仙人掌的介紹

仙人掌（Cactaceae）是一種植物，也是墨西哥的國花。屬于石竹目沙漠植物的一個科。為了適應沙漠的缺水氣候，葉子演化成短短的小刺，以減少水份蒸發(fā)，亦能作阻止動物吞食的武器；莖演化為肥厚含水的形狀；同時，它長出覆蓋范圍非常之大的根，用作下大雨時吸收最多的雨水，目前仙人掌科的植物將近有2000種。
仙人掌科原產(chǎn)于北美和南美，從不列顛哥倫比亞和亞伯達省向南的大部分地區(qū)，其南界達到智利和阿根廷。墨西哥的仙人掌種類最多。僅仙人棒屬(Rhipsalis)可能原產(chǎn)于舊大陸，分布于東非、馬達加斯加及斯里蘭卡。但許多學者認為本屬系從世界其他地方引入這些地區(qū)。
仙人掌花卉原產(chǎn)于南美和北美大陸，從北緯50度的加拿大安大略省到南緯50度的阿根廷圣克魯斯省均有它們的蹤跡。
據(jù)有關資料介紹，從哥倫布1496年發(fā)現(xiàn)新大陸之后，在1540年，第一次由海員從南美洲的加勒比海島嶼上將仙人掌帶進歐洲，1669年傳入日本。在1840年英國出版的《植物學辭典》上記載了仙人掌栽培已達400種。當時的仙人掌花卉已由野生引種發(fā)展為人工栽培，通過園藝栽培，已經(jīng)將原始野生的仙人掌改良成為特殊的觀賞花卉。

仙人掌大多生長在干旱的環(huán)境里。有的呈柱形，高10多米，重量約兩三千斤，巍然屹立，甚為壯觀。一些長著棘刺的仙人球，有的壽命高達五百年以上，可長成直徑兩三米的巨球，人們劈開它的上部，挖食柔嫩多汁的莖肉解渴充饑。仙人掌類植物還有一種特殊的本領，在干旱季節(jié)，它可以不吃不喝地進入休眠狀態(tài)，把體內(nèi)的養(yǎng)料與水分的消耗降到最低程度。當雨季來臨時，它們又非常敏感地“醒”過來，根系立刻活躍起來，大量吸收水分，使植株迅速生長并很快地開花結果。有些仙人掌類植物的根系變成胡蘿卜狀，可貯存七八十斤水分。曾經(jīng)有人把一個仙人球包在干燥的紙袋里放了兩年多，盡管有些皺縮，但倒入盆里，澆水后又很快長出了新根，并恢復生長。仙人掌以它那奇妙的結構，驚人的耐旱能力和頑強的生命力，受到人類的賞識。
仙人掌還有奇形怪狀的莖，鮮艷的花。別看仙人掌的奇形怪狀加上銳利的尖刺，使人望而生畏，但它們開出的花朵卻分外嬌艷，花色豐富多彩,和流蘇般的花穗。如長鞭狀的“月夜皇后”，開白色的大型花朵，直徑達五六十厘米。被人們喻為“曇花一現(xiàn)”的曇花，就是原產(chǎn)中、南美洲熱帶森林中一種附生類型的仙人掌類植物。

仙人掌以花取勝還只是培養(yǎng)者寵愛它的一個原因，而形狀、顏色各不相同的刺叢與絨毛也受到許多觀賞者的喜愛。尤其是一些鮮紅、金黃的刺叢與雪白的絨毛品種，更是千姿百態(tài)。難怪有人稱它們?yōu)椤?有生命的工藝品”呢。
仙人掌光合作用的生理特性：景天酸代謝植物（CAM-植物 "Crassulacean acid metabolism" (CAM)）屬于C4類植物。代表性的植物有仙人掌, 鳳梨和長壽花。 要在干旱熱帶地區(qū)生存下來，CAM-植物發(fā)展出一套生存策略，CO2-的固定將于卡爾文循環(huán)在時間上分開。這樣就可以避免水分過快的流失,因為氣孔只在夜間開放以攝取CO2。
純粹的C4類植物對二氧化碳固定實行的是空間分離 (通過兩種細胞類型實現(xiàn), 葉肉細胞和維管束鞘細胞) 。而景天酸代謝植物則服從以下晝夜節(jié)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)會被還原為蘋果酸，并儲存于細胞的液泡中。該過程中伴隨有酸化，pH值降低在日間光反應里產(chǎn)生的還原物質(zhì)也會在這里發(fā)揮作用。
日間: 在液泡里的酸性物質(zhì)(主要是蘋果酸，但也有天門冬氨酸)會被脫羧。釋放的 CO2進入卡爾文循環(huán)。
CAM-植物必須準備足夠的磷酸烯醇式丙酮酸以供夜間CO2固定使用。為此植物在日間儲存淀粉，晚間它們將通過丙酮酸轉(zhuǎn)變?yōu)榱姿嵯┐际奖帷?br /> CAM途徑大概就是這樣的，它實際上是把光合反應的前后分成了兩個大步驟，一個在白天進行，也就是所謂的光反應階段，在這一階段，通過吸收光獲能，電解水，放氧，產(chǎn)生還原力；然后晚上進行光合作用的后半步——C02的固定。