Rozmanité mořské, vodní a suchozemské rostliny se vyvinuly dlouho předtím, než se dinosauři potulovali po Zemi. Od svých skromných počátků jednobuněčných řas si rostliny vyvinuly chytré adaptace, aby přežily a reprodukovaly se i v nejnáročnějším prostředí.
Charles Darwin evoluční teorie pomáhá vysvětlit, jak se rostlinné adaptace vyskytují v důsledku zděděných fyzických a behaviorálních charakteristik předávaných z rodiče na potomka.
Můžete najít fascinující příklady rostlinných adaptací při srovnání vegetace v poušti, tropickém deštném pralese a tundře.
Co jsou to biomy?
Biomy jsou oblasti podobného podnebí a teploty s charakteristickými rostlinami a zvířaty, které se přizpůsobily podmínkám regionu. Podobné biomy lze nalézt v diskontinuálních geografických oblastech.
Biomy po celém světě jsou rozděleny do širokých kategorií, jako je poušť, tundra a deštný prales. Adaptace jsou přírodním způsobem, jak pomoci populacím zvířat a rostlin přežít v konkrétním biomu.
Příklady biomů:
- Poušť: sukulenty, které ukládají vodu, ostnaté listy, nízké srážky, vysoký výpar, extrémní teploty
- Tundra: nízké stromy a keře, malé dřeviny, chladné, suché, větrné podmínky po většinu roku
- Deštný prales: hustá džungle, bujná vegetace, silný déšť, vysoká vlhkost, tropická půda s nedostatkem živin
- Tajga: stále zelené lesy, zasněžené, chladné zimy, teplejší a delší vegetační období než tundra
- Listnatý les: listnaté stromy, které sezónně opadávají listy, chladné zimy a horká léta
- Louky a pastviny: rovina bez stromů s travinami a dřevinami, vyprahlé, přírodní požáry běžné
- Chaparral: husté lesy, stromy mají silné, vždy zelené listy, v létě málo deště
- Savannah: lesy a pastviny, vzácné stromy, léta jsou horká a mokrá, cykly ohně a sucha
Co jsou rostlinné adaptace?
Rostliny obsahují genetický materiál v jádru svých buněk, který se předává po generace. V každé populaci rostlin bude náhodné mutace během dělení buněk gamet, jakož i variace v chování, fyziologii a dalších zvláštních vlastnostech, které dávají určitým organismům evoluční výhodu.
Charles Darwin předpokládal, že tento proces vede k vývoji strukturálních adaptací v populaci, které zlepšují kondici a životaschopnost.
Druhy vedou soutěž o „přežití nejschopnějších“, jak je popsali raní evolucionisté. Mezi adaptace chování patří například přechod do režimu spánku během nesnesitelného tepla nebo stejně obtížných podmínek a návrat později.
Podobně, pouštní rostliny s úzkými listy jsou vhodnější pro zadržování vody v poušti než rostliny se širokými listy, které mají široký povrch. Postupem času se rostliny, které přežívají a množí se, stávají dominantním druhem přirozeným výběrem.
Evoluce a adaptace rostlin
Nevaskulární rostliny s jednoduchými strukturami, jako jsou mechy a játrovky, byly prvními rostlinami, které se přizpůsobily suchozemskému prostředí. Další se vyvinuly kapradiny, následované semenem gymnospermy jako jsou jehličnany a jinany.
Kvetoucí krytosemenné rostliny včetně stromů, tráv a keřů z tvrdého dřeva se vyvinula schopnost vytvářet semena uzavřená v ochranných vajíčkách. Život rostlin se množil poté, co rostliny vyvinuly schopnost produkují semena které cestovaly ve větru na dlouhé vzdálenosti.
Gymnospermy brzy převyšovaly angiospermy, které získaly evoluční převahu. Gymnospermy závisí na větru a vodě pro šíření osiva; zatímco angiospermy se spoléhají na vítr a vodu plus opylovače, které přitahují květiny a nektar těchto rostlin. Plody krytosemenných rostlin poskytují semenům zvláštní výživu a ochranu.
Dnes, kvetoucí rostliny jsou všudypřítomné po celém světě. Pyl krytosemenných rostlin je menší než pyl mužského gymnospermu, takže se může rychleji dostat do vajec. Některé druhy semen přežívají trávení, když zvířata jedí a vylučují semena, což dále napomáhá jejich široké distribuci a množení.
Rostlinné adaptace v poušti
Pouště jsou vyprahlé země, které zůstávají vyprahlé po dlouhou dobu. Bez úprav by rostliny uschly a zemřely. Teploty stoupají a klesají do extrémů a v některých regionech se vyskytují srážky jen 10 palců za rok. Semena mohou být spící po celá léta předtím, než je dostatek vlhkosti k výhonku.
Pouštní rostliny vypadají velmi odlišně od rostlin nacházejících se v jiných biomech díky metodám, které upravily pro získávání vody, akumulaci vody a prevenci ztráty vody. Takové specifické adaptivní strategie se vyvinuly, aby pomohly pouštním rostlinám vyrovnat se s podmínkami nehostinnými pro většinu živých organismů.
Příklady úprav rostlin:
Večerní Petrklíč má dlouhý, silný taproot, který pomáhá této rostlině dosáhnout a ukládat vodu a živiny. Stejně jako některé kaktusy se rostlina prvosenky aktivizuje v noci a květiny kvetou, když jsou teploty chladnější.
Pinyonské borovice mají vertikální a horizontální kořenové systémy, které dosahují 40 stop v obou směrech a poskytují vodu. Rozsáhlé kořenové systémy pomáhají stromu růst a produkovat jedlé piniové oříšky v šiškách potažených pryskyřicí, které zabraňují ztrátě vody.
Jalovec jsou gymnospermy s ostrými špičatými jehlami nebo voskovitými šupinami přizpůsobenými pro menší ztrátu vody. Dlouhé kohoutkové kořeny pomáhají těmto stromům a keřům sáhnout hluboko do podloží pro vodu. Pomalé tempo růstu vynakládá méně energie a pomáhá chránit vodu. Jalovce mohou dokonce samy prořezávat odříznutím vody do větve v době sucha, aby zachránil samotný strom před smrtí.
Juka mít dlouhý kohoutek pro přístup ke zdrojům vody, které konkurenční druhy nemohou dosáhnout. Yucca má také adaptivní reprodukční proces s můrou yucca, který vzájemně prospívá životnímu cyklu obou druhů. Yucca poskytuje potravu pro housenky, které se líhnou do můr. Můry poletují mezi květy yucky, které kladou vajíčka do vaječníků rostliny yucca, zatímco opylovají hostitelskou rostlinu.
Kaktusy jsou sukulenty s voskovým povlakem, který pomáhá rostlině zadržovat vodu. Kaktusy v noci otevírají průduchy, aby snížily ztrátu vody transpirací. Mělké kořeny jsou schopné rychle se množit v přítomnosti vlhkosti. Kaktusy mají místo listů pichlavé trny, které zvířatům nedovolí jíst rostlinu a získat vodu, která je uložena v částech kaktusu.
Pelyněk mají „chlupaté“ listy vypadající jako izolace od extrémních teplot a pouštního větru. Listy jsou uchovány po celý rok, což umožňuje rostlině fotosyntézu, i když teplota prudce poklesne.
Rostlinné adaptace v tropickém deštném pralese
Tropické deštné pralesy jsou teplé a vlhké po celý rok. Tropické deštné pralesy dostávají 80 až 400 palců deště ročně, což může vést k růstu bakterií a hub, erozi půdy, vyplavování živin a špatné kvalitě půdy.
Velké rostliny s baldachýnem mohou blokovat sluneční světlo na lesní půdu, zatímco tyto rostliny s baldachýnem musí vydržet téměř konstantní denní sluneční světlo v tropech. Původní rostliny v tropických deštných pralesích mají specifické úpravy přizpůsobené jejich jedinečnému ekosystému.
Tropické deštné pralesy poskytují prostředí pro více než dvě třetiny všech druhů rostlin na Zemi. Deštný prales je také důležitým producentem kyslíku a jímkou znečišťujících látek oxidu uhličitého.
Rostliny také poskytují potravu a stanoviště pro jedinečné ptáky, opice a dravce v džungli. Stromy v deštném pralese nepotřebují izolovat silnou kůru jako listnaté stromy, aby zůstaly teplé a držely se vody.
* Příklady rostlinných úprav*:
Masožravýrostliny jako past na mouchy Venuše přizpůsobily schopnost chytat a trávit hmyz, který je přitahován k jejich barevným, vonným květům. Mnohem větší rostlina džbánu může dokonce jíst malé hlodavce nebo hady, kteří se dostanou příliš blízko. Tyto rostliny také vytvářejí potravu fotosyntézou, ale na živinách nezávisí na půdě, místo toho se spoléhají na konzumované živočišné bílkoviny.
Podpěrné kořeny jsou obrovské dřevěné hřebeny na úpatí velkých stromů, které pomáhají udržovat tyto stromy ve vzpřímené poloze. Dlouho podpěra nebo chůda kořeny na stromech, jako jsou mangrovy nebo tropické palmy, poskytují další podporu, když je půda mokrá. Mělká tvorba kořenů také pomáhá při vstřebávání živin.
Epifytické orchideje používat jiné rostliny a stromy jako rostoucí povrch, aniž by došlo ke škodě. Jsou přizpůsobeny k lezení po jiných rostlinách, aby dosáhly slunečního světla v baldachýnu deštného pralesa.
Mnoho stromů v deštném pralese má listy, kůru a květiny, které jsou potaženy voskem jako úprava pro zvládnutí nadměrných srážek, které mohou vést k růstu škodlivých bakterií a plísní. Struktura listu má špičatý konec nazývaný a odkapávací špička což urychluje odtok, když rostlina přijímá příliš mnoho vody.
Amazonské lekníny jsou obrovské vodní rostliny pocházející z Jižní Ameriky. Úpravy zahrnují jemné volně plovoucí listy s ostrými trny na spodní straně pro ochranu. Květy květů leknínů se otevírají v noci a trvají jen pár dní.
Vzduchové rostliny v rodině Bromeliad odvádějí vynikající práci při odstraňování atmosférického oxidu uhličitého. Vzdušné rostliny získávají vlhkost a živiny ze vzduchu pomocí upraveného kořenového systému zvaného vzdušné kořeny. Takové úpravy jsou možné pouze v teplém a vlhkém podnebí.
Adaptace rostlin v tundře
Arktida a alpský terén tundra biomes jsou nejchladnější místa na Zemi. Arktická tundra se táhne přes Kanadu, Sibiř a severní Aljašku. Alpské tundry se nacházejí v nadmořské výšce 11 000 až 11 500 stop na místech, jako jsou Skalnaté hory. Živé organismy jsou v extrémním klimatu Antarktidy řídké.
Většina měsíců v tundře je extrémně chladná a větrná. Zima je suchá a vegetační období chladných letních měsíců je krátké. Tundra biomes dostávají pouze 4-10 palců deště ročně.
Zdrojem živin v půdě je hlavně dusík z rozkládajících se látek a fosfor ze srážek. Půda s nedostatkem živin dále omezuje typ rostlin, které se tam mohou za takových suchých a větrných podmínek usadit.
Příklady úprav rostlin:
Arktické květiny a zakrslé keře mají mělký kořenový systém, který absorbuje živiny nad hranici permafrostu. Mnoho druhů roste blízko sebe kvůli teplu. Jejich listy se mohou fotosyntetizovat při nízkých teplotách. Mezi příklady arktické vegetace patří vrby, mák a lomikámen fialový. Ve studené, ledové Antarktidě toho moc neroste, kromě mechu a lišejníků.
Polštářové rostliny připomínají shluky mechu lpícího na zemi. Jejich dlouhé kořeny pronikají do kamenité půdy a poskytují kotvu při prudkém větru.
Caribou mechy růst nízko nad zemí, aby se zabránilo mrazivým větrům. Jsou dobře přizpůsobeny substrátům chudým na živiny.
Trávy a ostřice rostou na místech, kde je půda tundry dobře odvodněná a má dostatečné živiny.
The Stařec z hory je zářivě žlutá divoká rostlina, která získala své jméno podle svého velmi chlupatého vzhledu. Vlněné listy a stonky poskytují izolaci a tlumí vítr.
Alpské slunečnice jsou jasně žluté jako skutečné slunečnice z čeledi Helianthus. Alpské květinové hlavy směřují na východ po celý den, místo aby následovaly slunce jako Helianthus, jako adaptace od silných odpoledních bouřek, které se valí ze západu.
Adaptace rostlin v tajze
The tajga biome má nějaké podobnosti s the tundra biome. Tajga, nazývaná také boreální les, je kdysi zaledněná oblast v Eurasii a Severní Americe, která si zachovala skvrny permafrost. Stejně jako arktická tundra se rostliny v biomu tajgy přizpůsobily obtížným zimám a několika dnům bez zabíjení mrazu.
Jehlovité listy a voskovité vrstvy snižují ztrátu vody transpirací. Tmavě zbarvené listy jsou adaptací, která pomáhá při absorpci tepla a fotosyntéze. Modřínové lesy přežívají na příliš chladných a neúrodných místech pro jehličnany.
Příklady úprav rostlin:
Smrk, borovice, tamarack a jedle prospívají při nízkých teplotách a zadržují vodu.
Arktická bavlněná tráva roste na podložkách z vodního mechu sphagnum.