Культура кактусов
Шрифт:
В основном под действием осмоса вода и питательные вещества проникают в корневой волосок*, разжижают его цитоплазму, которая становится более обводненной по сравнению с цитоплазмой соседних клеток. На границе двух клеток опять возникает осмотический перенос молекул воды. До центрального цилиндра корня вода, в основном, передвигается по закону осмоса, в центральном цилиндре она движется вверх по сосудам флоэмы благодаря корневому давлению, коллоидным свойствам межклеточной жидкости и незначительной транспирации воды через устьичные щели**.
Всасывание воды корнем — основной путь проникновения ее в растительный организм. Однако кактусы поглощают воду не только корнем. Колючки и опушение имеют капиллярную структуру. Мельчайшие капельки водяного тумана, попадая на них, благодаря силам поверхностного натяжения проникают через капилляры в ткань и осмотическим путем поглощаются клетками. При длительном отсутствии осадков тончайшие волоски впитывают
* существуют некоторые химические вещества, например оксид диметилсульфата (ДМСО), способные «протягивать» через клеточную стенку даже большие молеку. ы или их части.
* * при испарении воды через устичьпыс щели в пр( водящих тканях возникает некоторое отрицательное давление, заставляющее Ж'идкость подниматься вверх. У кактусов mpt нспирационпып процесс выражен слабо. Отрицательное давление создается ш счет конденсировапия водяных паров межк. сточного пространства в менее прогретой теневой чисти стебля.
водный конденсат, выпадающий в виде росы при суточных перепадах температуры и даже незначительное количество водяных паров из воздуха.
Большинство представителей семейства Cactceae приспособились к жизни в засушливых условиях. На картах осадков и испаряемости, а также в таблице климатических характеристик некоторых районов американского континента, приведенной в главе «Температура», видно, что большую часть года кактусы испытывают дефицит во влаге и, следовательно, в питательных веществах, которые они получают в растворенном виде.
Число устьиц на единицу поверхности у кактусов значительно больше, чем у мезофитных
Фото 234 – 235. Микрофотография устьичных клеток Pereskiopsis porteri в дневное время (слева), когда устьица закрыты, и в ночное время (справа). При открытых устьичных щелях проходят процессы транспирации.
Рис. 57. Карта сезонности выпадения осадков. Рис. 58. Карта разности осадком к испаряемости за год.
растений, хотя размер устьичных щелей меньше. Казалось бы, кактусы должны обезводиться и засохнуть в аридных условиях. Как же удерживают они ту воду, которая поступила в их стебель?
Во-первых, у растений с С4-типом метаболизма и, в том числе, с крассуловым типом метаболизма, устьичные щели днем закрыты и процесс испарения воды через них происходит в ночные часы. Да и при относительно низкой температуре воздуха ночью вода испаряется гораздо медленнее.
Во-вторых, кактусы покрыты восковидной кутикулой, которая препятствует чрезмерному прогреву стебля и испарению воды с его поверхности.
В-третьих, испарившаяся при транспирации вода, попадая на опушение и колючки, частично ими и поглощается.
В-четвертых, в природе запасающая ткань кактуса имеет мелкоклеточное строение (в культуре, тем более комнатной, размер клеток значительно крупнее). Клетки имеют густую слизеподобную цитоплазму. Проникая в клетки, вода вступает в физико-химическую связь с органическими веществами цитоплазмы, образуя коллоидные растворы. У суккулентных растений цитоплазма имеет очень густую консистенцию, что является защитной реакцией на высокие температуры окружающей среды. Таким образом, той максимальной суточной температуры воздуха, которая бывает в местах произрастания кактусов, оказывается недостаточно для выпаривания воды из коллоидного раствора цитоплазмы клеток. Но, несмотря на это, растения подсыхают, стебли столбовидных, древовидных и кустовидных кактусов уменьшаются в диаметре, растения с циллиндрическими и шаровидными стеблями укорачиваются, а мелкие формы вообще могут «уходить» в грунт. Оказывается, клетка все-таки теряет значительную часть свободной воды.
В результате опытов, в ходе которых использовались меченые изотопы кислорода, выяснилось: кактусы при наступлении засушливого периода теряют в виде испарений всего лишь 3 — 11% имеющейся в тканях влаги. Остальная ее часть вступает в различные химические реакции и связывается с органическими соединениями.
Не стоит забывать, что процессы фотосинтеза и дыхания хотя медленно, но все-таки идут и в засушливые сезоны, когда растения находятся в состоянии ростовой стагнации. В ходе фотосинтеза в это время используется вода, ранее запасенная в химических связях и выделенная в чистом виде при дыхании и других реакциях диссимиляции (разложения веществ в клетке). Наиболее богаты химически связанной водой жиры и углеводы, которые запасаются и сохраняются в виде крахмала и сложных Сахаров.
Отдельно стоит рассмотреть понятия ксерофитности и суккулентности.
Приведу определение: «Ксерофиты —растения сухих местообитаний, способные благодаря ряду приспособителъных признаков и свойств (уменьшениеразмера клеток, увеличение числа клеток, устьиц, а также приспособление эпидермы к снижению транспирации) переносить перегрев и обезвоживание».
Понятие «ксерофитные растения» объединяет четыре типа:
1. эвксерофиты — хорошо переносят обезвоживание и перегрев тканей, т.к. имеют очень вязкую цитоплазму клеток и обмен веществ в их тканях идет чрезвычайно медленно;
2. суккуленты — тоже имеют вязкую клеточную цитоплазму, но в протоплазменных коллоидах находится большое количество связанной воды; эти растения не выносят обезвоживания тканей;
3. гемиксерофиты — не выносят длительного обезвоживания и устойчивы к засухе лишь благодаря длинной стержневой корневой системе, достигающей грунтовых вод, в связи с чем у них повышены процессы транспирации и обмена веществ;
4. пойкилоксерофиты — при обезвоживании впадают в анабиоз и переживают засуху в виде луковиц, корневищ или семян.