Биологическое значение кактуса. Растение кактус: особенности строения и характеристика
Биологические особенности кактусов
Нередко можно услышать фразу: кактусы и суккуленты. Это неверно. Надо говорить: кактусы и другие суккуленты, потому что кактусы — это такие же суккуленты, как молочай, толстянковые или алоэ.
Кактусы являются многолетними суккулентами (от латинского слова sucus — сок, влага), светолюбивы и представляют особый тип жизненных форм, который сложился в процессе своего исторического развития. Произрастая в условиях сильного нагрева, они выработали повышенную устойчивость к высоким температурам, что связано с большой вязкостью плазмы и высоким содержанием связанной воды. Вода накапливается в стеблях благодаря сильно развитой паренхиматической водоносной и слабо развитым механическим тканям и проводящим пучкам. Накопление в клетках большого количества воды считается результатом содержания в них пентоз, усиливающих водоудерживающие свойства сока. Кроме того, стебли кактусов покрыты эпидермисом, который обладает мощной кутикулой и немногочисленными устьицами. Важной особенностью является строение последних: они образуют воронку, обращенную узким концом вверх (у лиственных растений наоборот), отчего и происходит слабое дыхание и водонепроницаемость их кожицы. Поэтому кактусы испаряют мало воды. Одновременно и углекислота в клетки поступает довольно медленно. Благодаря таким особенностям растут они очень медленно. Многие кактусы покрыты налетом голубого или серого цвета. Это выделяется растительный воск, что еще больше увеличивает непроницаемость кожицы. Зеленые стебли их выполняют функции листьев (фотосинтез и транспирация), так как последние редуцированы в очень мелкие, быстро опадающие чешуйки или превращены в колючки. В пределах отдельных групп кактусы имеют свои биологические особенности: требуют им присущей смеси земли, определенного ухода и содержания зимой, нужной степени влажности, температуры и света. Чем лучше известны эти отличительные требования, тем уход становится легче.
При культуре кактусов особое внимание обращают на строение корней. Развитие их обусловлено составом почвы, ее влажностью, содержанием минеральных солей, гумуса и т. д. Различают корни стержневые (вертикальные), когда главный корень достигает мощного развития и резко выделяется по толщине и длине. Такие корни имеют, например, долихотеле длиннососочковое, нотокактусы, лофофора Вильямса, фрайлеи, некоторые лобивии и многие другие. Кактусы, имеющие толстые, длинные, маловетвистые корни, хорошо чувствуют себя в глинистой почве. Их жизненная потребность сложилась при наличии определенных условий: в дождливое время почва размягчается, а когда наступает засуха,— образует плотную поверхность. Мощный стержневой корень пробивается глубоко в землю и своими нижними разветвлениями всасывает воду с растворенными в ней питательными веществами. Засуха ему не страшна: он глубоко проникает в сырой грунт. Некоторые кактусы имеют репообразпые корни с тонкими всасывающими корешками на нижнем конце. Представителями репчатого корня являются эхинокактусы, некоторые маммиллярии. Репчатый корень собирает влагу и во время засухи постепенно выделяет ее в верхнюю часть стебля. Чтобы влага удерживалась в таком корне, требуется плотная земля (глина, глинисто-известковая и вообще тяжелая). Полурепчатый корень — у. некоторых маммиллярий, эхинокактусов и др. Этот вид корня в верхней части имеет утолщение, от которого раздельно идут боковые более или менее утолщенные корни, на концах которых расположены всасывающие корешки. На родине кактусов почва глинистая, климат представляет собой смену сухого и дождливого периодов. Мочковатые корни эхинопсисов состоят из множества мелких, тонких корешков, которые не могут проникнуть глубоко в почву и поэтому расположены вблизи поверхности и в период дождей используют влагу верхних слоев. Растения с такими корнями встречаются там, где засуха проявляется не так сурово или смягчается влажностью воздуха, росой, туманом и пр.
В период посадки кактусов следует стремиться к тому, чтобы приготовленная смесь земли имела такую консистенцию, которая приблизительно подходит к особенностям данного растения. Если корень того или иного кактуса вполне удовлетворен в своих требованиях относительно физических свойств почвы, то внутреннее развитие и строение его идет нормально — формируется крепкий, плотный стебель, хорошие колючки, и растение живет долго. Лобивия, посаженная, например, в легкую землю без примеси глинистой или известковой почвы и других нужных компонентов субстрата, через некоторое время заболевает. Верхняя часть ее разбухает, становится вялой, колючки ослабевают, появляется много гнилых корней, и растение погибает. Наоборот, кактусы с мочковатыми корнями (эхинопсисы, эпифиллюм и др.), посаженные в тяжелую глинистую почву, через некоторое время пускают воздушные корни через края горшка, и растение чахнет. Рипсалисы, селе-ницереусы и другие являются эпифитами, т. е. живут на ветвях тропических деревьев и питаются органическими веществами и пылью, накопившимися в трещинах коры. Они обладают крепкими, цепкими, сильно разветвленными корнями. Такие кактусы живут в тропических лесах.
Кактусы имеют несложную анатомическую структуру. На поперечном разрезе их стеблей видно кольцевое расположение сосудистых пучков. От них, ближе к периферии, идут клетки, содержащие хлоропласты, выполняющие функции листьев. Центральная часть стебля образована крупными клетками, которые заполнены водянистым веществом.
Колючки у кактусов отличаются огромным разнообразием: от тончайших шелковистых волос у маммиллярии перистой до грубых роговых колючек у эхинокактуса роговидного. Шелковистыё и щетинистые волоски предохраняют растение от слишком сильного испарения, а поперечные ребристые колючки задерживают росу и мелкие осадки. Вообще колючки имеют большое значение для жизни и нормального существования кактуса. Известно, что чем суше место произрастания того или иного вида, тем больше проявляется поперечная ребристость колючек и чем плодороднее и сырее природная почва, тем крувлее и более тоньше они.
Все виды кактусов с широкими колючками не любят зимой сырой почвы; летом влажность должна быть также умеренной. Кактусы с волосистым покровом требуют зимой очень незначительной поливки, летом не выносят ярких, прямых солнечных лучей. Маммиллярии бокосана, Шидеиа и перистая, а также цефалоцереус старческий окутаны шерстистым покровом, чтобы противостоять испарению, которое проявляется сильно на их родине. Из кактусов только у опунции кроме колючек в верхней части ареолы размещены глохидии — очень тонкие, короткие колючки, собранные плотными пучками. Будьте осторожны: они легко вонзаются в тело и освободиться от них очень трудно.
В период вегетации рост кактусов длится не все лето. Во время цветения и после него он на некоторое время прекращается вследствие истощения растений. И так как в это время они не увеличиваются в объеме, то слишком частая поливка и высокая температура бесполезны и даже вредны. В зимний период кактусам необходимо создать такие условия, чтобы протоплазма только не прекращала свою деятельность и чтобы ей доставлялось самое необходимое. Температура не должна превышать для некоторых видов плюс 8, 10, 12 градусов, землю поливать весьма умеренно.
Как только кончится период покоя, растение надо постепенно приучать к солнечному освещению, немного усилить поливку, своевременно пересадить в свежую землю и т. д. Кактусы у нас не достигают такой крепости, как на своей родине, поэтому слишком быстрый рост их нежелателен.
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.
Биологическое значение кактуса. Растение кактус: особенности строения и характеристика
Корни — это самое уязвимое место кактуса. Но только в культуре, а не в природе. В естественных условиях корни этих чудесных растений являются чудом целесообразности и функциональности.
Типы корневой системы кактусов бывают разными, зависят от видовой принадлежности и мест произрастания. Причем растения одного вида, растущие в разных почвах, могут иметь значительные отличия в строении корневой системы.
Если кактус растет в питательной почве без недостатка влаги, ему не нужно развивать длинную и мощную корневую систему. Все есть прямо под ним. Поэтому и корни у него будут короткими и тонкими.
Все изменится, если растение по какой-либо причине станет испытывать недостаток влаги, минеральных солей или одновременно того и другого. Мало воды — мало «пищи». При достаточном количестве воды кактус способен извлекать соли, находящиеся в грунте в ничтожных концентрациях. Когда растение испытывает голод, выход один — дотянуться корнями к воде. В погоне за скудной влагой корни кактусов могут достигать колоссальной длины в сравнении с размерами стебля.
Автор: admin – 18 апреля, 2016 | Категория: Строение кактуса | Нет комментариев –
Как устроен стебель кактуса
Чаще всего, но отнюдь не всегда, стебель — это основная по объему часть растения. Если следовать принципу целесообразности, то все кактусы должны быть огромными шарами, наполненными водой. Вы спросите, почему? Дело в том, что шар имеет наибольшее отношение объема к площади поверхности. Кто в ладах с математикой, может высчитать еще одну закономерность: чем больше диаметр, тем выгоднее это отношение. Эта величина называется коэффициентом водозапасания. К примеру, шаровидный кактус диаметром 1 см имеет величину коэффициента водозапасания 0,166, а достигнув диаметра в 1 метр, увеличит его до 16,7, то есть в 100 раз. Нетрудно догадаться, что кактусу, чтобы экономнее расходовать воду, нужно иметь максимальный объем при наименьшей площади испарения.
Можно себе представить, что если бы эволюция шла незатейливым прямым путем, то классический американский ландшафт напоминал бы огромный бильярдный стол с разбросанными по нему циклопическими гладкими зелеными шарами. Почему же так не происходит?
Автор: admin – 27 марта, 2016 | Категория: Строение кактуса | Нет комментариев –
Опушение представителей семейства Cactaceae
Наряду с колючками у кактусов развито опушение. Каждый волосок опушения представляет собой пучок удлиненных полых капиляров, состоящих из стенок клеток эпидермального происхождения. Благодаря такому строению опушение очень активно всасывает даже ничтожно малое количество влаги из воздуха. К тому же опушение выполняет и защитную функцию, закрывая более нежные ткани.
Наличие опушения в области пазушной почки — не диковинка в мире растений, однако у кактусов оно весьма обильно. Зачастую опушения и волоски полностью «укутывают» макушку растения. Опушение может быть ареольным (опушение ареол, аксилл, бороздок и цефалия) и неареолъным (крап и опушение колючек).
Автор: admin – 21 марта, 2016 | Категория: Строение кактуса | Нет комментариев –
Аномалии развития кактусов
У многих кактусов в силу неизвестных причин нормальный рост нарушается, и возникают уродливые, или монстрозные, формы. Одной из форм уродливости являются так называемые скалистые кактусы. Так, например, цереус Хильдеманна (Cereus hildemannianus), больше известный как цереус перуанский (C. peruvianus), обычно обладает колонновидными стеблем и ветвями. Однако иногда у этого кактуса стебли и ветви разрастаются и ветвятся необычно, так что, в конечном счете, вся поверхность растения становится складчатой, и оно приобретает облик какого-то скалистого выступа.
Автор: admin – 19 марта, 2016 | Категория: Строение кактуса | Нет комментариев –
Ареолы кактусов
У перескиевых и опунциевых кактусов в пазухах листьев, а у цереусовых — на ребрах или сосочках расположены почки-ареолы, несущие опушение и колючки. По наличию ареол кактусы можно отличить от других, похожих на них, растений. Ареолы формируются в конусе нарастания последовательно, поэтому на стебле они расположены спирально. Форма и размер ареол у различных видов, да и у одноименных разновозрастных экземпляров сильно варьирует. Даже на одном растении размер и форма ареол не одинаковы. Молодые макушечные ареолы нередко имеют густое опушение, которое полностью закрывает верхушку стебля.
Ареолы в основе своей имеют меристематические клетки, из которых развиваются побеги, колючки, цветки. Меристема ареол не является преемницей аналогичной ткани зародыша (как клетки первичной меристемы, сосредоточенные в апексе корня и стебля), она, как и камбий, относится ко вторичной меристеме.
Автор: admin – 11 марта, 2016 | Категория: Строение кактуса | Нет комментариев –
Химическая и механическая защита кактусов от животных
Когда большие пространства земли высыхают и на них остается все меньше и меньше вегетирующих растений, сочные растения, подобные кактусам, особенно привлекают пасущихся на этих пространствах животных.
Чтобы выжить и не быть съеденными, кактусы должны защищаться.
Большинство кактусов имеет колючки. Даже о редкие колючки можно очень сильно и больно уколоться, часто же они образуют густой покров — своеобразную решетку, окружающую стебель. У некоторых кактусов колючки крючковидно загнуты на концах. Такие колючки помогают растению распространяться.
Кактусы-«уродцы»
В результате неправильного развития кактусы иногда приобретают те или иные «уродства».
Необычный вид таких растений вызывает интерес, и нередко именно благодаря своему «уродству» они становятся объектами коллекционирования.
Условно аномалии развития кактусов можно разделить на 3 группы: скалистая или монстрозная (F. monstrosa), гребенчатая или кристатная (F. cristata) и цветная (F. rubra, F. aurea).
«Скалистые» кактусы появляются в результате неправильного роста боковых побегов, одни из которых становятся длинными, а другие остаются короткими. Следует отличать монстрозность от обычного для некоторых видов образования «деток» и разрастания в колонии (например у маммиллярий, эхиноцереусов, эскобарий, опунций), когда можно выделить материнское растение и «деток» разных возрастов.
Другая форма уродливости наблюдается, когда стебли разрастаются, образуя гребенчатые (или кристатные, от латинскогоcrista — «гребешок») формы. По неизвестным причинам у кактуса изменяется характер верхушечного роста; это нарушение может возникнуть как у сеянца, так и у взрослого растения.
Автор: admin – 16 января, 2016 | Категория: Строение кактуса | Нет комментариев –
КАРНЕГИЯ
Величественный символ пустыни, самый крупный представитель семейства, C.gigantea («сагуаро»), достигает высоты 15 м и может весить более 10 тонн. Растёт на скалистых склонах холмов до высоты 1100 м над уровнем моря в пустыне Сонора, которая частично охватывает территорию Южной Калифорнии, Аризоны (США) и северной Мексики. Лето здесь жаркое, почти три месяца температура днём поднимается до 38°С. Зимой прохладнее, но морозов не бывает практически никогда. Осадки (от 50 до 250 мм) выпадают крайне неравномерно, как по сезонам, так и в разные годы.
На протяжении тысячелетий сагуаро имела большое значение в жизни индейцев Соноры – папаго, пима и сери. Одревесневшие стволы кактусов использовались в качестве строительных материалов, из них изготовляли стрелы, копья и домашнюю утварь. Колючки применялись в качестве игл для татуировки. Мякоть карнегии, нагретую на углях и завёрнутую в ткань, прикладывали к телу при ушибах и ревматических болях. Из семян варили каши или перемалывали в муку для лепёшек. Плоды употребляли свежими или сбраживали для церемониального вина.
Автор: admin – 3 января, 2016 | Категория: Строение кактуса | Нет комментариев –
Внешний облик маммиллярий
Основная внешняя особенность маммиллярий — наличие сосочков, покрывающих их стебель. Особенность этих сосочков, отличающихся от обычных среди кактусов бугорков, заключается в том, что ареола у маммиллярий разделена: одна ее часть с колючкой располагается на вершине сосочка, а другая, из которой появляются боковые побеги, бутоны и плоды, — в его пазухе. У других кактусов вся неразделенная ареола размещается на вершине бугорка или, что бывает реже, в его пазухе. Сосочки маммиллярий могут быть совсем крошечными и едва возвышающимися над поверхностью стебля, но могут быть длинными и толстыми. Они бывают сферическими, коническими, цилиндрическими или пирамидальными; могут располагаться очень плотно друг к другу или быть широко раздвинутыми.
Колючки маммиллярий необычайно разнообразны. В некоторых случаях они микроскопически короткие, почти незаметные. Но обычно — многочисленны и хорошо выражены. Как правило, густые, тонкие и блестящие радиальные (боковые) колючки образуют ажурное покрытие стебля кактуса, а над ними возвышаются центральные, контрастно окрашенные — игловидно-прямые, шиловидные, изогнутые или крючковидные.
Автор: admin – 18 ноября, 2015 | Категория: Строение кактуса | Нет комментариев –
Семена и плоды кактусов
По мере развития семян изменяется внешний вид репродуктивного побега. Верхняя часть цветка — лепестки и часть трубки увядают, осыпаются или остаются в виде ссохшихся чешуек. Завязь разрастается, превращается в плод.
Плод кактуса — ягодообразный с сочным мясистым околоплодником, сухим или полусухим. В процессе созревания и сочные и сухие плоды могут трескаться, как в горизонтальном, так и в вертикальном направлении, что дало некоторым систематикам повод для группировки видов кактусов по этому признаку. Сочные плоды кактусов, как правило, поедаются животными, семена попадают в пищеварительный тракт, подвергаясь стимулирующему воздействию желудочно-кишечных соков или прилипают сочными семенными ножками к перьям или шерсти и переносятся на сравнительно большие расстояния, что обеспечивает распространение этих видов и расширение их ареалов.
У представителей некоторых родов кактусов сухие плоды растрескиваются и семена рассыпаются вокруг материнского растения, иногда разносятся насекомыми, ветром. Чаще попадают под крупные элементы грунта, либо застревают в сосочках, бугорках или аналогичных выростах на стебле материнского экземпляра.
Автор: admin – 2 октября, 2015 | Категория: Строение кактуса | Нет комментариев –
Источники:
http://www.nopal.ru/cactus/main/biologicheskie-osobennosti-kaktusov
http://cactuz.ru/cacti-structure-and-way-of-life/Osobennosti-stroeniya-kaktusov.html
http://cactusnik.ru/category/stroenie-kaktusa/
