Какая роль механической ткани в растении

«В природе все мудро продумано и устроено, всяк должен заниматься своим делом, и в этой мудрости — высшая справедливость жизни» — Леонардо да Винчи.

Механические ткани это опора и каркас растения, как скелет у человека. Они пронизывают все части растения, для того чтобы растение было способно противостоять смещению центра тяжести: нагрузкам на сжатие, изгиб и растяжение.

Отметьте, что механические ткани возникли у первых наземных растений — риниофитов (устар. — псилофитов) — называемых «пионеры суши». Именно они, покинув водную среду, первыми ощутили всю силу земного притяжения и смогли противостоять ей с помощью механических тканей.

Классифицируют механические ткани на основе микроскопической картины: выделяют ткани с равномерно утолщенными клеточными стенками и неравномерно утолщенными.

Колленхима имеет неравномерно утолщенные клеточные стенки, в основе которых находятся полисахариды: целлюлоза, гемицеллюлозы. Важно отметить, что клетки колленхимы являются хлорофиллоносными, то есть способны к фотосинтезу, так что в подземных частях растения колленхима не встречается. Эта ткань подразделяется на следующие составляющие:

Клетки в виде шестиугольников, клеточная стенка их утолщена в углах, а между углами стенки тоньше, поэтому данная ткань относится к неравномерно утолщенным. Встречается в стеблях щавеля, гречихи, тыквы — двудольных растений, в крупных жилках листа, черешках листьев.

Характерна для молодых стеблей многих деревьев. В отличие от уголковой колленхимы клетки имеют форму параллелепипеда, вытянуты параллельно поверхности стебля, их наружные и внутренние стенки утолщены.

На раннем этапе развития клетки данной ткани разъединяются в углах с последующим образованием межклетников (пространства в тканях растения), имеются в стеблях красавки, мать-и-мачехи, горца земноводного.

Это мертвые клетки, их живое содержимое чаще всего отмирает. Склеренхима встречается в органах высших растений, по сравнению с колленхимой прочнее, выдерживает большие нагрузки. Ядро и цитоплазма клеток разрушаются, особое вещество пропитывает клеточную стенку этой ткани — лигнин, по химическому строению это смесь ароматических полимеров. Склеренхима представлена двумя типами тканей:

Представлены вытянутыми и заостренными клетками, форма которых называется «прозенхимная». Клетки плотно прилежат друг к другу, их оболочка очень прочная, клеточные стенки утолщены равномерно. Волокна встречаются во всех органах растения в виде тяжей, могут быть рассеянны в проводящей ткани, собираться в группы или идти сплошным цилиндрическим кольцом.

Касательно нахождения их в проводящей ткани имеется момент, требующий внимания. В зависимости от того, где можно их найти названия разные: в ксилеме (древесине) — древесинные волокна (либриформ), в флоэме (луб) — лубяные волокна (камбиформ). В случае возникновения волокон на месте перицикла, название они получают соответствующее — перициклические волокна.

В текстильной промышленности широко используются не одревесневшие лубяные волокна, к примеру — льна. Из них получают разные ткани, широко применяемые в быту. Так что обязательно отметьте их хозяйственное значение.

Стенки этих клеток сильно одревесневшие, могут быть пропитаны кремнеземом, известью, кутином. В случае, если диаметр клеток одинаковый (плоды груши) их также называют каменистые клетки (брахисклереиды). Палочковидные склереиды встречаются в семенах бобовых. Остеосклереиды имеют расширение на обоих концах клетки, встречаются в листьях чая. В листьях камелии cклереиды приобретают удивительную форму, напоминающую звезду, они называются астросклереидами.

Как вы уже убедились, склереиды представляют собой мертвые клетки самых различных форм, обнаруживаются во многих органах растения.

© Беллевич Юрий Сергеевич 2018-2022

Данная статья написана Беллевичем Юрием Сергеевичем и является его интеллектуальной собственностью. Копирование, распространение (в том числе путем копирования на другие сайты и ресурсы в Интернете) или любое иное использование информации и объектов без предварительного согласия правообладателя преследуется по закону. Для получения материалов статьи и разрешения их использования, обратитесь, пожалуйста, к Беллевичу Юрию.

Читайте также: Идеи игольниц из ткани

Строение, роль и функции механической ткани растений

Населяющие сушу растительные организмы постоянно подвергаются воздействию ветра, силы тяжести, снегопадов т. д. Кроме этого, они могут вытаптываться человеком или животными. Основная задача механической ткани растений заключается в противодействии нагрузкам на растяжение, сжатие и изгиб. Эти покровы являются своеобразным каркасом, пронизывающим все части растительного организма.

Классификация покровов

Растения имеют несколько типов тканей. Они различаются строением и выполняемыми функциями. Выделяют 6 типов покровов растительных организмов:

1. Основной. Ткань представлена паренхимой и принимает активное участие во всех жизненно важных процессах — фотосинтезе, газообмене, создании запасов питательных веществ и т. д.
2. Образовательный. Классифицируется на несколько типов покровов — вставочный, боковой, раневый, верхушечный. Основной задачей этой ткани является создание новых клеток и восстановление структур, получивших повреждения.
3. Проводящий. Предназначена для доставки питательных элементов и воды к листочкам и стеблю.
4. Выделительный. Основными функциями этого вида покрова растения является выведение лишней влаги, а также продуктов метаболизма.
5. Покровный. Выделяют три типа этой ткани — пробка, эпидерма и корка. Они выполняют защитную функцию, и принимает участие в процессах газообмена.
6. Механический.

Общая характеристика

Чтобы быстрее разобраться с функциями механического покрова растений, следует вспомнить различные неблагоприятные факторы внешней среды, воздействие которых они испытывают ежесекундно. Однако благодаря наличию в их структуре особой ткани, растительные организмы способны переносить сильный ветер, землетрясения, ливневые дожди и т. д.

Каждое растение в процессе эволюции приспособилось к среде своего обитания. Именно поэтому все виды тканей даже у растительных организмов одного вида концентрируются в их частях по-разному. Таким образом, функционал механической ткани обусловлен необходимостью защиты от негативного воздействия внешней среды.

Основная роль механической ткани заключается в сохранении целостности растения. В качестве примера можно привести деревья, которые под воздействием ветра гнуться, но не ломаются.

Строение механической ткани

Познакомившись с общей характеристикой механической ткани, остается выяснить, как она выглядит и какие клетки входят в ее состав. Она состоит из нескольких типов клеточных структур. Входящие в их состав клеточки способны делиться на протяжении всего своего жизненного цикла. Выделяют два типа механического покрова:

Клетки этих структур устроены примерно одинаково. Они обладают толстыми стенками, что увеличивает устойчивость растения.

Клетки колленхимы

В основе клеточек колленхимы находятся два полисахарида: гемицеллюлаза и целлюлоза. Это один из покровов растения, где протекает фотосинтез. Таким образом, колленхима встречается только в надземных частях растительного организма. Ткань делится на три составляющие:

1. Уголковая. Клетки имеют форму шестиугольников. Эта ткань утолщена неравномерно. Дело в том, что ее клеточки имеют более толстые стенки в углах. Уголковая колленхима характерна для двудольных растений.
2. Пластинчатая. Встречается на молодых побегах многих видов деревьев. Ее клеточки напоминают параллелепипеды, вытянутые вдоль поверхности стебля.
3. Рыхлая. На ранней стадии развития клетки этого типа покрова разъединяются в углах, после чего образуют межклетники.

Устройство склеренхимы

Этот вид покрова составляют омертвевшие клеточки. Склеренхиму можно встретить только у высших растений. В сравнении с колленхимой она способны выдерживать более высокие нагрузки. Стенки клеток склеренхимы пропитаны особым веществом — лигнином. Оно представляет собой смесь полимеров.

Склеренхима бывает двух типов:

Клеточная структура склереидов имеет одну важную особенность — стенки ее элементов одревеснели и часто дополнительно пропитаны кутином, кремнеземом либо известью. При этом склереиды делятся на 4 типа: каменистые, остеосклереиды, астросклереиды и палочковидные. К первому принадлежат клеточки, диаметр которых одинаков. Их можно встретить у плодов груши.

Читайте также: Ткань для тонкой фильтрации

Остеосклереиды характеризуются расширенными концами клеток и встречаются, например, у чая. Палочкообразные клеточки характерны для бобовых. Астросклереиды приняли форму звезды и создают уникальный рисунок клеточной структуры. Эти клетки можно найти в листочках камелии.

Склеренхимные волокна имеют вытянутую форму и заострены на концах. Благодаря этому они могут располагаться на минимальном расстоянии друг от друга. Стенки их клеточек равномерно утолщены. Волокна встречаются в любом органе растительного организма. Они могут образовывать группы, составлять кольца либо равномерно распределены по проводящей ткани.

Уже из описания клеток, которые входят в состав механического покрова, можно точно сказать, какую функцию они выполняют. Все типы этой ткани растений предназначены для обеспечения целостности растительного организма. Благодаря особому строению клеток они обладают высокой эластичностью и прочностью.

Механические ткани

Типы механических тканей.Одноклеточные водоросли обладают сплошной упругой оболочкой, которая играет роль наружного скелета и при наличии тургора обеспечивает постоянную форму организма.

У многоклеточных растений живые клетки сохранили эту особенность своих одноклеточных предков. Если многоклеточный организм имеет небольшие размеры, тем более если он погружен в воду, наличия тонкой оболочки у каждой из его клеток оказывается вполне достаточным для обеспечения прочности и поддержания формы организма. Однако для крупных наземных растений такой опорной системы оказалось недостаточно, и у них возникли специализированные механические ткани, состоящие из клеток с утолщенными оболочками, которые даже после отмирания живого содержимого продолжают служить опорой для организма.

Механические ткани чаще всего выполняют свои функции только при сочетании с остальными тканями растения, образуя среди них скелетный каркас, или арматуру. Поэтому механические ткани называют также арматурными.

Различают два основных типа механических тканей — колленхиму и склеренхиму.

Колленхима (греч. kolla — клей) состоит из вытянутых в длину живых клеток с тупыми или скошенными концами. Их оболочки неравномерно утолщены, т.е. одни участки остаются тонкими, тогда как другие значительно утолщены, что придает этой ткани очень своеобразный вид. В утолщенных участках слои, богатые пектинами и гемицеллюлозой и с большим содержанием воды, чередуются со слоями, образованными преимущественно целлюлозой. Замечательная особенность состоит в том, что в оболочках не удается обнаружить границу между первичной и вторичной оболочками.

1 — объемное изображение уголковой колленхимы; 2 -поперечный разрез через пластинчатую колленхиму; 3 — рыхлая колленхима с межклетниками

Особенности оболочки объясняются той ролью, которую колленхима играет в растении. Колленхима рано возникает в молодых побегах (но не в корнях), когда еще продолжается растяжение в длину. Если бы в это время возникали жесткие ткани, то растяжение органов стало бы невозможным. Колленхима же, обеспечивая прочность молодых органов, сама способна растягиваться по мере растяжения окружающих тканей. Пластичное (остаточное) растяжение ее оболочек возможно лишь при активном участии живого содержимого, которое влияет на химический состав и текстуру оболочек. Итак, пластичной растяжимостью обладают оболочки живых клеток. Пластичность оболочек колленхимы сохраняется еще и потому, что они не одревесневают.

Одна из особенностей колленхимы состоит в том, что она выполняет свои функции только в состоянии тургора. Если листья или молодые стебли теряют воду, тонкие участки оболочек складываются «гармошкой» и побеги увядают, т.е. теряют упругость и обвисают. Наличие хлоропластов в клетках колленхимы, по-видимому, имеет прямое отношение к поддержанию тургора.

Читайте также: Плотность ткани 360 гр м2

Различают уголковую, пластинчатую и рыхлую колленхиму.

В уголковой колленхиме утолщенные по углам части оболочек у соседних 3 — 5 клеток сливаются между собой, образуя трех-, пятиугольники.

В пластинчатой колленхиме утолщенные части оболочек расположены параллельными слоями.

Рыхлая колленхима (колленхима с межклетниками) отличается тем, что между слившимися утолщенными участками имеются межклетники. Такая колленхима встречается у растений, обитающих в условиях, способствующих образованию аэренхимы. Здесь как бы сочетаются признаки колленхимы и аэренхимы.

Склеренхима отличается от колленхимы тем, что состоит из клеток с равномерно утолщенными и большей частью одревесневшими оболочками, а содержимое клеток отмирает после окончательного формирования оболочек. Таким образом, склеренхима выполняет свою функцию уже после отмирания протопластов.

Оболочки склеренхимных клеток обладают высокой прочностью, близкой к прочности стали. Они превосходят сталь по способности противостоять динамическим нагрузкам, не испытывая остаточной деформации. Отложение лигнина (одревеснение) повышает прочность оболочек, их способность противостоять раздавливанию. Однако одревеснение делает оболочки более хрупкими. Тем более ценны редкие исключения, когда склеренхимные клетки остаются неодревесневшими. Высокие технологические качества льняных волокон объясняются именно отсутствием у них одревеснения. Различают два основных типа склеренхимы — волокна и склереиды.

Волокна — это прозенхимные клетки, сильно вытянутые в длину и заостренные на концах. Обычно они имеют толстые стенки и очень узкую полость. Прочность стенок повышается еще и оттого, что фибриллы целлюлозы проходят в них винтообразно, а направление витков во внешних и внутренних слоях чередуется. Поры немногочисленные, простые узкие щелевидные и ориентированные соответственно направлению фибрилл.

Волокна, входящие в состав древесины, называют древесинными волокнами (волокнами либриформа), а входящие в состав луба — лубяными волокнами. Волокна могут также входить в состав других тканей, располагаться целыми группами или поодиночке.

Склереидами называют склеренхимные клетки, не обладающие формой волокон. Они могут быть округлыми (каменистые клетки, брахисклереиды), ветвистыми (астросклереиды) или иной формы. Так же как волокна, склереиды могут образовывать сплошные группы, как, например, в скорлупе ореха или косточке сливы, или же располагаться среди других тканей поодиночке, в виде идиобластов.

Распределение механических тканей в теле растения.Растения обладают поразительной способностью противостоять различного рода механическим нагрузкам. Тонкая соломина поддерживает тяжелый колос и листья, раскачивается при порывах ветра, но не ломается. Громадные механические нагрузки выдерживают стволы деревьев.

Целесообразность строения растений с точки зрения механики пытались объяснить Галилей, а затем Гук и Грю. Однако лишь много лет спустя, в 1874 г., Швенденер подробно рассмотрел распределение механических тканей в различных органах растений с точки зрения инженерно-технических расчетов (теории сопротивления материалов).

Если стержень, испытываемый на прочность, положить на две опоры и нагрузить, то он прогнется. При этом его нижняя сторона будет растягиваться, т.е. противодействовать силам, стремящимся его разорвать. Иными словами, нижняя сторона будет «работать на разрыв». Наоборот, верхняя сторона будет сокращаться, сжиматься, т.е. противодействовать раздавливанию. Материал, находящийся в центре стержня, останется в этом отношении более нейтральным. С этой точки зрения материал, укрепляющий стержень, целесообразно сосредоточить вверху и внизу стержня, где он будет выдерживать наибольшую нагрузку. В центре же с целью экономии и облегчения всей конструкции материал нужно употребить лишь в той мере, чтобы предотвратить смятие конструкции в поперечном направлении. В соответствии с механико-математическими расчетами инженеры установили наиболее целесообразную конструкцию в виде двутавровой балки, применяемой для перекрытий. Вертикальная полоса, связывающая верхнюю и нижнюю стороны в единое целое, не позволяет им изгибаться порознь.

• Свежие записи
  • Балкон в многоквартирном доме: является ли он общедомовым имуществом?
  • Штраф за остекление балкона в 2022: что это и как избежать наказания
  • Штраф за мусор с балкона: сколько заплатить за выбрасывание окурков
  • Оформление балконного окна: выбираем шторы из органзы
  • Как выбрать идеальные шторы для маленькой кухни с балконом