Plantetilpasning: ørken, tropisk regnskov, tundra

Forskellige marine, akvatiske og jordbaserede planter udviklede sig længe før dinosaurer strejfede rundt på jorden. Fra deres ydmyge begyndelse som encellede alger har planter udviklet kloge tilpasninger for at overleve og reproducere selv i de hårdeste miljøer.

Charles Darwin's teori om evolution hjælper med at forklare, hvordan plantetilpasninger opstår som et resultat af arvelige fysiske og adfærdsmæssige egenskaber, der overføres fra forælder til afkom.

Du kan finde fascinerende eksempler på plantetilpasninger når man sammenligner vegetation i ørken-, tropisk regnskov og tundrabiomer.

Biomes er områder med lignende klima og temperatur, der har karakteristiske planter og dyr, der har tilpasset sig forholdene i regionen. Lignende biomer kan findes i diskontinuerlige geografiske områder.

Biomer rundt om i verden er opdelt i brede kategorier som ørken, tundra og regnskovsbiom. Tilpasninger er naturens måde at hjælpe dyre- og plantepopulationer med at overleve i et bestemt biom.

Eksempler på biomer:

• Ørken: sukkulenter, der opbevarer vand, spiny blade, lav nedbør, høj fordampning, ekstreme temperaturer 
• Tundra: lave træer og buske, små træagtige planter, kolde, tørre, blæsende forhold det meste af året
• Regnskov: tæt jungle, frodig vegetation, kraftig regn, høj luftfugtighed, tropisk, næringsstofmangel
• Taiga: stedsegrønne skove, sne, kolde vintre, varmere og længere vækstsæson end tundra
• Løvfældende skov: bredbladede træer, der sæsonmæssigt taber blade, kolde vintre og varme somre
• Græsarealer: træløs slette med græs og træagtige planter, udtørret, naturlige brande almindelige
• Chaparral: tæt skov, træer har tykke, stedsegrønne blade, lidt regn om sommeren
• Savannah: skovområder og græsarealer, knappe træer, somrene er varme og våde, ild og tørke

Planter indeholder genetisk materiale i kernen i deres celler, der overføres gennem generationer. I enhver plantepopulation vil der være tilfældige mutationer under opdeling af kønsceller såvel som variationer i adfærd, fysiologi og andre særlige træk, der giver visse organismer en evolutionær fordel.

Charles Darwin hævdede, at denne proces fører til udviklingen af ​​strukturelle tilpasninger i en befolkning, der forbedrer fitness og levedygtighed.

Arter kæmper for en "konkurrence overlevelse", som beskrevet af tidlige evolutionister. For eksempel inkluderer adfærdsmæssige tilpasninger at gå i dvale under uudholdelig varme eller lige så vanskelige forhold og vende tilbage senere.

Tilsvarende ørkenplanter med smalle blade er mere egnet til at tilbageholde vand i ørkenen end planter med brede blade, der har et bredt overfladeareal. Over tid bliver planter, der overlever og reproducerer den dominerende art via naturlig selektion.

Ikke-vaskulære planter med enkle strukturer som mos og leverurt var de første planter, der tilpasser sig et jordbaseret miljø. Bregner udviklede sig derefter efterfulgt af frøbærende gymnospermer såsom nåletræer og ginkgoes.

Blomstrende angiospermer inklusive hårdttræstræer, græsser og buske udviklede evnen til at fremstille frø lukket i beskyttende æg. Plantelivet spredte sig, efter at planter udviklede evnen til at producere frø der rejste lange afstande i vinden.

Gymnospermer blev snart undertal af angiospermer, der fik den evolutionære overhånd. Gymnospermer er afhængige af vind og vand for frøspredning; der henviser til, at angiospermer er afhængige af vind og vand plus bestøvere, der er tiltrukket af planternes blomster og nektar. Frugten af ​​angiospermer giver ekstra ernæring og beskyttelse af frøene.

I dag, blomstrende planter findes overalt i verden. Angiosperm pollen er mindre end mandlig gymnosperm pollen, så det kan nå æg hurtigere. Nogle typer frø overlever fordøjelsen, når dyr spiser og udskiller frøene, hvilket yderligere hjælper med deres brede fordeling og spredning.

Ørkener er tørre lande, der forbliver tørre i lange perioder. Uden tilpasninger ville planter visne og dø. Temperaturer stiger og falder til ekstremer, og nogle regioner modtager så lidt som 10 tommer årlig nedbør. Frø kan være slumrende i årevis, før der er nok fugt til at spire.

Ørkenplanter ser meget anderledes ud end planter, der findes i andre biomer på grund af de metoder, de har tilpasset til at få vand, opbevare vand og forhindre vandtab. Sådanne specifikke adaptive strategier har udviklet sig til at hjælpe ørkenplanter med at klare forhold, der er ufarlige for de fleste levende organismer.

Eksempler på plantetilpasninger:

Aftenblomstring har en lang, tyk taproot, der hjælper denne plante med at nå og opbevare vand og næringsstoffer. Som nogle kaktus bliver primula-planten aktiv om natten, og blomster blomstrer, når temperaturen er køligere.

Fyrretræer har lodrette og vandrette rodsystemer, der når 40 fod i begge retninger for at give vand. Omfattende rodsystemer hjælper træet med at vokse og producere spiselige pinjekerner i harpiksbelagte kegler, der forhindrer vandtab.

Enebær er gymnospermer med skarpe, spidse nåle eller voksagtige skalaer tilpasset til mindre vandtab. Lange hanerødder hjælper disse træer og buske med at nå dybt ned i grundfjeldet for vand. En langsom vækstrate bruger mindre energi og hjælper med at bevare vand. Enebær kan endda selv beskære ved at afskære vand til en gren i tørketider for at redde træet selv fra at dø.

Yucca har en lang hanerod for at få adgang til vandkilder, som konkurrerende arter ikke kan nå. Yucca har også en adaptiv reproduktiv proces med yucca-mølen, der gensidigt gavner livscyklussen for begge arter. Yucca leverer mad til larver, der klækkes ud i møl. Mølene flyver mellem yucca-blomster, der lægger æg i yucca-plantens æggestokke, mens de bestøver værtsplanten i processen.

Kaktus er sukkulenter med en voksagtig belægning, der hjælper planten med at tilbageholde vand. Kaktus åbner deres stomata om natten for at reducere vandtab gennem transpiration. Lavvandede rødder er i stand til hurtigt at formere sig i nærvær af fugt. Kaktus har stikkende pigge i stedet for blade for at forhindre dyr i at spise planten for at få det vand, der er lagret i dele af kaktussen.

Sagebrush har "hårede" blade, der giver isolering fra ekstreme temperaturer og ørkenvind. Blade bibeholdes året rundt, hvilket gør det muligt for planten at fotosyntese, selv når temperaturen falder kraftigt.

Tropiske regnskove er varme og fugtige året rundt. Tropiske regnskove modtager 80 til 400 tommer regn om året, hvilket kan føre til vækst af bakterier og svampe, jorderosion, udvaskning af næringsstoffer og dårlig jordkvalitet.

Store baldakinplanter kan blokere sollys til skovbunden, mens disse baldakinplanter skal kunne modstå næsten konstant daglig sollys i troperne. Indfødte planter i tropiske regnskove har specifikke tilpasninger skræddersyet til deres unikke økosystem.

Tropiske regnskove udgør et levested for mere end to tredjedele af alle plantearter på Jorden. Regnskoven er også en vigtig producent af ilt og en vask til kuldioxidforurenende stoffer.

Planter giver også mad og levesteder til unikke fugle, aber og rovdyr i junglen. Træer i regnskoven har ikke brug for isolering af tyk bark som løvfældende træer for at holde varmen og holde fast i vandet.

* Eksempler på plantetilpasning*:

Kødædendeplanter ligesom Venus-fluefælden har tilpasset evnen til at fange og fordøje insekter, der er tiltrukket af deres farverige, duftende blomster. Den meget større kande plante kan endda spise små gnavere eller slanger, der kommer for tæt på. Disse planter laver også mad gennem fotosyntese, men afhænger ikke af jord for næringsstoffer, men er i stedet afhængige af forbrugte animalske proteiner.

Buttress rødder er enorme skovrygge ved bunden af ​​store træer, der hjælper med at holde disse træer oprejst. Lang prop eller stylterødder på træer som mangrover eller tropiske palmer giver ekstra støtte, når jorden er våd. Den lave roddannelse hjælper også med optagelsen af ​​næringsstoffer.

Epifytiske orkideer Brug andre planter og træer som en voksende overflade uden at forårsage skade. De er tilpasset til at klatre op på andre planter for at nå sollys i regnskovens baldakin.

Mange træer i regnskoven har blade, bark og blomster, der er overtrukket med voks som en tilpasning til at håndtere overdreven nedbør, der kan give anledning til vækst af skadelige bakterier og svampe. Bladstrukturen har en spids ende kaldet a dryppespids der fremskynder afstrømningen, når planten modtager for meget vand.

Amazon vandliljer er kæmpe vandplanter hjemmehørende i Sydamerika. Tilpasninger inkluderer sarte fritflydende blade med skarpe pigger på undersiden for beskyttelse. Åkanderblomster blomstrer åbent om natten og varer kun et par dage.

Luftanlæg i Bromeliad-familien gør et fremragende stykke arbejde med at fjerne atmosfærisk kuldioxid. Luftplanter får fugt og næringsstoffer fra luften ved hjælp af et tilpasset rodsystem kaldet luftrødder. Sådanne tilpasninger er kun mulige i varme, fugtige klimaer.

Det arktiske og alpine tundra biomer er de koldeste steder på jorden. Den arktiske tundra strækker sig over Canada, Sibirien og det nordlige Alaska. Alpine tundraer findes i højder af 11.000 til 11.500 fod på steder som Rocky Mountains. Levende organismer er sparsomme i Antarktis ekstreme klima.

De fleste måneder i tundraen er ekstremt kolde og blæsende. Vinteren er tør, og vækstsæsonen i de kølige sommermåneder er kort. Tundrabiomer modtager kun 4-10 tommer regn årligt.

Kilder til jordnæringsstoffer er hovedsageligt kvælstof fra nedbrydende stof sammen med fosfor fra nedbør. Jord med næringsstofmangel begrænser yderligere den type planter, der kan etablere sig der under sådanne tørre, blæsende forhold.

Eksempler på plantetilpasninger:

Arktiske blomster og dværgbuske har et lavt rodsystem til at absorbere næringsstoffer over grænsen for permafrost. Mange arter vokser tæt sammen for at få varme. Deres blade kan fotosyntetiseres ved lave temperaturer. Eksempler på arktisk vegetation inkluderer pil, valmuer og lilla saxifrage. Ikke meget vokser i koldt, iskold Antarktis undtagen mos og lav.

Pude planter ligner klumper af mos, der klæber sig til jorden. Deres lange taproots trænger ind i stenjord og giver et anker under hårde vinde.

Caribou moser vokse lavt til jorden for at undgå de kølige vinde. De er godt tilpasset næringsfattige substrater.

Græs og bukke vokse på pletter, hvor tundrajorden er godt drænet og har tilstrækkelige næringsstoffer.

Det Gammel mand-af-bjerget er en lysegul vildblomst, der får sit navn fra sit meget hårlige udseende. Uldfulde blade og stængler giver isolering og bukker vinden.

Alpine solsikker er lyse gule som de sande solsikker fra Helianthus-familien. Alpine blomsterhoveder vender mod øst hele dagen i stedet for at følge solen som Helianthus gør, som en tilpasning fra stærke tordenvejr om eftermiddagen, der ruller ud fra vest.

Det taiga biom har nogle ligheder med det tundrabiom. Taigaen, også kaldet boreal skov, er et engang glacieret område inden for Eurasien og Nordamerika, der har bevaret pletter af permafrost. Ligesom den arktiske tundra har planter i taiga-biomet tilpasset sig vanskelige vintre og få dage uden at dræbe frost.

Nåle-lignende blade og voksagtige frakker reducerer vandtab gennem transpiration. Mørkt farvet løv er en tilpasning, der hjælper med varmeabsorption og fotosyntese. Lerkeskove overlever steder, der er for kolde og karrige til nåletræer.

Eksempler på plantetilpasninger:

Gran, fyr, tamarack og gran trives i kølige temperaturer og tilbageholde vand.

Arktisk bomuldsgræs vokser på måtter af akvatisk sphagnummos.