Особенности внешнего строения кактуса

Обновлено: 04.07.2024

Есть возможность помочь с вопросом ? Всё обыскал - нигде найти не могу ! А сам объяснять рискую, ошибусь где-нибудь и всё :(
Если У вас есть время, пожалуйста ответьте на данный вопрос с точки зрения биологии.
"Рассмотреть внешнее строение кактуса и найти черты приспособленности к жизни в засушливых условиях. Объяснить возникновение этих приспособленностей в процессе эволюции."

Ну как же. Во первых у него сочная сердцевина. Вся влага содержится сугубо внутри, во 2-х у него листья преобразовались в колючки, которые отпугивают животных которые хотят полакомиться сочным кактусом и препятствуют испарению влаги (листья бы испарили влагу и высохли бы) .
Не помню точно, но кажется у него длинные корни, уходящие в глубь почвы.
Вот)

Листья видоизменены в колючки: уменьшение испарения и защита.
Стебель мясистый - запасание воды.
В листьях имеются устьица, через которые испаряется вода, в процессе эволюции преимущество получили растения, имевшие маленькие листья, испарявшие меньше воды.

Кактус привычно наблюдать в виде маленького растения, которое стоит на подоконнике и радует глаз.

Но кактусы в естественных условиях обитания могут достигать крупных размеров и устрашающих форм.

Необычное строение растения, его внешние черты – имеют относительный характер приспособленности к окружающей среде обитания. Итак, что помогает кактусу адаптироваться к местности? Рассмотрим подробнее в данной статье.

Особенности внешнего и внутреннего строения: что помогает приспосабливаться и как?

Какие есть у кактуса приспособления к среде обитания, к примеру, предотвращающие перегрев растения?

Кактус имеет мясистый стебель и уплотненный эпидермис, что позволяет ему выживать в регионах, где практически нет воды.

Именно в эпидермисе растение накапливает влагу, чтобы воспользоваться ей в период засухи.

Во избежание испарения кактус имеет налет в виде воска на стебле, ребристую поверхность и колючки. Многие виды являются обладателями массивной корневой системы, которая прорастает глубоко в землю. Она также может разрастаться и на поверхности земли, при этом помогая всему растению питать влагу.

Наземный побег.
Деревянистый стебель.
Сочная, мясистая основа без листьев.

Как стебель кактуса приспособился к среде обитания, к примеру, к жизни в пустыне? Стебель содержит хлоропласты с хлорофиллом, они распадаются, ускоряя процесс фотосинтеза. Происходит все это в ночное время суток – это основное отличие кактуса от остальных растений. Покрыты стебли кожицей, которая обеспечивает надежную защиту от агрессивного внешнего воздействия. На 95% стебель состоит из воды, что позволяет видам выживать в самых засушливых условиях.

На стебле кактуса находятся зачатки листьев (ребра, бугорки, сосочки с колючками). Эти элементы защищают растение от активного солнечного воздействия, образуя вокруг кактуса немного тени.

Где обитает растение?

Родиной вида является Америка. Но это растение экологически пластично. Это свойство позволяет ему приспосабливаться практически к любым климатическим зонам.

Кактусы можно встретить по всему миру:

в тропических лесах;
в саваннах;
в пустынях и полупустынях;
в горах до высоты 4,5 км выше уровня моря.

Подробнее о среде обитания кактусов:

маммилярия;
необессия;
эскобария;
телокактус.

Шаровидное строение и короткоцилиндрические стебли помогают видам выживать в горных условиях.

эхинопсис;
астрофитум;
опунция (об опунции и агаве можно узнать тут, а об опунции мелковолосистой рассказано здесь).

К чему не может приспособиться?

К каким условиям внешней среды кактус не приспособлен и как это объясняется?

Не стоит высаживать кактус под солнцем или ставить на подоконник, где много света. Самым верным местом для домашнего выращивания будут восточные части помещения, где солнечные лучи сменяются тенью.

Если вы нашли ошибку, пожалуйста, выделите фрагмент текста и нажмите Ctrl+Enter.

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.

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.

Корень

Стебель

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

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

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

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

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

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

В качестве более важного и возможного фактора появления подобных образований в настоящее время называют механизм наследственности. Действительно, семена монстрозных цереусов, эхинопсисов, пародий, хамецереусов дают часть сеянцев нормального строения, а часть - уродливых. С другой стороны, среди сеянцев от немонстрозных кактусов могут спонтанно образоваться кристаты. По-видимому, кактусы имеют наследственную тенденцию к кристации, которая проявляется при определенных условиях. Такими условиями, как предполагает Г. Г. Вольский, могут служить увеличение влажности или, питательности почвы. Другой формой уродливого роста являются так называемые скалистые кактусы. Здесь, вероятно, можно говорить о неправильном образовании боковых побегов, одни из которых становятся длинными, а другие остаются короткими.

Ареолы, колючки

Ареолы - ограниченные небольшие участки на стебле кактусов, где развиваются колючки, волоски, цветки, плоды, боковые побеги - детки. Кактус можно легко отличить от другого суккулентного растения, часто очень похожего на него, именно по наличию ареол. Последние представляют собой видоизмененные пазушные, или боковые, почки. Размеры и форма ареол различны. У большинства кактусов верхняя часть ареолы дает цветки и вегетативные побеги, а нижняя - колючки. У некоторых представителей, относящихся к группе сосочковидных кактусов (маммилляриевые), точка роста ареолы на ранних фазах развития разъединяется на две. В этом случае в одной части ареолы, находящейся на вершине сосочка, развиваются колючки, а в другой, находящиеся в пазухе сосочка, или аксилле, образуются цветки и детки. Если такое разъединение ареолы происходит на поздней стадии развития, как у корифанты, то между двумя частями ареолы образуется бороздка.

Своеобразны нектароносные колючки, встречающиеся у гаматокактуса щетинкоколючкового (Hamatocactus setispinus), у представителей рода корифанта и ферокактуса. Они выделяют нектар, привлекая насекомых-опылителей.

Каковы же функции колючек? Одной из важнейших - является способность колючек конденсировать водяные пары. Колючки из-за особенности их микроскопического строения обладают свойствами капилляра. Для видов со слабо развитой корневой системой (например, у дискокактусов) они являются основным органом водоснабжения. Волоски на стебле у астрофитумов, состоящие из клеток, пронизанных мельчайшими порами, активно всасывают влагу. Колючки защищают кактус, особенно его молодые части, от палящих лучей солнца в дневное время и от холода ночью, от поедания животными и от механических повреждений. Колючки на плодах способствуют также быстрому распространению и расселению кактусов.

Цветки

Цветки кактусов, как правило, одиночные, у перескии и родокактуса собраны в соцветие-кисть, почти всегда сидячие, обоеполые (за исключением Mammillaria dioica), обычно правильные, реже (у Aporocactus, Cleistoeactus, Cochemiea, Schlumbergera) неправильной формы.

У большинства кактусов цветок имеет более или менее хорошо развитую цветочную трубку. Она может быть голой (мамиллярия, гимнокалициум) или снабженной колючками, щетинками, волосками. В цветке нет четкого разграничения на лепестки и чашелистики. Последние постепенно переходят во внутренние ярко окрашенные лепестки. Тычинки многочисленные. Например, у карнегии гигантской в одном цветке их насчитывается до 3480! У опунций и нотокактуса Отта (Notocactus ottonis) они раздражимые, т. е. при прикосновении двигаются в сторону рыльца. Как правило, цветки появляются по одному, а у многих (рипсалис, миртиллокактус, лофоцереус, неопортерия) в ареоле образуется одновременно несколько цветков. Для большинства кактусов характерно появление цветков на верхушке стебля и реже в средней и нижней его частях (ребютия, айлостера, эхиноцереус).

Размеры цветков очень разнообразны. Самым крупным считается цветок гилоцереуса многокорешкового (Hylocereus polyrhizus) и селеницереуса - 25-30 см длины, самыми мелкими - цветки эпителанты и блоссфельдии. Окраска цветков белая, розовая, всех оттенков красного, желтая, лимонно-зеленая, коричневатая. Продолжительность цветения одного цветка от нескольких часов до 10-12 дней.

Цветущие кактусы всегда доставляют много радостей любителям этих растений. Огромное число видов цветет с апреля по июнь. Можно подобрать коллекцию таким образом, чтобы кактусы цвели на протяжении всего года. Можно ускорить цветение кактусов на 1-3 месяца.

Плоды и семена

Плоды кактусов ягодообразные, у многих видов съедобные, размером от 2-3 мм до 10 см. Согласно Ф. Буксбауму, их можно классифицировать на сочные, полусочные и сухие. Благодаря сочным семяножкам семена прилипают к телу насекомых, птиц, животных. У нотокактуса Отта и астрофитума звездчатого семяножки содержат жиры, охотно поедаемые муравьями, которые и являются разносчиками семян. У кактусов, имеющих сухие плоды, выработались другие приспособления для распространения семян: многочисленные щетинки, волоски, колючки, с помощью которых плоды легко прикрепляются к телу животного. Кроме того, сухие плоды могут распадаться на части (Pachycereus pecten-aboriginum, Frailea pumila).

Интересное явление (пролиферация) встречается у некоторых видов переский и опунций. Суть его заключается в том, что находящиеся на цветочной трубке ареолы образуют цветки и плоды, которые служат только для вегетативного размножения, подобно черенкам: опадая, плоды укореняются и дают новые побеги. Наиболее ярко это явление выступает у цилиндропунции пролиферирующей (Cylindropuntia prolifera) и цилиндропунции сверкающей (С. fulgida).

Семена большинства кактусов с тонкой хрупкой оболочкой, гладкие или шероховатые с мельчайшими бугорками. Отличаются от всех прочих кактусов семена опунциевых - плоские, с твердой кровельковой оболочкой. В одном плоде может быть от 1-3 (пелецифора) до 1500 (триксантоцереус) семян. Самые мелкие семена у пародий, блоссфельдии, стромбокактуса, самые крупные - у переский и опунций.

Семена кактусов прорастают, как правило, на 2-10-й день. У эпифитных кактусов семена прорастают в плоде. Семена кактусов сохраняют всхожесть до года и более. По некоторым данным, семена цереуса и мамиллярии прорастают через 7-9 лет, а для ариокарпуса растрескавшегося (Ariocarpus fissuratus) известен случай, когда семена проросли через 30 лет!

Характеризуя семейство Кактусовых, необходимо отметить еще одну биологическую особенность - крайне медленный рост. На родине высота 20-30-летней карнегии гигантской не более метра, т. е. в среднем за год прирост составляет 2-3 см. У шаровидных форм кактусов медленный рост в длину отчасти компенсируется ростом в толщину. Например, эхинокактус огромный в 500-летнем возрасте достигает на родине высоты до 1,5 м при диаметре 1,25 м. Медленный рост кактусов сохраняется и в оранжерейных условиях. Например, 70-летний эхинокактус Грузона имеет высоту 40 см при диаметре 20 см. Средний прирост за год составляет 5 мм!

Литература: В мире кактусов. Удалова Р. А., Вьюгина Н. Г. - М.: Наука, 1983. - 144 с

Читайте также: