Nun, das Geheimnis liegt darin, wie diese Pflanze angepasst ist, um Wasser über einen längeren Zeitraum effizient aufzunehmen, zu speichern und zu nutzen.
Also, wo kann man Wasser speichern? In erster Linie speichern Kakteen Wasser in Nicht-Wasserspeicherzellen im Stamm. Einige Kakteen speichern jedoch auch Wasser in ihren Wurzeln, das für diese Funktion modifiziert wurde. Die zusammenklappbaren Wasserspeicherzellen erscheinen als Löcher oder Räume im Stamm und halten Wasser für eine ziemlich lange Zeit zurück.
Darüber hinaus sind Rippen / Rillen vorhanden, die Platz für das Wasser schaffen. Die Rippen / Flöten sind unsichtbar, wenn der Kaktus vollständig geschwollen ist, werden aber sichtbar, wenn der Stiel schrumpft.
Wie jedes andere Lebewesen braucht Kaktus Wasser, um zu überleben. In den Gebieten, in denen es wächst, ist Wasser jedoch oft knapp. Um dies auszugleichen und sich gut an die heißen Temperaturen anzupassen, hat diese Pflanze eine Vielzahl von besonderen Fähigkeiten entwickelt, die es ihr ermöglichen, das wenig Wasser, das sie erhält, relativ lange zu speichern. Zum Beispiel sind die nadelartigen Stacheln von Kakteen stark modifizierte Blätter, die sie nicht nur vor Raubtieren schützen, sondern auch dazu beitragen, den Wasserverlust zu reduzieren, indem sie den Luftstrom in der Nähe des Kaktus einschränken.
Wie wird die Kakteenrinde modifiziert, um Wasser zu speichern?
Während seiner Entwicklung erfuhr der Kakteenkortex verschiedene Modifikationen, die der Pflanze mehr Wasserspeicherkapazität verleihen. Der Kaktuskortex ist in zwei Abschnitte unterteilt, nämlich; die innere wasserspeichernde Region und die äußere photosynthetische Schicht.
Die äußerste Schicht ist grün, wodurch die Pflanze Kohlendioxid absorbieren kann, das bei der Photosynthese verwendet wird, obwohl es sich stark von einem typischen Pflanzenblatt unterscheidet.
Die innerste Schicht ist saftig und besteht aus zahlreichen zusammenklappbaren Wasserspeicherzellen, die genug Wasser speichern, um die Pflanze auch bei längeren Trockenperioden gesund und hydratisiert zu halten.
Diese Zellen haben weniger Chloroplasten und eine hochflexible, verholzte und elastische Wand, die es ermöglicht, dass sich das Zellvolumen und die Form schnell ändern, wenn Wasser absorbiert oder freigesetzt wird.
Der selektive Vorteil der Speicherung von Wasser ist nicht nur das, was die zusammenklappbaren Wasserspeicherzellen am Leben erhält, sondern vielmehr die Tatsache, dass das Wasser leicht photosynthetischen Zellen der Kaktuspflanze zur Verfügung gestellt werden kann.
Das Wasser ist auch für Blütenknospen, Achselknospen, sich entwickelnde Früchte und andere Pflanzenteile leicht verfügbar.
Wasserspeicherzellen haben dünne, flexible Wände, die sich schnell zusammenziehen oder schrumpfen, wenn Wasser in die Zellen ein- und ausströmt. Bei allen Kakteen sind die Zellwände der inneren Kortikalis dünn und hochflexibel und können sich leicht falten, um unnötigen Wasserverlust zu vermeiden.
Auf der anderen Seite sind die Zellen, die wasser in Kakteen sind dick und widerstandsfähiger gegen Schrumpfung. Wenn sich das Wasservolumen im Kakteentrieb verringert, geben die Zellen des inneren Kortex mehr Wasser ab und übertragen es auf andere Pflanzenzellen, wodurch der Wasserstress minimiert und der Prozess der Photosynthese fortgesetzt werden kann.
Die evolutionäre Ausdehnung des Wasserspeichergewebes in der Rinde von Pflanzen kann manchmal Probleme für die Epidermis verursachen.
Da Pflanzen Epidermiszellen nur an den Spross- und Wurzelspitzen produzieren, kann ein saftiger Stängel, der nach einem Regenguss anschwillt, die aufgenommene Wassermenge begrenzen.
Dies ist jedoch bei den meisten Kakteenpflanzen nicht der Fall, da sie eine gefaltete Stieloberfläche haben, die entweder aus Rippen oder Tuberkeln besteht, die eine maximale Wasseraufnahme gewährleisten.
Welche Rolle spielen Schleimzellen bei der Wasserspeicherung in Kakteen?
Ein überraschender Aspekt der Wasserspeicherung in einer Kaktuspflanze ist die Rolle von Schleimzellen. Diese Zellen sind in vielen Kakteenpflanzen verbreitet und es wird angenommen, dass sie sich im Kaktus stark anpassen, um ihm zu helfen, mehr Wasser zurückzuhalten.
Schleimzellen sind auch in anderen Pflanzen vorhanden. Es ist das Vorhandensein dieser Zellen, die einige Pflanzen beim Schneiden schleimig fühlen lassen. Schleimzellen bilden ein überwiegend kohlenhydratarmes Gewebe, das in der Lage ist, Wasser ziemlich fest zu binden und zu halten.
Aber wie hilft das den anderen Zellen der Kaktuspflanze, wenn das Wasser fest in den Schleimzellen gehalten wird? Nun, wie es bei der oben beschriebenen Kaktuskortex der Fall ist, müssen die zusammenklappbaren Wasserspeicherzellen immer Wasser für andere Pflanzenzellen bereitstellen und dürfen es nicht für sich behalten, während der Rest der Pflanze leidet.
In den meisten Fällen erlebt die Kaktuspflanze längere Dürreperioden; daher sollten sie in der Lage sein, das Schleimgewebe zu verdauen und Wasser an andere Pflanzenzellen abzugeben.
Wie wird das Wurzelsystem des Kaktus modifiziert, um die Wasseraufnahme zu verbessern?
Da sie in Wüsten wachsen, könnten Sie versucht sein zu glauben, dass Kakteen tiefere Wurzeln haben, um ihnen bei der Suche nach einer konstanten Grundwasserversorgung zu helfen. Dies ist jedoch nicht der Fall.
Im Allgemeinen entwickelt die Kaktuspflanze ein ausgedehntes flaches Wurzelsystem, das direkt unter der Erdoberfläche liegt und sich mehrere Meter von der Pflanze entfernt erstrecken kann, um die Wasseraufnahme zu erhöhen.
Wenn es regnet, schießt der Kaktus mehr Wurzeln aus. Bei längeren Dürren trocknen jedoch einige Wurzeln aus und brechen von der Pflanze ab, um die Wasserversorgung zu erhalten.
Typischerweise wird die Kaktuspflanze hydratisierter als der Boden, in dem sie wächst, und manchmal besteht die Gefahr, dass sie Wasser an den Boden verliert. Um ein solches Szenario zu vermeiden, versucht die Pflanze, sich während der Trockenperioden so weit wie möglich vom Boden zu trennen.
Einige Kakteen senden bald eine lange und starke Pfahlwurzel nach dem Keimen. Die Pfahlwurzel bietet eine starke Verankerung, damit die Pflanze bei Regenstürmen nicht weggespült wird, und ermöglicht es ihr, tiefere unterirdische Böden mit mehr Feuchtigkeit zu erschließen.
Beispiele für Kakteen, die eine Pfahlwurzel entwickeln, sind der Saguaro und der riesige mexikanische Cereus. Saguaros Pfahlwurzel kann sich bis zu 5 Fuß in den Boden erstrecken.
Einige Kakteen haben saftige Wurzeln, die Nahrung und Wasser speichern. Ein perfektes Beispiel ist der Cereus Greggii, der gemeinhin als Arizona Queen of the Night bezeichnet wird und ein vergrößertes Wurzelsystem mit einem Gewicht von bis zu 27 Kilogramm aufweist.
Der Teil der Wurzel, der vergrößert wird, ist das Xylemgewebe, das Stärke und Wasser speichert. Die meisten Kakteen haben keine Luft- oder Pflanzenwurzeln, da sie dazu neigen, den Wasserverlust zu erhöhen. Kaktuswurzeln ändern auch ihre Eigenschaften, wenn die Wasserversorgung schwankt.
Zum Beispiel werden die vorhandenen dehydrierten Wurzeln nach einem Regenguss wasserleitfähiger, und neue Wurzeln werden schnell gebildet, um das wenig verfügbare Regenwasser aufzusaugen.
Während der Trockenperioden fallen die Wurzeln ab und die vorhandenen Wurzeln dehydrieren und schrumpfen, wodurch ein Luftspalt entsteht, der verhindert, dass in den Wurzeln gespeichertes Wasser zurück in den Boden entweicht.
Gibt es noch andere nützliche Eigenschaften, die dem Kaktus helfen, in Wüsten zu überleben?
Abgesehen von den zusammenklappbaren Wasserspeicherzellen, Schleimzellen und einem spezialisierten Wurzelsystem haben Kakteen auch eine wachsartige Haut, stachelige Stacheln und ein umgekehrtes Öffnen und Schließen der Stomata entwickelt, um die Wasserverlustrate zu senken.Tatsächlich sammeln die stacheligen Stacheln bei einigen Kakteen auch Regenwasser und leiten es zu den Pflanzenwurzeln. Alle Pflanzen haben Stomata, die sich öffnen und schließen, um Kohlendioxid zu sammeln, das während der Photosynthese verwendet wird.
Stomata beziehen sich auf die zahlreichen kleinen Poren auf Pflanzenoberflächen. Während der Photosynthese wandeln Pflanzen das gesammelte Kohlendioxid in Zucker um.
Typischerweise öffnen sich Stomata tagsüber und schließen sich nachts. Dieser Prozess kann jedoch bei Wüstenpflanzen wie dem Kaktus sehr mühsam sein, da bei jedem Öffnen viel Wasser durch diese Poren entweicht.
Wenn eine Pflanze versucht, ihr Wasserreservoir zu schonen, kann es ein riskantes Geschäft sein, die Stomata zu öffnen und Wasser zu verlieren. Während die meisten Pflanzen tagsüber ihre Stomata öffnen, öffnen Kakteen und andere Wüstenpflanzen nachts ihre Poren.
Die kühleren Nachttemperaturen, der Mangel an Sonnenschein und die ruhige Brise helfen den Kakteen, während des Prozesses viel Wasser zurückzuhalten. Der Mangel an Sonnenlicht in der Nacht erlaubt es Kakteen jedoch nicht, zu dieser Zeit Nahrung herzustellen.
Daher speichert es nachts Kohlendioxid und beginnt morgens mit der Photosynthese, wenn Sonnenlicht verfügbar ist. Sogar die Blattkakteen wie die Pereskia haben ähnliche Eigenschaften entwickelt, um ihr Leben in der Wüste ein wenig zu erleichtern.
Verwandte Fragen
Wo speichern Sukkulenten Wasser? Typischerweise speichern alle Sukkulenten Wasser in Stängeln, Wurzeln und fleischigen Blättern. Alle Kakteen sind Sukkulenten, ebenso wie andere Nicht-Kakteen-Wüstenpflanzen wie Euphorbia, Aloe und Elefantenbäume. Es gibt jedoch eine Vielzahl anderer Anpassungen, die für eine effektive Wasseraufnahme und -speicherung unerlässlich sind.
Warum haben Kakteen Stacheln? Die nadelartigen Strukturen auf der Oberfläche von Kakteen sind als Stacheln bekannt und stellen modifizierte Blätter dar. Das Fehlen tatsächlicher Blätter ermöglicht es, sich die Pflanze als einen großen Stiel mit Stacheln anstelle von Blättern vorzustellen. Eine der Hauptfunktionen der Wirbelsäule besteht darin, den Kaktus vor pflanzenfressenden Tieren zu schützen. Es bietet auch Schuppen für den Kaktus selbst und minimiert den Wasserverlust.
Kannst du das Wasser aus einem Kaktus trinken? Es wird nicht empfohlen, Wasser aus einem Kaktus zu trinken, da Sie eine neue Substanz aufnehmen, die Ihr Körper verarbeiten muss. Wenn Sie Wasser aus der Pflanze trinken müssen, trinken Sie aus einem Angelhakenfass, das nicht giftig ist. Die Kaktusfrucht ist auch essbar.