Типи механічних тканин. Одноклітинні водорості мають суцільної пружної оболонкою, яка грає роль зовнішнього скелета і при наявності тургору забезпечує постійну форму організму.
У багатоклітинних рослин живі клітини зберегли цю особливість своїх одноклітинних предків. Якщо багатоклітинний організм має невеликі розміри, тим більше якщо він занурений у воду, наявності тонкої оболонки у кожної з його клітин виявляється цілком достатнім для забезпечення міцності і підтримки форми організму. Однак для великих наземних рослин такої опорної системи виявилося недостатньо, і у них виникли спеціалізовані механічні тканини, що складаються з клітин з потовщеними оболонками, які навіть після відмирання живого вмісту продовжують служити опорою для організму.
Механічні тканини найчастіше виконують свої функції тільки при поєднанні з іншими тканинами рослини, утворюючи серед них кістковий каркас, або арматуру. Тому механічні тканини називають також арматурними.
Розрізняють два основних типи механічних тканин - Коленхіма і склеренхіма.
1 - об'ємне зображення уголковой коленхіми; 2 -поперечне розріз через пластинчасту Коленхіма; 3 - пухка колленхіма з межклетниками
Особливості оболонки пояснюються тією роллю, яку колленхіма грає в рослині. Коленхіма рано виникає в молодих пагонах (але не в коренях), коли ще триває розтягнення в довжину. Якби в цей час виникали жорсткі тканини, то розтягнення органів стало б неможливим. Коленхіма ж, забезпечуючи міцність молодих органів, сама здатна розтягуватися у міру розтягування навколишніх тканин. Пластичне (залишкове) розтягнення її оболонок можливо лише за активної участі живого вмісту, яке впливає на хімічний склад і текстуру оболонок. Отже, пластичної растяжимостью мають оболонки живих клітин. Пластичність оболонок коленхіми зберігається ще й тому, що вони не дерев'яніють.
Одна з особливостей коленхіми полягає в тому, що вона виконує свої функції тільки в стані тургору. Якщо листя або молоді стебла втрачають воду, тонкі ділянки оболонок складаються «гармошкою» і пагони в'януть, тобто втрачають пружність і обвисають. Наявність хлоропластів в клітинах коленхіми, мабуть, має пряме відношення до підтримки тургору.
Розрізняють кутикової, пластинчасту і рихлу Коленхіма.
У уголковой Коленхіма потовщені по кутах частини оболонок у сусідніх 3 - 5 клітин зливаються між собою, утворюючи трьох-, п'ятикутник.
У пластинчастої Коленхіма потовщені частини оболонок розташовані паралельними шарами.
Пухка колленхіма (колленхіма з межклетниками) відрізняється тим, що між злилися потовщеними ділянками є межклетники. Така колленхіма зустрічається у рослин, що мешкають в умовах, що сприяють утворенню аеренхіма. Тут як би поєднуються ознаки коленхіми і аеренхіма.
Склеренхіма відрізняється від коленхіми тим, що складається з клітин з рівномірно потовщеними і здебільшого здеревілими оболонками, а вміст клітин відмирає після остаточного формування оболонок. Таким чином, склеренхіма виконує свою функцію вже після відмирання протопластів.
Оболонки склеренхімних клітин мають високу міцність, близькою до міцності стали. Вони перевершують сталь по здатності протистояти динамічним навантаженням, не відчуваючи залишкової деформації. Відкладення лігніну (одревеснение) підвищує міцність оболонок, їх здатність протистояти раздавливанию. Однак одревеснение робить оболонки більш крихкими. Тим цінніші рідкісні винятки, коли склеренхімние клітини залишаються неодревесневшіе. Високі технологічні якості лляних волокон пояснюються саме відсутністю у них одревеснения. Розрізняють два основних типи склеренхіми - волокна і склереїди.
Волокна - це прозенхімних клітини, сильно витягнуті в довжину і загострені на кінцях. Зазвичай вони мають товсті стінки і дуже вузьку порожнину. Міцність стінок підвищується ще й тому, що фібрили целюлози проходять в них гвинтоподібно, а напрямок витків в зовнішніх і внутрішніх шарах чергується. Пори нечисленні, прості вузькі щілиноподібні і орієнтовані відповідно напрямку фібрил.
Волокна, що входять до складу деревини, називають деревини волокнами (волокнами лібриформу), а входять до складу лубу - лубовими волокнами. Волокна можуть також входити до складу інших тканин, розташовуватися цілими групами або поодинці.
Склереїди називають склеренхімние клітини, що не володіють формою волокон. Вони можуть бути округлими (кам'янисті клітини, брахісклереіди), гіллястими (астросклереіди) або іншої форми. Так само як волокна, склереїди можуть утворювати суцільні групи, як, наприклад, в шкаралупі горіха або кісточці сливи, або ж розташовуватися серед інших тканин поодинці, у вигляді ідіобласти.
Розподіл механічних тканин в тілі рослини. Рослини мають вражаючу здатність протистояти різного роду механічних навантажень. Тонка соломина підтримує важкий колос і листя, розгойдується при поривах вітру, але не ламається. Величезні механічні навантаження витримують стовбури дерев.
Доцільність будови рослин з точки зору механіки намагалися пояснити Галілей, а потім Гук і Грю. Однак лише через багато років, в 1874 р Швенденер детально розглянув розподіл механічних тканин в різних органах рослин з точки зору інженерно-технічних розрахунків (теорії опору матеріалів).
Якщо стрижень, який відчувають на міцність, покласти на дві опори і навантажити, то він прогнеться. При цьому його нижня сторона буде розтягуватися, тобто протидіяти силам, які прагнуть його розірвати. Іншими словами, нижня сторона буде «працювати на розрив». Навпаки, верхня сторона буде скорочуватися, стискатися, тобто протидіяти раздавливанию. Матеріал, що знаходиться в центрі стрижня, залишиться в цьому відношенні більш нейтральним. З цієї точки зору матеріал, який зміцнює стрижень, доцільно зосередити вгорі і внизу стрижня, де він буде витримувати найбільше навантаження. У центрі ж з метою економії і полегшення всієї конструкції матеріал потрібно вжити лише в тій мірі, щоб запобігти зминання конструкції в поперечному напрямку. Відповідно до механіко-математичними розрахунками інженери встановили найбільш доцільну конструкцію у вигляді двотаврової балки, яка застосовується для перекриттів. Вертикальна смуга, що зв'язує верхню і нижню сторони в єдине ціле, не дозволяє їм згинатися порізно.