2014}).

Lo descrito en el párrafo anterior, valida el concepto expuesto por ^{Chudnoff, (1984)}, quien determinó por apariencia física que la madera de O.pyramidale es poco resistente. Cabe señalar que la afirmación del autor antes mencionado se basó en experimento que no incluía la disposición de la madera en el suelo (campo cementerio), por lo que los resultados aquí presentados se convierten en un punto de partida para la exploración de nuevos usos del balso, especialmente en ecosistemas con altos valores de precipitaciones, humedad relativa y temperatura.

La poca durabilidad de la madera de O. pyramidale, se relaciona con el bajo contenido de extractivos concentrados en el duramen, por lo que no resistente gran parte de los ataques biológicos y a menudo experimenta grandes porcentajes de pérdida de masa (^{Kirker, Bishell y Lebow, 2016}).

El proceso de deterioro en las probetas de O. pyramidalese empezó a evidenciar a partir del mes ocho, resultado que difiere con el obtenido por ^{Toledo (2016)}, quien manifiesta que la madera de esta especie se empieza a deteriorar a partir del mes nueve. Estas diferencias pueden ser explicadas por las diferencias climáticas de ambos estudios, por ejemplo el presente estudio se realizó en un ecosistema con mayores valores de precipitación, humedad relativa y temperatura en comparación con el del autor citado. En tal sentido, ambos resultados sugieren una baja durabilidad de la madera de esta especie, por lo que ^{Honorato, Colotl, Apolinar y Aburto (2015)} sugieren que si se pretende potenciar su uso, se deben tomar medidas que vayan en dirección de la preservación de la madera antes de ponerla en servicio para alargar la vida útil de las piezas.

El resultado antes descrito contribuye para que en la región se estructuren paquetes tecnológicos en los que se incluya la inmunización de las piezas a colocar en servicio de la especie, con productos que cumplan la función de proteger las piezas a utilizar, con el objetivo de darles una mayor vida útil.

Agentes de deterioro en la madera

El pico en las mediciones se identificó entre diciembre de 2017 y enero de 2018 con 43 y 29 ataques respectivamente; mientras que la menor incidencia de agentes se evidenció entre septiembre y octubre de 2017 con 1 y 4 ataques respectivamente (Figura 2a). Estos resultados contrastan con lo reportado por ^{Ruan, Song, Hu, Han, y Zhang (2015)}, quienes encontraron ataques bajos por termitas en madera en enero y febrero y altos en septiembre y octubre en áreas subtropicales en China. El mes de menor ataque se presentó en septiembre con 1 ataque ocasionado por himenóptero que fue el agente que ocasiono menores afectaciones.

Las muestras fueron atacadas de forma selectiva por hongos cromógenos, termitas (Heterotermes sp.), insectos del orden himenóptero e interperismo (Figura 3b). En este sentido, las observaciones señalan que los agentes abióticos (clima), fueron los primeros en afectar la madera de O. pyramidale, luego se presentaron las perforaciones por algunos hymenópteros (Figura 4), después se pudieron apreciar ataques por hongos de tipo cromógeno (Figura 5a) y por último las termitas (Figura 6), coincidiendo esto con los resultados obtenidos por Cárdenas y Polanco (2004), quienes encontraron que las perforaciones de insectos y la pudrición de la madera, aparecen cuando ya ha habido ataque cromógeno (tal como se evidencia en la Figura 5a), lo cual es favorecido por las condiciones climáticas del lugar.

Fuente: Elaboración propia

Figura 3 (a) Meses en que ocurrieron los ataques. (b) Ataques por hongos, termitas (Heterotermes sp.) e himenópteros 

Fuente: Elaboración propia.

Figura 4 (a) Himenóptero de la familia Véspidae que atacó la madera de balso. (b) Adulto emergiendo por galería construida en probeta. (c) Perforación hecha por himenóptero  

Fuente: Elaboración propia

Figura 5 (a) Hongos cromógenos en madera. (b) Penicillim sp. en las probetas de balso  

Frente a los agentes de biodeterioro, los encontrados en este estudio son similares a los reportados por ^{Moreira (2013)}, quien además, afirma que dentro de los agentes biológicos, la madera de O. pyramidale es más susceptible al ataque de termitas y hongos (los primeros en atacar la probetas en el presente estudio), lo que hace que sea poco durable.

Conviene subrayar, que las afectaciones provocadas por insectos del orden himenóptero difieren de lo reportado por ^{Cárdenas y Polanco (2004)}, y esto pudo estar relacionado con la facilidad de penetración a la estructura de la madera por su aparente baja densidad cercana a 2.0 g/cm³. Basado en esto, Toledo (2016) sugiere que los orificios dejados por estos insectos favorecen la presencia de otros agentes de biodeterioro (^{De la Cruz et al. 2018}), tal y como sucedió en el presente estudio, donde los orificios dejados por insectos del orden Himenóptero, fue aprovechado principalmente por los hongos.

Los ataques por hongos se observaron desde la línea de tierra (nivel de superficie del suelo) hacia arriba, alrededor de unos 5 cm en las probetas afectadas. Estos ataques se presentaron en 75 muestras correspondientes al 83% de las 90 probetas establecidas (Figura 3 y 5).

Al final del estudio, el mayor grado de descomposición se obtuvo en las probetas establecidas a libre exposición. Este comportamiento se puede deber a las condiciones climáticas del área de estudio, específicamente la precipitación y la humedad relativa (superior a 8000 mm anuales y 88%, respectivamente). Referente a esto ^{Polanco et al. (2014)}, indican que las altas temperaturas, gran pluviosidad y alta humedad relativa favorecen la presencia de hongos xilófagos.

Es de anotar, que los hongos del genero Penicillim colonizan fácilmente en la mayoría de los casos las maderas de especies tropicales, debido al tipo de lignina presente; varios estudios han demostrado que la lignina tiposiringil presente en este grupo de especies es más fácil de degradar enzi-máticamente que la lignina guayacil por los hongos de este género (^{Eriksson, Blanchette, y Ander, 1990}). En términos generales, en estas maderas las vías de penetración inicial así como los patrones de crecimiento de Penicillim se dan a través de los vasos, parénquima radial y axial. En el caso de la especie O. pyramidale, se evidencia la presencia de hongos de este género (Figura 5), los cuales se caracterizan por generar colores blancos y negros en la madera (^{Trujillo, 2007}).

Fuente: Elaboración propia

Figura 6 Afectaciones por termitas (Heterotermes sp.) en madera de balso