I nnova Science Journal | Vol.03 | Núm.03 | Jul – Sep | 2025 | www.innovasciencejournal.omeditorial.com 46 Artículo Científico Evaluación Xilológica Multiescala de cinco Especies Forestales Comerciales del Ecuador: Un Enfoque hacia la Biotecnología de Materiales Naturales . Multiscale Xylological Evaluation of Five Commercial Forest Species from Ecuador: An Approach Towards the Biotechnology of Natural Materials . Carvajal - Benavides, José Gabriel 1 ; Paredes - Rodríguez, Hugo Orlando 2 ; Villalba - Flores, Euler Adonis 3 ; Cifuentes - Vásquez, Johanna Katherine 4 ; Alemán - Chamorro, Yajaira Elizabeth 5 ; Colimba, Joel Josafat 6 . 1 Universidad Técnica del Norte ; Ecuador, Ibarra; https://orcid.org/0000 - 0001 - 9920 - 4991 ; jgcarvajalb@utn.edu.ec 2 Universidad Técnica del Norte; Ecuador, Ibarra; https://orcid.org/0000 - 0002 - 5880 - 1607 ; hoparedes@utn.edu.ec 3 Universidad Técnica del Norte ; Ecuador, Ibarra; https://orcid.org/0009 - 0006 - 5078 - 639X ; eavillalbaf@utn.edu.ec 4 Universidad Técn ica del Norte ; Ecuador, Ibarra; https://orcid.org/0009 - 0009 - 0472 - 2303 ; jkcifuentesv@utn.edu.ec 5 Universidad Técnica del Norte ; Ecuador, Ibarra; https://orcid.org/0009 - 0009 - 4535 - 747X ; Yealemanc@utn.edu.ec 6 Universidad Técnica del Norte; Ecuador, Ibarra; https://orcid.org/0009 - 0005 - 5046 - 4641 ; jjcolimbap@utn.edu.ec 1 Autor Correspondencia https://doi.org/10.63618/omd/isj/v3/n3/69 Resumen: La identificación precisa de especies forestales comerciales en Ecuador es clave para la gestión sostenible y el control del tráfico ilegal. Este estudio evaluó cinco especies mediante un enfoque xilológico multiescala que integró análisis organolépticos, anatómicos y microscópicos, siguiendo normas INEN y COPANT. Las muestras fueron recolectadas en Lita, Ibarra, y analizadas en la Universidad Técnica del Norte. Se caracterizaron vasos, parénquima y fibras con microscopía electrónica y análisis estadístico (95% de confianza, ±15% de error). Los resultados revelaron diferencias morfológicas significativas, permitiendo distinguir especies similares como Juglans neotropica y Terminalia amazonia. La inv estigación aporta datos estandarizados para fortalecer el control forestal y herramientas diagnósticas para el MAATE. También impulsa el uso sostenible de especies subutilizadas y la conservación mediante identificación taxonómica, ofreciendo una base cien tífica sólida para estrategias silvícolas y valorización de los recursos forestales en Ecuador. Palabras clave: Anatomía del tejido leñoso; Clasificación taxonómica; Especies forestales de Ecuador; Biotecnología aplicada a materiales; Análisis multiescala . Abstract: Accurate identification of commercial forest species in Ecuador is key to sustainable management and control of illegal trade. This study evaluated five species using a multiscale xylological approach that integrated organoleptic, anatomica l and microscopic analyses, following INEN and COPANT standards. Samples were collected in Lita, Ibarra, and analyzed at the Universidad Técnica del Norte. Vessels, parenchyma and fibers were characterized with electron microscopy and statistical analysis (95% confidence, ±15% error). The results revealed significant morphological differences, making it possible to distinguish similar species such as Juglans neotropica and Terminalia amazonia. The research provides standardized data to strengthen forest con trol and diagnostic tools for MAATE. It also promotes the sustainable use of underutilized species and conservation through taxonomic identification, providing a solid scientific basis for silvicultural strategies and valorization of forest resources in Ec uador. Keywords: Wood anatomy; Taxonomic identification; Ecuadorian forest species; Materials biotechnology; Multiscale characterization. Cita: Carvajal - Benavides, J. G., Paredes - Rodríguez, H. O., Villalba - Flores, . E. A., Cifuentes - Vásquez, J. K., Alemán - Chamorro, Y. E., & Colimba, J. J. (2025). Evaluación Xilológica Multiescala de cinco Especies Forestales Comerciales del Ecuador: Un Enfoque hacia la Biotecnología de Materiales Naturales. Innova Science Journal, 3(3), 46 - 71. https://doi.org/10.63618/omd/isj/ v3/n3/69 Recibido: 03 / 04 /20 25 Aceptado: 31 / 05 /20 25 Publicado: 31 / 07 /20 25 Copyright: © 2025 por los autores. Este artículo es un artículo de acceso abierto distribuido bajo los términos y condiciones de la Licencia Creative Commons, Atribución - NoComercial 4.0 Internacional. ( CC BY - NC ) . ( https://creativecommons.org/lic enses/by - nc/4.0/ )
Innova Science Journal I nnova Science Journal | Vol.03 | Núm.03 | Jul – Sep | 2025| www.innovasciencejournal.omeditorial.com 47 Artículo Científico 1. Introducción La identificación exacta de especies forestales comerciales representa un reto fundamental para la gestión sostenible de bosques tropicales, especialmente en áreas megadiversas como Ecuador, donde se estima la existencia de cerca de 5000 especies arbóreas (Ministerio del Ambiente, Agua y Transición Ecológica [MAATE], 2018). Aunque se han logrado avances en biotecnología y taxonomía, la identificación xilológica aún depende en gran medida de análisis organolépticos y anatómicos macroscópicos, los cuales, a p esar de su utilidad, pueden presentar errores debido a la similitud morfológica entre las especies (Mantilla - Ramirez et al., 2021). Esta limitación tiene implicaciones directas en la conservación, especialmente para especies catalogadas en CITES (Apéndices I y II), donde la confusión en la identificación puede facilitar el tráfico ilegal y la deforestación no regulada (Fernandez et al., 2022). En Ecuador, el 14% de las especies forestales (≈700) son comercializadas activamente (MAATE, 2018), pero la falta de estudios anatómicos detallados y actualizados dificulta su diferenciación en puntos de control forestal. Por ejemplo, especies como Juglans neotropica (nogal) y Terminalia amazonia (roble) presentan características organolépticas superpuestas, lo que demanda herramientas diagnósticas basadas en microanatomía (Carvajal et al., 2023). A esto se suma la escasez de laboratorios especializados en anatomía de maderas (solo 7 universidades en Ecuador cuentan con esta capacidad), limitando la generación de datos estandarizados bajo normativas como la INEN 1158 - 1983 - 12 (Rodríguez et al., 2023). Investigaciones recientes destacan el potencial de la biot ecnología de materiales naturales para optimizar la identificación mediante marcadores anatómicos multiescala (Ferreira y Guillen, 2022). No obstante, persiste una brecha en la caracterización de especies subutilizadas, como Piptocoma discolor y Cupania ci nerea, cuyas propiedades xilológicas podrían impulsar aplicaciones industriales sostenibles (Morejón et al., 2018). Este estudio aborda dicha brecha mediante un enfoque integrado que combina: Análisis macro/microscópico siguiendo protocolos COPANT 458 y IN EN 1163; Caracterización de parámetros anatómicos clave (vasos, parénquima, fibras) con microscopía electrónica; Validación estadística (95% confiabilidad, IC ±15%) para garantizar reproducibilidad; Los hallazgos aportarán una base científica para: a) Cont rol forestal: Herramientas de identificación rápida para inspectores del MAATE; b) Biotecnología: Selección de especies con potencial para materiales lignocelulósicos (Alvarez, 2023); c) Conservación: Diferenciación de especies amenazadas frente a análogos comerciales (FAO - PROAMAZONÍA, 2021). El objetivo de esta investigación es e valuar la potencialidad de uso industrial de especies forestales subutilizadas mediante análisis anatómicos y macroscópicos, contribuyendo al desarrollo de estrategias de silvicult ura técnica basada en evidencia científica.
Innova Science Journal I nnova Science Journal | Vol.03 | Núm.03 | Jul – Sep | 2025| www.innovasciencejournal.omeditorial.com 48 Artículo Científico 2. Materiales y Métodos Este estudio se realizó en la ciudad de Ibarra, ubicada en la parroquia Caranqui, cantón Ibarra, provincia de Imbabura. Durante la fase de laboratorio y de campo, las muestras botánicas y las probetas de madera fueron recolectadas en la parroquia de Lita (coordenadas UTM 17N 7882 03, 90801; altitud de 874 msnm), también en el cantón Ibarra, provincia de Imbabura. 2.1 . Ubicación del sitio El cantón Ibarra limita al norte con la provincia del Carchi, al noroeste con la provincia de Esmeraldas, al oeste con los cantones Urcuquí, Anto nio Ante y Otavalo, al este con el cantón Pimampiro, y al sur con la provincia de Pichincha. La ubicación geográfica en coordenadas UTM del centro de la ciudad es 10'041.000 al norte y 820.000 al oeste. Ibarra presenta una temperatura promedio de 15,9 °C, una precipitación anual entre 1000 y 1400 mm, y una altitud máxima de 2204 msnm (PDOT, 2015). Figura 1 Ubicación del área de estudio
Innova Science Journal I nnova Science Journal | Vol.03 | Núm.03 | Jul – Sep | 2025| www.innovasciencejournal.omeditorial.com 49 Artículo Científico Tabla 1 Materiales, equipos . Materiales Equipos Machetes Cuchillas Cajas Petri Portaobjetos Cubreobjetos Safranina Bálsamo de Canadá La investigación tuvo dos fases; la de campo, de laboratorio, del análisis y procesamiento de la información. 2.2. La fase de campo El procedimiento consistió en la recolección de muestras de madera pertenecientes a cinco especies forestales, las cuales fueron obtenidas en el sector de Cachaco, parroquia Lita, cantón Ibarra, provincia de Imbabura. Esta actividad se realizó bajo el ampa ro del permiso de investigación titulado “ Autorización de recolección de especímenes de especies de la diversidad biológica No. 36; código MAATE - ARSFC - 2023 - 0036”, emitido a nombre del Ing. Hugo Orlando Paredes Rodríguez, docente - investigador de la Universi dad Técnica del Norte (UTN), y respaldado por el Herbario UTN 2023. La recolección de muestras botánicas se llevó a cabo siguiendo la metodología propuesta por Palacios (2017). Durante el proceso de identificación de los árboles, se recolectaron muestras botánicas fértiles, las cuales fueron prensadas y secadas conforme a los protocolos establecidos por el Herbario de la Universidad Técnica del Norte (Rodríguez et al., 2023). Posteriormente, mediante el método de comparación y curación de muestras, se real izó la identificación taxonómica de cada especie, procedimiento que se aplicó individualmente a cada árbol seleccionado. Para obtener las muestras de madera se utilizó la Norma Técnica Ecuatoriana INEN 1159. 2.2 . 1. La población de estudio La población de la investigación se basa en la información que se encuentra en el sistema de administración forestal (SAF), en esta, existen registradas 700 especies forestales que se comercializan, se tomó como muestra cinco especies. Se realizó la investigación de las s iguientes especies: Motosierras Secador Cepilladora Estereoscopio Microscopio Balanza digital Cámara fotográfica Afiladora de cuchillas Estufa y durómetro
Innova Science Journal I nnova Science Journal | Vol.03 | Núm.03 | Jul – Sep | 2025| www.innovasciencejournal.omeditorial.com 50 Artículo Científico Piptocoma discolor (Kunth) Pruski; Castilla elastica Cerv; Cupania cinerea Poepp. y Endl; Juglans neotropica Diels; Terminalia amazonia (JFGmel.) Exell, Se caracterizó a cada individuo, tomando información del DAP (Diámetro a la altu ra del pecho), Altura, estado sanitario. Según la norma INEN 1159, se requieren tres árboles para especie conocidas, sin embargo, con el fin de garantizar la información adecuada se procedió a obtener muestras de 5 árboles, con un 95% de seguridad estadíst ica y un intervalo de confianza del 15%. Utilizando una motosierra para cortarlo en trozas. De los árboles aprovechados se procedió a seleccionar las trozas; para posteriormente preparar las muestras de madera de la siguiente forma: Se obtuvo dos muestras de madera de la sección transversal basal del árbol, de un espesor mí nimo de 5 cm. Norma INEN 1163 ( Ver la Figura 2 y 3). Figura 2 Selección de la muestra Figura 3 Obtención de rodajas de madera Fuente: SERFOR 2023.
Innova Science Journal I nnova Science Journal | Vol.03 | Núm.03 | Jul – Sep | 2025| www.innovasciencejournal.omeditorial.com 51 Artículo Científico Se obtuvieron viguetas de madera perfectamente orientadas que van desde la corteza hasta la médula del tronco. A continuación, se presenta la Figura 3. Figura 4 Probetas obtenidas de los árboles seleccionados Fuente: INEN 1159, modificada por el autor. Para la preparación de probetas, para la descripción organoléptica, anatómica macro y microscópica se usó la Norma INEN 1163. Los equipos y materiales usados fueron la motosierra, cepilladora, la canteadora y la sierra de cinta. 2.2.2 . Para la descripción organoléptica y macroscópicas. De la troza se preparó dos probetas de madera perfectamente orientadas de cada especie, de forma tangencial y radial de las siguientes dimensiones: Figura 5 Probeta para descripción organoléptica de la madera. Para la descripción microscópica se preparó cubos de 15 mm de lado, los cuales fueron sometidos a un proceso de ablandamiento mediante cocción. Los cubos fueron sumergidos en una solución para conservarla de agua destilada.
Innova Science Journal I nnova Science Journal | Vol.03 | Núm.03 | Jul – Sep | 2025| www.innovasciencejournal.omeditorial.com 52 Artículo Científico Figura 6 Probeta para descripción an atómica de la madera. Las probetas para los ensayos de las propiedades físicas se prepararon bajo la Norma Panamericana COPANT 458, en la que el tamaño de la probeta fue: 2.3. Fase de laboratorio La actividad se llevó a cabo en el campus Yuyucocha de la Universidad Técnica del Norte (UTN), específicamente en el Laboratorio de Anatomía de Maderas y Xiloteca, ubicado en el cantón Ibarra, provincia de Imbabura, en las parroquias San Francisco y Caranqui, Ecuador. Con las probetas, del corte transversal de la troza, se describió la cantidad de albura y duramen que presenta la especie, esto expresado en %, además se describió la coloración y si presentan exudados o elementos macroscópicos que nos permitan diferenciar cada una de las especies. Así como la observ ación de forma conspicua o inconspicuas de los anillos de crecimiento, en la madera húmeda y seca. Figura 7 Corte trasversal de una troza de madera Corte transversal del árbol. Anillos de crecimiento. 2.3.1. Descripción organoléptica de la madera. Para la descripción organoléptica de la madera, se usó las probetas de (10 cm x 15 cm x 2 cm) con cortes tangenciales y radiales, se procedió a la descripción siguiendo el procedimiento establecido en la Norma INEN 1163; Color, sabor, olor, brillo, veteado, fibra o grano, y textura. Así como para determinar el color se usó la Tabla de Munsell (1975).
Innova Science Journal I nnova Science Journal | Vol.03 | Núm.03 | Jul – Sep | 2025| www.innovasciencejournal.omeditorial.com 53 Artículo Científico 2.3.2. Descripción macroscópica. Se describió todos aquellos aspectos de la estructura anatómica que se pueden distinguir a simple vista o con la ayuda de una lupa de 10 X. 2.3.3. Descripción microscópica. Para la descripción microscópica se usó los cubos de madera orientados perfectamente y ablandados mediante cocción dur ante 2 a 4 horas. Se preparó con la ayuda del micrótomo varios cortes, y se realizó el montaje en placas para la observación. Los cortes poseen un grosor entre (20 a 40 µm ) para que se pueda observar los detalles anatómicos y estructurales de cada una de las especies estudiadas. La observación de los elementos anatómicos se lo realizó con la ayuda de una lupa de un microscopio electrónico, en los cortes transversales, tangenciales y radiales, así como las mediciones de las estructuras anatómicas, de tal fo rma que se obtuvieron un promedio de los valores máximos y mínimos con un nivel de confianza del 95% y se encuentre dentro del margen de error permitido. Valores que se presentan en los resultados. A continuación, se presenta los elementos que se describie ron: Vasos: Poros : según su distribución, según su disposición, según la frecuencia, en números por mm², diámetro tangencial (en micras), longitud de los elementos vasculares (en micras). Placa de perforación: Inclinación, tipo de perforación, contenido, otros elementos vasculares. Traqueidas: Ausentes, presentes (Vasculares, vasicéntricas) Puntuaciones: Intervasculares, disposición de las puntuaciones, forma de las puntuaciones, disposición de la abretura de l as puntuaciones, forma de la abretura, diámetro tangencial ( en micras ). Parénquima y radio vasculares : Parénquima axial: por su disposición, forma de las células. Parénquima radial (radios): por el espesor de las células, frecuencia (por mm), tipos de cél ulas del radio, tipos de radios. Fibras: por la longitud en mm, diámetro en micras, espesor de las paredes, naturaleza de las fibras, puntuaciones, otras características, estratificación, inclusiones inorgánicas, forma, disposición. 3. Resultados Se llevó a cabo la recolección de muestras botánicas en estado fértil, conforme a los protocolos internacionales establecidos para este propósito. Este procedimiento fue aplicado individualmente a cada ejemplar, con el objetivo de realizar una comparación técnica con la base de datos y los registros del Herbario de la Universidad Técnica del Norte (HUTN), y así validar su identificación taxonómica y su correspondiente nombre científico (Paredes, 2023). Esta actividad se realizó bajo el respaldo instituciona l de la patente, certificación y aval número MAATE - MCMEVS - 2023 - 035, además de contar con la autorización oficial para: 1. la recolección de especímenes de especies de la diversidad
Innova Science Journal I nnova Science Journal | Vol.03 | Núm.03 | Jul – Sep | 2025| www.innovasciencejournal.omeditorial.com 54 Artículo Científico biológica, y 2. el código MAATE - ARSFC - 2023 - 0036, que permite su movilizació n y traslado desde los sitios de muestreo hasta el campus Yuyucocha. 3.1. Características anatómicas de la madera en cinco especies forestales comerciales del noroccidente del Ecuador A continuación, se detallan los resultados obtenidos en la investigación: el material recolectado en campo fue incorporado al Herbario de la Universidad Técnica del Norte (muestras botánicas), mientras que las probetas fueron registradas en el Laboratorio de Xiloteca y Anatomía de Maderas de la misma institución. En la Tabla 1 se presentan los códigos y datos correspondientes a las muestras y probetas de cada especie analizada. Tabla 2 Nombre científico, muestra de xiloteca, herbario, procedencia. Nombre científico Muestra Xiloteca Muestra Herbario Procedencia Piptocoma discolor (Kunth) Pruski . 7250 - 2024 - P - X 7250 - 2024 - P - H Cachaco, Imbabura. Castilla elastica Cerv. 7251 - 2024 - C - X 7251 - 2024 - C - H Cachaco, Imbabura. Cupania cinerea Poepp. y Endl. 7252 - 2024 - C - X 7252 - 2024 - C - H Cachaco, Imbabura. Juglans neotropica Diels. 7253 - 2024 - J - X 7253 - 2024 - J - H Ambuquí, Imbabura. Terminalia amazonia (JFGmel.) Exell. 7254 - 2024 - T - X 7254 - 2024 - T - H Cachaco, Imbabura. A continuación, se presenta en la Tabla 3 las características dendrológicas observadas en las especies. Tabla 3 Características macroscópicas de las especies estudiadas (corte trasversal) Corte trasversal Nombre científico Descripción Piptocoma discolor (Kunth) Pruski. Anillos de crecimiento poco visibles; no presenta látex ni exudaciones, diferenciación poco distintiva entre duramen y albura con un cambio gradual, albura ocupa un 30%, de color crema amarillento. La corteza ocupa 5 mm de grosor. Presencia de médula distintiva (Súber). Castilla elastica Cerv . Los anillos de crecimiento son visibles a simple vista. La especie presenta abundante látex, el cual, al secarse, adquiere una coloración negra y se encuentra en mayor concentración en la corteza y la médula. La diferencia de color entre el duramen y la albura es poco marcada. La corteza tiene un grosor aproximado de 6 mm y se observa presencia de súber en la médula.
Innova Science Journal I nnova Science Journal | Vol.03 | Núm.03 | Jul – Sep | 2025| www.innovasciencejournal.omeditorial.com 55 Artículo Científico Cupania cinerea Poepp. y Endl Anillos de crecimiento poco visibles; no presenta látex ni exudaciones, no distintivo entre el duramen y la albura, color crema amarillento pálido. Corteza muy fina 8 mm de grosor. La médula es visible a simple vista pero muy pequeña. Juglans neotropica Diels. Los anillos de crecimiento se aprecian fácilmente a simple vista y presentan tonalidades diversas. No se observa presencia de látex. El duramen representa aproximadamente el 40% del volumen, con una coloración café rojiza, mientras que l a albura constituye el 60%, con un tono café claro. La corteza tiene un espesor de 9 mm. Terminalia amazonia (JFGmel.) Exell. Se puede observar a simple vista los anillos de crecimiento con una coloración crema amarillenta que los diferencia, no presenta látex ni exudados, existe una diferencia leve entre el duramen y la albura que se distingue en su coloración, madera con gran c antidad de tílides, lo que lo hace abrasiva al cortar, corteza de 6 mm de espesor. Tabla 4 Características macroscópicas (Organolépticas) Especie Piptocoma discolor (Kunth) Pruski. Castilla elastica Cerv. Cupania cinerea Poepp. y Endl . Juglans neotropica Diels. Terminalia amazonia (JFGmel.) Exell. PROBETA (Tangencial) Color Blanco crema 7,5Y 8,5/2 Blanco amarillento 5Y 8,5/6 Blanco rosado 2,5Y 9/4 Café rojizo 5YR 4/4 Blanco amarillento 10Y 8/6 Olor Ausente Ausente Ausente Ausente Ausente Sabor Ausente Ausente Ausente Ausente Ausente Grano Recto a inclinado Recto Recto Recto a inclinado Recto Brillo Medio Intenso Medio Medio Intenso Textura Media Media Fina Media - gruesa Fina Veteado Arcos superpuestos Arcos superpuestos Arcos superpuestos Arcos superpuestos Arcos superpuestos Peso y dureza Liviana y dura Liviana y dura Liviana y dura Pesada y dura Pesada y extradura Uso de la tabla de colores, (Munsell, 1975).