Análisis del núcleo del árbol con tomografía computarizada de rayos X

Resumen

Aquí mostramos cómo procesar núcleos de árboles con una cadena de herramientas de tomografía computarizada de rayos X. A excepción de la extracción química para algunos fines, no se necesita ningún tratamiento físico de laboratorio adicional. La cadena de herramientas se puede utilizar para estimaciones de biomasa, para obtener datos MXD/ancho de anillo de árbol, así como para obtener datos cuantitativos de anatomía de la madera.

Resumen

Se presenta una cadena de herramientas de tomografía computarizada (TC) de rayos X para obtener el ancho del anillo del árbol (TRW), la densidad máxima de la madera tardía (MXD), otros parámetros de densidad y datos cuantitativos de la anatomía de la madera (QWA) sin la necesidad de un tratamiento de superficie intensivo en mano de obra ni ninguna preparación de muestra física. En este caso, la atención se centra en los núcleos de incremento y los procedimientos de escaneo con resoluciones que van desde 60 μm hasta 4 μm. Se definen tres escalas en las que se debe observar la madera: (i) escala entre anillos, (ii) escala de anillos, es decir, análisis de anillos de árboles y escala de densitometría, así como (iii) escala anatómica, esta última acercándose a la calidad convencional de sección delgada. Los portamuestras diseñados a medida para cada una de estas básculas permiten el escaneo de alto rendimiento de múltiples núcleos de incremento. Se desarrollaron específicamente una serie de rutinas de software para tratar de manera eficiente las imágenes de TC de rayos X tridimensionales de los núcleos de los árboles para TRW y densitometría. En este trabajo se explican brevemente los principios básicos de la TC, necesarios para una correcta comprensión del protocolo. Se presenta el protocolo para algunas especies conocidas que se utilizan habitualmente en dendrocronología. La combinación de estimaciones aproximadas de densidad, datos TRW y MXD, así como datos cuantitativos de anatomía, nos permite ampliar y profundizar los análisis actuales para las reconstrucciones climáticas o la respuesta de los árboles, así como desarrollar aún más el campo de la dendroecología/climatología y la arqueología.

Introducción

La densidad de la madera es una variable fácil de medir¹ que refleja las propiedades anatómicas y químicas de la madera². En las estimaciones de biomasa aérea, la densidad de la madera es una variable de peso importante ^3,4,5, que se multiplica por las dimensiones del árbol y un factor que representa el contenido de carbono de la madera. La densidad de la madera está estrechamente ligada a las propiedades mecánicas de la madera⁶ y refleja la historia de vida de un árbol⁷.

Protocolo

1. Muestreo de núcleos

1. Pruebe el árbol con un barrenador Pressler. Consulte referencias sobre cómo extraer el núcleo de un árbol manualmente³⁹. Esta cadena de herramientas se presenta para núcleos de 5,15 mm.
2. Coloque los corazones de los árboles sin pegar en pajitas de papel de 6 mm o en cualquier otro receptor que no requiera pegamento. No pegue los núcleos de los árboles en un soporte de madera. Si los núcleos ya estaban montados, desmóntelos con bisturí/sierra o disolvente, según el tipo de pegamento.
3. Evite envolverlos en tubos de plástico, trate de secarlos primero para evitar el crecimiento de....

Discusión

Pasos críticos dentro del protocolo
Los pasos críticos dentro del protocolo incluyen el manejo adecuado del barrenador de incremento para obtener núcleos de incremento de alta calidad (paso 1.1. y ver³⁹) para evitar pedazos y piezas. A continuación, es esencial que los núcleos se dejen sin montar (pero ver²⁶), tanto para la inserción en el portamuestras (Figura 5, ver²¹) como para la correcta extracción de resi.......

Materiales

Name	Company	Catalog Number	Comments
6 mm paper straws	http://artstraws.com/education/product/artstraws-thick-asst-cols/		Coring
Aluminium core holders
ASTM standard ASTM D 1107 – 96
Cardboard postal tubes	https://www.rajapack.co.uk/envelopes-mailing-bags/postal-tubes/1-5-2mm-brown-cardboard-postal-tubes_PDT05623.html
Column drill
Computer hardware for reconstruction and analysis			X-ray CT scanning
Cooling
Drying oven
Ethanol
Flask for under soxhlet (2000 ml)
Floral foam	https://www.oasisfloral.eu/		Sample holder type 1
Glass beads to fill void volume of Soxhlet to save solvent
Glue
Hot water bath	https://www.memmert.com/products/water-baths/water-bath/#!filters=%7B%7D		Soxhlet extraction
Increment borer	https://haglofsweden.com/project/increment-borers/
Plastic cylinder	Moonen et al. 2022		Sample holder type 2
Plastic cylinders
Reservoir
Tailored soxhlet apparatus
Toluene
Water pump
X-ray CT scanner