Колючки кактуса: какие бывают и зачем они нужны суккуленту? Острые колючки кактуса – это средство защиты или добычи влаги? Различия листовых пластин и колючек.

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).

Кактусовые – многочисленное семейство, состоящее из необычных, весьма оригинальных представителей флоры. Все они являются суккулентами, растениями, которые обладают уникальными свойствами запасаться влагой и переносить даже длительные засухи. А еще они дополнительно снабжены колючками, из-за которых вид растений нельзя назвать дружелюбным.

Какие же функции выполняют колючки кактуса, так ли они важны для этих суккулентов и как полноценные листочки приобрели столь незаурядный вид?

Кактусовые – семейство цветковых многолетников, включающее около 127 родов и чуть менее 2000 видов. И большинство из них обитает в засушливых регионах, кактусы встречается даже в самых сухих пустынях, например, в Атакаме.

Они являются неотъемлемой частью флоры Нового Света и их естественный ареал произрастания – территория Южной и Северной Америки, а также острова Вест-Индии.
Практически все кактусы являются специализированными стеблевыми суккулентами, имеющие редуцированные листья. Они могут запасаться влагой и экономно ее использовать, когда этого требуют климатические условия. А вот рипалис Бацифера произрастает не только в Америке, а также и в Африке, Мадагаскаре и Шри-Ланке, куда его семена попали скорее всего благодаря человеку.

Некоторые разновидности получили широкое распространение, например, опунция произрастает практически на всех континентах.

Строение кактусовых может быть самым разнообразным, встречаются кактусы в виде мягкоствольных деревьев, кустарников, лиан, эпифитов и геофитов.

Особо эффектно выглядят растения, обладающие специфической «кактусовидной» формой, растущие в виде одного шарообразного или колонновидного побега.

Это интересно! Самыми крупными представителями семейства являются два вида кактусов – Каргения гигантская, она же Сагуаро и Пахицереус Прингля. Отдельные экземпляры достигают 20-метровой высоты. Но, существуют среди них и настоящие крохи, например, диаметр шаровидной мамиллярии Блоссфельда составляет всего около 10 мм.

У большинства кактусов испаряющая поверхность сведена к минимуму и отсутствует листва. С функцией же фотосинтеза неплохо справляется стебель.

Характерная особенность этих растений – это наличие видоизмененных пазушных почек – ареол, в которых и происходит развитие колючек, гомологичных почечным чешуйкам.

Как листья стали колючками?

Листья растения выполняют несколько важных функций и прежде всего в них происходит фотосинтез – преобразование углекислого газа и воды в органику под воздействием света. Кроме того, они необходимы для испарения влаги.

А чтобы справляться с этими задачами, лист должен иметь большую поверхность и быть тонким. Собственно, у большинства представителей флоры именно такая листва и имеется.

Но, у некоторых растений листовые пластинки во время эволюционных процессов трансформировались настолько, что перестали быть похожими на обычные листики. Это связано с тем, что им пришлось выполнять несколько иную работу, не имеющую ничего общего с фотосинтезом и испарением воды.

Так что, колючки кактусов – это видоизменившиеся листовые пластинки. Они практически не испаряют воду, но отвечают за другие важные аспекты жизнедеятельности зеленых пустынных обитателей. Функция фотосинтеза перешла к клеткам мясистого суккулентного стебля, которые находятся близко к поверхности.

Листочки-колючки имеются не только у растительности пустынь и полупустынь. Ими покрыты стволы розовых кустов, барбариса, шиповника. Но, у этих кустарников трансформировались не все листья, а только некоторые из них и в этом случае главная задача иголок – защищать растение от посягательств животных.

Листва других растений, обитающих в засушливых регионах, приобрела иную способность – накапливать воду. Это можно заметить, взглянув на алоэ или агаву, их толстенькие, сочные листочки наполнены влагой. А благодаря покрытию в виде ворсинок или воскового налета, они уменьшают испарения. Да, листовые пластинки у них сохранилась, но помимо основных функций они стали выполнять и дополнительную задачу – пополнение водного запаса и его сохранение.

Это интересно! Название семейства «кактус» произошло от древнегреческого слова «кактос». Так древние греки именовали все растения, снабженные колючками.

Функции колючек

Оригинальная форма, необычное строение, наличие колючек – все это кактусы приобрели, чтобы выживать в суровых условиях, там, где прочая растительность погибает.

Исследования показали, что колючки мультифункциональны и справляются со множеством задач:

Способствуют экономии влаги

В регионах с продолжительными засухами каждая капелька воды ценится очень высоко. А так как у большей части растений вода испаряется через поры, находящиеся на поверхности листовых пластин, у кактусов таких проблем нет. Из-за отсутствия листвы не происходит быстрого испарение воды и она может максимально долга сохраняться в суккуленте.

Спасают кактус от перегрева

У некоторых пустынных обитателей поверхность настолько обильно покрыта иголками, что они закрывают их тело от палящего солнца. Неудивительно, что кактусы считаются самыми жароустойчивыми растениями на Земле, выдерживающими температуру в +60 градусов по Цельсию.

Но также «бывшие листочки» создают тень, защищая растение при слишком высоких температурах.

Выполняют влагопоглощающую функцию

Существует распространенное мнение, что в пустынях все время стоит непереносимая жара. Однако, это не совсем так, здесь климат отличается частыми и резкими суточными перепадами температуры. Так, днем столбик термометра может подниматься выше +50 градусов, а ночью опускаться до нулевой отметки.

В таких условиях влага, содержащаяся в воздухе, конденсируется и оседает на почве в виде росы. И острые иголки суккулентов обладают подходящей структурой, чтобы поглощать даже малейшие капли, насыщая растение водой даже при отсутствии осадков.

Защищают суккулент

Среди прочих эту функцию острых иголок можно назвать самой очевидной. Они действительно защищают сочное тело кактуса от птиц и животных, которые не прочь им полакомиться.

Конечно, далеко не всех представителей фауны такая защита отпугивает. Например, у верблюдов «бронированная» поверхность рта, покрытая твердыми образованиями, поэтому они с аппетитом поедают даже самые колючие кактусы.

Мексиканские фермеры скармливают кактусы скоту, но предварительно удалив шипы. Тогда как ослы из Южной Америки делают это самостоятельно, сбивая их копытами. А вот их европейские сородичи такими умениями не обладают.

Однако, большинство животных все же этих «недружелюбных» суккулентов обходят стороной. И люди взяли это на заметку, создавая изгороди из кактусов вокруг своего жилища. Мало кто отважится вторгнуться в частные владения, имеющие подобное ограждение. Особо кактусовые заборы помогали поселенцам Дикого Запада, спасая их дома от нашествия койотов.

А кроме того, не у всех кактусов колючки острые и прочные, у многих они мягкие и не способны ранить.

Способствуют размножению и распространению

Далеко не все кактусовые плодовиты и плоды некоторых содержат всего несколько семечек. Но, они могут размножаться отростками – «детками», слабо прикрепленными к материнскому экземпляру и друг к другу. Эти сегменты легко отделяются и крепко прицепляются иглами к любым предметам – шерсти животных, одежде, обуви и даже к коже.

К подобным видам относится кактус цилиндропунция пролифера, его еще прозвали «прыгающей Чольей». Благодаря этому свойству суккулентное растение попадает на новые территории, где успешно укореняется, вырастает и продолжает давать потомство.

Еще одно полезное свойство кактусовых иголок – способность ловить и удерживать частицы других растений – облетевшие листочки, отмершие части, кору и прочее. Они могут обеспечить кактусу дополнительную тень, укрыть от ветров, а разложившись, обогатить скудные почвы.

Так что, нельзя недооценивать всю пользу видоизмененных листочков для кактусов и природа недаром избавила эти суккуленты от полноценной листвы, превратив ее в колючки.

Это интересно! С колючками также связано множество интересных фактов. Например, аборигены в Южной Америке активно использовали иглы этих растения в хирургии, зашивая ими раны, предварительно прокалив на углях. Кроме того, колючки способны ионизировать воздух не хуже, чем листья растений.

Различия листовых пластин и колючек

У многих растений имеются колючки, но у кактусов они растут пучками, поэтому биологи сделали выводы, что они являются аналогами листьев или почечных чешуек. Но, они различны, в том числе по строению и составу:

• Эволюция настолько изменила листья, что в тканях не осталось тех же клеток и тканей, характерных для листвы древовидных растений.
• Состоят иголки из сердцевидных волокон, которые окружает эпидермис.
• У колючек отсутствуют как устьица, так и замыкающие клетки.

Медоносные железы

У нескольких разновидностей кактусовых шипы развиваются в качестве секреторных желез. Их еще называют «медоносными железами», так как они выделяют сахаристый секрет, привлекающий муравьев. Поэтому ароматные цветы не единственный способ кактусовых обращать на себя внимание полезных насекомых.

Такие иголки обычно коротенькие и широкие, состоят из клеток паренхимы и они способны выделяться в межклеточное пространство.
Когда нектар скапливается, он просачивается наверх через крохотные отверстия в эпидермисе.

Кактусы без колючек

Семейство кактусовых – многочисленно и состоит из самых разнообразных растений, отличающихся по размеру, внешности, форме и свойствам. А также среди них встречаются суккуленты, лишенные иголок:

• Хатиора

В растении сложно узнать привычный кактус, но и на лиственные виды она совсем непохожа. У хатиоры нет ни листвы, ни иголок, а состоит она из хорошо разветвленных стеблей, состоящих из небольших сегментов. Нередко этот суккулент сравнивают с коралловым кустом, англичане его прозвали «кактусом танцующих костей».

• Рипсалис

Родом этот интересный кактус из Южной Америки, но встретить его можно и в Индии. У рипсалиса ярко-зеленые, округлые или ребристые стебли, обильно ветвящиеся и свисающий вниз. Из-за такой эффектной внешности цветок приобрел огромную популярность в комнатном цветоводстве и успешно выращивается в качестве ампельного растения.

• Эпифиллум

Еще один лесной кактус, родиной которого являются тропики и субтропики Америки. Вместо листвы и колючек у растения имеются плоские или треугольные листовидные стебли темно-зеленой окраски.

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.

Многочисленные растения имеют колючки, но в кактусах шипы собраны в пучки. Биологи сделали вывод, что колючки являются аналогом листьев или чешуек почек. Однако такие изменения довольно существенные. В зрелых колючках не содержатся те же типы клеток или тканей, которые характерны для листьев деревьев. Шипы состоят только из сердцевидных волокон, окруженных эпидермисом. У них нет ни устьиц, ни замыкающих клеток.

Медоносные железы

У нескольких видов кактусов шипы в каждом пазушном зародыше развиваются как железы секреции. Они известны под названием «медоносные железы». Эти образования выделяют , который привлекает муравьев. Шипы в таких местах состоят из свободно расположенных клеток паренхимы, которые выделяются в межклеточное пространство. Накопленный нектар выталкивается вверх через маленькие отверстия в эпидермисе. Колючки этого типа короткие и широкие. Они состоят из тонкостенных волокон. Запах также помогает привлечь и летающих насекомых, которые опыляют кактусы.

Защитные шипы

Многие кактусы защищены от жаркого солнечного света плотным покровом из шипов. Удивительным является тот факт, что больше половины всех видов кактусов приспособлены к обитанию в темных лесах или прохладных и влажных высокогорьях. Такие растения будут быстро высушены воздействием солнечного света в пустыне.

Внешний вид кактусов, обитающих в прохладных или тенистых местах, часто очень отличается от остальных. Они имеют либо всего несколько длинных шипов или множество очень коротких. Растения, произрастающие в солнечных и жарких пустынях, должны быть полностью покрыты шипами. Уколы от таких колючек очень сильные и болезненные. У многих видов кактусов шипы настолько мягкие, что животные могут употреблять их в пищу без особых проблем.

Преимущество покрова из шипов состоит в блокировке солнечного света, предотвращении перегрева растения, уменьшению испарения хлорофилла и защите от повреждений. Например, у Mammillaria Plumosa клетки эпидермиса растут наружу как длинные трихомы, придавая растению необычный внешний вид. У других видов, шипы плоские, тонкие и длинные. С одной стороны, это делает их слишком гибким и лишает растение защиты. С другой стороны, они достаточно широкие и дают растению тень. Такие колючки помогают кактусу скрываться среди травы, в которой он растет.

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

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

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.