Вегетативные органы кактусов,
их функции, строение и разнообразие.
Кактусы относятся к высшим растениям, т.е. у них есть вегетативные (корень, стебель, лист) и генеративные (цветок) органы.
Строение и функция цветка будут описаны в разделе «Генеративное размножение кактусов», а в данной части мы познакомимся с вегетативными органами, рассмотрим их морфологию и физиологию применительно к культуре кактусов.
Для вегетативных органов характерна полярность. Каждый орган имеет два полюса: верхний или верхушечный (терминальный) и нижний или основной (базальный). Основы вегетативных органов заложены уже в зародыше семени. С наступлением благоприятной температуры и влажности семена всасывают воду и при достаточном доступе воздуха начинают прорастать. Вначале из семени выходит зародышевый корешок, затем начинает формироваться стебель. Место соединения корня со стеблем называется корневой шейкой.
У проростков кактусов вначале развивается зародышевый стебель — гипокотиль (hypocotil) с парой крошечных выростов зародышевых листочков — семядолей. Впоследствии гипокотиль и семядоли срастаются с корневой шейкой и морфологически обнаруживаются только на срезах.
Рост осевых органов: корня и стебля — в длину осуществляется за счет быстро растущих клеток первичной меристемы, расположенной в верхушках этих органов, а в диаметре — за счет клеток вторичной меристемы — камбия.
Корень
В типичных случаях корень является осевым подземным органом, который никогда не образует листья и не несет наружных почек. Этим он отличается от корневища — подземного стебля.
Корень выполняет разнообразные физиологические и механические функции. Важнейшие из них следующие:
поглощение воды, минеральных и, отчасти, органических веществ из почвы и передача их в надземные части растения.
Кактусы, растущие в аридных условиях, добывают воду либо развивая длинные стержневые, уходящие глубоко под землю, корни, либо формируя сеть верхних корней, расположенных всего в нескольких сантиметрах под поверхностью почвы. Такая сеть может простираться до десятков метров в диаметре. Когда жаркий день сменяется ночью и на поверхности почвы выпадает роса, из грубых «арматурных» корней проклевываются и быстро вырастают нежные корешки, обладающие огромной всасывающей активностью. С увеличением дневной температуры и прогревом почвы они отмирают. Такое потребление конденсированной влаги довольно характерно не только для кактусов, но и для других ксерофитных растений. Часто кактусы имеют смешанный тип корневой системы. (В культуре смешанный тип корневой системы можно получить из стержневой путем прищипывания верхушки главного корня. Это позволяет более эффективно использовать земляной субстрат, хотя у некоторых кактусов, например Coryphantha sp.sp. такой прием не стимулирует, а наоборот, тормозит рост растения.);
закрепление в субстрате.
Растения, имеющие вертикально- или горизонтально- сильноразросшиеся корни, невозможно опрокинуть. Имея надежную опору, некоторые виды кактусов вырастают вверх на несколько метров (Carnegiea gigantea достигает до 18 м в высоту);
синтез некоторых органических соединений, например, гормонов роста, и накопление запасных питательных веществ;
связь растения с микроорганизмами и грибами, которые участвуют в процессе поглощения и превращения веществ. Это так называемый симбиоз, без которого высшие растения не могут потреблять и усваивать большинство органических соединений.
В кактусоводческой литературе можно встретить описание опыта по определению выживаемости молодых экземпляров Astrophytum sp. sp. при содержании их длительное время на стерильной среде на 100% лишенной питательных веществ. При этом длительность жизни сеянцев приближалась к 2-м годам. Автор проводил аналогичные опыты над Parodia sp.sp. и Gymnocalycium sp.sp. — длительность жизни сеянцев не превышала 1-го года.
В несколько модернизированном опыте, сеянцы кактусов, выращенные в стерильных условиях на средах, содержащих стерильную вытяжку из почвы со сбалансированным содержанием органических и минеральных компонентов, были недоразвиты и погибали через 1,5 — 1,8 года. И только введение низкомолекулярных органических веществ позволило продлить их жизнь до 5-ти лет и без потерь перевести на почвенное содержание. Именно на такие вещества грибы и бактерии разлагают органику почвы.
Рис.3. Вертикальный (1), горизонтальный (2) и смешанный (3) тип корневой системы (по Brehme).
Рис.4. Типы корней:
подземные: А — проводящий, Б, В — запасающие (Б — реповидный, В — клубневидный); воздушные: Г.
(Кш — корневая шейка, ПС — главный корень, БК — боковые корни, ПК — придаточные корни).
Рис.5. Из книги Н.Верзилина «Путешествие с домашними растениями»
Н.Верзилин в своей книге «Путешествие с домашними растениями», изданной в 1954 году приводит рисунки, иллюстрирующие методику содержания кактусов в замкнутых стерильны> условиях, в субстрате, где уничтожена вся микрофлора. Как и в опытах с сеянцами, здесь следуеп отметить, что хотя в первое время эти растения будут активно наращивать биомассу, в основном из-за большего обводнения тканей во влажных условиях «микрооранжерейки», однако постепенно их рост будет замедляться и они значительно отстанут от аналогичных кактусов содержащихся в открытой среде. Если же периодически добавлять (например, с помощью шприца) в субстрат находящийся в замкнутом сосуде низкомолекулярные органические вещества — ростовые процессы будут проходить с нормальной скоростью. Именно поэтому в гидропонной культуре в питательный раствор добавляют такие низкомолекулярные соединения, как глюкозу, мезоинозит, витамины гормоны и т.п.
Одним из общих биологических свойств корней является ветвление. В результате ветвления значительно увеличивается общая поверхность корней, образуется корневая система.
При травмировании верхушки корня усиливается его ветвление, развиваются сильны боковые корни. Корневые системы очень разнообразны, как по способу ветвления, так и по форме происхождению и экологическим типам. В зависимости от происхождения различают главны? придаточные и боковые корни.
Придаточные корни могут отрастать от любых вегетативных органов растения. Иногд они выполняют функцию прикрепления стебля к опоре или поглощения влаги из воздуха.Част молодые побеги-«детки» имеют придаточные корни или их зачатки.
Фото 1-8. Форма корня: реповидная: Pterocactus decipiens (1);
Peniocereus johnstonii (2);
Ariocarpus retusus (3); с образованием клубней: Wilcoxia striata (4); побегообразующие корни: