Строение эпидермиса кактуса
Эпидермис кактуса часто имеет многослойное строение, сверху покрыт плотной кутикулой (надкожицей). Она представляет собой плотный восковидный налет, который чаще всего окрашен в яркий цвет, отражающий солнечные лучи. Так, например, довольно распространенный Миртиллокактус геометризанс окрашен в очень живописный голубой цвет, а редкая Копиапоацинереа выглядит абсолютно белой из-за плотного белого покрова. Функциональное назначение восковидного слоя вполне понятно: механическая защита и отражение света.
С эпидермисом в целом значительно сложнее. Это не просто покров растения, а сложный орган, обладающий целым рядом функциональных особенностей, отличающих его от такового у других растений.
Первой функцией эпидермиса является сохранение формы и объема растения в нужных пределах.
Второе — это обеспечение оптимального количества солнечной энергии для фотосинтеза, проходящего в клетках всего стебля. Здесь уже нужны небольшие хитрости. Света в природе в подавляющем большинстве случаев избыток, и растению приходится уменьшать его интенсивность. Для этого используются и окружающие скалы или камни, и более высокие растения, и собственные ребра, колючки сосочки или побеги, и пыль, оседающая на стебле, и упомянутый восковидный налет. Если же всего этого нет, то эпидермис приобретает более темную окраску из-за накапливающихся под воздействием избыточного освещения пигментов. Кактус приобретает коричневатый или красноватый оттенок. Это можно наблюдать весной, когда отвыкшие за зиму от ярких лучей растения покрываются легким «загаром». Как и у человека, такой легкий загар для растения полезен, но если солнца будет много — не избежать беды.
Третье — самое важное — это обеспечение дыхания растения. Под этим процессом понимается поглощение углекислого газа и выделение кислорода, а также испарение воды. Таким образом, суккуленты, в том числе и кактусы, значительно отличаются от основной массы растений.
Всем прекрасно известно, что растения в процессе дыхания вырабатывают кислород. Но, оказывается, все не так просто. Действительно, обычные растения днем поглощают углекислый газ и выделяют кислород, но ночью-то творятся чудеса: обычные, скажем, герань или фиалка, оказывается, ночью «травят» нас углекислым газом. Трудно поверить, но это так. Утешает только то, что количество выделяемого ночью углекислого газа значительно меньше, чем поглощенного днем.
Куда благороднее поступают кактусы, которые поглощают углекислый газ ночью, принося свежесть и легкость дыхания своему хозяину.
Процесс дыхания растения осуществляется особыми высокоспециализированными образованиями — устьицами, которые расположены в эпидермисе. Их количество на единицу поверхности тем больше, чем активнее испаряется влага и идет газообмен. Нетрудно догадаться, что кактусы имеют очень небольшое количество устьиц. Эти органы являются своеобразными вентиляционными отверстиями растения. При помощи особых замыкающих клеток устьице закрывается и открывается, регулируя тем самым газообмен и температуру растения. Испарение воды является универсальным способом терморегуляции живых организмов.
Малое количество устьиц на поверхности эпидермиса — вынужденная мера. Экономя воду, кактус в то же время ограничивает газообмен. Это является одной из основных причин столь медленного роста большинства представителей колючего семейства.
Каким бы ничтожным ни было испарение через эти микроскопические образования, этого в палящем зное пустыни достаточно было бы для того, чтобы поставить под угрозу существование любого растения, но только не кактуса. Важнейшим «изобретением» суккулентов является способность «задерживать дыхание». Оказывается, днем, когда температура бывает чрезвычайно высокой, они закрывают устьица и просто-напросто не испаряют воду вообще. При этом, соответственно, прекращается и газообмен. Доказано, что интенсивность транспирации суккулентов, в том числе и кактусов, ночью в 200—250 раз превышает дневную. Ночью, а не днем, как большинство растений, они поглощают углекислый газ, который днем в процессе фотосинтеза превращается в органические соединения, идущие на построение стебля, запасание энергии для обменных процессов и т.д.
Происходит это в ущерб температурному режиму. Так что днем кактусы жестоко перегреваются. Но они терпят, упорно сжимая устьица и сохраняя влагу. Кактусы являются рекордсменами «жаропрочности» среди растений. Температура эпидермиса может доходить до 65° С без фатального для растения исхода. В короткий и прекрасный период, когда воды достаточно, колючий аскет покрывается прекрасными цветами, чтобы, подчиняясь незыблемому закону продления рода, образовать семена, из которых вырастут еще более упорные и стойкие «ежики».
Цветы, плоды, семена — это роскошь, которую кактус может себе позволить только в том случае, если уверен, что цветение и плодоношение не истощит его запасов воды и не приведет самого к гибели. Образование цветов, плодов и семян не есть жизненно важным для отдельного растения. Это важно для выживания вида или популяции в целом.
Цветы кактусов, разумеется, лишены способности запасать и экономить влагу, но они в полной мере наделены свойствами, дающие возможность обеспечить максимально эффективное опыление. Некоторые кактусы опыляются птицами, некоторые — летучими мышами, но большинство, конечно же, — насекомыми.
Плоды являются важнейшим фактором распространения кактусов по какой-либо территории. Если плод должен быть съеден животным или птицей, он сладкий и яркий; если размыт дождем — он хрупкий, с тоненькой оболочкой; если перенесен ветром — он легкий и покрыт пухом. Разнообразие плодов велико, все они идеально приспособлены для распространения семян на большую территорию в данных конкретных условиях.
Семена, в свою очередь, обладают способностью взойти тогда, когда условия для развития будут оптимальными, и у некоторых видов они способны «ждать» этого момента десятки лет.