Η φραγκοσυκιά (Οπούντια) σαν φυσικός πόρος

Μετάφραση από το: Η αγροτοβιομηχανική χρήση της φραγκοσυκιάς από τον Οργανισμό Τροφίμων και Γεωργίας του ΟΗΕ

H φραγκοσυκιά σαν φυσικός πόρος

Τα φυτά της φραγκοσυκιάς προσαρμόζονται σε πολλά περιβάλλοντα, που ποικίλουν από έρημες περιοχές κάτω από το επίπεδο της θάλασσας  -  μέχρι περιοχές με μεγάλο υψόμετρο όπως οι Περουβιανές Άλπεις και από τροπικές περιοχές όπως το Μεξικό που η θερμοκρασία είναι πάντα πάνω από 5º Κελσίου - μέχρι τον Καναδά που μπορεί να πέσει στους -40 º Κελσίου τον χειμώνα  (Nobel, 1999). Η προσαρμοστικότητα τους είναι αρκετός λόγος για να θεωρήσουμε αυτά τα είδη σαν πόρο υψηλής αξίας για μια ευρεία ποικιλία οικολογικών ζωνών.

Ένα από τα πιό εντυπωσιακά χαρακτηριστικά της φραγκοσυκιάς είναι η ανατομία και μορφολογία της, που της επέτρεψαν να προσαρμοστεί σε ιδιαίτερα αγχωτικές συνθήκες ανάπτυξης, πράγμα που σημαίνει ότι το φυτό μπορεί να είναι μια βιώσιμη επιλογή σε περιοχές που άλλα φυτά δεν θα επιζήσουν.

Τα χαρακτηριστικά που κάνουν το φυτό προσαρμόσιμο σε άνυδρες συνθήκες σχετίζονται με το σχήμα αρκετών από τα όργανά του. Ο Nobel (1998) πρότεινε ότι το ρηχό και εκτεταμένο ριζικό σύστημα, δίνει την δυνατότητα στο φυτό να εκμεταλευτεί τις λιγοστές βροχοπτώσεις σε τέτοια περιβάλλοντα. Από την άλλη, οι περιοδικές βροχοπτώσεις προκαλούν την δημιουργία δευτερευουσών ριζών, πράγμα που αυξάνει την επιφάνεια επαφής με το έδαφος και διευκολύνει την πρόσληψη νερού και θρεπτικών συστατικών. Στην αρχή μιας περιόδου ξηρασίας, οι ρίζες συστέλλονται ως προς τον οριζόντιο άξονα και αυτό βοηθάει στην μείωση της απώλειας νερού.

Επιστημονικά οι μίσχοι (τα κλαδιά, οι φραγκοφύλλες) είναι γνωστοί ως κλαδόδια (cladodes) και στην καθομιλουμένη αναφέρονται σαν "κουπιά", "σαρκώδη φύλλα" η "ρακέτες". Είναι ζουμερά και αρθρωτά. Η φωτοσύνθεση γίνεται στα κλαδόδια που ενεργούν σαν φύλλα γι' αυτή την λειτουργία. Τα κλαδόδια προστατεύονται από μια παχιά επιδερμίδα η οποία περιστασιακά καλύπτεται με κερί η τούφες από αγκάθια, που περαιτέρω μειώνουν την απώλεια νερού. Οι μίσχοι έχουν την ικανότητα να αποθηκεύουν σημαντικές ποσότητες νερού, γιατί περιέχουν άφθονο παρένχυμα. Αυτό είναι ένας υπόλευκος ιστός στον οποίο αποθηκεύεται νερό. Είναι σημαντικό να τονίσουμε τον ρόλο της βλέννας του φυτού. Αυτό είναι ένα υδροκολλοειδές που βρίσκεται στον ιστό και το οποίο έχει μεγάλη ικανότητα δέσμευσης νερού (Nobel, Cavelier and Andrade, 1992).

Τα κλαδόδια έχουν επίσης αγκάθια. Έχουν μερικά στόματα ανά μονάδα επιφάνειας που έχουν την ξεχωριστή ιδιότητα να παραμένουν κλειστά την ημέρα και να ανοίγουν το βράδυ. Αυτό βοηθά να αποφευχθεί η απώλεια υγρασίας μέσω της διαπνοής την ημέρα και επιτρέπει στο Διοξείδιο του Άνθρακα (CO2) που είναι απαραίτητο για την φωτοσύνθεση, να απορροφηθεί κατά την διάρκεια της νύχτας. 

Ο συγκεκριμένος τύπος φωτοσύνθεσης που εμφανίζεται στις φραγκοσυκιές, είναι γνωστός σαν crassulacean acid metabolism (CAM). Σε αυτά τα φυτά τα στόματα ανοίγουν κυρίως το βράδυ, με την επακόλουθη εισαγωγή Διοξείδιου του Άνθρακα (CO2) να οδηγεί σε βαθμιαία οξύνιση του μίσχου. Σε συνθήκες ακραίας ανεπάρκειας νερού, τα στόματα παραμένουν κλειστά κατά την διάρκεια τόσο της ημέρας όσο και της νύχτας, αποτρέποντας και την απώλεια υγρασίας και την είσοδο Διοξείδιου του Άνθρακα (CO2). Το νερό και το Διοξείδιο του Άνθρακα (CO2) που παράγεται από την αναπνοή χρησιμοποιούνται για την φωτοσύνθεση, πράγμα που εξηγεί την αργή αφυδάτωση και αποσύνθεση που βέπουμε στα κλαδόδια κατά την διάρκεια παρατεταμένων περιόδων ακραίας ξηρασίας. Η αμοιβαία σχέση μεταξύ της ανατομίας των φυτών CAM και της φυσιολογίας τους για αποθήκευση νερού, είναι κρίσιμη για οικολογική επιτυχία και αυξάνει το ενδεχόμενο γεωργικής παραγωγής σε άνυδρες και ημι-άνυδρες περιοχές (Nobel, 1998; Sudzuki, Muñoz and Berger, 1993). Τα φυτά CAM είναι επίσης ανθεκτικά σε υψηλές θερμοκρασίες, αν και μερικά είδη μπορούν επίσης να αντέξουν χαμηλές θερμοκρασίες της τάξης του  -40 ºC (Nobel, 1998).

Τα κακτοειδή έπαιξαν ένα αποφασιστικό οικολογικό ρόλο στο να επιβραδύνουν τον ρυθμό υποβάθμισης των ξεχερσωμένων εδαφών. Η γεωπονική σημασία του είδους αποδίδεται στην καταλληλότητα του για καλλιέργεια σε άνυδρες και ημι-άνυδρες περιοχές, όπου παρέχεται ελάχιστη η και καθόλου άρδευση.

Μια από τις περιβαλλοντικές αλλαγές που επηρεάζουν τον πλανήτη μας είναι η αύξηση του ατμοσφαιρικού Διοξειδίου του Άνθρακα CO2 σαν αποτέλεσμα της αποδάσωσης και της χρήσης ορυκτών καυσίμων σε μεγάλη κλίμακα. Αυτό επηρεάζει όλα τα κύρια οικοσυστήματα σε όλο τον κόσμο. Λαμβάνοντας υπόψη τις εν εξελίξει περιβαλλοντικές αλλαγές, η φραγκοσυκιά θα μπορούσε να θεωρηθεί σαν καταβόθρα άνθρακα, απορροφώντας και κατακρατώντας τα πλεονάσματα CO2 σε περιοχές που το φυτό μπορεί να αναπτυχθεί αλλά που κανένα άλλο δεν θα μεγαλώσει (Pimienta, 1997; Nobel and Bobich, 2002).

Στην Αιθιοπία αυτό το είδος κάκτου θεωρείται σαν "Η γέφυρα της Ζωής" γιατί τα κλαδόδια και τα φρούτα αποθηκεύουν μεγάλες ποσότητες νερού παρέχοντας έτσι τροφή σε περιόδους ξηρασίας και στα βοοειδή και στους βουκόλους, συμβάλλοντας έτσι στην επιβίωση των αγροτών και των ζώων τους. Αν οι άνθρωποι σε χώρες όπως η Αιθιοπία (και αλλού) μάθαιναν για τις εκτεταμένες χρήσεις της φραγκοσυκιάς, όπως για παράδειγμα στο Μεξικό, θα μπορούσαν να μειώσουν τον υποσιτισμό και να βελτιώσουν την ποιότητα ζωής τους.

Οι ιδιότητες της φραγκοσυκιάς την κάνουν ένα πολλά υποσχόμενο φυτικό πόρο για την ανθρωπότητα.

Opuntia spp. as a natural resource

Opuntia plants are native to many environments, ranging from desert areas below sea level to high altitude areas such as the Peruvian Andes and from the tropical regions of Mexico, where temperatures are always above 5º C, to areas in Canada that can fall to -40 ºC in winter (Nobel, 1999).Its adaptability is ample reason for considering this species as a highly valuable resource for a wide variety of ecological zones.

One of the most striking characteristics of Opuntia is its anatomy and morphology, which have enabled it to adapt to many highly stressful growing conditions, meaning that the plant can be a viable option in regions where other plants will not survive.

The characteristics that make the plant adaptable to arid conditions are related to the shape of several of its organs. Nobel (1998) suggested that the shallow and extensive root system enabled the plant to exploit scarce rainfall in such environments. On the other hand, isolated rainfall induces the formation of secondary roots, which increases the contact surface with the soil and this facilitates uptake of water and nutrients. At the beginning of a period of drought, the roots contract radially and this helps to reduce water loss.

Scientifically the stems are known as cladodes and commonly referred to as ‘paddles’, ‘fleshy leaves’ or ‘racquets’. They are succulent and articulated. Photosynthesis takes place in the cladodes, which act as leaves for this function. The cladodes are protected by a thick cuticle, which is occasionally covered with wax or glochids that further reduce water loss. The stems have the capacity to store considerable amounts of water, because they possess abundant parenchyma. This is a whitish tissue in which water is stored, enabling the plants to survive long periods of drought. It is important to highlight the role of plant mucilage. This is a hydrocolloid present in the tissue that has high water binding capacity (Nobel, Cavelier and Andrade, 1992).

Cladodes also have spines. They have few stomas per unit of surface area and feature the peculiar property of remaining closed during the day and open during the night. This helps avoid moisture loss by transpiration during the day and enables the carbon dioxide (CO2) essential for photosynthesis to be absorbed during the night.

The specific type of photosynthesis that occurs in Opuntias is known as the crassulacean acid metabolism (CAM). In these plants the stomata open mainly at night, with subsequent intake of CO2 leading to gradual acidification of the stem. In conditions of extreme water deficiency the stomata remain closed during both day and night, preventing transpiration and the entry of CO2. The water and CO2 produced by respiration are utilized for photosynthesis, which explains the slow dehydration and degradation seen with cladodes during prolonged periods of extreme drought. The interrelation between the anatomy of CAM plants and their physiology for water storage is crucial for ecological success, and increases the agricultural production potential in arid and semi-arid areas (Nobel, 1998; Sudzuki, Muñoz and Berger, 1993). CAM plants are also resistant to high temperatures, although some species can also withstand low temperatures of -40 ºC (Nobel, 1998).

Cactaceae have played a decisive ecological role in slowing down the rate of degradation of deforested soils. The species’ agronomic importance is attributed to its suitability for cultivation in arid and semi-arid areas where little or no irrigation is provided.

One of the environmental changes affecting the planet is increased atmospheric CO2 as a result of deforestation and large-scale use of fossil energy resources. This is affecting all the world’s main ecosystems. In view of the environmental changes under way, the cactus pear could be considered an option as a carbon sink, absorbing and holding excess CO2 in areas where the plant can be established but where nothing else will grow (Pimienta,1997; Nobel and Bobich, 2002).

In Ethiopia this cactus species is considered the ‘Bridge of life’ because the stems and fruit store large quantities of water and provide both feed for cattle in times of drought and food for livestock herders, so contributing to the survival of both farmers and their animals (SAERT, 1994). If people in countries such as Ethiopia (and elsewhere) were to be informed of the widespread uses of cactus pear, in Mexico for example, it may be possible to reduce malnutrition and to improve their quality of life.

The properties of the Opuntia species make it a promising plant resource for humankind.