Le piante come fonte di materiali

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1 Le piante come fonte di materiali

2 Quali materiali? Fibre tessili cotone canapa lino Carta Legno Pigmenti

3 Fibre tessili Lo sfruttamento dei vegetali per ottenere tessuti risale ad epoche molto lontane raffigurazioni artistiche Reperti tessili sono sporadici condizioni di aerobiosi condizioni di anaerobiosi La conoscenza del materiale costitutivo di un manufatto tessile è fondamentale per la conservazione delle opere d arte Contesti storici Contesti archeologici

4 Ma da quali parti della pianta deriva il materiale tessile? Fibre collenchimatiche sclerenchimatiche liberiane xilematiche Un po di istologia e di anatomia vegetale

5 La parete della cellula vegetale parete primaria

6 e parete secondaria modificazioni lignificazione

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8 TIPI DI TESSUTI Tessuti meristematici o embrionali Complessi cellulari composti da cellule che partecipano a svolgere un unica funzione Composti da cellule specializzate per la divisione cellulare Tessuti meristematici primari presenti nell embrione, attivi per tutta la vita della pianta, originano i tessuti primari, sono apicali o intercalari Tessuti meristematici secondari non presenti nell embrione, originano da cellule già differenziate, originano i tessuti secondari, sono laterali Tessuti definitivi o adulti Composti da cellule differenziate con funzioni specifiche Tessuti semplici 1 solo tipo cellulare Tessuto parenchimatico Tessuto meccanico Tessuti complessi Più tipi cellulari Tessuto tegumentale Tessuto conduttore Tessuto secernente

9 Tessuto parenchimatico Classificazione su base funzionale: 1) Parenchima fotosintetico 2) Parenchima aerifero 3) Parenchima di riserva 4) Parenchima acquifero Differenziamento di tessuti parenchimatici spazi intercellulari di origine schizogena (=scollamento della lamella mediana)

10 Tessuto meccanico Funzione di sostegno 2 tipi : collenchima e sclerenchima Collenchima Caratteristiche funzionali: Plasticità Capacità di rigenerazione Trasparenza

11 Tipi di collenchimi (a seconda della disposizione degli ispessimenti della parete cellulare) ) : 1. Collenchima angolare (e.g. Begonia, Cannabis, Apium) 2. Collenchima lamellare (e.g. Sambucus, Rhamnus) 3. Collenchima lacunare (e.g. Salvia, Malva) 1. angolare 2. lamellare 3. lacunare

12 distinzione fra pareti e lumi cellulari tipico aspetto del collenchima in un preparato microscopico le pareti appaiono chiare ed i lumi cellulari scuri

13 Collenchima Caratteristiche citologiche a) Cellule vive a maturità b) Ispessimenti localizzati della parete primaria pecto-cellulosica cellulosica. Fibrille di cellulosa in struttura elicoidale (45% pectina,, 35% emicellulose,, 20% cellulosa) lamella mediana pareti lume cellulare

14 Localizzazione del collenchima nella pianta apici del germoglio giovani piccioli costo metabolico giustificato

15 Tessuti meccanici nel fusto in posizione periferica

16 Riassumendo a) Tessuto di sostegno di organi giovani in rapido accrescimento (Plasticità della parete cellulare) b) Capacità di sdifferenziarsi e riprendere attività mitotica (e.g in seguito a lesioni) c) Possibile attività fotosintetica (cloroplasti spesso presenti, parete trasparente alla luce)

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18 Collenchima epidermide con cuticola collenchima lamellare

19 Collenchima epidermide collenchima angolare

20 Collenchima cuticola epidermide collenchima angolare

21 Collenchima angolare - Picciolo di ninfea - epidermide lume cellulare ispessimento di parete cloroplasti

22 Collenchima angolare - Picciolo di prezzemolo - epidermide collenchima subepidermico clorenchima

23 Collenchima associato ai fasci vascolari collenchima vasi xilematici

24 Sclerenchima parete primaria + parete secondaria lignificata Caratteristiche funzionali: Elasticità Perdita della capacità di rigenerazione Protezione chimico-fisica

25 Sclerenchima 2 tipi cellulari: -fibre: lunghe -sclereidi:: corte per entrambi: pareti secondarie ispessite e lignificate

26 - Fibre: : lunghe e flessibili presenti dove sono necessari sostegno e flessibilità Es. legno (sostegno ed elasticità) corteccia (resistenza ai parassiti) - Sclereidi: : corte e isodiametriche tessuto duro e rigido (pareti robuste orientate in tutte le direzioni dello spazio) Es. gusci delle noci di cocco noccioli di ciliegie e pesche polpa della pera

27 Tipi di sclereidi brachisclereidi osteosclereidi macrosclereidi astrosclereidi tricosclereidi Brachisclereidi (es. polpa della pera) Macrosclereidi (es. tegumenti di semi di leguminose) Astrosclereidi (es. Ninfea, Camelia) Osteosclereidi (es. semi di Pisum) Tricosclereidi (es. foglie ulivo)

28 Sclerenchima Caratteristiche citologiche: a) Cellule morte a differenziamento avvenuto b) Parete secondaria: - la cellulosa è la componente più abbondante (75-90%). - deposizione di lignina (18-35%) c) Rimangono piccole aree prive di parete secondaria e ricche di plasmodesmi (punteggiature, porocanali)

29 Riassumendo a) Tessuto di sostegno di organi maturi, compare a partire dalle Felci (elasticità della parete cellulare) b) Tessuto con differenziamento in genere terminale (incapacità di sdifferenziarsi) c) Protezione meccanica e chimica (barriera impermeabile all acqua, lignina indigeribile per gli animali)

30 Brachisclereidi - Isole petrose nella polpa di pera - cellula parenchimatica isola petrosa

31 Brachisclereidi - Isole petrose nella polpa di pera - brachisclereide parete II lume cellulare porocanali

32 Brachisclereidi - Endocarpo di Prunus - parete II lume cellulare porocanali

33 Astrosclereidi - Foglia di ninfea - astrosclereide cristalli di ossalato di calcio spazio intercellulare cellula parenchimatica

34 Astrosclereidi - Picciolo di ninfea - astrosclereide spazio intercellulare

35 Astrosclereidi - Picciolo di ninfea - astrosclereide cellule parenchimatiche cristalli di ossalato di calcio spazio intercellulare

36 Sclerenchima (Fibre) - Fusto di Ephedra - parenchima corticale fasci di fibre midollo

37 Sclerenchima (Fibre) - Fusto di Ephedra - parenchima corticale fibre xilema floema

38 Fibre - Sezione longitudinale - epidermide floema fibre tracheidi con ispessimenti spiralati parenchima

39 Sclerenchima - Fasci di fibre nel fusto di papiro - epidermide con cuticola fasci di fibre clorenchima floema metaxilema lacuna protoxilematica fibre

40 Tessuto conduttore Xilema Trasporto di acqua e Sali minerali (linfa grezza) ) Floema Trasporto di zuccheri (linfa elaborata) )

41 Caratteristiche degli elementi di conduzione Xilema - Sistema di tubazioni cave perdita del citoplasma Floema - Sistema di tubazioni piene mantenimento del citoplasma -Elementi sottoposti a tensione ispessimenti di parete (lignificati) - Elementi sottoposti a pressione mancano ispessimenti di parete

42 Caratteristiche del tessuto Sono entrambi tessuti complessi formati da tipi cellulari con funzioni e caratteristiche diverse: 1. Elementi vascolari (funzione di conduzione) 2. Cellule parenchimatiche (funzione di conduzione, riserva) 3. Fibre (funzione( di sostegno)

43 Xilema 2 tipi di cellule conduttrici: Tracheidi e Trachee parete cellulare ispessita e lignificata

44 Differenziazione di una tracheide Ispessimento anulare Ispessimento elicoidale Ispessimento scalariforme Ispessimento reticolato Ispessimento punteggiato

45 1. Tracheidi danno luogo a vasi chiusi Diametro massimo: 50µm fusiformi, molto allungate parete primaria continua mai perforata Sono presenti in tutti i gruppi di piante vascolari. Nelle Pteridofite e Gimnosperme sono l unico tipo cellulare presente

46 2. Trachee danno luogo a vasi aperti Diametro µm possono essere allungate e fusiformi, ma più spesso corte e larghe (articoli dei vasi) le pareti trasversali sono perforate Sono presenti in quasi tutte le Angiosperme

47 2 tipi di cellule conduttrici sono cellule vive, formazione dei pori cribrosi Cellule cribrose Floema Tubi cribrosi Pteridofite e Gimnosperme Angiosperme

48 Gli elementi cribrosi sono privi di nucleo - Cellule albuminose (cellule cribrose) - Cellule compagne (tubi cribrosi)

49 Anatomia dei fusti la disposizione dei tessuti primari: -epidermide - corteccia - cilindro centrale Eustele (dicotiledoni e Gimnosperme) Atassostele (monocotiledoni)

50 Fusto tipo in struttura primaria monostratificata cuticola presente stomi tricomi (ghiandolari e non) - parenchima clorofilliano - tessuti meccanici (collenchima e sclerenchima) epidermide corteccia cilindro centrale Fasci di conduzione Parenchima (midollo)

51 Fasci conduttori o cribrovascolari Fasci collaterali Xilema primario Floema primario Parenchima Sclerenchima

52 Struttura del cilindro centrale delle Dicotiledoni e Gimnosperme struttura eustelica Fasci collaterali aperti

53 Struttura del cilindro centrale delle Monocotiledoni struttura atassostelica Fasci collaterali chiusi

54 Elementi dello xilema - Preparato per macerazione - trachea con ispessimenti spiralati fibra

55 Elementi xilematici - Sezione longitudinale - ispessimenti spiralati ispessimenti scalariformi vaso aperto singola trachea (articolo del vaso)

56 Punteggiature areolate di Gimnosperma - Sezione longitudinale radiale -

57 Elementi floematici - Sezione longitudinale - tubi cribrosi

58 Organizzazione dei fasci vascolari - Fascio collaterale chiuso - tubo cribroso cellula compagna vaso del metaxilema lacuna del protoxilema sclerenchima parenchima

59 Organizzazione dei fasci vascolari - Fascio collaterale aperto - floema cambio metaxilema in differenziamento metaxilema differenziato protoxilema

60 Fascio collaterale chiuso - Sezione longitudinale - protoxilema fibre metaxilema floema

61 FUSTO IN STRUTTURA PRIMARIA

62 Fusto di Monocotiledone - (Smilax) Atassostele - anello di sclerenchima epidermide fasci vascolari parenchima midollare parenchima corticale

63 Fusto di Dicotiledone erbacea - Ranunculus - fasci vascolari corteccia epidermide midollo raggi parenchimatici

64 Fusto di Dicotiledone erbacea - Ranunculus - Fascio collaterale chiuso - parenchima corticale floema guaina sclerenchimatica metaxilema protoxilema midollo (parenchima sclerificato)

65 Le fibre collenchimatiche e quelle sclerenchimatiche extraxilari sono estraibili dal contesto vegetale con metodi relativamente semplici utilizzate come fibra tessile Le fibre xilari risultano difficilmente separabili dagli elementi vascolari

66 Esempi

67 Lino e Canapa sono state le fibre vegetali maggiormente utilizzate per la produzione dei materiali tessili più antichi Sono fibre liberiane Hanno morfologia molto simile Difficoltà per l identificazione

68 Identificazione delle fibre tessili: Caratteristiche morfologiche: -forme di terminazione -striature -dimensione delle fibre

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70 Le fibre archeologiche: Reperti relativi a tessuti ed intrecci sono estremamente fragili - interventi di consolidamento e restauro - riconoscimento in microscopia ottica - osservazioni al microscopio elettronico a scansione (SEM) e microanalisi ai raggi X - identificazione dell origine botanica e riconoscimento degli aspetti tecnologici (senso di torsione dei fili, densità dell intreccio, spessore del tessuto) per risalire alle tecniche proprie di un particolare contesto culturale -Problema della degradazione (terminazioni) es. fibre associate a reperti metallici

71 Sarcofago di Federico II Cattedrale di Palermo identificazione dei manufatti tessili vegetali (lino e cotone)

72 Tipi di manufatto e materie prime impiegate Primi manufatti: intrecci fusticini o fibre ricavate per macerazione La tessitura è successiva: tessuti di lino organizzazione settoriale del lavoro pratiche agricole stabilizzate Tessuti colorati con pigmenti estratti da piante spontanee della flora locale o da specie coltivate presenti nelle stesse aree di produzione ed utilizzazione delle fibre Betula alba, Berberis vulgaris, Castanea sativa, Hedera helix, Rubia tinctorum, Isatis tinctoria

73 Specie arboree dalle quali sono state ricavate più frequentemente fibre tessili in Europa: Querce (Quercus robur, Q. petraea, Q. pubescens) Tiglio (Tilia Tilia cordata) Olmo (UlmusUlmus campestris) Salici (Salix triandra, S. fragilis) Graminaceae, Juncaceae, Cyperaceae Rami prelevati in primavera, decorticati,, posto il libro a macerare in acqua per separare le fibre sclerenchimatiche: materiale grossolano usato per intrecci

74 Linum usitatissimum Urtica dioica Cannabis sativa Spartium junceum Clematis vitalba Humulus lupulus

75 Le fibre tessili vegetali di maggior impiego per realizzare tessuti Lino: Linum usitatissimum a partire dal IV millennio a.c. Canapa: Cannabis sativa Fine del III millennio a.c. Cotone: Gossypium sp. India: IV millennio a.c. Area mediterranea: metà del I millennio a.c. Altre fibre tessili ottenute da: Urtica dioica, Malva sylvestris, Spartium junceum, Humulus lupulus, Clematis vitalba, Althea officinalis Minore documentazione archeologica

76 Principali specie utilizzate nell antichità per uso tessile

77 Tuttavia: i reperti tessili sensu lato sono estremamente rari negli scavi archeologici - sfavorevoli condizioni di conservazione - fragilità - rimozione involontaria in fasi di restauro I pochi resti analizzati consentono comunque di ampliare le conoscenze sulle complesse attività dell uomo nell antichità

78 I tessuti di interesse storico-artistico La fibra vegetale più importante fino al basso Medioevo è quella ottenuta dal lino ( (LinumLinum usitatissimum): Vesti greche, Mantelli, Tunica romana, Vesti liturgiche La fibra di cotone ( (Gossypium sp.) è usata dal Medioevo ma frammista al lino Cotone più pregiato: Oriente (India) Manifattura cotoniera in Europa: XVII secolo (Italia e Germania), dal XIX diventa prevalente La fibra di canapa ( (Cannabis sativa): affianca l utilizzo del lino nel settore delle opere d arte, come supporto o rinforzo di pale dipinte, come materiale di riempimento nelle arti tessili

79 2 parametri hanno condotto l uomo ad utilizzare le fibre di origine ine vegetale: - La loro ricchezza in cellulosa,, naturalmente strutturata in microfibrille - La ripartizione di queste microfibrille in cellule allungate (fibre vegetali) utilizzate dalla pianta come elementi di sostegno e più ù o meno facilmente estraibili Le fibre naturali vengono estratte da: fusti, foglie, frutti -Fibre estratte da fusti: : lino, canapa, ramia,, juta -Peli di rivestimento dei semi: : cotone, kapok -Fibre dure da foglie o da frutti: : rafia, sisal, cocco, abaca,, alfa, palma, kenaf,, giunco

80 Cotone: genere Gossypium,, famiglia Malvaceae arbusto originario dell India Fiore Frutto: capsula contenente semi ricoperti di peli unicellulari di cellulosa quasi pura (90%) Utilizzo molto antico: India, 3000 a.c., America del Sud L albero della lana

81 Crescita di un pelo di cotone Formazione di un pelo dal tegumento del seme Struttura del pelo di cotone Fibre di cotone Tessuto di cotone (SEM)

82 Lino: Linum usitatissimum,, famiglia Linaceae Pianta erbacea delle regioni temperate, originaria del Medio Oriente Utilizzo molto antico: IV millennio a.c. Le fibre si trovano lungo una circonferenza che circonda i tessuti conduttori: ogni fibra è una sola cellula lunga da 6 a 10 cm! Contiene il 70-80% di cellulosa

83 Fibre di lino al TEM Struttura della fibra di lino

84 Canapa: genere Cannabis, famiglia Cannabinaceae Pianta erbacea, originaria dell Asia centrale, dioica Le fibre si trovano lungo una circonferenza che circonda i tessuti conduttori nel fusto come nel lino, ma sono più lignificate (cellulosa 70%)

85 Fibre di canapa al TEM Distacco delle fibre nel fusto nel corso della macerazione

86 Ramia (Boehmeria nivea, Urticaceae)

87 Juta (Corchorus olitorius,, C. capsularis, Tiliaceae) Fibre molto lignificate e robuste (sacchi) Kenaf (HibiscusHibiscus cannabinus,, H. sabdariffa, Malvaceae) Utilizzata per corde ed anche per fabbricare la carta

88 Rafia (Arecaceae) Fibre estratte dalle foglie Paja toquilla (Carludovica palmata, Cyclanthaceae)

89 Sisal (Agave sisalana, Amarylidaceae) corde Abaca o canapa di Manila (Musa textilis, Musaceae) funi

90 Giunco (Cyperaceae, Juncaceae) Alfa (Stipa tenacissima) Kapok (Ceiba pentandra, Bombacaceae)

91 La Carta Carta dal latino charta: supporti scrittorei ottenuti dal papiro (Egitto 2500 a.c.) (da cui il francese papier e l inglese paper) Termine poi utilizzato nel corso dei secoli per tipologie eterogenee enee unificate dall omologo uso Una descrizione della lavorazione del papiro (Cyperus papyrus) ) è fornita già da Plinio (Naturalis Historia,, Libro XIII) Oggi: Carta = prodotto derivante dalla feltrazione di fibre vegetali più o meno raffinate Sedimentazione in soluzione acquosa di fibre dopo passaggio attraverso setacci e successivo processo di unione delle fibre tra loro per mezzo di particolari legami chimici

92 Papiro: Cyperus papyrus,, famiglia Cyperaceae Area mediterranea, zone umide Sezione trasversale del fusto

93 La raccolta del papiro Il papiro: né carta né tessuto

94 Manifattura della carta: Inizio del II secolo d.c. in Cina: : utilizzati stracci e fibre ricavate dal floema di piante sia erbacee che arboree arabi ed europei: : fibre di canapa e di lino provenienti dagli stracci, poi il cotone Primi reperti cartacei: tra il I secolo a.c. ed il I secolo d.c. Per più di un milllennio: utilizzati ritagli di tessuto ed abiti consunti Seconda metà dell Ottocento, rivoluzione industriale: si ricercano nuovi prodotti da cui ricavare la cellulosa per la fabbricazione della carta 1850 Germania messo a punto il primo metodo per la fabbricazione industriale: pasta meccanica ottenuta mediante l azione di una mola di pietra su tronchi di albero scortecciati La fibre legnose devono essere trattate per rimuovere la lignina e le sostanza incrostanti

95 Attualmente per la fabbricazione della carta: 90% utilizzo di paste lignee di conifere (abete, pino, larice) e di latifoglie (pioppo, eucalipto, faggio, betulla) 10% (in Oriente) fibre non derivanti da legno Fibre erbacee xilari (fusti erbacei di riso, grano, orzo, avena e bambù) Fibre floematiche Tessuti primari di Angiosperme dicotiledoni (canapa e lino) Fibre ricavate da foglie Angiosperme monocotiledoni (Manilla, Filippine) Fibre da frutti cotone (dall interno delle capsule in cui i semi sono rivestiti da peli unicellulari, con fibre lunghe anche alcuni cm costituite da cellulosa lulosa quasi pura)

96 Caratteristiche morfologiche La caratterizzazione di un manufatto cartaceo prevede la valutazione delle caratteristiche interne ed esterne al foglio: - Struttura esterna visibile - Struttura interna visibile in trasparenza - Struttura interna non visibile ad occhio nudo - Valutazioni di tipo tattile - Caratterizzazione fisico-chimica chimica Per la caratterizzazione delle materie prime: - Analisi microscopica delle fibre e delle cellule associate (tessuto conduttore o parenchimatico)

97 Fibre da legno Identificazione della struttura di elementi cellulari caratteristici tici paste da legno di conifere: fibrotracheidi,, punteggiature; paste da legno di latifoglie: : caratteri degli elementi vasali (trachee), ispessimenti Fibre erbacee - xilari Bambù: fibre corte a morfologia variabile Paglia: ricavata da culmi di vari cereali: fibre cilindriche e molto corte, presenza di corpi silicei e di cellule associate Sparto e Alfa: piante erbacee perenni (Graminaceae( Graminaceae), polpa preparata da foglie, carte di alta qualità Fibre floematiche Lino: fibre di notevole lunghezza ottenute dalla macerazione degli steli Canapa: fibre simili a quelle del lino ottenute da macerazione degli steli

98 Kozo: specie legnose (Moraceae( Moraceae), originarie del Giappone ed estremo Oriente. Utilizzate già nel 150 d.c. ( (washi). Fibre cilindriche e nastriformi ricoperte da una cutilcola trasparente. Mitsumata: arbusto originario del Giappone, fibre simili a quelle del Gampi Gampi: arbusto (Taiwan, Filippine, Giappone), fibre dai rami, presentano lunghezze variabili Fibre da foglie Manilla: famiglia delle Musaceae,Filippine e Molucche, fibre dalle guaine fogliari, presentano striature sulla superficie Fibre da frutti Cotone: famiglia delle Malvaceae,, i peli dei tegumenti del seme sono composti di cellulosa purissima, le fibre sono ritorte a forma di spirale

99 Tecniche d indagine Le fibre cartarie si distinguono per i caratteri morfologici che rendono possibile riconoscere le specie di provenienza: -Colorazione con opportuni reattivi Reattivo di Herzberg (cloroioduro di zinco) Paste di legno: gialle Paste di stracci: rosa/rosso Reattivo C (Okawa( Okawa): impartisce colorazioni selettive alla fibre - Importante prestare attenzione nel processo di separazione delle fibre