Login lub e-mail Hasło   

Dlaczego kaktusy nie rosną w Polsce?

Rośliny rosną w bardzo różnych miejscach na kuli ziemskiej. A dlaczego kaktusy dziko nie rosną w Polsce? Spróbujmy zastanowić się, dzięki jakim mechanizmom kaktusy i inne sukulenty mogą żyć w suchych i gorących miejscach, a nie tam, gdzie jest stale mokro i chłodno.
Wyświetlenia: 6.479 Zamieszczono 28/05/2007

Rośliny rosną w bardzo różnych miejscach na kuli ziemskiej. Ale dany gatunek rośnie zwykle w określonych warunkach siedliskowych, w których inny gatunek może w ogóle nie móc żyć np. moczarka kanadyjska (roślina wodna) posadzona do skalniaka zginie już tego samego dnia, nawet jeśli będzie padać deszcz. A dlaczego kaktusy dziko nie rosną w Polsce? Spróbujmy zastanowić się, dzięki jakim mechanizmom kaktusy i inne sukulenty mogą żyć w suchych i gorących miejscach, a nie tam, gdzie jest stale mokro i chłodno.

Czynnikami, które charakteryzują siedlisko, w którym żyją rośliny są przede wszystkim: temperatura, światło, woda, typ gleby oraz towarzystwo innych roślin. Jednym z najważniejszych czynników jest woda i w tym artykule głównie jej będzie poświęcona cała uwaga. Dokładniejsze omówienie wszystkich elementów wymagałoby napisania dość pokaźnej książki.

Zależnie od ilości dostępnej dla roślin wody w środowisku, biologowie wyróżnili cztery podstawowe typy ekologiczne roślin: hydrofity, higrofity, mezofity i kserofity. Tymi ostatnimi szczególnie interesują się wszyscy kaktusiarze, ale zacznę od początku.

Hydrofity - to rośliny wodne. Określenie to dotyczy przede wszystkim roślin naczyniowych, które w przeciwieństwie do glonów, wtórnie przystosowały się do środowiska wodnego. Mogą być w niej całkowicie zanurzone lub tylko zakorzenione na dnie zbiornika wodnego. Środowisko wodne stwarza szczególne warunki do życia, ponieważ jest ono stosunkowo stabilne, a rośliny mają wody pod dostatkiem. Hydrofity nie musiały wykształcić mechanizmów zabezpieczających je przed utratą wody. W środowisku wodnym rośliny są o wiele słabiej narażone na niebezpieczeństwo uszkodzeń mechanicznych i dlatego mają bardzo niewiele tkanki wzmacniającej. Zanikają też wiązki przewodzące, aparaty szparkowe, liście pozbawione są warstewki ochronnej - kutikuli lub jest ona bardzo cienka, w skórce występują chloroplasty (ciałka zieleni), co nie zdarza się w innych grupach roślin. System korzeniowy jest mocno zredukowany i praktycznie służy tylko do umocowania roślin w podłożu lub zanika całkowicie i wtedy rośliny swobodnie pływają w wodzie. Pojawiają się komory i kanały powietrzne umożliwiające wymianę gazową.

Druga grupa roślin to higrofity. Rośliny te rosną tam, gdzie jest stale mokro, a maksymalne wysycenie powietrza parą wodną wynosi prawie 100%. Takie warunki panują m.in. w tropikalnych lasach deszczowych. Z takich środowisk wywodzi się wiele doniczkowych roślin ozdobnych np. Marantha i Calathea. Higrofity mają słabo rozwinięty system korzeniowy. Wielkie liście do 2 - 3 metrów średnicy o cienkich miękkich blaszkach, mają skórkę z cienką kutikulą, liczne aparaty szparkowe i żywe włoski na skórce, aby wzmóc transpirację (parowanie wody z liści). Przez roślinę przepływa ciągły strumień wody od korzeni poprzez łodygę i liście do atmosfery. Liście są sztywne, ponieważ komórki tkanek budujących liść są w stanie pełnego turgoru (napięcia). Dlatego tak ważne jest regularne spryskiwanie tych roślin wodą, jeśli hodujemy je w domu. Więdną, kiedy zapomnimy je podlać. Jeśli tego nie robimy, giną szybko w wysuszonych mieszkaniach, zwłaszcza z centralnym ogrzewaniem. W naszej florze przykładem higrofitu jest rosnący w lesie niecierpek.

Mezofity - (gr. Mesos - środkowy) to typowe rośliny naszej szerokości geograficznej żyjące w warunkach średniej wilgotności. Właśnie tych roślin dotyczy klasyczny podręcznikowy opis liścia zróżnicowanego na miękisz palisadowy i gąbczasty. W skórce liści są liczne aparaty szparkowe, które zwykle są nierównomiernie rozmieszczone - więcej na spodzie blaszki, mniej na górnej powierzchni. Blaszka liściowa jest średniej wielkości i ma średniej grubości kutikulę. U takich roślin występuje powszechnie znany, opisywany w książkach, typ fotosyntezy tzw. fotosynteza C3.

Kserofity - rośliny występujące w siedliskach ubogich w wodę. Kserofity mogą znosić wielką suszę. Występują tam, gdzie istnieje stały lub okresowy niedobór dostępnej dla roślin wody.

Niektórzy badacze zaliczają do tej grupy ekologicznej także rośliny, które okresy suszy trwające wiele lat potrafią przetrwać w postaci organów podziemnych lub nasion. Część naziemna w tym czasie ginie lub pojawia się sporadycznie w okresie suszy.

U kserofitów właściwych podczas suszy wszystkie procesy życiowe takie jak: wymiana gazowa, fotosynteza, transpiracja (parowanie), pobieranie wody, mogą przebiegać normalnie.

Wśród Kserofitów wyróżnia się dwie podgrupy: sklerofity i sukulenty.

Sklerofity - to rośliny, które nie oszczędzają wody, kiedy w środowisku jest jej pod dostatkiem. Dopiero kiedy jej zabraknie wykorzystują wiele różnych mechanizmów, aby przeżyć okres suszy.

Sukulenty - to rośliny, które w okresie opadów skrupulatnie gromadzą wodę w swoim ciele. Zdolność magazynowania wody przes sukulenty jest podstawowym kryterium odróżniającym je od innych grup roślin. Mają one charakterystyczny "mięsisty" i soczysty" wygląd. Jeszcze jedną ważną cechą prawdziwych sukulentów jest fakt, iż gospodarują zmagazynowaną wodą bardzo oszczędnie i mogą żyć dzięki swojemu zapasowi bardzo długo, nawet wtedy kiedy, są pozbawione korzeni i kiedy nie otrzymują wody wiele lat.

O ogromnej zdolności do przeżycia w warunkach całkowitego braku wody w środowisku świadczy przypadek meksykańskiej rośliny z kaudeksem Ibervillea sonorae (Cucurbitaceae), którą przechowywano w postaci wysuszonej w muzeum. Łodygi tej rośliny rosły każdego lata przez osiem lat z rzędu, a kaudeks zmniejszył swoją wagę tylko z 7,5 kg do 3,5 kg.

Rośliny zasiedlające tereny suche rozwinęły wiele przystosowań morfologicznych i fizjologicznych, pozwalających na życie w tych bardzo niekorzystnych warunkach. Najważniejsze z tych mechanizmów zostaną omówione później.

Większość kserofitów wytwarza duży system korzeniowy. Wielkość systemu korzeniowego często przewyższa wielkość części nadziemnej. Mają też zwykle sprawnie działający system przewodzenia wody, a naczynia w tkance przewodzącej mogą mieć o wiele większą średnicę niż u mezofitów. U licznych kaktusów korzenie leżą poziomo do 15 cm pod powierzchnią gleby, ale za to rozprzestrzeniają się na dużej powierzchni. Korzenie kaktusów zwykle nie wykazują cech sukulentyzmu, oczywiście z wieloma wyjątkami (np. Lophophora williamsii). Mają za to specjalne właściwości, dzięki którym mogą bardzo szybko i sprawnie pobierać wodę z gleby już przy niewielkich opadach deszczu. Obliczono, że opad deszczu około 10 mm jest wystarczający, aby zapoczątkować pobieranie wody przez stare korzenie i stymuluje wytworzenie nowych korzeni, które w ciągu kilkunastu godzin są w stanie rozpocząć uzupełnianie wody w roślinie, a proces ten zostanie zakończony w ciągu kilku dni. Dla kontrastu: strata tej samej ilości wody w wyniku transpiracji będzie trwała 40 dni.

W warunkach niedoboru wody najważniejsze jest zapobieganie jej stratom. Rośliny zastosowały wiele różnych sposobów. Jednym z nich jest zmniejszenie powierzchni parowania. Efekt ten można osiągnąć przez zmniejszenie powierzchni liści, nawet do całkowitego ich zaniku jak u kaktusów, niektórych euforbii i stapelii oraz przybranie kulistego kształtu (jak wiadomo, przy określonej objętości najmniejszą powierzchnię ma kula). Inny sposób zapobiegania utracie wody "zastosowała" Encelia farinosa z Arizony. Jeśli w środowisku jest dużo wody, to wytwarza liście o charakterze higrofitów. Kiedy pogarszają się warunki, liście te odpadają i wyrastają mniejsze liście mezomorficzne, a kiedy jest jeszcze suszej pojawiają się maleńkie liście kseromorficzne, które także w końcu odpadną. Pozostają tylko bardzo owłosione listeczki otulające pąki.

Druga ważna strategia, to ograniczenie wydalania wody z rośliny. W tym przypadku szczególną rolę odgrywa tkanka okrywająca, czyli skórka. U roślin naczyniowych istnieje na zewnętrznych ściankach komórek skórki specjalna warstewka ochronna zwana kutikulą. Jest ona zbudowana z substancji zwanej kutyną, która należy do lipidów i jest nierozpuszczalna w wodzie oraz niezmywalna. Kutikula może być różnej grubości: bardzo cienka u higrofitów, średniej grubości u mezofitów, a bardzo gruba u kserofitów - nawet do 5 mm. Przez grubą kutikulę, powleczoną dodatkowo grubą warstwą włosków, woda wyparowuje tylko w minimalnym stopniu. Wiele kserofitów posiada dodatkowo na powierzchni liści i pędów martwe włoski. Tworzą one gęsty kutner zapobiegający nadmiernemu parowaniu oraz zbytniemu nagrzewaniu się rośliny. Ponadto u kserofitów skórka może być zbudowana z wielu warstw komórek, co nie zdarza się w innych grupach ekologicznych roślin. Dzięki tym mechanizmom jest ograniczona tak zwana transpiracja kutikularna.

Ponieważ woda wyparowuje z rośliny także przez aparaty szparkowe, konieczne stało się ograniczenie ich liczby i zmiana sposobu rozmieszczenia na powierzchni liści lub łodygi. Przede wszystkim radykalnie zmniejsza się ich liczba w porównaniu choćby z mezofitami. Obliczono, że na pędach kaktusów jest 15 - 70 aparatów szparkowych na 1 mm2, jest to najniższa wartość znana u roślin. U mezofitów jest co najmniej 100 aparatów szparkowych na 1 mm2. U kserofitów, które mają liście, aparaty szparkowe bywają rozmieszczone głównie na ich dolnej stronie. Dodatkowo zabezpieczone są włoskami i umieszczone w zagłębieniach skórki. Tak właśnie wygląda liść najbardziej typowego i omawianego we wszystkich podręcznikach sklerofitu jakim jest oleander ( Nerium oleander). Aparaty szparkowe są także powleczone grubą warstwą kutikuli, która sięga aż w głąb tkanek rośliny.

Liście sklerofitów zwykle są małe, błyszczące i twarde, ponieważ zawierają wiele tkanki wzmacniającej, głównie sklerenchymy. Liście te są trwałe.

Jak wyżej powiedziano, sukulenty, w odróżnieniu od sklerofitów, magazynują wodę w swoim ciele. Woda jest gromadzona w specjalnie przystosowanej do tego celu tkance zwanej tkanką wodną, która jest zbudowana ze specjalnych komórek miękiszowych zawierających duże wakuole wypełnione wodą. Często w komórkach miękiszu wodnego znajdują się substancje śluzowe, które zmniejszają szybkość oddawania wody tkankom sąsiednim. Komórki tkanki wodnej są cienkościenne i nie ma między nimi przestworów międzykomórkowych.

Tkanka wodna może znajdować się w różnych częściach rośliny, ale przede wszystkim występuje w organach naziemnych: łodygach i liściach, rzadziej w korzeniach. Z tego względu wyróżniamy trzy typy sukulentów: sukulenty liściowe - u których tkanka wodna znajduje się w liściach rośliny, sukulenty łodygowe - tkanka wodna jest w łodydze oraz tzw. sukulenty korzeniowe, które gromadzą wodę w częściach podziemnych rośliny, tj. korzeniach, bulwach, kłączach. U większości roślin tkanka wodna znajduje się pod skórką i wypełnia wnętrze organu rośliny. U nielicznych, np. u Peperomia, tkanka wodna znajduje się w wielowarstwowej epidermie górnej strony liścia.

Warto podać w tym miejscu pewne konkretne dane. Obliczono, że w łodygach kaktusów Carnegiea gigantea czy Pachycereus pringlei, które osiągają do 20 metrów wysokości, znajduje się ponad 3000 litrów wody, a mierzący 2,5 m wysokości i 3 m obwodu Echinocactus o wadze 1000 kg, zawiera w sobie 800 litrów wody. Do sukulentów łodygowych zalicza się także drzewa takie jak Adansonia digitata (baobab), które mają w sobie 120 000 litrów wody. Kawałek kaktusa kolumnowego długości 1 m i średnicy 30 cm waży około 70 kg. Pachycereus weberi o 15 m wysokości, który posiada 70 gałęzi, waży 25 ton.

Utrata 80% wody u kaktusów podczas długotrwałej suszy nie powoduje nieodwracalnych zmian i roślina jest jeszcze zdolna do życia, podczas gdy u roślin nie będących sukulentami utrata już mniej niż 50% wody powoduje śmierć rośliny.

Podczas suszy tkanka wodna, mimo wszystkich zabezpieczeń, traci jednak wodę i przez to zmniejsza się objętość rośliny. U kaktusów zmniejszają się wtedy odległości między żebrami. Kiedy roślina ponownie pobiera wodę, żebra odsuwają się od siebie. Działają one jak harmonijka, co zapobiega deformacjom i uszkodzeniom roślin.

Regulacja parowania wody z rośliny i wymiany gazowej przez aparaty szparkowe jest ściśle powiązana ze specjalnym typem fotosyntezy, który nazywa się w skrócie CAM od ang. Crassulacean Acid Metabolism. Polskie określenie tego procesu - fotosynteza roślin gruboszowatych.

Najważniejszą różnicą między fotosyntezą roślin gruboszowatych, a fotosyntezą wszystkich pozostałych roślin jest to, że aparaty szparkowe kaktusów i innych sukulentów otwarte są tylko w nocy, w dzień są zawsze zamknięte. Dzięki temu nie dochodzi do wyparowywania wody z rośliny. Wiadomo, że w dzień na pustyni jest bardzo gorąco i słońce mocno praży. Gdyby w tych warunkach aparaty szparkowe roślin byłyby otwarte, woda wyparowałaby bardzo szybko i po kilku dniach zostałby zużyty cały jej zapas. W nocy na pustyni jest dużo chłodniej niż w dzień, dlatego otwarcie aparatów szparkowych nie naraża roślin na niepotrzebną utratę wody. Przez aparaty szparkowe odbywa się nie tylko transpiracja, ale także wymiana gazowa: pobierany jest dwutlenek węgla (CO2), a usuwany tlen.

Jak wiadomo, fotosynteza polega na wiązaniu dwutlenku węgla, zawartego w powietrzu i na tworzeniu z niego przy współudziale wody, związków organicznych, przede wszystkim cukrów. Do przeprowadzenia takiej syntezy niezbędna jest energia, którą roślina czerpie z energii słonecznej. W związku z tym proces wiązania CO2 może odbywać się tylko na świetle.

U roślin z fotosyntezą typu CAN istnieje rozdzielenie w czasie pomiędzy pobraniem dwutlenku węgla z powietrza (noc) przez otwarte aparaty szparkowe, a wytworzeniem z niego cząsteczki cukru (dzień), kiedy aparaty szparkowe są zamknięte. W nocy pobrany dwutlenek węgla jest od razu przekształcany w proste kwasy organiczne np. kwas jabłkowy i w tej postaci przechowywany. W ciągu dnia w świetle, cząsteczka dwutlenku węgla jest odszczepiana i dopiero teraz wchodzi w ciąg skomplikowanych przemian biochemicznych prowadzących do wytworzenia cząsteczki cukru. Przechowywanie dużych ilości kwasów organicznych jest możliwe tylko u roślin posiadających dużą ilość wody w komórkach tkanki wodnej. Nocne zakwaszanie soku komórkowego sukulentów było znane już od początku XIX wieku, ale istotę tego zjawiska poznano dopiero w połowie naszego stulecia. Wykształcenie CAM jest najważniejszym przystosowaniem fizjologicznym roślin do życia w środowisku, gdzie panuje susza i wysoka temperatura.

Wśród sukulentów, w tym kaktusów, znamy jest wiele gatunków epifitycznych. Dlatego warto jeszcze poświęcić uwagę związkowi między czynnikami środowiskowymi takimi jak woda i światło.

Epifity to rośliny, które żyją na innych roślinach, z tym, że wykorzystują je jedynie jako miejsce do zamieszkania i nie czynią im żadnej szkody. Zwykle epifity żyją w koronach drzew, dość wysoko nad powierzchnią ziemi. Rośliny dlatego osiedlają się tak wysoko, ponieważ dążą do maksymalnego wykorzystania światła. Wiadomo, że na dnie lasu, w którym rosną wysokie drzewa o wielkich liściach, panuje znaczne ocienienie i dla wielu roślin nie ma odpowiednich warunków do życia. Epifity mają światła pod dostatkiem, ale za to dużo mniej wody, zwłaszcza niska może być wilgotność powietrza, tak więc, na skutek intensywnego nasłonecznienia może dochodzić do okresowej suszy. Ponadto dla epifitów nie jest dostępna woda w glebie - korzenie nigdy nie sięgają do ziemi. Jedynym źródłem wody są opady deszczu i to, co zostanie "złapane" w różnego typu zbiornikach, przykładowo wykształcanych przez niektóre rośliny jak np. licznych przedstawicieli rodziny Bromeliaceae (ananasowatych). W walce o światło, przy ograniczonym dostępie do wody wygrywają różnego typu sukulenty, w tym kaktusy, które mogą zgromadzić w sobie potrzebną wodę.

Przystosowania do światła, jako czynnika ekologicznego, idą w dwóch zasadniczych kierunkach - maksymalnego wykorzystania (epifity) oraz ochrony przed jego nadmiarem.

Przykładem tej drugiej tendencji mogą być litopsy i inne przypołudnikowate, a także niektóre haworsje, czyli rośliny z tzw. okienkami. Rośliny te w naturze żyją prawie całkowicie zagrzebane w ziemi, aby nie ulec przegrzaniu i poparzeniu. Ale z drugiej strony światło jest niezbędne im do życia, ponieważ dzięki niemu odbywa się fotosynteza. Szczyty liści wystawione na światło zbudowane są z tkanki wodnej pozbawionej chloroplastów, dlatego są przezroczyste. Okienka działają jak soczewka i do wnętrza liścia wpada rozproszone światło. Tkanka asymilacyjna u tych roślin jest umieszczona normalnie pod skórą, ale światło dociera do niej nie z zewnątrz tylko od środka rośliny. Niejednokrotnie można spotkać się z określeniem, że litopsy mają swoją własną szklarnię.

Oczywiście, w artykule tym nie zostały wymienione wszystkie możliwe przystosowania roślin do życia w skrajnie suchych siedliskach, wspomniano tylko te najważniejsze. Dzięki temu przeglądowi możemy jednak zauważyć, że kaktus jest niewątpliwie doskonale przystosowany do życia w miejscach, gdzie brakuje wody, ale w ogóle nie jest przystosowany do życia w miejscach, gdzie wody jest stale dość dużo zarówno w glebie jak i w powietrzu.

Przedruk dokonany za zgodą redakcji Świat Kaktusów

Podobne artykuły


11
komentarze: 172 | wyświetlenia: 321
10
komentarze: 2 | wyświetlenia: 1000
10
komentarze: 14 | wyświetlenia: 1478
6
komentarze: 48 | wyświetlenia: 529
6
komentarze: 55 | wyświetlenia: 2058
5
komentarze: 62 | wyświetlenia: 893
124
komentarze: 52 | wyświetlenia: 141635
118
komentarze: 23 | wyświetlenia: 238810
91
komentarze: 20 | wyświetlenia: 110474
90
komentarze: 29 | wyświetlenia: 122023
 
Autor
Artykuł

Powiązane tematy





  ,  16/03/2008

Przyjemnie mi się czytało artykulik - ładnie i przejrzyście zrobiony to 5 gwiazdek się należy

Kaktusy są fajne :-)



Dodaj swoją opinię
W trosce o jakość komentarzy wymagamy od użytkowników, aby zalogowali się przed dodaniem komentarza. Jeżeli nie posiadasz jeszcze swojego konta, zarejestruj się. To tylko chwila, a uzyskasz dostęp do dodatkowych możliwości!
 

© 2005-2018 grupa EIOBA. Wrocław, Polska