Семейство Кактусовые

Государственное образовательное учреждение высшего  профессионального образования  Петрозаводский Государственный Университет

Кафедра ботаники и физиологии растений 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

СЕМЕЙСТВО CACTACEAE - 

КАКТУСОВЫЕ 
 
 

РЕФЕРАТ 
 
 
 

                                                                                                               

                                                                                                               

                                                                                                              

                                                      

Выполнила: студентка 

   2 курса ЭБФ группы 31203

                                                                                                                   Константинова Любовь

Руководитель: доцент

                                                                                                                  Гнатюк Елена Петровна

  
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

Петрозаводск 

2010 г. 
 
 

СОДЕРЖАНИЕ 
 
 

Введение (систематическое положение: класс, подкласс, порядок)………3 

Глава 1. Ареал, жизненные формы………………………………………….4-5 

Глава 2. Особенности строения вегетативных подземных  

и наземных органов, особенности строения генеративных органов  

(цветок, соцветие, плод, семя)………………………………………………..6-9 

Глава 3. Описание основных представителей………………………………10-13 

Глава 4. Значение в природе и жизни человека…………………………….14 

Литература.........................................................................................................15 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

ВВЕДЕНИЕ 
 

Отдел Magnoliophyta (Angiospermae) 

Класс Magnoliopsida (Dicotyledones) 

Подкласс Caryophyllidae 

Надпорядок Caryophyllanae 

Порядок Caryophyllales 

Семейство Cactaceae 
 

Pereskioideae: Pereskia, Maihuenia 

Opuntioideae: Pereskiopsis, Opuntia 

Cactoideae: Leptocereae – Leptocereus

                    Hylocereae – Rhipsalis

                    Cactea – Cereus 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

Глава 1. АРЕАЛ, ЖИЗНЕННЫЕ ФОРМЫ 

      Родина  кактусов – Америка, однако распространены они на американском континенте крайне неравномерно. Если во влажнотропических  областях Центральной Америки и в бассейне Амазонки они почти отсутствуют, то в Мексике и горных андийских пустынях Перу, Чили, Аргентины и Боливии кактусы отличаются огромным разнообразием.

      В Старом Свете кактусы почти полностью  отсутствуют, за исключением нескольких видов рипсалиса в лесах Африки, на Мадагаскаре, Шри-Ланке и Маскаренских островах. Однако существует мнение, что и они были завезены человеком из Америки.

     В каких же условиях растут кактусы  у себя на родине? Большинство кактусов приспособлено к жизни в пустынях, где годовая норма осадков не превышает 300 мм, резко выражены сезонные и суточные колебания температуры воздуха, почвы богаты минеральными веществами, но бедны гумусом. Нередко в пустынях дуют сильные порывистые ветры. Несмотря на общие, характерные черты, присущие им, каждая из них имеет свой неповторимый колорит. Яркое представление о пустынях Южной Америки дает Перу, где встречаются три различных типа пустынь: прибрежные, протянувшиеся вдоль побережья Тихого океана, низкогорные и высокогорные – андийские.

     Характерной чертой прибрежных пустынь является образование зимних туманов. Особой силы они достигают в июле-августе. Туман выпадает в виде тонкой моросящей пыли и вызывает только поверхностное увлажнение почвы, однако относительная влажность воздуха в это время повышается до 94 - 98%. Годовое количество осадков ничтожно мало. Лишь через большие промежутки времени (примерно раз в 30 лет) выпадают ливни, приносящие большие разрушения.

     В этих условиях живут растения, достаточно теневыносливые, с поверхностной корневой системой, способной использовать влагу туманов, – мхи, лишайники, луковичные и бромелии. Большие площади в прибрежных пустынях занимают хагеоцереусы. Их длинные стебли, на нижней стороне которых поселяются лишайники, часто совсем зарыты в песок. Вблизи моря целые заросли образуют трихоцереус чальский и виды родов ислайя, локсантоцереус. На скалистых и каменистых склонах вместе с папоротником адиантумом и кисличками поселяются кактусы неораймондия, корриокактус коротколепестковый и хагеоцереусы.

     Низкогорные пустыни часто называют еще скалистыми. В южной и центральной частях Перу они приурочены к скалистым склонам гор и речных долин. Скалистые пустыни крайне бедны осадками и отличаются самой высокой температурой и сухостью воздуха. Здесь часто дуют сильные штормовые ветры. Дожди выпадают главным образом летом. В зимние месяцы во многих районах единственной влагой практически является роса. Именно скалистые пустыни явились центром развития кактусов. На гранитных, сильно выветрившихся горных склонах произрастают колонновидные кактусы с мощно развитой корневой системой, составляющие основной характерный ландшафт скалистых пустынь. Это – эспостоа, мелокактус, хагеоцереус, арматоцереус, цилиндропунция и многие другие. Вместе с кактусами здесь произрастают низкие колючие кустарники, сбрасывающие листья во время сильной засухи, злаки, луковичные растения и суккуленты, такие как эчеверия, пеперомия.

     Совсем  иную картину дают нам высокогорные пустыни, расположенные между Западными и Восточными Андами. Осадки зимой выпадают в основном в виде снега, града, инея или росы. Лето здесь относительно теплое и дождливое. В андийских высокогорных пустынях особенно ярко выступает разница между температурой дня и ночи. Растущие здесь кактусы – ореоцереус, матукана, акантолобивия, эрдисия – как правило, невысокие. Неповторимый колорит придают этим пустыням ороя и тефрокактус.

     На  территории США, особенно в его южных  штатах, и в Мексике кактусы  произрастают в полынных, креозотовых  и высокогорных суккулентных пустынях.

     Полынные пустыни с характерными растениями: полынью, лебедой или шалфеем занимают огромные пространства. Обычно осадки выпадают зимой в виде снега. Растения полынных пустынь выдерживают большие сезонные колебания температуры воздуха. Серый, унылый вид пустынь несколько оживляют кактусы: опунции, виды рода склерокактус и эхиноцереус.

     Креозотовые кустарниковые пустыни получили название по характерному для них растению – креозотовому кусту (виды рода ларрея). Они занимают большие площади по обе стороны рек Колорадо и Рио-Гранде, по северному побережью Калифорнийского залива и на Калифорнийском полуострове. На этих землях расположены пустыни Мохаве и Сонора. По сравнению с полынными пустынями видовое разнообразие кактусов здесь увеличивается. Эти пустыни богаты мамиллярией, опунцией, эхиноцереусами и другими.

     Высокогорные  пустыни Северной Америки сосредоточены главным образом на Мексиканском плато. Чрезвычайно богата кактусами пустыня Чиуауа. Здесь растут крупные юкки, агавы, колючие дазилирионы. Видовое разнообразие кактусов огромно. Отметим лишь некоторые: эхинокактус, маммиллярию, корифанту, эскобарию, телокактус, неоллойдию, ариокарпус, эхиноцереус, лофофору. Крупные кусты опунций увешаны тилландсиями – маленькими растениями из семейства Бромелиевых.

     Своеобразным местом распространения кактусов являются восточнобразильские тропические редколесья, которые носят название «каатинга», что в переводе с индейского означает «лес без тени». В каатинге на открытых скалистых местах в качестве подлеска к колючим деревьям поселяются многочисленные кактусы: опунции, перескии, пилосоцереусы, аустроцефалоцереусы, мелокактусы.

     Вторая  типичная для кактусов формация –  саванны – пространства, покрытые травянистой растительностью с деревьями, стоящими далеко друг от друга. Кактусы встречаются в основном в венесуэльских и бразильско-уругвайских саваннах, для которых характерно почти полное отсутствие деревьев. Здесь растут цереусы, опунции, перескии вместе со злаками, бромелиевыми, сложноцветными и бобовыми.

      Кактусы растут и в тропических вечнозеленых дождевых лесах, где воздух, напоенный влагой, не бывает холоднее 18°. Кактусы, растущие в тропических лесах, например в бассейне Амазонки, не похожи на своих колючих родственников из пустынь Аргентины или Перу. Они, как правило, не имеют колючек, стебли их не такие сочные и живут они не на земле, а на стволах и ветвях деревьев. Это эпифитные кактусы: рипсалис, хатиора, эпифиллюм, зигокактус, виттия амазонская и другие. Жизнь во влажном климате сильно изменила их внешний облик. Не всегда они были такими; их далекие предки – жители засушливого климата. Как бы «вспоминая» об этом, растения при своем развитии дают вначале колючие стебли, похожие на кактус цереус.

      Это лишь основные типы растительности: пустыни, саванны, тропические леса, которым в большей или меньшей степени присущи кактусы. Интересно отметить также наличие кактусов в сосново-можжевеловых лесах и на морских тропических побережьях, в так называемых зарослях мангровы. Мангрова – растительность, периодически затопляемая солёной морской водой. В Северной Венесуэле, например, на внутреннем крае мангровы, на небольших песчаных холмиках растут опунции и цереусы. Находящаяся в песке соль вымывается во время дождей в более глубокие слои почвы и не мешает, таким образом, росту кактусов.

     Уже этот далеко не полный обзор эколого-географического  распространения кактусов дает представление  о чрезвычайно разнообразных  условиях их обитания.  
 
 
 

Глава 2. ОСОБЕННОСТИ СТРОЕНИЯ ВЕГЕТАТИВНЫХ ПОДЗЕМНЫХ И  

НАЗЕМНЫХ  ОРГАНОВ, ОСОБЕННОСТИ СТРОЕНИЯ ГЕНЕРАТИВНЫХ ОРГАНОВ 

     Огромное  число кактусов (около 3000 видов и  разновидностей) объединяется в единое семейство – Кактусовых. Растения этого семейства имеют одинаковый тип строения цветка, семени и зародыша, ягодообразные плоды, сочные стебли и, наконец, особый орган – ареолу. У большинства представителей отсутствуют листья. Принадлежность кактусов к классу двудольных растений отчетливо видна уже при прорастании семени: наличие у молодого сеянца двух первых листьев (семядолей). Однако кактусы – не обычные двудольные растения. Стебли их сочные, суккулентные (от латинского succus – сок). Поэтому и проростки, за редким исключением, отличаются от проростков несуккулентных растений (рис. 1). Семядоли кактусов сильно изменены и имеют вид или небольших бугорков, или острых шиловидных выростов. А у таких кактусов, как мамиллярия и мелокактус, их практически трудно различить. Вниз от семядолей идет подсемядольное колено (или гипокотиль). Гипокотиль, так же как и семядоли, почти у всех кактусов сочный.

       
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

Рис. 1. Молодой сеянец кактуса. б. к. – боковые корни; г. – гипокотиль; г. к. – главный корень; с. – первые два сосочка на развивающемся стебле; сем. – семядоли 
 

     Корень. От подсемядольного колена (гипокотиля) вниз отходит главный корень. Он постепенно ветвится, образуя целую систему боковых корней, простирающихся на многие метры. У мелокактуса крученого (Melocactus intortus), например, развивается корневая система до 7 м в длину, расположенная на глубине 5–6 см от поверхности почвы. Поэтому даже незначительные дожди, едва смачивающие землю, улавливаются корнями. Главный корень у многих кактусов (Mammillaria dawsonii, Gymnocactus mandragora и др.) сильно утолщен и служит «складом» питательных веществ. Такие реповидные или веретеновидные корни могут весить до 50 кг и достигать в поперечнике 60 см (Neochilenia napina). У эпифитных кактусов (Epiphyllum, Zygocactus, Rhipsalis) корни развиваются и на стеблях. Их называют воздушными или придаточными. Функция этих корней – улавливание влаги из воздуха и прикрепление к стволам деревьев. Придаточные корни часто возникают и у неэпифитных кактусов (Echinopsis, Gymnocalycium и др.). Развиваются они, как правило, на молодых отростках, так называемых детках. Опадая с материнского растения и имея готовые корни, детки быстро укореняются. У некоторых кактусов на корнях могут возникать почки, из которых развиваются новые побеги. Эту способность давать корневые отпрыски можно использовать при разведении таких кактусов (Trichocereus macrogonus, Notocactus ottonis, Gymnocalycium proliferum).