МЕХАНИЧЕСКИЕ ТКАНИ Пыжикова Е М План лекции

МЕХАНИЧЕСКИЕ ТКАНИ Пыжикова Е. М.

План лекции: 1. 2. 3. Механические ткани: колленхима, склеренхима, волокна и склереиды. Организация тела растения с точки зрения строительно-механических принципов

Высшие растения ведут прикрепленный образ жизни, поэтому способность противостоять нагрузкам имеет для них особое значение. Некоторые растения вынуждены десятки и даже сотни лет оказывать сопротивление бурям, ливням, граду и снегу.

Любая растительная клетка (за редким исключением) имеет наружный скелет в виде целлюлозной оболочки. Прочность растению обеспечивают все клетки и ткани.

Механические ткани = Арматурные от греч. «enchyma» - ткань, «kolla» - клей, «scleros» - твердый Колленхима Уголковая Склеренхима Волокна Склереиды брахисклереиды лубяные волокна Пластинчатая древесинные волокна (волокна либриформа) астросклереиды Рыхлая остеосклереиды от греч. «brachys» - короткий, «astron» - звезда, «osteon» - кость волокнистые склереиды

Клетки обеих тканей содержат протопласты со всеми органеллами. Для той и другой ткани характерны первичные и нелигнифицированные оболочки клеток. ПАРЕНХИМНЫЕ КЛЕТКИ КОЛЛЕНХИМА Отличие между этими тканями состоит главным образом в том, что у колленхимы оболочки толще, а клетки прозенхимные вытянуты в длину и имеют скошенные концы. Кроме того, характернейшая особенность клеток колленхимы состоит в том, что их оболочки неравномерно утолщены, что придает этой ткани на поперечном срезе очень своеобразный вид.

Наиболее характерную особенность колленхимы составляет структура первичных клеточных оболочек. Кроме целлюлозы они содержат большое количество пектина и гемицеллюлозы, но в них нет лигнина. Поскольку пектиновые вещества гидрофильны, оболочки клеток колленхимы богаты водой. Поэтому на срезах оболочки выглядят блестящими. Полагают, что сильная оводненность оболочек способствует их растяжению. Одна из особенностей колленхимы состоит в том, что она выполняет свое назначение только в состоянии тургора. Если молодые побеги теряют воду, тонкие участки оболочек складываются "гармошкой" и побеги увядают, то есть теряют упругость, обвисают. Колленхима

Типы колленхимы Утолщения оболочек колленхимы распределены неравномерно. По форме утолщения оболочек выделяют три типа колленхимы: 1) уголковая - утолщения локализуются в углах клеток; 2) 2) пластинчатая - утолщены тангентальные стенки клеток; 3) 3) рыхлая - характерна наличием межклетников между слившимися участками соседних клеток (сочетаются функции опоры и газообмена) Типы колленхимы: А, Б - уголковая черешка свеклы и бегонии; В - пластинчатая - побега дуба; Г - рыхлая – черешка листа лопуха большого. 1 - полость клетки, 2 - утолщенная оболочка, 3 - эпидермис, 4 - межклетники. (а и б – под малым и большим увеличением).

Механические ткани в стебле тыквы микрофотография): 1 - эпидерма; 2 - уголковая колленхима; 3 - склеринхима.

1 Уголковая колленхима сельдерея

Склеренхима Типичная склеренхима состоит из прозенхимных , равномерно утолщенных, плотно сомкнутых клеток. Сформировавшись, клетки склеренхимы обычно теряют живое содержимое и их полости заполняются воздухом; клеточные стенки к этому времени в большинстве случаев одревесневают; сравнительно редко они остаются чисто целлюлозными. Таким образом, склеренхима выполняет свою функцию уже после отмирания протопластов.

Расположение склеренхимы в проводящих пучках Объёмное изображение Микрофотография среза. Склеренхима окрашена в малиновый цвет

Склеренхима в стебле соломины злака 1 – хлорофилоносная паренхима, 2 – склеренхима, 3 – крупные проводящие пучки, 4 – мелкие проводящие пучки.

Склеренхима Волокна Склереиды древесинные волокна (волокна либриформа) брахисклереиды лубяные волокна астросклереиды остеосклереиды волокнистые склереиды А – звездчатая склереида; Б – волокно; В – каменистая клетка; Г – тяж волокон; 1 – пора; 2 – поровый канал. от греч. «brachys» - короткий, «astron» - звезда, «osteon» - кость

Волокна представляют собой длинные узкие прозенхимные клетки, длина которых во много раз превышает ширину. Обычно волокна имеют толстые стенки и очень узкую полость. Прочность стенок повышается еще и оттого, что фибриллы целлюлозы проходят в них винтообразно, а направление витков в слоях чередуется. Волокна вторичного происхождения отмечаются специальными терминами. Наружу от камбия в лубе формируются так называемые лубяные волокна, а внутрь от камбия в древесине откладываются древесинные волокна или либриформ. Волокна могут размещаться в виде сплошного кольца, отдельными тяжами и даже поодиночке.

В производстве особенно ценны те редкие растения, у которых волокна не одревесневают, например, лен. Назовем лишь наиболее известные волокнистые растения и изделия из них изготавливаемые: конопля (Cannabis sativa) - канаты и веревки; джут (Corchorus capsularis) - канаты, веревки и грубые ткани; кенаф (Hibiscus cannabinus) - грубые ткани; лен (Linum usitatissimum) - ткани; рами (Bochmeria nivea) - ткани. Джут (Corchorus capsularis) - однолетнее растение из семейства липовых. В стеблях джута содержится 20 -25% ценного волокна, имеющего такую же прочность как пенька. Технология отделения волокна от стеблей достаточно трудоемкая. После сбора сухие стебли, связанные в снопы, идут на лубяной завод, где подвергаются вымачиванию для смягчения в течение двух-трех недель. Далее стебли мнут, разбивают деревянными молотками, треплют. Полученные в результате волокна джута идут на производство мешочного холста (грубой ткани типа мешковины), ковров, мебельных материй, веревок, утеплителей. Главным преимуществом джут-волокна является то, что оно в наибольшей степени соответствуют дереву по содержанию лигнина. Лигнин - это природный высокомолекулярный полимер, скрепляющий волокна целлюлозы в древесине.

Волокна кенафа (Hibiscus cannabinus)

СКЛЕРЕИДЫ НЕ ИМЕЮТ ФОРМУ ВОЛОКОН И СИЛЬНО ВАРЬИРУЮТ ПО ФОРМЕ. ОБЫЧНО ПО ФОРМЕ КЛЕТОК ИХ И КЛАССИФИЦИРУЮТ. НАИБОЛЕЕ РАСПРОСТРАНЕННЫМИ ЯВЛЯЮТСЯ ИЗОДИАМЕТРИЧЕСКИЕ ОКРУГЛЫЕ СКЛЕРЕИДЫ, НАЗЫВАЕМЫЕ БРАХИСКЛЕРЕИДАМИ ИЛИ КАМЕНИСТЫМИ КЛЕТКАМИ. Склереиды БРАХИСКЛЕРЕИДЫ ВСТРЕЧАЮТСЯ В СКОРЛУПЕ ПЛОДОВ ЛЕЩИНЫ, ЖЕЛУДЯ; В КОСТОЧКАХ ПЛОДОВ СЛИВОВЫХ, ГРЕЦКОГО ОРЕХА; В МЯКОТИ ПЛОДОВ ГРУШИ, АЙВЫ; В КОЖУРЕ СЕМЯН КЕДРОВОЙ СОСНЫ. БРАХИСКЛЕРЕИДЫ ВСТРЕЧАЮТСЯ И В ПОДЗЕМНЫХ ОРГАНАХ - В КОРЕ КОРНЕВИЩ ПИОНОВ, В КОРНЯХ ХРЕНА, КЛУБНЯХ ГЕОРГИНА.

Нимфеи, астросклереида Астросклереиды или звездчатые склереиды имеют ветвистую форму. Чаще всего астросклереиды встречаются в листьях кожистой консистенции. Они придают листовым пластинках дополнительную прочность.

Организация тела растения с точки зрения строительно-механических принципов

Аналогия строения стебля злаков и современных высотных сооружений

«Структура соломинки подсказала инженерам идею конструкции самой высокой в мире Останкинской телевизионной башни»

В 1960 году в Дайтоне (США) состоялся первый симпозиум по бионике, который официально закрепил рождение новой науки и название, предложенное американским инженером Джеком Стилом. БИОлогия + электро. НИКА = = БИОНИКА

Само понятие бионика появилось в начале двадцатого века. Что же оно значит? Бионика (от греч. biōn - элемент жизни, буквально - живущий) наука, изучающая принципы организации и функционирования биологических систем на молекулярном, клеточном, организменном, популяци онном, ценозном уровнях, иссдующая процессы преобразования энергии и информации, переработки веществ в живых организмах, экосистемах, с целью применения полученных знаний для коренного усовершенствования существующих и создания принципиально новых машин, приборов, механизмов… Первые попытки использовать природные формы в строительстве предпринял еще Антонио Гауди. И это был прорыв! Парк Гуэля, или как говорили раньше «Природа, застывшая в камне» , Каза Батло, Каза Мила – ничего подобного избалованная архитектурными изысками Европа, да и весь мир, еще не видели. Эти шедевры великого мастера дали толчок к развитию архитектуры в бионическом стиле. В 1921 году бионические идеи нашли отражение в сооружении Рудольфа Штайнера Гетеанум, и с этого момента зодчие

Теоретическая бионика Архитектурностроительная бионика Биологическая бионика Современная бионика Нейробионика Техническая бионика

Загадки злаков Яркий пример архитектурно-строительной бионики — полная аналогия строения стеблей злаков и современных высотных сооружений. Стебли злаковых растений способны выдерживать большие нагрузки и при этом не ломаться под тяжестью соцветия. Оказывается, их строение сходно с конструкцией современных высотных фабричных труб и башен — одним из достижений инженерной мысли. Обе конструкции внутри полые. Склеренхимные тяжи стебля растения играют роль продольной арматуры. Однако к своему конструктивному решению инженеры пришли самостоятельно, не "заглядывая" в природу. Идентичность строения была выявлена позже.

Спасибо за внимание!