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.
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: Волокнистый состав тканей лабораторный способы определения
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.
Механическая ткань растений: особенности строения и функции
Так же, как и у животных, в телах растений имеются различные ткани. Из них построены органы, которые, в свою очередь, формируют системы. Структурная единица в целом все та же — клетка.
Однако ткани растений и животных различаются между собой и по строению, и по выполняемым функциям. Поэтому попробуем разобраться, что собой представляют эти структуры у представителей флоры. Более подробно рассмотрим, что такое механическая ткань растений.
Ткани растений
Всего можно выделить 6 групп тканей в растительном организме.
- Образовательная включает в себя раневые, верхушечные, боковые и вставочные типы. Предназначена для восстановления структуры растений, различного вида роста, принимает участие в формировании других тканей, образует новые клетки. В зависимости от выполняемой функции становится понятно, где будут локализованы участки с образовательной тканью: черешки листьев, междоузлия, кончик корня, верхняя часть стебля.
- Основная состоит из разных видов паренхимы (столбчатая, воздухоносная, губчатая, запасающая, водоносная), а также фотосинтезирующей части. Функция соответствует названию: запасание воды, накопление запасных питательных веществ, фотосинтез, газообмен. Локализация в листьях, стеблях, плодах.
- Проводящие ткани — ксилема и флоэма. Основное назначение — транспортировка минеральных веществ и воды к листьям и стеблю и обратная доставка питательных соединений к местам накопления. Располагаются в сосудах древесины, специализированных клетках луба.
- Покровные ткани включают в свой состав три основных разновидности: это пробка, корка, эпидерма. Роль их в первую очередь — защитная, а также транспирация и газообмен. Расположение в теле растения: поверхность листьев, коры, корня.
- Выделительные ткани осуществляют выработку сока, нектаров, продуктов метаболизма, влаги. Располагаются в специализированных структурах (нектарниках, млечниках, волосках).
- Механическая ткань растений, ее строение и функции будут рассмотрены ниже подробнее.
Читайте также: У кого толстая покровная ткань
Механические ткани: общая характеристика
Сложные и неоднородные погодные условия, климатический катарсис, не всегда мягкие перепады природы — от всего этого человека защищает жилище. И часто таким убежищем для животных становятся именно растения. А кто же спасет их самих? Благодаря чему они способны выдерживать и шквальный ветер, и землетрясения, извержения вулканов и град, снегопады и тропические ливни? Оказывается, выстоять им помогает включенная в состав структура — механическая ткань.
Такая структура не всегда равномерно распределена у одного и того же растения. Также неодинаково ее содержание и у разных представителей. Но в той или иной степени она есть у всех. Механическая ткань растений имеет свое особое строение, классификацию и выполняемые функции.
Функциональная значимость
Одно название данной структуры говорит о роли и значении, которое она имеет для растений,- механическая прочность, защита, опора. Часто механическая ткань приравнивается к арматуре. То есть это своеобразный скелет, остов, придающий опору и прочность всему растительному организму.
Данные функции механической ткани чрезвычайно важны. Благодаря их наличию растение способно переносить сильнейшие погодные ненастья, при этом сохраняя целостность всех частей. Часто можно видеть, как деревья раскачиваются от сильных порывов ветра. Однако не ломаются, проявляя чудеса пластичности и прочности. Это происходит благодаря тому, что работают механические свойства тканей. Также можно видеть и устойчивость кустарников, высоких трав, полукустарников, небольших деревьев. Все они удерживаются в нормальном состоянии, словно стойкие оловянные солдатики.
Конечно, это объясняют особенности строения клеточных структур и разновидности механических тканей. Можно разделить их на группы.
Классификация
Различают три главных типа таких структур, каждая из которых имеет свои особенности строения механической ткани.
- Колленхима.
- Склеренхима.
- Склереиды (часто рассматривается как часть склеренхимы).
Каждая из перечисленных тканей может формироваться как из первичной, так и из вторичной меристемы. Все клетки механической ткани имеют толстые прочные клеточные стенки, что во многом и объясняет способность выполнять перечисленные функции. Содержимое каждой клетки может быть как живым, так и мертвым.
Колленхима и ее строение
Эволюция данного типа структуры идет от основных тканей растений. Поэтому чаще всего колленхима содержит пигмент хлорофилл и способна к осуществлению фотосинтеза. Формируется данная ткань только в молодых растениях, выстилая их органы сразу под покровной, иногда чуть глубже.
Обязательное условие для колленхимы — тургор клеток, только в этом случае она способна выполнять возложенные на нее функции арматуры, опоры. Такое состояние возможно, так как все клетки данной ткани — живые, растущие и делящиеся. Оболочки очень утолщенные, однако сохраняются поры, через которые и происходит забор влаги и установка определенного тургорного давления.
Также строение механических тканей данного типа подразумевает несколько типов сочленения клеток. По этому признаку принято выделять три вида колленхимы.
- Пластинчатая. Клеточные стенки утолщены достаточно равномерно, располагаются плотно друг к другу, параллельно стеблю. Вытянутые по форме (пример растения, содержащего этот тип ткани,- подсолнечник).
- Уголковая колленхима — оболочки утолщены неравномерно, в углах и середине. Смыкаются между собой именно этими частями, образуя небольшие пространства (гречиха, тыква, щавель).
- Рыхлая — название говорит за себя. Клеточные стенки утолщенные, но соединение их — с большими межклеточными пространствами. Часто выполняет фотосинтезирующую функцию (красавка, мать-и-мачеха).
Еще раз следует указать на то, что колленхима — это ткань только молодых, одногодовалых растений и их побегов. Основные места локализации в теле растения — черешки и главные жилки, в стебле по бокам в форме цилиндра. Данная механическая ткань содержит только живые, неодревесневшие клетки, не препятствующие росту растений и их органов.
Читайте также: Что шить из лоскутков ткани
Выполняемые функции
Помимо фотосинтезирующей, можно назвать также функцию опоры как основной. Однако она играет не такую большую роль в этом, как склеренхима. Тем не менее прочность колленхимы на разрыв сравнима с прочностью металлов (алюминия, например, и свинца).
Кроме того, функции механической ткани данного типа объясняются также способностью формировать вторичные одревесневающие оболочки в старых органах растений.
Склеренхима, типы клеток
В отличие от колленхимы, клетки данной ткани имеют чаще всего одревесневшие оболочки, сильно утолщенные. Живое содержимое (протопласт) со временем отмирает. Часто клеточные структуры склеренхимы пропитываются особым веществом — лигнином, повышающим их прочность во много раз. Прочность на излом у склеренхимы сравнима с параметрами строительной стали.
Основные типы клеток, входящих в состав такой ткани, следующие:
- волокна;
- склереиды;
- структуры, входящие в состав проводящих тканей, ксилемы и флоэмы — лубяные волокна и древесинные (либриформа).
Волокна представляют собой удлиненные и заостренные кверху прозенхимные структуры с сильно утолщенными и одревесневшими оболочками, пор очень мало. Локализуются в местах окончания ростовых процессов растения: междоузлиях, стебле, центральной части корня, черешках.
Лубяные и древесинные волокна имеют большое значение как сопровождающие проводящих тканей, окружающие их.
Особенности строения механической ткани склеренхимы состоят в том, что все клетки мертвые, с прочно сформировавшейся древесной оболочкой. Все вместе они дают колоссальную устойчивость растениям. Формируется склеренхима из первичной меристемы, камбия и прокамбия. Локализуется в стволах (стеблях), черешках, корнях, цветоножках, цветоложе, плодоножках и листьях.
Роль в растительном организме
Выполняемая функция механической ткани склеренхимы очевидна — обеспечение целостного крепкого каркаса, обладающего достаточной прочностью, эластичностью и силой, чтобы выдерживать динамические и статические воздействия со стороны массы кроны (у деревьев) и природных катаклизмов (у всех растений).
Функция фотосинтеза для склеренхимных клеток нехарактерна вследствие отмирания их живого содержимого.
Склереиды
Данные структурные элементы механической ткани образуются из обычных тонкостенных клеток путем поэтапного отмирания протопласта, склерификации (одревеснения) оболочек и их многократного утолщения. Развиваются такие клетки двумя способами:
- из основной меристемы;
- из паренхимы.
Убедиться в прочности и жесткости склереид можно, обозначив места их локализации в растениях. Из них состоит скорлупа орехов, косточки плодов.
По форме эти структуры могут быть весьма различны. Так, выделяют:
- короткие округлые каменистые клетки (брахисклереиды);
- разветвленные;
- сильно удлиненные — волокнистые;
- остеосклереиды — по форме напоминают человеческие берцовые кости.
Часто такие структуры встречаются даже в мякоти плодов, что защищает их от поедания различными птицами и животными. Склереиды всех типов составляют особенности механических тканей, помогают им выполнять опорные функции.
Значение для растений
- защищать семена от перепадов температур;
- не допускать поражения плодов бактериями и грибами, а также укусами животных;
- формировать в комплексе с другими механическими тканями полноценный устойчивый механический каркас.
Присутствие механических тканей у разных растений
Распределение таких типов тканей неодинаково у различных представителей флоры. Так, например, меньше всего склеренхимы содержат низшие водные растения — водоросли. Ведь для них функцию опоры играет вода, ее давление.
Также не слишком одревесневают и запасаются лигнином тропические растения, все представители влажных мест обитания. А вот обитатели засушливых условий механическими тканями обзаводятся по максимуму. Это отражается и в их экологическом названии — склерофиты.
Колленхима больше характерна для однолетних двудольных представителей. Склеренхима же, напротив, большей частью формируется в однодольных многолетних травах, кустарниках и деревьях.
- 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