Рассматривая фотосинтез в виде последовательного ряда биохимических реакций, можно выявить закономерность: образование органических веществ прямо пропорционально концентрации двуокиси углерода в воздухе (кислород же образуется как побочный продукт фотосинтетической реакции и, при неудалении, снижает ее интенсивность). Казалось бы, стоит создать вокруг растения атмосферу с повышенным содержанием СО,, и кактус будет расти «как на дрожжах». Однако при помещении опытных экземпляров в такую среду их рост прекращался и растения впадали в состояние стагнации, а при длительном содержании в подобных условиях — погибали. Почему?

Наряду с фотосинтезом растения постоянно дышат. Процесс дыхания, как и процесс фотосинтеза — комплекс сложных биохимических реакций, связанных с распадом органических веществ. При дыхании шестиатомные сахара разлагаются на воду и углекислый газ с высвобождением энергии, которая расходуется в ходе других реакций и частично выделяется во внешнюю среду. При этом в процессе биохимических реакций из атмосферы поглощается кислород, играющий роль окислителя. Процесс дыхания проходит непрерывно, меняется лишь скорость дыхательных реакций. По суммарной химической формуле дыхание обратно фотосинтезу:

С 6 Н 12 О 6 + 6О 2 ————————> 6СО 2 + 6Н 2 О + 674 ккал.

Интенсивность реакций дыхания снижается при увеличении концентрации углекислого газа в окружающей среде.

У кактусов, как у растений с С4-типом метаболизма, устьичные щели открываются лишь в темное время суток, когда температура воздуха снижается. И кислород, и углекислый газ поступают в ткани в ночное время. В ходе проведенных с кактусами и другими суккулентами экспериментов с использованием меченых атомов,, было установлено, что при дыхании эти растения используют кислород, на 58 — 92% состоящий из кислорода, образованного при фотосинтезе. Удивительно, но кактусы действительно «автономные» организмы — они практически не выделяют в атмосферу углекислый газ и используют в ходе дыхания гораздо меньше атмосферного кислорода, чем мезофитные растения.

Кислород используется не только при дыхании, он необходим корням, т.к. регулирует процессы поглощения почвенной влаги.

Воздух проникает в почву благодаря особенностям ее строения. Между механическими частицами субстрата существуют пространства — почвенные поры. Самые мелкие поры

Рис. 54. Пористость структурной почвы

(по Н.А.Качинскому)

1 — тонкие капиллярные поры в комках (при смачивании почвы заполняются водой);

2 — средние поры в комках (при смачивании на короткий период заполняются водой, а после ее рассасывания — воздухом);

3 — крупные поры между комками (обычно заполненные воздухом);

4 — капиллярные поры на стыках комков (в сырой почве большей частью заполнены водой).

обладают особенностями капилляров, т.е. благодаря силам поверхностного натяжения вода поднимается по ним вверх, такие поры называются почвенными капиллярами.

Капиллярные поры формируются в комках почвы и на стыках комков. При смачивании они заполняются водой и сохраняют ее долгое время. Более крупные поры обычно заполнены воздухом и при смачивании лишь на короткое время заполняются водой.

Каждый, кто пересаживал кактусы из глиняного горшка, видел насколько интенсивнее развивается корневая система в пристенной зоне, где через пористые стенки горшка обеспечивается максимальный приток воздуха.

Легкие почвы имеют большую пористость и воздухопроводность, тяжелые — большую капиллярность и влагоемкость. Создавая в культуре искусственные субстраты, кактусовод объединяет свойства тяжелых и легких почв. Мелкая капиллярная структура сохраняется в комочках плодородных почв, а крупная пористость обеспечивается за счет механических фракций. Как показывает практика, такое сочетание наиболее выгодно для кактусов.

Начинающий кактусовод часто допускает ошибку — он старается как можно мельче просеять субстрат для посева, сеянцев и, даже, взрослых растений. Кажущаяся легкость и пушистость такого субстрата обернется его чрезмерным уплотнением при поливе. В мелко просеянном субстрате разрушена большая часть внутрикомковых капилляров, а отсутствие крупных механических фракций не позволяет образоваться достаточному количеству почвенных пор. Как результат — субстрат будет чрезвычайно тяжелым, плотным, снизится его смачиваемость при верхнем поливе. Нижний полив такого субстрата приведет к полному насыщению его водой, выпотеванию солей и закисанию почвы.

В природе легкие почвы благодаря активности почвенной фауны могут вентилироваться на сравнительно большие глубины — более 1,5м (где это возможно). В результате из почвы удаляется углекислый газ и газообразные продукты метаболизма почвенной биомассы*.

В культуре наблюдается другая картина. В ходе установления биологического равновесия во вновь составленном субстрате из карбонатов активно выделяется углекислый газ, который, будучи тяжелее воздуха, при отсутствии вентиляции скапливается между горшками. В результате концентрация двуокиси углерода непосредственно около растений становится несколько выше. Повышается количество углекислого газа и в субстратном воздухе, что ведет к торможению процессов поглощения воды и питательных веществ. Поэтому теплицы необходимо проветривать, создавать ток воздуха путем активного вентилирования или приподнимать растения над полом на стеллажах. В комнатных и балконных тепличках воздух редко когда застаивается, т.к. подобные теплички имеют малый объем и кактусовод довольно часто туда заглядывает, тем самым проветривая их. В случае содержания кактусов на застекленном балконе следует предусмотреть систему вентиляции и проветривания.