E4 Mecánico Estructural

Tópico

La biomecánica vegetal explica cómo los tejidos vegetales logran sostener su propia estructura y resistir las cargas externas que actúan sobre ellos, y lo hace de dos maneras distintas según el tejido esté lignificado o no: los tejidos lignificados, como la madera del tallo de un árbol, resisten mediante la resistencia mecánica de su propio material, mientras que los tejidos no lignificados, como el tallo de una hierba, resisten mediante el turgor de sus células. Las propiedades mecánicas de los tejidos vegetales se explican, en cada caso, siguiendo por separado cada una de estas dos vías.

En los tejidos lignificados, la resistencia de la madera como material proviene de un compuesto de celulosa y lignina: dentro de la madera, la celulosa aporta fibras que resisten la tensión y la lignina rellena y rigidiza el espacio entre esas fibras, y cuanto más lignina se deposita junto a la celulosa dentro del tejido leñoso, mayor es la resistencia de la madera resultante.

La resistencia de la madera del tallo se pone a prueba cuando el viento aplica una carga sobre ese tallo, y esa carga de viento puede desestabilizar al tallo de dos maneras distintas: por flexión, cuando el tallo se dobla porque la carga de viento actúa perpendicular a su eje, o por pandeo, cuando el tallo se curva lateralmente de manera súbita porque una carga de viento que actúa a lo largo de su propio eje supera la capacidad del tallo para mantenerse recto. Tanto la flexión como el pandeo dependen de la resistencia de la madera del tallo: cuanto mayor es la resistencia de la madera, más carga de viento puede el tallo resistir antes de que la flexión o el pandeo lo desestabilicen.

La resistencia de los árboles a las tormentas depende, en definitiva, tanto de la densidad de la madera como de la geometría del tallo: una mayor densidad de la madera eleva la resistencia de la madera frente a la flexión y el pandeo, y una geometría del tallo con mayor diámetro basal distribuye la carga de viento sobre una sección más ancha, de modo que ambas propiedades densidad de la madera y geometría del tallo determinan juntas cuánta carga de viento resiste el árbol antes de que su resistencia de la madera se vea superada.

En los tejidos no lignificados, en cambio, la rigidez de tejidos no lignificados no proviene de un material resistente como la madera, sino del turgor: la presión que el agua ejerce desde el interior de cada célula contra su propia pared celular mantiene a esa pared celular tensa, y cuanto mayor es el turgor de las células de un tejido no lignificado, mayor es la rigidez de tejidos no lignificados que resulta de ellas.

Ese mismo turgor, sostenido por la presión hidrostática del agua dentro de cada célula, es lo que mantiene la postura erecta de las hierbas: sin turgor, las células de una hierba pierden su rigidez y el tallo de la hierba se dobla sobre sí mismo, incapaz de sostener su propia postura erecta sin la presión hidrostática que normalmente lo mantiene tenso.

En definitiva, la biomecánica vegetal explica con un mismo marco dos estrategias estructurales distintas: la resistencia de la madera, sostenida por el compuesto de celulosa y lignina y modulada por la densidad de la madera y la geometría del tallo, es la que determina la resistencia de los árboles a las tormentas, mientras que el turgor, sostenido por la presión hidrostática, es el que determina la rigidez de tejidos no lignificados y mantiene la postura erecta de las hierbas.

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