Характерний, легко впізнаваний образ сукулентів - кактусів, алое ( «столітник»), агав, молочаев і різноманітних толстянок - здатний ввести в оману неспеціалістів, які найчастіше всіх їх вважають кактусами, оскільки саме вони давно і міцно влаштувалися на наших підвіконнях. Однак певна спільність рис - не більше ніж друк, накладена подібним способом життя на рослини, абсолютно не родинні один одному і які ростуть в природі в різних частинах світу. Звичайно, зараз живоплоти з кактусів можна зустріти і в Африці, і в Австралії, але туди ці рослини були завезені людиною. Батьківщиною кактусів, складових окреме сімейство, а також сімейства агавових, до якого відносяться агави і юки, є пустелі Центральної і Південної Америки. Південна Африка - батьківщина різноманітних, іноді дивно схожих на кактуси еуфорбій, що відносяться до сімейства молочайних, і алое - рослин, схожих на агави, але належать до сімейства лілійних. А представники великого сімейства толстянкових - справжні космополіти, які ростуть в природі і в Африці, і в Південній Америці, і в Євразії. Це лише самі широко відомі сукуленти, а взагалі в даний час ботаніки відносять до цієї екологічної групи близько 10 тисяч видів рослин, які належать до не менше ніж 40 різних сімейств.
Все сукуленти - мешканці посушливих місць, але далеко не кожна пустеля або напівпустеля Землі може похвалитися їх багатою колекцією. Справа в тому, що стратегія виживання, обрана цими рослинами, безсумнівно, надзвичайно ефективна, але лише в певних умовах. Сукуленти відсутні в так званих холодних пустелях помірного поясу, оскільки їх соковиті тканини не переносять тривалих зимових холодів, властивих клімату цих пустель. Пасують сукуленти і перед виключно суворими умовами життя в тих жарких пустелях, де випадання дощу немов диво, чекати якого можна роками і навіть десятиліттями. Справжні царства сукулентів - каліфорнійська пустеля Сонора і південноафриканська пустеля Карру. У цих субтропічних пустелях ніколи не буває морозів, і посушливі сезони року регулярно змінюються щодо вологими, коли на землю обрушуються короткі, але бурхливі зливи. Основне завдання рослин, що мешкають в таких місцях, - як можна швидше і ефективніше зібрати воду, поки вона не встигла випаруватися під жаркими променями сонця. Тому сукуленти мають сильно розгалуженою кореневою системою, що утворює густу мережу в декількох сантиметрах від поверхні грунту, що дозволяє корінню вбирати вологу буквально в момент випадання опадів.
Принципово інший спосіб отримання вологи використовують тилландсии, які ростуть в туманною пустелі Атакама, що простягнулася уздовж західного узбережжя Південної Америки. Незважаючи на близькість океану, ця пустеля по праву вважається одним з найбільш посушливих місць на Землі: в деяких її районах річна сума опадів становить всього 1-3 мм, що фактично означає повну відсутність дощів. Зате щоночі прибережні райони цієї дивної пустелі огортають наповзає з моря густі, як молоко, вогкі тумани, які є єдиним джерелом вологи для мешкають там рослин і тварин. Тилландсии позбавлені непотрібних в таких умовах коріння, але поверхня їх листя густо покрита сріблястими адсорбирующими лусочками, вбираючими атмосферну вологу, за що вони і отримали назву сукулентних атмосфериків.
Зібрану воду сукуленти запасають про запас в особливій тканини - водоносної паренхіми, що складається з тонкостінних клітин, що містять дуже великі заповнені клітинним соком вакуолі. У листових сукулентів ця тканина найбільш розвинена в листі, а у стеблових - в стеблах. Після декількох хороших злив сукуленти вбирають стільки води, що вага їх збільшується в десятки разів. Великі, схожі на барила кактуси роду феррерос можуть зробити запас 1-3 т води, якої їм бракує для безбідного існування протягом цілого року. Поверхня кактусів, як і інших сукулентів, зазвичай поборознена глибокими складками: під напором вологи вони розгладжуються, що дозволяє рослині стрімко збільшити обсяг і уникнути при цьому пошкодження зовнішніх покривів.
Як не важко добути воду в пустелі, все-таки це завдання здається сміховинно простий в порівнянні з необхідністю тривалого її збереження в умовах спеки і сухості повітря. Але сукуленти блискуче впоралися і з цією проблемою. Клітинний сік, що міститься в вакуолях водоносної паренхіми сукулентів, - не просто водний розчин необхідних для життя рослини мінеральних солей і органічних речовин. За своєю фізико-хімічною природою він являє собою колоїдний розчин, в якому вода пов'язана слизовими речовинами (пектинами), що перешкоджають її випаровуванню. Переконатися в цьому дуже просто, капнув на скло краплю соку алое і, для порівняння, наприклад, краплю капустяного соку: до того моменту, як капустяний сік повністю випарується, крапелька соку алое лише злегка зменшиться в обсязі.
Величезне значення має і форма водозапасающих частин рослини: у більшості сукулентів вона прагне до форми кулі, що, як відомо, дозволяє зробити висновок найбільший обсяг в поверхню мінімальної площі. Плоскі листя, що володіють величезною випаровує поверхнею, в такій ситуації виглядали б крайнім марнотратством. Тому у листових сукулентів вони округлі, а у стеблових часто відсутні повністю або з'являються тільки в умовах гарного зволоження. У кактусів листя перетворені в колючки, морфологічно являють собою черешки листя, які втратили в процесі еволюції листову пластину. При відсутності листя функція фотосинтезу повністю переходить до зеленого стебла рослини.
Ще одним універсальним способом уберегти тканини від висихання служить щільна шкірка, водонепроникність якої посилена восковим нальотом, дуже характерним для багатьох видів сукулентних рослин.
Втім, як би не була надійна захист від випаровування, вона не може бути абсолютної по тій простій причині, що кожна жива рослина потребує газообмене з навколишнім середовищем. Як відомо, в основі життєдіяльності рослин лежить процес фотосинтезу, в результаті якого в хлоропластах з вуглекислого газу і води під впливом енергії сонячного світла утворюються органічні сполуки і кисень. До того ж кожна рослина дихає, споживаючи кисень і виділяючи вуглекислий газ. І обидва ці процеси неминуче супроводжуються втратою парів води через відкриті продихи, найбільш інтенсивно відбувається в жаркі денні години. На перший погляд може здатися, що скоротити ці втрати неможливо, але сукулентів вдалося і це! Як з'ясувалося, цим рослинам властивий особливий тип метаболізму, вперше відкритий у представників сімейства толстянкових (Crassulaceae). Суть його полягає в тому, що сукуленти відкривають продихи і поглинають вуглекислий газ в нічні години, запасаючи його в вакуолях клітин у вигляді органічних кислот. А днем продихи закриті, і фотосинтез йде за участю вуглекислого газу, що утворюється при розпаді цих кислот. Вуглекислий газ, що виділяється при диханні рослини, теж не пропадає даром, а запасається в тканинах, щоб потім теж включитися в процес фотосинтезу. Тільки за рахунок такого вдосконаленого типу метаболізму сукуленти витрачають в середньому в 30 разів менше води, ніж інші рослини.
Подібний обмін речовин має і свої мінуси. Через нього сукуленти відрізняються дуже низькою швидкістю росту, а, крім того, скорочення обсягу випаровування води через продихи загрожує небезпекою перегріву, тим більше що більшість сукулентів ростуть на відкритих місцях під прямими палючими променями сонця. Тому не дивно, що саме серед сукулентів є рослини, тканини яких здатні витримувати температуру понад 50 ° C, а у одного з видів опунций була зафіксована температура зовнішніх тканин в 65 ° C - це вища межа, після якого починається процес руйнування білків. Але все-таки таких «екстремалів» навіть серед цієї групи рослин небагато, і більшість їх прагнуть убезпечити себе від перегріву і сонячних опіків. Саме тому восковий наліт сукулентів зазвичай має сіруватий або блакитний колір, добре відображає сонячні промені, а покриви деяких з них «загоряють» на сонці, набуваючи червоний або пурпурний відтінок. Густі колючки і волоски кактусів не тільки надійно захищають своїх власників від зазіхань численних тварин, охочих до соковитої м'якоті стебел, а й затінюють живі тканини рослини. Ребриста форма стебел також сприяє тому, що частина їх поверхні завжди знаходиться в тіні.
Вельми своєрідним способом вирішують завдання захисту від сонячних опіків представники сімейства аізоонових. До цього сімейства належать, наприклад, літопси, м'ясисті листочки яких за формою і кольором так схожі на камінці, що помітити їх серед розсипу щебеню можна лише тоді, коли на них розпускаються квіти з великим витонченим віночком, що складається з безлічі вузьких яскравих пелюсток. Через свого досконалого камуфляжу літопси широко відомі під образною назвою «живі камені», але існує у них і ще одне, не менш влучну назву - «окошечние рослини». Справа в тому, що в природних умовах літопси, щоб уникнути зайвих втрат вологи, майже повністю занурені в грунт, над якою ледь піднімаються сплощені верхні частини їх листя. Що містить хлорофіл тканину розташована в глибині листа і прикрита зверху не тільки щільною кутикулою, а й шаром прозорих клітин, що містять запас вологи. Сонячні промені, майже прямовисно падають на рослину, розсіюються, проходять через це «віконце» і не пошкоджують фотосинтезирующих тканин. Цікаво, що у літопси існує надзвичайно проста, але ефективна автоматична система регуляції пропускної здатності «віконець». Коли рослина відчуває дефіцит вологи, солі, що містяться в клітинному соку, кристалізуються і «віконце» мутніє.
Завдяки оригінальному зовнішньому вигляду і невибагливості сукуленти давно стали улюбленим об'єктом розведення і колекціонування. А вчені, які вивчають морфологію і фізіологію рослин, знаходять в них невичерпне джерело знань про можливості живої природи до адаптації в самих, здавалося б, невідповідних умовах існування.