Добавить сайт в закладки

Острые колючки кактуса – это средство защиты или добычи влаги?

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.

1. Экономия жидкости за счет снижения испарения с листвы.
2. 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.
3. Освобождение от избытков тепла. Для этого нужны острия колючек – хорошие теплоизлучатели.
4. Поглощение росы из-за перепада температур прямо из воздуха электростатически. Это самое необычное и самое важное свойство.

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).

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.

Главными функциями листьев можно назвать фотосинтез и испарение воды. Чтобы выполнять эти функции наиболее эффективно, лист должен иметь форму пластинки, т. е. обладать большой поверхностью и быть тонким. Таковыми и являются листья большинства растений. Однако у некоторых растений листья в процессе эволюции видоизменились (претерпели изменения) и стали непохожими на обычные листья. Причина данного явления заключается в том, что листья начали выполнять другие функции, не связанные с фотосинтезом и испарением.

Листья ряда растений засушливых мест обитания видоизменились в колючки . Такие листья, с одной стороны, почти не испаряют воду, с другой стороны, защищают растения от поедания животными. Примером растений пустынных мест с колючками являются различные кактусы. Фотосинтез у них протекает в расположенных ближе к поверхности клетках толстого стебля. Также в стебле запасается вода. Таким образом, видоизмененные в колючки листья утратили обе свои главные функции (фотосинтез и испарение), но в замен стали выполнять защитную функцию.

Листья-колючки можно наблюдать не только у растений пустынь и полупустынь. Колючки есть у барбариса, кустов розы, шиповника и др. Однако у этих растений не все листья видоизменены в колючки, а только некоторые. При этом функция колючек здесь такая же как у кактусов - защита от поедания животными.

Листья других растений засушливых мест обитания приспособились к недостатку влаги иным способом. Так у алоэ и агавы листья видоизменились в толстые и сочные образования, в которых запасается вода . А чтобы уменьшить испарение такие листья покрыты восковым налетом, волосками, имеют меньше устьиц. В данном случае листья видоизменились так, что не утратили свои основные функции, при этом приобрели дополнительную - запасание воды.

Есть растения, у которых листья видоизменены в усики . Этими усиками растение цепляется за опору и удерживается в вертикальном положении. Примером растениями с усиками являются горох, чина, вика и другие бобовые. У гороха в усики превращены верхние части листьев.

В природе существуют насекомоядные растения. Их листья видоизменены в своеобразные ловчие аппараты . Когда насекомое садится на лист растения росянки, то приклеивается к нему, т. к. лист покрыт волосками, выделяющими вязкую массу. После этого волоски и сам лист сворачиваются. Внутри образовавшейся полости насекомое переваривается за счет выделяемых листом ферментов. Из насекомого росянка усваивает богатые азотом органические вещества. Именно из-за нехватки азота и других микроэлементов в местах своего обитания листья росянки приобрели столь специфическую функцию.

Еще одним видоизменением листьев являются чешуи . При этом чешуи бывают разными, т. к. выполняют различные функции. Например, у лука в луковице листья превращены в сочные чешуи, в которых откладывается запас питательных веществ. Другие чешуи покрывают почки. В этом случае они выполняют защитную функцию.

* Данная работа не является научным трудом, не является выпускной квалификационной работой и представляет собой результат обработки, структурирования и форматирования собранной информации, предназначенной для использования в качестве источника материала при самостоятельной подготовки учебных работ.

Кактусы — многолетние суккуленты семейства кактусовых. Преимущественно обитатели пустынь и полупустынь американского континента.

Листья кактусов редуцированы и заменены колючками у большинства видов, стебли представляют собой вместительные водные резервуары. Все кактусы имеют ареолы (метаморфоза пазушной почки), из которых развиваются цветки, вырастают "детки" кактусов. Своеобразный внешний вид в сочетании с очень красивым цветением создал этим растениям большую популярность у любителей комнатного цветоводства. Для комнатной культуры рекомендуются следующие виды и группы видов.

Пейрескии имеют настоящие листья и вырастают в крупные кустарники, часто служат подвоями для прививки на них кактусов со слабыми корнями.

Опунции характеризуются лепешкообразными сочленениями стебля и ареолами, на которых, кроме колючек, развиваются очень острые мелкие щетинки (глохидии), легко вонзающиеся в кожу и одежду. Они, однако, нередко очень декоративны (например, у разновидностей опунции мелкоопушённой).

Цереусы отличаются столбовидными гранистыми стеблями, у разных видов оригинально опушёнными длинными или короткими волосками, или же голыми и голубоватыми (цереус, цефалоцереус, эспостоа, ореоцереус, лемереоцереус, трихоцереус).

Группа "ежевидных" кактусов охватывает большое разнообразие родов, для которых характерны округлая форма и множество колючек (отсюда название). Для разведения в комнатах можно рекомендовать эхинопсис, эхинокактус, эхиноцереус, ребуцию, айлостеру, лобивию и псевдолобивию, пародию, гимнокалициум, ферокактус, хаматокактус и многие другие.

Маммиллярии — группа сосочковых кактусов; отличаются разнообразием форм и колючек. У маммиллярий бугорки (сосочки) располагаются по спирали вокруг стебля, а цветки возникают между ареолами на бугорках.

В отличие от вышеперечисленных видов эпифиллюм, рипсалис, эпифиллопсис, рипсалидопсис и зигокактус — лесные кактусы. Большинство из них — эпифиты, поэтому в комнатной культуре они лучше развиваются привитыми (например, на пейрескию). Это тенелюбивые растения, они не переносят прямых солнечных лучей. В зимний период требуют постоянного увлажнения. Сажать их надо в рыхлую перегнойную землю с примесью песка и угля.

Все пустынные кактусы можно культивировать в почве, составленной из дерновой и листовой земли с добавлением речного песка, мелкобитого кирпича или черепков, мела и древесного угля. Это светолюбивые растения, они нуждаются в максимальном количестве солнца и очень хорошо растут на открытом воздухе. Зимой кактусы надо содержать в холодном (от -6 градусов до -8 градусов) и обязательно сухом месте. С октября и до марта кактусы при холодной зимовке не следует поливать, тогда они интенсивно цветут. Лучший способ полива — погрузить горшки с растениями в воду до прекращения пузырьков воздуха, а затем их хорошо просушить. Низ горшка необходимо на 3-4 см засыпать слоем мелких черепков. У молодых растений потребность во влаге выше, поэтому зимой их раз в месяц нужно поливать и следить, чтобы земля не пересыхала и не превращалась в пыль. Засушить взрослые кактусы трудно, а от избытка воды они легко загнивают. Уменьшение полива зимой еще не дает кактусу нужного периода покоя.

Для этого необходима пониженная температура, которой легко достигнуть, отгородив подоконник с находящимися на нём кактусами от комнаты стеклом или полиэтиленовой пленкой.

Посев кактусов требует особого внимания. Сеять семена надо в промытый речной песок, смешанный пополам с листовой землей, слегка вдавливая семена. До появления всходов посевы желательно держать при температуре 25-30 градусов и опрыскивать только из пульверизатора. Первое время посевы надо прикрывать стеклом. Маленькие всходы следует несколько раз пикировать, чтобы они лучше развивались. В первый год их нельзя пересушивать, держать на слишком ярком солнце или на сквозняках.

Легче размножать кактусы черенками. Черенки надо срезать острым ножом, присыпать серой или углём и оставить на 3-4 дня подсохнуть. Укоренять черенки следует в промытом речном песке (желательно на подогреве). Как только образуются корни, и черенки станут заметно подрастать, их можно высадить в небольшую посуду. За 3-5 дней до пересадки следует прекратить полив кактусов, чтобы земляной ком пересох, и земля легко отделилась от корней. После пересадки растение надо поставить в тень и 5 дней не поливать, чтобы не сгнили случайно пораненные при пересадке корешки. Лучшее время для пересадки — весна. Чтобы не наколоть руки, кактусы при пересадке следует держать полоской достаточно плотной сложенной в несколько раз бумаги.

Приспособления кактуса к условиям окружающей среды.

Распространение. Родина кактусов — континентальная и островная Америка. Они встречаются от Канады до Патагонии и Огненной Земли и от островов Галапагос до Вест-Индии. Богаче всего видами и жизненными формами кактусовых Мексика. В США кактусовых особенно много в Техасе, Аризоне и Нью-Мексико, хотя естественный ареал семейства охватывает почти все штаты, за исключением Гавайев, где кактусы натурализовались после интродукции. Тонковетвистый эпифитный кактус Rhipsalis в диком виде произрастает на западе Африки, Мадагаскаре и в Шри-Ланке.

Химия, Биология, подготовка к ГИА и ЕГЭ

Считается, что он занесен туда в древности птицами или человеком.
Происхождение: Предками кактусов были, скорее всего, достаточно влаголюбивые растения с хорошо развитыми листьями, возможно, лианы. В результате геологических процессов климат в местах произрастания древних кактусовых стал значительно суше. Растения, не сумевшие адаптироваться к изменившимся условиям, вымерли, а кактусовые выжили за счет частичной или полной редукции листьев.
Адаптации.

Кактус старается поглотить как можно больше влаги и запасти её на длительный срок. А потом очень медленно расходует её. Итак, кактус должен увеличить объём, чтобы запасти больше воды, но должен уменьшить свою поверхность, чтобы уменьшить испарение. Из математики известно, что геометрическим телом, которое имеет наибольший объём при наименьшей поверхности, является шар. Поэтому кактусы чаще всего встречаются шарообразные.

Функцию листьев выполняет зелёный стебель округлой, приземистой или вытянутой цилиндрической формы, ребристый, плоский как лист или вытянутый наподобие виноградной лозы. Они взяли на себя основную функцию листьев – фотосинтез.

Гигантский кактус карнегия живет 150-200 лет, иногда достигая веса 7 тонн. Широко распростертая корневая система расположена у самой поверхности почвы. Наверное, поэтому в радиусе 15-20 м отсутствуют другие кактусы. Удивительна устойчивость карнегии к неблагоприятным условиям среды: больше года, например, она может находиться без воды, а боковые побеги продолжают цветение даже после отмирания основного ствола. Ствол карнегии достаточно плотный, и некоторые виды дятлов выдалбливают в нем дупла, в которых в дальнейшем могут гнездиться и другие виды птиц.

Организмы приспосабливаются к одной и той же среде зачастую по-разному. Общие и различные приспособления акулы и дельфина.

Вывод : приспособления организмов появляются в результате действия движущих сил эволюции(борьбы за существование, естественного отбора, наследственной изменчивости).Так естественный отбор их всего многообразия ненаправленных наследственных изменений отбирает и закрепляет только те, которые обеспечивают популяции или виду в целом оптимальные приспособления к данным условиям существования.

Относительный характер приспособленности .

Приспособленность организмов к среде выработана в процессе длительного исторического развития под действием естественных причин и не абсолютна, а относительна, так как условия среды обитания часто изменяются быстрее, чем формируются приспособления. Соответствуя конкретной среде обитания, приспособления теряют свое значение при ее изменении. Доказательством относительного характера приспособленности могут быть следующие факты: защитные приспособления от одних врагов оказываются не эффективными от других (например, ядовитых змей, опасных для многих животных, поедают мангусты, ежи, свиньи); проявление инстинктов у животных может оказаться нецелесообразным (ночные бабочки собирают нектар со светлых цветков, хорошо заметных ночью, но так же летят и на огонь, хотя и гибнут при этом); полезный в одних условиях орган становится бесполезным и даже относительно вредным в другой среде (перепонки между пальцами у горных гусей, которые никогда не опускаются на воду); возможны и более совершенные приспособления к данной среде обитания.

Приспособленность к среде обитания носит относительный характер, полезна только в тех условиях, в которых она исторически сформировалась. При изменении этих условий адаптации теряют свою ценность или даже приносят вред организму.

Где растут кактусы?

Кактусовые, или попросту кактусы, относятся к многолетним цветковым растениям. Принято считать, что они выделились эволюционно около 40 миллионов лет назад. Тогда Африка и Южная Америка были уже отделены друг от друга, а Северная Америка еще не соединилась с Южной.

Несмотря на то, что ископаемых остатков кактусов тех времен не было найдено, считается, что сперва возникли они именно в Южной Америке, а на северный континент попали всего 5-10 миллионов лет назад.

Где растут кактусы в природе?

До сего дня кактусы в дикой природе произрастают преимущественно на Американских континентах. Именно оттуда они в свое время были перевезены людьми и перенесены птицами в Европу.

Однако же представителей кактусовых в природе можно встретить не только в Америке. Некоторые виды довольно давно произрастают в тропической части Африки, на Цейлоне и прочих островах Индийского океана.

Где еще растут кактусы: заросли этого растения можно встретить в Австралии, на Аравийском полуострове, Средиземноморье, на Канарских островах, в Монако и Испании. В диком виде произрастают кактусы и на территории бывшего Советского Союза. В большинстве случаев, кактусы в эти места были искусственно завезены человеком.

Условия для произрастания кактусов

В основном кактусы предпочитают степи, пустыни и полупустыни. Иногда их можно встретить и во влажных тропических лесах. Довольно редко, но все же произрастают они и на влажных побережьях.

В Мексике кактусы растут в полынных, креозотовых, а также в высокогорных суккулентных пустынях. В высокогорных пустынях кактусы сосредоточены главным образом на Мексиканском плато, а также в западных и восточных частях Сьерра-Мадре.

В каких пустынях растут кактусы: кактусы довольно обширно и густо населяют пустыни Перу, Чили, Боливии и Аргентины. Там отмечено богатое разнообразие данных растений.

В каких странах растут кактусы?

Если обозначить географию произрастания кактусовых по странам, список будет примерно следующим: Мексика, Бразилия, Боливия, Чили, Аргентина, США (Техас, Аризона, Нью-Мексико), Канада, Китай, Индия, Австралия, Испания, Монако, Мадагаскар, Шри-Ланка, западные страны Африки.

В качестве декоративных растений, люди научились выращивать кактусы в открытом грунте практически повсеместно, а исключением, разве что, Арктики. В качестве комнатных же растений кактусы давно заселили всю планету.

Теорий о том, что же собой представляют колючки, существует несколько, в том числе одна из них гласит, что это не что иное, как видоизменившиеся в процессе адаптации к условиям окружающей среды листья, в которых сохранились только срединные волокна. Но правильнее все же считать иголки эволюционировавшими почечными чешуйками.

Зачем они растению?

Свою удивительную форму кактусы приобрели ради того, что бы обеспечить собственное выживание там, где другие виды потерпели поражение.

Целей, для которых нужны колючки великое множество, вот некоторые из них:

Как выглядят на фото иголки разных видов растения?

Кактусы семейства Mammillaria не покрыты привычными иголками, даже не сразу верится, что это именно кактус. Так, например, колючки Mammillaria lasiacantha по строению напоминаю перышки, у Mammillaria egregia они больше похожи на снежинки, а Mammillaria bocasana словно завернута в белое пуховое облако. Тем не менее все это именно различные формы колючек, адаптировавшиеся под потребности конкретных видов растения (о том, как не уколоться кактусом и что делать, если это произошло, читайте ).

В менее засушливых регионах колючки несут в основном непосредственно защитную функцию , поэтому вырастают длиннее и могут располагаться гораздо реже. Для примера у Cereus jamacaru и Corryocactus brevistylus длинна игл может достигать 25 см.

Чем более засушливый климат, тем короче и ближе друг к другу расположены колючки кактуса. Это связано с тем, что защитная функция уходит на второй план, и гораздо важнее становится предохранение от перегрева и излишнего испарения жидкости.

Неколючие виды цветка

Несмотря на то, что у большинства ассоциируется исключительно с чем-то колючим, это далеко не всегда так. Есть определенные , которые не обладают колючками, например:

• Ariocarpus Fissuratus (каменный цветок);
• Astrophytum caput-medusae (кактус-медуза);
• Оphophora williamsii (кактус Пейот).

Адаптивный механизм кактусов, созданный самой природой, не устает поражать . Благодаря восхитительным цветам, удивительным, подчас почти инопланетным, формам и суровому характеру, на кактусы просто невозможно не обратить внимание.

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

Согласно легенде, однажды роза отмечала свой день рождения. На праздник были приглашены различные растения, среди которых присутствовал и кактус. У колючего друга не было подарка, поэтому он подарил розе свои иглы. А роза в свою очередь отблагодарила кактус прекрасным бутоном, который распускается раз в год, в день его рождения.

Что представляют собой колючки

В большинстве источников можно встретить теорию, что колючки кактуса – это видоизмененные листья. В качестве доказательства служит хлорофилл, который находят внутри колючек на определенном этапе их развития. Но все же правильнее считать, что колючки – это видоизмененные почечные чешуйки.

Говоря о , большинство людей представляют себе нечто колючее и острое. Между тем в природе существует разнообразие видов данного растения, что можно встретить экземпляры с колючками в виде проволоки, волос, перьев, мягких щетинок и бумажных лент.

Для чего нужны колючки

Колючки – это средство выживания для кактуса. Во-первых, они несут защитную функцию. Большие острые иглы отпугивают травоядных животных. Колючки в виде тонких и коротких волосков надолго впиваются в кожу, отбивая всякое желание прикасаться к растению еще раз. Однако защита колючек сводится не только к . Например, кактус Маммиллярия плюмоза покрыт белыми перышками. Он не нуждается в защите, так высоко в горах. Перья защищают растение от перегрева, образуя над ним своеобразный зонт. А холодными ночами они служат кактусу шубой.

В особо засушливых районах, где дождей приходится ждать несколько месяцев, колючки служат хранилищем влаги. Они способны впитывать воду из воздуха, удерживая внутри. Подтверждением этому является опыт: если вынуть кактус из почвы и поместить на сухую салфетку, растение продолжит свой рост, расходуя внутренние запасы влаги. Статическое напряжение притягивает мельчайшие частички воды, которые содержатся в утреннем тумане или росе. На конце колючки образуется капелька воды, которая впитывается растением. Если «хранилище» в игле переполнено, вода тонкими ручейками стекает по стеблю к корням кактуса.

Некоторые виды кактусов при помощи колючек продолжают свой род. Например, Цилиндоропунция имеет множество отростков, покрытых цепкими колючками. Ими растение цепляется за шерсть приблизившихся животных, которые, в свою очередь, переносят побеги в другие районы. Также встречаются виды, у которых «крючки» расположены на семенах и плодах. А есть экземпляры, которые имеют нектароносные колючки. Так растение привлекает опылителей.