Фибра — тип клеток растительной ткани¶
Фибра — это вытянутая, волокнистая клетка растительной ткани, отличающаяся узкой цилиндрической формой, заострёнными концами и сильно утолщёнными одревесневшими стенками. Фибры образуют механическую (проводящую опорную) ткань растений и обеспечивают их прочность на изгиб и растяжение. В узком смысле под фиброй понимают отдельное волокно, пригодное для прядения и получения текстиля, — например, льняное, конопляное или джутовое.
¶Строение и морфология
Фибра представляет собой удлинённую клетку, длина которой в десятки и сотни раз превышает ширину. Клеточные стенки фибр в процессе дифференцировки утолщаются за счёт отложения целлюлозы, лигнина или обоих компонентов. Различают:
- мягкие (лубяные) фибры — с тонкими, преимущественно целлюлозными стенками, пригодными для прядения;
- жёсткие (древесные) фибры — с толстыми одревесневшими стенками, выполняющими опорную функцию.
По строению стенки различают однородные и слоистые фибры. Стенка волокна состоит из первичной и вторичной оболочек; вторичная оболочка, в свою очередь, подразделяется на три слоя (S1, S2, S3), ориентированных под разными углами к оси клетки. Преобладающий по толщине слой S2 определяет механические свойства волокна.
¶Распространение в растениях
Фибры формируются в различных тканях растений:
- луб — в проводящем пучке стеблей, где фибры сопровождают ситовидные трубки;
- кора — в наружных слоях стеблей деревьев и кустарников;
- камбий и древесина — в древесине лиственницы, эвкалипта и других пород;
- листовые влагалища и прицветники — у злаков и некоторых других семейств.
Наиболее известные источники прядильных волокон — лён, конопля, джут, рами, сизаль, кенаф. В России традиционно возделывались лён и конопля, из которых получали лубяные волокна для изготовления тканей, канатов и бумаги.
¶Образование фибр
Дифференциация фибр начинается из меристематических тканей. Из прокамбия формируются лубяные и древесные фибры, из коры — корковые волокна. Процесс сопровождается интенсивным синтезом целлюлозы и лигнина, постепенным сокращением содержимого клетки и её программируемой гибелью. Зрелая фибра представляет собой полую трубку, заполненную воздухом, что придаёт лубу характерный светлый цвет.
¶Химический состав и свойства
Основу фибр составляет целлюлоза — полисахарид, молекулы которого образуют длинные цепи, ориентированные вдоль оси волокна. В лубяных волокнах содержание целлюлозы достигает 60–80 %, в древесных — 40–50 %, остальное приходится на лигнин, гемицеллюлозы и примеси. Благодаря ориентации целлюлозных молекул фибры обладают высокой прочностью на растяжение при малом удлинении.
¶Промышленное значение
Волокна фибр используются в текстильной, бумажной, верёвочной и композитной промышленности. Основные способы получения прядильных волокон:
- Реттинг — биологическое разрушение срединной пластинки между волокнами под действием микроорганизмов.
- Механическая обработка — трепание и чесание для отделения волокон от древесины (коры).
- Химическая обработка — щелочная варка для удаления лигнина и других примесей.
Наибольшее промышленное значение имеют хлопок (не фибра в ботаническом смысле, а волоски семян хлопчатника), лён, джут и синтетические волокна, имитирующие свойства природных фибр.
¶Фибра в других значениях
Помимо ботанического термина, слово «фибра» применяется в медицине для обозначения волокнистых структур соединительной ткани, например нервных волокон (фибры нервной ткани). В строительстве и материаловедении фибрами называют тонкие волокна, добавляемые в бетон для повышения его трещиностойкости (фибробетон).
¶История изучения
Изучение строения фибр началось в XVII веке с появлением микроскопии. Антони ван Левенгук в 1675 году наблюдал волокна льна под увеличением. В XIX веке, с развитием промышленного волокноделия, были разработаны методы реттинга и химической очистки. В XX веке изучение наноструктуры целлюлозных волокон привело к созданию концепции микрофибриллярного строения клеточной стенки.
¶Источники
- «Ботаника: учебник» / под ред. В. В. Васильева. — М.: Колос, 2005.
- «Растениеводство» / под ред. А. Н. Косолапова. — М.: Колос, 2006.
- «Анатомия растений» / П. Г. Горшков. — Л.: ЛГУ, 1982.
- «Технология волокнистых материалов» / под ред. В. А. Тихонова. — М.: Легпромбытиздат, 1989.