Aunque su crecimiento es lento salvo en condiciones particulares muy favorables, crece hasta los 200 años y alcanza fácilmente hasta los 600 años. El más viejo de España fue el célebre árbol de Guernica, que murió en el siglo XIX con más de 1.000 años. En Dinamarca se cita uno de 1.600 años.
Sus raíces tienden a profundizar, al año suele tener una raiz central relativamente desarrollada y puede llegar a penetrar a una profundidad de metro y medio en el suelo; de 6 a 8 años, emite las raíces laterales y en conjunto emite un sistema radical penetrante y profundo. Su corteza es grisácea y bastante lisa para su primera edad pero más tarde se resquebraja con grietas profundas.
Ramas principales en candelabro, flexuosas o casi rectas, las secundarias sinuosas más o menos patentes, todas fuertes y nudosas. Yemas en grupos aplicaes, cortas, obtusas, aovadas, angulosas, con escamas lampiñas en el dorso, algo pestañosas en el ápice, pardo-rojizas.
Las hojas son simples alternas, caducas, con limbo de 5 a 12 cm. de largo, de 4 a 8 cm. de ancho, de 3 a 5 lóbulos redondeados a cada lado del nervio principal, más ensanchado en el tercio superior, acorazonadas u oval-oblongas, totalmente lampiñas en las dos caras, con el haz más verde que enves, de consistencia coriácia y con peciolo cortísimo (2 a 7 mm.). Una característica muy típica de esta especie es que la base del limbo termina en dos orejitas. Las estípulas son muy pequeñas y estrechas, cáyendose enseguida.
El roble produce flores masculinas en largos amentos colgantes y lampiños, de 3 a 6 cm. de longitud con flores de 5 a 8 estambres y perigonio de 5-6 divisiones. Las flores femeninas en grupos de 2, lo más 3, insertadas en el extremo de un largo pedúnculo entre las hojas superiores desarrolladas en el año lampiño, erecto-arqueado. Tienen 3 estilos soldados en su base, cortos y rojos. Las flores son casi coetáneas con las hojas y los frutos maduran en septiembre. Bellotas sentadas lateralmente sobre el largo pedúnculo, algo deprimidas en el ápice, con estrías oscuras, longitudinales, en la madurez, ombligo pequeño, blanquecino y endocarpo lampiño. Cúpula de escamas planas, pubérulas, las marginales poco o nada salientes. Semilla amarga, poco oleaginosa, rica en almidón.
Las bellotas maduran en otoño, pudiéndose realizarse su recogida hasta principios de invierno, aprovechando las que han caído al suelo por si solas o bien vareando los árboles para que las bellotas caigan sobre tendales o lonas extendidas bajo los árboles para este fin. Para obtener las semillas limpias, bastará con separar a mano las cúpulas y ramitas que quedan adheridas a los frutos. Aunque en muchos casos es posible conservar las bellotas durante 2-3 años, sin una pérdida de su viabilidad inicial, nunca se almacenarán durante más de 6 meses, es decir, el tiempo que puede mediar entre su recogida en otoño y siembra en primavera. Las condiciones óptimas para conservar estos frutos son: temperaturas de 0 a 2ºC, humedad relativa elevada (90%) y buena aireación.
Los mejores rodales aparecen en valles o laderas suaves con terrenos profundos, sueltos y frescos. El sustrato puede ser muy variado, prefiriendo los silicios. Domina especialmente sobre tierras pardas, con abundante aprovisionamiento de agua. Su poca exigencia en aereación de las raíces le hace compatible con terrenos muy compactos, tolerando la inundación temporal. Tiene exigencias medias en cuanto a fertilidad, soportando mal la acidez.
En España se sitúa sobre granitos, areniscas, cuarcitas y pizarras escaseando las calizas. Requiere de una media de precipitación anual superior a 600 mm y estival de más de 200 mm. También requiere cierta humedad en el ambiente pero, dotado de un intenso metabolismo, sobre todo la humedad edáfica, tolera gran brevedad de período vegetativo presentando una gran resistencia al frío, que le permite adaptarse en zonas continentales. Las temperaturas medias de enero en su área están comprendidas entre -1,5 y -10ºC y las de julio y agosto (meses más calientes) entre 10-25ºC resistiendo extremas de -22ºC y + 44ºC. Se defiende de las heladas tardías por el retraso de su brote y foliación.
Es una madera magnífica, dura, pesada con anillos anuales muy visibles, albura amarillenta clara y delgada y duramen amplio, pardo oscuro muy resistente a la pudrición en los cortes transversales destacan mucho los radios medulares.
Por su resistencia a la humedad y a la inmersión permanente o interiormente es típico material básico para construcción naval. Por su resistencia a la intemperie, golpes y vibraciones se ha utilizado mucho en traviesas de ferrocarril. Es la madera de las duelas de las mejores cubas y toneles, contribuyendo al sabor y calidad de los buenos vinos. Hoy en día se usa todavía la madera de roble en la construcción naval, principalmente pesqueros.
El roble da una leña muy buena, que se utilizaba en la economía doméstica y en la industria. Toda la planta es rica en titanio, sobre todo la corteza que se extrae como curtiente. Admite buen pulimento, es cara, se resquebraja y es atacada por los gusanos.
Se emplea para toda clase de obras, para soportar grandes cargas, en carpintería de armar, obras hidráulicas, navales, carretería, etc.
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