Fluxo de trabalho avançado para usar núcleos de incremento de alta qualidade - Novas técnicas e dispositivos

A pesquisa dendroecológica é baseada em várias características dos anéis de crescimento em árvores, tanto anuais quanto de outra forma. A dendrocronologia da disciplina “precursora” foi estabelecida usando variações de largura de anel como parâmetro para simplesmente datar os anéis e, como resultado, estabelecer longas cronologias. Portanto, várias outras características, como variações de densidade, concentrações isotópicas ou características anatômicas da madeira, são usadas para correlacionar anéis únicos ou sua estrutura e conteúdo a parâmetros ambientais para entender melhor o impacto das condições ambientais no crescimento das árvores ao longo do tempo.

A dendroecologia, assim como a dendroclimatologia, tem ganhado importância na pesquisa ambiental, principalmente na reconstrução de condições climáticas passadas ^1,2,3. Para isso, os anéis de inúmeras árvores devem ser analisados em detalhes. Embora existam algumas técnicas para determinar a largura e a densidade dos anéis das árvores (por exemplo, por meio da tecnologia de ondas acústicas⁴ ou resistência à perfuração^5,6), até o momento^, não existe um método “não destrutivo” confiável para extrair as características dos anéis das árvores. Para análises muito detalhadas das características dos anéis dentro de uma árvore, ou para estimar o incremento da área basal, seria melhor cortar discos das árvores de interesse⁷. Isso exigiria o corte de todas as árvores potenciais de interesse para análises específicas. Tendo em conta o grande número de árvores analisadas em todo o mundo a cada ano, esta estratégia de amostragem não é praticável. Independentemente de desperdiçar uma quantidade incrível de recursos, essa estratégia é simplesmente muito cara. Devido a isso, o uso de corers de incremento foi estabelecido como uma técnica de amostragem padrão em pesquisas de anéis de árvores⁸. O uso de corers incrementais permite uma extração minimamente invasiva de núcleos de madeira dos caules, partindo da casca e atingindo (em casos ótimos) a medula da árvore⁹.

Embora o coring cause uma lesão no caule – um buraco com um diâmetro de ~ 1 cm – as árvores são capazes de fechar essa ferida através do aumento da formação de madeira nas proximidades do orifício do núcleo. Uma desvantagem, além do próprio furo, é a ocorrência de uma “zona de compartimentalização”, uma área ao redor do orifício onde as células são preenchidas por fenóis para evitar a potencial disseminação de fungos a partir do buraco^10,11. Até onde sabemos, ainda não há evidências de que o aumento do coring cause um aumento significativo da frequência de decomposição das árvores, pelo menos em povoamentos florestais de alta altitude não perturbados para Picea abies¹² e várias espécies de madeira de lei em uma floresta temperada¹³.

Embora esse padrão de amostragem tenha sido aplicado por décadas em todo o mundo, alguns problemas ainda permanecem. Um deles é o fato de que os núcleos têm que ser levados à mão sem qualquer suporte mecânico, o que leva muito tempo e é bastante exaustivo depois de um tempo. Para facilitar a amostragem, várias estratégias (mais ou menos praticáveis) têm sido testadas, como o uso de motosserras equipadas com um corer em vez da corrente^14,15,16,17. O uso de motosserras foi preferido às brocas porque estas últimas não eram suficientemente poderosas; no entanto, essa ideia não pegou devido ao grande peso da motosserra e ao combustível necessário.

Nos últimos anos, as técnicas anatômicas da madeira evoluíram significativamente e foram integradas aos estudos dendroecológicos^18,19. No entanto, a capacidade de analisar parâmetros anatômicos da madeira por longos períodos cortando microseções de núcleos de incremento resultou em problemas inesperados. Frequentemente, as microseções retiradas dos núcleos se quebravam em pequenos pedaços, o que impossibilitava a produção de cortes coerentes (Figura 1). Este problema foi causado pela técnica manual de coring árvores e corers não afiados. O estresse mecânico exercido sobre a madeira durante a perfuração resultou em micro rachaduras dentro do núcleo. Essas microfissuras nunca foram notadas durante o exame macroscópico dos núcleos de incremento e, portanto, nunca apresentaram um problema.

O coring manual é feito colocando a alça na extremidade traseira do corer, pressionando a ponta com a rosca na haste e começando a girar a alça até que o corer tenha perfurado um pouco mais da metade do diâmetro do caule. Ao fazer isso, a ponta do corer é (obviamente) fixada na haste, mas a extremidade traseira do corer girada pela alça está sempre se movendo para o lado ou para cima e para baixo, pelo menos até que a cabeça da broca esteja totalmente aparafusada no porta-malas, dando mais orientação e estabilidade ao corer. Como resultado da alta pressão e do movimento do corer, os núcleos de incremento são distorcidos com frequência no extremo externo ~5 cm (Figura 1). Mesmo que o atrito durante o giro seja reduzido ao mínimo, outro processo está exercendo tensão no núcleo de incremento dentro do corer. A coragem manual não permite um movimento contínuo da aresta de corte do corer dentro da haste. Pode-se fazer um máximo de uma volta completa, antes de ter que parar para mudar a aderência e, em seguida, continuar a perfuração. Cada vez que a rotação é reiniciada, o núcleo é ligeiramente torcido até que o atrito seja superado e a broca gire novamente. Essas tensões mecânicas potencialmente causam rachaduras microscópicas na estrutura dos núcleos.

Este estresse mecânico é ainda aumentado quando a aresta de corte do corer não é afiada. Um sinal visível para um corer não afiado é uma superfície de núcleo irregular, mostrando muitas rachaduras ao longo de toda a sua extensão²⁰ (Figura 2). A frequência de afiação depende da densidade das árvores a serem coradas e dos minerais ou areia presentes na casca da árvore a ser corada. Em uma nota geral, não se deve assumir que os novos corers são afiados. Até o momento, o afiamento de um corer quase nunca é feito em campo devido à dificuldade dele, já que isso tem que ser feito à mão e precisa de muita experiência^11,20.

Para resumir, o corte manual e as arestas de corte não afiadas resultam em micro rachaduras que ocorrem nos núcleos retirados. Até o momento, esses problemas não foram analisados sistematicamente, nem foram feitas tentativas de encontrar soluções. Este trabalho apresenta um protocolo para superar esses obstáculos, comparando a técnica de coring manual com a aplicação de uma nova técnica. Propomos o uso de uma broca sem fio equipada com um adaptador especial para um correlacionador de incremento. Apresentamos até que ponto os problemas são minimizados ao corear uma árvore, bem como o efeito do coring mecânico contínuo na preparação de microseções longas. Este protocolo inclui a preparação de micro seções longas usando uma fita solúvel em água como auxiliar de suporte e um procedimento para afiar os corers no campo.