Βιομιμητική και υδατική κατάσταση φυτικών ιστών

Abstract

The purpose of this Τhesis is to study, describe and observe the morphology and the surface structures of the infertile parts of the flower of the plants Asphodelus ramosus and Capparis spinosa, the comparison of the morphology between white and coloured areas, the upper and lower surface and between the base and the periphery or their top. Furthermore, this thesis aims at recording the optical properties and the wettability of the studied tissues, as well as investigating the presence of a correlation between morphological data and specific properties.The study of the morphology of the floral tissues has been performed with an optical microscope, a scanning electron microscope (SEM) and an atomic force microscope (AFM). The description of the colour of the flowers was realized with a colorimeter. The study of the optical properties of fresh floral parts has been accomplished with a UV-vis-NIR spectrophotometer. The study of the wettability of the surface of tepals, petals and sepals has been carried out with a contact angle tension meter. The water potential of the tissues has been measured with a dew point microvoltmeter.There were marked differences in the shape, size and relief of epidermal cells and the surfaces of the compared parts. The morphological differences identified in the infertile parts of the flower of the two considered species, affect the tested properties. Reflectance rates are related to the roughness and vertical distance between successive peaks and valleys of the relief. The contact angles are positively correlated to the roughness and the horizontal distance of successive peaks of the relief. The detailed knowledge of the relief of infertile floral parts of Asphodelus ramosus and Capparis spinosa, combined with the correlation of morphological data to optical properties and wettability, as well as the presence of periodic structures that give rise to interference phenomena, constitute data that can be used in the field of biomimetics, applied in human constructions, while spurring the interest of the scientific community for the plants of the Mediterranean ecosystem in this regard.

Ο στόχος της παρούσας Διδακτορικής Διατριβής είναι η μελέτη, η περιγραφή, και παρατήρηση της μορφολογίας και των επιφανειακών δομών των άγονων τμημάτων του άνθους των ειδών Asphodelus ramosus L. και Capparis spinosa L., η σύγκριση της μορφολογίας μεταξύ λευκών και έγχρωμων περιοχών, της άνω και της κάτω επιφάνειας και μεταξύ βάσης και περιφέρειας ή κορυφής αυτών. Επιπλέον, στόχος της παρούσας εργασίας είναι η καταγραφή των οπτικών ιδιοτήτων και της ‛διαβρεξιμότητας’ των υπό μελέτη ιστών και η διερεύνηση της παρουσίας συσχέτισης μεταξύ μορφολογικών δεδομένων και ιδιοτήτων.Η μελέτη της μορφολογίας των ανθικών ιστών πραγματοποιήθηκε με το οπτικό μικροσκόπιο, το ηλεκτρονικό μικροσκόπιο σάρωσης (SEM) και το μικροσκόπιο ατομικής διακριτικότητας (AFM). Η περιγραφή του χρώματος των ανθέων πραγματοποιήθηκε με το χρωματόμετρο. Η μελέτη των οπτικών ιδιοτήτων νωπών ανθικών τμημάτων πραγματοποιήθηκε με φασματοφωτόμετρο UV-vis-NIR. Η μελέτη της ‛διαβρεξιμότητας’ των επιφανειών των τεπάλων, πετάλων και σεπάλων πραγματοποιήθηκε με την διάταξη μέτρησης γωνιών επαφής. Το υδατικό δυναμικό των ιστών μετρήθηκε με την χρήση ψυχρομέτρου (dew point microvoltmeter).Διαπιστώνονται έντονες διαφορές στο σχήμα, το μέγεθος και το ανάγλυφο των επιδερμικών κυττάρων και επιφανειών των συγκρινόμενων τμημάτων. Οι διαπιστούμενες μορφολογικές διαφορές στα άγονα τμήματα του άνθους των δύο ειδών που μελετήθηκαν επιδρούν στις ιδιότητες που εξετάστηκαν. Τα ποσοστά ανάκλασης συσχετίζονται με τις παραμέτρους αδρότητας και κάθετης απόστασης διαδοχικών κορυφών και κοιλάδων του ανάγλυφου. Οι τιμές των γωνιών επαφής παρουσιάζουν μεγάλη συσχέτιση με τις τιμές αδρότητας και των οριζόντιων αποστάσεων διαδοχικών κορυφών του ανάγλυφου. Η λεπτομερής γνώση του ανάγλυφου των άγονων ανθικών τμημάτων, σε συνδυασμό με την συσχέτιση των μορφολογικών δεδομένων με τις οπτικές ιδιότητες και την ‛διαβρεξιμότητα’, καθώς και η παρουσία περιοδικών δομών που αποδίδουν φαινόμενα συμβολής, αποτελούν δεδομένα αξιοποιήσιμα στο πεδίο της βιομιμητικής για την εφαρμογή τους σε ανθρώπινες κατασκευές, κεντρίζοντας παράλληλα το ενδιαφέρον της επιστημονικής κοινότητας για τα φυτά του μεσογειακού οικοσυστήματος υπό αυτήν την άποψη.