Taimekohandused: kõrb, troopiline vihmamets, Tundra

Mitmekesised mere-, vee- ja maismaataimed arenesid juba ammu enne seda, kui dinosaurused Maal ringi kolasid. Alates tagasihoidlikust algusest kui üherakulised vetikad on taimedel arenenud nutikad kohanemisviisid, et ellu jääda ja paljuneda ka kõige karmimates keskkondades.

Charles Darwini oma evolutsiooniteooria aitab selgitada, kuidas taime kohanemine toimub vanematelt järglastele päranduvate pärilike füüsiliste ja käitumuslike omaduste tagajärjel.

Võite leida põnev näited taimede kohanemisest kui võrrelda taimestikku kõrbes, troopilises vihmametsas ja tundra bioomides.

Bioomid on sarnase kliima ja temperatuuriga piirkonnad, millel on iseloomulikud taimed ja loomad, kes on kohanenud piirkonna tingimustega. Sarnaseid bioome võib leida katkendlikest geograafilistest piirkondadest.

Bioomid kogu maailmas on jagatud laiadesse kategooriatesse nagu kõrb, tundra ja vihmametsade bioom. Kohandamised on looduse viis aidata looma- ja taimepopulatsioonidel konkreetses bioomis ellu jääda.

Bioomide näited:

• Kõrb: sukulendid, mis hoiavad vett, okkalisi lehti, vähe sademeid, kõrge aurustumine, äärmuslikud temperatuurid 
• Tundra: madalad puud ja põõsad, väikesed puittaimed, külmad, kuivad, tuulised olud suurema osa aastast
• Vihmamets: tihe džungel, lopsakas taimestik, tugev vihm, kõrge õhuniiskus, troopiline, toitainete puudusega muld
• Taiga: igihaljad metsad, lumised, külmad talved, soojem ja pikem kasvuperiood kui tundra
• Heitlehine mets: laialehised puud, mis hooajaliselt langevad lehti, külmad talved ja kuum suvi
• Rohumaad: puudeta tasandik rohttaimede ja puittaimedega, kuivanud, levinud looduslikud tulekahjud
• Chaparral: tihe metsamaa, puudel on paksud, igihaljad lehed, suvel on vähe vihma
• Savannah: metsamaad ja rohumaad, vähesed puud, suved on kuumad ja märjad, tule- ja põuatsüklid

Taimed sisaldavad rakkude tuumas geneetilist materjali, mis kandub edasi põlvkondade kaupa. Igas taimepopulatsioonis on juhuslikud mutatsioonid sugurakkude jagunemise ajal, samuti käitumise, füsioloogia ja muude eripärade variatsioonid, mis annavad teatud organismidele evolutsioonilise serva.

Charles Darwin väitis, et see protsess viib populatsioonis struktuuriliste kohanduste arenguni, mis parandavad vormi ja elujõulisust.

Liigid korraldavad varaste evolutsionistide kirjeldatud võistluse “kõige paremate ellujäämine”. Näiteks käitumisharjumused hõlmavad talumatul kuumusel või sama rasketes tingimustes uinumist ja hiljem naasmist.

Samamoodi kõrbetaimed kitsaste lehtedega sobivad kõrbes vett hoidma kui laia lehega taimed, millel on lai pind. Aja jooksul muutuvad ellujäänud ja paljunevad taimed loodusliku valiku kaudu domineerivaks liigiks.

Lihtsa struktuuriga mittevaskulaarsed taimed nagu samblad ja maksavitsad olid esimesed taimed, kes kohanesid maapealse keskkonnaga. Järgmisena arenesid sõnajalad, millele järgnes seemnete kandmine võimlemisspermid nagu okaspuud ja hõlmikpuu.

Õitsemine angiospermid sealhulgas lehtpuid, heintaimi ja põõsaid arenes võime valmistada seemneid, mis olid suletud kaitsvatesse munarakkudesse. Taimeelu vohas pärast seda, kui taimedel tekkis võime toota seemneid mis läbis pikki vahemaid tuules.

Gymnospermide arv oli peagi üle kaarjaspermidest, mis saavutasid evolutsioonilise ülekaalu. Gymnospermid sõltuvad seemnete levimiseks tuulest ja veest; arvestades, et angiospermid tuginevad tuulele ja veele ning tolmeldajatele, keda köidavad selle taime õied ja nektar. Kaarjaspermide viljad pakuvad seemnetele lisatoitumist ja kaitset.

Täna õistaimed on kõikjal maailmas levinud. Angiospermi õietolm on väiksem kui meessoost spermatosoidide õietolm, nii et see jõuab munadeni kiiremini. Mõni tüüpi seemned jäävad seedimise ajal ellu, kui loomad söövad ja väljutavad seemneid, mis veelgi soodustab nende laialdast levikut ja vohamist.

Kõrbed on kuivad maad, mis jäävad pikaks ajaks kuivama. Ilma kohanemisteta taimed närtsiksid ja sureksid. Temperatuur tõuseb ja langeb äärmusesse ning mõnes piirkonnas sajab aastas vaid 10 tolli sademeid. Seemned võivad olla uinunud aastaid, enne kui tärkamiseks on piisavalt niiskust.

Kõrbetaimed näevad välja väga erinevad teistes bioomides leiduvatest taimedest meetodite tõttu, mida nad on kohendanud vee saamiseks, vee säilitamiseks ja veekadude ärahoidmiseks. Sellised spetsiifilised kohanemisstrateegiad on välja töötatud, et aidata kõrbetaimedel toime tulla enamiku elusorganismide jaoks ebasobivate tingimustega.

Näited taimede kohandustest:

Õhtune priimula on pika ja paksu juurtega, mis aitab sellel taimel jõuda ja varuda vett ja toitaineid. Nagu mõned kaktused, aktiveerub priimula taim öösel ja lilled õitsevad, kui temperatuur on jahedam.

Pinyoni männid on vertikaalsed ja horisontaalsed juurtesüsteemid, mis ulatuvad vee saamiseks 40 jalga mõlemas suunas. Ulatuslikud juursüsteemid aitavad puul kasvada ja toota vaiguga kaetud koonustes söödavaid männipähkleid, mis hoiavad ära veekao.

Kadakas on teravate, teravate okastega või vahakujuliste soomustega võimlemisspermid, mis on kohandatud väiksema veekao saavutamiseks. Pikad kraanijuured aitavad neil puudel ja põõsastel vee saamiseks sügavale aluspõhja. Aeglane kasvukiirus kulutab vähem energiat ja aitab vett säilitada. Kadakad saavad isegi ise kärpida, lõigates põua ajal vett oksale, et puu ennast suremise eest säästa.

Yucca omama pikka kraanijuurt, et pääseda ligi veeallikatele, kuhu konkureerivad liigid ei pääse. Yuccal on ka yucci-koiga kohanemisvõimeline paljunemisprotsess, mis on mõlema liigi elutsüklile vastastikku kasulik. Yucca annab toitu koideks kooruvatele röövikutele. Koid lendlevad yucca lillede vahel, munedes yucca taime munasarjadesse, tolmeldades samal ajal peremeestaime.

Kaktused on vahakattega sukulendid, mis aitavad taimel vett hoida. Kaktused avavad öösel oma stomaadid, et vähendada veekadu transpiratsiooni teel. Madalad juured on niiskuse juuresolekul võimelised kiiresti paljunema. Kaktustel on lehtede asemel okkalised okkad, et loomad ei sööks taime, et saada vett, mida hoitakse kaktuse osades.

Sagebrush on "karvase" välimusega lehed, mis pakuvad isolatsiooni äärmuslike temperatuuride ja kõrbetuule eest. Lehti hoitakse aastaringselt, mis võimaldab taimel fotosünteesida ka siis, kui temperatuur järsult langeb.

Troopilised vihmametsad on aastaringselt soojad ja niisked. Troopilised vihmametsad saavad 80 kuni 400 tolli vihma aastas, mis võib põhjustada bakterite ja seente kasvu, mulla erosiooni, toitainete leostumist ja halba mulla kvaliteeti.

Suured kattetaimed võivad blokeerida päikesevalguse metsaalusele, samas kui need võrataimed peavad troopikas taluma peaaegu pidevat igapäevast päikesevalgust. Troopiliste vihmametsade põlistaimedel on kohandatud nende ainulaadse ökosüsteemi järgi.

Troopilised vihmametsad annavad elupaiga enam kui kahele kolmandikule kõigist Maa taimeliikidest. Vihmamets on ka oluline hapniku tootja ja süsinikdioksiidi saasteainete valamu.

Taimed pakuvad toitu ja elupaika ka ainulaadsetele lindudele, ahvidele ja džunglikiskjatele. Vihmametsas olevad puud ei vaja sooja hoidmiseks ja veest kinnihoidmiseks isoleerivat paksu koort nagu lehtpuud.

* Näited taimede kohandustest*:

Kiskjadtaimed nagu Veenuse kärbsepüünis, on kohandanud võimet püüda ja seedida putukaid, keda tõmbavad nende värvilised ja lõhnavad õied. Palju suurem kannutaim võib süüa isegi väikeseid närilisi või madusid, kes lähevad liiga lähedale. Need taimed teevad toitu ka fotosünteesi teel, kuid ei sõltu toitainete pinnasest, tuginedes hoopis tarbitud loomsetele valkudele.

Tugijuured on suurte puude põhjas suured puittaimed, mis aitavad neid puid püsti hoida. Pikk tugi- või kiiljuured puudel nagu mangroovid või troopilised palmipuud pakuvad lisatoetust siis, kui muld on märg. Madal juurte moodustumine aitab kaasa ka toitainete imendumisele.

Epifüütilised orhideed kasutada teisi taimi ja puid kasvupinnana, kahjustamata. Nad on kohandatud ronima teistest taimedest üles, et jõuda päikesevalguseni vihmametsade lehestikus.

Paljudel vihmametsa puudel on lehed, koor ja õied, mis on vahakattega kohandatud kohanemiseks liigsete sademete käsitlemiseks, mis võivad põhjustada kahjulike bakterite ja seente kasvu. Lehestruktuuril on terav ots, mida nimetatakse a tilguti ots see kiirendab äravoolu, kui taim saab liiga palju vett.

Amazonase vesiroosid on Lõuna-Ameerikast pärit hiiglaslikud veetaimed. Kohanduste hulka kuuluvad õrnad vabalt hõljuvad lehed, mille alaküljel on teravad nõelad kaitseks. Vesirooside lilled õitsevad öösel ja kestavad vaid paar päeva.

Õhutaimed perekonnas Bromeliad teevad atmosfääri süsinikdioksiidi eemaldamisel suurepärast tööd. Õhutaimed saavad õhust niiskust ja toitaineid, kasutades selleks kohandatud juurestikku, mida nimetatakse õhujuurteks. Sellised kohandused on võimalikud ainult sooja ja niiske kliima tingimustes.

Arktika ja Alpid tundra bioomid on kõige külmemad kohad Maal. Arktika tundra ulatub üle Kanada, Siberi ja Alaska põhjaosa. Alpide tundraid leidub 11 000–11 500 jalga sellistes kohtades nagu Kaljumäed. Elusorganisme on Antarktika äärmuslikus kliimas vähe.

Enamik tundra tunde on äärmiselt külm ja tuuline. Talv on kuiv ja jahedate suvekuude kasvuperiood lühike. Tundra bioomid saavad aastas ainult 4–10 tolli vihma.

Mullatoitainete allikateks on peamiselt laguneva aine lämmastik koos sademete fosforiga. Toitainetevaene pinnas piirab veelgi taimeliiki, mis võib sellistes kuivades ja tuulistes tingimustes sinna asuda.

Näited taimede kohandustest:

Arktika lilled ja kääbuspõõsad omama madalat juurestikku, et toitaineid imada igijääjoone kohal. Paljud liigid kasvavad sooja saamiseks üksteise lähedal. Nende lehed võivad madalal temperatuuril fotosünteesida. Arktika taimestiku näited hõlmavad järgmist pajud, moonid ja lillakas saksafrag. Külmas ja jäises Antarktikas ei kasva kuigi palju, välja arvatud sammal ja samblikud.

Padjataimed meenutavad maapinnale klammerduvaid samblakamakaid. Nende pikad juured juurduvad kivises pinnases ja annavad tugeva tuule korral ankru.

Caribou samblad kasvama madalale maapinnale, et vältida jahutavat tuult. Nad on hästi kohandatud toitainetevaestele substraatidele.

Heintaimed ja niidud kasvavad kohtades, kus tundra pinnas on hästi kuivendatud ja sisaldab piisavalt toitaineid.

The Mäe vanamees on erekollane metsalill, mis on oma nime saanud väga karvase välimusega. Villased lehed ja varred pakuvad isolatsiooni ja puhuvad tuult.

Alpide päevalilled on erekollased nagu Helianthuse perekonna tõelised päevalilled. Alpide lillepead on kogu päeva ida poole, selle asemel, et järgida päikest nagu Helianthus, kui kohanemist läänest välja veerevatest tugevatest pärastlõunast.

The taiga bioom on mõned sarnasused tundra bioom. Taiga, mida nimetatakse ka boreaalne mets, on kunagine jäätunud ala Euraasias ja Põhja - Ameerikas, kuhu on jäänud igikelts. Sarnaselt Arktika tundrale on taiga bioomi taimed kohanenud raskete talvedega ja väheste päevadega, ilma härmatist tapmata.

Nõelataolised lehed ja vahased mantlid vähendavad veekadu hingamise kaudu. Tumedat värvi lehestik on kohanemine, mis aitab soojuse imendumisel ja fotosünteesil. Lehisemetsad püsivad okaspuude jaoks liiga külmades ja viljatutes kohtades.

Näited taimede kohandustest:

Kuusk, mänd, tamarakk ja kuusk areneda jahedas temperatuuris ja hoida vett.

Arktika puuvillane kasvab vee sfagnum-sambla mattidel.