Małe rośliny (zwłaszcza wodne) potrzebują cienkiej błony celulozowej otaczającej komórki, aby utrzymać siłę i kształt ciała. Duże rośliny lądowe wymagają bardziej zaawansowanego systemu wsparcia, reprezentowanego przez dwa rodzaje struktur mechanicznych: kollenchyma i sklerenchyma. W przeciwnym razie tkaniny te nazywane są podtrzymującymi lub wzmacniającymi.
Collenchyma występuje znacznie rzadziej, ale odgrywa kluczową rolę w utrzymaniu wegetatywnych części rozwijającej się rośliny. Sam termin pochodzi od greckiego słowa „kolla” – klej.
Struktura i właściwości
Pomimo swojej funkcji mechanicznej kollenchyma jest żywą tkanką roślinną zdolną do fotosyntezy. Jego protoplasty nie umierają, a ściany są elastyczne i mogą się rozciągać.
Plastyczność błon komórkowych zależy od dwóch czynników:
- brak zdrewnienia;
- zmniejszenie elastyczności powłoki w wyniku uwolnienia protoplastu (zawartość żywych komórek).
Kollenchyma składa sięz wydłużonych komórek miąższowych lub prozenchymalnych o długości do 2 mm. Ich muszle charakteryzują się nierównomiernym pogrubieniem, co nadaje tkance specyficzny kształt. Godną uwagi cechą jest brak widocznej granicy między ścianą główną i drugorzędną.
Zagęszczone obszary składają się z naprzemiennych warstw, z których niektóre zawierają głównie celulozę, podczas gdy inne zawierają hemicelulozę, pektyny i dużą ilość wody. Całkowita zawartość tych ostatnich wynosi 60-70% masy ściany komórkowej.
Nierównomierne pogrubienie ściany komórkowej przyczynia się do jej plastyczności, a także reguluje osmozę (cienkie odcinki przepuszczają wodę i elektrolity). Z tego samego powodu kollenchyma przestaje pełnić swoje funkcje, gdy zanika turgor. Przykładem jest więdnięcie liści i trawy w wyniku utraty wody.
Collenchyma jest pochodną głównego merystemu. Komórki tej mechanicznej tkanki przez długi czas zachowują zdolność do podziału.
Ocena wytrzymałości
Pod względem wytrzymałości mechanicznej (odporność na rozdzieranie i zginanie) kollenchyma przewyższa właściwości odlewanego aluminium, ale jest znacznie gorsza od sklerenchymy. W starszych częściach roślin komórki kollenchymy mogą ulegać wtórnemu zagęszczeniu i zdrewnianiu, co zwiększa wytrzymałość tkanki, ale czyni ją bardziej łamliwą.
Właściwość specjalna - wysoka wartość modułu sprężystości (porównywalna do ołowiu). Oznacza to, że tkanina dobrze przywraca swoją pierwotną strukturę po ustaniu naprężeń mechanicznych.
Różnice
Sclerenchyma jest bardziej „sztywną” mechaniczną tkanką. Jej komórki nie tylko tracą zdolność do dzielenia się, ale także całkowicie umierają z powodu grubych, zdrewniałych ścian, które blokują komunikację ze środowiskiem zewnętrznym.
Sclerenchyma różni się od kollenchymy w następujący sposób:
- śmierć protoplastów;
- równomierne pogrubienie łusek wraz z ich późniejszą lignifikacją;
- ściany ogniw są nieprzepuszczalne dla wody i elektrolitów;
- większa siła;
- niemożność rozciągnięcia pocisków.
Sclerenchyma działa jak szkielet w już uformowanych częściach rośliny. W większym stopniu ta tkanka występuje w pędach z wtórnym pogrubieniem. Sklerenchyma może być pierwotna lub wtórna, podczas gdy kollenchyma jest tylko pierwotna.
Spełniają swoje funkcje tylko w połączeniu z innymi tkankami roślinnymi.
Funkcje kollenchymy
Jego głównym celem jest zapewnienie odporności roślin na różne obciążenia mechaniczne (zarówno statyczne, jak i dynamiczne). Dodatkowo dzięki dobrej elastyczności tkanina ta tworzy elastyczność łodyg i liści.
Pomimo swojej stosunkowo niskiej wytrzymałości, kollenchyma, ze względu na swoją plastyczność, jest jedyną tkanką odpowiednią dla młodych rozwijających się pędów, ponieważ pojawienie się sztywnej sklerenchymy ograniczyłoby ich wzrost.
Odmiany
Zgodnie z naturą pogrubienia ściany komórkowej istnieją 3 główne typy kollenchymy:
- płytkowe (typowe dla młodych łodyg roślin drzewiastych i słonecznika);
- narożnik (dynia, gryka, szczaw);
- luźne (płaz góralski, belladonna, podbiał).
W kollenchymie narożnej pogrubienie błon występuje w narożach komórek (od czego wzięła się nazwa). Na styku ze sobą strefy te łączą się, tworząc wzór w postaci trzech lub pięciokątów (jeśli spojrzysz na przekrój tkaniny). Pogrubione sekcje błon w kollenchymie blaszkowatym są ułożone w równoległe warstwy, a same komórki są wydłużone wzdłuż łodyg.
Kollenchyma luźna to tkanka z rozwiniętymi przestrzeniami międzykomórkowymi, które tworzą się pomiędzy pogrubionymi obszarami błon. Jest to charakterystyczne dla roślin, które rozwijają aerenchyma (tkanka powietrzna) jako adaptacja do warunków środowiskowych.
Rozmieszczenie w roślinie
Kollenchyma to tkanka charakterystyczna głównie dla roślin dwuliściennych, młodych pędów, a także struktur wegetatywnych, które nie ulegają wtórnemu pogrubieniu (np. blaszki liściowe).
Może być zlokalizowany:
- w strefie pierwotnego pogrubienia łodygi;
- w ogonkach;
- w blaszkach liściowych roślin zbożowych;
- pod naskórkiem;
- wyjątkowo rzadkie w korzeniach (kapusta jest przykładem).
W pędach kollenchyma najczęściej znajduje się na obwodzie, blisko powierzchni (czasem bezpośrednio pod naskórkiem). Ten rozkład zapewnia dobrą odporność na zginanie i pękanie.
W liściach na poziomie mikrostrukturalnym rozmieszczenie elementów kollenchymy, a także innych tkanek podtrzymujących, przypomina konstrukcję belki dwuteowej, w której pionowa stoi pomiędzy dwoma poziomymi blokami, co nie pozwala na to zwisać pod wpływem działania mechanicznego.
