Колленхима и склеренхима: механические ткани растения

Стебель травянистого растения не падает под собственным весом, а ветка дерева держит крону благодаря механическим тканям. Их две: колленхима и склеренхима. Обе придают органам прочность, но устроены по-разному, и именно на этом различии чаще всего спотыкаются на экзамене по ботанике. Ниже разберём строение клеток, тип утолщения стенки, расположение в органах и ключевые отличия, а собрать формулировку под конкретный билет поможет интерактивный разбор.

Зачем растению механические ткани

Растительная клетка уже имеет жёсткую целлюлозную оболочку и тургор, но одного тургора мало: при подсыхании или нагрузке такая опора исчезает. Чтобы орган держал форму постоянно, в нём закладываются специализированные опорные ткани с особо толстыми стенками. Они работают как арматура: воспринимают растяжение и изгиб, не давая стеблю, листу или плоду деформироваться. Эту арматурную роль и выполняют колленхима и склеренхима, образуя механический скелет растения.

Рассчитать для своей задачи

Расположены ткани не случайно. Колленхима лежит близко к поверхности, под эпидермой, где нагрузка на изгиб максимальна. Склеренхима чаще тяготеет к проводящим пучкам и центральным частям органа, образуя жёсткий внутренний каркас.

Колленхима: живая опора растущего органа

Колленхима - это живая механическая ткань. Её клетки сохраняют протопласт, цитоплазму и нередко даже хлоропласты, поэтому участок ткани способен фотосинтезировать. Главная особенность колленхимы - неравномерное утолщение клеточной стенки: она состоит из целлюлозы и пектинов, не одревесневает и потому остаётся пластичной.

Из-за того что стенка не лигнифицирована, колленхима растяжима. Это критично для молодых, ещё растущих органов: ткань укрепляет стебель или черешок листа, но не мешает им удлиняться. По характеру утолщения выделяют три типа:

• уголковая - стенка утолщена в углах клеток, где сходятся три-четыре соседние клетки (самый частый тип);
• пластинчатая - утолщены тангенциальные (параллельные поверхности органа) стенки;
• рыхлая - утолщения приурочены к межклетникам.

Уголковую колленхиму легко увидеть на черешке свёклы или в рёбрах стебля тыквенных и зонтичных. Именно она держит молодой стебель прямым, пока тот ещё не одревеснел.

Важно понимать, почему опора должна оставаться живой именно на этом этапе. Молодой побег ещё растёт в длину за счёт растяжения клеток, и жёсткий неподвижный каркас в нём был бы помехой: ткань разорвалась бы при удлинении. Колленхима решает эту задачу компромиссом. Её утолщённая, но не одревесневшая стенка способна расти вместе с клеткой, добавляя новые слои целлюлозы и пектина, поэтому ткань укрепляет орган и одновременно не блокирует его рост. Когда орган завершает удлинение, часть колленхимы нередко перестраивается в склеренхиму, окончательно одревесневая. Так растение переходит от гибкой опоры к жёсткой по мере взросления органа.

Склеренхима: мёртвая прочность зрелых тканей

Склеренхима - противоположность колленхимы. Это мёртвая ткань: протопласт отмирает, остаются только толстые, равномерно утолщённые и одревесневшие стенки. Одревеснение означает, что в стенку откладывается лигнин - полимер, придающий ей твёрдость и устойчивость к сжатию. Поэтому склеренхима не растяжима и формируется в уже завершивших рост частях растения.

Равномерность утолщения и большой объём вторичной стенки делают склеренхиму намного прочнее колленхимы. Цена этого - потеря живого содержимого и пластичности: ткань работает как готовый жёсткий элемент конструкции. По форме клеток склеренхиму делят на два типа.

Рассчитать для своей задачи

Волокна - длинные, веретеновидные клетки с заострёнными концами. Они срастаются в тяжи и работают на растяжение. Лубяные волокна льна и конопли, древесинные волокна (либриформ) - это всё склеренхимные волокна.

Склереиды (каменистые клетки) - короткие, разнообразной формы клетки с очень толстой стенкой, пронизанной ветвящимися поровыми каналами. Именно склереиды создают хрустящую зернистость мякоти груши и образуют твёрдую скорлупу орехов и косточек.

Поровые каналы в стенке склереид - не случайная деталь. Когда клетка наращивает мощную вторичную оболочку, в отдельных точках стенка остаётся тонкой, и через эти поры соседние клетки ещё успевали обмениваться веществами, пока были живы. После отмирания протопласта поры превращаются в характерные ветвящиеся канальцы, по которым склереиды легко узнать в препарате. Волокна устроены иначе: их вытянутая форма и заострённые перекрывающиеся концы превращают пучок в подобие каната, прочного именно на растяжение. Поэтому в одном органе оба типа склеренхимы часто работают вместе: волокна тянутся вдоль оси и держат изгиб, а склереиды локально упрочняют твёрдые включения.

Где в органе лежат эти ткани

Размещение механических тканей подчинено принципу: материал ставят туда, где напряжение максимально. В стебле колленхима образует тяжи под эпидермой, особенно в рёбрах, а склеренхима окружает проводящие пучки в виде обкладок или сплошного кольца глубже. В листе склеренхимные волокна тянутся вдоль жилок, армируя их. В корне механических тканей обычно меньше: подземный орган работает на растяжение, и эту нагрузку берёт на себя центральный цилиндр.

Рассчитать для своей задачи

Такое распределение напоминает инженерное решение: гибкая колленхима по периферии гасит изгиб у молодого органа, а жёсткая склеренхима внутри держит зрелую конструкцию. Это прямая аналогия с балкой: материал выгоднее всего ставить дальше от нейтральной оси, где напряжения при изгибе максимальны. Растение выносит опору к поверхности стебля ровно по той же причине, по которой инженер делает трубу полой, а не сплошной. В листе тот же принцип: волокна склеренхимы идут вдоль жилок, превращая их в рёбра жёсткости, поэтому тонкая листовая пластинка не сминается от ветра и собственного веса. Закладка целлюлозных и лигнифицированных стенок здесь играет ту же опорную роль, что и у других клеток с мощной оболочкой; для сравнения полезно вспомнить, как устроена прочная стенка у прокариот в разборе бактериальной клетки и пептидогликана.

Колленхима против склеренхимы: таблица отличий

Чтобы не путать ткани, держите в голове несколько опорных пар признаков.

• Живость клеток: колленхима живая (есть протопласт), склеренхима мёртвая (только оболочки).
• Утолщение стенки: у колленхимы неравномерное (углы, грани), у склеренхимы равномерное по всему периметру.
• Состав стенки: колленхима - целлюлоза и пектин, не одревесневает; склеренхима - с лигнином, одревесневшая.
• Пластичность: колленхима растяжима, склеренхима жёсткая.
• Где встречается: колленхима в молодых растущих органах под эпидермой; склеренхима в зрелых частях у пучков и в проводящих тканях.
• Клетки: колленхима - паренхимоподобные удлинённые; склеренхима - волокна и склереиды.

Если в ответе нужно одно различие, безопаснее всего назвать пару живая или мёртвая ткань: оно тянет за собой и тип стенки, и одревеснение, и расположение.

Частые ошибки

• Путают, какая ткань живая. Живая - колленхима, мёртвая - склеренхима. Запоминается через корень: колленхима пластична, как клей (от греческого колла - клей), значит ещё живая.
• Считают, что обе ткани одревесневают. Одревесневает только склеренхима (лигнин). Колленхима утолщена целлюлозой и пектином и остаётся гибкой.
• Называют склереиды волокнами. Волокна длинные и заострённые, склереиды короткие и каменистые; оба типа относятся к склеренхиме, но это разные клетки.
• Считают равномерным утолщение колленхимы. У колленхимы оно как раз неравномерное (по углам или граням), равномерное - у склеренхимы.
• Помещают много механики в корень. Корень работает на растяжение, выраженных тяжей колленхимы под кожицей там обычно нет; основная опора стебля и листа.

FAQ

Чем колленхима принципиально отличается от склеренхимы? Колленхима живая, с неравномерно утолщённой неодревесневшей стенкой, пластична и работает в растущих органах. Склеренхима мёртвая, с равномерно утолщённой одревесневшей стенкой, жёсткая и характерна для зрелых частей растения.

Колленхима и паренхима - это одно и то же? Нет. Паренхима - основная ткань с тонкими стенками и живыми клетками; колленхима происходит от паренхимы, но имеет утолщённые в углах или гранях стенки и выполняет опорную функцию. По строению клетки похожи, по роли различаются.

Какие клетки относятся к склеренхиме? Два типа: волокна (длинные веретеновидные, например лубяные волокна льна) и склереиды, или каменистые клетки (короткие, с очень толстой пористой стенкой, как в мякоти груши и скорлупе орехов).

Коротко

Колленхима и склеренхима - две механические ткани растения. Колленхима живая, с неравномерно утолщённой целлюлозно-пектиновой стенкой, гибкая, лежит под эпидермой и укрепляет растущие органы. Склеренхима мёртвая, с равномерно утолщённой одревесневшей стенкой, делится на волокна и склереиды, образует жёсткий каркас зрелых частей. Ключ к различению одной фразой: колленхима живая и неодревесневающая, склеренхима мёртвая и одревесневшая.