Зачем кактусу колючки

Откуда взялись колючки и что это такое

С точки зрения ботаники колючки кактуса — это видоизменённые листья. Миллионы лет назад предки современных кактусов росли во влажных лесах и имели привычные широкие зелёные листовые пластинки. По мере изменения климата на планете засухи становились продолжительнее, поэтому растениям пришлось перестраивать своё строение.

Обычный широкий лист пронизан тысячами микроскопических пор, которые биологи называют устьицами. Через них растение дышит и испаряет огромное количество влаги. В условиях пустыни береза или клён погибли бы от обезвоживания за считанные часы. Предки кактуса пошли по пути постепенного уменьшения площади листа, пока пластинка окончательно не превратилась в острую плотную иголку.

За фотосинтез теперь отвечает мясистый зелёный стебель. Он покрыт толстым слоем растительного воска — кутикулы, которая запечатывает влагу внутри. Колючки же растут из особых зон на стебле, ареол. Ареолы встречаются только у семейства кактусовых и представляют собой сильно видоизменённые почки.

Главные задачи колючек в пустыне

Колючки выполняют сразу несколько жизненно важных функций. В дикой природе нет лишних деталей, поэтому каждая колючка работает на сохранение ресурсов растения.

• Защита от поедания животными. Пустыня бедна сочной растительностью, и наполненный влагой стебель кактуса привлекает грызунов, птиц и крупных копытных. Острые и твердые шипы делают попытку откусить кусок ткани болезненной и смертельно опасной для слизистых оболочек рта животного.
• Создание тени и барьера от солнца. Когда колючек на кактусе много, они переплетаются и образуют своеобразную ажурную решётку. Эта сетка рассеивает прямые солнечные лучи и снижает температуру поверхности стебля на несколько градусов, предотвращая солнечные ожоги.
• Снижение испарения около стебля. Густой покров из шипов и волосков задерживает потоки горячего пустынного ветра. Вокруг кожицы кактуса создается неподвижный микрослой воздуха, благодаря которому влага испаряется гораздо медленнее.
• Сбор атмосферной влаги и росы. Ночью температура в пустыне резко падает, иногда до нуля градусов. Холодный воздух сталкивается с поверхностью колючек, вызывая конденсацию капель тумана, которые затем стекают к корням растения.

Как колючки собирают воду прямо из воздуха

Дожди в засушливых регионах могут отсутствовать годами. В таких условиях единственным источником влаги становятся утренние туманы, приходящие с океана. Учёные исследовали структуру колючек под электронным микроскопом и обнаружили сложную систему микроскопических канавок.

Остриё колючки тоньше и холоднее её основания. Мельчайшие частицы тумана оседают на кончике, собираются в микрокапли и под действием сил поверхностного натяжения устремляются к основанию шипа. У многих видов, например у телокактусов и маммиллярий, у основания ареол растут нежные волоски, которые впитывают эту каплю до того, как взойдёт палящее солнце.

Разнообразие колючек и их маскировка

Форма колючек сильно различается в зависимости от того, где именно развивался конкретный вид. В высокогорьях Анд, где по ночам случаются заморозки, кактусы рода Ореоцереус покрыты длинными белыми волосками. Эти мягкие волоски работают как шерстяной свитер, удерживая тёплый воздух вокруг тканей стебля.

У опунций кроме длинных шипов есть глохидии. Это микроскопические колючки с крошечными зазубринами, направленными назад, как на рыболовном крючке. При малейшем касании глохидии легко отделяются от стебля и намертво впиваются в кожу обидчика, вызывая сильное воспаление.

Некоторые кактусы используют шипы для расселения. Отломанный членик кактуса с загнутыми крючковидными колючками цепляется за шерсть проходящего мимо животного. Зверь уносит отросток на километры от материнского растения, пока тот не упадет на землю и не пустит собственные корни.