Προσαρμογές φυτών: Έρημος, τροπικό τροπικό δάσος, τούνδρα

Διαφορετικά θαλάσσια, υδρόβια και χερσαία φυτά εξελίχθηκαν πολύ πριν οι δεινόσαυροι περιπλανηθούν στη Γη. Από την ταπεινή τους αρχή ως μονοκύτταρα φύκια, τα φυτά έχουν αναπτύξει έξυπνες προσαρμογές για να επιβιώσουν και να αναπαραχθούν ακόμη και στα πιο σκληρά περιβάλλοντα.

Ο Charles Darwin's θεωρία της εξέλιξης βοηθά στην εξήγηση του τρόπου με τον οποίο συμβαίνουν οι προσαρμογές των φυτών ως αποτέλεσμα κληρονομικών φυσικών και συμπεριφορικών χαρακτηριστικών που μεταδίδονται από τον γονέα στον απόγονο.

Μπορείτε να βρείτε συναρπαστικό παραδείγματα προσαρμογών φυτών κατά τη σύγκριση της βλάστησης στην έρημο, το τροπικό τροπικό δάσος και τούνδρα.

Βιομάδες είναι περιοχές με παρόμοιο κλίμα και θερμοκρασία που έχουν διακριτά φυτά και ζώα που έχουν προσαρμοστεί στις συνθήκες της περιοχής. Παρόμοια βιομόνια βρίσκονται σε ασυνεχείς γεωγραφικές περιοχές.

Τα βιομάζα σε όλο τον κόσμο χωρίζονται σε ευρείες κατηγορίες όπως η έρημος, η τούνδρα και το βιόμα. Οι προσαρμογές είναι ο τρόπος της φύσης που βοηθά τους πληθυσμούς ζώων και φυτών να επιβιώσουν σε ένα συγκεκριμένο βιομά.

Παραδείγματα βιομιών:

• Ερημος: παχύφυτα που αποθηκεύουν νερό, αγκαθωτά φύλλα, χαμηλή βροχόπτωση, υψηλή εξάτμιση, ακραίες θερμοκρασίες 
• Τούντρα: χαμηλά δέντρα και θάμνοι, μικρά ξυλώδη φυτά, κρύες, ξηρές, θυελλώδεις συνθήκες το μεγαλύτερο μέρος του έτους
• Τροπικό δάσος: πυκνή ζούγκλα, πλούσια βλάστηση, δυνατή βροχή, υψηλή υγρασία, τροπικά, ελλείμματα θρεπτικών εδαφών
• Τάιγκα: αειθαλή δάση, χιονισμένοι, κρύοι χειμώνες, πιο ζεστή και μεγαλύτερη περίοδος καλλιέργειας από την τούνδρα
• Φυλλοβόλο δάσος: πλατάνια που αφήνουν εποχιακά φύλλα, κρύους χειμώνες και ζεστά καλοκαίρια
• Λιβάδια: απρόσκοπτη πεδιάδα με γρασίδι και ξυλώδη φυτά, ξεραμένα, κοινές φυσικές πυρκαγιές
• Δάσος: πυκνή δασική έκταση, τα δέντρα έχουν πυκνά, αειθαλή φύλλα, λίγη βροχή το καλοκαίρι
• Σαβάνα: δασικές εκτάσεις και λιβάδια, λιγοστά δέντρα, καλοκαίρια είναι ζεστά και υγρά, κύκλοι πυρκαγιάς και ξηρασίας

Τα φυτά περιέχουν γενετικό υλικό στον πυρήνα των κυττάρων τους που μεταδίδεται από γενιά σε γενιά. Σε κάθε φυτικό πληθυσμό, θα υπάρχει τυχαίες μεταλλάξεις κατά τη διαίρεση των κυττάρων γαμετών, καθώς και διαφορές στη συμπεριφορά, τη φυσιολογία και άλλα ειδικά χαρακτηριστικά που δίνουν σε ορισμένους οργανισμούς ένα εξελικτικό πλεονέκτημα.

Ο Charles Darwin υποστήριξε ότι αυτή η διαδικασία οδηγεί στην εξέλιξη των διαρθρωτικών προσαρμογών σε έναν πληθυσμό που βελτιώνει την καταλληλότητα και τη βιωσιμότητα.

Τα είδη διεξάγουν έναν διαγωνισμό «επιβίωσης του καταλληλότερου», όπως περιγράφεται από πρώιμους εξελικτικούς. Για παράδειγμα, οι προσαρμογές συμπεριφοράς περιλαμβάνουν την αδράνεια κατά τη διάρκεια της αφόρητης θερμότητας ή εξίσου δύσκολων συνθηκών και την επιστροφή αργότερα.

Ομοίως, φυτά της ερήμου με στενά φύλλα είναι πιο κατάλληλα για τη συγκράτηση του νερού στην έρημο από τα φυτά με πλατιά φύλλα που έχουν μεγάλη επιφάνεια. Με την πάροδο του χρόνου, τα φυτά που επιβιώνουν και αναπαράγονται γίνονται το κυρίαρχο είδος μέσω της φυσικής επιλογής.

Τα μη αγγειακά φυτά με απλές δομές όπως βρύα και συκώτι ήταν τα πρώτα φυτά που προσαρμόστηκαν σε ένα επίγειο περιβάλλον. Οι φτέρες εξελίχθηκαν στη συνέχεια, ακολουθούμενες από σπόρους γυμναστικά σπέρματα όπως κωνοφόρα και ginkgoes.

Ακμάζων αγγειοσπερμίες συμπεριλαμβανομένων των δέντρων σκληρού ξύλου, των χόρτων και των θάμνων εξελίχθηκε η ικανότητα να κατασκευάζονται σπόροι σε προστατευτικά ωάρια. Η ζωή των φυτών πολλαπλασιάστηκε αφού τα φυτά ανέπτυξαν την ικανότητα παράγουν σπόρους που ταξίδεψε μεγάλες αποστάσεις στον άνεμο.

Τα γυμνοσπερμικά σύντομα ξεπέρασαν τα αγγειοσπερμάτα που κέρδισαν το εξελικτικό άνω χέρι. Τα γυμνόσπερμα εξαρτώνται από τον άνεμο και το νερό για τη διασπορά των σπόρων. λαμβάνοντας υπόψη ότι τα αγγειοσπόρια βασίζονται στον άνεμο και το νερό συν επικονιαστές που προσελκύονται από τα λουλούδια και το νέκταρ αυτών των φυτών. Ο καρπός των αγγειοσπερμάτων παρέχει επιπλέον διατροφή και προστασία για τους σπόρους.

Σήμερα, ανθοφόρα φυτά είναι πανταχού παρόντες σε όλο τον κόσμο. Η γύρη αγγειόσπερμου είναι μικρότερη από την γύρη αρσενικής γυμναστικής, έτσι ώστε να φτάνει τα αυγά γρηγορότερα. Μερικοί τύποι σπόρων επιβιώνουν από την πέψη όταν τα ζώα τρώνε και εκκρίνουν τους σπόρους, γεγονός που βοηθά περαιτέρω την ευρεία κατανομή και πολλαπλασιασμό τους.

Οι έρημοι είναι ξηρές εκτάσεις που παραμένουν στεγνές για μεγάλα χρονικά διαστήματα. Χωρίς προσαρμογές, τα φυτά θα μαραθούν και θα πεθάνουν. Οι θερμοκρασίες αυξάνονται και πέφτουν στα άκρα, και ορισμένες περιοχές λαμβάνουν μόλις 10 ίντσες ετήσια βροχόπτωση. Οι σπόροι μπορεί να είναι αδρανές για χρόνια πριν υπάρχει αρκετή υγρασία για να βλαστήσει.

Τα φυτά της ερήμου μοιάζουν πολύ διαφορετικά από τα φυτά που βρίσκονται σε άλλες βιολογίες λόγω των μεθόδων που έχουν προσαρμοστεί για την απόκτηση νερού, την αποθήκευση νερού και την πρόληψη της απώλειας νερού. Τέτοιες συγκεκριμένες προσαρμοστικές στρατηγικές έχουν εξελιχθεί για να βοηθήσουν τα φυτά της ερήμου να αντιμετωπίσουν τις συνθήκες που είναι αφιλόξενες για τους περισσότερους ζωντανούς οργανισμούς.

Παραδείγματα προσαρμογών φυτών:

Βραδινό Primrose έχει μια μακρά, παχιά ρίζα που βοηθά αυτό το φυτό να φτάσει και να αποθηκεύσει νερό και θρεπτικά συστατικά. Όπως μερικοί κάκτοι, το φυτό primrose ενεργοποιείται τη νύχτα και τα λουλούδια ανθίζουν όταν οι θερμοκρασίες είναι πιο κρύες.

Pinyon πεύκα έχετε κατακόρυφα και οριζόντια ριζικά συστήματα που φτάνουν τα 40 πόδια και στις δύο κατευθύνσεις για να παρέχουν νερό. Τα εκτεταμένα ριζικά συστήματα βοηθούν το δέντρο να μεγαλώσει και να παράγει βρώσιμα κουκουνάρια σε κώνους με ρητίνη που αποτρέπουν την απώλεια νερού.

Αρκευθος είναι γυμναστικοί σπόροι με αιχμηρές, μυτερές βελόνες ή κηρώδεις κλίμακες προσαρμοσμένες για λιγότερη απώλεια νερού. Οι ρίζες με μεγάλη βρύση βοηθούν αυτά τα δέντρα και τους θάμνους να φτάσουν βαθιά στο βάθος για νερό. Ένας αργός ρυθμός ανάπτυξης ξοδεύει λιγότερη ενέργεια και βοηθά στη διατήρηση του νερού. Οι ιουνίπεροι μπορούν ακόμη και να κλαδεύσουν κόβοντας νερό σε ένα κλαδί σε περιόδους ξηρασίας για να σώσουν το ίδιο το δέντρο από το θάνατο.

Κρινοειδές φυτό και άνθος έχετε μια μακρά ρίζα βρύσης για πρόσβαση σε πηγές νερού που δεν μπορούν να φτάσουν τα ανταγωνιστικά είδη. Το Yucca έχει επίσης μια προσαρμοστική αναπαραγωγική διαδικασία με το yucca moth που ωφελεί αμοιβαία τον κύκλο ζωής και των δύο ειδών. Το Yucca παρέχει τροφή για κάμπιες που εκκολάπτονται σε σκώρους. Οι σκώροι κινούνται μεταξύ των λουλουδιών yucca που γεννούν αυγά στις ωοθήκες του φυτού yucca ενώ επικονιάζουν το φυτό ξενιστή στη διαδικασία.

Κάκτοι είναι παχύφυτα με κηρώδη επίστρωση που βοηθά το φυτό να διατηρεί νερό. Οι κάκτοι ανοίγουν τα στοματικά τους τη νύχτα για να μειώσουν την απώλεια νερού μέσω της διαπνοής. Οι ρηχές ρίζες μπορούν να πολλαπλασιαστούν γρήγορα παρουσία υγρασίας. Οι κάκτοι έχουν φραγκοσυκιές αντί για φύλλα για να εμποδίσουν τα ζώα να τρώνε το φυτό για να πάρουν το νερό που είναι αποθηκευμένο σε μέρη του κάκτου.

Φασκόμηλο έχουν «τριχωτά» φύλλα που παρέχουν μόνωση από ακραίες θερμοκρασίες και άνεμους της ερήμου. Τα φύλλα διατηρούνται όλο το χρόνο, γεγονός που επιτρέπει στο φυτό να φωτοσυντίθεται ακόμη και όταν η θερμοκρασία πέφτει απότομα.

Τροπικά δάση είναι ζεστά και υγρά όλο το χρόνο. Τα τροπικά τροπικά δάση δέχονται 80 έως 400 ίντσες βροχής ετησίως, που μπορεί να οδηγήσει σε ανάπτυξη βακτηρίων και μυκήτων, διάβρωση του εδάφους, έκπλυση θρεπτικών ουσιών και κακή ποιότητα του εδάφους.

Τα μεγάλα φυτά με κουβούκλιο μπορούν να εμποδίσουν το φως του ήλιου στο δάπεδο ενώ αυτά τα φυτά με θόλο πρέπει να αντέχουν σχεδόν σταθερό καθημερινό ηλιακό φως στις τροπικές περιοχές. Τα εγγενή φυτά στα τροπικά τροπικά δάση έχουν συγκεκριμένες προσαρμογές προσαρμοσμένες στο μοναδικό τους οικοσύστημα.

Τα τροπικά τροπικά δάση παρέχουν έναν βιότοπο για περισσότερα από τα δύο τρίτα όλων των ειδών φυτών στη Γη. Το τροπικό δάσος είναι επίσης σημαντικός παραγωγός οξυγόνου και νεροχύτης για ρύπους διοξειδίου του άνθρακα.

Τα φυτά παρέχουν επίσης τροφή και βιότοπο για μοναδικά πουλιά, πιθήκους και αρπακτικά ζούγκλα. Τα δέντρα στο τροπικό δάσος δεν χρειάζονται μονωτικό παχύ φλοιό, όπως φυλλοβόλα δέντρα για να παραμείνουν ζεστά και να διατηρηθούν στο νερό.

* Παραδείγματα προσαρμογών φυτών*:

Σαρκοφάγοςφυτά όπως η παγίδα της μύγας της Αφροδίτης έχουν προσαρμόσει τη δυνατότητα σύλληψης και πέψης εντόμων που έλκονται από τα πολύχρωμα, αρωματικά λουλούδια τους. Το πολύ μεγαλύτερο φυτό κανάτας μπορεί ακόμη και να φάει μικρά τρωκτικά ή φίδια που πλησιάζουν πολύ. Αυτά τα φυτά παράγουν επίσης τροφή μέσω της φωτοσύνθεσης, αλλά δεν εξαρτώνται από το έδαφος για θρεπτικά συστατικά, αντλώντας αντ 'αυτού από τις καταναλωμένες ζωικές πρωτεΐνες.

Ρίζες στηρίγματος είναι τεράστιες ξυλώδεις κορυφογραμμές στη βάση μεγάλων δέντρων που βοηθούν στη διατήρηση αυτών των δέντρων σε όρθια θέση. Μακρύς ρίζες στήριξης ή ξυλοπόδαρου σε δέντρα όπως μαγγρόβια ή τροπικούς φοίνικες παρέχουν πρόσθετη υποστήριξη όταν το έδαφος είναι βρεγμένο. Ο ρηχός σχηματισμός ριζών βοηθά επίσης στην απορρόφηση των θρεπτικών συστατικών.

Επιφυτικές ορχιδέες Χρησιμοποιήστε άλλα φυτά και δέντρα ως αναπτυσσόμενη επιφάνεια χωρίς να προκαλέσετε καμία ζημιά. Είναι προσαρμοσμένα να αναρριχούνται σε άλλα φυτά για να φτάνουν στο φως του ήλιου στο θόλο του τροπικού δάσους.

Πολλά δέντρα στο τροπικό δάσος έχουν φύλλα, φλοιό και λουλούδια που επικαλύπτονται με κερί ως προσαρμογή στην αντιμετώπιση των υπερβολικών βροχοπτώσεων που μπορούν να οδηγήσουν στην ανάπτυξη επιβλαβών βακτηρίων και μυκήτων. Η δομή των φύλλων έχει ένα μυτερό άκρο που ονομάζεται α άκρη στάγδην που επιταχύνει την απορροή όταν το εργοστάσιο δέχεται πολύ νερό.

Νούφαρα του Αμαζονίου είναι γιγαντιαία υδρόβια φυτά που προέρχονται από τη Νότια Αμερική. Οι προσαρμογές περιλαμβάνουν ευαίσθητα ελεύθερα πλωτά φύλλα με αιχμηρά αγκάθια στην κάτω πλευρά για προστασία. Οι ανθίσεις των νούφαρων ανοίγουν τη νύχτα και διαρκούν μόνο δύο μέρες.

Εγκαταστάσεις αέρα στην οικογένεια Bromeliad κάνει εξαιρετική δουλειά αφαιρώντας το ατμοσφαιρικό διοξείδιο του άνθρακα. Τα εναέρια φυτά λαμβάνουν υγρασία και θρεπτικά συστατικά από τον αέρα χρησιμοποιώντας ένα προσαρμοσμένο ριζικό σύστημα που ονομάζεται ρίζες αέρα. Τέτοιες προσαρμογές είναι δυνατές μόνο σε ζεστά, υγρά κλίματα.

Η Αρκτική και οι Άλπεις βιομάδες τούνδρα είναι τα πιο κρύα μέρη στη Γη. Η Αρκτική τούνδρα εκτείνεται σε ολόκληρο τον Καναδά, τη Σιβηρία και τη βόρεια Αλάσκα. Τα αλπικά τούνδρα βρίσκονται σε υψόμετρα της 11.000 έως 11.500 πόδια σε μέρη όπως τα Βραχώδη Όρη. Οι ζωντανοί οργανισμοί είναι αραιοί στο ακραίο κλίμα της Ανταρκτικής.

Οι περισσότεροι μήνες στην τούνδρα είναι εξαιρετικά κρύοι και θυελλώδεις. Ο χειμώνας είναι ξηρός και η καλλιεργητική περίοδος των δροσερών καλοκαιρινών μηνών είναι σύντομη. Οι βιομίες του Tundra δέχονται μόνο 4-10 ίντσες βροχής ετησίως.

Οι πηγές θρεπτικών συστατικών του εδάφους είναι κυρίως άζωτο από αποσυντιθέμενη ύλη μαζί με φωσφόρο από την καθίζηση. Το έδαφος με έλλειψη θρεπτικών ουσιών περιορίζει περαιτέρω τον τύπο των φυτών που μπορούν να εγκατασταθούν εκεί κάτω από τέτοιες ξηρές, θυελλώδεις συνθήκες.

Παραδείγματα προσαρμογών φυτών:

Αρκτικά λουλούδια και νάνοι θάμνοι να έχετε ένα ρηχό ριζικό σύστημα για να απορροφά θρεπτικά συστατικά πάνω από τη γραμμή του permafrost. Πολλά είδη αναπτύσσονται κοντά για ζεστασιά. Τα φύλλα τους μπορούν να φωτοσυντίθενται σε χαμηλές θερμοκρασίες. Παραδείγματα αρκτικής βλάστησης περιλαμβάνουν ιτιές, παπαρούνες και μοβ σαξόφρασο. Δεν μεγαλώνει πολύ στην κρύα, παγωμένη Ανταρκτική εκτός από τα βρύα και τις λειχήνες.

Φυτά μαξιλαριού μοιάζουν με συστάδες βρύων που προσκολλώνται στο έδαφος. Οι μακριές ταροπλέτες τους διεισδύουν σε βραχώδες έδαφος και παρέχουν άγκυρα κατά τη διάρκεια άγριων ανέμων.

Βρύα Καρίμπου χαμηλώστε στο έδαφος για να αποφύγετε τους ψυχρούς ανέμους. Είναι καλά προσαρμοσμένα σε υποστρώματα φτωχά σε θρεπτικά συστατικά.

Χλόες και καταβροχθίσεις αναπτύσσονται σε σημεία όπου το έδαφος της τούνδρας είναι καλά στραγγιζόμενο και έχει επαρκή θρεπτικά συστατικά.

ο Παλιά ο άνθρωπος του βουνού είναι ένα φωτεινό κίτρινο αγριολούλουδα που παίρνει το όνομά του από την πολύ τριχωτή του εμφάνιση. Τα μάλλινα φύλλα και τα στελέχη παρέχουν μόνωση και συγκρατούν τον άνεμο.

Αλπικά ηλιοτρόπια είναι φωτεινά κίτρινα, όπως τα αληθινά ηλιοτρόπια της οικογένειας Helianthus. Τα αλπικά κεφάλια λουλουδιών βλέπουν ανατολικά όλη την ημέρα, αντί να ακολουθούν τον ήλιο όπως κάνει ο Helianthus, ως προσαρμογή από δυνατές απογευματινές καταιγίδες που ξεδιπλώνονται δυτικά.

ο Τάιγκα βιομε έχει κάποια ομοιότητες με ο βιο τομέας tundra. Η Τάιγκα, που ονομάζεται επίσης βόρειο δάσος, είναι μια κάποτε παγετωμένη περιοχή εντός της Ευρασίας και της Βόρειας Αμερικής που έχει διατηρήσει τμήματα permafrost. Όπως και η Αρκτική τούνδρα, τα φυτά στο βιολογικό τάιγκα έχουν προσαρμοστεί σε δύσκολους χειμώνες και λίγες μέρες χωρίς να σκοτώνουν τον παγετό.

Τα φύλλα που μοιάζουν με βελόνες και οι κηρώδεις στρώσεις μειώνουν την απώλεια νερού μέσω της διαπνοής. Το σκούρο χρώμα του φυλλώματος είναι μια προσαρμογή που βοηθά στην απορρόφηση θερμότητας και στη φωτοσύνθεση. Τα δάση αγριόπευκων επιβιώνουν σε μέρη πολύ κρύα και άγονα για κωνοφόρα.

Παραδείγματα προσαρμογών φυτών:

Ερυθρελάτη, πεύκο, αλμυρίκι και έλατο ευδοκιμούν σε δροσερές θερμοκρασίες και διατηρούν νερό.

Αρκτική cottongrass μεγαλώνει σε στρώματα βρύου υδρόβιου σφάγνου.