СТРОИТЕЛЬНО-МЕХАНИЧЕСКИЕ ПРИНЦИПЫ В КОНСТРУКЦИИ ОРГАНОВ РАСТЕНИЙ

По особенностям внутреннего строения растительные конструкции близки к так называемым комплексным сооружениям, представленным в современной технике главным образом железобетонными конструкциями,

В железобетонном сооружении основная масса (заполнение) и железная

179

арматура (каркас) работают монолитно. Частично монолитность достигается сцеплением между каркасом и основной массой. В значительной мере она обеспечивается целым рядом конструктивных черт железобетонных балок: заякориванием арматурных прутьев, раздробленностью каркаса, строящегося из многочисленных тонких частей, применением специальных типов арматуры. В более крупных балочных сооружениях часть прутьев арматуры располагается под углом в 45° к продольной оси балки - для обеспечения сопротивления силам скалывания и сдвига. В колоннах и стойках из железобетона последнее требование заменяется другим: здесь должны вводиться поперечные скрепы (бюгеля) или же спиральная обмотка.

Слева - поперечное сечение фабричной трубы; справа - поперечный разрез стебля пухоноса германского (Trichophorum germanicum, из семейства осоковых): К - кожица; С₁С₂ - склеренхимные тяжи; П - воздухоносные полости; Па и Са - продольная спиральная железная арматура.

В органах растений бетону соответствует масса мягких и тонкостенных тканей, а каркасу - тяжи и пластинки склеренхимы. Заякоривание достигается сращением частей каркаса друг с другом, особенно в узлах стеблей и в местах ответвлений. Раздробленность арматуры выражена у растений весьма четко. Это явление особенно резко бросается в глаза в строении органов однодольных (рис. 131, 158). Во вторичном строении двудольных под микроскопом обнаруживается комплексность: во вторичной коре мы видим арматурную сетку из тяжей и пластинок лубяных волокон и склереид среди заполняющей массы мягкого луба; в древесине тяжи либриформа являются каркасом, армирующим основную массу из древесинной паренхимы, сосудов и трахеид. Аналогичную, хотя и более простую, картину дает древесина голосеменных.

Арматура в виде трехмерной сетки представляет обычную конструктивную черту органов растений. Наклон части арматурных тяжей под углом в 45° к нейтральной плоскости - явление, весьма распространенное у растений.

Стебли и отчасти ветви работают, как балки и как стойки. В связи с этим, очевидно, мы видим у них сплетение тканей в узлах, перегородки в узлах полых стеблей. Кожица и сросшиеся с ней периферические части каркаса являются предельным случаем спиральной обмотки.

В ряде черт растительные конструкции стоят на более высокой ступени, чем сооружения техники, и детали конструкций растительных сооружений являются более совершенными. Технические трудности изготовления, монтажа и бетонирования каркаса у растений отпадают, так как в них каркас строится одновременно с основной массой в процессе роста и дифферекцировки тканей.

В растительных сооружениях возможны постоянные коррективы конструкций - изменения в структуре и химизме клеточных стенок, вторичный прирост тканей и т. д.

Не надо упускать из вида и длительный процесс усовершенствований в филогенезе. У геологически более древних по происхождению растений мы видим более примитивную конструкцию: в сплетении придаточных корней древовидных папоротников, в панцире ствола саговника монолитность конструкций далеко не обеспечена.

180

Пропорции соломин (ржи, пшеницы) оказываются гораздо более легкими, а более крупные стебли являются более громоздкими.

Связь между строением тела растений и механической прочностью занимала еще Галилея. Если бы соломина злака, поддерживающая колос, более тяжелый, нежели весь стебель, писал Галилей в 1638 г., была

Соотношение диаметра и высоты стебля

Названия растений	Высота стебля в метрах	Диаметр стебля вблизи основания	Отношение диаметра к высоте
Рожь (Secale cereale)	1,5	0,003	1 : 500
Бамбук (Arthrostilidium excelsum)	25	0,25	1 : 100
Пихта (Abies nobilis)	70	1,87	1 : 37,5
Эвкалипт (Eucalyptus amygdalina)	155	9,5	1 : 16,3

произведена при том же количестве материала, но была бы сплошной, а не полой, то она являлась бы гораздо менее сопротивляющейся изгибу и излому.

На архитектонику органов растений обращали внимание Нээмия Грю (1675) и Роберт Гук. Идеи Галилея и Грю - Гука о строительно-механических принципах в конструкции растений долгое время не имели почвы, благоприятной для восприятия и развития их: научный уровень большинства ботаников был в конце XVII и в XVIII веке весьма низким, и только в конце XIX века Швенденер (1874) пытался исследовать строение растений с точки зрения законов механики и сравнивал их строение со строительными и инженерными конструкциями. Он разработал ряд положений о растении как комплексном сооружении (рис. 158). Построения Швенденера во многом были противоречивыми, ошибочными и, главное, механистичными, так как он зачастую совершенно не учитывал биологических особенностей растения. Позже, начиная с 1918 г., вопросы архитектоники растений очень успешно и детально разрабатывались В. Ф. Раздорским¹, создавшим оригинальную теорию осуществления строительно-механических принципов в строении растений. В. Ф. Раздорский рассматривает растение и его органы не как конструкции, статически сопротивляющиеся механическим воздействиям внешней среды (как Швенденер), а как структуры, динамически реагирующие на прилагаемые к ним воздействия (отсюда сравнение стебля с балкой-пружиной, закрепленной одним концом), и, что еще существеннее, как живой развивающийся целостный организм, действующий всеми своими тканями и клетками, изменяющийся в своем развитии в соответствии с конкретными условиями его существования,

181

---