Биологическая роль адаптации кактуса кратко

Обновлено: 05.07.2024

Абсолютно все представители этого семейства научились выживать в самых экстремальных условиях окружающей среды. Они с легкостью переносят долгую засуху. Выдерживают знойное пекло под прямыми лучами солнца. Также с легкостью переносят крайне высокие температуры воздуха. Давайте вместе разберемся и поймем почему адаптация кактусов настолько высока, практически к любым условиям.

Адаптация видов

За счет длительного времени в ходе общей эволюции видов, наши колючие друзья очень сильно менялись внешне и внутренне. Например, листья на стебле редуцировались в острые шипы. Они научились впитывать ценную влагу и запасать её внутри себя. Как ни странно, но во-многом, это тоже заслуга острых шипов и колючек. Их функции со временем стали очень значимы и разнообразны. Это только лишь на первый взгляд они могут только уколоть. Это, отнюдь, далеко не все задачи, которые на них возлагает суккулент.

Во многом, именно благодаря этим свойствам кактусы являются настоящими долгожителями пустынь. Их срок жизни часто превышает сто лет, а иногда достигает и 200-300 у отдельных видов! Более подробно ознакомиться с тем сколько живут кактусы можно в этой статье.

Водные ресурсы в пустыне очень ограничены и умение распоряжаться ими правильно в засушливые времена года тоже особое умение наших колючих “ежиков”. Интересный факт заключается в том, что даже если этому пустынному растению катастрофически не хватает воды, оно может уменьшаться в размерах. Это происходит за счет “сморщивания” стебля и побегов экземпляра. Естесственно, что это происходит благодаря расходованию внутренней влаги в мясистой части стебля. Размер некоторых экземпляров во время засух может уменьшаться до 70-80% от исходного.

Интересно, что несмотря на схожие функциональные особенности этого семейства, отдельные его представители могут разительно отличаться внешностью.

Среди кактусоводов – коллекционеров очень распространены и популярны миниатюрные виды. Речь идет о ребуции крошечной, блоссфельдия и др. В тоже время в природе очень распространены гиганты – цефалоцереус. Его размер нередко превышает 5-ти этажный дом! Экземпляр такого размера запасает порой по несколько тонн воды внутри себя. Огромные, эффектные шары – это эхинокактусы в пустынях Перу и Боливии. Содержать такие экземпляры, безусловно, придется в особенных цветочных горшках.

Среда обитания

Однако, преимущественно, всю эту красоту можно наблюдать на территориях Южной Америки и Мексики.Горная цепь Анд, проходящая по территориям Аргентины, Боливии, Перу и Чили является родиной для более чем 1000 видов семейства кактусовых. Отдельные представители даже умудряются выживать на горных, обрывистых склонах и оврагах, на высотах более 4000-5000 метров над уровнем моря. Колебания температуры в течении суток порой достигают 35-40 °С. Такие же жесткие колебания происходят и с влажностью. Выжить в такой среде обитания крайне тяжело и под силу только этим суровым, пустынным жителям.

Особенности строения

Устроены наши колючие питомцы не менее интересно. Чтобы защититься от палящих лучей солнца и продолжительных засух суккуленты обзавелись очень крепкой, утолщенной кожей из клеток эпидермеса – внешнего слоя. Он покрыт многослойной кутикулой – надкожицей. Весьма распространенным явлением у многих видов является наличие слоя из воска. Именно благодаря ему ствол растения и отливает разными оттенками на солнце.

Биологическая роль

На стебле в изобилии располагаются ребра и бугорки, сосочки (например, у маммиллярий) и шипы, пушистые волоски и загнутые к рючок колючки. Природа очень тщательно продумывала каждый сорт. Во многом, именно благодаря всему вышеперечисленному, растению и удается так успешно сохранять жизненно ценную влагу. Не меньшую роль играет и возможность захватывать воду из окружающего воздуха во время росы или тумана по всей поверхности стебля.

Рекомендуем ознакомиться с наиболее популярной и качественной литературой по кактусам и суккулентам.

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?

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.

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.

Распространение.

Родина кактусов – континентальная и островная Америка. Они встречаются от Пис-Ривер в Канаде до Патагонии и Огненной Земли и от островов Галапагос до Вест-Индии. Богаче всего видами и жизненными формами кактусовых Мексика. В США кактусовых особенно много в Техасе, Аризоне и Нью-Мексико, хотя естественный ареал семейства охватывает почти все штаты, за исключением Гавайев, где кактусы натурализовались после интродукции. Множество красивых и причудливых видов произрастает в Южной Америке, причем в высокогорьях Анд встречаются, вероятно, наиболее интересные их формы. Некоторые кактусы натурализовались в Китае, Индии и Средиземноморье. Некоторые виды опунции, интродуцированные в Австралию, стали там злостными сорняками, для борьбы с которыми пришлось завозить из Южной Америки аргентинскую моль.

Тонковетвистый эпифитный кактус Rhipsalis в диком виде произрастает на западе Африки, Мадагаскаре и в Шри-Ланке. Считается, что он занесен туда в древности птицами или человеком.

Происхождение.

Вероятно, кактусовые как группа возникли на лесных опушках Южной Америки или Вест-Индии, а их примитивные формы развивались в этих двух регионах независимо друг от друга. Их предками были, скорее всего, достаточно влаголюбивые растения с хорошо развитыми листьями, возможно, лианы. Они, несомненно, несколько напоминали самый примитивный современный род этого семейства – Pereskia.

В результате геологических процессов климат в местах произрастания древних кактусовых стал значительно суше. Растения, не сумевшие адаптироваться к изменившимся условиям, вымерли, а кактусовые выжили за счет частичной или полной редукции листьев. Постепенно появились их новые причудливые жизненные формы, во многих случаях ставшие суккулентными.

Адаптации.

Перед тем как приобрести суккулентность, позволяющую запасать и хранить достаточно воды для переживания долгих периодов засухи, кактусовые должны были сильно измениться как внешне, так и внутренне. В крайне засушливых местах у них появились необычные, часто очень массивные клубневидные корни, в которых запасаются вода и питательные вещества. Вероятно, самый впечатляющий пример – Peniocereus greggii массой 22–34 кг. Стебель у этого вида довольно тонкий, редковетвистый, высотой 60–75 см; крупные белые цветки с сильным приятным запахом раскрываются ночью.

У видов, растущих на скальных уступах, горных склонах и каменных россыпях, корни достигают почвы, проникая в трещины твердой породы. Слабо ветвясь, они могут достигать в длину нескольких метров. Типичный пример здесь – Echinocereus engelmannii. У видов плоских равнин с относительно плодородной почвой развивается приповерхностная сеть далеко расходящихся в стороны корней, которые проникают в глубину на считанные сантиметры. Это позволяет растению быстро поглощать большие количества воды во время кратковременных ливней – единственного источника влаги, появляющегося иногда с интервалом в несколько месяцев, а то и лет.

Ряд кактусовых, например Epiphyllum, Zygocactus и Rhipsalis, – эпифиты. Они растут на деревьях, кустарниках, часто на более крупных кактусах, проникая корнями в трещины их коры или оплетая ими ветви. Такая среда обитания напоминает пустыню, поскольку воды в ней тоже мало. Эти кактусовые развивают суккулентные стебли, которые у рода Epiphyllum могут быть сначала цилиндрическими, а с возрастом расширяться и уплощаться. Обычно такие листовидные мясистые стебли по краям фестончатые – в углублениях образуются бутоны. Эпифитные кактусы встречаются от уровня моря (на опушках джунглей) до абсолютной высоты в несколько тысяч метров.

Сжатию и расширению стебля способствуют также покрывающие его борозды или сосочковидные выросты. Последние свойственны, в частности, роду Mammillaria. У него они образуют плотно упакованные, часто спиральные ряды и, вероятно, возникли в результате поперечного разделения продольных гребней. Некоторые виды этого рода содержат млечный сок (латекс), замедляющий испарение воды растением. У ряда других кактусов, например из родов Opuntia и Echinocereus, роль латекса выполняет слизистый сок, отчасти напоминающий сырой белок яйца. Он не только удерживает воду, но и, вероятно, не дает ей кристаллизоваться во время заморозков. У одного из лиановидных кактусов из Центральной Америки стебли состоят из более или менее желобчатых, как бы смятых, широких члеников с глубокими чашевидными углублениями. Один членик способен удерживать в таком углублении примерно 0,5 л воды. Она используется не только растением, но и образует микросреду, в которой поселяются мелкие водные растения и животные.

Некоторые древовидные опунции в период засухи сбрасывают молодые побеги. У одного из таких видов, растущего в очень сухих районах США, на земле вокруг растения можно видеть сразу 40–50 веточек. В конечном итоге они укореняются и образуют клон, т.е. группу особей, возникших бесполым путем от одного общего родителя.

У ряда мелких сферических, уплощенных сверху кактусовых корни способны сокращаться. В сухой сезон они, укорачиваясь, втягивают нижнюю часть стебля в почву и таким образом снижают потерю им влаги. Хорошо развито такое приспособление у видов Lophophora и близких к нему Astrophytum и Ariocarpus, а также у произрастающего в сходных условиях вида Mammillaria heyderi. Корни большинства подобных растений хорошо развитые, стержневидные.

В тропический сухой сезон примитивные лиановидные и древовидные формы Pereskia и Pereskiopsis сбрасывают большую часть листвы. Еще одно свойственное большинству суккулентов приспособление – малые число и размеры устьиц (похожих на поры отверстий) в эпидермисе стеблей и листьев (если последние присутствуют). При этом устьица часто погружены в особые углубления (крипты) и бывают дополнительно прикрыты волосками и колючками. У многих видов испарению влаги стеблем препятствует покрывающий его слой воска. Считается, что густо расположенные волоски и колючки способствуют формированию вокруг кактусов своего рода мертвого пространства с неподвижным воздухом: это замедляет испарение и, возможно, не дает растительноядным животным добраться до съедобных тканей растения. Однако известно множество неколючих видов кактусовых, прекрасно себя чувствующих без такой защиты.

Размножение.

Расселение.

Плоды большинства кактусовых слишком тяжелы, чтобы их разносил ветер, поэтому семена обычно оказываются рядом с родительским экземпляром и расселение идет медленно. Однако кактусовые типа опунций распространяются гораздо быстрее других за счет образования корневищ и способности опавших ветвей легко укореняться. Древовидные формы, похожие на Cephalocereus senilis, часто растут на крутых склонах гор и каньонов: здесь их расселению помогает сила тяжести. После редких ливней мощные потоки воды уносят с собой целые растения, их части и семена, которые в результате могут довольно быстро прижиться далеко от родных мест. Домашний скот, олени и снежные бараны, приходя на водопой, возвращаются на пастбища с семенами кактусовых, прилипшими к их копытам вместе с прибрежным илом.

Численность кактусовых ограничивается тем, что плоды большинства их видов съедобны, а смертность всходов очень высока из-за суровых условий среды. К счастью, во время засухи семена многих кактусовых могут сохранять состояние покоя и прорастать только тогда, когда влажность достаточна для переживания первых, критических для растения стадий развития. Плоды, семена и вегетативные части кактусовых служат кормом для диких животных, а их колючие побеги обеспечивают хорошую защиту для гнездящихся среди них птиц.

Экономическое использование.

Кактусоводство.

При разведении кактусовых необходимо воспроизвести условия их природного местообитания, сделав их по возможности более благоприятными для растений. Для этого требуется хорошо дренируемая некислая почва и ежегодно несколько недель покоя: в этот период, начинающийся в северных областях в начале ноября, температура должна держаться в пределах 7–12° С, а количество воды необходимо значительно урезать.

Если сам кактус укореняется с трудом, часто используется прививка. Например, Zygocactus хорошо развивается и обильно цветет на видах Selenicereus и Harrisia в качестве подвоев. Некоторые редкие кактусы поддерживают в культуре только таким способом.

Кактус — это небольшое растение, которые может жить как дома, так и в дикой природе, иногда его вид очень устрашающий.

Природные условия среды обитания кактуса

Известно, что дикие кактусы более предпочтительные к засушливым полупустынным регионам, а также к пустыням Африки, Азии, Южной и Северной Америки. К тому же встретить их можно на побережье Средиземного моря и в Крыму.

Кактусы живут в следующих природных условиях:

1. При резких колебаниях дневных и ночных температур. Не секрет, что в пустынях днем бывает очень жарко, а ночью слишком прохладно, бывают резкие перепады температуры до 50 градусов.

2. Небольшой уровень влажности. В регионах, где обитают кактусы, выпадает до 300 мм осадков в год. Однако, есть некоторые виды кактусов, которые живут в тропических лесах, где уровень влажности высокий, около 3500 мм в год.

3. Рыхлые почвы. Также кактусы можно встретить на рыхлых почвах, которые содержат большое количество песка. Причем такие почвы обычно имеют кислую реакцию.

Среда обитания кактуса, как произошло их приспособление в процессе эволюции?

Из-за малого количество осадков, семейство кактусов обладает очень мясистым стеблем, а также толстым эпидермисом. В нем запасается вся влага на время засухи. Кроме того, кактусы имеют колючки, восковый налет на стебле, ребристость стебля, все это предотвращает испарение влаги кактуса. Помимо этого, у большинства видов кактуса очень развит корень, он уходит глубоко в почву, или просто распространяется на поверхности земли для сбора влаги.

Все растения рода кактусовых приспособились выживать в длительные периоды солнцепека, жары и засухи. В ходе эволюции кактусы изменили свою внешность и модернизировали некоторые свои функции и органы для того чтоб максимально впитать драгоценную влагу из окружающей их среды. Но мало запастись влагой, ее надо сохранить и экономно использовать. И это умение кактусы тоже приобрели.

Большинство кактусов относится к суккулентам, которые способны при благоприятных условиях накапливать водный ресурс, что дает им возможность выжить в засушливый период. В засушливый период растения, потребляя внутренний ресурс влаги, сокращаются в размерах и могут переносить потерю воды до 60-70%. У всех кактусов разная способность к запасу воды и зависит она от вида, формы, размера. Кактусы могут быть карликовыми и быть размером с монету (блоссфельдия, фрай лея и др.), а могут быть очень большими и тяжеными. Шаровидные мексиканских кактусы или древовидных колоннообразных карнегий гигантских в Аризо не, Южной Калифорнии (США) и Соноре (Мексика), а также пахицереусов Прингла с мексиканского полуострова Нижняя Калифорния. Крупные виды кактусов могут запасать в своих до 3000 литров воды.

Так же для защиты от засухи и солнца суккуленты имеют в распоряжении сильно утолщенный, часто многослойный эпидермис (внешний слой клеток), который снабжен крепкой кутикулой (прилегающей к эпидермису надкожицей). У многих видов кутикула покрыта восковым слоем, который под действием сильного солнечного освещения может принимать разнообразные оттенки.

Природа создала у кактусов многочисленные ребра, бугорки, сосочки, разнообразные колючки и различное пушение. Все это позволяет создать дополнительную тень или притенение, ослабить интенсивность солнечных лучей, что препятствует возникновению ожогов на поверхности растений. В тоже время, все эти образования способствуют задержке как можно большего количества влаги на поверхности кактуса.

Существуют виды родом из горной цепи Анды, которая проходит через Аргентину и Чили, Перу и Боливию. Множество кактусов растет в сухих внутренних долинах Анд на высоте 800-1200 метров.

Так же в этих местах кактусы встречаются на высоте 4500 м над уровнем моря, где перепад температур может доходить до 40° С. За ледяным холодом ночи, когда температура иногда достигает 20° С, наступает солнечный теплый день с умеренной влажностью воздуха.

Ряд видов из коллекций, устойчивых к холодам и могут перенести зимние температуры, но при условии, что с конца сентября — начала октября они будут содержаться в абсолютной сухости.

Дисковидные и колонновидные кактусы обладают сочными толстыми стеблями. Но в очень засушливых районах для того, чтобы выжить, этого недостаточно. Некоторые кактусы научились запасать и удерживать влагу, а также смогли сократить испаряющую поверхность стебля — они стали настоящими чемпионами пустыни по выживанию.

Отношение объема тела растения к величине его поверхности уменьшается, если колонновидная форма превращается в шарообразную. У шара (по сравнению с другими геометрическими телами) отношение площади поверхности к объему минимальное, поэтому не случайно большинство кактусов пустынь обладает шарообразным стеблем.

Чтобы выжить в сухом климате, кактусы использовали и другие возможности. Известно, что газообмен растении и испарение воды осуществляются главным образом через устьица — небольшие отверстия в кожице листьев и стеблей, окаймленные специальными клетками, способными регулировать величину отверстия. У кактусов эти клетки расположены ниже остальной поверхности кожицы, гораздо глубже, чем у обычных растений, а самих устьиц в пересчете на единицу площади поверхности не так уж много, поэтому в процессе газообмена кактусы теряют мало влаги. Кроме того, устьица у кактусов открываются ночью, когда не так жарко и сухо, и закрываются днем.

Многие кактусы защищают главные пигменты фотосинтеза — хлорофиллы от чрезмерной освещенности с помощью хорошо развитого на поверхности стебля слоя воска, который к тому же уменьшает испарение через кожицу. Уменьшению испарения способствует и густой покров из колючек. Этот своеобразный экран, тень от которого защищает растение от перегрева, также уменьшает потери воды через испарение. У некоторых кактусов колючки белые, поэтому они отражают солнечный свет с максимальной эффективностью.

Читайте также: