Зачем кактусу колючки википедия

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?

Общая информация

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:

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».

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.

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.

Один из древнейших кактусов, произрастающий в засушливых регионах от северной Мексики до тропиков Южной Америки. Он растет в виде большого кустарника или даже невысокого деревца, ветки которого покрыты зеленой или пурпурной листвой.

Этот суккулент растет на горных склонах Мексики и США. У него шарообразный стебель, покрытый бархатистым налетом. Визуально кажется, как будто лофофора – это несколько сегментов, которые срослись и оплыли.

Заключение

Колючки кактуса – это не прихоть природы, а уникальное многофункциональное средство, которое позволяет этим суккулентам выживать в самых суровых климатических условиях: под палящими лучами, без воды и в каменистых, очень скудных почвах. Колючки имеют удивительное строение и отлично выручают своих обладателей.

Колю́чки (в ботанике) — заострённые, твёрдые, обычно одревесневшие заострённые образования у растений.

Колючки следует отличать от шипов — твёрдых массивных заострённых выростов эпидермы и подлежащих тканей, которые образуются на стеблях и черешках (реже — на листьях) многих растений — например, видов розоцветных из родов малина ( Rubus ), шиповник ( Rosa ) и др. [2] [3] . В отличие от колючек шипы по своему происхождению относятся к эмергенцам, хотя они морфологически и сходны с колючками, но не имеют строго порядка в расположении, то есть не привязаны к узлам, пазухам листьев и т. п.

Содержание

Классификация колючек [ править | править код ]

По происхождению [ править | править код ]

Колючки — результат метаморфоза различных органов, которые в процессе развития стали выполнять новые функции. У разных растений колючками стали побеги, листья, части листьев, прилистники или, реже, корни [4] [5] . Видоизмененными побегами являются колючки боярышника, тёрна, гледичии. Видоизмененными листьями являются колючки барбариса.

Колючки у кактусов являются видоизменёнными почечными чешуями. Поскольку меристема ареол у кактусов (являющихся видоизменёнными пазушными почками) остаются жизнедеятельными в течение длительного времени, в них могут появляться всё новые и новые колючки; кроме того, колючка кактусов может увеличиваться в размере за счёт роста своей нижней части (интеркалярный рост) [6] .

По строению [ править | править код ]

По своему строению различают колючки простые и разветвлённые [4] :

• простые колючки не имеют разветвлений — например, у кактусов,
• разветвлённые колючки — например, у гледичии ( Gleditsia ).

По расположению [ править | править код ]

Колючки кактусов, расположенные в одной ареоле, делятся на радиальные, находящие на границе ареолы, и центральные. Как правило, радиальных колючек больше, чем центральных, при этом они по сравнению с центральными более короткие и тонкие. Центральные колючки на конце нередко имеют крючок [6] . Иногда формируются только радиальные либо только центральные колючки; у некоторых видов радиальные и центральные колючки в ареолах трудно различаются. Колючки могут быть округлыми в поперечном сечении, овальными или плоскими.

Глохидии [ править | править код ]

Одной из разновидностью колючек являются глохидии — мелкие, легко обламывающиеся колючки с микроскопическими крюкообразными выростами, которые характерны для представителей подсемейства опунциевые семейства кактусовые. В ареоле глохидии располагаются пучком [6] .

Функции колючек [ править | править код ]

Одна из функций колючек — конденсация водяного пара, вода потом стекает по стеблю к корням. Поступление воды через колючки в стебли обсуждается в некоторых работах, но нет объяснения механизмов, которые бы в таком случае препятствовали бы её потере в жаркое время суток из побегов.

Многие функции колючек связаны с защитой поверхности растений, особенно у молодых растений, от слишком ярких лучей солнца, а также от поедания животными и других повреждений [6] .

Колючки (шипы) на плодах или на засохших листочках обёртки соцветий (особенно в тех случаях, когда на концах колючек имеются крючки) служат для зоохории — распространения семян с помощью животных.

У некоторых кактусов (у представителей родов корифанта и ферокактус, а также у Hamatocactus setispinus) имеются выполняющие функцию внецветковых нектарников колючки, которые выделяют нектар для привлечения опылителей [6] .

Рекорды среди колючек [ править | править код ]

Максимальная длина колючек у кактусов составляет 25 см (у видов Cereus jamacaru и Corryocactus brevistylus) [6] .

Содержание статьи

• Зачем нужны колючки кактусам
• Индейский кактус опунция: древнее лекарство с замечательными свойствами
• Как влияют растения на человека

Различия между листьями и колючками

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 раствор сахара, 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.