Особенности строения корней кактусов
Типы корневой системы кактусов бывают разными, зависят от видовой принадлежности и мест произрастания. Причем растения одного вида, растущие в разных почвах, могут иметь значительные отличия в строении корневой системы.
Если кактус растет в питательной почве без недостатка влаги, ему не нужно развивать длинную и мощную корневую систему. Все есть прямо под ним. Поэтому и корни у него будут короткими и тонкими.
Все изменится, если растение по какой-либо причине станет испытывать недостаток влаги, минеральных солей или одновременно того и другого. Мало воды — мало «пищи». При достаточном количестве воды кактус способен извлекать соли, находящиеся в грунте в ничтожных концентрациях. Когда растение испытывает голод, выход один — дотянуться корнями к воде. В погоне за скудной влагой корни кактусов могут достигать колоссальной длины в сравнении с размерами стебля.
Есть одна закономерность: в глубину кактусы растут неохотно. Однако они способны покрывать корнями огромную площадь вокруг себя, ожидая нескольких капель дождя или обильной росы, едва смачивающей поверхность земли.
Лишь у крупных растений для того, чтобы удержаться в вертикальном положении, развиваются так называемые якорные корни, растущие вглубь. Но иногда и они, достигнув определенной глубины и прочно там закрепившись, поворачивают вверх, чтобы выполнять другую, жизненно более важную функцию — сбор влаги.
Итак, при недостатке питания кактус развивает более мощную и разветвленную корневую систему, которая способна обеспечить растению адекватный рост. Нужно заметить, что рост корней в длину — это не прихоть растения, а жестокая необходимость. Для того, чтобы расти, корням нужны питательные вещества, синтезируемые в стебле под воздействием солнечного света. И даже перестав расти, они являются «тяжелой ношей» для стебля.
Поэтому, попав снова в благоприятные условия, когда достаточно воды и солей, кактус, как ни странно, не станет расти намного быстрее, используя возможности мощной корневой системы, а просто избавится от лишних корней. Для него это является меньшей потерей, чем необходимость постоянного снабжения их питательными веществами, поэтому корни отмирают.
То же самое происходит с корнями кактуса и во время засухи. Когда в почве нет влаги и растение существует за счет запасов и собираемой колючками воды, корни перестают быть поставщиками, а становятся обузой, которая требует воды и «пищи», — ведь пользу приносят только те корни, которые поддерживают положение кактуса в пространстве и подбирают капли воды, собранные колючим одеянием. Растение беспощадно избавляется от разветвленной периферической корневой системы и сохраняет жизнеспособными только ближайшие к стеблю основные корни. Остальные усыхают, не получая из стебля питания. На оставшихся корнях формируются крошечные блестящие конусы ждущих корней. Когда окружающие условия изменяются, они в считанные минуты способны под воздействием влаги пойти в рост и развить густую сеть всасывающих волосков, которые очень быстро напоят стебель водой.
Процесс всасывания воды и солей корнями очень интересный и сложный. Вода попадает внутрь клетки под воздействием осмотического давления. Кактусы имеют гораздо меньший, чем склерофиты, показатель осмотического давления. Это не позволяет им широко заселять места с засоленными почвами и является ограничением к применению в культуре минеральных удобрений. Накопление в грунте солей приведет растение к гибели.
Объяснить это можно следующим образом: если концентрация солей в растительной клетке выше, чем в грунтовых водах, то растение имеет большее осмотическое давление и способно поглощать воду из почвы. Если солей больше в почве, то они, создав большее осмотическое давление, способны отобрать у корней имеющуюся внутриклеточную жидкость. А это равносильно гибели растения.
Итак, при нормальном осмотическом градиенте вода беспрепятственно проникает внутрь клетки, и в определенный момент осмотическое давление по обе стороны мембраны, казалось бы, должно уравняться, т.к. концентрация солей (то есть ионов) в водном растворе внутри клетки с поступлением воды падает, и осмотическое давление снижается. Но вступают в силу названные выше ионные насосы, которые способны избирательно захватывать и транспортировать внутрь клетки растворенные соли. На это клетка тратит энергию солнца, запасенную стеблем в химических соединениях в процессе фотосинтеза. Поступившие внутрь клетки минеральные вещества транспортируются к стеблю и включаются в процесс обмена. При этом осмотическое давление постоянно находится в пределах, позволяющих сохранять нормальный обмен веществ.
Корни, начавшие рост, передают информацию стеблю: пора расти. Это сообщение передается гормонами роста, синтезирующимися в активно растущих корнях. Поэтому в стебле моментально активизируются обменные процессы, и кактус оживает.
Рост корней и всего растения длится до тех пор, пока есть вода.
Так происходит у большинства кактусов: в засуху стебель поит корни, а во влажную пору — наоборот.
У некоторых видов кактусов это правило в некоторой степени нарушено. Существуют растения, которые запасают основную массу влаги не в стебле, а в корнях. Рекордсменами в этом деле являются некоторые южноамериканские неочилении. При размере стебля в несколько сантиметров они умудряются отрастить корни массой в десятки килограммов. Разумеется, такая «репка» на 90 % состоит из воды. И во время засухи, и без нее корень решает, сколько воды дать стеблю.
Растения с реповидными корнями научились еще одному «фокусу»: некоторые кактусы умеют во время засухи прятаться под землю, подальше от палящего зноя. Это происходит из-за того, что массивный корень уменьшается в объеме и втягивает небольшой стебель в почву. Так переживает засуху, например, лофофора.