Д.B. СЕМЕНОВ

Кактусы в школе

Сагуаро – один из самых высоких кактусов в мире.
За 250 лет он достигает высоты 15 м и веса в 6 т

По моему мнению, кактусы – самые подходящие и самые полезные растения для школьного биологического кабинета. И вот почему.

У школьников к кактусам отношение особое. Эти растения детям интересны, они вызывают удивление, восторг, ощущение тайны. Нет другой такой группы растений, которая привлекала бы внимание множества самых разных (по возрасту, характеру, уровню интеллектуального развития) детей. Разве «нормальный» ребенок (не прирожденный Мичурин) прилипнет носом к стеклу теплицы, в которой произрастают, скажем, томаты ценных сортов? Пойдет ли он на выставку с названием вроде «Гладиолус-2000» или «Розы вокруг нас»? Будет ли увлеченно обсуждать с приятелями особенности недавно увиденного или приобретенного экземпляра орхидеи или алоэ? Да нет, конечно.

Только кактусы зажигают в детских глазах эту искорку, которую можно заметить у них на выставках кактусов или в кактусовом ряду на Птичьем рынке, которую я замечаю у маленьких посетителей моей коллекции. Замечательно и то, что интерес к кактусам «заражает» мальчиков (в общем-то, довольно презрительно относящихся к ботанике) даже чаще, чем девочек. Попробуйте организовать экскурсию школьников на хорошую выставку кактусов – и вы увидите, какой интерес она вызовет.

Сложно сказать, в чем причина этого. Очевидно, определенную роль играет непривычный облик этих растений, их фантастическое разнообразие (более 30 лет занимаясь кактусами, я не перестаю с удивлением открывать для себя все новые и новые их формы) и чудо появления их цветков (или ожидание этого чуда). Наверное, в кактусах есть что-то, сближающее их с животными: дети стремятся потрогать эти растения, иногда разговаривают с ними. Возможно, кактус ассоциируется у них с игрушкой. Существенно также, что кактусы оказались прекрасным объектом коллекционирования.

Собственно, и кактология как наука, и тяжелые и опасные экспедиции собирателей кактусов, и целая индустрия, производящая миллионы кактусовых саженцев и средств ухода за этими растениями, и многочисленные «кактусовые» издания – все это существует благодаря всемирной популярности коллекционирования этих растений. Дети же – особенно «заядлые» коллекционеры. Коллекции кактусов не менее ценны для них, чем коллекции марок или монет. Но кактусы еще и живые, их можно вырастить самому, и их коллекционная ценность связана, помимо прочего, с усердием юного коллекционера. Кроме того, их можно не только собирать – за ними интересно наблюдать.

Забота о кактусах – занятие активное и творческое. Оно менее рутинно, чем уход, например, за канарейкой, и кактусы наскучивают не так быстро, как многие другие «живые увлечения». Очень важно, что последствия охлаждения интереса (временное или окончательное) в случае с кактусами совсем не драматичны: для этих суккулентных растений «период невнимания» – всего лишь еще один из характерных для них периодов покоя.

Поскольку далеко не у всех есть возможность разводить кактусы дома (например, нет подоконника достаточного размера), школьный кабинет биологии или оранжерея могут стать местом, где реализуется интерес детей и подростков к этим растениям, их выращиванию и коллекционированию. Вполне может случиться, что через интерес к кактусам разовьется более серьезное отношение школьников к биологическим наукам.

Фантастическое многообразие мира кактусов предоставляет возможность подбора растений для самых разных условий – от зимнего сада или оранжереи до подоконника на северном окне. Важно, что некоторые общие биологические особенности кактусов позволяют им довольно безболезненно «вписаться» в специфическую школьную среду.

Кактусы – растения с относительно медленным ростом и низким уровнем обмена веществ. Поэтому они не требуют столь интенсивного ухода, как другие растения. В неблагоприятных условиях кактусы в большинстве случаев «замирают», но не теряют внешнего вида, в отличие от многих других комнатных растений. Они чаще страдают от неправильного ухода, чем от отсутствия ухода вообще.

Кактусы долго живут, и их не нужно регулярно возобновлять (воспроизводить), как многие лиственные растения. Один кактус может радовать несколько поколений школьников, его будут узнавать выпускники прошлых лет на традиционных сборах. При этом солидные по возрасту растения остаются небольшими по размерам – на одном окне можно собрать коллекцию из нескольких десятков видов кактусов.

Среди кактусов всегда можно подобрать такие виды, которые будут легко зацветать в тех условиях, которыми располагает биологический кабинет.

Бич школьных растений – летние каникулы, когда растения некому вовремя полить, – не так страшен кактусам. Во-первых, они переживут и более длительную засуху. Во-вторых, это время (июль-август) совпадает с периодом летнего покоя у многих видов кактусов. В-третьих, компактные кактусы легко транспортировать для летнего содержания, например, на дачах детей и учителей.

По сравнению с другими растениями кактусы более терпимы к сухому воздуху помещений.

Наконец, кактусы удивительно устойчивы к травматизму, уровень которого у школьных растений особенно высок. Если разобьется горшок с традесканцией – останутся только кусочки – и от горшка, и от кустика. А упадет горшок с колючим шариком – горшка нет, а «шарик» можно сажать в другую посуду: он цел. Колючий покров кактусов, как наружный скелет, великолепно предохраняет растения от ударов и падений.

А самое важное – это то, что кактусы замечательно иллюстрируют многие биологические явления и могут разнообразно использоваться в учебном процессе. Демонстрации на «своих», собственноручно выращиваемых растениях особенно впечатляют и запоминаются.

Вот, например, способы размножения растений. Здесь с кактусами не заскучаешь, поскольку у них мы можем найти совершенно удивительные примеры.

Большинство кактусов – перекрестноопыляемые растения, и это можно интересно проиллюстрировать простым экспериментом. В конце осени – начале зимы часто встречаются цветущие шлюмбергеры (их еще называют «декабристами»), повислые кустики которых увешаны крупными яркими цветками. Цветки эти знакомы каждому, а вот плодов не видел почти никто. Между тем, если найти два одновременно цветущих растения (важно, чтобы они не были выращены из черенков одного материнского растения) и кисточкой перенести пыльцу с цветка одного на рыльце пестика цветка другого, эту «редкость» легко можно получить.

Шлюмбергера

Кстати сказать, цветок шлюмбергеры – прекрасный наглядный пример взаимного приспособления перекрестноопыляемых растений и животных-опылителей. Шлюмбергеры – растения-эпифиты, размещающиеся в кронах деревьев иногда довольно высоко над землей. Их цветки образуются на кончиках свисающих ветвей, и венчики с длинной трубкой обращены вниз. Далеко не каждая букашка сможет полакомиться нектаром такого цветка и заодно перенести пыльцу с цветка на цветок. Делают это высокоспециализированные собиратели нектара, например бабочки-бражники. Они подлетают к цветку снизу и, не садясь на него, как бы замирают в воздухе, часто трепеща крылышками. Длинный хоботок проникает в узкую трубку цветка, при этом собранные в густой пучок пыльники, высовывающиеся из венчика, обильно опудривают пыльцой голову и спинку насекомого. Когда же после этого бражник подлетит к следующему цветку, он неизбежно первым делом заденет припудренной частью тела чуть влажные лопасти рыльца пестика, особенно далеко выдающиеся из цветка. У некоторых шлюмбергер цветок к тому же сильно скошен на нижнюю сторону так, что бражник, добывая лакомство, обязательно сначала «потрется» о лопасти рыльца, а затем о щеточку пыльников.

Лист шлюмбергеры с плодом и плод шлюмбергеры в разрезе

Уже через несколько дней после опыления будет заметно, как неопыленные цветки увянут и начнут опадать, а в основании опыленных будет утолщаться завязь. Примерно через месяц она достигнет своих окончательных размеров (около 2 см длиной), приобретет округло-грушевидную форму и нежно-розовую окраску. Морфологически этот плод – ягода с большим количеством семян в сочной мякоти (чем-то сходная с крыжовником). Она съедобна (у кактусов вообще не бывает ядовитых плодов). Съедобность плодов кактусов, как и других растений, имеет определенный биологический смысл: растение «заинтересовано» в том, чтобы плоды были съедены, а семена, пройдя через кишечник, например, какой-нибудь птицы, вместе с экскрементами были разнесены в самые разные места.

Но вообще торопиться съесть урожай не обязательно – плоды могут сохраняться на шлюмбергерах многие месяцы – до следующего цветения и даже дольше.

С такими переспелыми плодами связано еще одно интересное явление – прорастание семян прямо в плоде (такое случается и у других растений, например, тыквенных). Разрежьте переспелый плод шлюмбергеры – и в его розовой мякоти можете обнаружить народившихся изумрудных кактусят. Легко представить себе, как в природе такие ягоды шлепаются вниз и, застряв где-нибудь между сучьев, быстро начинают гнить, создавая необходимый субстрат для тонюсеньких корешков прорастающих из них шлюмбергер нового поколения.

Эхинокактус Грузона

Подобный эксперимент весной легко проделать с другими широко распространенными кактусами – эпифиллумами, или филлокактусами. В культуре часто встречаются две формы – с алыми цветками и с розовыми. Надежный результат можно получить, переопылив цветки растений, относящихся к разным формам. Усилия стоят того: ягоды этих кактусов крупнее и вкуснее плодов шлюмбергер.

Среди кактусов немало и таких, которым для образования плодов переопыление не нужно. К ним относится, например, очень обычная в комнатной культуре изящная маммиллярия пролифера, образующая нарядные колюче-пушистые подушечки многочисленных крошечных побегов. Она обильно цветет зимой беловато-кремовыми цветками, на месте которых через некоторое время без всякого опыления появляются довольно крупные удлиненные ярко-красные плодики, украшающие растение вплоть до следующего цветения.

Маммиллярия демонстрирует иное направление эволюции: зачем приспосабливаться к привередливым опылителям (а кактусы опыляют такие разные животные, как муравьи, колибри или летучие мыши) и при этом постоянно рисковать остаться бесплодным? Можно обойтись своими силами. При этом даже не обязательно, чтобы на рыльца пестика попала пыльца этого же цветка: зигота может образовываться прямо в зародышевом мешке. Это явление называется апомиксис, и оно довольно широко распространено среди кактусов (форма апомиксиса – партеногенез у животных).

Так, апомиксных форм немало среди ребуций. Эти некрупные щетинистые шарообразные кактусы хорошо растут на окнах и легко (причем иногда уже в возрасте 1 года) зацветают весной относительно крупными и яркими – красными, желтыми, фиолетовыми, розовыми, белыми – цветками. Особенно часто можно найти разновидности и культивары ребуции минускула (с короткими золотистыми колючками) и ребуции сенилис (с длинными тонкими беловатыми щетинками). Оба вида относятся к апомиксным видам, и поэтому как бы ни сложились обстоятельства, на месте большинства цветков образуются небольшие плоско-шаровидные красноватые плоды, плотно забитые семенами.

Апомиксным формам пыльца, собственно, уже не нужна, и они отличаются тем, что в их пыльце особенно высока доля абортивных зерен. Интересующиеся биологией старшеклассники смогут провести несложную работу по окрашиванию пыльцевых зерен у разных видов кактусов и оценить долю абортивной пыльцы. На практике именно так выявляется апомиксис у растений.

Еще более необычный способ образования семян без переопыления – клейстогамия, образование плодов с семенами прямо из бутонов без стадии раскрывающегося цветка. Клейстогамны чудесные крошечные кактусы рода фрайлея, которые очень просто выращивать на окне. Эти шарики с цветными малюсенькими колючками легко образуют бутоны уже в раннем возрасте, но цветки раскрываются редко, лишь при благоприятных условиях. Обычно же бутоны сразу превращаются в быстрозасыхающую ягоду с несколькими необычно крупными для кактусов семенами. И все это можно наблюдать на подоконнике в течение пары недель!

Апомиксис – форма бесполого размножения. И на кактусах можно показать эволюционное различие полового и бесполого размножения: посеять, например, семена апомиксной и перекрестноопыляемой ребуций. Уже через год вырастут вполне сформировавшиеся растения, и станет видно, что потомство первой состоит из совершенно одинаковых растений, являющихся точными копиями материнского, а в потомстве второй будет заметно разнообразие и расщепление признаков.

Многие виды кактусов «не довольствуются» семенным размножением и выработали различные приспособления для вегетативного размножения. Наиболее известны так называемые детки – боковые побеги, соединенные с материнским растением столь тонкой перемычкой, что она обрывается при незначительном внешнем усилии. Обычно еще на материнском растении у детки образуются корешки, которые сразу пускаются в рост, когда она попадает на почву. неважно, какой стороной детка упадет на землю, хоть верхушкой вниз, – корешки с выраженным положительным геотропизмом изгибаются и из любого положения быстро дорастают до почвы.

У широко распространенной в культуре изящной удлиненной маммиллярии грацилис с белыми неколкими колючками-паучками веточки-детки отлетают при малейшем сотрясении горшка. У других видов они держатся на растении крепче, зато имеют цепкие колючки, с помощью которых детки прицепляются к проходящим мимо животным и переносятся на новое место. Для этой цели у многих ветвящихся маммиллярий колючки имеют крючки, а у опунций – зазубренные кончики.

Размножение детками оказалось столь эффективно, что некоторые виды кактусов предпочитают вообще не заниматься производством семян. Так, у небольшой цилиндрической опунции сальмиана, которая в культуре прекрасно растет и легко зацветает (что редко среди опунций), после увядания крупного белого цветка остается быстро созревающая красная ягода. Но семян в ней нет и следа (как в банане). Зато очень быстро на ней появляется масса деток. Это явление называется пролиферацией плода – плод становится не вместилищем семян, а маточником деток. Замечательно, что незрелый плод такой опунции, попав на землю, может укорениться и дать начало новому растению! А в общем, все это иллюстрирует теорию стеблевого происхождения цветка покрытосеменных и завязи (плода) как его части.

На примере растущих прямо в биологическом кабинете представителей семейства кактусовых можно наглядно обсуждать такие замечательные процессы и явления, как, например, редукцию листьев, адаптивную эволюцию отдельных органов (многообразие колючек – фантастический пример), суккулентность, возрастную и модификационную изменчивость, адаптивную радиацию видов, конвергенцию (поразительны примеры видов-близнецов среди кактусов и молочаев) и многие другие. Естественно, разобрать их все в газетной статье нет никакой возможности.

Помимо всего прочего, с кактусами можно ставить самые разнообразные эксперименты. В одной из старых книг предлагаются варианты «забав» с детками самого известного «ежика» – эхинопсиса. Детку можно посадить в бутылку и она там вырастет, заняв все пространство. В сосуде причудливой формы кактус приобретает соответствующую форму. С помощью различных перетяжек и подвязываний отростка быстро растущему эхинопсису можно придать совершенно невообразимый вид.

Корифанта

На мой взгляд, школьникам интереснее будет попробовать следующее.

1. Выращивание кактусов из семян. тут и лопающиеся прямо-таки на глазах скорлупки семян, и «вылупляющиеся» микроскопические шарики, и первые неожиданно появляющиеся колючечки, и постоянное внешнее изменение детенышей кактусов.

2. Укоренение черенков различных кактусов. Это и подготовка черенков, и появление первых корней, которое происходит не в земле и поэтому очень наглядно и гораздо интереснее, чем проращивание луковицы в банке с водой.

3. Прививки. Устоять невозможно – это и хирургия, и творчество, и сопричастность к появлению на свет чего-то совершенно нового. Между тем самые внешне эффектные прививки, такие как красностебельные бесхлорофилльные гимнокалициумы на столбовидных подвоях, довольно просты, а интересны будут даже старшеклассникам. К тому же результаты можно будет заметить уже через 2–3 недели (а не через пару лет, как у плодовых деревьев). Следует отметить, что прививки кактусов – это не только создание необычной формы, но и стратегический расчет, принимающий во внимание биологические особенности конкретных подвоев и привоев.

Гимнокалициум

4. Создание миниатюр и композиций. Это для тех, у кого не так развита коллекционная струнка, зато есть дизайнерский уклон. Декоративно посаженные кактусы можно использовать при изготовлении необычных настенных и настольных украшений, сувениров, подарков и даже елочных украшений.