«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 2018-2021
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.
Механические ткани
Типы механических тканей.Одноклеточные водоросли обладают сплошной упругой оболочкой, которая играет роль наружного скелета и при наличии тургора обеспечивает постоянную форму организма.
Читайте также: Средство для обработки края ткани от осыпания
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.
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.
Читайте также: Фотосессии с летящей тканью
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.
Прочнейший скелет растения, или механическая ткань
Механическая ткань растений является их незаменимой частью. Она обеспечивает защиту растения от различных негативных воздействий: сильного ветра, дождя, неосторожного соприкосновения с животными или людьми. Эта ткань оберегает от окружающей среды даже хрупкие цветки и травы.
Недаром эта ткань носит другое название — арматурная. Внутри растения она образует некое подобие скелета, позволяя растительному организму сохранять упругость и прочность одновременно.
Что такое механическая ткань
Если рассматривать сущность растительных тканей в широком смысле, то они представляют собой совокупность клеток, имеющих схожие характеристики и функции.
В биологии принято выделять шесть разновидностей тканей:
- покровные — обеспечивает наружную защиту, к ним относятся пробка, кожица и корка древесных растений;
- образовательные ткани (меристемы) — находятся в зоне роста (верхушках побегов или окончаний корней)
- проводящие ткани — способствуют передвижению питательных веществ по растительному организму с помощью ситовидных трубок;
- основные ткани (паренхима) — выполняют функцию фотосинтеза, обеспечивают воздухообмен с окружающей средой;
- механические — делают растение устойчивым и прочным;
- выделительные — выводят из растения ненужные вещества (воду, соли, эфирное масло, смолу, нектар цветков).
Основной признак клеток механического типа — толстые и плотные оболочки. На них возложена задача обеспечивать растению гибкость и сопротивляемость.
Расположение
Каждый орган растения включает в себя некоторую долю арматурной ткани. Однако самое большое ее количество сосредоточено в стебле, который играет роль оси. Здесь ткань находится в отдалении от центра стебля, разбиваясь на части или образуя сплошной покров. В корне, который окружен почвой и не может сломаться, совокупность механических клеток приходится на центральную часть корневой системы.
Читайте также: Чем отмыть желтизну с ткани
Наиболее хорошо механический тип развит у тех растений, которые произрастают в засушливых местах. Напротив, очень небольшое его количество имеют обитатели влажных лесов или растущие по берегам рек, озер или морей.
Арматурная ткань имеет первичное происхождение и делится на несколько разновидностей в зависимости от нескольких факторов: состава, формы клеток, а также способа утолщения клеточных оболочек.
Колленхима
Относится к первичному типу ткани. Свойственна молодым растущим побегам, так как состоит из живых, постепенно увеличивающихся клеток, которые сильно вытянуты вдоль органа.
Эти клетки имеют неравномерно утолщенною оболочку и в зависимости от нее делятся на три вида:
- уголковая — оболочка утолщается в тех местах, где соединяются несколько клеток (от трех др пяти), встречается в стеблях тыквы, свеклы, георгина;
- пластинчатая — имеет клетки, которые вытянуты параллельно линии стебля (у подсолнечника и баклажана);
- рыхлая — оболочки клеток утолщаются между промежутками (лопух, крапива, мать-и-мачеха, марь белая).
Колленхима иногда может содержать в себе хлоропласты, поэтому способна играть и фотосинтезирующую роль.
Склеренхима
Самый распространенный и наиболее прочный тип растительного скелета. Клетки склеренхимы мертвые, с равномерно утолщенными одревесневшими оболочками очень высокой прочности. Они имеют вытянутую форму с заостренными концами (прозенхиму).
В отличии от колленхимы особенность склеренхимы заключается в большей упругости. Также она дает возможность растениям избегать чрезмерных изгибов из-за собственной массы. Склеренхима состоит из волокон и склереидов.
Волокна
Как и у всей склеренхимы, клетки волокон имеют узкое длинное строение с толстыми клеточными стенками. Имеют немногочисленные поры простой формы. Волокна могут располагаться как отдельными участками, так и группой. Они образуют отдельный слой под эпидермисом стеблей, коры или корней.
Волокна не уступают по прочности стали, однако менее упругие и пластичные. Когда органы растения прекращают свой рост, волокна также перестают дифференцироваться.
Склереиды
Представляют собой омертвевшие паренхимные клетки, имеющие одревесневшие оболочки большой толщины.
Склереиды весьма разнообразны по форме. Ниже приведена таблица, основанная на их классификации.
| Форма склереидов | Описание |
| Брахисклереиды | Короткая форма, напоминающая шар, самый распространенный тип склереидов |
| Остеосклереиды | Имеют вытянутую цилиндрическую форму |
| Трихосклереиды | Очень тонкие ветвящиеся клетки, отростки которых могут проникать в межклетники |
| Астросклереиды | Также имеют несколько ответвлений, по форме схожи со звездами |
| Макросклереиды | Длинные клетки в форме палочки |
| Нитевидные склереиды | Тонкие длинные тела делают их похожими на волокна |
| Идиобласты | Расположены одиночно, выполняют опорную функцию, наиболее часто встречаются у вечнозеленых представителей |
Склереиды находятся практически во всех растительных органах: в плодах, листьях или стеблях. Формируются они на протяжении всей жизни организма.
Использование
Материалы, получаемые из механического типа, широко используются в текстильной промышленности и сельском хозяйстве. В частности, особую ценность представляют собой лубяные волокна, входящие в состав склеренхимы однолетних или многолетних растений.
В промышленности
Из мягких лубяных волокон, получаемых из льна или рами, изготавливают ткань для одежды и пряжу. Лен-долгунец обладает высокими тонкими стеблями, а волокна составляют примерно четверть от всей массы растения. Рами можно встретить в странах с субтропическим климатом. Его волокна отличаются высоким качеством и очень мягкие на ощупь. Подходит для изготовления постельного белья или сетей для ловли рыбы.
Существуют растения обладающие и грубыми волокнами. Произрастают они в основном в тропиках. Волокна абаки и листьев агавы очень прочные и жесткие, из них делают канаты, веревки, мешковину.
Лубяные волокна находятся также в коре деревьев. Например, так называемое «лыко» получают из липы еще с древнейших времен. Оно подходит для изготовления кистей, веревок, рыболовецких сетей, мочалок.
Видео
В этом видео рассказывается о механическом типе ткани.