Как кактусы «дошли до такой жизни»

Часть 1. Кактусы: тайна происхождения

Европейцы впервые увидели кактусы во времена открытий Колумба, а вместе с ними картофель, табак, георгины и ряд других «произведений» Американского континента. Около 40 лет кактусы были безымянными диковинками Нового Света и только в 1535 году получили первые описания цереус и опунция. Происхождение кактусов и то, откуда появились в Америке эти уникальные представители растительного мира, остается загадкой до сих пор. Ни о ходе изменений формы стеблей, ни о возникновении отсутствующего у других растений вегетативного органа – ареолы, ничего не известно. Здесь исследователи столкнулись с тем фактом, что ни один кактус не является ископаемым. Наиболее примитивный род – переския (Pereskia) имеет покрытые листьями ветви, по всем параметрам относится к семейству Cactaceae, но не дает никаких ключей к происхождению. Остаются только догадки и теории, основанные на сравнительном анализе.

Дальше палеонтологов продвинулись археологи. На черепках домашней утвари времен ацтеков и инков они нашли объемные изображения лофофоры и трихоцереуса, но все эти «вещдоки» относятся к переходному периоду к нашей эре. Самым древним изображением считают сохранившийся барельеф воина на фоне кактуса из раскопок остатков храма в Чавине, но этот раритет датируется примерно 1300 годом до н.э.. Учитывая же скорость эволюционных преобразований и тот факт, что описанные еще в XVI–XVII веках кактусы не изменили своего вида до сих пор, ученые предполагают, что возраст этих растений – не менее 20000 лет.

Иногда, по морфологии цветения, а не по шипам (что не есть колючки), кактусы причисляют к розам. Следуя этому предположению, можно допустить, что, попав в Вест Индию, розы приспособились к засушливому климату, превратились в перескии, а, далее, – во все остальные формы. Но кактусам присущи признаки и других групп растений. Так, утолщенный стебель, отсутствие листьев и наличие колючек ставит в один ряд с ними агавы и юкки, которые вовсе не кактусы, а модифицированные родственники лилейных.

Существует множество африканских растений, которые по форме стеблей очень близки кактусам, но они принадлежат к огромному, распространенному по всему миру, семейству молочайных (Euphorbiaceae). Это, как и кактусы, суккуленты, т.е. засухоустойчивые растения, но, как говорится, «не всякий суккулент – кактус».

Что же по ботаническим меркам ставит кактусы в обособленную группу растительного царства? Это уже упомянутая ареола – характерная особенность всех кактусов и никаких других групп растений. Сейчас ученые рассматривают ареолу, как эквивалент сложной почки, откуда вместо листьев развиваются колючки. Причем, не одна, а разное количество радиальных и центральных колючек, что тоже служит отличительной чертой кактусов. Но основной их индивидуальностью было и остается шаровидное или цилиндрическое строение стеблей с ребрами правильной формы, или разделенными на бугорки и сосочки с ареолами на вершинах.

Понять, почему стебли приобрели такую или лепешковидную, как у опунций, форму – значит понять проблемы кактусов.

Не говоря о тех зонах земной поверхности, где существование растений практически невозможно, обратимся к местам распространения кактусов. Первая проблема этих ареалов, безусловно, дефицит влаги, о чем уже не раз упоминалось. Большинство растений на земле получают воду из атмосферы в достаточном количестве. От корней вода по стволу поднимается к листьям и оттуда снова в атмосферу, обеспечивая круговорот воды в природе. Этот ток настолько велик, что обыкновенные растения можно назвать фонтанами воды. Если воды не хватает, проблема решается распространением корней в глубину до водоносных слоев. Если их нет, растение увядает или засыхает вовсе. На родине кактусов почвы или настолько тверды, что вода едва пропитывает их, или до такой степени пористы, что дождевая вода не удерживается в верхних слоях. Задача кактусов – как можно скорее впитать дождевую воду всеми доступными способами, и помогают в этом растению все органы: корни, поры стебля, опушение ареол и даже колючки.

Но существует опасность долгого отсутствия дождей, а запасы воды уже исчерпаны. Решение одно – увеличить объем сосуда для воды, т.е. толщину стеблей до шаровидной или цилиндрической формы, где вода запасается в усвоенном тканями стебля синтетическом виде. Если природой не дано кактусу увеличивать донельзя стебель, или он по каким-то причинам развивается в сторону ствольных растений и не может утолщаться, то роль бочонков с водой берут на себя корни. Пример – мощные реповидные корни при сравнительно небольших стеблях у лофофор, ариокарпусов и ряда турбиникарпусов. У тонкостебельного пениоцереуса (Peniocereus greggii) подземная часть достигает по весу до 20 кг, а у вилькоксии (Wilcoxia poselgerii) корневая система образует пучок редьковидных утолщений. Эти подземные хранилища бережно расходуют воду, позволяя надземной части растений выжить в период засух. Решение водной проблемы позволило кактусам занять место среди самых необычных и «сообразительных» растений.

Часть 2. Не дышать, чтобы выжить

Если кактусы высокогорных пустынь стараются уловить каждую каплю влаги, то от жары и избытка световой энергии им приходится всеми силами защищаться. У обычных растений роль накопителя света, необходимого для процессов фотосинтеза, и теплового регулятора при дыхании всегда выполняют листья. Чем больше листьев, тем больше площадь поглощения света и тем выше уровень транспирации, защищающей листву от перегрева. При нехватке воды уровень транспирации снижается, и листья при высокой дневной температуре вянут. Кактусы сбросили листья, т.к. освещения им с избытком хватает и они доверили его усвоение стеблям. Стебли, в свою очередь, приспособились сокращать в нужной степени количество поступающей солнечной энергии характерными только для кактусов внешними признаками. Солнечный световой поток несет в себе не только люксы, но и градусы. Подставить прямым солнечным лучам открытый участок поверхности стебля на несколько часов – значит получить ожег и даже погибнуть. А если к световому и тепловому потокам добавить еще сухость и разреженность воздуха высокогорья, то можно представить какие, образно говоря, доспехи должны надевать кактусы, чтобы противостоять наседающим со всех сторон врагам. И кактусы в ходе борьбы за выживание сделали это! Форма стеблей помогает не только накапливать воду, а и подставлять не больше половины поверхности стебля солнечным лучам, а падающим под прямым углом и того меньше.

Ребра с освещенной солнцем стороны стебля обеспечивают постоянное изменение углов падения лучей, и исключают длительный перегрев любого участка. Кроме того, поверхность стеблей покрыта толстым слоем свето- и теплозащитных клеток эпидермиса с характерным для кактусов строением дыхательных устьиц. В условиях высокой дневной температуры при низком уровне относительной влажности воздуха обычные растения резко повышают уровень транспирации. Кактусам же дышать «полной грудью» противопоказано, ибо весь запас воды израсходуется в считанные часы. Поэтому устьица эпидермиса почти смыкаются, не допуская излишнего испарения влаги, процессы фотосинтеза приостанавливаются, растение как бы замирает в ожидании ночи, когда температура резко снижается и жизнь снова продолжится.

В борьбе с жарой и обжигающими лучами солнца помогают, безусловно, и те внешние признаки, которые так нам нравятся в кактусах. Это и различной плотности, длины и цвета колючки, порой почти закрывающие стебель, и опушение ареол, особенно интенсивное на верхушке кактусов, где клетки эпидермиса еще не вполне окрепли.

Физиологи растений утверждают, что процесс дыхания (транспирации) должен быть непрерывным. Остановка дыхания приводит к переходу растения в состояние покоя и даже к его гибели. Динамика процесса транспирации прямо пропорциональна скорости жизненных процессов в растении, в том числе и его росту. Определено, что при смыкании устьиц эпидермиса кактусы продолжают «еле дышать», и их потери влаги в сотни раз меньше, чем у обычных растений. Вот почему кактусы растут медленнее других, а ряд видов позволяет себе во имя жизни прятаться под поверхностью почвы, от палящих лучей солнца и сухости воздуха в период длительных засух, чтобы снова появиться на свет с первыми дождями.

Колючки служат защитой кактусов не только от солнечной инсоляции, но также от агрессивных животных. Издавна известно, что за плотной оболочкой кактусов скрывается съедобная, нередко приятная на вкус сердцевина и чуть ли не единственный источник влаги в пустыне. Уберите колючки и от стебля вскоре ничего не останется.

Фермеры часто обжигали колючки опунций и скармливали скоту высококалорийную мякоть стеблей. Но потребительские свойства кактусов – уже пройденная тема, а мы продолжим говорить о жизненно важных проблемах этого семейства.

Часть 3. Забота о потомстве

Защитившись от дефицита влаги, избыточного светового потока и все иссушающей жары, кактусы должны были позаботиться о потомстве. Ни один сеянец в условиях засухи не сможет выжить под палящими лучами солнца, ни один на открытой местности не избежит поедания или вытаптывания животными. Чтобы выжить, нужно или прорастать вовремя, или надежно прятаться до поры – до времени. Кактусы так и делают. Семена, вызревшие весной и упавшие на влажную от первых дождей землю, не прорастают. Ингибиторы роста, заключенные в семени, хорошо знают, что впереди гибельный период засух и не разрешают зародышу развиваться. Зато с приходом осени и учетом сменяющего ее зимнего периода ингибиторы дают команду «вперед!» и на свет появляются тысячи проростков. Другое дело, какое количество из них выживет. А выживет тот, кто надежно укрылся от внешних врагов – все еще палящих лучей солнца, голодных ртов животных и клювов птиц. Поэтому, до наступления очередного периода засухи, успевают подрасти и окрепнуть только те, кто спрятался в зарослях немногочисленной многолетней или эфемерной растительности, под сенью кустарников или в тени своих родителей.

В этом есть и положительная составляющая: кактусы очень плодовиты, и если бы все сеянцы становились взрослыми, то они создали бы в природе проблемы, подобные хорошо известной борьбы с распространением опунции в Австралии.

Доказательством того, что кактусы успешно приспособились ко всем, порой безжалостным прихотям природы, говорит тот факт, что они цветут и плодоносят ежегодно. Распространенное мнение, что кактусы не цветут или зацветают из последних сил раз в сто лет – крайне ошибочно. В природных условиях они цветут и завязывают плоды с удовольствием, строго соблюдая сроки цветения и вызревания семян. Другое дело, что продолжительность жизни цветка коротка и у большинства кактусов измеряется одним-двумя днями, но этого вполне достаточно для того, чтоб произошло опыление и зачатие нового поколения. Из суккулентов только агавам предназначено расцвести раз в жизни и умереть, но оставить после себя многочисленное потомство, бурно развивающееся в органических продуктах разложения материнского растения. Такова одна из многих интересных страниц из жизни растений.

Плоды кактусов, поначалу защищенные колючками и пухом, по мере вызревания оголяются и становятся единственным незащищенным местом. Спелые плоды ярко окрашиваются, привлекая «потребителей», хорошо знакомых с их вкусовыми качествами. Те, что были не съедены птицами и не собраны человеком, со временем усыхают, лопаются и семена естественным путем или с помощью дождей достигают поверхности земли в ожидании времени прорастания…

Приспособляемость кактусов к факторам окружающей среды поразительная, но она не требует создания каких-либо сверхтрудных условий при выращивании в коллекциях. Силы адаптации позволяют им мириться и с более низким уровнем освещенности, и с отсутствием засух, и с щедростью хозяев при поливе, и с вынужденным состоянием покоя в зимний период, и, наконец, с отсутствием тех перепадов суточных температур, которые так полезны для протекания процессов фотосинтеза. Не смотря на все это, кактусы, особенно выращенные в коллекциях из семян, продолжают сохранять данные им природой видовые характеристики и даже, иногда, приобретают в результате селективного отбора отличные от природных, но более эффектные черты. Конечно же, здоровое состояние кактусов в коллекциях требует создания условий максимально возможной освещенности, постоянного притока свежего воздуха, разумного полива, планово распределенного по месяцам, правильно приготовленные субстраты для посадки и бережного отношения к растениям, исключающего возможность их повреждения. Удар или случайная царапина стебля нарушает защитный слой эпидермиса и может привести к загниванию мягких тканей. Причем гниение, как и пожар, распространяется от очага до охвата всего стебля и корней. В высокогорных пустынях жара и сухость воздуха своего рода лекарство от повреждений, т.к. приводит к гибели многих бактерий и фунгицидов. В условиях же коллекции возможность заражения во много раз больше. Опасность для культуры кактусов представляет и высокий уровень влажности воздуха. В такой среде процесс транспирации замедляется, но устьица эпидермиса широко раскрыты. С замедлением дыхания замедляются и все жизненные процессы. Вы ожидаете прироста, а его нет и, более того, растение может погибнуть, т.к. через раскрытые устьица повышается вероятность проникновения в мягкие ткани стебля всякой заразы. То же можно сказать и о сырости субстрата. При длительном застое влаги в почве эпидермис корней, и, быстрее всего утолщенных, размягчается и становится восприимчивым к бактериальным и грибковым «паразитам», тем более, что сырая почва изобилует ими.

И, в заключение, о самих почвах. В природе кактусы произрастают на самых различных почвах, и повторить их состав в коллекциях практически невозможно.

Говорится, что сколько коллекционеров, столько и рецептов составления земляных смесей и это может быть реальным, т.к. корневая система кактусов настолько всеядна, что для нее приемлемы самые разные условия: многокомпонентная земляная смесь, гравийная, сфагнумовая и чисто гидропонная культура. При выборе субстратов для выращивания следует помнить, что земляные смеси должны быть проницаемы для воды, не допуская ее длительного застоя, и минерализированы, чтобы обеспечить питание стебля всеми необходимыми макро- и микроэлементами. Достигается это содержанием большого процента рыхлителей в почве и внесением нормированного количества удобрений при поливе. Ежегодное цветение кактусов в коллекциях говорит о том, что вы на правильном пути, и растения адаптировались к созданным вами для них условиям содержания.

Автор Арлен Буренков
Фото Олега Ковтуна (Одесса)

Комментарии: