como as pinhas abrem

a escala consiste em dois tecidos distinguíveis a olho nu (Fig. 1a). A superfície interna da balança é composta por fibras de esclerênquima (8-12 µm de diâmetro, 150-200 µm de comprimento), agrupadas em feixes que lembram cabos. A superfície externa da escala é composta por esclerídeos (diâmetro de 20-30 µm, 80-120 µm de comprimento).

montamos uma balança em uma estrutura metálica rígida e a expusemos à umidade relativa controlada e em mudança a 23 °C em uma câmara fechada. Usando a análise de imagem, medimos o ângulo entre a escala e a base do quadro e a distância que a ponta da escala moveu. A escala move-se em direção ao centro do cone em alta umidade Relativa e longe do centro em baixa umidade relativa (Fig. 1b).

expusemos células escleróides e fibrosas a uma variedade de umidades relativas em um microbalance com um ambiente controlado e medimos as mudanças de peso com o tempo. Não houve diferenças entre os dois tipos de células. A análise química mostrou que cada tipo de célula tem aproximadamente uma fração de volume de 20% de celulose em sua parede celular. O resto é lignina, hemicelulose e pectina.

Existem grandes diferenças na rigidez à tração (fibra 4.53±0.90 GPa; sclerid 0.86±0.05 GPa). Com uma mudança de 1% na umidade relativa a 23 °C, O coeficiente de expansão higroscópica das fibras (0.06±0,02) é significativamente menor que a dos esclerídeos (0,20±0,04). Modelar a escala como uma estrutura simples de bicamada requer que três parâmetros sejam conhecidos3: a rigidez dos dois tipos de tecido, As dimensões relativas de cada camada e seu coeficiente de expansão higroscópica. O movimento das pontas das escalas não é significativamente diferente do previsto pelo modelo4 (média, 16,2 mm; previsto, 20,6 mm; t=2,25; 8 D. F.; Não significativo).

não é possível dissecar células individuais da escala, pois o material é extremamente resistente. Removemos células usando maceração química, mas isso remove a água e alguns dos outros componentes da parede celular. Isso pode afetar o ângulo observado de enrolamento das microfibrilas em relação ao eixo longo da célula (θ), assim como a condição extremamente seca sob a qual as células foram observadas. As micrografias de elétrons de varredura mostram que θ é consideravelmente menor nas células de fibra do que nos esclerídeos (Fig. 1c, d). Isso foi confirmado por microscopia de luz polarizadora 5, que indicou que θ é 30° (±2°) para células de fibra e 74° (±5°) para células escleróides.

o mecanismo de flexão, portanto, parece depender da maneira como a orientação das microfibrilas de celulose controla a expansão higroscópica das células nas duas camadas. Nos esclerídeos, as microfibrilas são enroladas ao redor da célula (alto ângulo de enrolamento), permitindo que ela se alongue quando úmida. As fibras têm as microfibrilas orientadas ao longo da célula (baixo ângulo de enrolamento) que resiste ao alongamento. A escala ovulífera, portanto, funciona como uma bicamada semelhante a uma tira bimetálica, Mas respondendo à umidade em vez de calor.