Адаптации на растенията: пустиня, тропически гори, тундра

Разнообразни морски, водни и наземни растения са се развили много преди динозаврите да бродят по Земята. От своето скромно начало като едноклетъчни водорасли, растенията са се развили умни адаптации, за да оцелеят и да се размножават дори в най-суровата среда.

Чарлз Дарвин теория на еволюцията помага да се обясни как се случват адаптациите на растенията в резултат на наследени физически и поведенчески характеристики, предадени от родител на потомство.

Можете да намерите очарователно примери за адаптация на растенията при сравняване на растителността в пустините, тропическите гори и тундровите биоми.

Биоми са области с подобен климат и температура, които имат отличителни растения и животни, които са се приспособили към условията на региона. Подобни биоми могат да бъдат намерени в прекъснати географски райони.

Биомите по целия свят са разделени на широки категории като биома в пустинята, тундрата и тропическите гори. Адаптациите са начинът на природата да помогне на животинските и растителните популации да оцелеят в определен биом.

Примери за биоми:

• Пустинен: сукуленти, които съхраняват вода, бодливи листа, ниски валежи, високо изпарение, екстремни температури 
• Тундра: ниски дървета и храсти, малки дървесни растения, студени, сухи, ветровити условия през по-голямата част от годината
• Дъждовна гора: гъста джунгла, буйна растителност, проливен дъжд, висока влажност, тропическа, дефицит на хранителни вещества почва
• Тайга: вечнозелени гори, снежна, студена зима, по-топъл и по-дълъг вегетационен период от тундрата
• Широколистна гора: широколистни дървета, които сезонно пускат листа, студена зима и горещо лято
• Пасища: безлесна равнина с треви и дървесни растения, изсъхнала, често срещани природни пожари
• Чапарал: гъста гора, дърветата имат дебели, вечнозелени листа, малко дъжд през лятото
• Савана: гори и пасища, оскъдни дървета, лятото е горещо и влажно, цикли на пожар и суша

Растенията съдържат генетичен материал в ядрото на клетките си, който се предава през поколенията. Във всяка растителна популация ще има случайни мутации по време на делене на клетъчни клетки на гаметите, както и вариации в поведението, физиологията и други специални характеристики, които дават еволюционен ръст на определени организми.

Чарлз Дарвин заяви, че този процес води до еволюция на структурните адаптации в популация, които подобряват годността и жизнеспособността.

Видовете водят състезание за „оцеляване на най-силните“, както е описано от ранните еволюционисти. Например, поведенческите адаптации включват неактивност по време на непоносима жега или също толкова трудни условия и връщане по-късно.

По същия начин, пустинни растения с тесни листа са по-подходящи за задържане на вода в пустинята, отколкото растения с широки листа, които имат широка повърхност. С течение на времето растенията, които оцеляват и се размножават, стават доминиращи видове чрез естествен подбор.

Несъдовите растения с прости структури като мъхове и чернодробни червеи са първите растения, които се адаптират към земната среда. След това еволюираха папрати, последвани от семена голосеменни като иглолистни дървета и гинко.

Цъфтеж покритосеменни растения включително дърветата от твърда дървесина, тревите и храстите развиха способността да се правят семена, затворени в защитни яйцеклетки. Растителният живот се размножава, след като растенията развият способността си да произвеждат семена които са пътували на дълги разстояния с вятъра.

Скоросеменните бяха по-малко от покритосеменните, които спечелиха еволюционната надмощие. Гоносеменните зависят от вятъра и водата за разпространение на семената; като има предвид, че покритосеменните разчитат на вятър и вода, както и опрашители, които са привлечени от цветята и нектара на тези растения. Плодът на покритосеменните растения осигурява допълнително хранене и защита на семената.

Днес, цъфтящи растения са повсеместни по целия свят. Полен покритосеменните е по-малък от мъжкия прашец на голосеменните, така че може да достигне до яйцата по-бързо. Някои видове семена преживяват храносмилането, когато животните ядат и отделят семената, което допълнително подпомага тяхното широко разпространение и разпространение.

Пустините са сухи земи, които остават пресъхнали за дълги периоди от време. Без адаптации растенията биха изсъхнали и умрели. Температурите се повишават и падат до крайности, а някои региони получават едва 10 инча годишни валежи. Семената могат да бъдат спящ години преди да има достатъчно влага, за да поникне.

Пустинните растения изглеждат много по-различно от растенията, открити в други биоми, поради методите, които са приспособили за получаване на вода, съхранение на вода и предотвратяване на загубата на вода. Такива специфични адаптивни стратегии са се развили, за да помогнат на пустинните растения да се справят с негостоприемни условия за повечето живи организми.

Примери за адаптация на растенията:

Вечерна иглика има дълъг, дебел корен, който помага на това растение да достига и съхранява вода и хранителни вещества. Подобно на някои кактуси, растението иглика става активно през нощта и цветята цъфтят, когато температурите са по-ниски.

Pinyon борове имат вертикални и хоризонтални коренови системи, които достигат 40 фута в двете посоки, за да осигурят вода. Обширните коренови системи помагат на дървото да расте и да произвежда ядливи кедрови ядки в покрити със смола конуси, които предотвратяват загубата на вода.

Хвойна са голосеменни с остри, заострени игли или восъчни люспи, пригодени за по-малко загуба на вода. Дългите корени на чешмата помагат на тези дървета и храсти да достигнат дълбоко в скалата за вода. Бавният темп на растеж изразходва по-малко енергия и помага за запазването на водата. Хвойните могат дори да се подрязват, като отрязват водата до клон по време на суша, за да спасят самото дърво от смърт.

Юка имат дълъг корен за достъп до източници на вода, до които конкуриращите се видове не могат да достигнат. Юка също има адаптивен репродуктивен процес с молец от юка, който взаимно е от полза за жизнения цикъл на двата вида. Юка осигурява храна за гъсеници, които се излюпват на молци. Молците прелитат между цветя на юка, снасяйки яйца в яйчниците на растението юка, докато опрашват растението гостоприемник в процеса.

Кактуси са сукуленти с восъчно покритие, което помага на растението да задържа вода. Кактусите отварят устицата си през нощта, за да намалят загубата на вода чрез транспирация. Плитките корени са способни да се размножават бързо в присъствието на влага. Кактусите имат бодливи бодли вместо листа, за да попречат на животните да ядат растението, за да получат водата, която се съхранява в части от кактуса.

Градинска четка имат „космати“ на вид листа, които осигуряват изолация от екстремни температури и пустинни ветрове. Листата се запазват целогодишно, което позволява на растението да фотосинтезира дори когато температурата рязко спадне.

Тропически гори са топли и влажни целогодишно. Тропическите дъждовни гори получават 80 до 400 инча дъжд годишно, което може да доведе до растеж на бактерии и гъби, ерозия на почвата, извличане на хранителни вещества и лошо качество на почвата.

Големите балдахинови растения могат да блокират слънчевата светлина към горското дъно, докато тези балдахинови растения трябва да издържат на почти постоянна дневна слънчева светлина в тропиците. Местните растения в тропическите гори имат специфични адаптации, съобразени с тяхната уникална екосистема.

Тропическите гори предоставят местообитание за повече от две трети от всички растителни видове на Земята. Тропическите гори също са важен производител на кислород и мивка за замърсители с въглероден диоксид.

Растенията също така осигуряват храна и местообитание за уникални птици, маймуни и хищници от джунглата. Дърветата в тропическите гори не се нуждаят от изолираща дебела кора като широколистни дървета, за да останат топли и да се държат за вода.

* Примери за адаптация на растенията*:

Месояднирастения като капанът за мухи на Венера са приспособили способността да улавят и смилат насекоми, които са привлечени от техните цветни ароматни цветя. Много по-голямото стомно растение може дори да яде малки гризачи или змии, които се доближават твърде много. Тези растения също произвеждат храна чрез фотосинтеза, но не зависят от почвата за хранителни вещества, разчитайки вместо това на консумираните животински протеини.

Корените на крепостта са огромни дървесни хребети в основата на големи дървета, които помагат да се поддържат тези дървета изправени. Дълго опорни или кокилни корени върху дървета като мангрови гори или тропически палми осигуряват допълнителна опора, когато почвата е мокра. Плиткото образуване на корени също помага за усвояването на хранителните вещества.

Епифитни орхидеи използвайте други растения и дървета като растяща повърхност, без да причинявате вреда. Те са пригодени за изкачване на други растения, за да достигнат слънчева светлина в навеса на тропическите гори.

Много дървета в тропическите гори имат листа, кора и цветя, покрити с восък като приспособление за справяне с прекомерните валежи, които могат да доведат до растежа на вредни бактерии и гъбички. Листната структура има остър край, наречен a капков накрайник това ускорява оттока, когато растението получава твърде много вода.

Амазонски водни лилии са гигантски водни растения, родени в Южна Америка. Адаптациите включват деликатни свободно плаващи листа с остри бодли от долната страна за защита. Цветовете на цветя на водна лилия цъфтят през нощта и продължават само няколко дни.

Въздушни инсталации в семейство Bromeliad вършат отлична работа за премахване на атмосферния въглероден диоксид. Въздушните растения получават влага и хранителни вещества от въздуха, използвайки адаптирана коренова система, наречена въздушни корени. Такива адаптации са възможни само при топъл, влажен климат.

Арктически и Алпийски биоми на тундрата са най-студените места на Земята. Арктическата тундра се простира през Канада, Сибир и северна Аляска. Алпийските тундри се срещат на височини на 11 000 до 11 500 фута на места като Скалистите планини. Живите организми са оскъдни в екстремния климат на Антарктида.

Повечето месеци в тундрата са изключително студени и ветровити. Зимата е суха, а вегетационният сезон на прохладните летни месеци е кратък. Биомите в тундрата получават само 4-10 инча дъжд годишно.

Източници на почвени хранителни вещества са предимно азотът от разлагащите се вещества заедно с фосфора от валежите. Почвата с дефицит на хранителни вещества допълнително ограничава вида на растенията, които могат да се установят там при такива сухи, ветровити условия.

Примери за адаптация на растенията:

Арктически цветя и храсти джуджета имат плитка коренова система за абсорбиране на хранителни вещества над линията на вечната замръзналост. Много видове растат близо един до друг за топлина. Листата им могат да фотосинтезират при ниски температури. Примерите за арктическа растителност включват върби, макове и лилав саксифраг. В студената, ледена Антарктида не расте много, с изключение на мъх и лишеи.

Растения с възглавници приличат на бучки мъх, залепнали за земята. Дългите им корени проникват в скалиста почва и осигуряват котва по време на ожесточени ветрове.

Мохове от карибу растат ниско до земята, за да се избегнат смразяващите ветрове. Те са добре адаптирани към бедни на хранителни вещества субстрати.

Треви и острици растат на места, където почвата на тундрата е добре дренирана и има достатъчно хранителни вещества.

The Старецът на планината е ярко жълто диво цвете, което получава името си поради много косматия си вид. Вълнестите листа и стъбла осигуряват изолация и буферират вятъра.

Алпийски слънчоглед са ярко жълти като истинските слънчогледи от семейство Хелиантусови. Алпийските цветни глави са насочени към Изток през целия ден, вместо да следват слънцето като Хелиантус, като адаптация от силни следобедни гръмотевични бури, търкалящи се на запад.

The тайга биом има някои прилики с на биом на тундрата. Тайгата, наричана още бореална гора, е някога заледен район в Евразия и Северна Америка, който е запазил петна от вечна слана. Подобно на арктическата тундра, растенията в биома на тайгата са се адаптирали към трудни зими и няколко дни, без да убиват слана.

Иглевидни листа и восъчни слоеве намаляват загубата на вода чрез транспирация. Тъмно оцветената зеленина е адаптация, която помага за поглъщането на топлина и фотосинтезата. Листвените гори оцеляват на места, твърде студени и безплодни за иглолистни дървета.

Примери за адаптация на растенията:

Смърч, бор, тамарак и ела процъфтяват при ниски температури и задържат вода.

Арктическа памучна трева расте на рогозки от воден мъх сфагнум.