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仙人掌

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  此条目介绍的是广义的仙人掌。关于狭义的仙人掌，请见“仙人掌 (物种)”。

仙人掌科
化石时期：35–0 Ma
晚古近纪 - 现今
各种仙人掌
科学分类 编辑
界： 植物界 Plantae
演化支： 维管植物 Tracheophyta
演化支： 被子植物 Angiosperms
演化支： 真双子叶植物 Eudicots
目： 石竹目 Caryophyllales
亚目： 仙人掌亚目 Cactineae
科： 仙人掌科 Cactaceae
Juss.,
亚科

仙人掌是石竹目仙人掌科（学名：Cactaceae）的植物总称，均为多肉植物，具有为贮藏水分而特化为肥厚多汁状的营养器官（茎、叶），大多分布于美洲，以热带地区最为多见，生境多为沙漠、半沙漠等干燥少雨环境，部分为雨林环境中的附生植物。仙人掌科约有150属，近2000种[1]。

绝大多数的仙人掌的叶退化为短小的刺，既能减少水分流失，又能防御动物啃食，而光合作用则主要由特化的肉质茎进行。其茎肥厚含水，表面有蜡质，多为球状，以尽可能小的表面积储存尽可能多的水分，从而减少蒸发。所有仙人掌科植物均通过景天酸代谢途径进行碳固定[2]，从而增加水分利用率，以适应炎热、水分匮乏的环境。

仙人掌用途广泛，可作观赏植物、草料或饲料，果实可食用。以仙人掌汁液为食的胭脂虫广泛运用于生产胭脂红染料。


形态特征

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茎

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大多数仙人掌的茎高度肉质多汁，被视作是为储存水分而演化出此种特化的形态。茎的表面可能较为平整（如仙人掌属）或是有棱状(如仙人球属)或疣状（如乳突球属、岩牡丹属）的凹凸起伏；对于具疣的类群，缺水状态下的疣体可能相比水分充足状态下更加明显。

仙人掌的茎多含大量叶绿素以进行光合作用，且表面布有气孔，以进行体内外的气体循环，但也有如卧麒麟属（英语：Maihuenia）等类群的茎并无主要的光合作用功能。同时，许多类群的茎表还覆有一层浅色、粉状的蜡质物，被认为可能有减缓水分流失的功能[3]。

巨人柱是目前记录到茎最高的单体仙人掌物种，其高可逾20米，重量可逾一吨[4]。茎直径最小的物种则是松露玉（英语：Blossfeldia liliputana），只有约1厘米[5]。

刺座

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刺座（英语：areoles）是仙人掌科独有的形态结构，仙人掌茎上的刺、花以及部分类群的叶通常都从此处长出，


叶

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大多数仙人掌不具有明显、主要功能为光合作用的叶，而是由茎取代其为光合作用的主要场所。然而，海麒麟属（英语：Leuenbergeria）、叶仙人掌属、卧麒麟属（英语：Maihuenia）和海麒麟属（英语：Rhodocactus）的所有成员都具有大量形似普通乔木或灌木的扁平叶。许多圆扇仙人掌亚科的成员也都有明显的叶，麒麟掌属的叶持久宿存，而仙人掌属许多物种的叶则会在生长季末凋零。

尽管其它一些仙人掌类群的叶极小（长度通常短于1.5毫米），几乎不进行光合作用或蒸腾作用，有推测称这些高度退化的小叶也可能起到制造生长素等植物激素的功能[6]。

根

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大多数陆生的仙人掌仅具较浅的细根，但横向覆盖面积可以达到较大，以尽可能吸收较多降水。土壤干燥时，细侧根通常死亡，而较大的根转为被软木栓层（皮层）覆盖。主根皮层下的根原始体在土壤回湿后迅速生长，在数天之内即可增加对水及矿物质的吸收能力。部分类群（例如岩牡丹属及一些植株较大的柱状仙人掌）具有较为肥厚，甚至比地上部分体积更大的主根，可以起到贮藏或稳定植株的作用。攀爬、匍匐及附生型的仙人掌通常仅具不定根，可从接触到合适基质的植株茎侧长出。


花

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仙人掌的花一般为单生、辐射对称，部分（叶仙人掌属）花簇生为花序，部分（仙人指属）花为单轴对称。

仙人掌花的子房周围常围绕着由茎发育而来的花托（英语：Receptacle (botany)）组织，与萼片和花瓣共同形成一圈名为被丝托的筒状结构，被丝托的外部有时具有着生著刺和绒毛的刺座以及小型鳞片状的苞片，苞片、萼片和花瓣有时会呈现形态上的渐变（因而有时被统称为“花被片”）。

仙人掌的花瓣颜色从白、黄、红到洋红不等。花筒顶端的内部通常着生著大量的雄蕊。花柱通常只有一根，柱头常多裂。

分布

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所有的仙人掌均原产于西半球，集中于热带，分布最北可至加拿大的英属哥伦比亚省，在美国除阿拉斯加、夏威夷、缅因、新罕布什尔、佛蒙特之外的大多数州都有自然居群[2]。

原产南美洲的丝苇属于非洲大陆西部、马达加斯加和亚洲斯里兰卡的热带雨林和热带草原也有自然归化居群[2]，最初可能是由鸟类或人类传播而至。

仙人掌属也有遍布全球的极广归化居群，包括非洲、加纳利群岛、欧洲、阿拉伯半岛、南亚至东亚、澳大利亚等地[7][2]。

用途

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仙人掌茎液可作饮料，茎和果实可食，火龙果就是一种仙人掌的果实。仙人掌也是观景植物的一种。全世界培育仙人掌最有成绩的国家是中南美洲的墨西哥，该国的国徽上就有仙人掌的图样。而亚洲地区则以日本为代表。

大部分的仙人掌是沙漠中的旅人于未找到绿洲时的备用水源，如同猢狲木一样，使用利刃将仙人掌的刺先削掉后砍断，直接咀嚼肉质茎叶补充水分，以帮助旅人有能耐前进，其果实也是水分的来源之一。

繁育技术

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仙人掌的常用人工繁育方法主要有三种，分别为种子、子球、扦插：

  • 种子繁殖法：由开花结果而来，可以自然落入地面、动物(包含鸟类)吃食排泄等方式传播。
  • 子球繁殖法：在母株上直接产生子球，子球入地面即可生根继续生存。
  • 扦插繁殖法：一般人工繁殖的方式，可确保品质的一致。

危害

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在美国及澳洲等地方，仙人掌生长速度极快速，表皮坚硬，无坚不摧的仙人掌往往会破坏牧场的围栏，在一、两年内就遍布极其广泛的地带，同时抢夺其他可供放牧的植物的营养。所以部分地区会指明某些物种需要清除的入侵植物。

保育状况

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除被列入附录Ⅰ的物种和木麒麟属所有种Pereskia spp.、麒麟掌属所有种Pereskiopsis spp.和顶花掌属所有种Quiabentia spp. 其他种均被列为《濒危野生动植物种国际贸易公约》（CITES）附录二的物种，被限制出口及贸易。

图集

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  • 阳炎城 Parodia tenuicylindrica
    阳炎城 Parodia tenuicylindrica
  • 银手指。2018台中花博，台湾。
    银手指。2018台中花博，台湾。
  • 不知名仙人掌。2018台中花博，台湾。
    不知名仙人掌。2018台中花博，台湾。
  • 一种墨西哥野生仙人掌，形状与一般常见的品种差异很大
    一种墨西哥野生仙人掌，形状与一般常见的品种差异很大
  • 产自墨西哥的一种可食用的仙人掌果实
    产自墨西哥的一种可食用的仙人掌果实
  • 在台湾嘉义市场销售的火龙果
    在台湾嘉义市场销售的火龙果
  • 花的开放过程

下级分类

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本科包括以下属：

仙人掌公园

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美国的亚利桑那州因沙漠气候的关系，有相当多的仙人掌，特别是巨大的巨人柱，因此在1994年成立了巨人柱国家公园，园中有多达1000多种来自世界各地不同的仙人掌。此外在日本的冲绳县，也有仙人掌植物公园。

参考资料

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  1. ^ Cactaceae Juss. | Plants of the World Online | Kew Science. Plants of the World Online. [2024-08-10] （英语）. 
  2. ^ 2.0 2.1 2.2 2.3 Kluge, Manfred; Ting, Irwin P. Crassulacean acid metabolism: analysis of an ecological adaptation. Berlin ; New York: Springer-Verlag. 1978. ISBN 9780387089799. 
  3. ^ Mauseth, J. D. Structure-Function Relationships in Highly Modified Shoots of Cactaceae. Annals of Botany. 2006-08-22, 98 (5): 901–926. doi:10.1093/aob/mcl133. 
  4. ^ Ajo, Mailing Address: 10 Organ Pipe Drive; Us, AZ 85321 Phone: 520-387-6849 Contact. Saguaro Cactus - Organ Pipe Cactus National Monument (U.S. National Park Service). National Park Service. U.S. Department of the Interior. [2024-09-19] （英语）. 
  5. ^ James D. Mauseth. Blossfeldia liliputana. Mauseth Research: Cacti. [2024-09-19]. 
  6. ^ Mauseth, James D. Tiny but Complex Foliage Leaves Occur in Many “Leafless” Cacti (Cactaceae). International Journal of Plant Sciences. 2007-07, 168 (6): 845–853. doi:10.1086/518273. 
  7. ^ Opuntia Mill. | Plants of the World Online | Kew Science. Plants of the World Online. [2024-09-05] （英语）. 
  8. ^ Rolando T. Bárcenas, Héctor M. Hernández, Patricia Hernández-Ledesma and Luis Manuel Montoya Gómez. 2021. Chichimecactus (Cactoideae, Cactaceae), A New Genus based on molecular characterisation of highly endangered Strombocactus species. Phytotaxa. 512(3); 147–158. DOI: 10.11646/phytotaxa.512.3.2

延伸阅读

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[在维基数据编辑]

维基文库中的相关文本： 《钦定古今图书集成·博物汇编·草木典·仙人掌部》，出自陈梦雷《古今图书集成》
维基文库中的相关文本： 《植物名实图考·仙人掌》，出自吴其濬《植物名实图考》

外部链接

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维基共享资源中相关的多媒体资源：仙人掌（分类）
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