Распределение механических тканей в теле растения

Удивительная прочность растений вызывала изумление и попытки ее объяснить. Целесообразность строения растений сточки зрения механики пытались объяснить Г. Галилей, Гук и Грю. Однако лишь много лет спустя, в 1874 г. немецкий ботаник Швенденер подробно рассмотрел распределение механических тканей в различных органах растений с точки зрения инженерно-технических расчетов — с точки зрения 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. Т. е. нижняя сторона будет работать на разрыв. И наоборот, верхняя сторона будет сокращаться, сжиматься, т. е. противодействовать раздавливанию. При этом материал, находящийся в центре стержня, останется в этом отношении нейтральным.

Таким образом, с точки зрения инженерных расчетов целесообразно материал сосредоточить внизу и вверху стержня, где он будет выполнять наибольшую нагрузку. В центре же для экономии и облегчения всей конструкции материал необходимо употребить лишь в той мере, в какой он необходим, чтобы предотвратить смятие конструкции в поперечном направлении. В соответствии с механико-математическими расчетами инженеры установили, что наиболее целесообразной является конструкция в виде двутавровой балки. Она применяется в перекрытиях. Вертикальная полоса, связывающая верхнюю и нижнюю стороны в единое целое, не гюзво.шет им изгибаться порознь.

Швенденер показал, что в листьях растений механические ткани по расположению напоминают двутавровые балки.

Вертикальный стебель подвергается изгибам в различных направлениях, и, согласно теории Швенденера, его можно сравнить с такой инженерной конструкцией, как вертикальная труба. Наиболее экономичным и прочным в этой конструкции будет распределение механических элементов в виде комплекса двутавровых балок. Иными словами, механически работающие элементы должны быть отнесены к периферии конструкции. Действительно, в стеблях колленхимы и склеренхимы чаще всего располагаются или непосредственно под эпидермой, пли несколько глубже, но все же близко к поверхности. Центр стебля обычно занят тонкостенной паренхимой пли даже имеет обширную полость, например, у злаков в соломине.

Теория сопротивления материалов позволяет понять, почему в корнях механические элементы сосредоточены в центре органа: корню, окруженному почвой, не грозит опасность изгиба и излома. У пего другая задача — удерживать растение в почве. Соответственно, целесообразно размещение механических элементов в самом центре корня.

В разработке вопроса размещения механических тканей в растении внес значительный вклад отечественный ботаник В. Ф. Раздорский. Он указал, что нельзя рассматривать механические ткани изолированно от прочих тканей растения.

В соответствии с теорией строительно-механических принципов В. Ф. Разд орского, тело растения можно сравнить с сооружением из железобетона, в котором оба материала, т. е. железо и бетон, дополняют друг друга. Железная арматура (каркас) препятствует разрыву, а бетон (заполнитель) противодействует раздавливанию и не допускает смятия арматуры. В результате вся конструкция обладает значительно большей прочностью, чем железо и бетон, взятые порознь.

В растении роль арматуры выполняют тяжи колленхимы и склеренхима, а роль заполнителя — масса живых тургесцентных клеток. Все это и придает удиви тельную прочность растительному организм}7. Но при этом растения редко обладают такой жесткой конструкцией, которая необходима, например, при строительстве зданий. Растения непрерывно подвергаются разнообразным динамическим, быстро меняющим свой характер нагрузкам: улары дождя, порывы ветра, вытаптывание животными. Поэтому они подобны пружинам, которые способны возвращаться в исходное состояние. Поэтому ствол дерева, раскачиваясь под порывами ветра, возвращается в исходное вертикальное положение.

Вопросы и задания для усвоения темы

  • 1. Дайте сравнительную характеристику колленхимы и склеренхимы: что общего и в чем различия? Результат представьте в виде таблицы.
  • 2. Раскройте сущность учения В. Ф. Раздорского о строительно-механических принципах в конструкции органов растений.
  • 3. Составьте схем у распределения механических тканей на поперечных срезах вегетативных органов растений.

Тема XII

 
Посмотреть оригинал
< Пред   СОДЕРЖАНИЕ ОРИГИНАЛ   След >