تكيفات النبات: الصحراء ، الغابات الاستوائية المطيرة ، التندرا

تطورت النباتات البحرية والمائية والبرية المتنوعة قبل فترة طويلة من تجول الديناصورات على الأرض. منذ بداياتها المتواضعة كطحالب وحيدة الخلية ، طورت النباتات تكيفات ذكية للبقاء على قيد الحياة والتكاثر حتى في أقسى البيئات.

تشارلز داروين نظرية التطور يساعد في شرح كيفية حدوث تكيفات النبات نتيجة لخصائص جسدية وسلوكية موروثة تنتقل من الأب إلى الأبناء.

يمكنك أن تجد رائعة أمثلة على تكيفات النبات عند مقارنة الغطاء النباتي في الصحراء والغابات الاستوائية المطيرة والمناطق الأحيائية للتندرا.

المناطق الأحيائية هي مناطق ذات مناخ ودرجة حرارة متشابهة ولها نباتات وحيوانات مميزة تكيفت مع ظروف المنطقة. يمكن العثور على مناطق أحيائية مماثلة في مناطق جغرافية متقطعة.

تنقسم المناطق الأحيائية في جميع أنحاء العالم إلى فئات واسعة مثل المناطق الأحيائية في الصحراء والتندرا والغابات المطيرة. التكيفات هي طريقة الطبيعة لمساعدة الحيوانات والنباتات على البقاء في منطقة حيوية معينة.

أمثلة على المناطق الأحيائية:

• صحراء: العصارة التي تخزن الماء ، والأوراق الشوكية ، وانخفاض الترسيب ، والتبخر العالي ، ودرجات الحرارة القصوى 
• التندرا: الأشجار والشجيرات المنخفضة ، والنباتات الخشبية الصغيرة ، والظروف الباردة والجافة والرياح معظم أيام السنة
• غابه استوائيه: غابة كثيفة ، نباتات خصبة ، أمطار غزيرة ، رطوبة عالية ، تربة استوائية تفتقر إلى المغذيات
• التايغا: غابات دائمة الخضرة ، ثلجي ، شتاء بارد ، موسم نمو أكثر دفئًا وأطول من التندرا
• الغابات المتساقطة: أشجار عريضة الأوراق تسقط أوراقها موسمياً ، وشتاء بارد وصيف حار
• المراعي: سهل بلا أشجار مع أعشاب ونباتات خشبية ، عطشى ، حرائق طبيعية شائعة
• شابارال: غابات كثيفة ، الأشجار لها أوراق كثيفة دائمة الخضرة ، أمطار قليلة في الصيف
• سافانا: الأراضي الحرجية والمراعي ، والأشجار النادرة ، والصيف حار ورطب ، ودورات الحرائق والجفاف

تحتوي النباتات على مادة وراثية في نواة خلاياها تنتقل عبر الأجيال. في أي مجتمع نباتي ، سيكون هناك طفرات عشوائية أثناء الانقسام الخلوي المشيج ، بالإضافة إلى الاختلافات في السلوك وعلم وظائف الأعضاء والميزات الخاصة الأخرى التي تمنح كائنات معينة ميزة تطورية.

افترض تشارلز داروين أن هذه العملية تؤدي إلى تطور التكيفات الهيكلية في مجموعة سكانية تعمل على تحسين اللياقة والقدرة على البقاء.

تشن الأنواع مسابقة "البقاء للأصلح" ، كما وصفها أنصار التطور الأوائل. على سبيل المثال ، تشمل التكيفات السلوكية البقاء في حالة سبات أثناء الحرارة التي لا تطاق أو الظروف الصعبة بنفس القدر والعودة لاحقًا.

بصورة مماثلة، نباتات الصحراء ذات الأوراق الضيقة أكثر ملاءمة للاحتفاظ بالمياه في الصحراء من النباتات ذات الأوراق العريضة التي لها مساحة سطحية واسعة. بمرور الوقت ، تصبح النباتات التي تعيش وتتكاثر هي الأنواع المهيمنة عن طريق الانتقاء الطبيعي.

كانت النباتات غير الوعائية ذات الهياكل البسيطة مثل الطحالب وحشيش الكبد هي النباتات الأولى التي تتكيف مع البيئة الأرضية. تطورت السرخس بعد ذلك ، تليها البذور عاريات البذور مثل الصنوبريات والجنكة.

المزهرة كاسيات البذور بما في ذلك أشجار الأخشاب الصلبة والأعشاب والشجيرات طورت القدرة على صنع البذور المغلفة ببويضات واقية. تكاثرت الحياة النباتية بعد أن طورت النباتات القدرة على ذلك تنتج البذور التي قطعت مسافات طويلة في مهب الريح.

سرعان ما تفوقت كاسيات البذور على عاريات البذور التي اكتسبت اليد العليا في التطور. تعتمد عاريات البذور على الرياح والمياه في نثر البذور ؛ بينما تعتمد كاسيات البذور على الرياح والمياه بالإضافة إلى الملقحات التي تنجذب إلى أزهار تلك النباتات ورحيقها. توفر ثمار كاسيات البذور تغذية وحماية إضافية للبذور.

اليوم، نباتات مزدهرة منتشرة في كل مكان حول العالم. حبوب لقاح كاسيات البذور أصغر من حبوب لقاح عاريات البذور ، لذا يمكن أن تصل إلى البيض بشكل أسرع. تنجو بعض أنواع البذور من عملية الهضم عندما تأكل الحيوانات وتفرز البذور ، مما يساعد على توزيعها وتكاثرها على نطاق واسع.

الصحاري هي أراضٍ قاحلة تبقى جافة لفترات طويلة من الزمن. بدون تكيفات ، تذبل النباتات وتموت. ترتفع درجات الحرارة وتنخفض إلى أقصى الحدود ، وتتلقى بعض المناطق أقل من 10 بوصات من الأمطار السنوية. قد تكون البذور في سبات عميق لسنوات قبل أن يكون هناك ما يكفي من الرطوبة لتنبت.

تبدو النباتات الصحراوية مختلفة تمامًا عن النباتات الموجودة في المناطق الأحيائية الأخرى نظرًا للطرق التي تكيفت بها للحصول على المياه وتخزين المياه ومنع فقدان المياه. لقد تطورت مثل هذه الاستراتيجيات التكيفية المحددة لمساعدة النباتات الصحراوية على التكيف مع الظروف غير المواتية لمعظم الكائنات الحية.

أمثلة على تكيفات النبات:

زهرة الربيع المسائية له جذور طويلة وسميكة تساعد هذا النبات في الوصول إلى المياه والعناصر الغذائية وتخزينها. مثل بعض الصبار ، يصبح نبات زهرة الربيع نشطًا في الليل ، وتتفتح الأزهار عندما تكون درجات الحرارة أكثر برودة.

بينيون الصنوبر لديها أنظمة جذر عمودية وأفقية تصل إلى 40 قدمًا في كلا الاتجاهين لتوفير المياه. تساعد أنظمة الجذر الواسعة الشجرة على النمو وإنتاج حبات الصنوبر الصالحة للأكل في مخاريط مغلفة بالراتنج تمنع فقدان الماء.

العرعر هي عاريات البذور ذات إبر حادة مدببة أو قشور شمعية تتكيف لتقليل فقد الماء. تساعد جذور الصنبور الطويلة هذه الأشجار والشجيرات على الوصول إلى عمق الصخور للحصول على المياه. معدل النمو البطيء يستهلك طاقة أقل ويساعد في الحفاظ على الماء. يمكن للعرعر التقليم الذاتي عن طريق قطع الماء عن فرع في أوقات الجفاف لإنقاذ الشجرة نفسها من الموت.

يوكا لها جذر طويل للوصول إلى مصادر المياه التي لا تستطيع الأنواع المنافسة الوصول إليها. تمتلك اليوكا أيضًا عملية تكيفية تكيفية مع عثة اليوكا التي تفيد دورة حياة كلا النوعين بشكل متبادل. توفر اليوكا الغذاء لليرقات التي تفقس في الفراشات. ترفرف العث بين أزهار اليوكا وتضع البيض في مبيض نبات اليوكا أثناء تلقيح النبات المضيف في هذه العملية.

الصبار عبارة عن عصارة ذات طلاء شمعي يساعد النبات على الاحتفاظ بالمياه. يفتح الصبار ثغوره ليلًا لتقليل فقد الماء من خلال النتح. الجذور الضحلة قادرة على التكاثر بسرعة في وجود الرطوبة. يحتوي الصبار على أشواك شائكة بدلاً من الأوراق لمنع الحيوانات من أكل النبات للحصول على الماء المخزن في أجزاء من الصبار.

الميرمية لها أوراق ذات مظهر "مشعر" توفر العزل من درجات الحرارة القصوى ورياح الصحراء. يتم الاحتفاظ بالأوراق طوال العام ، مما يمكّن النبات من التمثيل الضوئي حتى عندما تنخفض درجة الحرارة بشكل حاد.

الغابات المطيرة الاستوائية دافئة ورطبة على مدار العام. تلقي الغابات الاستوائية المطيرة 80 إلى 400 بوصة من الأمطار في السنة ، والتي يمكن أن تؤدي إلى نمو البكتيريا والفطريات ، وتآكل التربة ، وترشيح المغذيات ، وضعف جودة التربة.

يمكن لنباتات المظلات الكبيرة أن تحجب أشعة الشمس عن أرضية الغابة بينما يجب أن تتحمل نباتات المظلات ضوء الشمس اليومي الثابت تقريبًا في المناطق الاستوائية. النباتات الأصلية في الغابات الاستوائية المطيرة لها تكيفات محددة مصممة خصيصًا لنظامها البيئي الفريد.

توفر الغابات الاستوائية المطيرة موطنًا لأكثر من ثلثي جميع أنواع النباتات على الأرض. تعتبر الغابات المطيرة أيضًا منتجًا مهمًا للأكسجين وحوضًا لملوثات ثاني أكسيد الكربون.

توفر النباتات أيضًا الغذاء والموئل للطيور الفريدة والقرود والحيوانات المفترسة في الغابة. لا تحتاج الأشجار في الغابة المطيرة إلى عزل اللحاء السميك مثل الأشجار المتساقطة لتظل دافئة وتحتفظ بالماء.

* أمثلة على تكيفات النبات*:

لاحمالنباتات مثل مصيدة ذباب الزهرة ، تكيفت القدرة على التقاط وهضم الحشرات التي تنجذب إلى أزهارها الملونة والرائحة. يمكن أن يأكل نبات الإبريق الأكبر حجمًا القوارض الصغيرة أو الثعابين التي تقترب كثيرًا. تصنع هذه النباتات أيضًا الطعام من خلال التمثيل الضوئي ولكنها لا تعتمد على التربة كمغذيات ، بل تعتمد بدلاً من ذلك على البروتينات الحيوانية المستهلكة.

جذور الدعامة هي نتوءات خشبية ضخمة عند قاعدة الأشجار الكبيرة تساعد في الحفاظ على هذه الأشجار منتصبة. طويل دعامة أو جذور طوالة على الأشجار مثل أشجار المانغروف أو أشجار النخيل الاستوائية توفر دعمًا إضافيًا عندما تكون التربة رطبة. يساعد تكوين الجذر الضحل أيضًا في امتصاص العناصر الغذائية.

نباتات الأوركيد استخدام النباتات والأشجار الأخرى كسطح متنامي دون التسبب في أي ضرر. إنها مهيأة لتسلق النباتات الأخرى للوصول إلى ضوء الشمس في مظلة الغابات المطيرة.

تحتوي العديد من الأشجار في الغابات المطيرة على أوراق ولحاء وأزهار مغطاة بالشمع كتكيف للتعامل مع هطول الأمطار الغزيرة التي يمكن أن تؤدي إلى نمو البكتيريا والفطريات الضارة. بنية الورقة لها نهاية مدببة تسمى أ بالتنقيط تلميح الذي يسرع الجريان السطحي عندما يتلقى النبات الكثير من الماء.

زنابق الأمازون المائية هي نباتات مائية عملاقة موطنها أمريكا الجنوبية. تشمل التعديلات أوراقًا رقيقة حرة الطفو مع وخز حاد على الجانب السفلي للحماية. تفتح أزهار زنبق الماء في الليل وتستمر بضعة أيام فقط.

محطات الهواء في عائلة Bromeliad يقومون بعمل ممتاز في إزالة ثاني أكسيد الكربون الموجود في الغلاف الجوي. تحصل النباتات الهوائية على الرطوبة والعناصر الغذائية من الهواء باستخدام نظام جذر مكيف يسمى جذور الهواء. مثل هذه التكيفات ممكنة فقط في المناخات الدافئة والرطبة.

القطب الشمالي وجبال الألب المناطق الأحيائية التندرا هي أبرد الأماكن على وجه الأرض. تمتد التندرا القطبية الشمالية عبر كندا وسيبيريا وشمال ألاسكا. تم العثور على تندرا جبال الألب على ارتفاعات 11000 إلى 11500 قدم في أماكن مثل جبال روكي. الكائنات الحية متناثرة في مناخ القارة القطبية الجنوبية المتطرف.

معظم الأشهر في التندرا شديدة البرودة والرياح. الشتاء جاف وموسم النمو في أشهر الصيف الباردة قصير. تتلقى المناطق الأحيائية في التندرا 4-10 بوصات فقط من الأمطار سنويًا.

مصادر مغذيات التربة هي أساسا النيتروجين من المواد المتحللة مع الفوسفور من الترسيب. تحد التربة التي تفتقر إلى المغذيات من نوع النباتات التي يمكن أن تنشأ هناك في ظل هذه الظروف الجافة والرياح.

أمثلة على تكيفات النبات:

زهور القطب الشمالي والشجيرات القزمية لديها نظام جذر ضحل لامتصاص العناصر الغذائية فوق خط التربة الصقيعية. العديد من الأنواع تنمو بالقرب من بعضها البعض للدفء. يمكن لأوراقها التمثيل الضوئي في درجات حرارة منخفضة. تشمل الأمثلة على الغطاء النباتي في القطب الشمالي الصفصاف والخشخاش والساكسفريج الأرجواني. لا ينمو كثيرًا في أنتاركتيكا الباردة والجليدية باستثناء الطحالب والأشنات.

نباتات الوسادة تشبه كتل الطحالب التي تتشبث بالأرض. تخترق جذورها الطويلة التربة الصخرية وتوفر مرساة أثناء الرياح العاتية.

طحالب كاريبو تنمو منخفضة على الأرض لتجنب الرياح الباردة. تتكيف بشكل جيد مع ركائز فقيرة المغذيات.

الأعشاب والنباتات تنمو في المناطق التي تكون فيها تربة التندرا جيدة التصريف وتحتوي على العناصر الغذائية الكافية.

ال الرجل العجوز من الجبل هو زهرة برية صفراء زاهية اكتسبت اسمها من مظهرها شديد الشعر. توفر الأوراق والسيقان الصوفية العزل وتصد الرياح.

عباد الشمس في جبال الألب صفراء زاهية مثل عباد الشمس الحقيقي لعائلة Helianthus. تتجه رؤوس أزهار جبال الألب إلى الشرق طوال اليوم ، بدلاً من اتباع الشمس مثل هيليانثوس ، كتأقلم من العواصف الرعدية القوية التي تنطلق من الغرب.

ال التايغا بيوم لديه بعض أوجه التشابه مع ال منطقة التندرا الأحيائية. التايغا ، وتسمى أيضًا الغابات الشمالية ، هي منطقة جليدية في أوراسيا وأمريكا الشمالية احتفظت ببقع من التربة الصقيعية. مثل التندرا في القطب الشمالي ، تكيفت النباتات في منطقة التايغا الحيوية مع فصول الشتاء الصعبة وأيام قليلة دون قتل الصقيع.

تقلل الأوراق التي تشبه الإبر والمعاطف الشمعية من فقد الماء من خلال النتح. أوراق الشجر ذات اللون الداكن هي تكيف يساعد في امتصاص الحرارة والتمثيل الضوئي. تعيش غابات اللارك في أماكن شديدة البرودة وقاحلة للصنوبريات.

أمثلة على تكيفات النبات:

شجرة التنوب والصنوبر والتمراك والتنوب تزدهر في درجات حرارة منخفضة وتحتفظ بالمياه.

القطب الشمالي cottongrass ينمو على حصائر من الطحالب المائية.