Queste doti, così apprezzate dagli uomini, sono fondamentali per i grandi alberi, i cui tronchi resistono alle intemperie, senza rompersi o piegarsi, per centinaia di anni e anche più.

Il legno, però, è tutt'altro che omogeneo. Infatti, esso è costituito da diversi elementi ciascuno specializzato in una precisa funzione nell'ambito della vita della pianta. Se questa diversificazione può apparire sorprendente a chi considera il legno solo sotto il profilo tecnologico, essa in effetti è perfettamente rispondente alle esigenze di alberi e arbusti, anzi rappresenta il risultato di una lunga evoluzione.

Preliminarmente, si può notare come nel legno si trovino gruppi di cellule orientate nel senso della lunghezza del tronco, che costituiscono il sistema assiale o longitudinale, e gruppi di cellule orientate perpendicolarmente alle prime, lungo linee che congiungono punti esterni del tronco con il suo centro; queste cellule costituiscono il sistema radiale.

Nel sistema assiale degli alberi più evoluti - quelli di tipo angiospermico - si trovano fibre, vasi e cellule del parenchima del legno.

Le fibre sono cellule affusolate, con pareti fortemente ispessite da strati di una sostanza chiamata lignina. La deposizione di lignina rende la parete cellulare rigida e resistente, adatta a svolgere la funzione di sostegno meccanico; l'ispessimento della parete occlude quasi completamente lo spazio interno, determinando l'arresto del metabolismo cellulare. Le fibre sono perciò cellule morte.

Nel legno vi sono poi cellule cilindriche, anch'esse con pareti incrostate di lignina, ma spazio interno libero: sono le trachee, di solito disposte una sull'altra per formare dei lunghi e sottili tubi detti vasi. I vasi formano il sistema di conduzione, che svolge la funzione di trasporto dell'acqua e sali minerali dalle radici alle foglie, per alimentare la fotosintesi e, più in generale, per sostenere il metabolismo cellulare. La deposizione di lignina non interessa l'intera parete dei vasi, ma è limitata ad anelli sovrapposti (vasi anulati), o a spirali che si avvolgono lungo la parete (vasi spiralati), oppure a una rete che ne circonda la superficie (vasi reticolati).

Fibre e vasi costituiscono gran parte del sistema assiale, ma ad esso prendono parte anche cellule vive: sono le cellule del parenchima del legno, le cui pareti sono solitamente prive di lignina. Queste cellule sono magazzini di amido e altre sostanze che le piante usano quando la fotosintesi è inattiva: esse svolgono pertanto funzioni di riserva.

Nel sistema radiale si trovano cellule vive, disposte in sottili lamine dirette dal bordo esterno del tronco verso il midollo centrale, parallelamente ai raggi della circonferenza ideale ottenuta per sezione trasversale del tronco stesso. Per questo motivo, alle lamine si dà il nome di raggi midollari. I raggi midollari svolgono funzioni di riserva, e in più collegano tra loro i gruppi di cellule del parenchima del legno che altrimenti rimarrebbero isolate in mezzo alle fibre e ai vasi che, come abbiamo visto, sono cellule ormai morte.

Tutte le cellule del legno sono prodotte da uno strato di tessuto meristematico, detto cambio cribro-vascolare, che si trova alla periferia del tronco, tra legno e scorza, tanto sottile da essere invisibile a occhio nudo. Durante la stagione favorevole, il cambio produce continuamente nuove cellule del legno al suo interno, determinando così la crescita in diametro del tronco. La produzione di cellule non è tuttavia costante: all'inizio della primavera, quando le gemme si schiudono e si formano le nuove foglie che devono essere rifornite di acqua, il cambio produce molti vasi e poche fibre, per assicurare la massima conduzione di acqua.

Al contrario, in piena estate, quando l'acqua nel terreno scarseggia e lo sviluppo di nuove foglie è ridotto, il cambio produce molte fibre e pochi vasi, per assicurare la massima resistenza meccanica. Alla fine dell'estate, il cambio produce uno strato costituito da sole fibre, privo di vasi, dopodiché sospende la propria attività ed entra in stato di quiescenza.

Lo strato di fibre costituisce perciò l'ultima produzione dell'anno, e si chiama legno di chiusura. L'attività del cambio riprenderà nella primavera successiva, con nuovo legno primaverile, composto cioè prevalentemente di vasi.

Dato che le fibre hanno una parete molto spessa, che invade tutta la cavità cellulare, il legno estivo, terminato dal sottile strato di chiusura, è più denso di quello primaverile, che contiene molti vasi e quindi risulta più poroso. La maggior densità del legno estivo si manifesta in una colorazione più scura, ben visibile ad occhio nudo in sezione trasversale: è un'osservazione che tutti possono fare, ad esempio sulle ceppaie degli alberi abbattuti in un bosco, oppure sui rami tagliati da esemplari sottoposti a potatura.

Alla banda scura del legno estivo fa seguito, nella primavera successiva, la produzione - verso l'esterno - di una banda chiara di legno primaverile, in una alternanza più o meno regolare, ma sempre ben riconoscibile. La porzione di tronco compresa tra uno strato di chiusura e il successivo è detta anello di accrescimento annuale; il loro numero corrisponde all'età della pianta.

Il termine "cuore" potrebbe far credere che la parte interna sia quella più importante per la pianta. Invece, nel cuore il sistema di conduzione non funziona più: i vasi più vecchi, non più collegati alle foglie, vengono occlusi da escrescenze prodotte dalle cellule del parenchima e infiltrati da sostanze di scarto del metabolismo cellulare, come i fenoli, la cui ossidazione produce una colorazione scura: ad esempio nell'albero di teak (Tectona sp. pl.) il cuore si arricchisce di silice, che conferisce eccezionale durezza al legno di questa specie.

Non è quindi un "cuore" che batte, ma l'uso di questo nome costituisce un appropriato riconoscimento della nobiltà di questo materiale e della sua origine biologica. Indispensabile per le piante, utilissimo per l'uomo, il legno è uno dei tanti legami che uniscono l'uomo all'ambiente che condivide con le piante e tanti altri esseri viventi.