Як кактуси «дійшли до такого життя»

Частина 1. Кактуси: таємниця походження

Європейці вперше побачили кактуси за часів відкриттів Колумба, а разом з ними картопля, тютюн, жоржини і ряд інших «творів» Американського континенту. Близько 40 років кактуси були безіменними диковинками Нового Світу і тільки в 1535 році отримали перші описи цереус і опунция. Походження кактусів і то, звідки з`явилися в Америці ці унікальні представники рослинного світу, залишається загадкою до цих пір. Ні про хід змін форми стебел, ні про виникнення відсутнього в інших рослин вегетативного органу - ареоли, нічого не відомо. Тут дослідники зіткнулися з тим фактом, що жоден кактус не є викопним. Найбільш примітивний рід - Переськия (Pereskia) має покриті листям гілки, по всіх параметрах відноситься до сімейства Cactaceae, але не дає ніяких ключів до походження. Залишаються тільки здогадки і теорії, засновані на порівняльному аналізі.

Далі палеонтологів просунулися археологи. На черепках домашнього начиння часів ацтеків та інків вони знайшли об`ємні зображення лофофори і тріхоцереуса, але всі ці «речдоки» відносяться до перехідного періоду до нашої ери. Найдавнішим зображенням вважають зберігся барельєф воїна на тлі кактуса з розкопок залишків храму в Чавин, але цей раритет датується приблизно 1300 роком до н.е .. З огляду на ж швидкість еволюційних перетворень і той факт, що описані ще в XVI-XVII століттях кактуси не змінили свого виду досі, вчені припускають, що вік цих рослин - не менше 20000 років.

Іноді, по морфології цвітіння, а не по шипам (що нема колючки), кактуси зараховують до троянд. Слідуючи цьому припущенню, можна допустити, що, потрапивши в Вест Індію, троянди пристосувалися до посушливого клімату, перетворилися в Переськия, а, далі, - в усі інші форми. Але кактусів притаманні ознаки і інших груп рослин. Так, потовщене стебло, відсутність листя і наявність колючок ставить в один ряд з ними агави і юки, які зовсім не кактуси, а модифіковані родичі лілійних.

Існує безліч африканських рослин, які за формою стебел дуже близькі кактусів, але вони належать до величезного, поширеній по всьому світу, сімейству молочайних (Euphorbiaceae). Це, як і кактуси, сукуленти, тобто посухостійкі рослини, але, як то кажуть, «не всякий суккулент - кактус».

Що ж по ботанічним мірками ставить кактуси в відокремлену групу рослинного царства? Це вже згадана ареола - характерна особливість усіх кактусів і ніяких інших груп рослин. Зараз вчені розглядають ареолу, як еквівалент складної нирки, звідки замість листя розвиваються колючки. Причому, не одна, а різну кількість радіальних і центральних колючок, що теж служить відмінною рисою кактусів. Але основною їхньою індивідуальністю було і залишається шаровидне або циліндричне будова стебел з ребрами правильної форми, або розділеними на горбки і сосочки з ареолами на вершинах.

Зрозуміти, чому стебла придбали таку або лепешковідную, як у опунций, форму - отже зрозуміти проблеми кактусів.

Не кажучи про тих зонах земної поверхні, де існування рослин практично неможливо, звернемося до місць поширення кактусів. Перша проблема цих ареалів, безумовно, дефіцит вологи, про що вже не раз згадувалося. Більшість рослин на землі отримують воду з атмосфери в достатній кількості. Від коренів вода по стовбуру піднімається до листя і звідти знову в атмосферу, забезпечуючи кругообіг води в природі. Цей струм настільки великий, що звичайні рослини можна назвати фонтанами води. Якщо води не вистачає, проблема вирішується поширенням коренів в глибину до водоносних шарів. Якщо їх немає, рослина в`яне або засихає зовсім. На батьківщині кактусів грунту або настільки тверді, що вода ледь просочує їх, або до такої міри пористи, що дощова вода не утримується у верхніх шарах. Завдання кактусів - якомога швидше увібрати дощову воду всіма доступними способами, і допомагають в цьому рослині всі органи: корені, пори стебла, опушення ареол і навіть колючки.

Але існує небезпека тривалої відсутності дощів, а запаси води вже вичерпані. Рішення одне - збільшити обсяг судини для води, тобто товщину стебел до кулястої або циліндричної форми, де вода запасається в засвоєному тканинами стебла синтетичному вигляді. Якщо природою не дано кактусу збільшувати донезмоги стебло, або він з якихось причин розвивається в бік стовбурних рослин і не може потовщуватись, то роль діжок з водою беруть на себе коріння. Приклад - потужні ріповидним коріння при порівняно невеликих стеблах у лофофор, аріокарпус і ряду турбінікарпус. У тонкостебельних пеніоцереуса (Peniocereus greggii) підземна частина досягає за вагою до 20 кг, а у Вількокс (Wilcoxia poselgerii) коренева система утворює пучок редьковідних потовщень. Ці підземні сховища дбайливо витрачають воду, дозволяючи надземної частини рослин вижити в період засух. Рішення водної проблеми дозволило кактусів зайняти місце серед найбільш незвичайних і «кмітливих» рослин.

Частина 2. Не дихати, щоб вижити

Якщо кактуси високогірних пустель намагаються вловити кожну краплю вологи, то від спеки і надлишку світлової енергії їм доводиться всіма силами захищатися. У звичайних рослин роль накопичувача світла, необхідного для процесів фотосинтезу, і теплового регулятора при диханні завжди виконують листя. Чим більше листів, тим більше площа поглинання світла і тим вище рівень транспірації, що захищає листя від перегріву. При нестачі води рівень транспірації знижується, і листя при високій денній температурі в`януть. Кактуси скинули листя, тому що висвітлення ним з надлишком вистачає і вони довірили його засвоєння стеблах. Стебла, в свою чергу, пристосувалися скорочувати в потрібному ступені кількість надходить сонячної енергії характерними тільки для кактусів зовнішніми ознаками. Сонячний світловий потік несе в собі не тільки люкси, а й градуси. Підставити прямих сонячних променів відкриту ділянку поверхні стебла на кілька годин - значить отримати опік і навіть загинути. А якщо до світлової і теплової потокам додати ще сухість і розрідженість повітря високогір`я, то можна уявити які, образно кажучи, обладунки повинні надягати кактуси, щоб протистояти насідати з усіх боків ворогів. І кактуси в ході боротьби за виживання зробили це! Форма стебел допомагає не тільки накопичувати воду, а й підставляти максимум половини поверхні стебла сонячних променів, а падаючим під прямим кутом і того менше.

Ребра з освітленій сонцем боку стебла забезпечують постійну зміну кутів падіння променів, і виключають тривалий перегрів будь-якої ділянки. Крім того, поверхня стебел покрита товстим шаром світло-і теплозахисних клітин епідермісу з характерним для кактусів будовою дихальних продихів. В умовах високої денної температури при низькому рівні відносної вологості повітря звичайні рослини різко підвищують рівень транспірації. Кактусам ж дихати «на повні груди» протипоказано, бо весь запас води витратиться в лічені години. Тому продихи епідермісу майже змикаються, не допускаючи зайвого випаровування вологи, процеси фотосинтезу припиняються, рослина як би завмирає в очікуванні ночі, коли температура різко знижується і життя знову продовжиться.

У боротьбі зі спекою і палючим сонячним промінням допомагають, безумовно, і ті зовнішні ознаки, які так нам подобаються в кактуси. Це і різної щільності, довжини і кольору колючки, часом майже закривають стебло, і опушення ареол, особливо інтенсивне на верхівці кактусів, де клітини епідермісу ще не цілком зміцніли.

Фізіологи рослин стверджують, що процес дихання (транспірації) повинен бути безперервним. Зупинка дихання призводить до переходу рослини в стан спокою і навіть до його загибелі. Динаміка процесу транспірації прямо пропорційна швидкості життєвих процесів в рослині, в тому числі і його зростання. Визначено, що при змиканні устьиц епідермісу кактуси продовжують «ледве дихати», і їх втрати вологи в сотні разів менше, ніж у звичайних рослин. Ось чому кактуси ростуть повільніше інших, а ряд видів дозволяє собі в ім`я життя ховатися під поверхнею грунту, від палючих променів сонця і сухості повітря в період тривалих посух, щоб знову з`явитися на світло з першими дощами.

Колючки служать захистом кактусів не тільки від сонячної інсоляції, але також від агресивних тварин. З давніх-давен відомо, що за щільною оболонкою кактусів ховається їстівна, нерідко приємна на смак серцевина і мало не єдине джерело вологи в пустелі. Приберіть колючки і від стебла незабаром нічого не залишиться.

Фермери часто обпалювали колючки опунцій і згодовували худобі висококалорійну м`якоть стебел. Але споживчі властивості кактусів - вже пройдена тема, а ми продовжимо говорити про життєво важливі проблеми цього сімейства.

Частина 3. Турбота про потомство

Захистившись від дефіциту вологи, надлишкового світлового потоку і все висушує спеки, кактуси повинні були подбати про потомство. Жоден сіянець в умовах посухи не зможе вижити під палючими променями сонця, жоден на відкритій місцевості не уникне поїдання або витоптування тваринами. Щоб вижити, потрібно або проростати вчасно, або надійно ховатися до пори - до часу. Кактуси так і роблять. Насіння, що визріли навесні і впали на вологу від перших дощів землю, не проростають. Інгібітори росту, укладені в насінні, добре знають, що попереду згубний період посух і не дозволяють зародку розвиватися. Зате з приходом осені і урахуванням зміняє її зимового періоду інгібітори дають команду «вперед!» І на світ з`являються тисячі проростків. Інша справа, яка кількість з них виживе. А виживе той, хто надійно сховався від зовнішніх ворогів - все ще палючих променів сонця, голодних ротів тварин і дзьобів птахів. Тому, до настання чергового періоду посухи, встигають підрости й зміцніти лише ті, хто сховався в заростях нечисленної багаторічної або ефемерною рослинності, під покровом чагарників або в тіні своїх батьків.

У цьому є і позитивна складова: кактуси дуже плідні, і якби все сіянці ставали дорослими, то вони створили б в природі проблеми, подібні добре відомої боротьби з поширенням опунції в Австралії.

Доказом того, що кактуси успішно пристосувалися до всіх, часом безжальним примх природи, говорить той факт, що вони цвітуть і плодоносять щорічно. Поширена думка, що кактуси не цвітуть або цвітуть з останніх сил раз у сто років - вкрай помилково. У природних умовах вони цвітуть і зав`язують плоди із задоволенням, строго дотримуючись терміни цвітіння і визрівання насіння. Інша справа, що тривалість життя квітки коротка і у більшості кактусів вимірюється одним-двома днями, але цього цілком достатньо для того, щоб відбулося запилення і зачаття нового покоління. З сукулентів тільки Агавам призначене розквітнути раз в житті і померти, але залишити після себе численне потомство, бурхливо розвивається в органічних продуктах розкладання материнської рослини. Такою є одна з багатьох цікавих сторінок з життя рослин.

Плоди кактусів, спочатку захищені колючками і пухом, у міру визрівання оголюються і стають єдиним незахищеним місцем. Стиглі плоди яскраво фарбуються, залучаючи «споживачів», добре знайомих з їх смаковими якостями. Ті, що були з`їдені птахами і не зібрані людиною, з часом усихають, лопаються і насіння природним шляхом або за допомогою дощів досягають поверхні землі в очікуванні часу проростання ...

Пристосовність кактусів до факторів навколишнього середовища вражаюча, але вона не вимагає створення будь-яких надважких умов при вирощуванні в колекціях. Сили адаптації дозволяють їм миритися і з більш низьким рівнем освітленості, і з відсутністю засух, і з щедрістю господарів при поливі, і з вимушеним станом спокою в зимовий період, і, нарешті, з відсутністю тих перепадів добових температур, які так корисні для протікання процесів фотосинтезу. Не дивлячись на все це, кактуси, особливо вирощені в колекціях з насіння, продовжують зберігати дані їм природою видові характеристики і навіть, іноді, набувають в результаті селективного відбору відмінні від природних, але більш ефектні риси. Звичайно ж, здоровий стан кактусів в колекціях вимагає створення умов максимально можливої освітленості, постійного припливу свіжого повітря, розумного поливу, планово розподіленого по місяцях, правильно приготовані субстрати для посадки і дбайливого ставлення до рослин, що виключає можливість їх пошкодження. Удар або випадкова подряпина стебла порушує захисний шар епідермісу і може привести до загнивання м`яких тканин. Причому гниття, як і пожежа, поширюється від вогнища до охоплення всього стебла і коренів. У високогірних пустелях спека і сухість повітря свого роду ліки від пошкоджень, тому що призводить до загибелі багатьох бактерій і фунгіцидів. В умовах же колекції можливість зараження в багато разів більше. Небезпека для культури кактусів представляє і високий рівень вологості повітря. В такому середовищі процес транспірації сповільнюється, але продихи епідермісу широко розкриті. З уповільненням дихання сповільнюються і всі життєві процеси. Ви очікуєте приросту, а його немає і, більш того, рослина може загинути, тому що через розкриті продихи підвищується ймовірність проникнення в м`які тканини стебла всякої зарази. Те ж можна сказати і про вогкості субстрату. При тривалому застої вологи в грунті епідерміс коренів, і, швидше за все потовщених, розм`якшується і стає сприйнятливим до бактеріальних і грибкових «паразитам», тим більше, що сира земля рясніє ними.

І, на закінчення, про самих ґрунтах. У природі кактуси ростуть на найрізноманітніших грунтах, і повторити їх склад в колекціях практично неможливо.

Йдеться про те, що скільки колекціонерів, стільки і рецептів готування земляних сумішей і це може бути реальним, тому що коренева система кактусів настільки всеїдна, що для неї прийнятні найрізноманітніші умови: багатокомпонентна земляна суміш, гравійна, сфагнумовая і чисто гідропонна культура. При виборі субстратів для вирощування слід пам`ятати, що земляні суміші повинні бути проникні для води, не допускаючи її тривалого застою, і мінералізованих, щоб забезпечити харчування стебла усіма необхідними макро- і мікроелементами. Досягається це вмістом великої відсотка розпушувачів в грунті і внесенням нормованого кількості добрив при поливі. Щорічне цвітіння кактусів в колекціях говорить про те, що ви на правильному шляху, і рослини адаптувалися до створених вами для них умов утримання.