Прочность растений: теория и экспериментальные методы измерения механических свойств стеблей

От стеблей сельскохозяйственных культур до несущих стволов деревьев изучение механического поведения стеблей растений имеет важное значение как для коммерции, так и для науки. Ученые-растениеводы всё чаще опираются на данные механических испытаний для фенотипирования растений. Однако не существует ни стандартизованных методов, ни систематических обзоров текущих методик испытания травянистых стеблей. Мы рассматриваем архитектуру стеблей растений и выделяем важные микро- и макроструктурные параметры, которые необходимо контролировать и учитывать при разработке методик испытаний или которые нужно понимать для объяснения наблюдаемого механического поведения. Затем мы критически оцениваем различные методы испытания конструктивных свойств стеблей, включая изгиб на трёхточечный, двухточечный и четырёхточечный изгиб и осевые нагрузки (растяжение, сжатие и испытания на потерю устойчивости). Даны рекомендации по лучшим практикам. Этот обзор имеет отношение к фундаментальным исследованиям в области биомеханики растений, механическому фенотипированию растений и факторам, определяющим механические свойства клеточных стенок, а также к прикладным исследованиям, таким как селекционные и лесоуправленческие проекты, направленные на понимание процессов деформации стеблевых структур. Рассматриваемые методы могут также быть расширены на другие удлинённые, стержневидные органы (например, черешки листьев, срединные жилки и даже корни).