Видоизменение стебля у кактусов

Содержание

Строение кактуса

  1. Водоносная ткань
  2. Ксилема
  3. Эпидермис

Основная часть кактуса плоского или цилиндрического — стебель, в котором внутри зеленой мясистой сердцевины образуются продукты фотосинтеза, которые поступают во все ткани, где они необходимы, в том числе и в водопроводящую ткань (ксилему), где и сохраняются. Стоит пройти легкому дождику, как широко раскинутые поверхностные корни поглощают из почвы воду, проводят по ксилеме и влага задерживается в мясистой части. Густой, вязкий сок сердцевины стебля и толстая, с восковым налетом, покровная ткань (эпидермис и кутикула) способствуют сохранению влаги. То обстоятельство, что растение лишено листьев и фотосинтез происходит внутри стебля, также благоприятствует сохранению влаги, поскольку отношение площади поверхности к общему объему уменьшается. Складки и морщинки, которыми покрыто большинство кактусов, способствуют охлаждению стебля, причем поверхность при этом немного увеличивается и, следовательно, получает больше солнечного света, в результате чего увеличиваются возможности для фотосинтеза. У многих видов (кактусов) бесцветные волоски на вершине стебля отражают радиацию и защищают очень чувствительную зону роста от перегрева.

Где растут кактусы в природе: условия среды обитания

Родина колючего растения кактус (от греческого cactos) — Южная и Северная Америка. Центром формирования семейства все же считается Южная Америка, откуда они распространились на Североамериканский континент. Там, где растут кактусы, могут быть совершенно разные условия, ведь эти растения имеют огромную область распространения, охватывающую разные природные зоны. Это само по себе определяет большое разнообразие условий произрастания растений: климатических, зональных и почвенных. Кактусы заселяют тропические леса (эпифитными видами, растущими на стволах деревьев), саванны, различные типы пустынь и полупустынь, а в горах поднимаются до высоты 4500 м над уровнем моря. А где ещё растут кактусы в дикой природе? Большинство этих суккулентов приспособлено к жизни в пустынных условиях, с малым количеством осадков и резким перепадом температур от дня к ночи. Особенно жесткие условия среды обитания кактусов характерны для высокогорных пустынь с их отрицательными ночными температурами и перепадом между дневными и ночными температурами на поверхности почвы до 45°. На север ареал кактусов простирается до 56° с. ш., а на юг до 54° ю. ш. Крайних точек ареала достигают в основном представители подсемейства Опунцевые.

Среда обитания кактусов на континентах крайне неравномерна. Наибольшее видовое разнообразие характерно для Мексики, горных пустынь Перу, Чили, Аргентины и Боливии.

Кактусы – это такие растения, какие обладают высокой экологической пластичностью. Определенные признаки приспособленности кактусов позволяют им выживать не только в Северной и Южной Америке, но и в разных природных зонах других континентов. Так, некоторые виды опунций были завезены в Западную Европу и успешно акклиматизированы. В бывшем СССР опунции были акклиматизированы в Крыму и Астраханской области, а также в Туркмении. Некоторые виды эпифитных кактусов встречаются в лесах Африки, на Мадагаскаре, в Шри-Ланке и на островах Индийского океана. Однако считается, что они были завезены в эти места человеком.

К какому семейству относятся колючие растения пустынь кактусы: группы и подсемейства

С точки зрения систематики кактусы — это двудольные растения порядка гвоздичных, семейства Кактусовых (Cactaceae). Порядок гвоздичные объединяет очень разные по внешнему облику растения, принадлежащие к различным семействам.

Семейство, к какому относятся кактусы, представлено многолетними травянистыми, кустарниковидными и древовидными формами с высотой стебля от 2—5 см (Блосфельдия крошечная) до 10—12 м (Карнегия гигантская). До настоящего времени не существует установившейся и общепринятой систематики семейства Кактусовых. Нововведения в этой области не стали пока общепринятыми и оспариваются специалистами. По старой и все еще широко распространенной систематике К. Бакеберга семейство насчитывало до 220 родов и около 3000 видов. Наличие такого числа родов кактусов, этих растений пустынь, давно подвергалось сомнению. В последнее время по одной из новых и наиболее признанной систематике Э. Андерсона число родов сокращено до 124. Семейство Cactaceae разделяют на три подсемейства, описание кактусов каждого из них представлено ниже.

Подсемейство Peireskioideae (Перескиевые) в настоящее время представлено одним родом Peireskia, насчитывающим 17 видов растений, представленных в основном кустарниками до 8—11 м высотой. Особенность этих кактусов — наличие одревесневающего стебля, покрытого длинными колючками с хорошо развитыми или редуцированными листьями. Колючки помогают цепляться за стволы деревьев. С возрастом листья теряют окраску, а в период покоя в засушливое время опадают. Цветки крупные в соцветии, реже одиночные. Окраска цветка белая, красных оттенков, желтая, оранжевая. Плоды ягодообразные, съедобные. Произрастают в тропических областях Мексики, Вест-Индии и Южной Америки.

Подсемейство Opuntioideae (Опунцевые) представлено кактусами с шаровидными, дисковидными, овальными или цилиндрическими членистыми стеблями и сильно редуцированными и быстро опадающими листьями, с глохидиями (мелкими колючками) в ареолах. Представлено родами Austrocylindropuntia, Cylindropuntia, Opuntia, Tephrocactus. Описание растений кактусов этого подсемейства следующее: это прямостоячие или стелющиеся кустарники, а также кустарнички, часто образующие подушковидные формы. Цветки крупные, желтой, оранжевой или белой окраски. Плоды крупные, у многих видов съедобные. Ещё один характерный признак кактусов этого подсемейства – плоские семена, которые в отличие от других представителей семейства имеют твердую оболочку. Подсемейство имеет самый обширный ареал в Северной и Южной Америке. Опунции произрастают от Канады до Патагонии.

Подсемейство Cereoideae (Цереусовые) — самое многочисленное подсемейство, представленное различными жизненными формами от эпифитов и карликовых шаровидных растений до древовидных гигантов. Какие особенности у кактусов этого подсемейства? Представители Цереусовых не имеют листьев и глохидий. Подсемейство делят на две группы (трибы). Группа Тропические лесные кактусы (Hylocereeae) представлена эпифитами, вьющимися и стелющимися кактусами с воздушными корнями: роды Rhipsalis, Hatiora, Epiphyllum, Selenicereus, Hylocereus и др.

Группа Цереусовые (Сегееае) представлена прямостоячими цилиндрическими или шаровидными кактусами от мелких шаровидных и кустарничковых растений до древовидных форм. Ареал этой группы растений кактусы близок к ареалу Опунциевых. Именно цереусовые представляют наибольший интерес для коллекционеров, как за счет обилия родов и видов, так и за счет разнообразия их жизненных форм, а также большого разнообразия стеблей, колючек и цветков.

Далее вы узнаете о морфологических признаках кактусов, как цветут эти растения и в чем их особенности.

Морфологические признаки и части растения кактус: особенности стебля

Стебли кактусов, как уже отмечалось, имеют различную форму. Обычно они имеют ребра, чаще всего разделенные на сосочки, представляющие собой видоизмененные основания листьев. Чаще ребра бывают прямыми, опускающимися от верхушки стебля к основанию, но могут быть спиральными и волнисто изогнутыми. У некоторых кактусов ребра плоские и почти не возвышаются над стеблем. Сверху стебли покрыты кожицей (кутикулой) из воскоподобного вещества, которое предохраняет их от внешнего воздействия, в том числе от испарения влаги. Кутикула является производным от более глубокого слоя — эпидермиса. Из клеток эпидермиса развиваются пучки удлиненных капилляров, заканчивающихся на поверхности опушением, которое способно захватывать влагу из воздуха и проводить к внутренним клеткам стебля.

Важный морфологический признак кактуса – наличие колючек. Эти части растения кактус тоже могут захватывать влагу из воздуха и проводить к внутренним клеткам стебля. Это позволяет растениям эффективно использовать влагу, конденсирующуюся из воздуха при перепадах температуры.

Главным отличием строения растения кактус от других суккулентов является наличие ареол, представляющих собой видоизмененные пазушные почки. Из ареол, расположенных на ребрах стебля, развиваются цветки и плоды, как из обычных почек, а у некоторых видов и листья. У подавляющего большинства кактусов ареолы несут колючки и, кроме того, могут иметь опушение из тонких волосков. У маммилярий и некоторых других кактусов ареола разделяется на две части. Одна часть находится в пазухе (аксилле), а другая на конце сосочка. Цветки и отростки у таких кактусов вырастают из аксиллы, а на конце сосочка развиваются колючки. При необходимости ареолу с кусочком ткани можно укоренять и прививать для получения нового растения.

Одна из особенностей стебля кактуса заключается в том, что он растет из верхушки, где находится так называемая точка роста. За счет деления клеток в точке роста происходит прирост кактуса по диаметру и высоте. Большинство кактусов растет всю жизнь. Часть кактусов имеет конечный рост стебля. У таких кактусов деление в точке роста периодически прекращается, а из ареол появляются новые побеги. То есть, у стебля кактуса членистое строение. Нарушение точки роста прекращает рост стебля и способствует появлению боковых побегов. Этой особенностью строения кактуса иногда пользуются для вегетативного размножения растений путем срезания или высверливания точки роста. Стебель кактусов содержит до 96% воды. Большое количество воды, особенности строения стебля (наличие ребер, колючек, волосков) и особенности физиологии кактусов помогают им выжить в суровых условиях произрастания.

Кроме обычных форм стеблей, в природе и коллекциях встречаются две формы кактусов с уродливо разросшимся стеблем: кристатная и монстрозная. В норме точка роста кактуса находится на верхушке стебля. Ежегодный рост клеток в этом месте увеличивает высоту и диаметр стебля. Выделяемые клетками вещества подавляют рост таких же клеток, разбросанных по всему стеблю. При нарушении этого механизма начинают усиленно делиться клетки в разных частях стебля. При этом у кристатных форм верхушечная точка роста вытягивается в линию, и кактус принимает гребневидную форму, а у монстрозных форм клетки начинают расти по всему стеблю. В результате кристатная форма приобретает вид разросшихся в разных плоскостях гребней, а монстрозная форма имеет стебель с отдельными беспорядочно разросшимися, асимметричными участками. Эти формы очень декоративны и достаточно часто встречаются в коллекциях. Причиной таких отклонений, скорее всего, является не выясненная до сих пор совокупность нескольких факторов. Считается, что отклонения могут возникнуть фактически у любого вида кактусов. Подобные явления известны и среди других растений. Кроме названных форм, в коллекциях встречаются также бесхлорофильные формы растений (вариегаты) красного, желтого и других цветов. Так как фотосинтезирующий аппарат у таких растений отсутствует, они не могут самостоятельно усваивать углекислоту из атмосферы и способны расти только в привитом состоянии. Для сохранения формы некоторых видов кристат их также прививают.

Характеристика растения кактус была бы неполной без описания колючек. Колючки кактусов являются видоизмененными почечными чешуями. Они подразделяются на центральные и радиальные колючки. Центральная колючка (колючки) находится в центре ареолы. Она обычно более крупная, округлая или уплощенная и довольно часто несет на конце крючочек. Более многочисленные и тонкие радиальные колючки расположены по периферии ареолы. Ткань колючек насыщена кальцием и некоторыми другими веществами, придающими ей твердость. Количество радиальных колючек в одной ареоле может достигать десятка и более. Ареолы ряда видов кроме колючек могут нести волоски. Кактусы подсемейства Перескиевых и Опунцевых несут на стеблях мелкие и легко обламывающиеся колючки — глохидии. Есть виды кактусов с плоскими и тонкими «бумажными» колючками, например некоторые виды тефрокактусов. Из всех кактусов хорошо развитые листья имеются лишь у переский.

Приспособительные признаки кактуса и адаптация к условиям обитания

Высокая приспособленность кактусов к среде обитания, к жизни в неблагоприятных условиях также обусловлена строением их корней. Многие виды имеют хорошо развитую поверхностную корневую систему. Это позволяет эффективно использовать даже небольшое количество выпавших осадков. Некоторые виды кактусов (например, рода Ariocarpus) имеют сильно утолщенный корень, в котором концентрируется большое количество питательных веществ. Это помогает адаптации кактуса к среде обитания, позволяет растению пережить неблагоприятные условия. У некоторых крупных видов подобные корни могут достигать веса нескольких килограммов.

Для ряда видов рода Echinopsis, Submatucana и других характерны боковые отростки, выросшие на главном стебле, способные сами давать корни. Оторвавшись от стебля, они быстро укореняются. На корнях других кактусов образуются почки, дающие жизнь новым растениям (корневые отпрыски). У эпифитных кактусов на стеблях вырастают воздушные придаточные корни, дающие растению дополнительную влагу и прикрепление к субстрату.

Как цветет кактус: признаки, описание строения цветка и плода

Цветки кактусов одиночные, в большинстве случаев расположены на верхушке стебля, по одному в ареоле. Они имеют разнообразную окраску, за исключением синей. В строение цветка кактуса входят многочисленные тычинки и рыльце пестика. У некоторых видов они могут различаться по окраске, например, желтые тычинки и зеленое рыльце пестика у эхиноцереусов. Цветки появляются как на старых, так и на молодых ареолах.

Есть виды кактусов, у которых цветки развиваются на особом органе — цефалии (род Melocactus, Discocactus), образующемся на верхушке стебля. Цефалий представляет собой скопление в зоне цветения большого количества пуха, волосков и щетинок. Он ежегодно увеличивается, достигая на некоторых видах высоты 1 м. Цветки могут также развиваться на боковом псевдоцефалии, например, у кактусов рода Cephalocereus, Pilosocereus и др. Размер цветков кактусов варьируется от мелких до огромных, длиной и диаметром 25—30 см (род Selenicereus). Цветки некоторых видов обладают ароматом (род Echinopsis, некоторые виды рода Dolichothele и др.). Цветение происходит в дневное и ночное время. Большинство кактусов цветет в дневное время с утра или во второй половине дня. Чаще всего цветки кактусов обоеполые и перекрестно-опыляемые. На родине кактусов, кроме ветра, в опылении участвуют насекомые и птицы, в том числе колибри.

После цветения завязываются ягодообразные сочные, реже сухие плоды. У многих видов они съедобные. Размеры плодов от 2—3 мм до 10 см. Наиболее крупные плоды встречаются у опунций. Плоды могут созревать в текущем сезоне или на следующий год (род Mammillaria). В созревшей ягоде может находиться от нескольких штук до сотен и более семян. Одни из самых мелких семян у блосфельдий, стромбокактуса и пародий. Крупные семена опунций имеют твердую и прочную оболочку. У остальных кактусов оболочка семян тонкая, хрупкая. Всхожесть семян большинства видов сохраняется до года и более, у цереусов и маммилярий до 7—9 лет. У Roseocactus fissuratus известен случай прорастания семян через 30 лет.

Какие природные особенности у растений кактусов и в чем они состоят

Некоторые особенности биологии и физиологии. Кактусы — растения-суккуленты (лат. succulentus — сочный). Их стебли содержат большое количество воды. Одной из важнейших физиологических особенностей этих растений является особый тип фотосинтеза, свойственный также некоторым другим суккулентам. У подавляющего большинства растений фотосинтез, идущий с поглощением углекислоты и одновременным испарением воды, происходит в дневное время. Процесс этот, дающий им возможность жить и увеличивать массу, зависит от интенсивности солнечной радиации, температуры и обеспеченности водой. Семейство Кактусовые формировалось в жестких условиях жаркого климата, где большие потери воды в дневное время недопустимы. Поэтому, в отличие от большинства других растений, кактусы имеют принципиально другой тип фотосинтеза. Суть его заключается в том, что поглощение и связывание углекислоты с выделением кислорода происходит не днем, а ночью, через открытые в это время устьица. Кислотность сока растений ночью становится очень высокой. Днем, когда устьица закрыты и препятствуют испарению воды, в стебле происходит высвобождение углекислоты и использование ее в процессе фотосинтеза.

Благодаря таким особенностям фотосинтеза кактусы способны расти в условиях жесткого температурного режима и недостатка влаги.

Другой физиологической особенностью кактусов является их медленный рост. Корневая система и стебель растений не способны быстро усваивать большое количество питательных веществ и так же быстро трансформировать их в прирост массы корней и стебля. Эту особенность необходимо учитывать при культивировании кактусов. Желание быстро вырастить крупные экземпляры за счет дополнительных подкормок может обернуться испорченными стеблями растений и даже их гибелью. По крайней мере, при дополнительной подкормке должны учитываться все факторы среды, в которой содержится коллекция. Прежде всего — освещенность: чем она выше, тем питательнее может быть почва.

Хозяйственное и эстетическое значение кактусов. На родине кактусы имеют определенное хозяйственное значение. Их стебли используются в пищу в сыром и приготовленном виде. В пищу используются также плоды, главным образом опунций. Сухие стебли крупных растений применяются как топливо и легкий строительный материал. Кактусы используют как корм для скота. Благодаря высокому содержанию алкалоидов и других веществ кактусы нашли применение в медицине. Огромное число представителей семейства Кактусовые являются декоративными, оранжерейными и комнатными растениями, широко культивируемыми во всем мире.

Как устроен кактус?

Кактусы своим внешним видом очень не похожи на растения, распространенные у нас, но они относятся к классу двудольных (Dicotyledones), как и наши лиственные растения. Кактусы объединены в семейство кактусовые, которое насчитывает около 3000 видов и разновидностей. Это семейство делится на три подсемейства: перескиевые (Pereskioideae), опунциевые (Opuntioideae) и цереусовые (Cereoideae).
По мере эволюционного развития стебель становился более толстым, а листья подвергались редуцированию. Так, у подсемейства перескиевые имеются вполне нормальные листья, а стебель не утолщен. У подсемейства опунциевые стебель уже более утолщенный, листья сильно редуцированы и наблюдаются только на молодых побегах. У остальных кактусов от листьев не осталось и следа. Функцию фотосинтеза взял на себя стебель кактуса, в клетках которого содержится хлорофилл, при этом активное поглощение углекислоты и выделение кислорода происходит в ночное время. Стебель составлен однородной тканью и служит в основном водозапасающим органом. Внутри стебля любого кактуса от корней до верхушки проходит центральный пучок сосудов. Пучок сосудов, оканчивающийся на верхушке стебля, называется точкой роста (апекс). От центрального пучка отходят боковые сосуды, которые подходят к каждой ареоле, поэтому при нарушении точки роста происходит новый рост на одной из боковых ареол. В природе многие кактусы образуют обильные боковые побеги (Mamillaria prolifera, Lophophora williamsii v. caespitosa), но существуют и те, которые не образуют боковых побегов (рода Ferocactus, Cephalocereus, Melocactus). Кожица стебля (эпидермис) сильно отличается от лиственных растений, имеет значительно меньше устьиц для дыхания и испарения влаги и часто защищена восковым налетом. Стебли кактусов принимают самые различные формы: дисковидные, шаровидные, цилиндрические, колонновидные. У некоторых видов рода Mamillaria часто верхушка раздваивается (дихотомия). У иных кактусов встречается аномальное развитие стебля: монстрозное, когда неправильно образуются боковые побеги, и кристатное, когда точка роста трансформируется в линию.
Стебель большинства кактусов образует ребра или сосочки. Ребра бывают высокими, низкими, широкими и узкими. Обычно они — вертикальные. Ребра в местах расположения ареол имеют утолщения или наросты. Образование наростов и сосочков было дальнейшим шагом в эволюционном развитии. Поэтому род Mamillaria является довольно молодым. У Leuchtenbergia principis сосочки могут достигать длины 12 см. Ребра и сосочки отбрасывают тень на поверхность растения, и поэтому оно не полностью оказывается под палящим солнцем, тем самым предохраняясь от перегрева.
Корни кактусов также претерпели ряд изменений. Кактусы, растущие в пустынных районах, образуют большую сеть поверхностных корней на глубине нескольких сантиметров. Это позволяет впитывать незначительное количество влаги из земли, смоченной туманами и росой. Но время сильных засух топкие корешки отмирают, а из более толстых при благоприятных условиях быстро образуются новые корни. Для других кактусов характерны утолщенные корни с центральным стержневидным корнем, который служит для накапливания питательных веществ и влаги.
Ареолы — это своеобразное, характерное для кактусов место, где развиваются колючки, волоски, ворс, цветки и побеги. У многих кактусов в верхней части ареолы об-разуются цветки и побеги, а в нижней — колючки.
У рода Mamillaria ареолы па ранней стадии развития делятся на две части. Одна часть находится на сосочке, где образуются колючки, а другая часть (аксилла) — между сосочками, где образуются цветки и детки. У рода Coryphantha разъединение ареолы происходит на более поздней стадии, поэтому между двумя частями образуется бороздка. Ареолы бывают покрыты шерстью пли войлоком, который держится у одних кактусов долго, у других быстро опадает и ареолы становятся голыми. В аксиллах также может вырастать шерсть, щетинки или волоски.
Колючки являются лучшим украшением кактуса. Многими учеными доказано, что колючки являются результатом видоизменения листьев. Колючки по типу весьма разнообразны: волосовидные, щетинистые, шиловидные, игловидные и булавовидные. Они могут быть плоскими, гранеными, встречаются и «бумажные». По расположению колючки делятся на центральные и радиальные. Длина колючек варьируется от 1-2 мм до 25 см. Интересным образованием являются глохидии. Они располагаются в ареоле пучком, очень хрупкие, с микроскопическими крючками, которые при малейшем соприкосновении впиваются в кожу и обламываются. Наиболее важной функцией колючек является способность конденсировать влагу и через мельчайшие поры активно всасывать воду. Колючки также, рассеивая свет, защищают растения от палящего солнца и от животных.
Цветки кактусов одиночные, сидящие, обоеполые (но встречаются и исключения: Mamillaria dioica), обычно правильные, с более пли менее развитой цветочной трубкой. Цветочная трубка может быть голой (род Mamillaria), с чешуйками (род Gymnocalycium) мли с волосками, щетинками и колючками (рода Notocactus, Parodia и многих других). Все органы цветка имеют спиралевидное расположение. По своей форме цветки могут быть круглые, колокольчатой формы и трубкообразные. У родов Discocactus, Melocactus и некоторых других цветки образуются из пушистого образования на верхушке растения, называемого цефалий. Цветки кактусов раскрываются в зависимости от вида ночью. утром пли после полудня. На одном растении может быть сразу до 20-30 цветков (у родов Aylostera, Blossfeldia, Rebutia). У рода Mamillaria часто цветки зацветают венчиком. У рода Frailea цветки клейстогамные, т. е. они, часто не раскрываясь, образуют плоды. Самоопыляемые цветки у кактусов встречаются довольно часто.
Плоды кактусов — ягоды. Размер их колеблется я от нескольких миллиметров до нескольких сантиметров. Созревание плода в зависимости от рода продолжается от нескольких дней до нескольких месяцев. В одной ягоде бывает от двух-трех до нескольких сотен семян.

Растение кактус – одно из самых загадочных на планете. Эти суккуленты способны месяцами обходиться без влаги и расти на беднейших почвах при полном отсутствии питательных веществ. Приспособительные признаки кактусов позволяют им не только выживать под палящим солнцем, но и цвести. В чем же состоит природная особенность кактусов, и в какой естественной среде они растут?

Строение и морфология кактусов

Когда мы произносим слово «кактус», то перед нами встает образ чего-то толстого, колючего и необычного. Внешнее несходство с другими растениями сразу же привлекло к ним внимание первых мореплавателей, попавших на Американский материк. Позднее, завезенные в Европу, кактусы стали предметом изучения ботаников. Мы постараемся показать, что кроется за необычным внешним видом кактусов, в чем их сходство и отличие от прочих растений.

Огромное число кактусов (около 3000 видов и разновидностей) объединяется в единое семейство — Кактусовых. Растения этого семейства имеют одинаковый тип строения цветка, семени и зародыша, ягодообразные плоды, сочные стебли и, наконец, особый орган — ареолу. У большинства представителей отсутствуют листья.

Принадлежность кактусов к классу двудольных растений отчетливо видна уже при прорастании семени; а именно — наличие у молодого сеянца двух первых листьев (семядолей). Однако кактусы не обычные двудольные растения. Стебли их сочные, суккулентные (от латинского succus — сок). Поэтому и проростки, за редким исключением, отличаются от проростков несуккулентных растений. Как правило, они очень малы, их семядоли сильно изменены и имеют вид или небольших бугорков, или острых, шиловидных выростов. У таких кактусов, как мамиллярия и мелокактус, их практически трудно различить. У некоторых кактусов семядолей может быть не две, а три. Вниз от семядолей идет подсемядольное колено, (или гипокотиль), который так же, как и семядоли, сочный. В основании семядолей у многих родов имеются почки, которые в случае нарушения точки роста дают побег. У эриоцереуса; Мартина и Э. Гюлиха такие почки, возникают на гипокотиле. У одних кактусов стебель развивается довольно быстро и в 5-6 месяцев они приобретают вид взрослого растения. У других же ювенильная (юношеская) форма роста сохраняется в течение нескольких лет. У эхинофоссулокактусов, например, вместо ребер около 4-5 лет появляются на стебле сосочки. Уже при первом беглом знакомстве с проростками видно, как непохожи кактусы на другие растения. Что же сделало их такими необычными? Прежде всего — условия обитания. В процессе длительного исторического развития как растений засушливых областей у них вырабатывались приспособления, направленные на экономный расход влаги и максимальный запас ее. Все это отложило отпечаток на внешний облик и внутреннее строение кактусов. Какова же роль и значение каждого органа?

Корень. От подсемядольного колена (гипокотиля) вниз отходит главный корень. Он постепенно ветвится, образуя целую систему боковых корней, простирающихся на многие метры. У мелокактуса крученого (Melocactus intortus), например, развивается корневая система до 7 м в длину, расположенная на глубине 5-6 см от поверхности почвы. Поэтому даже незначительные дожди, едва смачивающие землю, улавливаются корнями. Главный корень у многих кактусов (Mammillaria dawsonii, Gymnocactus mandragora и др.) сильно утолщен и служит «складом» питательных веществ. Такие реповидные или веретеновидные корни могут весить до 50 кг и достигать в поперечнике 60 см, как, например, у неочилении реповидной (Neochilinia napina). У эпифитных кактусов корни развиваются и на стеблях. Их называют воздушными или придаточными. Функция этих корней — улавливание влаги из воздуха и прикрепление к стволам деревьев. Придаточные корни часто возникают и у неэпифитных кактусов (эхинопсис, римнокалициум, корифанта). Развиваются они, как правило, на молодых отростках, так называемых детках. Опадая с материнского растения и имея готовые корни, детки быстро укореняются. У некоторых кактусов на корнях могут возникать почки, из которых развиваются новые побеги. Эту способность давать корневые отпрыски можно использовать при разведении некоторых кактусов (Trichocoreus macrogonus, Myrtillocactus geometrizans, Notocactus ottonis, N. scopa, Gymnocalycium proliferuiii).

Стебель. У подавляющего большинства кактусов он сочный, зеленый, безлистный, покрытый колючками, волосками или и тем и другим одновременно. Лишь некоторые, такие как переския, родокактус, перескиопсис, имеют деревянистый стебель и нормально развитые широкие листья. У опунциевых сочные шиловидные листья появляются весной на вершине побега на очень короткое время, затем засыхают и опадают. Кактус, как и всякое растение, растет своей верхушкой, называемой точкой роста или апексом. За счет деления клеток точки роста и дальнейшего их роста кактус увеличивается в толщину и высоту. На точке роста закладываются в виде небольших бугорков (у Echinocereus reichenbachii, например, не более 0,1 мм) зачатки листьев. Если у большинства растений из них развиваются нормальные листья — с черешком и листовой пластинкой, то у кактусов дело обстоит иначе. Анатомические исследования Н. Кауфмана, К. Гебеля, В. Троля, Н. Бока и других ученых показали, что верхняя часть листа (или пластинка листа) не развивается, зато огромными темпами идет деление и увеличение клеток листового подножия, т. е. в зоне, где тесно соприкасаются ткань, основания листа и ткань стебля. Сильно разрастаясь эти — клетки выступают на стеблях кактусов в виде ребер и сосочков. Там, где листья есть (хоть и очень измененные), листовые подножия имеют вид своеобразных плоских бугорков, носящих название «подарий» (Cylindropuntia, Austrocylindropuntia, Opuntia). Отсутствие листьев или их недоразвитие (у опунции) является приспособлением кактусов к суровым засушливым условиям местообитания: благодаря этому растение меньше испаряет воды. С этой особенностью кактусов тесно связана и другая их характерная черта — слабое развитие проводящих пучков: сосудов в каждом пучке немного, все они узкополостные и вторично примитивной структуры (так называемые сосудистые трахеиды). Чем же компенсируется отсутствие жизненно важного органа — листа? Функцию зеленого листа — процесс фотосинтеза — берут на себя зеленые стебли кактусов, в клетках которых находится хлорофилл. Однако необычность кактусов проявляется и в механизме фотосинтеза, при котором активное поглощение углекислоты и выделение кислорода происходит в ночное время.

Ткань суккулентных растений очень однородна и в основном специализирована как водозапасающая. Она состоит преимущественно из тонкостенных клеток. Клеточный сок наряду с органическими кислотами и сахарами содержит и слизистые вещества, обладающие водоудерживающими свойствами. Крупные экземпляры кактусов накапливают до 2000 л воды! Согласно данным К. Вемера, у многих видов вода составляет 80-96% от веса стебля. Даже после трехмесячной засухи, как показали исследования, проведенные в Техасе, опунция многоколючковая содержала в своих стеблях почти 81% воды. Испарение поды происходит в ночное время, когда открыты устьица. Сравнительно большое число их (на 1 мм2 у Cereus azureus — 380; у Opuntia maculacantha — 350), видимо, объясняется необходимостью обеспечения кислородом толстых слоев ткани. Благодаря густоте волосяного покрова, мощным колючкам, а также восковому налету на кожице испарение влаги замедляется. Многочисленные ребра, равномерно распределяющие свет и тень, предохраняют стебель от чрезмерного перегрева.

Такие кактусы, как роузокактус Кочубея, некоторые виды эхинофоссулокактуса, переживают сухое время года благодаря втягиванию стебля в почву, из которой торчит лишь его незначительная часть.

Размеры и формы стеблей у кактусов весьма разнообразны. У представителей подсемейства Опунциевых они плоские, цилиндрические, округлые или дисковидные, расположенные в виде члеников. Членистые стебли опунций могут легко обламываться и быстро укореняться в земле. Особенно известна в этом отношении цилиндропунция Бигелова (Cylindropuntia bigelowii), названная прыгающей опунцией: при малейшем дуновении ветра стебли ее обламываются и укореняются. Для высокогорной опунции из рода тефрокактус характерны округлые мясистые стебли, напоминающие клубни картофеля. У бразилиопунции бразильской (Brasiliopuntia brasilensis) два типа побегов: главный — цилиндрический, а боковые — небольшие, плоские, напоминающие листья. Время от времени они желтеют и опадают.

Огромное разнообразие форм мы находим у представителей подсемейства Цереусовых. Здесь и мощные колонновидные кактусы до 15-18 м высоты, такие, как карнегия гигантская и пахицереус Вебера, и тонкие, стелющиеся по земле (гаррисия, никтоцереус) и самые миниатюрные кактусы, едва заметные среди окружающего каменистого субстрата, такие, как мамиллярия Терезы (Mammillaria theresae) и блоссфельдия крошечная (Blossfeldia liliputana) — 2-4 см высоты.

Идеальной формой стебля в условиях пустынь является форма шара. В этом случае наибольшему объему соответствует наименьшая поверхность испарения. У всех кактусов стебли многолетние, за исключением единственного представителя — опунции Чаффи (Opuntia chaffeyi), у которой с наступлением засухи надземный побег отмирает. Возобновляется он за счет подземного клубня.

В природе многие кактусы обильно ветвятся, образуя мощную крону. В оранжерейных же условиях дело обстоит иначе. Наряду с легко ветвящимися кактусами (Mammillaria elongata, M. glochidiata и др.), многие (Ecninocactus, Ferocactus, Espostoa, Cephalocereus и др.) не дают боковых побегов или ветвление наступает в возрасте 30-40 лет и более.

Ускорить появление боковых побегов можно, нарушив точку роста, что стимулирует пробуждение боковых почек.

Довольно часто у кактусов встречаются формы с монстрозным разрастанием стебля. Это — гребенчатые, кристатные (от латинского crista — гребешок) формы. Такие гребенчатые формы известны у цефалоцереуса старческого, маршаллоцереуса Турбера, ферокактуса Вислицена, карнегии гигантской и др. Число родов, подверженных кристации, можно продолжить до 60. Причины возникновения таких уродливых форм полностью еще не выяснены. Одно из предположений — механическое повреждение точки роста (вызванное птицами, долбящими кактусы, и насекомыми, откладывающими личинки в мякоти стебля) — не было достаточно веско подтверждено. Ни грубое механическое воздействие на кактус, ни действие электрического тока, ни впрыскивания внутрь растения различных кислот, ни применение колхицина, а также радиоактивных излучений не приводили к искусственному созданию кристатных форм.

Внешнее строение кактуса и найдите черты приспособленности к жизни в засушливых условиях. Объясните возникновение этих приспособлений.

Поскольку кактус живет в засушливых зонах, у него нет листьев, а имеются видоизмененные иголочки. Запас влаги накапливается в толстом стволе растения. Также помогают корни доставать влагу из глубины. Корневая система напоминает редьку, от которой идут в разные стороны большое количество корешочков которые разрастаются на огромную глубину. Порой корневище кактуса разрастаются на 3-5 м2. «редька» может запасти очень много влаги. В основном кактусы напитываются влагой в сезон дождеей и живут на этом до следующего сезона дождей. Небольшие грани кактусу требуются для того, чтобы впитывая влагу раздуваться, и так сказать не лопнуть. У каждого кактуса свой метод защиты от жаркого пустынного солнца — некоторые виды покрыты толстой кожицей, которая надежно защищает от палящего солнца пустыни, у других стебли специально разрастаются вверх и вширь, чтобы создать тень для основного стебля кактуса, у третьих стебель покрывается множеством густо растущих колючек или волосинок, придавая кактусу забавный пушистый вид. Но все эти кактусы объединяются одним качеством — они мастера выживания в пустыне. Кактусам, приспособленным к жизни в пустыне необходимо очень много света, они требовательны к почве — она должна быть крайне бедная. Еще они боятся большого количества воды — и погибают при переувлажнении, особенно в прохладную погоду. Самым опасным для пустынных кактусов является стоячая в почве вода.
Кактусы растут в пустынях уже многие тысячи лет. Они идеально приспособились к сложным климатическим условиям пустынь. Кактусы могут расти среди камней, на камнях, почти без почвы и песка, они могут держаться без воды многие месяцы. Кактусы используют огромное количество выработанных эволюцией техник добычи и сохранения влаги. Поистине кактусы — главные персонажи пустыни.

Строение кактуса: что кроется внутри экзотического растения и с чем связана его «запасливость»?

Рубрика: Кактусы, Уход Опубликовано 28.02.2019 · Комментарии: 0 · На чтение: 10 мин · Просмотры: 780

Кактусовые – многочисленное семейство, состоящее из суккулентов различных разновидностей, они различаются по форме, габаритам, климатическим предпочтениям. Но, всех их объединяет высокая устойчивость к разного рода изменениям и способность запасаться влагой, которая спасает эти растения от гибели даже во время самых долгих засух.

Кактусовые распространились по всей планете и встречаются на всех континентах с подходящим климатом. А там, где погодные условия теплолюбивым суккулентам не подходят, они активно выращиваются в горшках и кашпо в качестве комнатных цветов.

Растения весьма необычны, привлекают внимание суккулентоводов и удивляют своими свойствами и внешним видом. Кроме того, строение кактуса весьма специфично, что связано с их обитанием в суровом климате. Что же обеспечивает запасливость суккулентов, где слабое место этих «толстячков» и почему многие суровые с виду кактусы столь роскошно цветут?

Корневая система кактусов

Родина кактусов – засушливые и жаркие регионы Южной Америки и Африки. Поэтому большинство этих растения – ксерофиты, которые могут выносить столь суровых климат с частыми, длительными засухами. И корневая система играет в этой способности не последнюю роль, являясь сердцем пустынного обитателя.

Природа распорядилась таким образом, что корневище кактусов стало максимально функциональным и целесообразным «аппаратом», состоящим из двух частей – поверхностной и уходящей глубоко в землю. Развиваются они в зависимости от климата. Строение корневых систем кактусовых, растущих в разных климатических зонах, различается. Причем даже если растения относятся к одному виду, их корни могут выглядеть по-разному:

  • Короткие и тонкие корешки, вся подземная часть суккулента поверхностная – признак того, что почва, в которой растет кактус, содержит достаточно питательных веществ и влаги. Поэтому суккулент не тратит силы на развитие мощного корневища, получая все необходимое из грунта.
  • Развитая корневая система с длинными корешками – не получая необходимого количества воды и минералов, растение «бросает все усилия» на поиски жизненно важных элементов. Его подземная часть значительно вытягивается, извлекая даже минимальное количество минеральных солей.

Однако, до вод, находящихся под землей, этим длинные, толстоватые корешки добраться не способны, и в большей степени выполняют роль якоря.

Это интересно! Поверхностная часть корневища кактусов способна занимать площадь до 4-5 м2, а глубокие корни настолько крепко удерживают самые крупные экземпляры даже во время сильных ураганов.

У некоторых кактусовых корневая система реповидная или клубневая, имеющая специальное утолщение, в котором скапливается влага. Эта часть может достигать внушительных размеров и весить несколько килограмм. В природе встречаются экземпляры с 50-килограммовым утолщением, объемом до 60 см.

Суккулентоводы предупреждают – подобные экземпляры нуждаются во внимательном уходе, так как их объемный корень подвержен заболеваниям и гниению. Это относится к маммиллярии dawsonii, гимнокактусу мандрагора, neochilinia nаpina и другие.

Кактусы произрастают не только в пустынях, но также существуют тропические суккуленты, предпочитающие расти во влажных тропиках и субтропиках. Они являются эпифитными растениями, то есть растут, прикрепившись к более крепким деревьям и кустарникам. Однако, эпифиты не паразитируют, они добывают влагу из воздуха, пользуясь воздушной корневой системой.

Подобные придатки могут появляться и у кактусов, которые не являются эпифитами – эхинопсисов, гимнокалициумов, корифант. Развиваются они, чаще всего, на детках – молоденьких отростках, которые, отпадая от «материнки», самостоятельно укореняются.

У некоторых разновидностей на корешках образуются почки, впоследствии превращающиеся в новые побеги. Эту особенность суккулентов активно используют кактусоводы, чтобы разводить определенные виды – трихоцереус макрогонус, миртиллокактус геометрический, нотокактус Отто, метельчатый, гимнокалициум proliferum.

Строение стебля кактусовых

В большинстве случаев стебель кактуса – это основная часть суккулента, превосходящая по размеру все его остальные элементы. Она выполняют важную функцию – содержит основной запас влаги, однако, чаще всего не выглядит как надутый шар, заполненный водой.

Чаще всего, стебли кактусов обладают плоской или цилиндрической формой, внутри они имеют зеленую мясистую сердцевину. Именно в этой части растения происходит образование продуктов фотосинтеза, питающих все ткани суккулента. Ведь у прочих растений за эту функцию отвечает листва, которая у кактусов либо полностью отсутствует, либо значительно рудиментирована.

Это интересно! Природа не зря лишила кактустовые листочков – они потребляют довольно много влаги, которая во время засух становится крайне ценным элементом функции же листвы успешно выполняет ствол. Он обзавелся скрытыми отверстиями, которые поглощают нужное количество углекислоты, необходимой для фотосинтеза.

В сердцевине суккулента концентрированная влага попадает в водопроводящие ткани – ксилемы, в которых она и хранится.

Стоит выпасть даже незначительным по объему осадкам, как широко разросшаяся поверхностная корневая система начинает напитываться водой из грунта, проводить ее по ксилеме и влага остается в мясистой части.

Сердцевина стебля содержит сок повышенной густоты и вязкости, также жидкость накапливается и в покровных тканях – эпидермисе и кутикуле.
Нередко стебли этих суккулентов обладают морщинистой поверхностью, что тоже неспроста, как оказалось, такие неровности нужны для дополнительного охлаждения тканей. Кроме того, благодаря складочкам площадь поверхности становится больше, а значит растение получает больше солнечных лучей, повышая фотосинтез.

Наверное, каждый кактусовод замечал, что у большинства этих экзотических экземпляров макушки стеблей покрыты бесцветными волосками. Их функция – отражать радиацию и защищать зону роста, обладающую повышенной чувствительностью, от перегревания.

Зачем кактусу колючки?

Чаще всего кактусы изображаются в виде округлого или вытянутого зеленого стебля, покрытого весьма недружелюбными колючками. Собственно, многие суккуленты из этого семейства так и выглядят и шипы считаются основным морфологическим признаком кактусов. Учитывая дефицит влаги в пустынных местностях, становится понятно, что таким сочных растениям, не имея шипов, не выжить. Поэтому то со временем их листва видоизменилась, истончилась и заострилась, однако, потеряв при этом способность фотосинтезировать.

Но, в виде иголок листочки оказались для растения более полезными, тем более что с их основной работой – осуществлением фотосинтеза, прекрасно справляется ствол.

Согласно морфологическому строению, колючки кактусов подразделяют на виды:

  1. Глохидии — тонкие, едва различимые шипы, по всей длине усеянные зазубринками. Отличаются хрупкостью. Они бывают только у перескиевых и опунциевых кактусов.
  2. Колючки, имеющие прямой кончик, могут быть прямыми или изогнутыми.
  • Напоминают по форме тоненькие иголки, твердые или мягкие, располагаются радиально или в центре.
  • Толстоватые, похожие на шило, прочные, приличной длины, расположены как и предыдущие.
  • Мощные, короткие, напоминающие наконечник копья или лезвие кинжала. Чаще находятся на центральной части, реже – радиально.
  • Конусообразные – небольшого размера, то крайне прочные.
Каковы же функции шипов?

На первый взгляд может показаться, что неприветливые колючки могут служить только лишь защитой кактусов от посягательств травоядных животных и птиц. Но ботаники копнули глубже, и выяснили, что их функциональность гораздо шире.

  1. Они существенно экономят жидкость, так как испарения ее с поверхностей значительно снижается.
  2. Защищают экземпляры от перегрева, отражая некоторое количество солнечных лучей.
  3. Крючковидные колючки, с загнутыми концами способствуют распространению растения – они зацепляются за любые поверхности и разносятся на более широкие расстояния.
  4. Освобождают от излишков тепла, ведь острые части колючек являются хорошими теплоизлучателями.
  5. Используя электростатические способности, шипы поглощают росу, образующуюся в воздухе во время температурных перепадов. Это их свойство ботаники считают самым необычным и важным для пустынных обитателей.

И естественно, колючие сочные суккуленты редко кто из животных решается употреблять в пищу.

Это интересно! Даже самые острые шипы не спасут растение от верблюдов. Эти «корабли пустыни» с удовольствием поедают джантак – растение из семейства бобовых, более известное как «верблюжья колючка». Естественно, что и кактусовые для них являются лакомством. У этих животных особым образом устроена ротовая полость – внутренняя поверхность щек имеет большое количество жестких уплотнений, а у языка она грубая и шершавая.

Ареолы – характерная черта кактусовых

Если рассматривать особые признаки кактуса, то нельзя не отметить наличие у этих удивительных растений ареол – сильно видоизмененных боковых почек. Особенно заметны эти тонковолокнистые подушечки вокруг участка образования шипов у представителей рода перескиевые и опунциевые. А вот у цереусов почки ареолы находятся на ребрах или сосочках, они несут опушку и иголки.

Это важно!По наличию или отсутствию ареол кактусовые можно отличить от прочих, внешне похожих растений.

Измененные почки могут иметь различную форму и размер, причем не только у кактусов одного вида, в зависимости от возраста, но и на одном экземпляре. Молоденькие ареолы, расположенные на макушке, зачастую покрыты опушкой, полностью закрывающей эту часть суккулента.

Чаще всего в ареолах имеется некоторое количество меристематических (делимых) клеток, из которых появляются побеги, цветы, шипы. Сама меристема не перенимает аналогичную ткань зародыша, как и образовательная ткань стеблей – камбий, является частью вторичной меристемы.

Цветы и плоды суккулентов

В естественной среде цветут все кактусы – это природный способ размножения этих растений. В домашних условиях далеко не все виды вступают в цветение, но, опытные кактусоводы добились поразительных результатов, стимулируя своих подопечных искусственными методами. Сегодня не так много одомашненных суккулентов сопротивляются, дожидаясь более привычных условий.

Так как разновидностей кактусовых не одна сотня, можно ограничиться описанием цветения лишь самых распространенных из них, выращиваемых в комнатном цветоводстве:
• Маммиллярии
Период цветения приходится на конец весны – начало лета, но продолжаться он может в течение всего теплого времени года. Некоторые виды предпочитают цвести зимой, это относится к маммиллярии стройной.
Цветочки у этих кактусов небольшие, их диаметр всего 5-7 мм, однако, они образуют на макушке стебля роскошную корону. Их окраска может быть белоснежной, желтой, красной или кремовой.

  • Астрофитумы

Цветение всех разновидностей приходится на летнее время, причем чем меньше резервуар, в котором находится цветок, тем раньше можно ожидать появления цветов.
Астрофитумы умеют удивлять, выпуская очень крупные цветы, диаметр которых может достигать 8 см. Окраска лепестков в желтых тонах.

  • Опунции

Начало цветения приходится на середину весны, а продолжаться оно может до сентября. Цветет суккулент очень обильно, нередко один членик покрывается 8-10 цветками. В диаметре они достигают 4-5 см, цвет зависит от вида.
Для того чтобы опунция зацвела в домашних условиях, владельцу необходимо потрудиться, так как делает это она весьма неохотно.

  • Цереусы

Менее капризные питомцы, зацветающие в мае-июне. А если цветовод окружает их заботой, то можно ожидать повторного цветения в начале осени. Цветы у цереуса крупные, благоухающие ванилью, распускаются ночью, все сразу или по очереди.

  • Гимнокалициумы

Цветет с мая до середины октября, но из-за недостатка естественного освещения процесс завершается значительно быстрее. На верхушке стебля завязываются бутоны, которые распускаются спустя несколько недель, превращаясь в большие, роскошные цветы. Не вянет эта красота в течение 1,5 недель.

Это лишь небольшая часть кактусовых, которые цветут достаточно эффектно.

Это интересно! У кактусов рода мелокактус и дискокактус имеется особый орган – цефалий, который образуется наверху стебля и выглядит как скопление пуха, щетинок, ворсинок. А вот у представителей рода Cephalocereus и Pilosocereus для этих целей образуется боковой псевдоцефалий.

Чаще всего встречаются кактусы обоеполые или опыляемые перекрестным методом. В естественной среде в распространении им помогает ветер, насекомые, птицы и животные.

По завершении цветения у многих суккулентов завязываются сочные ягодки-плоды, реже плоды не имеют сочной мякоти. Существуют кактусы, плоды которых употребляются в пищу, это опунции, гилоцереусы, маммиллярии.

Количество в плодах семечек различно, у некоторых разновидностей их всего несколько штучек, тогда как есть и весьма плодовитые экземпляры, ягодки которых содержат более сотни крохотных семян.

Самые мелкие семена у пародий, блоссфельдий и стромбокактусов. А вот у опунций они не только достаточно большие, но и обладают очень прочной, твердой оболочкой. Хотя у большинства кактусовых она тоненькая, быстро разрушается.

Что касается всхожести, то чаще всего она сохраняется в течение 12-24 месяцев, и чем свежее материал, тем этот показатель выше. Исключениями являются цереусы и маммиллярии, их семечки могут взойти даже спустя 7-9 лет после сбора. Но самые «живучие» семена у roseocactus fissuratus, был зафиксирован случай, когда проросли семечки весьма преклонного, 30-летнего возраста.

Эволюционный путь этих стойких растений непрост и природа максимально обеспечила кактусы самыми разными приспособлениями, помогающими выживать там, где другие гибнут. Поэтому-то кактусовые не выглядят однотипными зелеными шариками, содержащими ценную воду. Все оказалось сложнее и многофункциональнее.

Видоизменение стебля у кактусов

Добавить комментарий

Ваш e-mail не будет опубликован. Обязательные поля помечены *