Особенности строения кактусов
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.
Строение кактусов и особенности ухода за ними
В последнее время увеличилось число видов домашних растений, которые стали частью обстановки.
Кактусы – растения, которые пользуются огромной любовью у цветоводов. Причудливые формы и строение кактусов вызывают живейший интерес к ним. Каждому хочется иметь в своей коллекции как можно больше представителей этой группы растений.
Чтобы предстать комнатному растению во всей красе и блеске своих листьев и цветков, в квартире нужно найти именно его место: на свету, под прямыми солнечными лучами или в тени на подоконнике; в висящей под потолком вазе, чтобы его зелёные плети свободно спускались вниз или около подпорки, по которой вьются его ветви.
Получив в подарок кактус, было решено собрать коллекцию кактусов и стать настоящим кактусистом.
Цель исследования: изучение существующих видов кактусов, условий их выращивания в нашей клима-тической зоне, способов размножения этих цветов; их роль в жизни человека.
Для достижения этих целей необходимо решить несколько задач:
— изучить соответствующую литературу;
— провести эксперимент и определить наиболее оптимальные условия для выращивания «деток» кактусов.
В ходе исследования было выдвинуто предположение: если взять питательную почву, песок и воду и в каждую из этих сред посадить детку кактуса, то корневая детки кактуса должна развиваться быстрее в почве так, как в ней больше питательных веществ.
Для достижения цели исследования и решения поставленных задач использовалась литература как отечественных, так и зарубежных авторов, сравнительный анализ строения кактусов разных видов, опытно- экспериментальная работа по выращиванию «деток» кактусов, анкетирование, анализ и обобщение результатов анкетирования и эксперимента.
Работа состоит из введения, основной части, заключения. Во введении дано обоснование темы исследования, его задач и методов. В основной части, дано определение понятия «кактус», характеристика растения; показаны условия произрастания, затронуты проблемы сохранения растения как вида.
В практической части проведён анализ строения различных видов растений, условий выращивания этих растений дома, анкетирования.
Здесь же приводятся результаты эксперимента. Выводы, вытекающие из результатов практических исследований, содержатся в заключении.
Результатом исследовательской деятельности по изучению кактусов стало создание коллекции кактусов.
2. Основная часть
2. 1. Что такое кактус?
В Европу кактусы попали после открытия Америки. Карл Линней (1707 – 1778), создатель систем классификации растительного и животного мира, объединил все 20 видов кактусов, известных к тому времени, в единый род Cactus.
Кактусы причислены к большой группе суккулентных растений, относятся к семейству двудольных, многолетних растений, обычно с мясистыми, сочными стеблями, которые представляют собой вместительные водные резервуары. Своей хорошо развитой системой корней и волокон они вытягивают из субстрата влагу с силой до 147, 15 бар.
Листья кактусов видоизменённые (редуцированы) и заменены колючками, волосками или щетинками. Это хорошая защита от желающих полакомиться сочной мякотью растения.
Молодые колючки кактусов часто ярко окрашены антоцианами. Это своего рода защита растущих частей растения от ультрафиолетового излучения и тепловых лучей солнца. Кроме того, самые мелкие колючки собирают влагу и впитывают её. Цвет колючек у кактусов разнообразен, меняется с возрастом и является украшением многих видов кактуса.
Кактусы могут выглядеть совершенно по-разному. «Некоторые виды имеют форму шара, не вырастая более 1-2 см высоту. Но есть шаровидные кактусы, которые весят несколько тонн, а также колонновидные кактусы, высота которых может достигать 20 м». В мире различают свыше 3000 (в других источниках указывают 5000) видов этих растений различных форм (древовидные, кустарниковые и лиановидные). Многие кактусы растут, образуя непроходимые заросли.
В зависимости от форм кактусы делятся на три подсемейства:
1. Перескиевые с плоскими или мясистыми настоящими листьями, которые выдерживали один вегетативный период, образуя заросли в светлых сухих лесах, похожие на лиственные деревья средней величины.
2. У опунциевых выпускаются листья, но они быстро опадают. Их ареолы, с большим количеством колючек, всегда покрыты тонкими волосками (глохидиями). Цветки – в форме чаш и трубок – среди них практически не встречаются.
3. Цереусовые самые богатые в видовом отношении подсемейство кактусов.
вегетативный конус на верхушке преобразовывается, приобретая форму ленты. Причины этого феномена до сих пор не изучены.
Главным образом кактусы произрастают в пустынях и полупустынях Америки. Температура в этих районах колеблется от +40 градусов до пределов промерзания грунта.
Такие экстремальные условия растения выдерживают, потому что в холодное время суток клеточный сок растений концентрируется, что снижает точку замерзания. Растение так сморщивается, что если водянистый клеточный сок растения замерзает, то остается достаточно места в клетках, чтобы растение расправилось без вреда для себя. Есть виды кактусов — эпифиты, которые растут в тропических лесах в развилках ветвей. Большинство видов кактусов – выраженные горные обитатели, их можно найти на высоте до 4. 800 м.
Плоды и мякоть некоторых видов кактусов съедобны. Раньше местные жители использовали кактусы как топливо, в строительстве. В современном мире эти растения выращивают, как комнатные или оранжерейные культуры.
Все кактусы находятся под защитой Вашингтонской конвенции 1974г об охране видов, в ней перечислены виды кактусов, которым грозит исчезновение. Их запрещено собирать на месте произрастания, причинять им вред и торговать ими. На продажу выставляются специально выведенные молодые растения, и продавец в магазине должен предоставить покупателю соответствующее подтверждающее «свидетельство CITES».
2. 2. Строение кактусов и особенности ухода за ними
Чтобы создать лучшие условия домашним растениям, необходимо изучить растения, выявить сходства и различие в строении, в условиях произрастания.
Растения, как и все живые существа, состоят из клеток. Сотни клеток одинаковой формы и с одинаковой функцией образуют ткань, из нескольких тканей состоит орган. Основными органами растения являются корни, стебель, листья, каждый из них выполняет свою роль. Важным органами, предназначенными для размножения, являются цветки, семена, плоды.
Корни растения выполняют две основные функции: питать растение и закреплять его в почве. Корни даже у растений одного вида бывают самой разной длины, которая зависит от типа почвы и её влажности. У кактусов различают стержневые (вертикальные, маловетвистые), репчатые и мочковатые корни .
Для профилактики заболеваний перед пересадкой необходимо опустить очищенные корни в слабый мыльный раствор.
Основные функции стебля – поддержка надземной части и связь между корневой системой и листовой.
Стебель регулирует равномерное распределение питательных веществ по всем внутренним органам растения.
80 -90% массы кактуса составляет вода.
У кактусов для защиты от испарения есть толстый восковой слой и покров из шипов и колючек, защищающий их от сильных солнечных лучей.
Существуют некоторые виды кактусов (например, рипсалис), у которых вообще нет колючек, а другие, как маммиллярия, наоборот, покрыты толстым слоем колючек.
У листьев много различных функций, главная – фотосинтез, то есть химическая реакция в ткани листа, с помощью которой создаются не только органические вещества, но и кислород. Колючки кактуса выполняют ещё две важные задачи: защита растения и впитывание влаги из воздуха.
По колючкам также можно определить, какой уход необходим растениям .
Характерным признаком любого кактуса являются наличие ареол. Нижняя часть её несёт колючки, а верхняя соответствует цветочной почке. Из ареолов вместе с колючками появляются чешуйки, волоски, щетинки.
Они не являются образованием верхнего слоя стебля, как шипы у розы.
Цветы кактуса самые разнообразные по форме, размеру, окраске. Они могут появляться по одному или сразу несколько, как на цефалии. Кактусы, цветущие днём, имеют яркую окраску, привлекая насекомых и колибри. Ночные цветы кактусов обладают сильным запахом, чтобы привлечь мотыльков и даже летучих мышей.
Чтобы цветы у кактуса цвели каждый год необходимо соблюдать период покоя. Чем дольше период покоя (40 -70 дней), тем больше будет цветов. Обильному цветению способствует хорошее освещение в зимней квартире кактусов и местоположение в первые весенние дни. Постепенная, обильная поливка и подкормка весной пробуждает к жизни цветковые почки.
Кактусы не любят известковой воды. От неё они болеют, а некоторые и погибают. При излишках извести в воде на нижней части стеблей кактусов образуются известковые отложения. Чтобы смягчить воду, её надо предварительно вскипятить. Наилучшей температурой воды для полива кактусов считается такая, когда опущенная рука не чувствует ни холода, ни тепла, т.
е. +35-40 градусов. Для обрызгивания должна быть значительно теплее, просто горячей: ведь при разбрызгивании температура воды резко понижается.
Не желательно способствовать росту побегов путём полива с одновременным подогреванием. Рост в этот момент должен быть максимально подавлен, чтобы растение могло образовать цветочные почки. Исключение составляет зигокактусы и рипсалис. Их жизненный ритм не соответствует нашей смене времени года, они растут и цветут тропическим летом, то есть в то время, когда у нас лежит снег, поэтому требуют зимой светлое место с повышенной влажностью воздуха, которая достигает опрыскивания.
Итак, кактусы нуждаются в большом количестве света. Чем больше у кактусов колючек, волосков и щетинок, тем ближе их можно ставить к окну.
Нет единых правил по уходу и выращиванию, применимых ко всем сук-кулентам. Каждый требует индивидуального ухода . Зная строение корешков, можно правильно подобрать почву.
При правильном уходе кактусы цветут ежегодно и даже по два раза в году.
2. 3. Пересадка кактусов и размножение кактусов
Кактусы сами подскажут, когда их лучше пересаживать. Как правило, это происходит весной 1 раз в два года, когда они начали идти в рост, у них полезли верхушки, стали раскрываться новые ареолы. Надо увеличивать полив и готовить земляную смесь. Пересаживать живое растущее растение не опасно, оно быстро пойдёт в рост, крепко ухватиться корешками за землю. Для «спящего» растения пересадка может оказаться губительной.
Несколько дней до пересадки кактусы лучше не поливать, тогда земляной ком легко вынимается из горшка, и мелкие корешки остаются целыми.
Кактусы, такие как Маммиллярия, образуют отростки. Их можно использовать как черенки. Иногда «детки» уже на материнском растении образуют корни и легко отламываются и укореняются. Если отростки крепко держатся на материнском, то их надо срезать острым ножом на самом тонком месте растения горизонтально. Несколько дней подсушивать черенок на воздухе, крупные отростки подсушивают 1 -2 недели.
Для эксперимента были взяты черенки Эхинопсиса примерно равные по толщине и высоте. Самих корней на «детках» не было, но отделились от материнского растения легко, поэтому были сразу посажены в почву, песок, воду. Температура в комнате была + 25 + 27 градусов. Воздух был достаточно сухой: черенки стояли недалеко от батареи.
Эксперимент показал, если посадить «детки» кактуса в разную среду, то и результат получается разный. Ни один саженец не погиб, но корневая система развивалась по-разному .
Первые корешки у черенков в почве наметились уже на 4 день. На 8 день – корешки были длинной, примерно, 5мм.
Корешки у «детки» в воде прорастать не торопились: седьмой день, а результата нет. На следующий день добавил комплексное минеральное удобрение для цветочно-декоративных комнатных растений. Первые корешки наметились 16-й день.
Прорастание корневой системы в песке проходило очень медленно. Проблема возникала в том, песок быстро высыхал. Пришлось также добавить цветочное удобрение, а на поверхность положить глиняные черепки.
Эти меры не ускорили прорастания корешков. Только через три недели в воде появились первые тоненькие ниточки корешков, а в песке так ничего не проросло.
Когда корешки немного подросли, растения были пересажены в горшок с почвой. Теперь кактусы растут в классе.
Чтобы укоренить черенки в почве потребовалось примерно 4 недели, а выращивание «деток» в песке и в воде требует больше времени. К тому же есть риск загнивания растения, если он находится долго в постоянно сырой среде.
Избежать загнивания растения, предполагаю, удалось благодаря слишком сухому воздуху. К тому же песок стал увлажнять 1 раз в 1,5 – 2 недели.
Развитие корней у «деток» кактуса (в почве).
4 день 8 день 21 день 30 день
Таким образом, практическим путём было установлено, что для прорастания корневой системы у кактусов наиболее подходит субстрат, состоящий из 2/3 земли с небольшим количеством удобрения и 1/3 песка. Оптимальная температура воздуха + 25 +27. Если растения долго держать в воде или в постоянно влажной земле без добавления песка, то есть риск загнивания растения.
Заключение
Таким образом, подводя итоги в целом необходимо отметить, что ребята, хотя любят и выращивают растения, но конкретно о кактусах имеют весьма расплывчатое представление . Это исследование может помочь им восполнить пробелы, а советы применить при выращивании кактусов в классе и дома.
В современном мире человек разводит кактусы, прежде всего, ради удовольствия, это доставляет эстетическое удовольствие.
Изучив специальную литературу о кактусах, можно подобрать для выращивания более легкие в уходе кактусы, такие как: эхинопсис, эпифюллюм, маммилярия, нотокактус и другие.
Строение корней, внешний вид колючек могут подсказать правильный уход за растением: место, освещение, полив, состав почвы, даже выбор ёмкости для посадки.
Размножать растения можно разными способами: семенами, отводками, черенками. Наиболее простой и быстрый по времени – размножение «детками».
Их лучше посадить в смесь, состоящую из 2/3 земли с небольшим количеством удобрения и 1/3 песка.
Оптимальная температура воздуха для укоренения + 25 +27.
Результатом исследования стала небольшая коллекция кактусов, некоторые из которых уже цвели . Приобретён и обобщён первый опыт по уходу и выращиванию кактусов, который можно применить во внеклассной работе.
Кактусы
Лесные (тропические) кактусы
Обычно это растения-эпифиты, которые ютятся на стволах деревьев, используя их в качестве опоры. Это вызвано стремлением к солнечному свету, таким образом, лесные кактусы получают достаточно энергии солнца и в то же время – необходимую влагу из воздуха.Природная среда произрастания лесных кактусов — это тропические зоны Южной Америки, Африки и Австралии.Почти все тропические кактусы характеризуются ампельной формой и длинными, листообразными, свисающими стеблями. Вместо обычных колючек у них есть тонкие волоски.
Гилоцереус Гилоцереус – представляет кактусы с длинными ветвистыми побегами. Его название переводится,
как «лесной цереус».
Виды кактусов культивируют для получения плодов, известных, как «драгонфруты». Этот
кактус рекордсмен по размеру цветков!
Дизокактусы – эпифитные растения с ниспадающими побегами, распространенные в комнатном цветоводстве. Удивительно яркие цветки распускаются днем на концах длинных свисающих стеблей. ;
MелокактусРод Mелокактус является оригинальным представителем тропических сородичей. Это ребристый шаровидный кактус, отличительной особенностью которого является шерстистое образование на макушке, называемое «цефалий». Оно появляется только у взрослых экземпляров!
Cтенокактус Представитель рода Cтенокактус, невзирая на миниатюрный размер (даже в природе он вырастает лишь до 15 см в диаметре)
имеет огромное количество ребер, у некоторых видов их может быть до 100. Его можно встретить в густой
траве на склонах мексиканских гор.
Классификация
Кактусы разделены на четыре группы.
Подсемейство
Перескиевые ( Pereskia) Подсемейство Перескиевые ( Pereskioideae) включает в себя один род кустарников с полноценными листьями и несуккулентными стеблями.Этот род считается эволюционным звеном,
соединяющим кактусы с лиственными растениями. Род Переския ( Pereskia) насчитывает 8 видов и 4 разновидности. Кустарники высотой от 1 ( Pereskia moorei) до 8 м высотой ( Pereskia sacharosa, Pereskia bahiensis и др.). Один вид Pereskia aculeata лиана, достигающая 10 м длиной. Стебли перескии, одревесневающие с возрастом, покрыты
длинными колючками. Листья крупные, очередные, слабомясистые, с небольшим черешком. В период покоя в
засушливое время года они опадают. Цветки крупные, колесовидные, в соцветии — кисти, реже одиночные,
развивающиеся на верхушке побега. Окраска цветка белая, розовая, темно-красная, светло-желтая, оранжевая.
Плоды ягодообразные, съедобные.
Подсемейство Опунциевые (
Opuntioideae)Подсемейство Опунциевые ( Opuntioideae) объединяет растения, отличающиеся явно заметными редуцированными листьями, всегда присутствующими у молодых побегов, суккулентными стеблями и особым типом шипов — «глохидиями». Глохидии — это мелкие, хрупкие колючки, очень острые и жёсткие, снабжены пильчатыми зазубринами по всей длине и растут в больших количествах пучками вокруг ареол. Попадая в пищеварительный тракт животных, глохидии вызывают сильное раздражение, тем самым защищая растения от поедания. Несмотря на значительное разнообразие форм и размеров, все растения этого подсемейства имеют весьма похожие узнаваемые по форме цветки и схожее строение относительно крупных семян. Всходы имеют явно выраженные семядоли. Стебли обычно имеют явно выраженное сегментное строение.
ru.wikipedia.orgПодсемейство Маухиенивые (Maihuenioideae) Подсемейство Маухиенивые (Maihuenioideae) состоит из одного рода, распространённого почти исключительно в Патагонии.
Растения похожи внешне на опунциевые, но глохидии
отсутствуют. Как и опунциевые, растения имеют крошечные — до 10 мм — долговечные сочные листья конической
формы, всходы очень напоминают ростки лиственных растений. Несмотря на явно выраженную суккулентность,
растения этого подсемейства не обладают САМ метаболизмом.
Подсемейство Кактусовые (Cactoideae) объединяет в себя все оставшиеся многочисленные рода кактусов. У растений отсутствуют листья в каком-либо
виде — за возможным исключением рудиментарных листьев на цветочной трубке. Также отсутствуют и глохидии.
Всходы имеют форму шарообразную или цилиндрическую, с рудиментарными, часто с трудом угадываемыми семядолями.
В подсемейство включены как эпифитные растения со стеблями, имеющими форму плоских листьев или плетей,
так и многочисленные ксерофиты со всем их разнообразием форм — шарообразные, колоннообразные, стелющиеся,
образующие дернины.
фото, краткое описание, характеристика растения, внешние особенности, полезная информация о кактусах
Какой бы вид из семейства Кактусов вы не приобрели, он будет по-своему интересен, и ухаживая за ним, вас ждет немало потрясающих открытий. В этой статье вы узнаете об особенностях внешнего строения кактусов, их морфологических особенностях и поймете, как ориентироваться в названиях.
Интересная информация о домашнем кактусе
Эти растения сразу выделяются из многообразия растительного мира, бросаются в глаза, запоминаются. Информация о кактусе вызовет любопытство у всякого, и каждый хоть что-то о кактусах знает. Любой человек сможет дать определение этому растению. Даже само слово «кактус» приобрело иносказательное значение и вошло в повседневную речь. Тем не менее, в какой-то момент жизни вы можете увидеть эти растения другими глазами, захотите поближе познакомиться с ними.
Увлечение кактусами может заразить и дошкольника, который будет выпрашивать у родителей колючую покупку, как шоколадку, и седовласого пенсионера, для которого кактусы становятся тем, чем для его сверстников огородные грядки или любимая собака, и энергичного делового человека, когда коллекция для него и азарт, и отдых.
Не беда, что нередко увлечение кактусами со временем проходит, оно проходит, конечно, не бесследно. Встреча и общение с этими удивительными растениями не заставят сожалеть потраченных усилиях.
Другое дело — настоящие кактусисты. В мире таковых — легион. Кактусистов много и в нашей стране, есть городские клубы, издано немало литературы. Следует отметить, что даже среди цветоводов слово «кактус» относят не только собственно к кактусам, но и к иным разнообразным суккулентным (сочным, мясистым) растениям. С практической точки зрения это оправданно, поскольку все они имеют много общего не только во внешнем облике, но и в требованиях к условиям выращивания. Поэтому кактусы и другие суккулентные растения успешно уживаются на одном подоконнике, гармонично сочетаются в цветочных композициях, хорошо дополняют друг друга в коллекциях, в интерьерах помещений и в рокариях.
Серьезные кактусоводы нередко собирают не только кактусы, но и представителей других групп суккулентных растений.
В свою очередь и утонченные собиратели литопсов, стапелий или агав не теряют интереса к самому многочисленному и многообразному отряду суккулентов — кактусам. Поэтому, собирая интересную информацию о кактусах вообще, нередко подразумевают и другие суккулентные растения. Обычно в специальной литературе дается параллельная характеристика и кактусов, и других суккулентов.
Собственно, давая краткую характеристику кактусам, обязательно отмечают, что это растения, относящиеся к одному ботаническому семейству — Кактусовые. Подобная общность предполагает наличие у всех кактусов неких признаков, унаследованных ими от единого предка.
Это то, что касается таксономической принадлежности кактусов, их места в общей системе растительного мира. Кроме того, они относятся к биологической группе суккулентных растений.
Далее вы сможете ознакомиться с фото и описанием кактусов, а также получить краткую характеристику этих растений.
Какие есть морфологические особенности в строении кактуса
Прежде всего, собирая полезную информацию о кактусах, начинающие кактусисты должны узнать об особенностях их строения, ведь кактусы разительно отличаются от всех других растений.
То, что мы обычно называем кактусом, — это его стебель. У кактусов он бывает самой разнообразной формы. В природных популяциях в первую очередь обращают на себя внимание древовидные кактусы. Некоторые из них почти не отличаются от обычных деревьев — такой же одревесневший ствол, густые ветви с зеленой листвой, опадающей при неблагоприятных условиях. В строении древовидных растений кактусы опунций есть и ствол, и ветви, а вместо листьев — листовидно расширенные, тонкие, уплощенные побеги.
Так называемые столбовидные кактусы также могут достигать многометровой высоты. Некоторые из них при этом вообще не ветвятся — этакое дерево-столб, другие образуют густое переплетение веток, но отсутствие листьев сразу выделяет их среди других деревьев.
Во множестве существуют и кустовидные растения. Внешнее строение таких кактусов отличается укороченным центральным стеблем, который выбрасывает большое количество боковых побегов. Они могут отрастать как от основания стебля, так и по всей его длине.
Выглядят такие растения соответственно совершенно по-разному.
Нередки среди кактусов и виды со стелющимися стеблями. Ветви таких растений по мере роста поникают к земле, укореняются и дают новые побеги. Они как бы расползаются (как размножающаяся усами земляника), сплошь покрывая подходящие для этого места.
Особого внимания заслуживает описание строения вьющихся кактусов, известны даже лианоподобные виды. Они могут расти как на земле, так и эпифитно (на других растениях), на скалах и т. п., а их тянущиеся на несколько метров стебли образуют густые переплетения.
Многие интересные и разнообразные эпифитные виды частично утратили суккулентность, их побеги не столь мясисты, как стебли остальных кактусов. Обычно они густыми пучками свисают с других растений.
В культуре наиболее популярны растения с округлыми или короткими цилиндрическими стеблями. Немногие из них всю жизнь сохраняют одиночный стебель. Большинство же, особенно в позднем возрасте, образует боковые или прикорневые ответвления.
Боковых отростков может быть столь много, что они образуют, целую шапку побегов, нижние из которых дают корни и в свою очередь начинают ветвиться. Так формируется целая колония. В природе подобные колонии могут широко разрастаться, как подушкой покрывая землю.
Некоторые кактусы имеют подземную часть стебля. У одних — в виде корневища или столона, способствующего разрастанию растения. У других подземный стебель способствует переживанию неблагоприятных условий.
Давая краткое описание кактусам, стоит отметить, что большинство из них — растения с непрерывным ростом, у которых зона роста в верхушке стебля сохраняется всю жизнь и прирост каждого года практически неотличим от участков, выросших в предыдущие сезоны. Но немало кактусов имеют конечный рост — деление клеток в верхушке стебля периодически прекращается, а затем появляется новый побег из какой-либо ареолы.
Для стебля таких растений характерно членистое (сегментированное) строение.
Основная характеристика растения кактус – отсутствие абсолютно ровной поверхности стебля. Обычно ее структуру издают ребра, бугорки или сосочки, ребра чаще прямые, спускаются отвесно от верхушки к основанию стебля. Но они могут и проходить под углом по отношению к оси стебля и даже спирально обвивать последний, у стенокактусов (Stenocactus) ребра волнисто изогнуты, что придает этим растениям весьма причудливый вид.
У ряда кактусов ребра настолько плоские, что практически не возвышаются над поверхностью и стебель кажется почти ровным. Нередко ребра преобразованы в ряд бугорков, которые бывают самых разнообразных форм и размеров.
При описании растения кактус, стоит отметить, что у некоторых видов этих растений сохраняются листья. Они могут быть как обычные — с цельной овальной листовой пластинкой, постоянно сохраняющиеся на растении, так и видоизмененные — цилиндрические, недолговечные, существующие только на молодых побегах.
Встречаются также и листья зачаточные, едва видимые в зоне роста.
Какие ещё особенности есть у кактусов? Характерная черта этих растений — наличие ареол (видоизмененных пазушных почек). Внешне ареолы — это округлые пятна различного диаметра. В них имеются колючки, опушение из ареол у большинства кактусов появляются молодые побеги и бутоны.
Колючки – это видоизмененные листья пазушного побега. Как выглядят колючки кактусов? Многообразие их необычайно велико — шиповидные, щетинковидные, волосовидные, перистые, бумагообразные, игловидные, причудливо изогнутые, крючковидные, преобразованные в желёзки, самого разного размера и самой разной окраски. Количество колючек, связанных с одной ареолой, может варьировать от одной до многих десятков.
Предоставляя краткую информацию о кактусах, обязательно нужно отметить, что у представителей подсемейства опунциевых в ареолах всегда имеются и своеобразные крошечные зазубренные колючки — глохидии. Когда их бывает очень много, они благодаря яркой окраске и крошечным размерам придают ареоле нарядный вид.
Но не троньте эту красоту! Именно глохидиям обязаны кактусы репутацией ужасно колючих растений. Большинство же кактусов, несмотря на грозного вида колючки, практически не колются.
Ещё одна морфологическая особенность кактусов – наличие образований, которые можно заметить в ареолах некоторых кактусов, — это железы растения. Они выделяют сироп — густой раствор сахаров. Растекающийся по стеблю сироп создает определенные проблемы при выращивании кактусов.
Посмотрите фото, как выглядят кактусы в дикой природе, и суккуленты, культивируемые в домашнем цветоводстве:
Сведения о кактусе: как выглядят цветки суккулента (фото и описание)
Из ареолы появляются цветки кактуса. Их разнообразие столь велико, что общая характеристика требует лишь немногих слов.
Как выглядит цветок кактуса, выращиваемого в домашних условиях?
Как видно на фото, цветы кактуса чаще всего одиночные:
Упоминание о соцветии в большинстве случаев — ошибка, нет у кактусов и цветоносов, цветки появляются непосредственно из стебля.
Но в нескольких группах на стебле формируются специальные зоны или органы — цефалии, на которых образуются цветки. При описании цветка кактуса стоит отметить, что зоны цветения и цефалии могут внешне резко отличаться от остальной части стебля кактуса формой, окраской, опушением, колючками.
У примитивных цветков кактуса листки околоцветника не имеют деления на лепестки и чашелистики, их количество, как и число тычинок и долей рыльца пестика, не фиксировано.
Размеры цветков варьируют от нескольких миллиметров до 40 см. Форма цветков также очень разнообразна — от широко раскрывающихся до узкотрубчатых, у которых отгибаются лишь кончики самых внутренних листков околоцветника. Встречаются кактусы с ночными и с дневными цветками. Некоторые цветки поражают причудливым, изысканным ароматом, а есть — совершенно лишенные запаха. И окраску у них можно встретить любую, кроме синей и черной.
Здесь вы можете посмотреть подборку фото цветков суккулентов семейства Кактус:
Не менее многообразны плоды кактусов — от крупной сочной ягоды до небольшой сухой коробочки с семенами.
Также немаловажно получить сведения и о корнях кактусов. Невидимая часть растения чаще всего представлена мочковатой корневой системой. Но у некоторых видов размеры и масса утолщенных корней могут в несколько раз превышать размеры и массу надземной части растений.
Краткая информация о систематике комнатного цветка кактус
В душе среднестатистического цветовода борются, очевидно, два противоречивых чувства. Первое — острое неприятие научных таксономических сложностей и умствований, всех этих вечно путающихся этикеток, толстых косноязычных и противоречащих друг другу справочников, длинных, непонятных и сложно произносимых названий (как это все не вяжется с его прекрасными питомцами!). Но второе — не менее острое желание побольше знать о любимом растении, в том числе его правильное название и отличия от других. А как почитать или расспросить о растении, не умея его назвать? Бытовые имена есть лишь у немногих комнатных растений, особенно мало их досталось кактусам и другим суккулентам.
Но это и к лучшему, так как с ними путаницы бывает много.
Совершенно пренебречь названием кактуса в систематике растений можно лишь в одном случае — если вы приобрели его исключительно в декоративных целях (как букет цветов) и не собираетесь его выращивать. Во всех остальных случаях, даже если у вас всего два-три этих растения на подоконнике, минимальные представления о ботанической номенклатуре необходимы. Изучая информацию про кактусы, очень важно не упускать из внимания, что в случае с этими и другими суккулентными растениями мы имеем дело главным образом с природными видами и формами, различия между которыми складывались в ходе длительной эволюции.
С большинством других декоративных растений дело обстоит совсем иначе. Их разнообразие представляют выведенные человеком сорта одного или немногих видов. А сорта одной группы растений очень незначительно различаются по агротехнике. У принадлежащих же к разным, часто достаточно далеким друг от друга видам растений жизненные потребности могут отличаться очень сильно.
Поэтому коллекционеру узумбарских фиалок или, скажем, гладиолусов знание ботанических названий его любимцев совсем не так важно, как кактусоводу.
Систематика видов семейства кактусов
Подавляющее большинство кактусов и других суккулентов, встречающихся в комнатной и садовой культуре, — природные виды и разновидности. Следовательно, они обязательно имеют научное ботаническое название.
В достаточном для цветоводов упрощенном представлении о систематике растений природные виды с разновидностями группируются по родству в роды, а роды образуют крупные таксоны — семейства. Научные названия отражают принадлежность растения к определенному природному виду и принадлежность данного вида к определенному роду. Если взять за аналогию наши имена, то фамилия — это родовое название, а имя — видовое. Если вид в природе представлен несколькими разновидностями (формами), то в названии могут появляться дополнительные имена, уточняющие принадлежность растения к определенной форме данного вида.
Названия растений даются на международном научном языке — латыни — и совершенно одинаковы во всех странах и в публикациях на всех языках, при этом родовое название пишется с прописной буквы, а названия вида и разновидностей – со строчной.
Современная систематика кактусов постоянно уточняется, пересматривается и дискутируется. В особенности это относится к пониманию границ и объема родов. Поэтому родовые названия многих растений часто меняются, видовые же названия более постоянны. Учитывая это обстоятельство, в справочниках надо искать информацию о вашем растении и по родовому, и по видовому названиям.
Установление правильного названия кактуса важно, поскольку позволяет обеспечить нормальный уход за ним. Кроме того, достоверные «паспортные данные» повышают коллекционную ценность растения (как и наличие родословной у собаки создает престиж ей и хозяину). Поэтому информацию о названии и происхождении ваших растений надо беречь — не полагайтесь на память, особенно если у вас несколько кактусов.
Систематизируя информацию о комнатном цветке кактус, этикетки, картотека, записи – никогда не будут лишними, даже если вы не коллекционируете, а просто содержите несколько растений для души.
Группы растений семейства кактусов (с фото)
Всякий, кто, так или иначе интересуется кактусами, должен представлять себе общую картину семейства кактусовых. Оно включает пять подсемейств — пять групп весьма различающихся между собой растений.
И по объему эти группы растений кактускардинально различаются между собой.
К первому, небольшому подсемейству перескиевых относятся кактусы, полностью сохранившие листья. Колючки и цветки у них такие же, как у других представителей семейства, но стебли не суккулентные, а обычные, как у большинства деревьев и кустарников.
Группа опунциевых тоже относительно невелика, но эти кактусы очень известны, поскольку благодаря своей жизнестойкости и при содействии человека расселились по всему свету. Для опунций характерно сегментированное строение стеблей и наличие своеобразных колючек-глохидий — мельчайших зазубренных образований, осыпающихся с растений и впивающихся в кожу животных, а при случае и человека.
Опунции отличаются еще и тем, что на их молодых побегах сохраняются мясистые цилиндрические рудиментарные листья.
Относительно недавно в самостоятельное подсемейство майуэниевых выделили своеобразные кактусы с самого юга Южной Америки — майуэнии (Maihuenia). Внешне майуэнии объединяют признаки переский и опунций.
Основная же масса кактусов объединяется в группу цереусовых. Наконец, самое молодое подсемейство — блоссфельдиевые, в которое относительно недавно выделили хорошо известный и действительно очень своеобразный кактус — блоссфельдию (Blossfeldia).
В нашей стране наибольшее распространение получила система классификации кактусов, разработанная в середине XX века немецким кактологом К. Бакебергом. Его книги, а также многочисленные публикации его последователя В. Хаге довольно широко распространялись в СССР. Отечественные издания ориентировались именно на эту систему. Поэтому другие, более современные и научно обоснованные системы долгое время были у нас практически неизвестны.
К распространенной у нас классификации кактусов надо относиться тем более критически, что много видовых и родовых названий, предложенных К. Бакебергом и В. Хаге, не признаны или являются невалидными, т. е. соответствующие описания были сделаны с нарушениями правил ботанической таксономии.
Результаты последних ревизий укрупняют многие роды семейства, но это не означает, что «старые» группы, например сулькоребуции и нотокактусы, исчезли и соответствующие названия должны быть «преданы анафеме». Они сохраняют свое практическое значение и обычно используются на более низких таксономических уровнях (подрод, секция).
Кроме того, далеко не все последние таксономические изменения стали общепринятыми, многие из них в настоящее время оспариваются специалистами. Важно, однако, не то, сколько родов и в каких границах предполагает модернизированная классификация, а то, что она более точно отражает научно обоснованные связи отдельных групп кактусов.
На этих фото представлено семейство кактусов во всем своем многообразии:
Строение и морфология кактусов.
Острые колючки кактуса — это средство защиты или добычи влагиМногие растения имеют шипы или колючки, но все, же для кактусов они более характерны, чем любого другого семейства растений.
У колючек множество форм, цветов и размеров. Они могут быть редкие или густые, прямые или быть загнуты, как крючок, длинные или короткие, жесткие или вообще могут быть похожи на кудрявый волос. Цвет колючек может быть белым, серым, черным, коричневым, желтым, розовым и др.
Opuntia
Колючки служат многим целям, большинство из них защитные.
- Наиболее очевидная цель состоит в том, что бы защитить растение от травоядных. В пустынях и полузасушливых регионах зеленый, сочный кактус может выглядеть как вкусное удовольствие, но шипы могут помочь удержать некоторых едоков в страхе.
- Шипы защищают растение от погодных условий. Они могут обеспечить тень и стать небольшим барьером засушливому ветру. В холодном климате, они помогут удержать вокруг растения снег, под покровом которого можно пережить неблагоприятное время.
Кактусы из дождливых тропиков вообще почти не имеют шипов или колючек, например род Epiphyllum, их еще называют кактус-орхидея. - В тех регионах, где не хватает влаги, но туман является обычным явлением, роса может собираться на колючках и затем стекает по капельно на землю в корневой зоне растения.
- Колючки также могут помочь в размножение растений. Некоторые кактусы производят мало семян. Но они способны размножаться отдельными сегментами — «детками». Сегменты слабо прикреплены друг к другу и растению, они легко «выпрыгивают» и прикрепляются иголками ко всему, с чем соприкасаются – одежда, обувь, кожные покровы, животные и т.д. К такому кактусу относится Cylindropuntia prolifera, еще этот кактус называют Прыгающая Чолья (Jumping Cholla). С помощью этого свойства кактус распространяется в новые области, где он может укорениться и благополучно вырасти до нового взрослого растения.
- Колючки кактуса могут поймать и удержать мусор от других растений. Мусор может создать дополнительную тень или укрыть кактус от ветра, а разлагающийся мусор может обогатить почву.
Кактусы из дождливых тропиков вообще почти не имеют шипов или колючек, например род Epiphyllum, их еще называют кактус-орхидея.
Прыгающая Чолья (Jumping Cholla)
Добавить сайт в закладки
Кактус — уникальное растение, способное к выживанию в засушливых районах нашей планеты. Колючки кактуса — это способ выживания в крайне сухой почве. Именно такой она является на родине суккулентов — в южных регионах американского континента. У кактусов есть толстый стебель, в котором хранится необходимый для жизни запас воды. У растения очень обширная корневая система, что позволяет ей проникать глубоко в почву и впитывать влагу. Также за счет длинных корней растение охватывает большую площадь земли, впитывая максимум влаги. Во время долгого отсутствия дождя тонкие корешки отмирают, а из более толстых быстро появляются новые. Их следует отличать от шипов — маленьких беспорядочно расположенных острых образований на ветках и стволах, например, таких растений, как шиповник и малина. Шипы нужны только для защиты и не способны служить средством добычи влаги. Для чего суккулентам колючки? Большая площадь листьев способствует повышенному испарению воды, что неприемлемо для проживания в засушливом климате.
Кактус — это растение, которая способна выживать в крайне сухой почве.
Что такое колючки и зачем они нужны?
Колючки кактуса покрывают стебель и являются своеобразной модификацией листьев. Широкие листья растения в процессе эволюции видоизменились, сделались тоньше и острее, постепенно утратив фотосинтезирующие способности. Однако как кактус обходится без листвы? Дело в том, что их функцию взял на себя ствол, оснащенный скрытыми отверстиями, впитывающими необходимую углекислоту, без которой невозможен процесс фотосинтеза. Таким образом, колючки растения выполняют следующие функции:
Иглы оберегают растение, от животных которые не могут питаться насыщенным влагой кактусом.
- Экономия жидкости за счет снижения испарения с листвы.
- Защита от перегрева. Густая масса светлых игл отражает часть солнечных лучей. Пучки белых волосков, покрывающие кактус, делают то же самое. Потому наибольшее их количество — на вершине растения.
- Освобождение от избытков тепла. Для этого нужны острия колючек — хорошие теплоизлучатели.
- Поглощение росы из-за перепада температур прямо из воздуха электростатически. Это самое необычное и самое важное свойство.
Для этого нужны острия колючек — хорошие теплоизлучатели.Побеспокоилась эволюция и о защите кактуса от животных, которым пришелся бы по вкусу сочный плод с большим стеблем.
Большие тонкие иглы оберегают растение, поэтому животные не могут питаться насыщенным влагой кактусом.
Растения способны зацветать в помещении к 3-4 годам. Цветут они каждый год, обычно весной.
Иголки выполняют не последнюю роль при опылении. Они выделяют особо привлекательный для насекомых нектар, чем поддерживают себе процесс размножения.
В районах с мягкими климатическими условиями также встречаются суккуленты, но с длинными и очень редкими иглами. Максимальная длина их может достигать 25 см (Cereus jamacaru и Corryocactus brevistylus). В этом случае иглы выполняют только функцию защиты. То есть чем засушливее почва, тем больше на растении колючек, тем они растут меньше и плотнее друг к другу.
Подобные приросты хорошо просматриваются у колючек ферокактуса (Ferocactus) и стенокактуса (Stenocactus).
Зеленые ежики, которые часто можно встретить на подоконниках у цветоводов и домохозяек, разнообразно цветущие, каждый со своим характером и прихотливостью, и это все о них… о кактусах. Кактусы – уроженцы сухих пустынь и степей. Ботаники насчитывают около 3 000 видов этого растения. У кактусов разных видов неожиданные, причудливые формы: и шарики – круглые и ребристые, и лепешки, и столбики. Все кактусы покрыты колючками различного цвета и размера.
Самое удивительное в этих зеленых созданиях — поразительная стойкость, с которой они выдерживают жару и отсутствие влаги. Много лет они могут жить даже в закупоренной колбе с увлажненной почвой. Когда же эти колючие создания зацветают, красивее их цветков трудно найти. Некоторые цветут раз в пять, а то и более лет, некоторые ежегодно, а бывают на протяжении полугода.
Эхинокактукс в своей мякоти содержит около 80 % воды, что сравнимо с арбузом или огурцом.
Ослы научились добывать из него воду, сбивая копытами верхний слой растения вместе с колючками.
Плоды некоторых кактусов съедобны, они очень крупные, сочные и вкусные. Желтые и красные цветом плоды по виду напоминают грушу покрытую маленькими колючками. Есть кактусы, которые по вкусу напоминают клубнику, из них делают прохладительные напитки. Из кактусов делают различные деликатесы, их плоды продают на рынках, индейские племена используют его как лекарство и так же как наркотик, чтобы войти в дурманящее состояние для обрядов. Плоды кактуса едят сырыми, из них варят варенье и компоты, неординарные на вкус крема и джемы, их кладут для цвета и аромата в вино, тушат с мясом в виде рагу.
Двадцать видов кактусов — прекрасный антибиотик, которому подвластны некоторые сложные заболевания. На кактусах разводят тлю, из которой получается пищевой краситель.
Выращивание и коллекционирование кактусов, очень увлекательное направление современного цветоводства.
Коллекционеры разбираются в сложных названиях и мудреной агротехнике. Бывает что одним и тем же названием называются совершенно разные кактусы. Для кактусоводов до сих пор нет справочника с описанием всех видов и сортов на русском языке. Любители кактусов до сих пор используют старый немецкий справочник Курта Бенеберга и Вальтера Хаге, или небольшие справочники с основными видами.
Противоречивые мнения возникаю по поводу того, что кактус защищает от радиации пользователей ПК от губительного радиоактивного излучения, генерирующееся монитором. Многие приверженцы здорового образа жизни расставляют по квартире кактусы для защиты от излучения и даже носят карманные кактусики с собой для защиты от мобильной радиации. Противоположное мнение говорит о том, что его мнимая полезность защиты от радиоактивного излучения, навязано еще в советское время. Кактусы действительно растут лучше в условиях повышенного электромагнитного излучения, но мнение о том, что растение поглощает излучение, весьма спорно.
Однако колючки все же служат ионизатором воздуха, это доказанный факт.
Так что, любители природы, красивый цветущий колючий сад на Вашем окне – это не только украшение комнаты, источник творческой работы и ухода, но и полезное во всех своих проявлениях растение.
На подоконнике почти каждого любителя комнатных растений можно встретить большие или маленькие, круглые или удлиненные, прямые или извилистые колючие и не очень кактусы. Эти растения не очень прихотливы к условиям содержания, но мы не будем об этом сейчас говорить, а лучше поговорим об интересных фактах про этих удивительных «зеленых ежиков».
В целом ботаники насчитывают более 3000 видов этих растений. Кактусы — наиболее жароустойчивые на планете растения, они могут выжить при 60 градусах выше нуля. Как растения из пустынь, кактусы на протяжении длительного эволюционного периода превратили свои стволы в резервуары, которые содержат порой по несколько тонн воды.
Для того, чтобы минимизировать испарение, стволы кактусов покрыты восковым налетом, а вместо листьев у них колючки.
Стебли кактусов встречаются самых различных форм и размеров. Растения из рода цериусов похожи на колонны, а разделенные на несколько ответвлений, они становятся похожими на большие диковинные подсвечники . Цериусы гигантские — крупнейшие из кактусов — могут достичь в высоту до 20 метров.
Кактусы из рода эхинопсисов похожи на ежей необычайных размеров около 2 метров в диаметре и в высоту до 5 метров. Масса такого колючего шарика достигает нескольких тонн. Удлиненные стебли селеницериусов вьются по земле, словно змеи, кактусы астрофитумы напоминают звезды. Необычную форму получил кактус опунция, этот стебель словно состоит из сочных округлых лепешек, соединенных вместе под разными углами.
Изумляет в кактусах их цветение, соединение плотного колючего ствола и диковинного цветка удивительной красоты с хрупкими лепестками и изысканным ароматом.
Цветовой окрас цветов разнообразен: желтые, белые, красные, розовые, фиолетовые, кактусы-мамилярии могут изменять окраску венчика по мере цветения.
В особенности прекрасен цветок «царицы ночи», одного из немногих кактусов, произрастающих в тропических влажных лесах Южной Америки. Большой снежнобелый цветок «царицы ночи» имеет множество желтоватых чешуек. Он распускается вечером и цветет только одну ночь.
Происходят кактусы их Центральной, Южной и Северной Америки. В Европу это чудо природы попало вместе с Колумбом и после этого широко распространилось. Издревле в русских домах на подоконниках алели похожие на крохотных летящих птичек цветки кактуса эпифиллюма, который в России называли варвариным цветком, поскольку цветет он зимой, в Варварин день.
Кактус вида Caldera «водится» на юго-западе Соединенных штатов Америки и может достигать до 20 метров в высоту, а вида Rebutia не достигает и нескольких сантиметров. Этот крошка растет преимущественно в Боливии и Аргентине.
Отдельные виды кактусов похожи на канделябры либо колонны, некоторые приплюснуты, другие растения выглядят, как ухо (Opuntia). Есть даже кактусы, которые похожи на свернутую змею, на бочонок из-под пива, морскую звезду или морщинистое человеческое лицо.
Однако и самый малюсенький кактус обладает мощной развитой корневой системой, которая способна распространяться и в глубину, и не очень глубоко под поверхностью. Цветы кактусов могут цвести два-три дня, а могут распускаться и вянуть в течение одних суток. Некоторые цветы показываются на рассвете, другие на закате…
Зависимо от вида, иголки на кактусе бывают ранимыми и нежными, жесткими и ядовитыми, достигая в длину несколько сантиметров.
Кактусы опыляют насекомые и мелкие птицы, например, колибри. У некоторых кактусов есть цветки красного окраса, испускающие специфичный «мясной» запах, который привлекает насекомых.
Корни пейотлевого кактуса, который растет в Мексике, используются местными жителями из-за их галлюциногенных качеств.
Аборигены готовят напиток из них и дают своему шаману, который с его помощью входит в транссостояние. Объяснение такого эффекта пейотля — алкалоид мескалин. Бытовало и полезное использование галлюциногенного напитка — часто индейцы употребляли его как обезболивающий препарат во время хирургических операций.
Кактус — образцовый резервуар для влаги. Вода внутри него хранится в виде густого сиропа, который пригоден для питья. Сложно представить, сколько человеческих жизней невольно спасли кактусы жаждущим в пустыне… Воду из кактусов добыть легко — нужно поцарапать, проколоть поверхность растения
Ствол определенных видов кактуса используют для производства аргентинских барабанов, называемых bombo leguero. Древесина других кактусов задействуется в строительстве крыш, стен, несущих конструкций. У некоторых видов кактусов есть съедобные фрукты, которые так и называются — колючая груша, опунция. Плоды перуанского кактуса имеют название кактусовое яблоко, они без колючек.
Местные обитатели зачастую готовят сироп из кактусовых плодов.
Иголки кактусов используют для наложения швов, для этого их стерилизуют на раскаленных углях. Так, естественно, было раньше, скорее всего, в наши дни пользуются более совершенными инструментами.
Жизнь кактусов делится на несколько периодов — рост, цветение, отдых. В период роста им нужен яркий солнечный свет, высокая температура и влажность.
Свет способствует быстрому росту ствола кактуса и колючек. Во время периода отдыха растениям нужна прохлада (6-8 градусов), распыленный свет и низкая влажность (не более одного полива в неделю). Размножаются кактусы семенами и черенками. Черенкование нужно проводить в теплом песке при умеренной влажности, потом растение оставляют для отдыха на 7 дней для предотвращения гниения из-за пересадки.
ПЕРЕСАДКА КАКТУСОВ
Дренаж: Для кактусов дренаж просто необходим. Даже дренажные отверстия не исключат застоя воды в корнях, ведь избыток воды остается в поддоне, откуда не всегда ее успевают слить.
Хороший дренаж наверняка убережет кактус от застоя воды. Размеры дренажа относительны — минимум 1/6 от объема горшка, максимум — 1/3. В качестве дренажа можно использовать керамзит, мелкие кусочки красного битого кирпича, мелкий щебень, а за неимением лучшего кусочки пенопласта. В дренаж также добавляется разломанная скорлупа яиц. Желательно к дренажу, а можно просто в почвенную смесь добавить кусочки древесного (лучше березового) угля.
Пересадка: Лучшее время для пересадки кактусов — конец марта, апрель, начало мая, т.е. когда растения только начинают рост. При пересадке здоровых кактусов, новый горшок должен быть чуть больше старого. Старый горшочек должен свободно входить в новый. Если при пересадке обнаружились загнившие или отмершие корни, их нужно аккуратно удалить маникюрными ножницами. Горшочек в этом случае берут немного меньше старого, а в почву добавляют больше песка и кусочки древесного угля.
Перед пересадкой лучше продезинфицировать и горшки и почву.
Горшки можно обдать кипятком, а почвенную смесь прожарить в духовке. Перед пересадкой кактусы 2-3 дня не поливают, для того, чтобы при пересадке растение легче можно было бы достать из горшка и отряхнуть с корней старую землю. Почвенная смесь для посадки должна быть не холодной и слегка влажноватой. Чтобы вытащить кактус из старого горшка, не повредив руки, растение оборачивают полоской сложенной в несколько слоев бумаги, затем держа ствол кактуса таким образом, горшочек с растением переворачивают и слегка постукивая по дну горшка вынимают. Обычно, если в горшке был хороший дренаж, кактусы вынимаются гораздо легче, чем в том случае, когда дренажа нет, а корни растения прилипают ко дну и стенкам горшка. Все обнаруженные поврежденные корни обязательно удаляют, а срезы обсыпают толченым древесным углем. Если корневая система значительно пострадала, и много корней было удалено, то новая почвенная смесь должна содержать много песка.
В новый горшочек на дно кладется черепок (хотя это не обязательно) и на дно насыпается дренаж, на определенную вами глубину (1/6 — 1/3 от объема горшка).
Затем на дренаж насыпается немного земли, а потом уже сажают растение, аккуратно расправляя корни и равномерно уплотняя землю между ними. Важно при пересадке кактуса, чтобы стебель не был засыпан землей, почвой засыпается только корневая шейка у растения. Если стебель окажется в земле, то при поливе начнется его загнивание, что приведет к гибели растения. Схематично правильная пересадка показана на рисунке выше, где изображен горшок в разрезе.
После пересадки кактусы не поливают несколько дней, если растение болело и имело много поврежденных корней, то его не поливают дольше, но здоровый кактус обычно не поливают около недели, но периодически опрыскивают очень мелким распылителем. Кроме того, только что пересаженный кактус нельзя ставить на прямое солнце, обычно его притеняют в течение 4-6 дней.
Пересаживают кактусы молодые в возрасте до трех лет ежегодно, растения старшего возраста пересаживают через год. Эпифитные кактусы пересаживают ежегодно после цветения.
Так же после цветения пересаживают все кактусы, которые цветут ранней весной или в конце зимы.
Особый лечебный метод (или корневая ванна) для кактусов с поврежденной корневой системой, применяемый при пересадке. Об этом методе я однажды прочитала в старой книге о кактусах и никогда больше о нем не слышала, но применяла его сама и имела положительные результаты (исключение составляют эпифиллюмы и декабристы). Бывает так, что кактус видимо, здоров, но очень плохо растет, а корни при пересадке оказываются плохо развитыми и слабыми. Вот тогда можно попробовать следующую процедуру. Кактус, после того как вынут из горшка, отряхивается от старой земли, можно корни даже промыть в теплой воде, но аккуратно, чтобы не было обрывов. Затем в чашку или стакан наливается горячая вода, температурой около 50-55 °С. Для этого вам понадобится термометр. Берется плотная материя, которая закрепляется на стакане над водой. В середине делается отверстие и туда помещается кактус, при этом корни до корневой шейки должны оказаться в горячей воде, но ни стебель, ни корневая шейка не должны касаться воды.
В этой горячей воде кактус выдерживается до 15 минут. Важно чтобы вода не остывала, а все время была одной температуры, можно обернуть стакан шерстяной шалью, или подливать горячую воду, следя за температурой по термометру, но не в коем случае не укрывать стакан вместе с кактусом. Такая процедура стимулирует корнеобразование у кактусов. После этого корни кактуса надо подсушить в течение 12-24 часов, а затем сажать по всем правилам.
Полив: Все кактусы предпочитают полив мягкой водой, не содержащей хлора, вода должна быть чистой, т.е. не содержать каких-то примесей или солей. В идеале было бы использовать дождевую воду или талую, но на это надо иметь терпение, поэтому можно использовать отстоянную не менее суток воду или кипяченую воду, можно так же использовать воду, отфильтрованную с помощью бытовых фильтров для воды. Температура воды для полива должна всегда быть равная комнатной или чуть выше. По поводу способа полива кактусов — сверху или через поддон, иногда возникает много споров среди кактусистов. Видимо, это связано с тем, что у кактусов основная часть впитывающих воду корешков находится в нижней части корневой системы. Несомненно, каждый способ имеет свои преимущества:
— полив сверху удобен и привычен, видно, сколько расходуется воды, земляной ком весь смачивается водой, однако через некоторое время при таком способе полива питательные вещества вымываются из верхних слоев почвы;
— полив через поддон удобен тем, что почва в горшке не размывается, питательные вещества почвы вымываются гораздо дольше, чем при поливе сверху, однако при таком способе полива, трудно узнать, сколько воды нужно растению, т.е. этот способ подойдет больше для опытного кактусисита. Почему-то вопрос способа полива бывает очень волнующим для владельцев кактусов, хотя на самом деле это не принципиально важно, скорее дело вкуса и опыта.
Самые важные моменты:
— нельзя допускать, чтобы вода при поливе попадала на стебель кактуса;
— нельзя допускать застоя воды в горшке, для этого каждому кактусу необходимо обеспечить хороший дренаж, а при поливе с поддона, через некоторое время (после того, как корни впитают воду) оставшаяся вода сливается;
— любой кактус может вынести определенной время недостаток полива, избыток же воды может оказаться губительным для него;
— количество и частота полива напрямую зависят от температуры и влажности окружающего воздуха, чем ниже температура, тем меньше влаги требуется кактусу. Когда летом стоят жаркие, засушливые дни, кактусы поливают каждый день, в прохладный и тем более дождливый день кактус лучше не поливать;
— время для полива кактусов — утро или вечер, считается, что поливать кактусы надо летом вечером, а в другое время года утром, но это опять же не имеет принципиального значения.
От чего зависит когда надо поливать больше или меньше:
Требования к свету у кактусов особое, в отличие от других комнатных растений кактусам света никогда не бывает много. Правда, одни кактусы требуют прямого солнечного света, а другие яркого интенсивного, но рассеянного света. Основная проблема — обычный недостаток света зимой. Несмотря на то, что зимовка для кактусов должна быть сухой и холодной, освещение зимой должно быть очень хорошим. Даже на южном окне зимой может не хватать света, не говоря уже о том, что на северном окне, или окне, затененном деревьями, не то, что зимой даже летом света может быть недостаточно.
Как я уже говорила, все кактусы по разному относятся к прямым солнечным лучам. Некоторые виды нуждаются в прямом солнце все время, даже в самые жаркие часы, некоторые виды требуют рассеянное освещение, но большинство кактусов нужно держать все время без притенения, кроме самых жарких полуденных часов в солнечные летние дни. В этом, конечно, есть своя сложность, так как с утра до полудня кактус должен находится на интенсивном освещении, а когда солнце начинает в обед припекать, нужно устроить притенение. Как только лучи немного ослабевают, притенение убирают. Все это относится к тому варианту, когда кактусы стоят на южном окне. На западном и восточном окне притенение, как правило, не требуется. Зимой притенение не нужно даже на южном окне. Зимнее солнце не страшно для кактусов и его всегда мало.
Если верхушка кактуса начинает вытягиваться и истончаться — значит, ему не хватает света.
Есть также кактусы, правда таких немного, которые не переносят прямые солнечные лучи — это рипсалисы и близкие к ним роды. Но зимой они тоже нуждаются в хорошем освещении.
Любые кактусы надо притенять от прямого солнца, если они только что пересажены и когда кактусы болеют. А когда после долгой зимы, скупой на солнечные дни, наступает весна, кактусы надо приучать к яркому солнцу постепенно.
Свежий воздух для кактусов гораздо важнее, чем для большинства других растений. Многие кактусы могут не зацвести только потому, что им не хватает свежего воздуха. Поэтому на лето их лучше размещать на балконе или веранде. При этом надо позаботится, чтобы они были защищены от пыли, ветра и дождя. Если балкон застеклен, то кактусам обеспечено и укрытие и свежий воздух, а если нет, то можно над полкой с кактусами сделать навес из светопропускающего материала, например, из парниковой пленки. Если кактусов много, то лучше всего составить горшочки на один общий поднос, так их легче переносить. В идеале было бы хорошо постепенно приучить кактусы к улице, и оставлять их до конца лета и даже до начала осени круглосуточно на свежем воздухе. Приучение кактусов к ночному перепаду температур способствует укреплению кожицы на стебле растения, процедура закаливания подготавливает его к холодной зимовке. Такие кактусы отличаются блестящими колючками, лучше и легче цветут и имеют большую сопротивляемость к болезням. Однако при всей любви кактусов к свежему воздуху, сквозняки для них могут оказаться губительными.
Размножение черенками. Как и другие комнатные растения, некоторые кактусы можно размножать черенками. Отличие в том, что черенки кактусов (кроме рипсалисов) никогда не ставят в воду. Срезать черенки нужно только весной, в другое время года это можно делать только в том случае, если растение погибает и нужно спасти хоть что-то. От того, что вы срежете черенок не весной, он сам не пострадает, а пострадает материнское растение. Понятно, что если стебель кактуса единственный, то этот метод не подходит, но если ствол сильно ветвится, то можно срезать черенок. Для этого берут острый нож, который протирают спиртом. У срезанного черенка (кроме опунций) в месте среза стебель «затачивают» как карандаш. Это обеспечивает образование более крепких корней. Затем черенок обязательно подсушивается в течение нескольких дней. Длительность подсушивания зависит от размеров черенка. Тонкие небольшие черенки подсушиваются около недели, толстые черенки с большим срезом подсушиваются не менее двух недель. Место, где будут подсушиваться черенки должно быть сухим. Ничего страшного если во время подсушки черенки немного сморщатся, тургор восстановится, когда они дадут корни. После подсушки черенок ставят прямо в горшок на приготовленную почву, и укрепляется камушками или верхним дренажем. Почва для укоренения черенков должна быть хорошо продезинфицирована и быть очень рыхлой. Горшочек ставится в притененное, но светлое место и не поливается не меньше месяца. За это время должны появиться корешки. Однако следует учитывать, что чем толще и крупнее стебель черенка, тем дольше придется ждать укоренения черенка. Мне однажды досталась в подарок срезанная макушка огромного цериуса, длиной 25 см и 8 см в диаметре. Так вот мне пришлось сначала подсушивать этот черенок 2 недели, а затем, поставив на сухую землю в горшок и укрепив камушками керамзита ждать два месяца пока появятся корни. Не забудьте присыпать место среза на материнском растении серой или угольной пылью.
Размножение детками. Это, наверное, самый простой способ размножения. Подходит он только для тех кактусов, которые образуют детки. Надо помнить, что самые сильные и жизнеспособные детки расположены ближе к верхушке кактуса. У некоторых кактусов детки сами отваливаются и падая на землю со временем укореняются. У других их приходится аккуратно снимать пинцетом. При этом иногда то место, от куда взята детка не заметно среди колючек. А может получиться так, что там образуется провал, как бы пустота, это портит материнское растение, особенно если детка была очень крупной. Детки в отличии от черенков не надо подсушивать, они легко укореняются на влажноватой почве. Однако у размножения детками есть существенный недостаток — при длительном, неоднократном размножении детками, качество полученных растений снижается.
Прививка — это один из способов вегетативного размножения кактусов имеющий определенную цель. Как правило, прививку делают для того, чтобы заставить зацвести кактус который трудно зацветает. Прививку делают, когда кактус может погибнуть оттого, что потерял корни (например, они подгнили), или когда не удается укоренить другим путем. Прививку делают, когда кактус очень сложный в содержании, если растет на собственных корнях. Однако при всех плюсах у прививки есть существенный недостаток — привитые растения, в большинстве случаев не долговечны, так как это все-таки операция не естественная для растений.
При проведении прививки надо соблюдать следующие условия:
— Проводить прививки надо в начале лета, кроме тех случаев, когда кактус погибает, например, зимой, а потерять ценный экземпляр очень не хочется. Но даже тогда результат не всегда может быть положительным.
— Подвой (тот кактус, на который прививают) должен иметь хорошую здоровую корневую систему и находится в состоянии роста. В качестве подвоя можно использовать только здоровый кактус, который был пересажен не менее чем месяц до прививки.
— Все инструменты должны быть стерильны, для этого их протирают спиртом. Оба кактуса, которые будут использованы в качестве подвоя и привоя, лучше протереть кисточкой, смоченной в спирте.
— Срез должен быть свежим, не успевшим подсохнуть.
— Подвой и привой должны совместиться так, чтобы камбиальные кольца их на срезе совпали как можно лучше, поэтому диаметры срезов должны быть такими, чтобы диаметры камбиальных колец тоже оказались одинаковыми. Именно от совпадения колец камбия зависит во многом успех прививки.
— Срезы на подвое и привое должны быть горизонтальными и ровными, а повязка, связывающая два растения, прочно держала их, но не врезалась в ткани кактусов.
Техника проведения прививки: После того как кактусы приготовлены и обработаны спиртом, инструмент продезинфицирован, срезается верхушка с подвоя и привой. Сразу же, пока срезы не начали подсыхать, они совмещаются так, чтобы проводящие пучки камбиальных колец совпали максимально. Чтобы прижать привой к подвою рекомендуют использовать нитки или тонкую резинку. Я делала так: Отрезала две толстых капроновых нитки. Сначала брала одну из них и один из ее концов приклеивала скотчем или пластырем к стенке горшка. Перекидывала нитку через соединенные кактусы между колючками и натягивала с противоположного конца горшка так, чтобы нитка не врезалась в кожицу кактуса, но в тоже время прочно удерживала привой на подвое. Затем так же скотчем приклеивала второй конец нитки. Точно также натягивала вторую нитку, только с другого бока горшка, чтобы обе нитки были расположены крест-накрест.
Уход после прививки. После прививки кактус надо поставить в сухое, теплое и светлое место, но обязательно притененное от прямого солнца. Поливать умеренно, только когда почва основательно подсохнет (не допускать полного пересыхания) и избегать попадания воды на ранки и срезы в месте прививки. Так кактус содержат в течение двух недель, затем повязка на прививке снимается, а кактус после постепенного приучения к яркому свету переводится на обычный режим содержания. Опрыскивание не желательно проводить первые два месяца.
Большинство кактусов нуждаются в прохладной или даже холодной зимовке. Она обеспечивает растениям период покоя. А значение периода покоя для кактуса особое. С периодом покоя кактус прекращает рост и с этого времени у него вызревает летний прирост. Кроме того, именно в период покоя закладываются бутоны будущих цветков.
Минимальная температура для разных видов несколько колеблется, в основном кактусы содержат зимой при температуре 5-15°С. Для перевода кактусов на период покоя, с осени начинают постепенно сокращать полив. Температура также постепенно снижается. Если сокращать полив, а температура будет оставаться высокой, то растение будет продолжать испарять влагу, но не получать жидкости взамен, поэтому сокращение полива и снижение температуры должно происходить одновременно. Снижение освещенности зимой будет для растения естественным, если одновременно сокращается полив и температура.
Чтобы обеспечить кактусам прохладную зимовку достаточно устроить заграждение из листа стекла на краю подоконника, так, чтобы жар от батарей их не касался. Термометр для обеспечения благоприятной зимовки просто необходим. Контролировать температуру в течение зимы придется обязательно. Даже если утеплить и заклеить рамы на зиму, если на улице похолодает до -30°С и ниже, то температура на подоконнике тоже может опуститься слишком низко. Если на подоконнике 6°С, а для ваших кактусов зимний минимум 5°С, то лучше не рисковать, а принять меры. С наступлением сильных морозов, можно утеплить рамы дополнительно, положив вдоль подоконника шерстяное одеяло или поставив горшки с кактусами на лист пенопласта или толстого поролона, но убирать защитное стекло с подоконника нельзя до тех пор, пока не отключат отопление.
Для контроля температуры нужен термометр, а для контроля полива лучше завести календарь, так как зимой полив редкий, легко вообще забыть какого числа ты поливал растение. Легче повесить где-то на видном месте календарь и пометить на нем дни полива. Можно отметить дни полива на календаре на весь год.
Колючки у них отличаются огромным разнообразием. Бывают острые, как иглы, при этом длинные и короткие. Изогнутые и крючковидные, жёсткие и мягкие, лучистые и переплетенные в клубочки, перистые и волосовидные, больше напоминающие пух. Всех разновидностей и не перечислить. Но, независимо от своего внешнего строения, они играют первостепенную роль в жизни растений семейства .
В первую очередь они служат для впитывания влаги. Ведь в тех местах, где произрастают эти необыкновенные , долгими месяцами, а подчас и годами, отсутствуют дожди. Как правило, в в течение суток наблюдается резкий перепад температур. На исходе ночи может быть всего пару градусов тепла, а в середине дня воздух накаляется до +40−50 градусов. Естественно, что при таких условиях идет интенсивная конденсация водяных паров с образованием обильной росы. Вот именно роса и служит основным источником влаги.
Кактусы способны впитывать воду всей поверхностью стебля, но колючки делают это особенно интенсивно. Они являются видоизмененными листьями, напоминающими микроскопически тонкие трубочки, которые активно всасывают малейшую влагу. Да, с одной капли не напьёшься. Но ведь на одном взрослом кактусе тысячи колючек! И каждая по утрам добывает свою капельку росы. Как говорится, с миру по нитке, т. е. по капле, вот и жажду утолил.
Конечно, в какой-то степени колючки служат и для защиты. Но, поразмыслив, нетрудно догадаться, что в тех местах, где дожди идут раз в несколько лет, животные вряд ли смогут обитать. Поэтому и защищаться особо не от кого. В таких краях растут кактусы с мягкими и тонкими колючками, не представляющими собой особой опасности.
Кактусы с крупными и редкими колючками, абсолютно не прикрывающими стебель, являются жителями травянистых мест. Ясно, что эти колючки не могут активно напоить или защитить от палящего солнца. Да и нет в этом необходимости, когда вокруг полно травы и кустарников, дающих благодатную тень. И влаги здесь вполне хватает для нормальной жизни. Засушливый период всегда сменяется сезоном дождей. Поэтому такие вот колючки бывают довольно внушительных размеров и служат исключительно для защиты от травоядных животных. Твердые и острые, они надолго отбивают желание попробовать такой кактус на вкус.
Фото: И. Лукьянчик, личный архив
Ещё одна задача колючек — защита стебля от палящего солнца. У некоторых видов кактусов колючки настолько плотно покрывают стебель, что его практически не видно. А есть виды, покрытые густым белым пухом, напоминающим роскошный мех. И белый цвет здесь совершенно не случаен: ведь хорошо известна его способность эффективно отражать свет. Всё это помогает избежать губительного перегрева на солнцепёке. А холодной ночью такая шубка защитит от холода, когда бывают нередкие в этих местах минусовые температуры.
А ещё служат украшением, чтобы привлекать любителей-кактусистов. Знаю, звучит смешно, но любители кактусов меня поймут. Ибо разнообразие форм, размеров и оттенков кактусных колючек просто ошеломляет. Приведу лишь несколько примеров. Не могут не восхищать колючки-пёрышки Mammillaria plumosa — эта красотка просто вне конкуренции!
Mammillaria lasiacantha может продемонстрировать целую группу растений с колючками-пёрышками. Как выглядят эти ? Из ареол расходятся тонкие лучики многочисленных колючек, каждая из которых по отдельности напоминает по своему строению пёрышко.
Фото: И. Лукьянчик, личный архив
А Mammillaria bocasana в своей белой пуховой шубке — просто само очарование, Снегурочка, заблудившаяся в жарких широтах. Кстати, о снегах. Впечатляет Mammillaria egregia, в идеальном порядке покрытая белоснежными колючками, напоминающими собой ажурные снежинки. Думаю, достаточно этих описаний, чтобы представить себе неповторимую красоту этих созданий.
Мир кактусов велик и разнообразен. В течение столетий шел процесс приспособления этих удивительных растений к экстремальным климатическим условиям, которые возникали в местах их обитания. И в итоге эти растения, не имеющие ни ветвей, ни листвы, смогли научиться жить и ежедневно успешно решать задачу по добыванию, накоплению и рациональному расходованию живительной влаги. Думаю, они достойны нашего восхищения.
Чем для кактуса являются колючки?
Колючки кактусов отличаются огромным разнообразием. Бывают острые, как иглы, при этом длинные и короткие. Изогнутые и крючковидные, жёсткие и мягкие, лучистые и переплетенные в клубочки, перистые и волосовидные, больше напоминающие пух. Всех разновидностей и не перечислить. Но, независимо от своего внешнего строения, они играют первостепенную роль в жизни растений семейства Кактусовые.
В первую очередь они служат для впитывания влаги. Ведь в тех местах, где произрастают эти необыкновенные растения, долгими месяцами, а подчас и годами, отсутствуют дожди. Как правило, в пустынях в течение суток наблюдается резкий перепад температур. На исходе ночи может быть всего пару градусов тепла, а в середине дня воздух накаляется до +40-50 градусов. Естественно, что при таких условиях идет интенсивная конденсация водяных паров с образованием обильной росы. Вот именно роса и служит кактусам основным источником влаги.Кактусы способны впитывать воду всей поверхностью стебля, но колючки делают это особенно интенсивно. Они являются видоизмененными листьями, напоминающими микроскопически тонкие трубочки, которые активно всасывают малейшую влагу. Да, с одной капли не напьёшься. Но ведь на одном взрослом кактусе тысячи колючек! И каждая по утрам добывает свою капельку росы. Как говорится, с миру по нитке, т.е. по капле, вот и жажду утолил.
Конечно, в какой-то степени колючки служат и для защиты. Но, поразмыслив, нетрудно догадаться, что в тех местах, где дожди идут раз в несколько лет, животные вряд ли смогут обитать. Поэтому и защищаться особо не от кого. В таких краях растут кактусы с мягкими и тонкими колючками, не представляющими собой особой опасности
Кактусы с крупными и редкими колючками, абсолютно не прикрывающими стебель, являются жителями травянистых мест. Ясно, что эти колючки не могут активно напоить или защитить от палящего солнца. Да и нет в этом необходимости, когда вокруг полно травы и кустарников, дающих благодатную тень. И влаги здесь вполне хватает для нормальной жизни. Засушливый период всегда сменяется сезоном дождей. Поэтому такие вот колючки бывают довольно внушительных размеров и служат исключительно для защиты от травоядных животных. Твердые и острые, они надолго отбивают желание попробовать такой кактус на вкус.
Ещё одна задача колючек – защита стебля от палящего солнца. У некоторых видов кактусов колючки настолько плотно покрывают стебель, что его практически не видно. А есть виды, покрытые густым белым пухом, напоминающим роскошный мех. И белый цвет здесь совершенно не случаен: ведь хорошо известна его способность эффективно отражать свет. Всё это помогает избежать губительного перегрева на солнцепёке. А холодной ночью такая шубка защитит от холода, когда бывают нередкие в этих местах минусовые температуры.
Мир кактусов велик и разнообразен. В течение столетий шел процесс приспособления этих удивительных растений к экстремальным климатическим условиям, которые возникали в местах их обитания. И в итоге эти растения, не имеющие ни ветвей, ни листвы, смогли научиться жить и ежедневно успешно решать задачу по добыванию, накоплению и рациональному расходованию живительной влаги.
Строение и морфология кактусов. Колючки и опушение кактусов
Колючки у них отличаются огромным разнообразием. Бывают острые, как иглы, при этом длинные и короткие. Изогнутые и крючковидные, жёсткие и мягкие, лучистые и переплетенные в клубочки, перистые и волосовидные, больше напоминающие пух. Всех разновидностей и не перечислить. Но, независимо от своего внешнего строения, они играют первостепенную роль в жизни растений семейства .
В первую очередь они служат для впитывания влаги. Ведь в тех местах, где произрастают эти необыкновенные , долгими месяцами, а подчас и годами, отсутствуют дожди. Как правило, в в течение суток наблюдается резкий перепад температур. На исходе ночи может быть всего пару градусов тепла, а в середине дня воздух накаляется до +40−50 градусов. Естественно, что при таких условиях идет интенсивная конденсация водяных паров с образованием обильной росы. Вот именно роса и служит основным источником влаги.
Кактусы способны впитывать воду всей поверхностью стебля, но колючки делают это особенно интенсивно. Они являются видоизмененными листьями, напоминающими микроскопически тонкие трубочки, которые активно всасывают малейшую влагу. Да, с одной капли не напьёшься. Но ведь на одном взрослом кактусе тысячи колючек! И каждая по утрам добывает свою капельку росы. Как говорится, с миру по нитке, т. е. по капле, вот и жажду утолил.
Конечно, в какой-то степени колючки служат и для защиты. Но, поразмыслив, нетрудно догадаться, что в тех местах, где дожди идут раз в несколько лет, животные вряд ли смогут обитать. Поэтому и защищаться особо не от кого. В таких краях растут кактусы с мягкими и тонкими колючками, не представляющими собой особой опасности.
Кактусы с крупными и редкими колючками, абсолютно не прикрывающими стебель, являются жителями травянистых мест. Ясно, что эти колючки не могут активно напоить или защитить от палящего солнца. Да и нет в этом необходимости, когда вокруг полно травы и кустарников, дающих благодатную тень. И влаги здесь вполне хватает для нормальной жизни. Засушливый период всегда сменяется сезоном дождей. Поэтому такие вот колючки бывают довольно внушительных размеров и служат исключительно для защиты от травоядных животных. Твердые и острые, они надолго отбивают желание попробовать такой кактус на вкус.
Фото: И. Лукьянчик, личный архив
Ещё одна задача колючек — защита стебля от палящего солнца. У некоторых видов кактусов колючки настолько плотно покрывают стебель, что его практически не видно. А есть виды, покрытые густым белым пухом, напоминающим роскошный мех. И белый цвет здесь совершенно не случаен: ведь хорошо известна его способность эффективно отражать свет. Всё это помогает избежать губительного перегрева на солнцепёке. А холодной ночью такая шубка защитит от холода, когда бывают нередкие в этих местах минусовые температуры.
А ещё служат украшением, чтобы привлекать любителей-кактусистов. Знаю, звучит смешно, но любители кактусов меня поймут. Ибо разнообразие форм, размеров и оттенков кактусных колючек просто ошеломляет. Приведу лишь несколько примеров. Не могут не восхищать колючки-пёрышки Mammillaria plumosa — эта красотка просто вне конкуренции!
Mammillaria lasiacantha может продемонстрировать целую группу растений с колючками-пёрышками. Как выглядят эти ? Из ареол расходятся тонкие лучики многочисленных колючек, каждая из которых по отдельности напоминает по своему строению пёрышко.
Фото: И. Лукьянчик, личный архив
А Mammillaria bocasana в своей белой пуховой шубке — просто само очарование, Снегурочка, заблудившаяся в жарких широтах. Кстати, о снегах. Впечатляет Mammillaria egregia, в идеальном порядке покрытая белоснежными колючками, напоминающими собой ажурные снежинки. Думаю, достаточно этих описаний, чтобы представить себе неповторимую красоту этих созданий.
Мир кактусов велик и разнообразен. В течение столетий шел процесс приспособления этих удивительных растений к экстремальным климатическим условиям, которые возникали в местах их обитания. И в итоге эти растения, не имеющие ни ветвей, ни листвы, смогли научиться жить и ежедневно успешно решать задачу по добыванию, накоплению и рациональному расходованию живительной влаги. Думаю, они достойны нашего восхищения.
Многие растения имеют шипы или колючки, но все, же для кактусов они более характерны, чем любого другого семейства растений.
У колючек множество форм, цветов и размеров. Они могут быть редкие или густые, прямые или быть загнуты, как крючок, длинные или короткие, жесткие или вообще могут быть похожи на кудрявый волос. Цвет колючек может быть белым, серым, черным, коричневым, желтым, розовым и др.
Opuntia
Колючки служат многим целям, большинство из них защитные.
- Наиболее очевидная цель состоит в том, что бы защитить растение от травоядных. В пустынях и полузасушливых регионах зеленый, сочный кактус может выглядеть как вкусное удовольствие, но шипы могут помочь удержать некоторых едоков в страхе.
- Шипы защищают растение от погодных условий. Они могут обеспечить тень и стать небольшим барьером засушливому ветру. В холодном климате, они помогут удержать вокруг растения снег, под покровом которого можно пережить неблагоприятное время. Кактусы из дождливых тропиков вообще почти не имеют шипов или колючек, например род Epiphyllum, их еще называют кактус-орхидея.
- В тех регионах, где не хватает влаги, но туман является обычным явлением, роса может собираться на колючках и затем стекает по капельно на землю в корневой зоне растения.
- Колючки также могут помочь в размножение растений. Некоторые кактусы производят мало семян. Но они способны размножаться отдельными сегментами — «детками». Сегменты слабо прикреплены друг к другу и растению, они легко «выпрыгивают» и прикрепляются иголками ко всему, с чем соприкасаются – одежда, обувь, кожные покровы, животные и т.д. К такому кактусу относится Cylindropuntia prolifera, еще этот кактус называют Прыгающая Чолья (Jumping Cholla). С помощью этого свойства кактус распространяется в новые области, где он может укорениться и благополучно вырасти до нового взрослого растения.
- Колючки кактуса могут поймать и удержать мусор от других растений. Мусор может создать дополнительную тень или укрыть кактус от ветра, а разлагающийся мусор может обогатить почву.
Прыгающая Чолья (Jumping Cholla)
24.09.2014
Родиной кактусов принято считать Южную Америку и часть Северной. Эволюционно кактусы как представители мира флоры появились приблизительно 40 миллионов лет назад. Они относятся к семейству суккулентных растений. Колючки появились не как декоративный элемент, а со смыслом. Они эволюционировали за многие века и превратились в настоящий орган выживания.
В основном толстом стебле у кактуса сосредоточен стратегический запас питательной влаги. Другая особенность кактуса — невероятно длинные корни, которые уходят под землю и занимают внушительный радиус поверхности в своем ареале произрастания. Поэтому они могут собирать живительную влагу на достаточно большой площади. Не думайте, что кактусам не свойственно иметь листья, как всем известным нам растениям. Просто функцию листьев у него выполняют эти самые колючки — модифицированный вариант листьев. В основе колючек — материал схожий с органическим веществом — хитином.
Кактусы отказались от листьев привычной для нас формы по совершенно объективной причине. Как правило, кактусы произрастают в засушливых местах, а широкие листья стали бы совершенно нерационально и в больших количествах испарять драгоценную воду. Отчасти функции листьев на себя взял толстый мясистый ствол. На его поверхности имеются очень тонкие устьица, которые при необходимости раскрывают свои поры и поглощают необходимый для фотосинтеза углекислый газ.
Другой уникальной особенностью колючек является притягивание к себе при помощи электростатики маленьких капелек воды. Поэтому не всегда нужен дождь, чтобы кактус смог напиться. В том климате, где существуют кактусы, довольно сильно колеблется температура. В воздухе стабильно образуется роса, которая и является постоянным источником влаги для кактусов.
Помимо роли добытчиц воды колючки выполняют и оборонительную функцию. Мало кто из животного и растительного мира приспособился так успешно выживать в пустынных дюнах и многие животные с удовольствием бы полакомились таким сочным растением. И именно тут на защиту встают колючки, с которыми не под силу справиться ни одному животному. Благодаря колючкам кактусы способны быть репродуктивными. Колючки выделяют нектар, привлекающий насекомых, которые и выполняют роль опылителей.
Любопытно, что длина колючек зависит от климатических условий. Чем мягче климат, тем реже колючки. Но они довольно длинные, т.к. на них возлагается только защитная функция. Чем засушливее климат, тем, соответственно, больше и колючек на стволе у кактуса. В колючках содержатся в большом количестве минеральные соли и углекислый кальций. Так, для того, чтобы колючки выросли в почве должно быть достаточное количество кальция. Именно поэтому в землю для выращивания кактусов надо подсыпать старую штукатурку или мраморную крошку.
Кактусы по-прежнему занимают достойное место в коллекциях многих цветоводов и считаются одними из самых необычных растений. Чтобы определиться с выбором оригинальных суккулентов для выращивания, мы предлагаем сначала посмотреть, какие есть виды кактусов и их фото с названиями.
Краткое описание и виды кактусов
Родиной этих экзотических растений является Америка, хотя в природе их можно встретить в пустынных зонах Африки, Азии и даже Европы. Дикие кактусы обычно имеют большие размеры. Они произрастают в знойных областях планеты, широко распространены в Аргентине, Мексике и Чили. Некоторые разновидности кактусов растут в тропиках, а также в прибрежной зоне Средиземного и Черного морей.
Поражают естественные условия их произрастания, которые для кактусов являются весьма привычными:
- Многие виды растут в пустынных регионах с пониженной влажностью. Хотя есть разновидности, которые предпочитают влажные участки, поэтому обитают исключительно в тропиках.
- Кактусы приспособлены к резким перепадам температур, которые в пустынях иногда составляют до 50 °C.
- Чаще всего растения обитают на рыхлых гравийных и песчаных почвах, с низким содержанием гумуса, но зато с большим количеством минералов.
Кактусы имеют необычное строение – мясистый стебель и плотную кожицу. Такая особенность способствует адаптации растения к дефициту влаги. Чтобы предотвратить ее потери у кактусов есть специфические защитные свойства:
- колючки вместо листьев;
- волосяной покров, который притеняет растение от палящего солнца;
- восковой налет предохраняет от испарения влаги;
- ребристый стебель, по желобкам которого к корням стекает утренняя роса;
- длинные корни защищены от пересыхания.
Чтобы возместить отсутствие листьев, у кактусов есть утолщенные мясистые стебли. В большинстве своем они шаровидные, поэтому поглощают свет примерно в таком же количестве, как и листья. Некоторые кактусы имеют ребра, которые способствуют небольшому затенению от солнца.
Мясистое растение, насыщенное водой – это прекрасная добыча для пустынных животных. Чтобы защититься от них, обычный кактус имеет колючки. У некоторых видов они являются естественным прикрытием от солнечных лучей.
По внешнему виду кактусы распределяются на следующие группы:
- кустарники;
- древовидные;
- травянистые;
- лиановидные.
Предлагаем вам ознакомиться с наиболее распространенными среди цветоводов видами кактусов на фото с названиями.
Пустынные и лесные кактусы
В зависимости от места произрастания отличают 2 основные группы кактусов: пустынные и лесные (тропические).
В природе кактусы пустынь растут в знойных пустынных или полупустынных зонах Америки и Африки. Они характеризуются высокой степенью адаптации к условиям окружающей среды, имеют массивные побеги и вытянутые, крепкие колючки.
Пустынные кактусы можно разделить на три типа:
В домашних условиях в период октябрь — март пустынные кактусы лучше вообще не поливать. Для них необходимо постоянное попадание солнечного света, иначе они не будут цвести. Поэтому растения лучше размещать на южных окнах.
Ниже представлены наиболее популярные виды кактусов на фото и их названия на русском языке.
Большинство кактусов являются жителями сугубо засушливых областей пустынь и полупустынь. Но есть виды, которые растут в тропических влажных регионах. Природная среда произрастания лесных кактусов — это тропические зоны Южной Америки, Африки и Австралии.
Размещаясь на деревьях, они снабжаются органическими разложениями. А на скалах цепляются корнями за каменные выступы и довольствуются незначительной долей гумуса. Почти все тропические кактусы характеризуются ампельной формой и длинными, листообразными, свисающими стеблями. Вместо обычных колючек у них есть тонкие волоски.
В домашних условиях в холодный зимний период для лесных кактусов рекомендован ограниченный полив. А жарким летом они нуждаются в обязательном затенении. Лучше всего их размещать на восточных или северных окнах.
Домашние цветущие кактусы
Примерно от половины всех разновидностей цветущих кактусов можно ожидать цветения при достижении ими 3-4 лет. В дальнейшем они способны ежегодно радовать окружающих своими цветами. Большинство кактусов цветет именно весной. Но можно успешно подобрать несколько видов, цветки которых будут украшением интерьера в течение всего года.
Необычные цветки, которые распускаются у некоторых видов кактусов, представлены на фото с названиями.
Чтобы кактус побыстрее зацвел, ему надо создать максимально естественные условия. Чаще всего цветки появляются только на новом приросте. А для его появления кактусу необходим соответствующий уход летом и покой зимой.
- Нужно очень бережно ухаживать за растениями, потому что даже одна поврежденная колючка способна значительно снизить возможность цветения.
- В осенний период необходимо снизить количество поливов, а ближе к зиме совсем их прекратить. Начать полив можно только в марте, сначала опрыскивая кактусы водой.
- В зимний период стоит держать растения в прохладной комнате с приглушенным освещением.
- При зарождении бутонов нельзя пересаживать и удобрять кактусы, иначе есть вероятность остаться без цветения.
Выращивание кактуса в тесном горшочке ускоряет его цветение. При этом желательно не поворачивать его к солнцу разными сторонами, иначе он утратит шанс зацвести.
Виды цветущих кактусов с фото и названиями
Кактус Маммилярия имеет шаровидную форму стебля, зеленого цвета с сизым оттенком, высотой до 25 см. Его характерной чертой являются белые тонкие нити, которые связывают длинные колючки.
Цветки розового или сиреневого цвета размещаются на вершине кактуса. Часто его цветение напоминает венок из цветков.
Кактус Опунция имеет плоские побеги, покрытые острыми колючками. Поэтому, ухаживая за растением, нужно соблюдать большую осторожность. Его колючки легко обламываются и застревают в коже человека. Летом Опунция расцветает оранжевыми большими цветками. Могут завязываться плоды, из которых в Америке готовят различные блюда. Произрастает Опунция в очень разнообразных природных условиях: в тропических и хвойных лесах, пустынях и полупустынях, саваннах, на побережьях морей.
Кактус Пейот из рода Лофофора небольшого размера, серо-зеленого цвета, без колючек. В природе произрастает в Мексике и некоторых штатах США. Любимая среда обитания – мелкий гравий. Верхушка кактуса напоминает сплющенные коренные зубы, а нижняя часть стебля находится под землей. Цветки появляются на вершине, белого или розового цвета. Плоды представляют собой удлиненные ягоды красного цвета, образуются на протяжении всего лета.
Выращивание Пейота в России запрещено законодательством с 2004 года из-за галлюциногенного вещества мескалин, которое содержится в мякоти стеблей растений.
Кактус Цереус – это предмет гордости многих цветоводов. Колоновидный стебель с толстыми выступающими ребрами иногда имеет высоту до 1 м. На ребрах находятся длинные и острые колючки. Летом у Цереуса начинается цветение. Некоторые его виды имеют цветки до 15 см в длину. Интересно, что цветение у разных сортов Цереуса неодинаковое. Одни сорта цветут днем, а другие – ночью.
Кактус Эхинопсис в переводе с греческого обозначает ежеподобный. Растение отличается зеленым шаровидным стеблем с мощными ребрами и короткими колючками. В дальнейшем стебель может стать цилиндрическим. Крупные воронковидные цветки могут иметь диаметр до 20 см, бывают белого, красного или розового цвета. Они начинают распускаться вечером, и к полуночи их нежный аромат становится очень сильным. Цветение начинается весной и заканчивается осенью. Цветки держатся на стебле в течение 2-3 дней.
Кактус Гимнокалициум переводится с греческого, как голая чашечка. Кактус шаровидной формы, для которого свойственны верхушечные цветки с длинной трубкой без волосков и колючек.
В его стеблях нет хлорофилла, поэтому они бывают желтого, красного, розового цвета. По ребристой поверхности имеются поперечные бугорки. Кактус относительно рано начинает цвести, в 3-4 летнем возрасте.
Отдельно стоит сказать про суккулент Эуфорбия из семейства Молочайные, который еще называют кактус Молочай. Это кустарник с небольшими листьями и яркими оригинальными соцветиями. Если правильно ухаживать за растением, на нем может одновременно расцвести около 25-30 соцветий. В природе Молочай распространен на всех континентах. В России его можно увидеть вдоль берегов рек, возле дорог и на полях.
В Молочае содержится ядовитый млечный сок. Он может спровоцировать ожоги кожи и слизистых оболочек, а также нарушение функций пищеварительного тракта при попадании в желудок.
Молочай неприхотлив к условиям содержания, в течение всего времени имеет декоративный вид. В зимний период растение нужно поставить в прохладное помещение и не поливать, чтобы не допустить загнивание корней.
Десятка самых красивых кактусов — видео
Кактус — это одно из самых удивительных растений, которое может выживать в самых засушливых районах Земли. Родиной кактусов называют Южную и часть Северной Америки. Строение кактусов помогает этим растениям выживать в условиях жёсткой нехватки воды.
У большинства кактусов имеется довольно толстый основной стебель, в котором и хранится стратегический запас воды. Кактус имеет ещё одну особенность строения — очень длинные корни. Но самое удивительное в кактусах, это их колючки, которые покрывают стебель растения и являются некой модификацией листьев, наличие которых свойственно всем растениям. Кактусы отказались от листьев, так как они просто будут испарять столь нужную в условиях произрастания кактуса влагу. Но как кактус обходится без листьев? Их функцию частично взял на себя стебель, который оснащён устьицами, которые находятся в закрытом состоянии и поглощают необходимый углекислый газ. Без углекислого газа невозможен жизненно важный для растений процесс фотосинтеза.
Помимо защиты от лишнего испарения влаги, колючки, напротив, помогают кактусу добывать столь необходимую воду. Первоначальную функцию добычи влаги обеспечивают корни кактуса, которые очень длинные, но расположены в высших слоях почвы. За счёт очень длинных корней, кактус охватывает большую площадь почвы, и может впитывать максимально много влаги. Но, вот только дожди в засушливых районах проходят крайне редко, и иногда не промачивают почву до необходимой глубины. В такой ситуации, кактус, не имея колючек просто погиб бы. Все дело в том, что колючки обладают уникальной способностью притягивать малюсенькие капельки воды электростатически. При этом не обязательно ждать дождя. Колебания температур в тех местах, где произрастают кактусы, довольно высоки, поэтому в воздухе образуется обильная росса, которая и является основным источником живительной влаги.
Кактус побеспокоился о своей безопасности, обзаведясь колючками. Так как в кактусе хранится большой запас воды, которая находится в особом дефиците в пустынях, то многие животные не прочь полакомится таким сочным плодом. Именно здесь на защиту этого растения становятся большие колючки, с которыми ни одно животное не может справиться.
Так же, колючки помогают кактусу в процессе опыления. Они выделяют особый нектар, который привлекает насекомых опылителей. Это обеспечивает процесс размножения кактусов.
Если кактус растёт в довольно мягком климатическом поясе, где влаги достаточно, то колючки на нём довольно редкие и очень длинные. В таком случае на них возлагается только защитная функция. Чем больше кактус нуждается в влаге, тем больше на его стволе будет колючек.
Рекомендуем также
Как приспособленность кактуса к среде обитания помогает ему выживать?
Кактус относится к самому непривередливому растению, которое способно выживать в самых разнообразных условиях. Причиной этому является не только умения запасать в своем стебле огромное количество влаги и рационально её расходовать, но и множество других факторов, рассмотрев которые мы сможем понять секреты приспособленности кактуса.
Содержание:
Строение кактуса
Смена климатических особенностей повлияла на строение кактусов. В процессе своего развития у него выработались приспособления накоплять влагу и экономно её расходовать. Отсюда и сочный стебель растения, отсутствия листьев, которые поглощают большинство запасов воды и полезных микроэлементов. Однако кактусы имеют общие черты с обычными растениями. Что же тогда их отличает и выделяет с общей массы культур? Для выяснения этого рассмотрим морфологические особенности их строения.
Корень. Кактусы имеют утолщенный стержневидный корень. Постепенно углубляясь, он образовывает дополнительные корневые нити, создавая мощную корневую систему. Именно она служит складом влаги и полезных питательных веществ. Даже утреннею росу тонкие корни способны втягивать в себя, находясь на глубине 15-20 см.
Стебло. Кактусы имеют несколько видов стебла: наземный побег, деревянистый стебель, сочная и безлистая основа. Ребра, сосочки с колючками и бугорки – это зачатки листьев. Они предотвращают чрезмерный перегрев стебла на солнце, образовывая в промежутках тень. В стволе кактуса находятся хлоропласты с хлорофиллом, которые вследствие распада способствуют фотосинтезу. Однако этот процесс происходит не днем, а ночью, что существенно отличает их от других растений.
Ареолы – это укороченные боковые почки, из которых прорастают колючки. Они бывают разные по цвету, форме. Благодаря колючкам растение поглощает из воздуха влагу, защищает стебло от холода и жары, а также от животных.
Цветы у кактусов разные. Они могут быть трубчатые, сидячие, обоеполые. Самый большой цветок у Гилоцереуса Многокорешкового – 30 см. Цветут кактусы от нескольких минут до одной недели.
Благодаря морфологическим особенностям, кактусы приспосабливаются к среде обитания. Их корневая система поглощает столь необходимые питательные вещества и влагу, а стебло защищает от воздействия факторов внешней среды.
Среда прорастания суккуленты
Принято считать, что кактусы могут расти только в пустыне. Однако это не так. Колючие растения можно встретить везде, и повсюду они приспособятся к конкретным условиям. Рассмотрим некоторые примеры.
- Горные области. Кактусы в высокогорьях подвергаются сильному солнечному облучению, частым перепадам температуры и мощным ветрам. Почва здесь неспособна длительное время удерживать воду, поэтому среди разнообразия кактусов самым приспосабливаемым является Лобивия.
- Равнинные пустыни. Кактусы очень любят пустыни, только такие в которых долгие месяцы сильного зноя смениваются проливными дождями. За этот период кактусы успевают накопить влагу, столь необходимую для жизни во время следующих засушливых месяцев.
- В лесах и джунглях также можно встретить кактусы. В большинстве случаев это кактусы-паразиты. Они живут на стебле других растений. Это род Шлюмбергера, Эпифиллюм, которые поселяются на кронах зеленых и мощных деревьев.
- В искусственной среде могут жить практически все виды кактусов. Главный принцип при уходе за ними – правильный полив, температурный режим и удобрения.
Вредные условия для кактусов
То, что большинство кактусов любят солнце – миф. Всего лишь 70% видов переносят попадание прямых солнечных лучей, остальные любят притемненные места. Поэтому многое растения гибнут, когда их высаживают на солнечные участки или выставляют на хорошо освещенные подоконники. Оптимальным вариантов их искусственного прорастания являются восточные части помещения, где яркое солнце сменивается умеренным притенением.
Второе, чего не любят кактусы – это резких перепадов температуры. Растение способно выдержать температуру от -10 до +35 градусов. Однако, если такие изменения слишком резкие, кактусы могут погибнуть. Смена климатических условий должна быть постепенной.
Третий враг кактусов – избыток влаги. Колючая культура живет за счет поглощения влаги из воздуха. Однако её избыток порождает грибок и бактерии. Поэтому кактусы любят хорошо проветриваемые места. Не стоит часто их опрыскивать и поливать. Достаточно раз в день проветрить квартиру.
Это три вредоносных фактора, которые препятствуют нормальному росту кактуса. Если сбалансировать освещение, температуру и влажный режим, растение не только будет хорошо развиваться, но и порадует своим цветением.
Как ухаживать за кактусами:
Кактус — Биология кактусов — Стебли, цветы, виды и растения
Кактусы — многолетние растения. Их стебли мясистые или сочные, цилиндрические или приплюснутые. Стебли зеленого цвета и фотосинтезируют, обычно выполняя эту функцию вместо листьев, количество которых значительно сокращено или даже отсутствует у большинства зрелых кактусов. Большинство видов кактусов хорошо защищены острыми щетинками и шипами, которые служат отпугиванием большинства травоядных.
Стебли кактусов имеют на своей поверхности многочисленные подушкообразные или ямчатые структуры, известные как ареолы, из которых обычно выходят скопления шипов.С точки зрения биологии развития ареолы обычно интерпретируются как не полностью развитые подмышечные стволовые ветви. Колючки — это на самом деле видоизмененные листья. Ареолы также могут быть защищены крючковидными зазубринами, известными как глохидии. Корни кактусов неглубокие и могут широко распространяться в почве .
Цветки кактусов обычно идеальные (обоеполые), содержащие как мужские репродуктивные органы (тычинки), так и женские части (пестик). Цветки встречаются поодиночке, а не группами, хотя на кактусе может присутствовать много отдельных цветков одновременно.Цветки у большинства видов кактусов большие и эффектные, они могут быть белого, красного, розового, оранжевого или желтого цвета, но не синего цвета. Чашелистики чашечек имеют форму лепестков цвета и в сочетании с многочисленными лепестками образуют привлекательный, часто богато ароматный, нектарообразующий цветок , предназначенный для приманки таких опылителей, как ястребиная моль . пчелы , летучих мышей и птиц , особенно колибри и маленьких голубей.Плод — многосемянная ягода.
Кактусы являются ксерофитными растениями, что означает, что они физиологически и морфологически приспособлены к преодолению крайнего дефицита воды в засушливых средах обитания, таких как пустыни. Ксерофитные приспособления кактусов включают: (1) их сочные, водоудерживающие стебли, (2) толстую восковую кутикулу и небольшое количество листьев или их отсутствие, что значительно снижает потери воды при транспирации , (3) фотосинтетические стебли. , поэтому листья не обязательны для выполнения этой функции, (4) стебли цилиндрической или сферической формы, что уменьшает поверхность до соотношения объема и и помогает сохранять влажность, (5) устойчивость к высоким температурам ткани , (6) защита биомассы и запасов влаги от травоядных с помощью мощных колючек, (7) физиологическая устойчивость к длительным периодам засухи и (8) периодический характер роста, продуктивности и цветения, который использует доступность влаги в течение короткого сезона дождей, в то время как растение остается бездействующим в более засушливое время года.
Кактусы обладают так называемым метаболизмом крассуло-кислоты , при котором атмосферный углекислый газ поглощается только ночью, когда устьица открыты. Углерод Диоксид фиксируется в четырехуглеродные органические кислоты, а затем может высвобождаться внутри растения, чтобы фиксироваться в сахаре посредством фотосинтеза , когда солнце светит в дневное время. Поскольку эта система позволяет держать устьицы плотно закрытыми в течение дня, метаболизм крассулоидной кислоты является эффективным способом экономии воды в засушливых условиях.
Кактус опунции в национальном парке Биг-Бенд, штат Техас. Опунция — единственный широко распространенный восточный кактус в США. Его можно найти на севере до южного Онтарио. Фотография Роберта Дж. Хаффмана. Публикации полевых знаков. Воспроизведено с разрешения автора.
Некоторые виды растений в засушливых местообитаниях, не относящиеся к кактусам, тем не менее, очень похожи по внешнему виду (по крайней мере, за исключением их цветов и плодов, которые всегда характерны для разных семейств растений).Это результат конвергентной эволюции, аналогичного эволюционного развития неродственных видов или семейств, которые подвергаются сравнимым типам селективного давления окружающей среды. Некоторые виды молочайов (семейство Euphorbiaceae ), которые растут в засушливых местах обитания, обычно считаются неботаниками кактусами, хотя между ними нет никакого родства.
Структура и функции корня — кактусы
Джозеф Г. Дубровский и Гретхен Б. Норт
Введение Структура
Первичная структура Вторичная структура Типы корней Развитие и рост Неопределенный Рост корней Определенный рост корней Боковое развитие корней Адаптация развития корневой системы к пустыням и другим засушливым средам Распределение корней в почве Воздействие окружающей среды на развитие корней Адаптация к развитию Поглощение воды и минералов Поглощение корней Гидравлическая проводимость Поглощение минералов
Микоризные и бактериальные ассоциации. Заключения по углеродным отношениям и будущие перспективы. Цитированная литература
.Введение
С первых моментов жизненного цикла растения, включая прорастание, корни необходимы для поглощения воды, получения минералов и закрепления растений.Эти функции особенно важны для кактусов, потому что и пустынные виды, и эпифиты семейства кактусов сталкиваются с ограниченными и непостоянными почвенными ресурсами, сильными ветрами и часто каменистыми или песчаными местами обитания. Цели этой главы — сделать обзор литературы по корневой биологии кактусов и представить некоторые недавние открытия. Сначала рассматриваются структура, рост и развитие корней, затем анализируются структурные и эволюционные адаптации к иссушающей среде, такой как пустыни и кроны тропических деревьев, и, наконец, исследуются функции корней как органов поглощения воды и минералов.
Конструкция
Корни кактуса имеют менее специфическую структуру, чем их побеги. Тем не менее, структурные свойства корней имеют основополагающее значение для способности кактусов быстро впитывать воду и питательные вещества, а также переносить засуху и восстанавливаться после нее. Понимание взаимосвязи между корневой структурой и функцией важно для понимания того, как кактусы могут занимать одни из самых сухих и бедных питательными веществами местообитания на Земле.
Первичная структура
Во время эмбриогенеза образуется зародышевый корень или корешок.У большинства видов кактусов корешок относительно небольшой; например, у Echinocactusplatyacanthus длина корешка 320 мкм с компактным корневым покровом из четырех слоев клеток, покрывающим верхушку (Lux et al. 1995). Точно так же небольшой корешок является типичным признаком Astrophytum myriostigma, Thelocactus bicolor (Engelman 1960) и Stenocereusgum-mosus (Дубровский 1997b). Меристематическая активность на вершине корешка начинается примерно через 12 часов после выхода корешка из семенной оболочки S. gummosus и Fero-cactuspeninsulae var.townsendianus (Дубровский 1997б). В результате активности апикальной меристемы корня корни растут в длину и формируются первичные ткани корня (Esau 1977). Организация корневой апикальной меристемы была полностью проанализирована для Opuntia basilaris (Freeman 1969) и проиллюстрирована для нескольких других видов. Корни большинства кактусов, по-видимому, имеют закрытую апикальную организацию, в которой каждая ткань прослеживается до исходных клеток на верхушке, как это видно для O. basilaris (Freeman 1969), O. arenaria (Boke 1979) и E.platyacanthus (Люкс и др., 1995).
Вероятно, наиболее изученным видом в отношении развития и структуры корней является O. ficus-indica. Радиальный рисунок первичной корневой структуры у O. ficus-indica существенно не отличается от такового у большинства других двудольных видов (North and Nobel 1996). У этого вида внешняя ткань — эпидермис — состоит из компактных клеток, некоторые из которых образуют корневые волоски (рис. 3.1A). В основе эпидермиса лежит комплекс корковых тканей, который включает гиподерму (самый внешний кортикальный слой), собственно кору и энтодерму (самый внутренний слой кортикальных клеток).Тканевый комплекс, расположенный кнутри от эндодермы, представляет собой сосудистый цилиндр. Он состоит из двух- или трехклеточного перицикла и сосудистой системы, состоящей из ксилемы, флоэмы и сосудистой паренхимы. Корневая сосудистая сеть представляет собой полиарх, обычно с пятью-семью полюсами ксилемы у цилиндропунций (Hamilton, 1970) и с четырьмя-восемью полюсами ксилемы у плоскостопников (Freeman 1969). Сердцевина состоит из клеток паренхимы, как видно у O. basilaris
.(Freeman 1969). Иногда слизистые клетки обнаруживаются в первичном корне (Hamilton 1970).
Дифференциация первичных тканей начинается вскоре после остановки деления клеток в меристеме. У O. basilaris протофлоэма впервые проявляется в 340 пм от места соединения корневой шляпки и тела корня; протоксилема впервые проявляется в 500 часов и полностью дифференцируется в 1400 часов. Полоски каспарина в энтодерме возникают в 500 м от стыка. Метаксилема начинает развиваться у основания переходной зоны (область между корнем и гипокотилем) через 4–5 дней после прорастания, а затем может быть обнаружена 1.2 мм от верхушки корня (Freeman 1969). Развитие первичной ткани происходит необычно быстро, так как уже через 6 дней после прорастания клетки перицикла начинают продуцировать перидерму (Freeman 1969), которая является первой вторичной тканью, развивающейся в корнях платиопунции.
Вторичная структура
У O. ficus-indica, Ferocactus acanthodes и двух эпифитных кактусов, Epiphyllum phyllanthus и Rhipsalis baccifera, слои перидермы (радиально уплощенные клетки сразу за перициклом) хорошо развиты на расстоянии примерно 150-200 мм от кончика корня у молодых корней.Даже молодые сеянцы цилиндропунций имеют корни с несколькими пробковыми (пробкованными) слоями (Hamilton 1970). Такие слои более многочисленны и сильнее пробуренизированы ближе к кончикам корней, переживших засуху, чем в случае корней хорошо поливаемых растений (North and Nobel 1992). Сзади от кончика корня, в регионах возрастом примерно от 2 до 4 месяцев, кора, внешняя по отношению к перидерме, отмирает и отслаивается (рис. 3.1B), процесс, который также ускоряется высыханием почвы. На более позднем этапе развития самые внешние слои перидермы также сбрасываются, поскольку сосудистый цилиндр увеличивается из-за вторичного роста.Для эпифита R. baccifera радиальные трещины открываются во внешних пробуренных слоях перидермы по мере набухания корней при повторном поливе после засухи, тем самым увеличивая поглощение воды (North and Nobel 1994).
Внутри сосудистого цилиндра большинства корней кактусов вторичный рост дает клиновидные участки сосудов и волокон, разделенных лучами паренхимы (рис. 3.1C). У некоторых видов, включая плоскостопие, такие как O. ficus-indica, в лучах паренхимы развиваются большие слизистые клетки, что может иметь последствия для регулирования водных отношений внутри сосудистого цилиндра (Preston 1901b; Gibson 1973; North and Nobel 1992; Loza-Cornejo и Terrazas 1996).Другими характеристиками, связанными с паренхимой вторичной ксилемы, могут быть наличие кристаллов оксалата кальция (рис. 3.1D), накопление крахмала и развитие сочности. Что касается самих сосудов ксилемы, вторичный рост приводит к почти
Рис. 3.1. Медианные поперечные срезы (A) корня Opuntia ficus-indica возрастом 1 месяц, демонстрирующие ткани первичного корня; (B) трехмесячный корень Epiphyllum phyllanthus с отделением коры от перидермы; (C) трехмесячный корень O.фикус индика, показывающий вторичный рост; и (D) 5-месячный корень Rhipsalis baccifera, стрелка указывает на кристалл оксалата кальция. Показаны типы клеток: эпидермис (ep), гиподерма (h), кора (c), энтодерма (en), перицикл (p), перидерма (per) и ксилема (x). Масштабные полосы: A = 50 пм, B = 500 пм, C-D = 100 пм.
Рисунок 3.1. Медианные поперечные срезы (A) корня Opuntia ficus-indica возрастом 1 месяц, демонстрирующие ткани первичного корня; (B) трехмесячный корень Epiphyllum phyllanthus с отделением коры от перидермы; (C) трехмесячный корень O.фикус индика, показывающий вторичный рост; и (D) 5-месячный корень Rhipsalis baccifera, стрелка указывает на кристалл оксалата кальция. Показаны типы клеток: эпидермис (ep), гиподерма (h), кора (c), энтодерма (en), перицикл (p), перидерма (per) и ксилема (x). Масштабные полосы: A = 50 пм, B = 500 пм, C-D = 100 пм.
трехкратное увеличение среднего диаметра сосудов для акантодов O. ficus-indica и F7 и семикратное увеличение количества сосудов в течение 12 месяцев роста (North and Nobel 1992).Для эпифитов E. phyllanthus и R. bac-cifera средний диаметр сосудов увеличивается лишь незначительно в течение 3 месяцев роста, но количество сосудов также увеличивается примерно в десять раз (North and Nobel 1994). Такое увеличение диаметра и количества сосудов сопровождается значительным увеличением скорости переноса воды в ксилеме (North and Nobel 1992, 1994).
Типы корней
Различные типы корней можно классифицировать в зависимости от их происхождения. Например, корень, который развивается из зародышевого корешка, называется первичным корнем.Позже, когда первичный корень достигает определенной длины, образуются боковые корни. Любой корень, образованный на другом корне, считается боковым корнем. Когда корень образуется на органе, отличном от корня, он называется придаточным корнем. Кладоды O. ficus-indica легко образуют придаточные корни на ареолах или рядом с ними (Fabbri et al. 1996; Dubrovsky et al. 1998b), что отражает локализованную активность в сосудистом камбии (Villalobos 1995). У Перескии придаточные корни могут формироваться на черешках листьев (Carvalho et al.1989). Придаточные корни образуются вдоль стеблей многих полегающих, распростертых и эпифитных кактусов, у большинства из которых никогда не развиваются удлиненные первичные корни (Гибсон и Нобель, 1986). Придаточное укоренение упавших сегментов стебля позволяет пустынным видам, таким как O. bigelovii, размножаться вегетативно, а большая емкость таких укоренившихся сегментов по хранению воды обеспечивает большую засухоустойчивость, чем в случае гораздо меньших саженцев. Для эпифитных кактусов придаточное укоренение вдоль стеблей может улучшить закрепление в пологе и позволяет смещенным сегментам стебля укорениться там, где они приземляются на виды-хозяева (Andrade and Nobel 1997).Способность образовывать придаточные корни также полезна для клонального размножения O. ficus-indica и других агрономических видов (Le Houérou 1996).
Корни кактуса также можно классифицировать по их функции и положению в корневой системе. Столетие назад Карлтон Престон из Гарвардского университета дал определение закрепления корней в сравнении с поглощающими корнями у разных видов кактусов и обнаружил некоторые анатомические различия в этих типах корней, связанные в первую очередь с толщиной сосудистого цилиндра (Preston 1900, 1901b).Уильям Кэннон из Ботанической лаборатории пустыни также использовал эти термины, заявив, что закрепляющиеся корни могут быть: (1) вертикально ориентированными, глубоко проникающими, стержневыми корнями; или (2) горизонтально ориентированные опорные корни (Cannon 1911). Кэннон разделил поглощающие корни на две категории: (1) веревочные корни и (2) нитевидные относительно тонкие корни (Cannon 1911). Эта функциональная описательная классификация не является абсолютной, потому что каждый корневой тип может одновременно выполнять несколько функций (Preston 1900; Cannon 1911).
Два других типа корней с морфологическими модификациями — это суккулентные корни и клубневые накопительные корни, каждый из которых может иметь некоторые характеристики другого. Кэннон (1911) сообщил о мясистых корнях O. vivípara и впервые обнаружил способность корней некоторых видов кактусов сохранять воду. Толстые суккулентные корни (которые иногда включают зону перехода гипокотиль-корень) можно найти у небольших кактусов, таких как виды Ariocarpus (Britton and Rose 1963; Bravo-Hollis and Sanchez-Mejorada 1978), Aztekium (Porembski 1996), Leuchtenbergia ( Бриттон и Роуз, 1963) и Лофофора (Нобель, 1994).У столбчатого кактуса Pachycereuspringlei мясистый стержневой корень у основания может достигать 18 см толщиной (Ю. Г. Дубровский, неопубликованные наблюдения). Суккулентность развивается во вторичной ксилеме у Maihuenia patogonica, Nyctocereus serpentinus, Opuntia macrorhiza, O. marenae, Pereskia humboldtii, Pterocactus tuberosus и Tephrocactus russellii, а также в тканях коркового слоя почвы у Neoevansia. Как правило, емкость (емкость) воды в корнях кактусов относительно мала по сравнению с побегами (Nobel 1996).Однако для суккулентных корней емкость больше, чем для несуккулентных корней, и может быть сопоставима с емкостью паренхимы, запасающей воду в стеблях. Ткань, запасающая воду в суккулентных корнях, способна противостоять высокой степени обезвоживания без необратимых повреждений, а также может помочь предотвратить потерю воды и уменьшить усыхание корней во время засухи.
В корнях кактусов не только накапливается вода, но и накапливается крахмал. Для размещения запасов крахмала корни некоторых видов приобретают отчетливую морфологию.Относительно большой подземный корень-хранилище характерен для кактусов, которые являются геофитами; такие корни дают надземные однолетние побеги, которые сморщиваются и погибают во время засухи и восстанавливаются на следующий год, когда появляется вода (Гибсон 1978; Гибсон и Нобель 1986). Типичными геофитами в Северной Америке являются виды Neoevansia, O. chaffeyi, Peniocereus и Wilcoxia, а в Южной Америке — Pterocactus tuberosus (Гибсон, 1978). Клубневые корни Wilcoxia poselgeri и W. tamaulipensis характеризуются паренхимой, запасающей крахмал, в первую очередь в коре головного мозга, а также клетками слизи в сердцевине, коре и комплексе сосудистой ткани (Loza-Cornejo and Terrazas 1996).Клубневые корни могут быть довольно крупными; например, Peniocereus greggii вырастают до 60 см в диаметре, от 15 до 20 см в длину и имеют вес от 27 до 56 кг (Britton and Rose 1963). Негеофиты также могут образовывать один или несколько клубневидных или клубневидных корней. Группы клубнеобразных корней диаметром от 1 до 2,5 см встречаются у O. arbuscula (Cannon 1911), O. marenae и O. reflexispina (Felger and Moser 1985). Единичные клубневидные стержневые корни встречаются у других негеофитных видов, таких как Ancistrocactus megarhizus (Britton and Rose 1963), Escobaria henricksonii (Glass 1998), Thelocactus mandragora (Bravo-Hollis и Sanchez-Mejorada 1978) и T subter-raneus ( Хиггинс 1948).
Другой специализированный тип корней — воздушные корни — редко образуются у пустынных кактусов. Однако воздушные корни S. gummosus могут встречаться в пустыне Сонора (Дубровский, 1999). У этого вида опадающие стебли, образующие придаточные корни, когда ветви касаются почвы. Воздушные корни могут развиваться до такого контакта на нижней части выпуклого стебля или на других участках стебля (рис. 3.2). Эти корни короткие, сочные, а иногда и сильно разветвленные, со вторичным ростом и могут достигать 3–4 мм и более в диаметре (Дубровский, 1999).Возможная роль таких корней в поглощении росы еще предстоит изучить. В тепличных условиях O. arenaria также способна образовывать многочисленные воздушные корни (Boke 1979). У эпифитных и вьющихся видов развитие воздушных корней является обычным явлением, как и у растений из родов Epiphyllum, Hylocereus и Selenicereus (Bravo-Hollis and Sánchez-Mejorada 1978).
Корневые системы могут состоять из нескольких различных типов корней и во многих комбинациях. Тем не менее, выделяются три основных морфологических образца корневой системы
- Рисунок 3.2. Воздушные корни на побеге Stenocereus gummosus в пустыне Сонора.
(Кэннон 1911; Гибсон и Нобель 1986). Первый тип состоит из стержневого корня с небольшим количеством боковых корней или без них, как видно у геофитов и видов с сочными корнями, например, у родов Lobivia и Lophophora (Гибсон и Нобель, 1986). Второй тип корневой системы состоит из стержневого корня и горизонтальных подповерхностных боковых корней и / или придаточных корней, как это происходит у большинства столбчатых кактусов и видов Ferocactus (Cannon 1911; Gibson and Nobel 1986).Третий тип не имеет стержневого корня и состоит из корней разной длины, при этом у мелких видов обычно имеется множество разветвленных корней непосредственно под побегом, а у более крупных видов обычно длинные подповерхностные корни отходят на некоторую длину от побега, как это видно у некоторых видов растений. Опунция (Гибсон и Нобель, 1986).
Развитие и рост
Развитие и рост корней важны как на ранних стадиях жизненного цикла растения (особенно для укоренения рассады), так и позже, поскольку для продолжения роста побегов требуется, чтобы корни вторгались в новые области для получения воды и питательных веществ.Увеличение площади поверхности корня является результатом двух процессов: (1) удлинение корня, которое включает производство клеток апикальной меристемой корня; и (2) ветвление корней или образование боковых корней. Клетки в апикальной меристеме корня могут пролиферировать в течение неопределенного периода времени, демонстрируя неопределенный рост, или они могут потерять такую способность через ограниченный период, демонстрируя определенный рост. Количество и характер ветвления корней частично зависят от того, характеризуются ли основные корни неопределенным или определенным ростом.
Индетерминантный рост корня
Неопределенный рост корней обычен у большинства цветковых растений, включая кактусы. Например, придаточные корни Opuntia ficus-indica характеризуются неопределенным ростом, поскольку производство клеток апикальной меристемой корня продолжается в течение относительно длительного периода. Кончики основных корней O. ficus-indica обычно отмирают через несколько месяцев роста; однако смерть наступает быстрее в сухой почве, чем во влажной (Дубровский и др., 1998b; Г.Б. Норт, неопубликованные наблюдения). Анализируя длину клеток вдоль корня, можно определить три основные корневые зоны O. ficus-indica: (1) меристема (где клетки относительно малы и находятся в цикле клеточного деления), (2) зона растяжения ( где клетки начинают и почти завершают быстрое удлинение), и (3) зона дифференцировки (где клетки завершают свое удлинение и начинают приобретать определенные тканевые характеристики). Апикальная меристема главного придаточного корня O. ficus-indica относительно велика — в среднем 1.1 мм длиной — состоит из 82 кортикальных клеток в клеточном файле (Дубровский и др., 1998b), что сопоставимо с корневой меристемой большинства культурных растений. Длина растущей части корня (меристема и зона растяжения) у этого вида составляет 5-7 мм. Первичный корень вида Pachycereus pringlei пустыни Сонора демонстрирует неопределенный рост только
.Продолжить чтение здесь: Таблица
Была ли эта статья полезной?
Как выживает кактус в пустыне?
Способность кактуса выживать в пустыне без воды и в суровых погодных условиях круглый год ставит многих людей в тупик.Я провел несколько глубоких исследований по этой теме, пытаясь понять эту тайну. Я собрал эту статью на основе научных фактов и рад поделиться с вами информацией.
Как кактусу удается выжить во враждебном климате пустыни? Кактус выживает в пустыне, используя технику адаптации. Листья, корни и стебли этого растения адаптировались к пустыне, чтобы позволить ему впитывать и сохранять воду.
Наука, лежащая в основе того, как кактус может процветать в пустыне, в то время как другие растения — нет, понять непросто.Читайте дальше, чтобы лучше понять, как растение приспосабливается к пустынной среде.
Методы адаптации кактусовКактус — одно из немногих легко узнаваемых растений на планете. Это растение является основным продуктом многих мультфильмов из-за его уникальных особенностей. Существует более 2000 видов этого растения, разбросанных по пустыням по всему миру.
Люди веками использовали некоторые виды этого растения из-за их лечебной ценности и в качестве источника пищи.Это растение также может служить отличным садовым или домашним растением.
Растение ежегодно привлекает туристов в пустыню своими необычными формами и красивыми цветами. Это растение родом из Африки, Америки, Австралии и Европы, и в пустынной среде существует множество различных видов.
Удивительно, как кактус может жить до 200 лет в жарком климате пустыни, верно? Благодаря своим адаптационным возможностям растение не только способно выживать, но и процветать в окружающей среде.
Такие характеристики, как колючки, мелкие корни, устьица на стебле и восковая кожица, делают растение резервуаром, несмотря на суровый климат.
1. Колючки вместо листьевУ растений нет настоящих веток или листьев, как у других растений. Вместо этого у кактусов есть модифицированные листья, известные как колючки. На ветвях кактуса есть небольшие шишки, известные как ареолы, и именно здесь от растения прорастают шипы.
Это вызывает вопрос, как растение может осуществлять фотосинтез без листьев.Что ж, стебли растений — это то, что проводят фотосинтез для этих растений по сравнению с другими растениями, у которых листья выполняют эту процедуру.
Следовательно, кактусу не нужны листья для фотосинтеза, как другим растениям. Дополнительным преимуществом этого является то, что в пустыне много солнечного света, поэтому стебли легко получают доступ к солнечному свету.
Колючки играют важную роль в предотвращении испарения воды.
Итак, как кактус осуществляет фотосинтез летом?
Летом большинство пустынных кустарников опадают и прекращают фотосинтез.Не кактус. Завод продолжает производить еду, и поэтому вы увидите, как кактус стоит высоко даже в жаркие летние месяцы.
Колючки кактуса 2. Роль, которую играют колючки в выживании кактусаУлавливание воздуха для уменьшения потери влаги
Колючки создают буфер, задерживающий воздух вокруг позвоночника. Улавливание воздуха необходимо для ограничения воздушного потока; в противном случае вода может вытечь из растения в процессе.
Буфер содержит влажный воздух, который играет жизненно важную роль в предотвращении испарения воды с растений в жаркую пустыню.
Сбор воды для выживания
Чилийская пустыня Атакама — одна из самых засушливых пустынь на земле. Однако в ранние утренние часы в этой пустыне бывает сильный туман. Местные жители называют густую росу «каманчака».
Как только роса из тумана оседает на позвоночнике, она растворяется в воде, а затем капает на землю внизу.Затем корни кактуса впитывают эту воду, чтобы питать растение и поддерживать его жизнь.
Шипы также имеют иерархическую структуру канавок. Уникальные бороздки, которые помогают кактусам собирать воду.
Защита от палящего палящего солнца пустыни
Может показаться, что хребет кактуса не дает много тени, потому что у него тонкий радиус. Однако хвоя имеет густую популяцию, и на одном растении их тысячи, и на это есть причина.
Плотное население служит цели покрытия как можно большей площади поверхности. Таким образом, оттенок, который создают эти колючки, защищает растение от потери влаги.
Хребет кактуса дает растению теньЗащита от хищников
Пустыня полна травоядных животных, которые с удовольствием поедают растения. Шипы колючие и могут проткнуть кожу, поэтому они отлично подходят для отпугивания этих животных.
3. Мелкие корневые системы для быстрого впитывания водыВ пустыне время от времени идут дожди. У кактусов неглубокие корни, которые впитывают воду из земли.
У растения также появляются временные корни, когда земля становится влажной, чтобы впитать много воды во время дождей. Кактусу требуется всего около двух часов, чтобы вырастить эти корни. После прекращения дождей корни засыхают.
В дополнение к корням, которые расположены близко к земле для максимального поглощения воды, корни также удлиняются, чтобы покрыть большую площадь.После приема воды корни транспортируют эту воду к стеблям для хранения.
4. Устьица на стержне для предотвращения испаренияНекоторые растения, такие как кактус сагуаро, могут хранить до 4200 фунтов воды.
Вам интересно, как кактус может накапливать воду в жаркую пустынную погоду, которая в противном случае могла бы способствовать испарению?
Ну вот как.
У каждого растения на листьях есть устьица для поглощения углекислого газа.Вместе с солнечным светом и водой растения используют газ для производства пищи в процессе, известном как фотосинтез.
Когда растение вдыхает углекислый газ, оно также выдыхает кислород и при этом теряет много влаги. Потеря влаги не должна иметь большого значения для растений, которые растут в климате с регулярными дождями, но с кактусами, растущими в пустыне, это совсем другая история.
Пустынным растениям необходимо сберегать как можно больше воды для выживания в периоды отсутствия дождя.Помните, что в пустыне дождь идет только раз в долгое время.
По этой причине растения осуществляют фотосинтез только в ночное время. Ночью температура намного ниже.
Для фотосинтеза нужен солнечный свет. Так как же растение может выполнять этот процесс, если устьица одни в ночное время, когда нет солнечного света?
Поскольку днем в пустыне жарко, устьица кактуса открываются только ночью, когда температура ниже, что снижает вероятность потери воды.Ученые называют процесс ночного фотосинтеза крассулевой кислотой.
Открытие и закрытие устьиц работает как часы. К рассвету поры закрываются, а ночью автоматически открываются.
Чтобы еще больше избежать потери воды, устьица кактуса очень маленькие. Кроме того, он находится глубоко в тканях, а не на поверхности, что в противном случае привело бы к потере воды.
5. Накопитель стволовой водыСтебель обычно имеет более толстую кожу, чем у обычных листьев, поэтому кактус использует ее как резервуар.Поскольку в пустыне случаются спорадические дожди, эта функция позволяет растению хранить воду в течение длительного времени до следующего дождя.
6. Восковая кожа для удержания водыПоверхность растения восковая кожица. Эта кожа покрывает большую часть листьев, кроме устьиц, так как растение нуждается в вдыхании и выдохе углекислого газа и кислорода. Этот воск помогает избежать испарения воды.
Воск также помогает сохранять растениям прохладу в жарком климате.Иначе растение засохло бы из-за сильной жары.
7. Расширяемые штоки для максимального водозабораЧтобы растения могли накапливать как можно больше воды в сезон дождей, у кактуса есть расширяющийся стебель. Эти стебли расширяются, позволяя потреблять как можно больше воды для использования в дни, когда нет дождя.
Если бы вы разрезали растение, вы бы заметили, что оно похоже на гармошку. Конструкция позволяет направлять воду к различным частям растения.
Эти стебли усыхают, поскольку растение продолжает использовать воду в ожидании следующего сезона дождей.
8. Короткий вегетационный период для экономии водыВ отличие от большинства растений, которые постоянно растут, у кактуса бывают периоды, когда он перестает расти. Для роста требуется много воды, которая и так ограничена в среде обитания растения.
По этой причине растения растут только в течение одного сезона, затем приостанавливаются на некоторое время перед следующим вегетационным периодом.Неудивительно, что кактусы растут медленно, но остаются живыми дольше, чем большинство растений.
9. Сферические формы для уменьшения площади поверхностиТело растения принимает форму шара, особенно в сезоны, когда оно хранит много воды. Форма шара уменьшает площадь поверхности растений, а это означает, что только небольшая часть подвергается воздействию солнечного света, избегая обезвоживания.
10. Плотная ткань для максимального накопления водыВ результате эволюции растения образовали толстый слой растительной ткани.Плотная ткань необходима для хранения и удержания воды глубоко внутри растения.
Кактус сферической формы и толстая ткань для максимального запаса воды Связанные вопросыЧто нужно кактусу для выживания? Кактус — одно из тех растений, не требующих особого ухода, которым для выживания почти ничего не нужно. Если вы планируете использовать это уникальное растение для озеленения, вам нужно посадить его в сухую почву, поставить под прямыми солнечными лучами и регулярно поливать.Избегайте заболачивания, создавая дренаж в горшках, и избегайте чрезмерного полива в холодное время года.
Сколько воды нужно кактусу, чтобы выжить? Достаточно поливать растение один раз в неделю. Некоторые сезоны холодные, что означает меньший полив. Перед поливом проверьте примерно полдюйма верхнего слоя почвы. Если слой сухой, значит, вашему растению нужна вода. Чтобы не поливать слишком много или слишком мало, поливайте до тех пор, пока из дренажных отверстий не начнет течь вода.
Как кактус адаптируется к пустыне?
На самом деле все растения, которые растут в такой экосистеме, включая кактусы, развивают уникальные характеристики, которые помогают им выжить в условиях сильной жары и ограниченного водоснабжения.
Итак, как кактус приспособлен к пустыне? Основная причина, по которой кактусы выживают в этой экосистеме, заключается в их многочисленных адаптациях, в том числе:
- Листья этого растения уменьшены до игольчатых структур, называемых шипами, которые ограничивают потерю воды, которая может произойти в процессе транспирации.
- Игольчатые листья действуют как механизм самозащиты, защищающий растение от хищников.
- Стебель кактуса набух и содержит множество складных клеток, аккумулирующих воду, которые хранят воду в течение относительно длительного периода
- Стебель зеленого цвета и выполняет фотосинтез.
- У растения неглубокая корневая система, которая поглощает максимум воды даже во время легкого дождя.
- Растение покрыто толстой восковой кутикулой, которая помогает сберегать воду и защищать ее от высыхания в палящей жаре.
Семейство кактусов — одно из самых узнаваемых семейств растений в мире. Его красивые цветы, толстые стебли и необычная форма ежегодно привлекают в пустыню множество людей. Кактусы обладают широким спектром уникальных характеристик, которые помогают им выдерживать высокие температуры и ограниченное водоснабжение.
Хотя кактусы являются синонимом пустыни, их также можно найти в некоторых неожиданных местах, таких как тропические регионы Южной Америки, Мексики и некоторых Карибских островов.Как правило, кактусы могут выжить в течение многих лет в условиях засухи, когда осадки выпадают редко и редко.
Характеристики кактуса, помогающие ему адаптироваться к климату пустыниКактус может выжить в пустыне, потому что он разработал механизмы, позволяющие поглощать максимальное количество воды во время дождя, сохранять воду в течение относительно длительного периода времени при ее эффективном использовании.
Кактусы имеют зеленые и толстостенные стебли, в которых преобладает множество игольчатых структур, называемых колючками.Основная роль этих модифицированных стеблей и листьев заключается в том, чтобы сохранять воду в течение достаточно длительного периода времени, а также минимизировать потерю воды.
Когда идет дождь, вода собирается и хранится в сильно измененной области ствола. Модифицированный стебель кактуса называют «суккулентным», поскольку он содержит специальные ткани для эффективного хранения воды.
Зеленые и толстостенные стебли помогают сохранять воду в течение длительного периода.Подавляющее большинство кактусов имеют сочные стебли, которые хорошо приспособлены к жизни в засушливых и полузасушливых районах.Это модифицированный стебель, который хранит воду, кроме листьев. Стебель кактуса также может иметь ребристую или желобчатую форму.
Выступление ребер и канавок обычно зависит от того, сколько воды хранит стебель. В полном объеме ребра почти не видны, но когда кактус испытывает нехватку воды, стебель сжимается, и ребра становятся хорошо заметными.
Во время продолжительных периодов засухи другие пустынные растения, как правило, сбрасывают листья и переходят в состояние покоя.Тем не менее, кактус остается стабильным и незатронутым, поскольку у него фиксированные колючки вместо листьев.
Зеленый стебель продолжает фотосинтез, в то время как восковой налет на поверхности стебля обеспечивает минимальную потерю воды.
Густая сеть колючек обеспечивает опалубку стебля растения, сохраняя его прохладнее, чем окружающий воздух. Это интересная характеристика, которая гарантирует, что кактусы не теряют воду из-за окружающего горячего и сухого воздуха.
В поисках воды в пустынеВода — это основная потребность любого живого организма. Без воды ни одно растение или животное не сможет выжить на Земле. Но где кактус находит воду, чтобы выжить в пустыне? В отличие от популярного мнения, что пустыни остаются сухими в течение всего года, правда в том, что в этих местах действительно бывают спорадические дожди.
Когда идет небольшой дождь, кактус старается впитать как можно больше воды.Растение адаптировалось множеством способов, которые помогают ему накапливать воду.
Еще одна важная особенность кактусов и других пустынных растений — это то, что они, как правило, растут вблизи русел рек. В сухих или влажных местах эти области, как правило, содержат значительное количество подземной воды, которая может помочь растениям с глубокими корнями пережить жару.
Основная функция стержневого корня — позволить кактусу глубже проникать в подземные почвы, содержащие влагу.Главный корень может уходить в почву на пять футов.
Это основная причина, по которой некоторые виды кактусов, такие как Saguaro и гигантский Mexican Cereus , развивают длинный и сильный стержневой корень вскоре после прорастания.
Мексиканский SaguaroИзменения корневой системы, которые помогают кактусу адаптироваться к климату пустыниFog — еще один надежный источник воды в пустынях, когда для этого есть подходящие условия. Воздух конденсируется, образуя росу, которая захватывается шипами и волосками кактуса и направляется на землю, где быстро впитывается корнями.
Корни кактуса обычно находятся у поверхности и редко уходят глубоко. Кактус может иметь густую сеть волокнистых корней, которые распространяются на несколько метров от растения .
Когда идет дождь, корни впитывают как можно больше воды и направляют ее в область стебля для хранения. Количество хранимой воды будет варьироваться в зависимости от размера и типа кактуса.В знаменитом кактусе Saguaro во время хорошего сезона дождей может храниться от 800 до 1000 литров воды.
Корни впитывают как можно больше воды и направляют ее в область стебля для хранения.Когда идет дождь, кактус может легко отрастить больше корней, чтобы обеспечить максимальное водопоглощение. Однако в сезон засухи лишние корни высыхают и отламываются от основного растения, чтобы предотвратить потерю влаги.
У некоторых видов кактусов также есть модифицированная корневая система, способная накапливать воду и пищу.Это означает, что как только стебель наполнится и остается еще больше воды, которую нужно впитать, корни берут на себя функцию хранения воды.
Другой важной особенностью кактуса, которая помогает ему выжить в пустынях, является толстая кутикула. Кактусы , как и другие суккуленты, имеют толстое восковое внешнее покрытие, которое часто называют кутикулой.
Фактически, у некоторых видов кактусов кутикула может быть достаточно толстой, чтобы вы могли легко соскрести воск с поверхности растения ногтем.
Толстая кутикула предотвращает испарение воды, хранящейся в растении, в атмосферу. Он также защищает растение от микробов и других микроорганизмов, которые могут попытаться атаковать его с поверхности.
Поскольку растение покрыто толстой восковой кутикулой, единственное средство, которым оно может терять воду, — это через микроскопические отверстия в коже растения, известные как устьица. Основное назначение устьиц — впускать углекислый газ, который помогает растению производить пищу.
Когда устьица открываются, водяной пар выходит из растения в атмосферу. Обычно устьица открываются днем и закрываются ночью.
Чтобы минимизировать потерю воды через открытие устьиц, кактусы открывают и закрывают устьица наоборот. Это означает, что устьица закрываются днем и открываются ночью.
Роль ареолАреолы — это растительные структуры, уникальные для кактусов.Обычно они выглядят как шерстяные или покрытые шерстью участки на стебле, из которых выходят шипы. Они также производят цветы. У Pereskia , одного из распространенных видов кактусов, ареолы появляются в пазухах листьев (угол между ножкой листа и стеблем).
У безлистных кактусов ареолы можно найти на приподнятых участках стебля, где должны были быть основания листьев. В большинстве случаев ареолы имеют округлую или овальную форму и разделены на две части.
Часть, которая находится ближе к вершине стебля, дает цветы, а другая часть дает колючки.В большинстве случаев они желтого или коричневого цвета и дают колючки или цветы только в течение нескольких лет, прежде чем становятся неактивными.
Это основная причина, по которой большинство кактусов имеют относительно фиксированное количество колючек и несколько цветков, которые в основном растут на верхнем конце стебля.
Ареолы дают цветы, а другая часть — шипы Связанные вопросы Сколько времени нужно кактусу, чтобы вырасти? Обычно кактус растет медленно, причем весь рост происходит на кончике растения.Кактусу Saguaro требуется от 10 до 70 лет, чтобы созреть и достичь высоты около 7 футов.
Кактус умирает? Кактус умирает, как и любое другое живое существо, по достижении зрелости или даже раньше. Условия пустыни иногда могут быть слишком суровыми для выживания кактусов. Если в течение длительного времени не идет дождь и кактус истощает запасы воды, шансы умереть довольно высоки. Однако кактус редко бывает убит хищниками, поскольку у него колючие шипы, которые служат эффективным механизмом самозащиты.
Как размножается кактус? Кактусы — это цветковые растения, а это означает, что для воспроизводства они полагаются на опыление своих цветов. Как и любое другое цветущее растение, кактусы размножаются половым путем в зависимости от способности пыльцы достигать рыльца. Они полагаются на простые методы опыления, такие как перенос ветра.
Кактусов | Национальная федерация дикой природы
Кактусы
Семейство: Cactaceae
Статус: нет в списке
Описание
Семейство Cactaceae включает множество видов цветковых растений с суккулентными (водонасыщенными) стеблями.Наличие структуры, называемой ареолой, отличает кактусы от всех других растений. Ареолы дают начало цветкам, новым ветвям и колючкам. Есть много разных типов колючек: некоторые из них мягкие и перистые, чтобы защитить растение от яркого солнечного света, а другие жесткие и острые для защиты. Кактусы могут быть одним из немногих источников воды в засушливых регионах, поэтому колючки не позволяют животным получить доступ к их источнику воды. Чтобы предотвратить потерю воды, кактусы покрывают восковым веществом, называемым кутикулой.Еще один способ сбережения воды — открытие структур, называемых устьицами, ночью, а не днем, как у большинства растений. Устьица — это микроскопические поры на растении, через которые углекислый газ поступает для фотосинтеза.
Кактусы различаются по размеру в зависимости от их вида. Пожалуй, самый мелкий вид кактусов — это Blossfeldia liliputana , южноамериканское растение, которое в зрелом виде имеет диаметр менее дюйма (2,5 сантиметра). Самый высокий кактус, мексиканский гигантский кардон, достигает более 60 футов (18 метров).
Диапазон
Практически все роды кактусов возникли в Америке и распространены от Канады до Чили. Сейчас они встречаются во многих частях мира, особенно в Австралии, Южной Африке и странах Средиземноморья.
Кактусы иногда считают строго пустынными растениями, но многие виды, такие как кактус опунции, встречаются в ряде мест обитания.
История жизни
Кактусы — это цветущие растения, дающие семена.Они могут цвести каждый год, но в ответ на проливные дожди принесут много цветов. Цветы различаются по внешнему виду и запаху, чтобы привлечь определенных опылителей, например насекомых и летучих мышей. Кактусы выращивают медленно и могут жить долгие годы. Например, кактусы сагуаро могут жить до 175 лет. Они не отращивают свои первые руки до тех пор, пока им не исполнится 75–100 лет.
Сохранение
Популяции кактусов в целом стабильны.Тем не менее, количество некоторых видов сокращается из-за удаления из дикой природы для использования в качестве декоративных растений на газонах с ксериновым покрытием (озелененные территории, которые практически не требуют орошения).
Интересный факт
Корневая система большинства кактусов распространяется близко к поверхности, чтобы поглотить как можно больше дождевой воды. Некоторые виды настолько хорошо хранят воду, что могут жить в условиях засухи в течение нескольких лет.
Источники
Общество кактусов и суккулентов Новой Зеландии, Inc.
Гербарий Государственного университета Колорадо
Техасский университет
Служба охраны природных ресурсов Министерства сельского хозяйства США
Кактусов / пустынных суккулентов — Национальный парк Арки (U.S. Служба национальных парков)
Кажется, что кактус больше, чем большинство растений, идеально подходит для жизни в засушливом климате. Кактус, особенно сагуаро, стал символом юго-запада Америки. В Арке водится девять видов кактусов, но сагуаро к ним не относится. (Найдите их по цвету или названию на странице «Полевые цветы».)
Кактусы — это растения с сочными стеблями, подушечками или ветвями с чешуей и колючками вместо листьев. Подушечки кактусов на самом деле представляют собой модифицированные стебли с восковым налетом.Колючие шипы — это модифицированные листья, которые разрушают испарительные ветры, дующие через поверхность подушечек, и помогают затенять стебель. Корневые системы обычно широкие и неглубокие, а дождевая вода всасывается быстро. Небольшие дождевые корни на самом деле прорастают, как только почва увлажняется дождем, а затем высыхают.
Все растения фотосинтезируют, собирая углекислый газ через отверстия в листьях, называемых «устьицами», и превращая его в сахар и кислород. Кактусы используют фотосинтез САМ — процесс, уникальный для суккулентов.При CAM-фотосинтезе устьица открываются только ночью, когда растение относительно прохладно, поэтому меньше влаги теряется при транспирации.
Однако для фотосинтеза также требуется солнечный свет. Процесс CAM включает в себя способ химического хранения углекислого газа до выхода солнца, когда его можно использовать для завершения процесса фотосинтеза. Устьица похожи на окна; они должны быть открытыми, чтобы пропускать воздух и воду внутрь или наружу, но солнечный свет может проникать внутрь, даже если они закрыты.
Несмотря на свои колючие доспехи, кактусы не застрахованы от хищников.Многие грызуны грызут подушечки кактуса, а другие млекопитающие, в том числе медведи и люди, наслаждаются сладкими красными плодами опунции.
Опунция — самый распространенный кактус в Arches, для которого характерны плоские широкие подушечки. Они имеют тенденцию расти горизонтально и могут разрастаться по дну пустыни. Весной они производят цветы разных оттенков; от розового до желтого. К концу лета они дают съедобные плоды. Благодаря наличию в их ячейках специальных антифризов, они могут выдерживать низкие зимние температуры.
Рыболовный крючок Уиппла встречается реже, чем опунция. Эти маленькие и обычно одиночные растения имеют крючковидные иглы, как у рыболовного крючка. Цветут с апреля по июль и производят в основном розовые или белые цветы.
Строение и механические свойства колючек кактуса Opuntia ficus-indica :: BioResources
. Гиндл-Альтмуттер, В., и Кекес, Дж. (2012). «Строение и механические свойства колючек у кактуса Opuntia ficus-indica », , BioRes. 7 (1), 1232-1237.Abstract
Механические свойства и структура колючек кактуса Opuntia ficus-indica охарактеризованы при изгибе и с помощью дифракции рентгеновских лучей. При использовании клеточных стенок еловой древесины для сравнения, модуль упругости шипов кактуса Opuntia был высоким в абсолютном выражении, но сравнимым при рассмотрении конкретных значений, что можно объяснить сходством в структуре клеточных стенок обоих материалов. В отличие от модуля упругости, прочность колючек кактусов на изгиб оказалась неожиданно высокой как в абсолютном, так и в специфическом отношении.Уникальная целлюлозно-арабинановая композитная структура шипов кактуса вместе с высокой кристалличностью целлюлозы может объяснить это открытие.
Скачать PDF
Полная статья
Строение и механические свойства колючек кактуса Opuntia ficus-indica
Вольфганг Гиндл-Альтмуттер a * и Йозеф Кекес b
Механические свойства и структура колючек кактуса Opuntia ficus-indica были охарактеризованы при изгибе и с помощью дифракции рентгеновских лучей.При использовании клеточных стенок еловой древесины для сравнения, модуль упругости шипов кактуса Opuntia был высоким в абсолютном выражении, но сравнимым при рассмотрении конкретных значений, что можно объяснить сходством в структуре клеточных стенок обоих материалов. В отличие от модуля упругости, прочность колючек кактусов на изгиб оказалась неожиданно высокой как в абсолютном, так и в специфическом отношении. Уникальная целлюлозно-арабинановая композитная структура шипов кактуса вместе с высокой кристалличностью целлюлозы может объяснить это открытие.
Ключевые слова: колючки кактусов; Целлюлоза; Жесткость; Прочность
Контактная информация: a: Департамент материаловедения и технологического проектирования, BOKU, A-1190 Вена, Австрия; b: Департамент физики материалов Леобенского университета и Института материаловедения им. Эриха Шмида Австрийской академии наук, A-8700 Леобен, Австрия; * Автор для переписки: [email protected]
ВВЕДЕНИЕ
Биологические материалы с необычными или экстремальными свойствами представляют интерес для материаловедов, которые ищут возможности перенести конструктивные принципы, встречающиеся в природе, в технические приложения.Например, выдающаяся сила и жесткость шипов кактусов очевидны и хорошо известны — часто благодаря болезненному опыту (Lindsey and Lindsey 1988; Doctoroff et al. 2000, Jansen et al. 2005). Однако количественная информация об этих свойствах и их связи со структурой скудна. Шлегель (2008) провел испытания на трехточечный изгиб колючек 55 видов кактусов и сообщил значения модуля упругости от менее 1 ГПа до 12,7 ГПа. Испытания на растяжение с сухими иглами Opuntia ficus-indica показали средний модуль упругости 6 ГПа и прочность 84 МПа (Malainine et al.2003). Поскольку эти довольно скромные значения не коррелируют с физическим впечатлением от прикосновения к шипам кактуса собственными руками, в настоящем исследовании были проведены дополнительные механические испытания шипов Opuntia ficus-indica , связанные с выбранными структурными особенностями.
ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНАЯ ИНФОРМАЦИЯ
Полностью развитые колючки были собраны с ок. Живое растение Opuntia ficus-indica высотой 80 см. Растение . В то время как несколько образцов были отложены для структурной характеристики, 50 образцов («зеленые» полностью развитые образцы с естественным содержанием влаги) были испытаны на трехточечный изгиб в тот же день.Еще 50 образцов сушили в печи при 103 ° C в течение двух дней и испытывали на той же установке (сухие образцы). Гравиметрическое определение содержания влаги дало 24% для зеленых образцов и 0% для сухих образцов. Механические испытания проводились на универсальной испытательной машине Zwick Roell, оснащенной тензодатчиком 50 Н. Длина испытуемого образца, то есть расстояние между опорами, составляла 12 мм, а скорость траверсы составляла 1 мм min -1 . Испытания на изгиб оценивались исходя из эллиптического поперечного сечения шипов таким образом, чтобы меньший диаметр эллипса был ориентирован вертикально, т.е.е. параллельно направлению нагрузки. В среднем меньший диаметр исследуемых игл составлял 0,58 ± 0,061 мм, а больший диаметр — 0,82 ± 0,099 мм. Для определения характеристик с помощью светового микроскопа небольшие кусочки шипов кактуса были залиты эпоксидной смолой и рассечены с помощью микротома Leica ultracut R, снабженного алмазным ножом. Микроскопию проводили с помощью исследовательского микроскопа Zeiss Axioplan в режиме падающего света. Широкоугольная дифракция рентгеновских лучей выполнялась с помощью системы Bruker Nanostar. 2D-изображения детектора были получены и оценены с помощью программного обеспечения Fit2D (www.esrf.eu/computing/scientific/ FIT2D /).
РЕЗУЛЬТАТЫ И ОБСУЖДЕНИЕ
Результаты испытаний на трехточечный изгиб для зеленых и сухих игл Opuntia показаны на рис. 1. При среднем модуле упругости 28,0 ± 3,66 ГПа и прочности на изгиб 609 ± 48,1 МПа (зеленый цвет) и 33,5 ± 5,15 ГПа и 779 ± 87,7 МПа (в сухом состоянии), соответственно, были измерены очень высокие значения по сравнению с более ранними исследованиями (Malainine et al. 2003; Schlegel 2008). Однако анализ структуры колючек кактуса по сравнению с древесиной ели, хорошо изученным справочным материалом, показывает, что величина наших значений очень разумна.На примере древесины ели, показанной на рис. 2, очевидно, что средняя плотность хребта кактуса Opuntia намного выше, чем у древесины. При диаметре от 5 до 10 мкм в клетках позвоночника кактуса остается только очень маленький просвет, тогда как диаметр древесных клеток колеблется от 10 до 40 мкм, а толщина клеточной стенки составляет от 1 до 5 мкм. Древесина демонстрирует высокую изменчивость плотности внутри и между разными видами, которая в значительной степени определяется толщиной клеточной стенки по отношению к диаметру клетки, а также сопутствующими механическими свойствами.Поскольку большинство механических свойств древесины, включая прочность на изгиб и модуль упругости, линейно возрастают с увеличением плотности (Panshin and de Zeeuw 1980), для сравнения можно привести механические свойства к конкретному, независимому от плотности значению. Разделив плотность клеточной стенки чистой древесины (1,5 г / см -3 ) на плотность древесины ели (0,43 г / см -3 ), получают масштабный коэффициент 3,5. Путем умножения значений 11 ГПа для модуля упругости и 71 МПа для прочности на изгиб средней древесины ели (значения для древесины, кондиционированной до 12% влажности (Sell, 1989)) на коэффициент масштабирования, удельный модуль клеточной стенки равен 38.Получены 5 ГПа и удельная прочность на изгиб 248 МПа. Путем определения массы и объема небольших кусочков хребта кактуса, снова предполагая эллиптическое поперечное сечение, была вычислена плотность 1,3 г / см -3 . Основываясь на том факте, что полимеры клеточной стенки лигнин, гемицеллюлоза и целлюлоза имеют аналогичную плотность прибл. 1,5 г / см -3 (Fengel and Wegener 1989) можно предположить, что плотность клеточной стенки шипов кактуса, которые состоят в основном из целлюлозы и конкретной гемицеллюлозы (Vignon et al.2004) находится в том же порядке, что и древесина. Таким образом, получен масштабный коэффициент 1,15, что дает удельный модуль упругости 32 ГПа (зеленый) и 38,5 ГПа (сухой) и удельную прочность на изгиб 700 МПа (зеленый) и 896 МПа (сухой), соответственно. Эти значения хорошо соответствуют древесине ели в отношении удельного модуля упругости, но расчетная удельная прочность на изгиб колючек кактуса более чем в два раза выше, чем соответствующее значение для древесины. Изучение структуры как древесины ели, так и колючек кактуса с помощью дифракции рентгеновских лучей помогает объяснить это несоответствие.
Рис. 1. Прочность на изгиб и модуль упругости для сырых и высушенных в печи колючек Opuntia кактуса в зависимости от диаметра. В контексте этого рисунка термин «зеленый» означает полностью развитые колючки с влажностью, полученной сразу после сбора урожая от живого растения.
Рис. 2. Светлые микрофотографии древесины ели (слева) и корешка Opuntia (справа) в поперечном сечении (полоса действительна для обоих изображений = 100 мкм)
Результаты широкоугольной дифракции рентгеновских лучей на хребте кактуса Opuntia и древесине ели показаны на рис.3. Ориентацию целлюлозы в клеточной стенке образцов оценивали по азимутальному распределению интенсивности рассеяния отражения целлюлозы 200, которое является наиболее интенсивным отражением в целлюлозе и ориентировано перпендикулярно направлению целлюлозной цепи. Как видно на рис. 3 (внизу слева), кривые распределения азимутальной интенсивности были очень похожи для хребта кактуса и древесины ели, показывая острые пики, которые указывают на высокую степень ориентации целлюлозы.
Фиг.3. Вверху: 2D-изображения детектора, полученные с помощью широкоугольной дифракции рентгеновских лучей, с шипом кактуса (левая половина изображения) и куском ели (правая половина изображения). Внизу слева: азимутальное интегральное распределение интенсивности рассеяния вдоль отражения целлюлозы 200, которое является наиболее интенсивным отражением целлюлозы, для хребта кактуса и древесины. Внизу справа: Радиальное интегрированное распределение интенсивности рассеяния для хребта и древесины кактуса.
Степень предпочтительной ориентации была определена количественно с помощью коэффициента ориентации Германа f , который варьируется от 0 для случайной ориентации до 1 для идеальной одноосной ориентации (Gindl et al.2006 г.). В случае древесины ели и хребта кактуса были получены аналогичные коэффициенты ориентации 0,57 и 0,58 соответственно. Это хорошо установленный факт, что модуль упругости полимерных волокон зависит от модуля составляющих полимерных цепей и от степени их ориентации относительно оси волокна (Northolt et al. 2005). Поскольку содержание целлюлозы как в древесине ели, так и в колючках кактуса Opuntia составляет порядка 50% (Malainine et al. 2003; Fengel and Wegener 1989), а степень ориентации практически идентична, сходство определенных определенных модулей изгиба для обоих материалов, т.е.е. 35,8 ГПа для кондиционированной древесины ели и от 32 ГПа (зеленая) до 38,5 ГПа (сухая) для колючек кактуса Opuntia очень разумны.
Что касается удельной прочности, для хребта кактуса были обнаружены выдающиеся значения от 700 МПа (зеленый) до 896 МПа (сухой) по сравнению с еловой древесиной (248,5 МПа). Очень высокие значения, измеренные для позвоночника кактуса, указывают на то, что при анализе прочности необходимо учитывать дополнительные факторы, помимо содержания целлюлозы и ориентации целлюлозы, которых достаточно для объяснения схожих модулей.При детальном изучении химического состава и молекулярной структуры шипов Opuntia Vignon et al. (2004) показали, что химический состав клеточных стенок колючек кактуса Opuntia сильно отличается от древесины, которая примерно состоит из 50% целлюлозы, 25% лигнина и 25% неструктурных полисахаридов. Напротив, клеточные стенки шипов Opuntia образованы уникальным композитом из 50% целлюлозы и 50% арабинан, которые сильно взаимодействуют друг с другом на молекулярном уровне (Vignon et al.2004 г.). В дополнение к этому значительному различию в композитной структуре клеточных стенок хребта кактуса и еловой древесины, дифракция рентгеновских лучей, проведенная в настоящем исследовании, выявила дополнительную структурную особенность, которая, возможно, способствует высокой прочности хребта кактуса. Кривые распределения интенсивности радиального рассеяния для древесины ели и хребта кактуса (рис. 3, внизу справа) ясно показывают более высокую степень кристалличности кактусовой целлюлозы по сравнению с древесиной, о чем свидетельствует значительно более высокая интенсивность рассеяния для кактуса.Индекс кристалличности был рассчитан для обоих материалов из отношения наивысшей интенсивности рассеяния, соответствующей отражению целлюлозы 200, к интенсивности рассеяния под углом 33 °, где предполагается пренебрежимо малое кристаллическое рассеяние. Этот индекс кристалличности составляет 57 для кактусов по сравнению с 34 для еловой древесины.
ВЫВОДЫ
Cactus Колючки Opuntia ficus-indica демонстрируют модуль упругости, сравнимый с деревом, но их прочность на изгиб необычно высока.Это наблюдение коррелирует с высокой ориентацией целлюлозы и высокой кристалличностью в клетках волокон позвоночника кактуса, наблюдаемыми с помощью дифракции рентгеновских лучей.
ССЫЛКИ
Докторофф А., Видимос А. Т. и Тейлор Дж. С. (2000). «Повреждения кожи кактуса», Cutis 65, 290-292.
Фенгель Д. и Вегенер Г. (1989). Древесина — химия, ультраструктура, реакции , ДеГрюйтер, Берлин, Нью-Йорк.
Гиндл, В., Мартиншиц, К.J., Boesecke, P., and Keckes, J. (2006). «Изменения молекулярной ориентации и свойств растяжения одноосно вытянутых целлюлозных пленок», Биомакромолекулы, 7, 3146-3150.
Янсен, Б. Д., Краусман, П. Р., Хеффельфингер, Дж. Р. и ДеВос, Дж. К. (2005). «Хребет Сагуаро проник в череп снежного барана», Юго-западный натуралист 50, 513-515.
Линдси Д. и Линдси У. Э. (1988). «Повреждения позвоночника кактуса», амер. J. Emergency Med. 6, 362-369.
Малаинин, М. Э., Дюфрен, А., Дюпейр, Д., Махруз, М., Вуонг, Р., и Виньон, М. Р. (2003). «Строение и морфология кладод и колючек Opuntia ficus-indica . Экстракция и характеристика целлюлозы », Carbohydrate Polym.