Kämmekkäkasvit
Kämmekkäkasvit ("Orchidaceae") on runsaslajisin yksisirkkaisten kasvien heimo ja yksi laajimmista ja monimuotoisimmista putkilokasvien heimoista, johon kuuluu yli 800 sukua ja arviolta 15 000–35 000 lajia. Noin joka kymmenes kasvilaji kuuluu siten kämmekkäkasveihin. Niiden äärimmäisen kehittyneet, usein tiettyjen eläinlajien suorittamaan pölytykseen erikoistuneet kukat ja pitkälle viety symbioosi sienijuuren kanssa tekevät niistä eräässä mielessä kasvien evoluution huipentuman. Kaikki kämmekkäkasvit ovat ruohomaisia. Trooppisia, usein koristekasveinakin viljeltyjä kämmekkäkasveja kutsutaan myös orkideoiksi.
Nykyisten orkideoiden esi-isät olivat olemassa maapallolla jo noin 80 miljoonaa vuotta sitten myöhäisellä liitukaudella.
Nimitys "orkidea" tulee kreikan kielen kiveksiä merkitsevästä sanasta ορχις, "orkhis". Nimi viittaa eräiden orkideoiden parillisiin juurimukuloihin, jotka muistuttavat kiveksiä. Ensimmäisen kerran nimeä käytti Aristoteleen oppilas Theofrastos kirjassaan "De historia plantarum" ("Kasvien historiasta") eräistä Kreikassa kasvavista juurimukulallisista kämmeköistä. Ruotsalainen luonnontutkija Carl von Linné käytti Orchis-sukunimestä johdettua heimonimeä "Orchidaceae" ensimmäisen kerran vuonna 1735 ilmestyneessä teoksessa "Genera Plantarum" ("Kasvien suvut").
Suomenkielinen nimi "kämmekkä" tulee kämmekkäkasvien, etenkin maariankämmekän liuskaisten juurimukuloiden kahta kämmentä muistuttavasta muodosta.
Monet kämmekkäkasvit (orkideat) ovat CAM-kasveja, joten ne menestyvät myös kuivassa, kuumassa ympäristössä.
Ainoa ominaisuus, joka on yhteinen kaikille kämmekkäkasveille, muttei yhdellekään muulle kasviheimolle, on niin kutsutun "protokormin" esiintyminen. Protokormi on kasvin olotila siemenen itäessä, jolloin kasvi on vain hyvin heikosti erilaistuneista soluista muodostunut, yleensä pyöreä muodostelma.
Koska protokormin havaitseminen on monesti vaikeaa tai mahdotonta, myös seuraavat piirteet käyvät usein heimon tunnistukseen:Kämmekkäkasvit ovat levinneet lähes kaikkialle maapallolle. Ainoastaan Etelämantereella ja aavikkoseuduilla niitä ei kasva. Myöskään vedessä pääsääntöisesti kasvavia lajeja ei tunneta. Valtaosa lajeista esiintyy trooppisilla ja subtrooppisilla alueilla, erityisesti Aasiassa sekä Etelä- ja Keski-Amerikassa.
Suurin osa kämmekkäkasveista on "epifyyttejä", jotka kasvavat tropiikin ja subtropiikin kosteilla seuduilla muiden kasvien, kuten puiden, kaktusten ja puusaniaisten varsilla. Ne eivät kuitenkaan ole loisia. Kaikki eurooppalaiset lajit ja suurin osa Australian, Pohjois-Amerikan, Etelä-Afrikan sekä joidenkin Aasian alueiden kämmeköistä ovat maakasveja, jotka saavat ravinteensa maaperästä. Muutamat ovat kivillä kasvavia "litofyyttejä", jotkut taas ""mykoheterotrofeja"" (englanniksi "mycoheterotroph"), joilla ei ole riittävästi lehtivihreää tehokkaaseen yhteyttämiseen. Ne ovat täysin riippuvaisia sienijuuren antamasta ravinnosta. Termiä "saprofyytti" on usein käytetty näiden kasvien kuvaamiseen, mutta tämä termi viittaa kuollutta kasvi- ja eläinmateriaalia ravinnokseen käyttäviin eliöihin, esim. moniin sieniin
Kämmekkäkasvien kukat ovat erityisen tunnettuja pölytyssuhteidensa ansiosta (katso kämmekkäkasvien pölytys). Parhaiten tunnettuja esimerkkejä ovat lajit, joiden kukan rakenne on kehittynyt suosimaan tiettyä pölyttäjäeläintä, joka useimmiten on hyönteinen, mutta myös linnut pölyttävät useita lajeja, ja jopa lepakoita on ehdotettu yhden lajin pölyttäjäksi . Yhtenä esimerkkinä ovat venuksenkengät ("Paphiopedilum"), jotka ovat vieneet pölyttämisen äärimmilleen: kukan huuli on kehittynyt pussimaiseksi, ja kukkaan saapuva hyönteinen putoaa siihen. Ainoan ansasta ulos johtavan käytävän läpi kulkemalla hyönteinen saa itseensä kukan siitepölyä siitepölymyhkyjen muodossa, joita se sitten kuljettaa seuraavaan kasviin. Orhojen ("Ophrys") kukat puolestaan muistuttavat pölyttäjähyönteisen naaraita, jolloin koiraat parittelevat erehdyksessä kukan kanssa saaden siitepölymyhkyt ruumiiseensa.
Kämmekkäkasvien kukat ovat lähes aina vastakohtaisia, pystysuoran keskilinjan suhteen symmetrisiä. Kolmilukuisista kehäkiehkuroista sisemmän yksi lehti on kehittynyt huuleksi, joka on usein kannuksellinen. Emi ja heteet ovat kasvaneet ainakin osittain yhteen siitintukuksi, ja suurimmalla osalla lajeista vain yksi hede tuottaa siitepölyä.
Kämmekkäkasvit jaetaan kasvunsa mukaan joko haarajatkoisiksi (sympodiaalinen) tai varsijatkoisiksi (monopodiaalinen). Haarajatkoisilla kasveilla uusi kasvu alkaa edellisen verson tyveltä, kun taas varsijatkoisilla kasvu jatkuu normaalioloissa saman varren latvasta, toisinaan haarautuen.
Erityisesti monilla trooppisilla lajeilla turpoaa vuosiverso kasvukauden lopulla varsimukulaksi (kutsutaan myös nimellä "bulbi"). Mukula voi olla maanpäällinen tai maanalainen. Yleensä varsimukulan tarkoituksena on säilöä vettä ja ravinteita. Joillakin lajeilla on varsimukula joko ontto tai muutoin rakentunut niin, että muurahaisten on helppo kaivaa sen sisään pesänsä. Muurahaiset saavat näin asuinpaikan ja ne tarjoavat kasville suojaa tuhoeläimistä.
Kämmekkäkasvien lehdet ovat muutamaa poikkeusta lukuun ottamatta ehyet. Niiden muoto ja rakenne vaihtelee kuitenkin muilta osin suunnattomasti, myös lehtien väritys on joillakin lajeilla erityisen huomiota herättävä. Monilla useita vuosia lehtensä pitävillä lajeilla on hyvin paksut lehdet, jotka ehkäisevät liikaa haihtumista. Näihin mehikasvimaisiin ominaisuuksiin liittyy myös yöaikaan tapahtuva hengitys paksulehtisillä lajeilla.
Kämmekkäkasvien juuret ovat usein vain heikosti haaroittuvia, ja juurikarvat – mikäli niitä lainkaan esiintyy – ovat melko lyhyitä. Erityisesti epifyyttilajeilla juurikarvojen vedenottoa on yleensä korvaamassa kuolleesta solukosta muodostunut juuripurje. Juuripurje kykenee hyvin nopeaan veden ottoon. Käytännössä tämä on havaittavissa juurta kasteltaessa: kuiva juuri on yleensä valkoinen tai harmahtava, mutta veden päästyä juuren elävän keskiosan ja kuolleen pintaosan väliin tulee juuren vihreä, yhteyttävä solukko selvästi näkyviin. Tämä ominaisuus on tärkein suoraan puun kaarnalla kasvavilla lajeilla, sillä tällaisilla paikoilla sateiden välinen kuivuminen voi olla voimakasta.
Monilla maassa kasvavilla kämmekkäkasveilla osa juurista on muodostunut versojuurimukuloiksi. Tämä mahdollistaa kuivasta kesästä selviytymisen esimerkiksi Australian ja Välimeren kuivilla seuduilla. Suurimmassa osassa Eurooppaa ja Pohjois-Amerikkaa kämmekät kasvavat kesällä ja juurimukulat toimivat kasvien talvehtimiseliminä. Juurimukuloiden rakenne voi vaihdella pyöreästä pitkulaiseen tai jopa kämmenmäisesti haaroittuneeseen, kuten liuskakämmeköillä ("Dactylorhiza").
Monet sienirihmastosta voimakkaasti riippuvat lajit ovat täysin juurettomia, ja esimerkiksi suovalkun ainoa juuri toimii pelkästään sienirihmaston siirtäjänä edellisen vuoden varsimukulasta uuteen kasvuun.
Kämmekkäkasvien siemenet ovat kasvikunnan pienimpien joukossa. Siemenalkion koko vaihtelee kahdeksasta solusta noin seitsemään sataan, ja minkäänlaisia alkion eri osia ei ole juuri koskaan havaittavissa (alle kymmenellä lajilla on havaittu osa, jota voitaisiin kutsua heikosti kehittyneeksi sirkkalehdeksi). Siemenessä on pieniä määriä itämiseen tarvittavia ravintoaineita, mutta niitä on joko riittävästi vain hyvin pienen kasvumäärän tuottamiseen, tai ei edes tarpeeksi itämisen lähtemiseksi käyntiin. Luonnon oloissa siemen kykenee itämään ainoastaan sienijuuren läsnä ollessa. Siemenen sanotaan kontrolloivan sienirihmaston kasvua, ja ainakin kehityksen alkuvaiheessa lienee kämmekkä sienen loinen. Joillakin kämmekkälajeilla suhde juurisienen kanssa säilyy läpi koko kasvin elämän, tosin juurisienen laji saattaa hyvinkin muuttua kehityksen eri vaiheissa.
Varsinkin monilla maaorkideoilla on siemenen alkion ympärillä vettä hylkivä kerros, jonka hajoaminen on vaatimuksena itämiselle. Tämän kerroksen tarkoitusta ei tarkoin tunneta. Saattaa olla, että se mahdollistaa siemenen joutumisen syvemmälle maaperään ennen itämistä, tarjoten siten siemenelle paremmat ja stabiilimmat olosuhteet kasvuun, tai ehkä sopiva juurisieni kykenee kalvon läpäisemiseen.
Kämmekkäkasveja pidetään usein hyvin uhanalaisina lajeina, ja vaikka käsitys onkin osin heikosti perusteltu, ovat monet lajit uhatussa asemassa. Suurin uhka useimmille lajeille on kasvupaikkojen tuhoutuminen, ja myös ilmastonmuutos ja keräily lääkkeeksi tai koristekasveiksi uhkaavat ainakin joitakin lajeja.
Onneksi valtaosa lajeista kasvaa luonnossa vaikeapääsyisissä vuoristometsissä, joissa maan- tai metsänhoito ei onnistu. Monet uhatuista kämmekkälajeista on suojeltu paikallisilla laeilla, ja kaikkien kämmekkälajien ja useimpien risteymien kansainvälistä kauppaa on rajoitettu CITES-sopimuksen avulla. Kämmekkäkasvit muodostavatkin suurimman osan sopimuksen alaisista eliölajeista. Vaikka mukana on monia yleisiäkin lajeja, jopa kansainvälisiä rikkaruohoja, on syynä kaikkien kämmekkälajien sisältämisessä sopimukseen se, että näin tullihenkilökunnan koulutus helpottuu.
Kämmekkäkasveista ainoat yleisesti ravinnoksi käytetyt lajit kuuluvat sukuun "Vanilla". Joidenkin suvun lajien siemenkodista saadaan vaniljaa. Monet alkuperäiskulttuurit ympäri maailman ovat käyttäneet kämmekkäkasveja joko lääkintään tai ravinnoksi, mutta ravintokasveina niillä on arvoa vain keräily-yhteiskunnille ja lääkekasveiksi mahdollisesti soveltuvia lajeja ei ole vielä riittävästi tutkittu. Merkittävää on myrkyllisten lajien lähes täydellinen puuttuminen heimosta, mikä viittaa heikkoon lääkintäainearvoon. Paria lajia kasvatetaan kuitenkin perinteisen kiinalaisen lääkinnän tarpeisiin, ja erityisesti juuri Kiinassa myös luonnonvaraisia kasveja kerätään lääkekäyttöön.
Euroopassakin on mukulallisia lajeja kerätty toisinaan potenssilääkkeiksi. Näiden arvo perustuu kuitenkin vain kasvien ulkonäköön: erityisesti suvulla "Orchis"-mukulat muistuttavat pieniä kiveksiä (tästä tulee kreikan kielen kautta sekä suvun että koko heimon latinankielinen nimi). Turkissa mukulallisia kämmeköitä kerätään yhä suuriä määriä sekä juomien että jäätelön valmistukseen. Nämä tuotteet tunnetaan nimellä salep.
Suurin merkitys orkideoilla on kuitenkin koristekasveina. Valtaosa tarjolla olevista kasveista on risteymiä, joita onkin rekisteröity jo yli 100 000 (kämmekkäristeymien rekisteröinti poikkeaa muista kasveista niin, että risteymän vanhempina käytetyt lajit tulee olla selvillä kokonaisuudessaan ennen kuin se voidaan virallisesti nimetä). Tärkeimpinä leikkokukkina ja huonekasveina pidetään seuraavien sukujen lajeja: "Cymbidium", "Phalaenopsis", "Paphiopedilum", "Vanda", "Cattleya", "Dendrobium", "Odontoglossum", "Oncidium", "Ludisia". Lukuisia muitakin sukuja on jopa säännöllisesti tarjolla pienkuluttajille, ja erikoisharrastajien kokoelmissa on huomattavasti suurempi valikoima kasveja. Suomessa on orkideoiden kasvatusta ja orkideatietämystä edistämään perustettu Suomen Orkideayhdistys.