Напряжения, возникающие в стержне при его прогибе

Верхняя сторона (а — а) сокращается и испытывает сдавливание; нижняя сторона (в — в) растягивается; осевая часть (6 — 6) остается нейтральной

Механические конструкции:

1 — двутавровая балка; 2— полый цилиндр как совокупность двутавровых балок; 3— поперечный разрез стебля пухоноса германского; 4- сечение фабричной трубы

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

Вертикальный стебель подвергается изгибам в различных направлениях, и, согласно теории, развитой Швенденером, его можно сравнить с такой инженерной конструкцией, как вертикальная труба. Наиболее экономным 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 колленхима и склеренхима чаще всего располагаются или непосредственно под эпидермой, или несколько глубже, но все же близко к поверхности. Центр стебля обычно занят тонкостенной паренхимой или даже иногда имеет обширную полость.

Теория сопротивления материалов позволяет понять, почему в корнях механические элементы сосредоточены в центре органа: корню, окруженному почвой, не грозит опасность изгиба и излома. Корень выполняет другую механическую задачу — он «заякоривает» растение в почве и противодействует напряжениям, стремящимся выдернуть его, т.е. противодействует разрыву. Соответственно этому целесообразно размещение механических элементов в самом центре корня.

В разбираемую проблему существенный вклад внес наш соотечественник — ботаник В.Ф. Раздорский (1883—1955). Он указал на то, что нельзя рассматривать механические ткани изолированно от прочих тканей растения.

В соответствии с теорией строительно-механических принципов, которая была разработана В.Ф. Раздорским, 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 теле растения тяжи склеренхимы или колленхимы играют роль арматуры (каркаса), погруженной в упругую массу живых тургесцентных клеток, и это дает удивительную прочность растительным органам.

Растение редко обладает такой жесткостью конструкции, которая, например, необходима при строительстве жилых зданий и многих других инженерных сооружений. Растение непрерывно подвергается разнообразным динамическим, т.е. быстро меняющимся, нагрузкам (порывам ветра, ударам дождевых капель, вытаптыванию животными и т.д.). Значит, органы растений должны действовать подобно пружинам, которые способны возвращаться в исходное состояние после снятия нагрузки. Поэтому ствол дерева, раскачивающийся под тяжестью кроны, имеет конструкцию не полой жесткой трубы, а сплошной упругой пружины.