El factor forma de los árboles

Escrito por David Eduardo Dávila Molina y Leonel López Toledo

Los árboles son seres vivos que generalmente podemos distinguir a simple vista mientras nos movemos, ya sea camino a la escuela, al trabajo, en reuniones con amigos o al viajar fuera de la ciudad. Los conseguimos de forma individual o conformando extensos bosques, los cuales pueden contener una sola especie de árbol o varias que coexisten. En este artículo, además de describir sus principales funciones, nos interesa darte a conocer la importancia que tiene la forma de un árbol, en particular la de sus troncos, los cuales presentan diversas formas geométricas que al estudiarse, dieron origen a las ciencias forestales con fines de su explotación, descubriendo así, el factor de forma.

Las funciones de los árboles

Estos majestuosos seres tienen funciones benéficas para el ambiente de nuestro planeta, especialmente porque capturan el dióxido de carbono (CO2) que mediante la fotosíntesis, se transforma en carbohidratos —su principal nutriente—, para finalmente liberar oxígeno (O2). Otra importante función es la regulación del agua por el proceso de la respiración y la transpiración, que junto con la evaporación del agua del suelo y los cuerpos de agua como ríos y océanos, forman el concepto denominado «evapotranspiración», con el que ayudan a mantener el ciclo del agua en el planeta.

Además, los árboles proporcionan sombra y un microclima, por lo que funcionan como ecosistemas de los diversos organismos, tales como microorganismos del suelo, plantas y animales. También apaciguan las corrientes de viento y agua, previniendo la erosión del suelo. Asimismo, la mayoría aportan alimento a la fauna, ya sea con sus hojas, tallos, flores, frutos y semillas.

La utilidad que los árboles han aportado a la humanidad desde hace miles de años, es principalmente su madera y los usos que se le dan a este recurso, utilizado mayormente como materia prima en la industria de la construcción, mueblería, textil, alimenticia, química y farmacéutica.

 Manejo forestal (Fotografía: Dávila Molina D.E.)

La Revolución Industrial y las ciencias forestales

La explotación maderera y de otros recursos naturales, aumentó con la llegada de la Revolución Industrial a mediados del siglo XVIII, generando una gran deforestación de extensas áreas de bosques y aumentado la liberación y producción de gases de efecto invernadero, ocasionando un proceso de pérdida de especies de fauna y flora a un ritmo más acelerado. La sobreexplotación de los bosques, trajo consigo el desarrollo de las ciencias forestales, teniendo como necesidad la cuantificación de los recursos arbóreos disponibles en los bosques y la madera ya extraída de ellos, con el fin de llevar un control que inicialmente fue puramente económico, dejando de lado la parte ecológica.

Para lograr las cuantificaciones de madera, sus productos primarios y secundarios en los árboles, fue necesario recurrir a las ciencias básicas como la Química, Física y Matemáticas. Uno de los grandes obstáculos fue la forma de los árboles, tanto en sus copas como en sus tallos, conocidos generalmente como troncos, que son los de mayor importancia para la industria en general.

Para dar una solución a este problema, fue necesario fundar la primera escuela forestal en Alemania, en 1811, donde se generaron teorías que relacionaron las formas de los tallos de los árboles, con figuras geométricas conocidas tales como el cilindro, paraboloide, cono y neiloide, ya que todos los árboles presentan una reducción en su diámetro o grosor a medida que aumenta su altura. Es decir, su grosor en la base o parte baja del árbol, es más gruesa que en la punta o parte más alta. A esta reducción progresiva en el área de las ciencias forestales, se le llamó ahusamiento, y en el área matemática para los cálculos de volumen, se asignó como una variable adicional a las formas geométricas antes mencionadas, y se le ha denominado factor de forma.

 

Las formas geométricas de los tallos de los árboles

Las principales figuras geométricas determinadas en los tallos de los árboles son el cilindro, cono, paraboloide y neiloide, las cuales se pueden encontrar distribuidas en un mismo tallo de árbol o a veces dos de ellas, o incluso una sola como el paraboloide.

 

La figura de neiloide se encuentra generalmente en la base de los árboles y se produce por la transición que hay de raíz a tallo, siendo una característica particular de muchas especies tropicales como las latifoliadas que predominan en las zonas tropicales y subtropicales del planeta. Esta forma no siempre se presenta en todos los árboles, ya que depende del lugar donde se encuentren y las condiciones climáticas a las que se enfrentan durante su desarrollo. Los casos donde es poco probable encontrar este tipo de figura es en las coníferas que predominan en las zonas templadas y frías del globo terráqueo, como los pinos y los cedros.

 

Las figuras cilíndricas se encuentran comúnmente en la parte central de los tallos de los árboles más longevos, los cuales ya han culminado su etapa de desarrollo, donde la competencia por la luz era su prioridad, estimulando el crecimiento en altura y ancho de sus ramas (árboles tropicales o latifoliadas).

 

Las figuras geométricas de cono y paraboloide se sitúan hacia las partes terminales o puntas de los tallos, siendo más común encontrarlas en el último tercio de las coníferas. En especies de árboles tropicales pertenecientes a la familia Malvaceae como el género Ceiba, se presenta la forma paraboloidal en casi todo su tallo a diferencia de las coníferas, una forma muy rara de encontrarla y de ser así, generalmente se presenta por factores externos y no por su herencia genética.

 

A partir de estos conocimientos, varios estudiosos de las ciencias forestales como Smalian, Huber, Hohenadl, Kunze, Schiffel, Jonson, Prodan y Newton, entre otros, generaron fórmulas matemáticas que relacionan las figuras geométricas con fórmulas de volumen, una de estas, es la fórmula generalizada por Riecke (1940). Con estas fórmulas se definieron los valores del factor de forma de los árboles como una relación entre el volumen calculado del tallo y el volumen de la figura geométrica usada como referencia (cilindro, cono, paraboloide o neiloide). El cilindro es el más usado para establecer los estándares regionales e internacionales en la mayoría de casos. La fórmula establecida se presenta a continuación.

                   

                                    Volumen calculado con un método de autor específico

   Factor de forma=     ______________________________________________

                                     Volumen de la figura geométrica de referencia

                            

 

Factor forma y el manejo forestal

En la actualidad, el avance de métodos matemáticos y conocimientos sobre la biología de las especies arbóreas y las leyes decretadas en cada país sobre el uso del bosque, han llevado a la creación de una rama de las ciencias forestales, conocida como manejo forestal, que es utilizado tanto para aprovechamiento sostenible de bosques como para la conservación y protección de los mismos, buscando satisfacer las necesidades de la sociedad actual y previendo las necesidades de las generaciones futuras.

 

Los factores de forma se mantienen en las especies

La tendencia en el factor de forma se debe a la ontogénesis de las especies, un proceso de desarrollo por el que todos los seres vivos pasamos desde nuestra fecundación hasta nuestra muerte. La morfogénesis que hace parte de la ontogénesis, permite a los seres vivos definir su forma, entonces los árboles no están exentos de ello y la forma con tendencia cónica de las coníferas y con pocas ramas o no muy largas, se debe a que estas procuran ganar altura desde sus etapas tempranas hasta iniciar su edad adulta. Es en la madurez donde empiezan a ganar grosor en el tallo de una forma más uniforme, lo contrario pasa con las latifoliadas que tienden a ganar robustez desde edades juveniles y generan ramas extensas y frondosas, ya que son de un crecimiento lento. Esto a su vez, se refleja en un factor de forma con tendencia más cilíndrica.

De lo anterior podemos concluir, que el factor de forma es una característica codificada en el material genético de las especies y que los factores externos medioambientales, pueden generar cambios en la madera, volumen del tallo, largo o altura del árbol, pero la tendencia del factor de forma es poco probable que sea afectada. Asimismo, el manejo forestal es una herramienta fundamental para el sostenimiento de los bosques existentes y, para tener un bosque conservado y en buen estado, es necesario intervenir mediante el manejo forestal.

Para Saber Más: 

Aguirre-Calderón, O. A. (2015). Manejo forestal en el siglo XXI. Madera y Bosques, 21, 17-28. http://www.scielo.org.mx/scielo.php?script=sci_arttext&pid=S1405-04712015000400002

 

Cruz de León, G. y Cruz de León, J. (2006). The segmental conic model for forest measurements. Madera y Bosques, 12(2), 91-96. http://www.scielo.org.mx/scielo.php?script=sci_abstract&pid=S1405-04712006000200091&lng=es&nrm=iso&tlng=en

 

Díaz-Gustavo, G., Martínez-Salvador, M., García-Hernández, J., Norzagaray-Campos, M., Luna-González, A. y González-Ocampo, H. (2015). Carbon Sequestration of Caesalpiniaplatyloba S. Watt (Leguminosae) (Lott 1985) in the Tropical Deciduous Forest. 10(5), e0125478 DOI:10.1371/journal.pone.0125478. https://journals.plos.org/plosone/article?id=10.1371/journal.pone.0125478

 

David Eduardo Dávila Molina. Estudiante del Programa Institucional de Doctorado en Ciencias Biológicas, opción en Ciencias Agropecuarias, Forestales y Ambientales del Instituto de Investigaciones Agropecuarias y Forestales de la Universidad Michoacana de San Nicolás de Hidalgo.

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Leonel López Toledo. Profesor-Investigador del Laboratorio de Ecología Vegetal del Instituto de Investigaciones sobre los Recursos Naturales de la Universidad Michoacana de San Nicolás de Hidalgo.

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