Какую функцию выполняют колючки кактуса
Содержание статьи
Согласно легенде, однажды роза отмечала свой день рождения. На праздник были приглашены различные растения, среди которых присутствовал и кактус. У колючего друга не было подарка, поэтому он подарил розе свои иглы. А роза в свою очередь отблагодарила кактус прекрасным бутоном, который распускается раз в год, в день его рождения.
Что представляют собой колючки
Говоря о кактусах, большинство людей представляют себе нечто колючее и острое. Между тем в природе существует такое разнообразие видов данного растения, что можно встретить экземпляры с колючками в виде проволоки, волос, перьев, мягких щетинок и бумажных лент.
Для чего нужны колючки
Колючки – это средство выживания для кактуса. Во-первых, они несут защитную функцию. Большие острые иглы отпугивают травоядных животных. Колючки в виде тонких и коротких волосков надолго впиваются в кожу, отбивая всякое желание прикасаться к растению еще раз. Однако защита колючек сводится не только к обороне. Например, кактус Маммиллярия плюмоза покрыт белыми перышками. Он не нуждается в защите, так как растет высоко в горах. Перья защищают растение от перегрева, образуя над ним своеобразный зонт. А холодными ночами они служат кактусу шубой.
В особо засушливых районах, где дождей приходится ждать несколько месяцев, колючки служат хранилищем влаги. Они способны впитывать воду из воздуха, удерживая внутри. Подтверждением этому является опыт: если вынуть кактус из почвы и поместить на сухую салфетку, растение продолжит свой рост, расходуя внутренние запасы влаги. Статическое напряжение притягивает мельчайшие частички воды, которые содержатся в утреннем тумане или росе. На конце колючки образуется капелька воды, которая впитывается растением. Если «хранилище» в игле переполнено, вода тонкими ручейками стекает по стеблю к корням кактуса.
Некоторые виды кактусов при помощи колючек продолжают свой род. Например, Цилиндоропунция имеет множество отростков, покрытых цепкими колючками. Ими растение цепляется за шерсть приблизившихся животных, которые, в свою очередь, переносят побеги в другие районы. Также встречаются виды, у которых «крючки» расположены на семенах и плодах. А есть экземпляры, которые имеют нектароносные колючки. Так растение привлекает опылителей.
Bio-Lessons
Образовательный сайт по биологии
Многообразие и видоизменения побегов
Кроме основных функций — транспортной и опорной — стебель часто выполняет функции запасания питательных веществ, вегетативного размножения, защиты растений от поедания и др. (рис.1). В связи с этим он видоизменяется, образуя клубни, луковицы, корневища и т. д. Видоизмененные побеги бывают как надземными, так и подземными. У надземных побегов изменяются как отдельные части, так и побег в целом.
Рис.1 Опыт демонстрирующий транспорт веществ по стеблю
Надземные видоизмененные побеги
Столоны — удлиненные ползучие побеги с вытянутыми междоузлиями. У земляники их называют усами (рис.2).
Рис.2 Столоны (усы) земляники
Клубень — видоизмененный побег с сильно утолщенным стеблем, в котором накапливаются запасные питательные вещества. Клубни бывают надземными и подземными. Надземные клубни развиваются, например, у капусты кольраби (рис.3).
Рис.3 Клубень кольраби
Усики позволяют растениям-лианам занимать вертикальное положение. Цепляясь ими за опоры, растения растут вверх (рис. 4). В усик могут видоизмениться часть листа (горох, фасоль) или весь пазушный побег (тыква, арбуз, дыня, огурцы, виноград).
Рис.4 Цепляющиеся усики огурца
Колючки выполняют защитную функцию и меньше испаряют воду. Они ограждают растения от поедания животными и защищают от обезвоживания. У облепихи, верблюжьей колючки, лимона и др. в колючки превратились верхушка побега или весь побег (рис. 5).
Рис.5 Колючки облепихи
Шипы тоже выполняют защитную функцию (роза, крыжовник). Они бывают на листьях и стеблях. В отличие от колючек — это не побеги, а выросты поверхностной ткани. Шиповнику шипы дали название.
Сочные водозапасающие стебли свойственны кактусам, молочаю. В условиях длительного отсутствия дождей они накапливают влагу и растворенные в ней вещества в сочных стеблях. У некоторых кактусов стебли сплющены до голых листоподобных пластинок. Стебли зеленого цвета. В результате фотосинтеза в них образуются органические вещества. У алоэ, молодило, очитка водозапасающую функцию выполняют листья.
Вилок белокочанной капусты — это огромная почка. Наружные сочные листья кочана зеленые, внутри между листьями на стебле расположены небольшие пазушные почки и одна верхушечная. Короткий видоизмененный стебель называется кочерыгой.
Подземные видоизмененные побеги
Видоизмененные подземные побеги могут выполнять функцию переживания неблагоприятных периодов года, вегетативного размножения растений или запасающую.
Корневище (рис.6,7) — подземный побег многолетних растений. Поскольку корневище развивается под землей, оно не похоже на обычный зеленый побег. Внешне темноватое, оно напоминает корень, поэтому его называют корневищем.
Рис.6 Строение корневища
От корня оно отличается следующими признаками:
1) на верхушке корневища (как на любом побеге) имеется почка, а на верхушке корня — корневой чехлик;
2) корневище, как любой побег, имеет узлы и междоузлия. На месте узлов располагаются пленчатые чешуйки — видоизмененные листья. На корнях нет узлов, междоузлий и листьев;
3) из верхушечной и пазушных почек корневища могут развиться молодые подземные и надземные побеги;
4) от узлов корневища отрастают придаточные корни.
Рис.7 Корневище ландыша и ветреницы
Подземные клубни возникают как утолщения на тонком безлистном подземном побеге — столоне (картофель, топинамбур). Место прикрепления клубня к столону является основанием клубня.
На клубне картофеля имеются листья-чешуйки, которые быстро отмирают, оставляя рубцы («бровки»), А рядом, в углублениях разросшегося стебля, — пазушные почки глазки (рис.8). В клубнях накапливаются запасные вещества, преимущественно крахмал. Размножают картофель целыми клубнями или глазками с частью клубня. Из них развиваются 2 вида побегов: надземные с листьями и цветками и подземные — столоны. На столонах образуются новые клубни.
Рис.8 Строение и развитие подземного клубня картофеля
Луковицы образуются у лука, чеснока, гиацинта, нарцисса, лилии, подснежника, тюльпана и др. Луковица состоит из сильно укороченного стебля — донца, от которого снизу отходит пучок придаточных корней (рис.9). Наружные листья луковицы — чешуи — сухие и кожистые. Они защищают внутренние мясистые и сочные листья, накапливающие воду и сахара. Из верхушечной и пазушных почек развиваются зеленые надземные побеги и молодые листья.
Рис.9 Строение луковицы
Клубнелуковица внешне похожа на луковицу, но отличается от нее сильно разросшимся донцем. Клубнелуковицы образуются, например у безвременника, гладиолуса (рис.10).
Рис.10 Клубнелуковицы гладиолуса
Так же как корни и листья, побеги могут видоизменяться. Выделяют подземные и надземные побеги. Утолщенные побеги, в которых накапливаются питательные вещества — клубни. Подземные клубни у картофеля, топинамбура; надземные клубни у капусты кольраби. Сочные длинные побеги — столоны: усы земляники — надземные, у картофеля — подземные, на них развиваются клубни. Корневище — подземный побег с функциями корня (пырей, камыш). Луковица — видоизмененный побег, донце — это стебель (лук, тюльпан, гиацинт), клубнелуковица — разросшееся донце (безвременник, гладиолус). Надземные видоизменения: колючки (облепиха), шипы — выросты покровной ткани (роза, крыжовник), сочные водоносные фотосинтезирующие побеги (кактус, молочай). Кочан капусты — видоизмененная почка.
Побег и почка
Стебель
Химия, Биология, подготовка к ГИА и ЕГЭ
Видоизменения побегов
Рисунок — один из наиболее часто встречающихся вопросов по органам растений как в ОГЭ, так и в ЕГЭ по биологии, так что вопрос важный, его нужно подробно разобрать
Побег — это вегетативный, надземный орган — стебель с листьями и почками. Он начинает развиваться еще в зародыше семени.
Зачем вообще нужны в природе видоизменения побегов? Обычно, это означает наличие каких-то дополнительных функций
Колючки
Защита растения от животных и запасание воды
Есть еще другие виды колючек, при этом этом они не являются видоизменениями побегов!
дополнительная опора, крепление растения; вегетативное размножение, расширение территории
Усики гороха — видоизменения листьев ( т.е. усы земляники и усики гороха — опять аналоги)
Клубень
Луковица
запас питательных веществ, расселение и размножение
Довольно часто можно встретить название «корнеплод», и оно довольно сильно вводит в заблуждение — то ли это корень, то ли это плод растения…
Название пошло от людей, выращивающих эти растения для еды, отсюда и часть слова «плод», а т.к. находится клубень под землей, то его приравняли к корню.
В формировании клубня корень, действительно, немного участвует, это его верхняя часть, если можно так сказать, но главный признак того, что это все же видоизменение побега — позеленение на свету, т.е. наличие хлоропластов.
Корневище — еще одно видоизменение побега — было подробно рассмотрено здесь
Еще одно очень интересное видоизменение — кочан капусты
Кочан-это видоизмененная гигантская листовая почка. Кочерыга внутри-это обычный зачаточный стебель с конусом нарастания и боковыми зачаточными почками на нем
Функции колючек кактуса
Шипы, по своей сути являются аналогами листьев у обычных растений. Это почечные, но с измененным видом, чешуйки. Во многом, именно благодаря им эти жители пустынь и получили такую популярность в обычных домашних условиях. Давайте внимательно изучим все функции колючек кактуса, а также поймем так ли они необходимы на самом деле.
Несомненно, что самыми яркими и эффектными носителями шипов являются выходцы из Мексики и южных районов США. Это огромнейшие по размерам представители семейства суккулентов – ферокактусы. Их шаровидная форма и крупные иглы, достигающие в длину до 25 см впечатляют даже видавших многое профессионалов-кактусистов. Толщина их шипов порой составляет 1-1,5 см.!
Для чего нужны колючки кактусу
Самым первым на ум приходит ответ, что естественно, для обороны. Это безусловно так, но только лишь отчасти. В дикой природе существует целая масса видов вообще не имеющих иголок на стебле. Как быть с этим фактом? Тут необходимо вспомнить, что абсолютное большинство из них имеют длинные волосы. Иногда их длина достигает 20-25 см. Наиболее интересным и эффектным представителем этого сообщества является цефалоцереус. Именно по этой причине его часто содержат в своих коллекциях.
Действительно, за счет этих опасных наростов наши любимцы защищаются от агрессоров и пытаются защитить накопленную внутри драгоценную влагу. Именно она в засушливое время стоит на вес золота.
Например, рассмотрим опунцию. Она покрыта просто адским изобретением. Её маленькие иглы очень легко впиваются в кожу и застревают там. Это происходит по причине того, что колючки имеют обратно направленные зазубрины по типу рыболовного крючка. Вытащить их бывает очень проблематично ввиду их сверх малого размера. Однако, дискомфорт они доставляют весь серьезный. Таким образом это растение не дает обидчику воспринимать себя как легкую добычу в пищу и успешно защищает свой накопленный запас воды внутри. Полакомиться такой едой не захочет ни одно травоядное животное.
Давайте взглянем на другого представителя. Маммиллярии. Это великолепные, красочные экземпляры. Уколоть сильно они попросту не могут – особо нечем. Их преимущество у некоторых видов, это нежные, белые шипчики, которыми они защищаются от солнечных ожогов. Естественный ореол обитания таков, что агрессоров рядом попросту нет. Произрастают в основным на скальных обрывах и оврагах куда животным попасть весьма затруднительно.
Единственная опасность для них кроется в прямых солнечных лучах на высоких скалах. Палящее солнце и сильнейшая жара и пекло. Это может погубить даже самый приспособленный вид. Тут на помощь и приходят эти мягкие игловидные наросты. Они укутывают суккулент в белоснежное одеяло, не допуская перегрева. Более того, в ночное время благодаря им, растение улавливает конденсат и утреннюю росу. Благодаря строению из капилляров внутри, наши пустынные друзья способны запасать и впитывать влагу во внутренние ткани.
Подводя итог, получается, что эти “усы” являются:
Зачем ещё нужны колючки
Также, в некоторых местах нашей планеты дождей может не быть год и даже больше. Однако, там часто случаются туманы. Именно за счет колючек и получается выжить. Они являются в таких случаях единственным, надежным источником для получения живительной влаги. Удивительно, но они притягивают молекулы воды за счет электростатического напряжения и последующего разряда. Капля постепенно как бы стекает к ареоле. Там тоже происходит процесс впитывания. Оставшаяся часть воду утекает вниз по стеблю к корням.
Было бы неправильно не вспомнить и о самой главной функции этих листоподобных отростков. Размножение. Кактус использует всех кто “пробегает мимо”. Это может быть животное, которое хотело полакомиться нашим колючим другом. Или же просто проходивший рядом койот. В любом из этих случаев, растение цепляет одну из своих деток. Такой пассажир может переместиться на весьма внушительное расстояние и прижиться уже на совершенно новом месте. Упав на землю, наш пассажир пустит корни и даст новую жизнь. Именно так и происходит миграция разных видов и смена ореолов обитания.
Не менее интересную функцию выполняют эти усики у лесных представителей. Например, зигокактусы. Этим видам они помогают цепляться за деревья и другие опоры
Как видите, на вид обычный шип выполняет целый список важнейших свойств и предназначений. Без них наши любимцы не выжили бы и дня.
Зачем кактусам колючки?
Думаете, только для самообороны? А вот и нет. Их задача сводится не только к этому, она гораздо шире и интереснее. Давайте вместе «пробежимся» по колючкам кактусов и вкратце ознакомимся с их функциями.
Колючки у них отличаются огромным разнообразием. Бывают острые, как иглы, при этом длинные и короткие. Изогнутые и крючковидные, жёсткие и мягкие, лучистые и переплетенные в клубочки, перистые и волосовидные, больше напоминающие пух. Всех разновидностей и не перечислить. Но, независимо от своего внешнего строения, они играют первостепенную роль в жизни растений семейства Кактусовые.
В первую очередь они служат для впитывания влаги. Ведь в тех местах, где произрастают эти необыкновенные колючие растения, долгими месяцами, а подчас и годами, отсутствуют дожди. Как правило, в пустынях в течение суток наблюдается резкий перепад температур. На исходе ночи может быть всего пару градусов тепла, а в середине дня воздух накаляется до +40−50 градусов. Естественно, что при таких условиях идет интенсивная конденсация водяных паров с образованием обильной росы. Вот именно роса и служит кактусам основным источником влаги.
Кактусы способны впитывать воду всей поверхностью стебля, но колючки делают это особенно интенсивно. Они являются видоизмененными листьями, напоминающими микроскопически тонкие трубочки, которые активно всасывают малейшую влагу. Да, с одной капли не напьёшься. Но ведь на одном взрослом кактусе тысячи колючек! И каждая по утрам добывает свою капельку росы. Как говорится, с миру по нитке, по капле, вот и жажду утолил.
Конечно, в какой-то степени колючки служат и для защиты. Но, поразмыслив, нетрудно догадаться, что в тех местах, где дожди идут раз в несколько лет, животные вряд ли смогут обитать. Поэтому и защищаться особо не от кого. В таких краях растут кактусы с мягкими и тонкими колючками, не представляющими собой особой опасности.
Кактусы с крупными и редкими колючками, абсолютно не прикрывающими стебель, являются жителями травянистых мест. Ясно, что эти колючки не могут активно напоить или защитить от палящего солнца. Да и нет в этом необходимости, когда вокруг полно травы и кустарников, дающих благодатную тень. И влаги здесь вполне хватает для нормальной жизни. Засушливый период всегда сменяется сезоном дождей. Поэтому такие вот колючки бывают довольно внушительных размеров и служат исключительно для защиты от травоядных животных. Твердые и острые, они надолго отбивают желание попробовать такой кактус на вкус. 
Фото: И. Лукьянчик, личный архив
Ещё одна задача колючек — защита стебля от палящего солнца. У некоторых видов кактусов колючки настолько плотно покрывают стебель, что его практически не видно. А есть виды, покрытые густым белым пухом, напоминающим роскошный мех. И белый цвет здесь совершенно не случаен: ведь хорошо известна его способность эффективно отражать свет. Всё это помогает избежать губительного перегрева на солнцепёке. А холодной ночью такая шубка защитит от холода, когда бывают нередкие в этих местах минусовые температуры.
А ещё колючки служат украшением, чтобы привлекать любителей-кактусистов. Знаю, звучит смешно, но любители кактусов меня поймут. Ибо разнообразие форм, размеров и оттенков кактусных колючек просто ошеломляет. Приведу лишь несколько примеров. Не могут не восхищать колючки-пёрышки Mammillaria plumosa — эта красотка просто вне конкуренции!
Mammillaria lasiacantha может продемонстрировать целую группу растений с колючками-пёрышками. Как выглядят эти маммиллярии? Из ареол расходятся тонкие лучики многочисленных колючек, каждая из которых по отдельности напоминает по своему строению пёрышко. 
Фото: И. Лукьянчик, личный архив
А Mammillaria bocasana в своей белой пуховой шубке — просто само очарование, Снегурочка, заблудившаяся в жарких широтах. Кстати, о снегах. Впечатляет Mammillaria egregia, в идеальном порядке покрытая белоснежными колючками, напоминающими собой ажурные снежинки. Думаю, достаточно этих описаний, чтобы представить себе неповторимую красоту этих созданий.
Мир кактусов велик и разнообразен. В течение столетий шел процесс приспособления этих удивительных растений к экстремальным климатическим условиям, которые возникали в местах их обитания. И в итоге эти растения, не имеющие ни ветвей, ни листвы, смогли научиться жить и ежедневно успешно решать задачу по добыванию, накоплению и рациональному расходованию живительной влаги. Думаю, они достойны нашего восхищения.
