Как устроен стебель кактуса

Чаще всего, но отнюдь не всегда, стебель — это основная по объему часть растения. Если следовать принципу целесообразности, то все кактусы должны быть огромными шарами, наполненными водой. Вы спросите, почему? Дело в том, что шар имеет наибольшее отношение объема к площади поверхности. Кто в ладах с математикой, может высчитать еще одну закономерность: чем больше диаметр, тем выгоднее это отношение. Эта величина называется коэффициентом водозапасания. К примеру, шаровидный кактус диаметром 1 см имеет величину коэффициента водозапасания 0,166, а достигнув диаметра в 1 метр, увеличит его до 16,7, то есть в 100 раз. Нетрудно догадаться, что кактусу, чтобы экономнее расходовать воду, нужно иметь максимальный объем при наименьшей площади испарения.

Можно себе представить, что если бы эволюция шла незатейливым прямым путем, то классический американский ландшафт напоминал бы огромный бильярдный стол с разбросанными по нему циклопическими гладкими зелеными шарами. Почему же так не происходит?

Вступают в силу другие факторы. Чтобы иметь возможность быстро впитать максимальное количество воды, нужен резерв объема. За несколько влажных дней кактус не успеет вырасти настолько, чтобы вместить дополнительную влагу. Ведь площадь поверхности, через которую идет газообмен и проникают необходимые для фотосинтеза солнечные лучи, — минимальна, поэтому расти быстро невозможно.

Мы не знаем, как выглядели первые кактусы, потому что достоверных окаменелостей до сих пор не обнаружено, но можно предположить, что тысячи и тысячи поколений шаровидных предков нынешних «ежиков» трескались во время дождей, словно переспевший арбуз, пока не нашелся способ избежать этого.

Природа пошла на компромисс и наделила кактусы ребрами. Такое строение позволяет очень быстро увеличивать объем без изменения площади поверхности. Представьте, что зонт, который, кстати, был изобретен китайцами для защиты от солнца и жары, — это половина кактуса, и проведите эксперимент, складывая и раскрывая его. Площадь ткани остается неизменной, а объем под ней меняется очень существенно. Ребра кактуса можно сравнить с жестким каркасом зонта, а эпидермис — с тканью.

При таком строении кактус получает массу преимуществ:

— может уменьшаться в объеме, сохраняя форму, а затем очень быстро восстанавливать утраченное без необходимости увеличивать поверхность;

— получает большую площадь транспирации во время влажного периода. Дело в том, что основная масса водозапасающих клеток расположена в центральной части стебля. Накапливая воду и увеличиваясь в объеме, «сердцевина» раздвигает ребра, а усыхая, она их плотно сжимает, уменьшая площадь испарения;

— ребра отбрасывают тень, уменьшая процент поверхности, освещенной прямыми солнечными лучами, что препятствует перегреву стебля;

— ребра кактуса собирают воду и доставляют ее к корням.

Проделайте эксперимент с любым ребристым кактусом: обрызгайте его пульверизатором сбоку. Вы увидите, что то ничтожное количество воды, которое попало на стебель, стекает по поверхности ребер к бороздкам между ними, а затем вниз, прямо к корневой шейке. У основания кактуса земля окажется влажной.

У многих кактусов ребра разделены на бугорки или сосочки. Это дополнительное увеличение площади может на первый взгляд показаться очень невыгодным, но дело обстоит иначе.

Более других преуспела в этом Лейхтенбергия княжеская. Это растение имеет вид розетки из очень длинных пальцевидных сосочков. Отношение площади поверхности к объему крайне невыгодно, но, теряя влагу, кактус сжимается так, что сосочки плотно прилегают друг к другу, а площадь поверхности уменьшается во много раз. Растение как бы складывается. Грани на поверхности сосочков этого кактуса позволяют им прилегать очень плотно друг к другу. Таким образом, кактус имеет максимальную площадь ассимиляции во время роста и сводит ее до минимума в засуху, пропорционально степени потери влаги. Это ли не рациональность!

Не менее показателен пример кактуса, называемого Обрегония денегрии. По строению его стебель удивительно похож на шишку знакомых нам хвойных деревьев. Пока шишка незрелая, ее чешуйки плотно сжаты и площадь поверхности невелика. Созрела она, разомкнулась — и площадь увеличилась во много раз. Так же и обрегония, плотно сжимая свои сосочки во время засухи, напоминает незрелую шишку. Нальется кактус — и растопырит сосочки, подставляя их солнечному свету.

Итак, почему кактусы ребристые и бугристые, разобрались: в результате естественного отбора они приобрели способность быстро менять объем, или, вернее, отношение объема к площади поверхности стебля, что является математическим выражением способности запасать воду.

Но ведь они не только шаровидные. Форма стебля может быть и цилиндрической, и змеевидной, и плоской. Нельзя не согласиться, что эти формы менее выгодны, но и они часто встречаются в менее экстремальных условиях.

Если говорить сухим научным языком, то коэффициент водозапасания цилиндрических растений увеличивается в основном с ростом диаметра стебля, оставаясь почти неизменным с увеличением длины. Исследования ученых подтверждают, что диаметр столбовидных растений увеличивается в местах с меньшим количеством осадков.

Очень хитроумно поступает опунция, которая имеет плоский стебель. Отношение объема к площади поверхности у нее в десятки раз менее выгодно по сравнению с цилиндрическими кактусами и в сотни раз уступает шаровидным. Она компенсирует этот недостаток, располагая свои лепешки гранью к самому яркому солнцу. Поэтому в полдень прямыми палящими лучами освещается едва ли десятая часть поверхности растения. В случае очень неблагоприятных условий эти сверхживучие трусы «сбрасывают» лишние членики, оставляя живым только старый ствол, который уже приобрел цилиндрическую форму. Снова получается, что в период роста кактус имеет большую поверхность, а в засуху ее сокращает.

Интересна еще одна «находка» кактусов. Многие виды, обладающие не самой выгодной формой, для того, чтобы противостоять суровой действительности, образуют плотные подушковидные сообщества. Это может быть как одно растение, образующее множество побегов, которые со временем разрастаются вширь и укореняются, так и выросшие из семян потомки одного кактуса. Отдельные стебли или растения взаимно притеняются, и вода, собранная к корням во время незначительных осадков, расходуется совместно гораздо эффективнее. Под плотным скоплением кактусов почва значительно дольше сохраняет, влагу, чем под прямыми лучами солнца. Если такая группа растет на каменистой поверхности, то она еще и создает себе почву, улавливая и накапливая на поверхности пыль, приносимую ветром. Эта пыль смывается со стебля скудным дождем и попадает к корням, неся в себе минеральное питание. В природе ничего случайного не бывает!

Похожие темы:

Эхинокактус
Как вырастить кактусы из семян?
Автор: admin - Март 27th, 2016 | Категория: Строение кактуса | Нет комментариев -