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仙人掌的介绍

仙人掌(Cactaceae)是一种植物,也是墨西哥的国花。属于石竹目沙漠植物的一个科。为了适应沙漠的缺水气候,叶子演化成短短的小刺,以减少水份蒸发,亦能作阻止动物吞食的武器;茎演化为肥厚含水的形状;同时,它长出覆盖范围非常之大的根,用作下大雨时吸收最多的雨水,目前仙人掌科的植物将近有2000种。
仙人掌科原产于北美和南美,从不列颠哥伦比亚和亚伯达省向南的大部分地区,其南界达到智利和阿根廷。墨西哥的仙人掌种类最多。仅仙人棒属(Rhipsalis)可能原产于旧大陆,分布于东非、马达加斯加及斯里兰卡。但许多学者认为本属系从世界其他地方引入这些地区。
仙人掌花卉原产于南美和北美大陆,从北纬50度的加拿大安大略省到南纬50度的阿根廷圣克鲁斯省均有它们的踪迹。
据有关资料介绍,从哥伦布1496年发现新大陆之后,在1540年,第一次由海员从南美洲的加勒比海岛屿上将仙人掌带进欧洲,1669年传入日本。在1840年英国出版的《植物学辞典》上记载了仙人掌栽培已达400种。当时的仙人掌花卉已由野生引种发展为人工栽培,通过园艺栽培,已经将原始野生的仙人掌改良成为特殊的观赏花卉。

仙人掌大多生长在干旱的环境里。有的呈柱形,高10多米,重量约两三千斤,巍然屹立,甚为壮观。一些长着棘刺的仙人球,有的寿命高达五百年以上,可长成直径两三米的巨球,人们劈开它的上部,挖食柔嫩多汁的茎肉解渴充饥。仙人掌类植物还有一种特殊的本领,在干旱季节,它可以不吃不喝地进入休眠状态,把体内的养料与水分的消耗降到最低程度。当雨季来临时,它们又非常敏感地“醒”过来,根系立刻活跃起来,大量吸收水分,使植株迅速生长并很快地开花结果。有些仙人掌类植物的根系变成胡萝卜状,可贮存七八十斤水分。曾经有人把一个仙人球包在干燥的纸袋里放了两年多,尽管有些皱缩,但倒入盆里,浇水后又很快长出了新根,并恢复生长。仙人掌以它那奇妙的结构,惊人的耐旱能力和顽强的生命力,受到人类的赏识。
仙人掌还有奇形怪状的茎,鲜艳的花。别看仙人掌的奇形怪状加上锐利的尖刺,使人望而生畏,但它们开出的花朵却分外娇艳,花色丰富多彩,和流苏般的花穗。如长鞭状的“月夜皇后”,开白色的大型花朵,直径达五六十厘米。被人们喻为“昙花一现”的昙花,就是原产中、南美洲热带森林中一种附生类型的仙人掌类植物。

仙人掌以花取胜还只是培养者宠爱它的一个原因,而形状、颜色各不相同的刺丛与绒毛也受到许多观赏者的喜爱。尤其是一些鲜红、金黄的刺丛与雪白的绒毛品种,更是千姿百态。难怪有人称它们为“ 有生命的工艺品”呢。
仙人掌光合作用的生理特性:景天酸代谢植物(CAM-植物 "Crassulacean acid metabolism" (CAM))属于C4类植物。代表性的植物有仙人掌, 凤梨和长寿花。 要在干旱热带地区生存下来,CAM-植物发展出一套生存策略,CO2-的固定将于卡尔文循环在时间上分开。这样就可以避免水分过快的流失,因为气孔只在夜间开放以摄取CO2。
纯粹的C4类植物对二氧化碳固定实行的是空间分离 (通过两种细胞类型实现, 叶肉细胞和维管束鞘细胞) 。而景天酸代谢植物则服从以下昼夜节律:
晚上: CO2吸收和固定于磷酸烯醇式丙酮酸(PEP)。生成的草酰乙酸(OA)会被还原为苹果酸,并储存于细胞的液泡中。该过程中伴随有酸化,pH值降低在日间光反应里产生的还原物质也会在这里发挥作用。
日间: 在液泡里的酸性物质(主要是苹果酸,但也有天门冬氨酸)会被脱羧。释放的 CO2进入卡尔文循环。
CAM-植物必须准备足够的磷酸烯醇式丙酮酸以供夜间CO2固定使用。为此植物在日间储存淀粉,晚间它们将通过丙酮酸转变为磷酸烯醇式丙酮酸。
CAM途径大概就是这样的,它实际上是把光合反应的前后分成了两个大步骤,一个在白天进行,也就是所谓的光反应阶段,在这一阶段,通过吸收光获能,电解水,放氧,产生还原力;然后晚上进行光合作用的后半步——C02的固定。
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