Рослина кактус: опис, зовнішня будова, ознаки пристосованості до довкілля та інші особливості

Рослина кактус: опис, зовнішня будова, ознаки пристосованості до довкілля та інші особливості

Рослина кактус – одна з найзагадковіших на планеті. Ці сукуленти здатні місяцями обходитися без вологи і рости на найбідніших ґрунтах за повної відсутності поживних речовин. Пристосувальні ознаки кактусів дозволяють їм не тільки виживати під палючим сонцем, але й цвісти. У чому полягає природна особливість кактусів, й у якому природному середовищі вони ростуть?

Де ростуть кактуси в природі: умови довкілля

Батьківщина колючої рослини кактус (від грецького cactos) – Південна та Північна Америка. Центром формування сімейства все ж таки вважається Південна Америка, звідки вони поширилися на Північноамериканський континент. Там, де ростуть кактуси, можуть бути різні умови, адже ці рослини мають величезну область поширення, що охоплює різні природні зони. Це саме по собі визначає велику різноманітність умов виростання рослин: кліматичних, зональних та ґрунтових. Кактуси заселяють тропічні ліси (епіфітними видами, що ростуть на стовбурах дерев), савани, різні типи пустель та напівпустель, а в горах піднімаються до висоти 4500 м над рівнем моря. А де ще ростуть кактуси у дикій природі? Більшість цих сукулентів пристосовано до життя в пустельних умовах, з малою кількістю опадів та різким перепадом температур від дня до ночі. Особливо жорсткі умови довкілля кактусів характерні для високогірних пустель зі своїми негативними нічними температурами і перепадом між денними і нічними температурами лежить на поверхні грунту до 45°. На північ ареал кактусів тягнеться до 56° з. ш., а на південь до 54° пд. ш. Крайніх точок ареалу досягають в основному представники підродини Опунцеві.

Середовище проживання кактусів на континентах вкрай нерівномірне. Найбільше видове розмаїття притаманно Мексики, гірських пустель Перу, Чилі, Аргентини та Болівії.

Кактуси – це такі рослини, які мають високу екологічну пластичність. Певні ознаки пристосованості кактусів дозволяють їм виживати у Північній та Південній Америці, а й у різних природних зонах інших континентів. Так, деякі види опунцій були завезені до Західної Європи та успішно акліматизовані. У колишньому СРСР опунції були акліматизовані в Криму та Астраханській області, а також у Туркменії. Деякі види епіфітних кактусів зустрічаються у лісах Африки, на Мадагаскарі, у Шрі-Ланці та на островах Індійського океану. Проте вважається, що вони були завезені в ці місця людиною.

До якого сімейства відносяться колючі рослини пустель кактуси: групи та підродини

З точки зору систематики кактуси – це дводольні рослини порядку гвоздики, сімейства Кактусових (Cactaceae). Порядок гвоздичні поєднує дуже різні за зовнішнім виглядом рослини, що належать до різних сімейств.

Сімейство, до якого відносяться кактуси, представлене багаторічними трав’янистими, чагарниковидними та деревоподібними формами з висотою стебла від 2-5 см (Блосфельдія крихітна) до 10-12 м (Карнегія гігантська). До теперішнього часу не існує загальноприйнятої систематики сімейства Кактусових. Нововведення в цій галузі не стали поки що загальноприйнятими і заперечуються фахівцями. За старою і все ще широко поширеною систематикою. Бакеберга сімейство налічувало до 220 пологів та близько 3000 видів. Наявність такої кількості пологів кактусів, цих рослин пустель, давно піддавалася сумніву. Останнім часом за однією з нових та найбільш визнаною систематикою Е. Андерсона кількість пологів скорочено до 124. Сімейство Cactaceae поділяють на три підродини, опис кактусів кожного з них представлено нижче.

Підродина Peireskioideae (Перескієві) в даний час представлено одним родом Peireskia, що налічує 17 видів рослин, представлених в основному чагарниками до 8-11 м заввишки. Особливість цих кактусів — наявність стебла, що одеревіє, покритого довгими колючками з добре розвиненим або редукованим листям. Колючки допомагають чіплятися за стволи дерев. З віком листя втрачає забарвлення, а в період спокою в посушливий час опадає. Квітки великі в суцвітті, рідше поодинокі. Забарвлення квітки біле, червоних відтінків, жовте, оранжеве. Плоди ягодоподібні, їстівні. Виростають у тропічних областях Мексики, Вест-Індії та Південної Америки.

Підсімейство Opuntioideae (Опунцеві) представлене кактусами з кулястими, дископодібними, овальними або циліндричними членистими стеблами і сильно редукованим і швидко опадаючим листям, з глохідіями (дрібними колючками) в ареолах. Представлено пологами Austrocylindropuntia, Cylindropuntia, Opuntia, Tephrocactus. Опис рослин кактусів цієї підродини наступне: це прямостоячі або чагарники, що стелються, а також чагарники, що часто утворюють подушкоподібні форми. Квітки великі, жовтого, помаранчевого або білого забарвлення. Плоди великі, у багатьох видів їстівні. Ще одна характерна ознака кактусів цієї підродини – плоске насіння, яке на відміну від інших представників сімейства має тверду оболонку. Підродина має найширший ареал у Північній та Південній Америці. Опунції ростуть від Канади до Патагонії.

Підсімейство Cereoideae (Цереусові) — найчисленніша підродина, представлена ​​різними життєвими формами від епіфітів та карликових кулястих рослин до деревоподібних гігантів. Які особливості у кактусів цієї підродини? Представники Цереусових не мають листя та глохідій. Підродину ділять на дві групи (триби). Група Тропічні лісові кактуси (Hylocereeae) представлена ​​епіфітами, кучерявими та стелячими кактусами з повітряним корінням: пологи Rhipsalis, Hatiora, Epiphyllum, Selenicereus, Hylocereus та ін.

Група Цереусові (Сегееае) представлена ​​прямостоячими циліндричними або кулястими кактусами від дрібних кулястих і кущових рослин до деревоподібних форм. Ареал цієї групи рослин кактуси близький до ареалу Опунцієвих. Саме цереусові становлять найбільший інтерес для колекціонерів, як за рахунок великої кількості пологів і видів, так і за рахунок різноманітності їх життєвих форм, а також великої різноманітності стебел, колючок і квіток.

Далі ви дізнаєтеся про морфологічні ознаки кактусів, як цвітуть ці рослини і в чому їх особливості.

Морфологічні ознаки та частини рослини кактус: особливості стебла

Стебла кактусів, як ми вже відзначали, мають різну форму. Зазвичай вони мають ребра, найчастіше розділені на сосочки, що являють собою видозмінені основи листя. Частіше ребра бувають прямими, що опускаються від верхівки стебла до основи, але можуть бути спіральними та хвилясто вигнутими. У деяких кактусів ребра плоскі і майже не височіють над стеблом. Зверху стебла вкриті шкіркою (кутикулою) із воскоподібної речовини, яка оберігає їх від зовнішнього впливу, у тому числі від випаровування вологи. Кутикула є похідним від глибшого шару – епідермісу. З клітин епідермісу розвиваються пучки подовжених капілярів, що закінчуються на поверхні опушенням, яке здатне захоплювати вологу з повітря і проводити до внутрішніх клітин стебла.

Важлива морфологічна ознака кактуса – наявність колючок. Ці частини рослини кактус теж можуть захоплювати вологу з повітря та проводити до внутрішніх клітин стебла. Це дозволяє рослинам ефективно використовувати вологу, що конденсується з повітря при перепадах температури.

Головною відмінністю будови рослини кактус від інших сукулентів є наявність ареол, що являють собою видозмінені пазушні бруньки. З ареол, розташованих на ребрах стебла, розвиваються квіти і плоди, як із звичайних бруньок, а в деяких видів і листя. У переважної більшості кактусів ареоли несуть колючки і, крім того, можуть мати опушення з тонких волосків. У маммілярій та деяких інших кактусів ареола поділяється на дві частини. Одна частина знаходиться в пазусі (аксіллі), а інша на кінці сосочка. Квітки та відростки у таких кактусів виростають з аксилли, а на кінці сосочка розвиваються колючки. При необхідності ареолу зі шматочком тканини можна вкорінювати та щеплювати для отримання нової рослини.

Одна з особливостей стебла кактуса полягає в тому, що він росте з верхівки, де знаходиться так звана точка зростання. За рахунок поділу клітин у точці зростання відбувається приріст кактуса по діаметру та висоті. Більшість кактусів росте все життя. Частина кактусів має кінцевий ріст стебла. У таких кактусів розподіл у точці зростання періодично припиняється, та якщо з ареол з’являються нові пагони. Тобто, біля стебла кактуса члениста будова. Порушення точки зростання припиняє зростання стебла та сприяє появі бічних пагонів. Цією особливістю будови кактусу іноді користуються для вегетативного розмноження рослин шляхом зрізання або висвердлювання точки зростання. Стебло кактусів містить до 96% води. Велика кількість води, особливості будови стебла (наявність ребер, колючок, волосків) та особливості фізіології кактусів допомагають їм вижити в суворих умовах зростання.

Крім звичайних форм стебел, у природі та колекціях зустрічаються дві форми кактусів з потворно розрослимся стеблом: кристатна і монстрозна. У нормі точка зростання кактуса знаходиться на верхівці стебла. Щорічне зростання клітин у цьому місці збільшує висоту та діаметр стебла. Речовини, що виділяються клітинами, пригнічують ріст таких же клітин, розкиданих по всьому стеблу. При порушенні цього механізму починають посилено ділитися клітини у різних частинах стебла. При цьому у кристатних форм верхівкова точка росту витягується в лінію, і кактус набуває гребенеподібної форми, а у монстрозних форм клітини починають рости по всьому стеблі. В результаті кристатна форма набуває вигляду гребенів, що розрослися в різних площинах, а монстрозна форма має стебло з окремими безладно розрослими, асиметричними ділянками. Ці форми дуже декоративні і часто зустрічаються в колекціях. Причиною таких відхилень, найімовірніше, є не з’ясована досі сукупність кількох факторів. Вважається, що відхилення можуть виникнути фактично у будь-якого виду кактусів. Подібні явища відомі і серед інших рослин. Крім названих форм, у колекціях зустрічаються також безхлорофільні форми рослин (варієгати) червоного, жовтого та інших кольорів. Так як фотосинтезуючий апарат у таких рослин відсутній, вони не можуть самостійно засвоювати вуглекислоту з атмосфери і здатні рости тільки в щепленому стані. Для збереження форми деяких видів кристат їх також прищеплюють.

Характеристика рослини кактус була б неповною без опису колючок. Колючки кактусів є видозміненими нирковими лусками. Вони поділяються на центральні та радіальні колючки. Центральна колючка знаходиться в центрі ареоли. Вона зазвичай більша, округла або сплощена і досить часто несе на кінці гачок. Більш численні та тонкі радіальні колючки розташовані по периферії ареоли. Тканина колючок насичена кальцієм та деякими іншими речовинами, що надають їй твердості. Кількість радіальних колючок в одній ареолі може досягати десятка і більше. Ареоли ряду видів крім колючок можуть нести волоски. Кактуси підродини Переськівих і Опунцевих несуть на стеблах дрібні колючки, що легко обламуються, — глохідії. Є види кактусів із плоскими та тонкими «паперовими» колючками, наприклад деякі види тефрокактусів. З усіх кактусів добре розвинене листя є лише у пір’я.

Пристосувальні ознаки кактуса та адаптація до умов проживання

Висока пристосованість кактусів до довкілля, до життя в несприятливих умовах також обумовлена ​​будовою їх коріння. Багато видів мають добре розвинену поверхневу кореневу систему. Це дозволяє ефективно використовувати навіть невелику кількість опадів, що випали. Деякі види кактусів (наприклад, роду Ariocarpus) мають сильно потовщене коріння, в якому концентрується велика кількість поживних речовин. Це допомагає адаптації кактуса до довкілля, дозволяє рослині пережити несприятливі умови. У деяких великих видів подібне коріння може досягати ваги кількох кілограмів.

Для ряду видів роду Echinopsis, Submatucana та інших характерні бічні відростки, що виросли на головному стеблі, здатні самі давати коріння. Відірвавшись від стебла, вони швидко укорінюються. На коренях інших кактусів утворюються бруньки, що дають життя новим рослинам (кореневі нащадки). У епіфітних кактусів на стеблах виростає повітряне придаткове коріння, що дає рослині додаткову вологу і прикріплення до субстрату.

Як цвіте кактус: ознаки, опис будови квітки та плоду

Квітки кактусів поодинокі, здебільшого розташовані на верхівці стебла, по одному в ареолі. Вони мають різноманітне забарвлення, за винятком синій. У будову квітки кактуса входять численні тичинки та рильце пестика. У деяких видів вони можуть відрізнятися за забарвленням, наприклад, жовті тичинки та зелене рильце маточки у ехіноцереусів. Квітки з’являються як у старих, і на молодих ареолах.

Є види кактусів, у яких квітки розвиваються на особливому органі – цефалії (рід Melocactus, Discocactus), що утворюється на верхівці стебла. Цефалій є скупченням у зоні цвітіння великої кількості пуху, волосків і щетинок. Він щорічно збільшується, досягаючи деяких видів висоти 1 м. Квітки можуть також розвиватися на бічному псевдоцефалії, наприклад, у кактусів роду Cephalocereus, Pilosocereus та ін. Розмір квіток кактусів варіюється від дрібних до величезних, довжиною та діаметром 25-30 см (рід Selenicereus). Квітки деяких видів мають аромат (рід Echinopsis, деякі види роду Dolichothele та ін.).). Цвітіння відбувається в денний та нічний час. Більшість кактусів цвіте вдень з ранку або в другій половині дня. Найчастіше квітки кактусів обох статей і перехресно-запилювані. На батьківщині кактусів, крім вітру, в запиленні беруть участь комахи та птахи, у тому числі колібрі.

Після цвітіння зав’язуються ягодоподібні соковиті, рідше сухі плоди. У багатьох видів вони їстівні. Розміри плодів від 2-3 мм до 10 см. Найбільші плоди зустрічаються у опунцій. Плоди можуть дозрівати в поточному сезоні або наступного року (рід Mammillaria). У дозрілій ягоді може бути від кількох штук до сотень і більше насіння. Одне з найдрібніших насіння у блосфельдій, стромбокактуса і пародій. Великі насіння опунцій мають тверду та міцну оболонку. В інших кактусів оболонка насіння тонка, тендітна. Схожість насіння більшості видів зберігається до року і більше, у цереусів та маммілярій до 7-9 років. У Roseocactus fissuratus відомий випадок проростання насіння через 30 років.

Які природні особливості у рослин кактусів і в чому вони складаються

Деякі особливості біології та фізіології. Кактуси – рослини-сукуленти (лат. succulentus – соковитий). Їхні стебла містять велику кількість води. Однією з найважливіших фізіологічних особливостей цих рослин є особливий тип фотосинтезу, властивий також деяким іншим сукулентам. У переважної більшості рослин фотосинтез, що йде з поглинанням вуглекислоти та одночасним випаром води, відбувається у денний час. Процес цей, що дає можливість жити і збільшувати масу, залежить від інтенсивності сонячної радіації, температури і забезпеченості водою. Яктусові формувалося в жорстких умовах жаркого клімату, де великі втрати води в денний час неприпустимі. Тому, на відміну більшості інших рослин, кактуси мають принципово інший тип фотосинтезу. Суть його полягає в тому, що поглинання та зв’язування вуглекислоти з виділенням кисню відбувається не вдень, а вночі, через відкриті у цей час продихання. Кислотність соку рослин уночі стає дуже високою. Вдень, коли продихи закриті і перешкоджають випаровуванню води, в стеблі відбувається вивільнення вуглекислоти і використання її в процесі фотосинтезу.

Завдяки таким особливостям фотосинтезу кактуси здатні зростати в умовах жорсткого температурного режиму та нестачі вологи.

Іншою фізіологічною особливістю кактусів є їхнє повільне зростання. Коренева система та стебло рослин не здатні швидко засвоювати велику кількість поживних речовин і так само швидко трансформувати їх у приріст маси коріння та стебла. Цю особливість необхідно враховувати при культивуванні кактусів. Бажання швидко виростити великі екземпляри за рахунок додаткових підживлень може обернутися зіпсованими стеблами рослин і навіть їх загибеллю. Принаймні, при додатковому підживленні повинні враховуватися всі фактори середовища, в якому міститься колекція. Насамперед — освітленість: чим вона вища, тим поживнішим може бути ґрунт.

Господарське та естетичне значення кактусів. На батьківщині кактуси мають певне господарське значення. Їхні стебла використовуються в їжу в сирому та приготовленому вигляді. У їжу використовуються також плоди, головним чином опунцій. Сухі стебла великих рослин застосовуються як паливо та легкий будівельний матеріал. Кактуси використовують як корм для худоби. Завдяки високому вмісту алкалоїдів та інших речовин, кактуси знайшли застосування в медицині. Величезна кількість представників сімейства Кактусові є декоративними, оранжерейними та кімнатними рослинами, що широко культивуються у всьому світі.