Кіріспе
Пахиподиумның өсетін орталары Мадагаскардың батыс және Африканың оңтүстік бөлігіндегі оқшауланған, мамандандырылған, микроэкологиялық нишалардан тұрады, әдетте құрғақ, тасты, мұз жармайтын аймақтар. Пахиподиум түрлері көбінесе аймақтық экологиялық, биотикалық өсімдік аймағына немқұрайлы келеді, бұл пахиподиумның морфологиясы мен архитектурасының кейбір ерекшеліктерін түсіндіреді. Көп жағдайда, кең аумақты өсімдік аймақтары пахиподиумның микроортасына қатысы жоқ, яғни құрғақ нишалар үлкен ылғалды биомалардың ішінде орналасуы мүмкін. Пахиподиумның көпшілігі – тау беткейлерінде өсетін түрлер, олар тасты үстірттерде, тік төбелерде, эрозияға төтеп берген және тегіс немесе көлбеу жерде оқшауланған таулы массивтерде (инсельбергтер немесе копьелерде) кездеседі, кейде орман қаптамасының үстінде. Таулық жерлер, тік төбелер және инсельбергтер аймақтың жалпы климатынан өзгеше микроклимат жағдайларын қалыптастырады. Пахиподиумның өсетін орталары, тіпті ылғалды зоналарда кездескенде де, құрғақ экологиялық орта деп есептеледі, себебі таксонның топографиялық орны мен микроклимат жағдайлары ландшафттағы жалпы экологиялық жағдайлардан айтарлықтай ерекшеленеді. Ылғалды зоналар – бұл аймақтық биотикалық қоғамдастықтың ылғалды аймақтары, олар негізінен өсімдіктердің басым түрлерімен және орман немесе таулар сияқты басым климатпен сипатталады. Бұл экологиялық аралдардағы флора қоршаған өсімдік аймағынан айтарлықтай ерекшеленеді, мұнда микроорталық жағдайдың әсерінен кішігірім аймақ анықталады. Кенет аумақты өсімдіктерде жаңбырсыз ұзақ кезеңдерде осы өсімдіктердің оқшауланғандығы айқын байқалады.
Қоршаған орта жағдайлары
Шыршықтарда, тік беткейлерде және таулардағы жарқабақтарда өсетін өсімдіктер ауыспалы ылғалға, күшті желге және температураның шектен тыс өзгеруіне ұшырайды. Бұл жағдайдың себебі, шыршықтар мен таулардағы жарқабақтарда барлық өсімдіктер әдетте топырағы аз және ландшафтта ашық болатын жарықтарда өседі. Пахиподиум әдетте P. bispinosum және P. succulentum түрлерін қоспағанда, мұз жармайтын аймақтарда өседі. Осы екі түр қыста 10°C дейін температураны көтере алады. Пахиподиум түрлерінің таралған аймақтары: а) теңіз деңгейінен 2000 метрге дейін және б) температураның әсерімен анықталады. Барлық пахиподиумдар күнге толы, құрғақ мекендерді ұнатады. Олардың ылғалды орманнан тыс жерде өсуі, "таулар" ылғалды орман қаптамасынан жоғары көтерілген жерлерді қоспағанда, толығымен байқалады: бұл пахиподиумның үлкен өсімдік түрлеріне қарағанда микроортаға жауап беруінің мысалы. Қатты құрғақшылыққа бейімделген өсімдіктер ғана ашық жартасты мекендерде тіршілік ете алады. Ерекше морфологиялық бейімделулері бар өсімдіктер осы құрғақ, ксерофиттік, ашық микроортаның қиын жағдайларын көтере алатын ұрпақтар береді. Пахиподиум осы жағдайларға бейімделу үшін екі механизмді қолданады:
Тікенділік: Тұман мен шытырманнан ылғалды жинап, ылғалды өсімдіктің тамырына түсіру үшін төмен қарай бағытталған тікендердің болуы. Пахикаулды сабақтар: Құрғақшылық кезінде суды сақтау үшін әртүрлі пішінді, қалың сабақты немесе діңгекті пайдалану. Кейбір жағдайларда пахикаулды сабақтар геофиттік болып, жер астында өседі, мысалы, P. bispinosum және P. succulentum түрлерінде.
Spinescence: The presence of spines that collect moisture in fogs and dews and point downward so that moisture falls to the ground at the base of the plants. Pachycaule trunks: The use of an abnormally thickened trunk or stem of various shapes to store water in times of drought. In some instances, the pachycaule trunks are geophytic and exist underground, as is the case for P. bispinosum and P. succulentum.
Топырақ пен тамырлау ерекшеліктері
Пахиподиум түрлері осы тау жыныстарының жарықтарында, тіреулерінде және ойыстарында тамыр жасайды. Бұл тамырлар осы ойыстардағы жиналған топырақ пен хумусқа терең еніп түседі. Бұл геологиялық құрылымдардағы жартастардың жарықтары тез суға толып, тереңге сіңеді. Мұндай жағдайда судың булануы өте аз болғандықтан, жиналған судың көбісі сақталады. Сондықтан, тау жыныстарынан су ағып кетпесе және жарықтарда жиналған ұсақ топырақ жеткілікті болса, суды ұстап тұру мүмкін болады. Осы жағдайда пахиподиум өз сабақтарында бес ай немесе одан да ұзаққа созылатын құрғақшылықты оңай бастан кешіру үшін жеткілікті су жинақтай алады. Инсельбергтер Анголадан бастап Намибия, Зимбабве және Мадагаскардың батыс бөлігінде кеңінен таралған. Инсельбергтердің айналасындағы өсімдік қауымдастығы қоршаған ортадан күрт ерекшеленеді (Рапанариво, 1999а). Пахиподиум тұқымдарының таралуы туралы білім аз, бірақ олардың шашыраңқы жерлер мен инсельберг ландшафттарында таралатыны белгілі. Пахиподиум тұқымдарын жел арқылы тарату арқылы инсельбергтер мен тау жыныстарында таратуға бейімділік байқалады. Алайда, Рапанариво және авторлардың пікірінше, бұл таралу әдісі тұқым үшін ең тиімдісі болмауы мүмкін. Рапанаривоның зерттеуі көрсеткендей, көшеттер алыс емес, жақсы қалыптасқан "аналық" өсімдіктердің маңында пайда болады. Бұл тұжырымға дәлел ретінде P. densiflorum-ның Кандреходан Зазафотсиге дейінгі аралықта кездесуі, тұқымдар инсельбергтер мен тау жыныстары арасына түсуі мүмкін. Басқа мысалдарға P. eburneum, P. windsorii, P. inopinatum және P. decaryi жатады, оларда тұқым таралуы шектеулі, себебі жел тұқымдарды аналық өсімдіктен алысқа тасымайды. Субстрат микроорталық "құрғақ аралдардың" қалыптасуында маңызды рөл атқарады. Мысалы, күнге қарайтын тастардағы өсімдіктердің температурасы 50°C-тан 60°C-қа дейін жетеді, бұл өлімге әкелуі мүмкін. Қара түсті тас субстраттар осы микроортада ең ыстық болып табылады. Дегенмен, құмтастар да осы жылуға төтеп бере алмайды, күндіз 60°C-қа дейін қызады. Пахиподиумның микроорталық жағдайларындағы бұл фактор көптеген өсімдіктердің топырақ пен хумус жиналған тастардың жарықтарында өсуіне себеп болады. Пахиподиум кездесетін басқа субстраттар: (Мадагаскарда) мезозойлық әк тас, гранит, гнейс, құмтас, кварцит, құм, шиста, Үшінші дәуірлік әктас, құмды саз, базальт және құмды топырақ; ал (Континентальдық Оңтүстік Африкада) кварцит, құмтас, саз, қиыршық тас, құмды топырақ, доломит, гранит шистасы, базальт, әк тас, риолит, құм және тас, долерит. Латеритпен бірге өзгермелі тереңдіктегі құм субстратында P. rutenbergainum, P. bispinosum, P. geayi, P. lamerei, P. namaquanum, P. rosulatum, P. saundersii және P. succulentum сияқты пахиподиум түрлері өседі. Латерит – тропикалық және субтропикалық аймақтардағы ерігіш минералдардан, алюминий гидроксидтерінен және кремний қышқылынан тазартылған, бірақ темір оксидтері мен темір гидроксидтерінің концентрациясын сақтайтын қызыл қалдық топырақ. Құм жоғары сіңіру қабілетіне ие болғандықтан суды жақсы сақтай алады. Өте терең құмды жерлерде сіңу мәселесі де туындайды. Егер су терең, өткір емес субстратқа жиналса, пахиподиум құмды топыраққа орналаса алады. Дегенмен, пахиподиум үшін судың болуы үшін терең емес және терең құмды субстраттар да қажет. Терең емес құмды субстраттарда пахиподиум теңізге жақын құм төбелерде өседі. Мысалы, Мадагаскардың Тулеар маңындағы P. geayi және солтүстік-батыс және батыс жағалау аймақтарында P. rutenbergianum. Көп жағдайда құмды жерлердің тереңдігі аз, сондықтан су деңгейі жоғары, пахиподиум ұзын тамыр жүйелерін жібереді. Су терең құмды субстраттарда болған жағдайда, пахиподиум құм үстінде латеритті қызыл топырақта өседі. Латерит салыстырмалы түрде су өткізбейтін, сондықтан суды тұтқындап алады. Құм тым терең болмаса, Антсохихи мен Анкарафанайо маңында P. rosulatum және P. rutenbergianum үшін су көзі бар. Анджаджави орманында және Мадагаскардың басқа құрғақ жапырақты ормандарында пахиподиум әк тас цингидің үстінде гүлденеді.
Субстрат
Пахиподиум әр түрлі субстраттарда өседі. Кейбір жағдайларда, кейбір түрлер тек бір субстратты мекендейді. Pachypodium ambongense, P. decaryi және P. windsorii тек әктасты тау жыныстарында ғана өседі. P. brevicaule және P. eburneum кварцитпен байланысты. Басқа жағдайларда түрлердің бірнеше субстраттарда өсе алатыны көрсетілген. P. cactipes, P. densiflorum және P. horombense негізінен гнейс пен гранитте өседі. P. rutenbergianum әр түрлі субстраттарда, әсіресе құм мен латеритте өседі. Құм P. geayi және P. rosulatum үшін субстрат қызметін атқарады. Африкада P. namaquanum үш түрлі субстратта өсе алады: гранит, кварцит және құм. Басқа түрлер де көптеген әртүрлі субстраттарда кездеседі: әк тас, гранит, гнейс, құмтас, кварцит, құм, шиста, төрттік әктас, құмды топырақ, базальт және Мадагаскардағы құмды саз. Африкада субстраттардың құрамы: кварцит, құмтас, саз, қиыршық тас, құмды топырақ, доломит, гранит, шиста, базальт, әк тас, риолит және долерит. Таксонның субстратқа бейімделу деңгейі, оның табиғи ортадағы және климаттағы ерекшелігін көрсетеді.
Топырақ химиясы
Рапанариво және басқалар Мадагаскардағы участалардың жартысына ғана pH деңгейін өлшеу үшін сынама алды. Нәтижелер әдебиетте көрсетілген топырақ түрінің pH деңгейінде едәуір айырмашылықты көрсетпейді. Пахиподиумның pH диапазоны қатаң қышқыл топырақтан (pH 3,5-5) бейтарап және сілтілі топыраққа дейін (pH 7-8) жетеді. Гнесс, гранит және кварцитте өсетін түрлер қышқыл топыраққа бейімделеді. pH деңгейі 3,5-5 аралығында болатын түрлер: Pachypodium brevicaule, P. cactipes, P. densiflorum, P. eburneum және P. rosulatum. Мысалы, әктас және карбонатты топырақта өсетін түрлер негізгі субстратқа бейімделеді. pH деңгейі 4,5-7 аралығындағы қышқыл топырақтан дерлік сілтілі топыраққа дейін өсетін түрлер – P. lamerei және P. rutenbergainum. P. meridionale бейтарап топырақта өседі. Ал кейбір түрлер қышқыл және сілтілі топырақ жағдайларына төзімді. P. sofiense кез келген топырақ жағдайында кездеседі. (Тек бір типті топырақ pH жағдайында өсетін түрлер үшін сол қышқылдық немесе сілтіліктің "көрінісін" сақтау өсірудегі сәттілік үшін маңызды.) "Құрғақ аралдар" немесе микроорталарда, Пахиподиумның вегетативтік түрі, қышқылдығы және қоршаған биотоптардың тікелей қышқылдығы арасындағы айырмашылық мекендеу ортасын анықтаудағы маңызды фактор болып көрінеді.
Топырақтың рН
Рапанариво және тағы басқалар Мадагаскарға ендемік Пахиподиумның жартысындағы жерлердегі топырақтың pH деңгейін өлшеді. pH шамамен 3,5-тен 7-ге дейін ауыспайды. Пахиподиум брейвикауле, П. кактиплес, П. денсифлор, П. эбурнеум және П. розулятум 3,5-тен 5-ке дейін pH деңгейі бар қатаң қышқыл топырақтарды жақсы көреді. Келесі деңгей, қышқылдан бейтарапқа дейінгі, pH 4,5-тен 7-ге дейін P. lamerei және P. rutenbergianum үшін қолайлы болды. 7 бейтарап pH деңгейі бар топырақта P. meridionale мекендейді. P. sofiense әктас топырақта, сондай-ақ 4 pH деңгейі бар қышқыл топырақта да өседі. P. lealii граниттің шөкейлерінде, құнарлы, қышқыл топырақта өседі.
Биіктігі
Африка құрлығында Pachypodium түрлері теңіз деңгейінен (P. bispinosum түрі үшін) 1600 метрге дейін (P. lealii түрі үшін) биіктікте өседі. Мадагаскарда да таралу аймағы шамамен осыған ұқсас: P. cactiples, P. geayi және P. rutenbergainum түрлері теңіз деңгейінде, ал P. brevicaule 1900 метр биіктікке жетеді, бұл тұқымның дерлік ең жоғарғы шегі болып табылады.
Температура
Орташа жылдық температура режимі Pachypodium brevicaule, P. densiflorum және P. eburneum үшін шамамен 13 °C (55 °F) ал, P. decaryi, P. rutenbergainum және P. windsorii түрлері үшін 26,7 °C (81 °F) дейін ауытқиды. Континенттік Оңтүстік Африкадағы ең жоғары және ең төменгі температуралар P. succulentum өсетін жерлерде 10 °C (14 °F) болса, P. bispinosum, P. lealii және P. namaquanum үшін 45 °C (113 °F) дейін жетеді. Қыс мезгілінде Африканың оңтүстік-шығыс таулы шалғынды далаларында қар жау мүмкіндігі бар. Маңыздысы, Пахиподиумның Африка түрлері Мадагаскар түрлерінен гөрі үлкен амплитудалы жылу режиміне ұқсас ортада өмір сүреді. Мадагаскардың көптеген түрлердің шыққан жері – орталық бөлігінде кейде қырау болады. Бір метеостансада температура 2,6 °C (27 °F) тіркелсе, екіншісінде 6,3 °C (21 °F) ең төмен температура тіркелді. Мадагаскардың құрғақ аймақтарында температура 40 °C (104 °F) дейін көтерілуі мүмкін.
Жауын-шашын
Африка құрлығының оңтүстік бөлігінде жауын-шашын мөлшері Pachypodium namaquanum үшін 75 мм-ден (2.95 дюйм) бастап, P. saundersii үшін 800 мм-ге (31.50 дюйм) дейін ауыспайды. Оңтүстік Африка мен Намибияның батыс жағалауы жылына 100 мм-ден (3.94 дюйм) аз жауын алады, бірақ Атлант мұхитынан соққан тұман өсімдіктердің түрлілігін сақтауда маңызды рөл атқарады. Ал Мадагаскарда P. geayi, P. lamerei және P. meridionale өсетін аймақтарда жылына 344 мм (13.54 дюйм) жауын-шашын түседі, ал P. baronii, P. rosulatum және P. rutenbergianum үшін 1985 мм-ге (78.15 дюйм) дейін жетеді. Жауын-шашынның төменгі көрсеткіштері тікенді шөлдерге және Мадагаскардың құрғақ жапырақты ормандарына тән, ал жоғары жауын-шашын режимі (шығыс) жазық жаңбырлы ормандарына қатысты. Пахиподиумдардың жауын-шашын режимінде ортақ белгілер шамалы. Сондықтан, Pachypodium түріне тән жауын-шашын режимі, оның мекенінің Атлант және Үнді мұхиттарының, сондай-ақ Оңтүстік Африка континенті мен Мадагаскар аралының таулары мен кең далаларының әсеріне байланысты болады. Алайда, осы туысқа тән бір ортақ қасиет бар: барлық Pachypodium – құрғақ, ксериялық климатта өсетін, сабақтары мен тікендерін суды сақтау үшін пайдаланатын шырынды өсімдіктер.
Құрғақ айлардың саны
Пахиподиумдар Африка мен Мадагаскардың шөлейтті өсімдік әлемін көрсетеді. Олар жыл бойы ұзақ құрғақ айлар болатын аймақтарда өседі. Бұл құрғақ кезең Pachypodium brevicaule үшін 5 айға, ал P. cactipes, P. geayi, P. lamerei және P. meridionale үшін 10 немесе одан да көп айға созылуы мүмкін. Атлант және Үнді мұхиттары жауын-шашынға ыңғайлы ауа-райының қалыптасуына маңызды рөл атқаратын сияқты. Сонымен қатар, таулар Pachypodium өсетін жерлердегі климаттың жергілікті жағдайларына да әсер етуі мүмкін.
Пахиподиумның эволюциясы
Пахиподиумның қазбалық қалдықтары жоқ, бұл факт ортақ ата-тегін және таксондар арасындағы қазіргі қарым-қатынастарды анықтауға арналған талдауды мүмкінсіз етеді. Дегенмен, Пахиподиумның өткен табиғи тарихына қатысты ландшафт геологиясынан белгілі бір қорытындылар жасауға болады. Геологиялық тарих Пахиподиум және Алоэ, Эуфорбия, Циссус, Сезамотамнус, Каланхоэ және Адансония сияқты басқа да туыстардың Мадагаскардың континенттік Оңтүстік Африкадан бөлінуінен бұрын болғанын көрсетеді. Мысалы, Пахиподиум және осы басқа туыстар Мадагаскар мен материкте де кездеседі, бұл олардың популяциялары шамамен 66 миллион жыл бұрын Кредит кезеңінде Гондвана континентінің бөлінуінен бұрын ландшафтта біртұтас болғанын көрсетеді. Мадагаскардағы Пахиподиумның әртүрлілігі, атап айтқанда, ксерикалық климат пен құрғақ ландшафтта жүретін үдемелі эволюцияның нәтижесі болып табылады. Үш фактор осы үдемелі процеске ықпал етеді: құрғақ климатта геология мен топографияның әртүрлілігі жоғары жауын-шашын жасайтын аймақтардағы өсімдіктерге қарағанда күштірек әсер етеді деп есептеледі. Жергілікті құрғақ ландшафттардың бұзылған геологиялық құрылымдары популяцияларды кіші топтарға бөлуге бейім, сондықтан әр топ бастапқыда шағылыса алады, бірақ уақыт өте келе жаңа генотиптер, таксондар немесе түрлер пайда болады. Таксондар сәулеленуге ұқсас "суккуленттер" одағының жақсы мысалы болатын, кейбір архитектуралық деңгейде арнайы ксероморфтық құрылымдарды дамытады; ал тамшылап тұратын шаңбас және тұман - мүше деңгейіндегі тағы бір мысал. Сондықтан, ерекше микроэндемизм (тек белгілі бір ортада өсетін немесе оған шектеулі) Мадагаскарда өсімдіктердің өте әртүрлі климаттарда, ландшафттарда немесе орталардағы өте шағын масштабта оқшаулануының нәтижесінде пайда болады. Пахиподиум да осыған ұқсас екені дәлелденді. Бұл масштаб соншалықты кішкентай, кейбір жағдайларда осы флораның түрленуі, мысалы, граниттің бір ғана шөкейімен шектелуі мүмкін. Мадагаскар халқының экономикалық дамуына ықтимал орталарды сақтау жөніндегі күш-жігерді бағалау қажет. Түрлердің нақты каталогына және Мадагаскарда әлі табылмаған Пахиподиумның ықтимал орталарын түсінуге байланысты табиғатты қорғау жоғары басымдыққа ие болуы мүмкін.
In dry climates, the diversity of geology and topology is thought to have a greater effect upon plants than in areas with high rainfall. The broken geological formations of locally xeric landscapes tend to break up populations into smaller groups so that each group can initially interbreed but with time new genotypes, taxa, or species develop. Taxa develop specialized xeromorphoric structures at some architectural level for which the alliance "succulents" are a good example; and where dew and fog dripping spines are another example at the level of an organ. Therefore, the exceptional micro endemism (native or confined to a certain habitat) occur in Madagascar as a result of isolation of flora in very different climates, landscapes, or environments at an exceptionally small scale. Pachypodium have proven to be no different. The scale is so small that it is thought that, in some instances, the resolution of speciation of this flora is limited to just a single outcrop of granite, for instance. Efforts at maintaining possible habitats must be weighed with the potential for the economic development of the Malagasy people. Conservation may become a high priority, dependent upon an accurate catalogue of species and equally an understanding of the potential habitats of Pachypodium yet to be discovered in Madagascar.