Prilagodbe kaktusa – kako su kaktusi prilagođeni pustinji?

Kaktusi su intrigantne biljke koje se ponekad čine kao da su s drugog svijeta. Ne samo da su jedinstveni po izgledu, već im prilagodbe kaktusa daju izvanrednu sposobnost da uspijevaju u surovim pustinjskim krajolicima gdje malo drugih biljaka može preživjeti. Pa što je to s kaktusima što ih čini tako jakim preživjelima u ovim neprijateljskim okruženjima?

Kako su kaktusi prilagođeni pustinji? Kaktusi imaju brojne anatomske i bihevioralne prilagodbe za upijanje i pohranjivanje vode, sprječavanje gubitka vode, zaštitu od grabežljivaca, ograničavanje štete od vrućeg sunca, štednju energije, malo resursa i privlačenje oprašivača.

Čitajte dalje kako biste saznali kako je svaki dio biljke kaktusa postao optimiziran za preživljavanje u pustinji.

Prilagodbe kaktusa – Uvod

Možda ćete biti zainteresirani za učenje o ovim prilagodbama kaktusa iz znatiželje ili zato što ih želite bolje razumjeti kako biste svojim sobnim biljkama kaktusa mogli pružiti najbolju moguću njegu.

Bez obzira na to, zasigurno ćete biti iznenađeni nekim od nevjerojatnih načina na koji su ove izdržljive biljke postale specijalisti za preživljavanje u nekim od najsretnijih okruženja na planetu.

Imajte na umu da nisu svi kaktusi pustinjski kaktusi, jer postoji skupina kaktusa poznata kao kaktusi iz džungle koji rastu u tropskim prašumama, što uključuje božićni kaktus, epifitske kaktuse kao što je Rhipsalis i Hylocereus koji cvjeta noću .

Fokus ovog članka bit će pustinjski kaktusi i različiti načini na koje su se prilagodili vrućim, sušnim okruženjima.

Korijenje kaktusa brzo i učinkovito prikuplja vodu nakon kratkih pustinjskih kiša

Pustinjski kaktusi žive u sušnim krajevima koji imaju vrlo malo oborina. Kad pada kiša, dolazi u kratkim naletima. Stoga su prilagodbe kaktusa za brzo i učinkovito sakupljanje vode prije nego što vlaga ispari na suhom zraku bitne za biljku za preživljavanje. Dvije su značajke korijena pustinjskog kaktusa koje im daju mogućnost da to učine.

Plitki korijenski sustavi

Većina pustinjskih kaktusa ima opsežan sustav plitkih korijena koje se šire u blizini površine tla, a neki veći kaktusi poput divovskog saguara također imaju dubok korijen koji učvršćuje biljku i pohranjuje vodu.

Plitak korijenski sustav omogućuje kaktusima da apsorbiraju što je moguće više vode kada pada kiša, kao i omogućava pristup malim količinama vlage koja se može pojaviti na površini zbog magle, magle ili jutarnje rose.

Privremene korijenske dlake

Još jedan zanimljiv način na koji korijenje kaktusa koristi dragocjenu vodu i sprječava gubitak vode je nicanje privremenih korijenskih dlačica kada pada kiša. Ove korijenske dlačice brzo rastu, brzo povećavajući površinu korijenskog sustava koji je u kontaktu s tlom.

Zatim, nakon što se tlo osuši i više nisu potrebne, korijenske dlake odumiru. To sprječava gubitak vode natrag u tlo i štedi biljku da ne mora koristiti svoju energiju za njihovo održavanje.

Zašto kaktusi nemaju lišće?

Jedna od najupečatljivijih prilagodbi kaktusa je nedostatak lišća. Iako nisu svi kaktusi bez lišća, vrste s lišćem ograničene su na mali broj kaktusa koji pripadaju trima skupinama prilično neobičnih kaktusa: rodovima Pereskia i Maihuenia i podobitelji Opuntioideae.

Pa zašto većina kaktusa nema lišće?

Upravo zbog procesa fotosinteze i potrebe da imaju pore za uzimanje ugljičnog dioksida i ispuštanja kisika, kaktusi su izgubili potrebu za lišćem.

Biljna pora naziva se stoma, a višestruke pore se nazivaju stoma. Otvaraju se kako bi uzeli ugljični dioksid i dali kisik tijekom fotosinteze, a zatvaraju se kada nema dovoljno sunčeve svjetlosti.

Obično se na listovima odvija većina fotosinteze biljke, a njihova zelena boja je posljedica obilja klorofila koji apsorbira svjetlost.

Ravni oblik običnih, nesočnih listova maksimizira njihovu izloženost sunčevoj svjetlosti pružajući veliku površinu u usporedbi s količinom unutarnjeg tkiva koje imaju. Ova velika površina također znači da lišće ima puno puca.

Problem za biljke koje pokušavaju preživjeti u vrućim, sušnim klimatskim uvjetima, gdje voda brzo isparava, je taj što kad im se puci otvore kako bi olakšali fotosintezu, vodena para izlazi.

Tako su pustinjski kaktusi riješili ovaj gubitak vode tako što su u potpunosti eliminirali lišće i premjestili posao provođenja fotosinteze na njihove debele stabljike, gdje je izloženost atmosferi tkiva koja drže vodu potrebnu za fotosintezu svedena na minimum.

CAM fotosinteza minimizira gubitak vode

Uz promjenu primarnog mjesta za fotosintezu s lišća na stabljiku, kaktusi (zajedno s mnogim drugim sukulentima) usvojili su metodu provođenja fotosinteze koja je drugačija od norme koja se zove Crassulacean Acid Metabolism, ili CAM fotosinteza. A razlog za ovu promjenu je, još jednom, smanjenje gubitka vlage kroz stomate.

CAM fotosinteza omogućuje biljci da otvori svoje stomate noću, kada su temperature niže, a stopa isparavanja vode niža.

Biljka pohranjuje ugljični dioksid koji preuzima u obliku jabučne kiseline, tako da tijekom dana može provesti fotosintezu s pohranjenim ugljičnim dioksidom i puči mogu ostati zatvoreni.

Stabljike kaktusa vrhunski su stručnjaci za pohranjivanje vode i smanjenje njenog gubitka

Kad je riječ o prilagodbi kaktusa, stabljike su razvile brojne prilično genijalne načine prilagođavanja oštroj sušnoj klimi. Koriste svoje jedinstvene unutarnje stanične strukture i značajke na svojim vanjskim površinama za pohranu i očuvanje vode.

Sočnost

Kortikalni sloj, ili korteks, stabljike biljke je područje unutar vanjskog sloja stanica poznato kao epiderma, a kortikalni sloj kaktusa jedinstven je među biljkama po tome što ima unutarnju regiju koja služi kao rezervoar vode, gdje zidovi stanica koje drže vodu tanke su i fleksibilne.

Ove velike stanice pune se vodom za pohranu, a zatim je puštaju u stanice kojima je potrebna u vrijeme suše. Osim toga, u mnogim vrstama kaktusa, ove posebne kortikalne stanične stijenke su valovite, a ne glatke, tako da se stanice mogu urušiti u sebe i učinkovitije otpustiti vodu.

Ove stanice za pohranu vode u stabljikama kaktusa ispunjene su sluzi, gnjecavom tvari koja se nalazi u mnogim sukulentnim biljkama koja je vrlo dobra u vezivanju vode i sprječavanju njezinog isparavanja. U kaktusima su te stanice sluzi često poravnate u kanale.

Povećani kortikalni sloj

Kaktusi također imaju deblje kortikalne slojeve od bilo koje druge biljke. A ovaj se kortikalni sloj dodatno razlikuje od korteksa drugih vrsta sukulenata po svojoj sposobnosti prijenosa vode i biljnih šećera proizvedenih fotosintezom zbog vaskularnog tkiva koje je raspoređeno po njemu.

To znači da biljka ne mora ovisiti o sporijem procesu difuzije vitalnih tvari od stanice do stanice. Ova učinkovitost u prijenosu je ono što omogućuje da stabljike kaktusa postanu tako velikog promjera i tako pohranjuju veće količine vode.

Veće količine pohranjene vode pomažu u zaštiti kaktusa od ekstremnih temperatura

Fascinantno, veliki kaktusi kao što su saguaros – koji, kada su potpuno hidrirani, postaju preko 90% vode – dobivaju zaštitni, stabilizirajući učinak od sve te vode.

Tijekom dana, toplina koja se apsorbira u tkivo biljke malo podiže unutarnju temperaturu, ali toplinska inercija vode sprječava je da poraste tako visoko kao smrtonosne vanjske temperature koje se mogu pojaviti u pustinji. Zatim, kada se zrak ohladi noću, unutarnja toplina polako zrači natrag, ali sprječava smrzavanje tkiva u hladnim zimskim noćima.

Nepropusna koža

Stabljike kaktusa često imaju voštani premaz, ili kutikulu, koja pomaže zadržati vlagu unutar biljke. Kutikula koja pokriva stabljike kaktusa je vodootporna i vrlo debela u usporedbi s vanjskom kožom drugih biljaka.

Oblici kaktusa povećavaju unutarnji volumen

Pustinjski kaktusi imaju oblike, ili ono što botaničari nazivaju navikama rasta, koji se jako razlikuju od bilo čega drugog u biljnom svijetu i mogu izgledati prilično čudno!

Ako razmislite o tome, logično je da biljke koje trebaju pohranjivati ​​vodu za preživljavanje rastu u oblicima koji pružaju najveći mogući unutarnji volumen, a minimiziraju površinu koja je izložena vrućem suncu. Zato kaktusi imaju tako debele stabljike i sklonost ka okruglom, stupastom, cilindričnom i bačvastom rastu.

Spor metabolizam omogućuje kaktusima da štede energiju

Bez lišća koje služi kao tvornice za rast biljaka, pustinjski kaktusi imaju manje zelenog tkiva koje provodi fotosintezu. Kao rezultat toga, oni su spori uzgajivači. Spori metabolizam jedna je od najvažnijih prilagodbi kaktusa za preživljavanje u pustinji, gdje su uvjeti teški i neizvjesni, iz nekoliko razloga:

• Očuvanje energije. Umjesto da troše svoju energiju na razvoj lišća koje je drugim biljkama potrebno za održavanje bržeg rasta, kaktusi se mogu koncentrirati na održavanje struktura i navika koje im pomažu da prežive.
• Manje potrebe. Pustinjski krajolici često imaju nisku plodnost tla uz malo oborina, pa je lakši razvoj i mogućnost preživljavanja s manje resursa velika prednost za razvoj kaktusa.
• Dugi životni vijek. Kaktusi su u njemu na duge staze, s tipičnim životnim vijekom od 10 do 200 godina! Zahvaljujući svom sporom metabolizmu, oni su u stanju dulje opstati, što pomaže da se u nekom trenutku biljka uspije razmnožavati.

Bodlje igraju vitalnu ulogu u zaštiti kaktusa i prikupljanju vode

Uz neobične navike rasta i nedostatak lišća, još jedna od izvanrednih prilagodbi kaktusa su njihove bodlje. Svi kaktusi daju bodlje, iako ih nekoliko vrsta imaju samo u mladosti.

Ove bodlje dolaze u mnogim oblicima i veličinama. Mogu biti dugi ili kratki, čvrsti i šiljasti ili fini i poput dlake, čekinjasti, vunasti, igličasti, bodljikavi, kukasti, ravni ili zakrivljeni. I razlikuju se u boji.

Neki će možda tvrditi da nije točno reći da kaktusi nemaju lišće jer su bodlje zapravo modificirano lišće. Ali bodlje kaktusa teško da bi se mogle više razlikovati od običnih listova – ne samo po izgledu nego i po funkciji i sastavu, budući da se bodlje sastoje od tvrdih vlakana uglavnom od mrtvih stanica, za razliku od živih stanica u zelenom lišću koje stvaraju hranu za biljku. putem fotosinteze.

Zaštita od gubitka zelenog tkiva

Jedna prilično očita funkcija bodlji kaktusa je zaštita biljke od grabežljivaca. Ovo se može činiti pretjeranim, ali ova razina zaštite ključna je za opstanak kaktusa. Budući da imaju manje zelenog tkiva i već su tako spori u uzgoju, to što životinje odgrizu dijelove može uzrokovati značajne zastoje u njihovom rastu što bi na kraju moglo dovesti do propasti biljke.

Međutim, zaštita od grabežljivaca nije jedini način na koji bodlje kaktusa pomažu biljci da preživi u teškim uvjetima rasta. Zapravo, postoje različite vrste bodlji kaktusa, a neke od njih uopće nemaju funkciju odvraćanja.

Iznenađujuće, bodlje kaktusa zapravo igraju nekoliko vrlo važnih uloga u pomaganju biljci da sačuva vodu i zaštiti se od oštrog utjecaja sunca – a čak pomažu i u prikupljanju vlage!

Regulacija protoka zraka

Još jedan zanimljiv način na koji bodlje pomažu kaktusima da prežive pustinjsko okruženje je reguliranje strujanja zraka oko biljke. Razbijajući protok zraka, bodlje stvaraju sloj zraka – ili ono što bi se moglo nazvati mikroklimom – koji služi kao izolacija protiv promjena temperature, kao i ubrzanog isparavanja uzrokovanog vrućim zrakom ili vjetrom.

Prikupljanje vlage

Možda najiznenađujući način na koji bodlje pomažu kaktusima da prežive u pustinji je prikupljanje vlage za biljku. Kad god ima kiše, magle, magle ili rose, vlaga u atmosferi se kondenzira na bodljama, a zatim kaplje do podnožja biljke, gdje je upija plitko korijenje kaktusa.

Važnost areola za opstanak u pustinji

Dakle, bodlje su modificirani listovi, a rastu iz organa koji se nazivaju areole koji su modificirane grane. Areole su prepoznatljivo obilježje biljke kaktusa, što znači da ako biljka ima areole, to mora biti kaktus, a ako nema areole, ne može biti kaktus. Areole su mali uzdignuti jastučići iz kojih rastu bodlje, cvjetovi i grane.

Areole su ključna prilagodba kaktusa jer su stvorile grozdove bodlji koje su toliko važne za opstanak kaktusa, a mogu prekriti biljku bodljama mnogo učinkovitije od biljaka koje bodlje rastu izravno iz svojih stabljika.

Grozdovi kralježnice koje proizvode mogu imati središnje i radijalne bodlje, kao i različite vrste bodlji, često uključujući mnogo malih dlačica ili sićušne, zlobne, bodljikave bodlje poznate kao glohide.

Prilagodbe cvijeta kaktusa za privlačenje oprašivača u pustinji

Različite vrste kaktusa daju različite vrste cvijeća ovisno o tome kakve oprašivače pokušavaju privući. Dok su najčešći oprašivači kaktusa pčele, cvjetovi kaktusa također mogu biti dizajnirani da privlače leptire, moljce, kolibrije i, u pustinji, šišmiše.

Oprašivanje šišmiša nije baš uobičajeno među cvjetnicama. No, kaktusi imaju visok udio vrsta koje nastoje privući šišmiše, koji mogu prijeći znatne udaljenosti između rijetkih populacija kaktusa u pustinjskim i polupustinjskim okruženjima.

Ovi kaktusi daju cvjetove koji se otvaraju navečer i noću, manje su jarke boje nego što je tipično za druge cvjetove kaktusa, odišu pljesnivim mirisom i proizvode veliku količinu zašećerenog nektara.

Nadam se da ste uživali u ovom pogledu na nevjerojatne prilagodbe kaktusa koje pomažu ovim biljkama da prežive u pustinjskim okruženjima.