24.09.2014

Родиной кактусов принято считать Южную Америку и часть Северной. Эволюционно кактусы как представители мира флоры появились приблизительно 40 миллионов лет назад. Они относятся к семейству суккулентных растений. Колючки появились не как декоративный элемент, а со смыслом. Они эволюционировали за многие века и превратились в настоящий орган выживания.

В основном толстом стебле у кактуса сосредоточен стратегический запас питательной влаги. Другая особенность кактуса - невероятно длинные корни, которые уходят под землю и занимают внушительный радиус поверхности в своем ареале произрастания. Поэтому они могут собирать живительную влагу на достаточно большой площади. Не думайте, что кактусам не свойственно иметь листья, как всем известным нам растениям. Просто функцию листьев у него выполняют эти самые колючки - модифицированный вариант листьев. В основе колючек - материал схожий с органическим веществом - хитином.

Кактусы отказались от листьев привычной для нас формы по совершенно объективной причине. Как правило, кактусы произрастают в засушливых местах, а широкие листья стали бы совершенно нерационально и в больших количествах испарять драгоценную воду. Отчасти функции листьев на себя взял толстый мясистый ствол. На его поверхности имеются очень тонкие устьица, которые при необходимости раскрывают свои поры и поглощают необходимый для фотосинтеза углекислый газ.

Другой уникальной особенностью колючек является притягивание к себе при помощи электростатики маленьких капелек воды. Поэтому не всегда нужен дождь, чтобы кактус смог напиться. В том климате, где существуют кактусы, довольно сильно колеблется температура. В воздухе стабильно образуется роса, которая и является постоянным источником влаги для кактусов.

Помимо роли добытчиц воды колючки выполняют и оборонительную функцию. Мало кто из животного и растительного мира приспособился так успешно выживать в пустынных дюнах и многие животные с удовольствием бы полакомились таким сочным растением. И именно тут на защиту встают колючки, с которыми не под силу справиться ни одному животному. Благодаря колючкам кактусы способны быть репродуктивными. Колючки выделяют нектар, привлекающий насекомых, которые и выполняют роль опылителей.

Любопытно, что длина колючек зависит от климатических условий. Чем мягче климат, тем реже колючки. Но они довольно длинные, т.к. на них возлагается только защитная функция. Чем засушливее климат, тем, соответственно, больше и колючек на стволе у кактуса. В колючках содержатся в большом количестве минеральные соли и углекислый кальций. Так, для того, чтобы колючки выросли в почве должно быть достаточное количество кальция. Именно поэтому в землю для выращивания кактусов надо подсыпать старую штукатурку или мраморную крошку.

Согласно легенде, однажды роза отмечала свой день рождения. На праздник были приглашены различные растения, среди которых присутствовал и кактус. У колючего друга не было подарка, поэтому он подарил розе свои иглы. А роза в свою очередь отблагодарила кактус прекрасным бутоном, который распускается раз в год, в день его рождения.

Что представляют собой колючки

В большинстве источников можно встретить теорию, что колючки кактуса – это видоизмененные листья. В качестве доказательства служит хлорофилл, который находят внутри колючек на определенном этапе их развития. Но все же правильнее считать, что колючки – это видоизмененные почечные чешуйки.

Говоря о , большинство людей представляют себе нечто колючее и острое. Между тем в природе существует разнообразие видов данного растения, что можно встретить экземпляры с колючками в виде проволоки, волос, перьев, мягких щетинок и бумажных лент.

Для чего нужны колючки

Колючки – это средство выживания для кактуса. Во-первых, они несут защитную функцию. Большие острые иглы отпугивают травоядных животных. Колючки в виде тонких и коротких волосков надолго впиваются в кожу, отбивая всякое желание прикасаться к растению еще раз. Однако защита колючек сводится не только к . Например, кактус Маммиллярия плюмоза покрыт белыми перышками. Он не нуждается в защите, так высоко в горах. Перья защищают растение от перегрева, образуя над ним своеобразный зонт. А холодными ночами они служат кактусу шубой.

В особо засушливых районах, где дождей приходится ждать несколько месяцев, колючки служат хранилищем влаги. Они способны впитывать воду из воздуха, удерживая внутри. Подтверждением этому является опыт: если вынуть кактус из почвы и поместить на сухую салфетку, растение продолжит свой рост, расходуя внутренние запасы влаги. Статическое напряжение притягивает мельчайшие частички воды, которые содержатся в утреннем тумане или росе. На конце колючки образуется капелька воды, которая впитывается растением. Если «хранилище» в игле переполнено, вода тонкими ручейками стекает по стеблю к корням кактуса.

Некоторые виды кактусов при помощи колючек продолжают свой род. Например, Цилиндоропунция имеет множество отростков, покрытых цепкими колючками. Ими растение цепляется за шерсть приблизившихся животных, которые, в свою очередь, переносят побеги в другие районы. Также встречаются виды, у которых «крючки» расположены на семенах и плодах. А есть экземпляры, которые имеют нектароносные колючки. Так растение привлекает опылителей.

Многочисленные растения имеют колючки, но в кактусах шипы собраны в пучки. Биологи сделали вывод, что колючки являются аналогом листьев или чешуек почек. Однако такие изменения довольно существенные. В зрелых колючках не содержатся те же типы клеток или тканей, которые характерны для листьев деревьев. Шипы состоят только из сердцевидных волокон, окруженных эпидермисом. У них нет ни устьиц, ни замыкающих клеток.

Медоносные железы

У нескольких видов кактусов шипы в каждом пазушном зародыше развиваются как железы секреции. Они известны под названием «медоносные железы». Эти образования выделяют , который привлекает муравьев. Шипы в таких местах состоят из свободно расположенных клеток паренхимы, которые выделяются в межклеточное пространство. Накопленный нектар выталкивается вверх через маленькие отверстия в эпидермисе. Колючки этого типа короткие и широкие. Они состоят из тонкостенных волокон. Запах также помогает привлечь и летающих насекомых, которые опыляют кактусы.

Защитные шипы

Многие кактусы защищены от жаркого солнечного света плотным покровом из шипов. Удивительным является тот факт, что больше половины всех видов кактусов приспособлены к обитанию в темных лесах или прохладных и влажных высокогорьях. Такие растения будут быстро высушены воздействием солнечного света в пустыне.

Внешний вид кактусов, обитающих в прохладных или тенистых местах, часто очень отличается от остальных. Они имеют либо всего несколько длинных шипов или множество очень коротких. Растения, произрастающие в солнечных и жарких пустынях, должны быть полностью покрыты шипами. Уколы от таких колючек очень сильные и болезненные. У многих видов кактусов шипы настолько мягкие, что животные могут употреблять их в пищу без особых проблем.

Преимущество покрова из шипов состоит в блокировке солнечного света, предотвращении перегрева растения, уменьшению испарения хлорофилла и защите от повреждений. Например, у Mammillaria Plumosa клетки эпидермиса растут наружу как длинные трихомы, придавая растению необычный внешний вид. У других видов, шипы плоские, тонкие и длинные. С одной стороны, это делает их слишком гибким и лишает растение защиты. С другой стороны, они достаточно широкие и дают растению тень. Такие колючки помогают кактусу скрываться среди травы, в которой он растет.

Добавить сайт в закладки

Острые колючки кактуса — это средство защиты или добычи влаги?

Кактус — уникальное растение, способное к выживанию в засушливых районах нашей планеты. Колючки кактуса — это способ выживания в крайне сухой почве. Именно такой она является на родине суккулентов — в южных регионах американского континента. У кактусов есть толстый стебель, в котором хранится необходимый для жизни запас воды. У растения очень обширная корневая система, что позволяет ей проникать глубоко в почву и впитывать влагу. Также за счет длинных корней растение охватывает большую площадь земли, впитывая максимум влаги. Во время долгого отсутствия дождя тонкие корешки отмирают, а из более толстых быстро появляются новые. Их следует отличать от шипов — маленьких беспорядочно расположенных острых образований на ветках и стволах, например, таких растений, как шиповник и малина. Шипы нужны только для защиты и не способны служить средством добычи влаги. Для чего суккулентам колючки? Большая площадь листьев способствует повышенному испарению воды, что неприемлемо для проживания в засушливом климате.

Кактус — это растение, которая способна выживать в крайне сухой почве.

Что такое колючки и зачем они нужны?

Колючки кактуса покрывают стебель и являются своеобразной модификацией листьев. Широкие листья растения в процессе эволюции видоизменились, сделались тоньше и острее, постепенно утратив фотосинтезирующие способности. Однако как кактус обходится без листвы? Дело в том, что их функцию взял на себя ствол, оснащенный скрытыми отверстиями, впитывающими необходимую углекислоту, без которой невозможен процесс фотосинтеза. Таким образом, колючки растения выполняют следующие функции:

Иглы оберегают растение, от животных которые не могут питаться насыщенным влагой кактусом.

1. Экономия жидкости за счет снижения испарения с листвы.
2. Защита от перегрева. Густая масса светлых игл отражает часть солнечных лучей. Пучки белых волосков, покрывающие кактус, делают то же самое. Потому наибольшее их количество — на вершине растения.
3. Освобождение от избытков тепла. Для этого нужны острия колючек — хорошие теплоизлучатели.
4. Поглощение росы из-за перепада температур прямо из воздуха электростатически. Это самое необычное и самое важное свойство.

Побеспокоилась эволюция и о защите кактуса от животных, которым пришелся бы по вкусу сочный плод с большим стеблем.

Большие тонкие иглы оберегают растение, поэтому животные не могут питаться насыщенным влагой кактусом.

Растения способны зацветать в помещении к 3-4 годам. Цветут они каждый год, обычно весной.

Иголки выполняют не последнюю роль при опылении. Они выделяют особо привлекательный для насекомых нектар, чем поддерживают себе процесс размножения.

В районах с мягкими климатическими условиями также встречаются суккуленты, но с длинными и очень редкими иглами. Максимальная длина их может достигать 25 см (Cereus jamacaru и Corryocactus brevistylus). В этом случае иглы выполняют только функцию защиты. То есть чем засушливее почва, тем больше на растении колючек, тем они растут меньше и плотнее друг к другу. Подобные приросты хорошо просматриваются у колючек ферокактуса (Ferocactus) и стенокактуса (Stenocactus).

Одной из серьезных, но спорных причин появления кристат у кактусов некоторые ученые считают вирусы и бактерии.

В качестве более важного и возможного фактора появления подобных образований в настоящее время называют механизм наследственности. Действительно, семена монстрозных цереусов, эхинопсисов, пародий, хамецереусов дают часть сеянцев нормального строения, а часть - уродливых. С другой стороны, среди сеянцев от немонстрозных кактусов могут спонтанно образоваться кристаты. По-видимому, кактусы имеют наследственную тенденцию к кристации, которая проявляется при определенных условиях. Такими условиями, как предполагает Г. Г. Вольский, могут служить увеличение влажности или, питательности почвы. Другой формой уродливого роста являются так называемые скалистые кактусы. Здесь, вероятно, можно говорить о неправильном образовании боковых побегов, одни из которых становятся длинными, а другие остаются короткими.

Ареолы, колючки . Ареолы - ограниченные небольшие участки на стебле кактусов, где развиваются колючки, волоски, цветки, плоды, боковые побеги - детки. Кактус можно легко отличить от другого суккулентного растения, часто очень похожего на него, именно по наличию ареол. Последние представляют собой видоизмененные пазушные, или боковые, почки. Размеры и форма ареол различны. У большинства кактусов верхняя часть ареолы дает цветки и вегетативные побеги, а нижняя - колючки. У некоторых представителей, относящихся к группе сосочковидных кактусов (мамилляриевые), точка роста ареолы на ранних фазах развития разъединяется на две. В этом случае в одной части ареолы, находящейся на вершине сосочка, развиваются колючки, а в другой, находящиеся в пазухе сосочка, или аксилле, образуются цветки и детки. Если такое разъединение ареолы происходит на поздней стадии развития, как у корифанты, то между двумя частями ареолы образуется бороздка.

Что из себя представляет колючка? Трудами многих ученых доказано, что колючка кактуса имеет листовое происхождение. Об этом свидетельствуют нахождение промежуточных форм между колючкой и листом, захождение в колючки сосудистых тяжей, образование колючек из тех же тканей, что и листья, случаи нахождения в некоторых колючках хлорофилла и др. Однако не совсем правильно утверждать, что колючки - видоизмененные листья кактуса. Ведь последние первоначально закладываются на вершине растения в виде маленьких бугорков, но в дальнейшем не развиваются. Поэтому колючки надо рассматривать как видоизмененные почечные чешуи (вспомним, что ареола - видоизмененная почка). Поскольку ареола остается все время жизнедеятельной, в ней могут появляться все новые и новые колючки, кроме того, сама колючка может увеличиваться за счет роста ее нижней части. Размеры, форма, расположение, окраска колючек различны. По расположению их делят на центральные и радиальные. Центральных, как правило, меньше радиальных, они длиннее, толще и часто имеют на конце крючок. Молодые колючки, как правило, мягкие, ярко окрашены, имеют опушение. Иногда колючки сильно изменяются, становясь плоскими, гибкими, "бумажными" (Tephrocactus articulatus var. papyracanthus ) или щетиновидпыми (Opuntia leucotricha ). Длина колючек варьирует от 1-2 мм до 24-25 см (Cereus jamacaru, Corryocactus brevistylus ). Кроме колючек в ареолах могут образовываться мягкие тонкие волоски, часто почти сплошь закрывающие растение (Cephalocereus senilis, Echinocereus delaetii, Mammillaria bocasana и др.). Интересным образованием, присущим лишь опунциевым, являются глохидии. В отличие от колючек они очень хрупкие, покрыты многочисленными микроскопическими крючковидными выростами и располагаются в ареоле пучком. При малейшем прикосновении к глохидиям они легко обламываются, впиваясь в кожу.

Своеобразны нектароносные колючки, встречающиеся у гаматокактуса щетинкоколючкового (Hamatocactus setispinus ), у представителей рода корифанта и ферокактуса. Они выделяют нектар, привлекая насекомых-опылителей.

Каковы же функции колючек? Одной из важнейших - является способность колючек конденсировать водяные пары. Колючки из-за особенности их микроскопического строения обладают свойствами капилляра. Для видов со слабо развитой корневой системой (например, у диско-кактусов) они являются основным органом водоснабжения. Волоски на стебле у астрофитумов, состоящие из клеток, пронизанных мельчайшими порами, активно всасывают влагу. Колючки защищают кактус, особенно его молодые части, от палящих лучей солнца в дневное время и от холода ночью, от поедания животными и от механических повреждений. Колючки на плодах способствуют также быстрому распространению и расселению кактусов.

Цветки . Цветки кактусов, как правило, одиночные, у перескии и родокактуса собраны в соцветие-кисть, почти всегда сидячие, обоеполые (за исключением Mammillaria dioica ), обычно правильные, реже (у Aporocactus, Cleistoeactus, Cochemiea, Schlumbergera ) неправильной формы.

У большинства кактусов цветок имеет более или менее хорошо развитую цветочную трубку. Она может быть голой (мамиллярия, гимнокалициум) или снабженной колючками, щетинками, волосками. В цветке нет четкого разграничения на лепестки и чашелистики. Последние постепенно переходят во внутренние ярко окрашенные лепестки. Тычинки многочисленные. Например, у карнегии гигантской в одном цветке их насчитывается до 3480! У опунций и нотокактуса Отта (Notocactus ottonis ) они раздражимые, т. е. при прикосновении двигаются в сторону рыльца. Как правило, цветки появляются по одному, а у многих (рипсалис, миртиллокактус, лофоцереус, неопортерия) в ареоле образуется одновременно несколько цветков. Для большинства кактусов характерно появление цветков на верхушке стебля и реже в средней и нижней его частях (ребютия, айлостера, эхиноцереус).

Иногда при неблагоприятных погодных условиях бутоны не развиваются и переходят в вегетативный побег. У некоторых кактусов (Melocactus ) цветки развиваются на специальном органе - цефалии (от cephalus - голова). Он представляет собой плотное войлочное образование на вершине стебля и появляется к моменту, когда растение переходит в фазу цветения. В это время точка роста стебля делится таким образом, что вместо ребер образуются многочисленные сосочки с ареолами, густо покрытыми волосками и щетинками. Так называемым ложным цефалием (псевдоцефалий) обладают, например, пилосоцереус Сарториус (Pilosocereus sartorianus ), виды рода сетицереус. У псевдоцефалия положение ребер па стебле не изменяется, но к моменту цветения ареолы развивают много длинных волосков и щетинок. Возникающая "голова" внешне напоминает настоящий цефалий. Опыляются цветки кактусов пчелами, шмелями, жуками, мухами, муравьями. А у многих кактусов (Austrocylindropuntia cylindrica, Gylindropuntia imbricata и др., Opuntia Imdheimeri, O. elate и др., Helianthocereus pasacana, Nopalea cochenillifera, Stetsonia coryne, Trichocereus littoralis ) цветки опыляют птицы. Колибри посещают цветки карнегии гигантской, неораймондии розовоцветковой, эспостои шерстистой, видов родов опунция и эхинокактус. Цветки пилосоцереуса Сарториуса, цефалоцереуса, пахицереуса опыляются летучими мышами. У представителей рода фрайлея - цветки при неблагоприятных погодных условиях не раскрываются (клейстогамные) и самоопыляющиеся. Есть кактусы, цветущие днем и цветущие ночью. К последним относится известная "царица ночи".

Размеры цветков очень разнообразны. Самым крупным считается цветок гилоцереуса многокорешкового (Hylocereus polyrhizus ) и селеницереуса - 25-30 см длины, самыми мелкими - цветки эпителанты и блоссфельдии. Окраска цветков белая, розовая, всех оттенков красного, желтая, лимонно-зеленая, коричневатая. Продолжительность цветения одного цветка от нескольких часов до 10-12 дней.

Цветущие кактусы всегда доставляют много радостей любителям этих растений. Огромное число видов цветет с апреля по июнь. Можно подобрать коллекцию таким образом, чтобы кактусы цвели на протяжении всего года. Можно ускорить цветение кактусов на 1-3 месяца.

Плоды, семена . Плоды кактусов ягодообразиые, у многих видов съедобные, размером от 2-3 мм до 10 см. Согласно Ф. Буксбауму, их можно классифицировать на сочные, полусочные и сухие. Благодаря сочным семяножкам семена прилипают к телу насекомых, птиц, животных. У нотокактуса Отта и астрофитума звездчатого семяножки содержат жиры, охотно поедаемые муравьями, которые и являются разносчиками семян. У кактусов, имеющих сухие плоды, выработались другие приспособления для распространения семян: многочисленные щетинки, волоски, колючки, с помощью которых плоды легко прикрепляются к телу животного. Кроме того, сухие плоды могут распадаться на части (Pachycereus pectenaboriginum, Frailea pumila ).

Интересное явление (пролиферация) встречается у некоторых видов переский и опунций. Суть его заключается в том, что находящиеся на цветочной трубке ареолы образуют цветки и плоды, которые служат только для вегетативного размножения, подобно черенкам: опадая, плоды укореняются и дают новые побеги. Наиболее ярко это явление выступает у цилиндропунции пролиферирующей (Cylindropuntia prolifera ) и цилиндропунции сверкающей (С. fulgida ).

Семена большинства кактусов с тонкой хрупкой оболочкой, гладкие или шероховатые с мельчайшими бугорками. Отличаются от всех прочих кактусов семена опунциевых - плоские, с твердой кровельковой оболочкой. В одном плоде может быть от 1-3 (пелецифора) до 1500 (триксантоцереус) семян. Самые мелкие семена у пародий, блоссфельдии, стромбокактуса, самые крупные - у переский и опунций.

Семена кактусов прорастают, как правило, на 2- 10-й день. У эпифитных кактусов семена прорастают в плоде. Семена кактусов сохраняют всхожесть до года и более. По некоторым данным, семена цереуса и мамиллярии прорастают через 7-9 лет, а для роузокактуса растрескавшегося (R. fissuratus ) известен случай, когда семена проросли через 30 лет!

Характеризуя семейство Кактусовых, необходимо отметить еще одну биологическую особенность - крайне медленный рост. На родине высота 20-30-летней карнегии гигантской не более метра, т. е. в среднем за год прирост составляет 2-3 см. У шаровидных форм кактусов медленный рост в длину отчасти компенсируется ростом в толщину. Например, эхинокактус огромный в 500-летнем возрасте достигает на родине высоты до 1,5 м при диаметре 1,25 м. Медленный рост кактусов сохраняется и в оранжерейных условиях. Например, 70-летний эхинокактус Грузона имеет высоту 40 см при диаметре 20 см. Средний прирост за год составляет 5 мм!