Növényi adaptációk: sivatag, trópusi esőerdők, Tundra

A változatos tengeri, vízi és szárazföldi növények jóval azelőtt fejlődtek ki, hogy a dinoszauruszok bebarangolták volna a Földet. Szerény kezdetektől kezdve, mint egysejtű algák, a növények okos adaptációkat fejlesztettek ki, hogy túlélhessék és szaporodhassanak a legkeményebb környezetben is.

Charles Darwiné evolúcióelmélete segít megmagyarázni, hogyan fordulnak elő a növényi adaptációk az öröklött fizikai és viselkedési jellemzők eredményeként a szülőtől az utódokig.

Lenyűgöző lehet növény adaptációk példái a sivatagi, trópusi esőerdők és tundra biomok növényzetének összehasonlításakor.

Biomák hasonló éghajlatú és hőmérsékletű területek, amelyek jellegzetes növényekkel és állatokkal rendelkeznek, amelyek alkalmazkodtak a régió adottságaihoz. Hasonló biomok találhatók megszakítás nélküli földrajzi területeken.

A biómák szerte a világon széles kategóriákra vannak felosztva, mint például a sivatag, a tundra és az esőerdők biomjai. Az adaptációk a természet egyik módja az állat- és növénypopulációk életben maradásának elősegítésében egy adott biomban.

Példák biomokra:

• Sivatag: pozsgás növények, amelyek vizet, tüskés leveleket, alacsony csapadékmennyiséget, magas párolgást és extrém hőmérsékleteket tárolnak 
• Tundra: alacsony fák és cserjék, kis fás szárú növények, hideg, száraz, szeles körülmények az év nagy részében
• Esőerdő: sűrű dzsungel, buja növényzet, heves esőzés, magas páratartalom, trópusi, tápanyaghiányos talaj
• Tajga: örökzöld erdők, havas, hideg tél, melegebb és hosszabb tenyészidőszak, mint a tundrában
• Lombhullató erdő: széles levelű fák, amelyek szezonálisan ejtik a leveleket, hideg tél és forró nyár
• Gyepek: fák nélküli síkság füvekkel és fás szárú növényekkel, kiszáradt, természetes tűzesetek gyakori
• Törpe örökzöld tölgy: sűrű erdő, a fáknak vastag, örökzöld levelei vannak, nyáron kevés az eső
• Savannah: erdők és gyepek, szűkös fák, meleg és nedves nyarak, tűz- és szárazságciklusok

A növények sejtjeik magjában genetikai anyagot tartalmaznak, amely generációkon keresztül továbbjut. Bármely növény populációban lesz véletlenszerű mutációk ivarsejt-osztódás során, valamint a viselkedés, a fiziológia és az egyéb sajátosságok variációi, amelyek bizonyos élőlényeknek evolúciós élt kölcsönöznek.

Charles Darwin azt állította, hogy ez a folyamat olyan strukturális adaptációk fejlődéséhez vezet egy populációban, amelyek javítják az erőnlétet és az életképességet.

A fajok a „legjobbak túlélésének” versenyét rendezik, amint azt a korai evolucionisták leírják. Például a viselkedési adaptációk magukban foglalják az alvás elviselhetetlen meleg vagy hasonlóan nehéz körülmények között történő visszatérését és a későbbi visszatérést.

Hasonlóképpen, sivatagi növények keskeny levelűek jobban alkalmasak a víz visszatartására a sivatagban, mint a széles levelű, széles felületű növények. Az idő múlásával a túlélő és szaporodó növények a természetes szelekció révén domináns fajokká válnak.

Az egyszerű szerkezetű nem vaszkuláris növények, mint a moha és a májfű, elsőként alkalmazkodtak a szárazföldi környezethez. A páfrányok fejlődtek tovább, majd a magvetés következett gymnosperms mint a tűlevelűek és a ginkgo.

Virágzás orrszívók beleértve a keményfákat, a füveket és a cserjéket, kialakult az a képesség, hogy védő petesejtekbe zárt magokat hozzanak létre. A növényi élet elszaporodott, miután a növények kifejlesztették a képességüket magokat termelni hogy nagy távolságokat tett meg a szélben.

A gymnospermiumok száma hamarosan meghaladta az evolúciós felsőbbrendű orrszárnyakat. A gymnospermák a szél és a víz függvényében függnek a magok elterjedéséhez; mivel az orsócsípők a szélre és a vízre, valamint a beporzókra támaszkodnak, amelyeket vonzanak az adott növények virágai és nedűje. Az orrszívók gyümölcse extra táplálékot és védelmet nyújt a magoknak.

Ma, virágzó növények világszerte mindenütt jelen vannak. Az angiosperm pollen kisebb, mint a férfi gymnosperm pollen, ezért gyorsabban érheti el a petesejteket. Egyes magfajták túlélik az emésztést, amikor az állatok megeszik és kiválasztják a magokat, ami tovább segíti széleskörű elterjedését és szaporodását.

A sivatagok száraz területek, amelyek hosszú ideig kiszáradnak. Alkalmazkodás nélkül a növények elsorvadnak és elpusztulnak. A hőmérséklet a szélsőségekre emelkedik és esik, és egyes régiókban akár 10 hüvelyk éves csapadék is érkezik. A magok lehetnek alvó évekig, mielőtt elegendő nedvesség lenne kihajtani.

A sivatagi növények nagyon különböznek a más biomákban található növényektől a víz megszerzéséhez, a víz tárolásához és a vízvesztés megakadályozásához alkalmazott módszerek miatt. Ilyen speciális adaptív stratégiák alakultak ki, amelyek segítik a sivatagi növényeket a legtöbb élő organizmus számára barátságtalan körülmények között való megbirkózásban.

Példák növényi adaptációkra:

Esti kankalin hosszú, vastag gyökérgyökérrel rendelkezik, amely segít ennek a növénynek elérni és tárolni a vizet és a tápanyagokat. Néhány kaktuszhoz hasonlóan a kankalin növény éjszaka is aktívvá válik, és a virágok hűvösebb hőmérsékleten virágoznak.

Pinyon fenyők függőleges és vízszintes gyökérzetük van, amelyek mindkét irányban 40 lábnyira nyúlnak a víz biztosításához. A kiterjedt gyökérrendszerek elősegítik a fa növekedését és ehető fenyőmagokat termelnek gyantával bevont kúpokban, amelyek megakadályozzák a vízvesztést.

Boróka olyan éles, hegyes tűkkel vagy viaszos pikkelyekkel rendelkező tornatermelők, amelyek kisebb vízveszteséghez vannak igazítva. A hosszú csapgyökerek segítenek ezeknek a fáknak és cserjéknek mélyen az alapkőzetbe jutni vízért. A lassú növekedési ráta kevesebb energiát költ, és segít megőrizni a vizet. A borókák akár önmetszeni is tudnak, ha aszály idején levágják a vizet egy ágra, hogy megmentsék a fát a pusztulástól.

Jukka hosszú csapgyökérrel rendelkezik ahhoz a vízforráshoz való hozzáféréshez, amelyet a versengő fajok nem tudnak elérni. A Yuccának adaptív szaporodási folyamata van a yucca lepkével is, amely kölcsönösen előnyös mindkét faj életciklusának. A Yucca táplálékot biztosít a lepkékbe kikelő hernyók számára. A lepkék a jukkavirágok között repkednek, amelyek tojást raknak a yucca növény petefészkébe, miközben beporozzák a gazdanövényt.

Kaktuszok pozsgás növények viaszos bevonattal, amely segíti a növény vízvisszatartását. A kaktuszok éjszaka kinyitják sztómáikat, hogy a transzpiráció révén csökkentsék a vízveszteséget. A sekély gyökerek nedvesség jelenlétében képesek gyorsan szaporodni. A kaktuszok tüskés tüskékkel rendelkeznek levelek helyett, hogy az állatok ne essék meg a növényt, hogy megkapják a kaktusz egyes részeiben tárolt vizet.

Sagebrush „szőrös” külsejű leveleik vannak, amelyek szigetelést nyújtanak a szélsőséges hőmérsékletektől és a sivatagi szélektől. A levelek egész évben megmaradnak, ami lehetővé teszi a növény fotoszintetizálását akkor is, ha a hőmérséklet erősen csökken.

Trópusi esőerdő melegek és párásak egész évben. Trópusi esőerdők kapnak 80–400 hüvelyk évi eső, ami baktériumok és gombák növekedéséhez, talajerózióhoz, tápanyagok kimosódásához és rossz talajminőséghez vezethet.

A nagyméretű lombkorona növények elzárhatják a napfényt az erdő talajáig, míg a lombkorona növényeknek szinte állandó napi napfénynek kell ellenállniuk a trópusokon. A trópusi esőerdők őshonos növényeinek egyedi adaptációi egyedi ökoszisztémájukhoz igazodnak.

A trópusi esőerdők a Föld összes növényfajának több mint kétharmadának adnak élőhelyet. Az esőerdők emellett fontos oxigéntermelők és szén-dioxid-szennyező anyagok elnyelői.

A növények táplálékot és élőhelyet biztosítanak egyedülálló madaraknak, majmoknak és dzsungelragadozóknak is. Az esőerdő fáinak nincs szükségük a vastag kéreg hőszigetelésére, mint a lombhullató fák, hogy melegen maradjanak és tartsák a vizet.

* Példák növényi adaptációkra*:

Húsevőnövények mint a Vénusz légycsapdája, adaptálták a rovarok megfogásának és emésztésének képességét, amelyeket színes, illatos virágaik vonzanak. A jóval nagyobb kancsóüzem akár a túl közel kerülő kis rágcsálókat vagy kígyókat is megeheti. Ezek a növények fotoszintézissel is előállítják az ételt, de tápanyagok tápanyagától nem függenek a talajtól, ehelyett az elfogyasztott állati fehérjékre támaszkodnak.

Támogató gyökerek hatalmas fás gerincek a nagy fák tövében, amelyek segítenek ezeknek a fáknak egyenesben tartásában. Hosszú támasz vagy gólyaláb gyökerek az olyan fákon, mint a mangrove vagy a trópusi pálmafák, további támogatást nyújtanak, ha a talaj nedves. A sekély gyökérképződés segíti a tápanyagok felszívódását is.

Vízkeresztes orchideák használjon más növényeket és fákat növekvő felületként, anélkül, hogy kárt okozna. Alkalmasak más növények felmászására, hogy elérjék a napfényt az esőerdők lombkoronájában.

Az esőerdő számos fájának levelei, kérge és virágai viaszbevonattal vannak ellátva a túlzott esőzések kezeléséhez, amelyek káros baktériumok és gombák növekedését idézhetik elő. A levélszerkezetnek hegyes vége van, az úgynevezett a csepegtető hogy felgyorsítja a lefolyást, amikor az üzem túl sok vizet kap.

Amazonas tavirózsa Dél-Amerikában őshonos óriási vízi növények. Az adaptációk közé tartoznak a finom, szabadon lebegő levelek, az alján éles tüskékkel a védelem érdekében. A tavirózsa virágai éjszaka nyílnak ki, és csak pár napig tartanak.

Légi növények a Bromeliad családban kiváló munkát végez a légköri szén-dioxid eltávolításával. A légi növények nedvességet és tápanyagokat nyernek a levegőből egy adaptált gyökérrendszerrel, az úgynevezett léggyökerekkel. Ilyen alkalmazkodás csak meleg, párás éghajlaton lehetséges.

Az Északi-sark és az Alpok tundra biomák a leghidegebb helyek a Földön. Az északi-sarki tundra Kanadában, Szibériában és Alaszka északi részén húzódik. Az alpesi tundrák a 11 000–11 500 láb olyan helyeken, mint a Sziklás-hegység. Az élő szervezetek ritkák az Antarktisz szélsőséges éghajlatán.

A legtöbb hónap a tundrában rendkívül hideg és szeles. A tél száraz, a hűvös nyári hónapok vegetációs ideje rövid. A Tundra biomok csak évente 4-10 hüvelyk esőt kapnak.

A talaj tápanyagforrásai elsősorban a lebomló anyag nitrogénje és a csapadékból származó foszfor. A tápanyaghiányos talaj tovább korlátozza a növények típusát, amelyek ilyen száraz, szeles körülmények között települhetnek oda.

Példák növényi adaptációkra:

Sarkvidéki virágok és törpebokrok sekély gyökérrendszerrel rendelkezik a tápanyagok felszívására az örökfagy vonala felett. Sok faj nő egymáshoz közel a melegség érdekében. Leveleik alacsony hőmérsékleten fotoszintetizálhatnak. A sarkvidéki növényzet példái közé tartozik fűzfa, mák és lila szaxifág. A hideg, jeges Antarktiszon nem sok nő, kivéve a mohát és a zuzmót.

Párna növények hasonlítanak a földbe tapadt mohacsomókra. Hosszú gyökereik behatolnak a sziklás talajba, és heves szél esetén horgonyt biztosítanak.

Caribou mohák nőjön alacsonyan a földig, hogy elkerülje a dermesztő szelet. Jól alkalmazkodnak a tápanyagban szegény szubsztrátokhoz.

Fű és sás olyan helyeken nőnek, ahol a tundra talaj jól elvezetett és megfelelő tápanyagokkal rendelkezik.

A A hegy öregje egy élénk sárga vadvirág, amely nevét nagyon szőrös megjelenéséről kapta. A gyapjas levelek és szárak szigetelést nyújtanak, és pufferelik a szelet.

Alpesi napraforgó élénk sárgák, mint a Helianthus család igazi napraforgói. Az alpesi virágfejek egész nap kelet felé néznek, ahelyett, hogy a napot követnék, mint Helianthus, a nyugat felől gördülő erős délutáni zivatarok adaptációjaként.

A tajga életközösség van néhány hasonlóságok a tundra biom. A tajga, más néven boreális erdő, egy valaha eljegesedett terület Eurázsián és Észak-Amerikán belül, amely megőrizte örökfagy. Az északi-sarki tundrához hasonlóan a tajga bióm növényei is alkalmazkodtak a nehéz télekhez és néhány napig, anélkül, hogy megölnék a fagyot.

A tűszerű levelek és viaszos kabátok csökkentik a vízveszteséget a transzpiráció révén. A sötét színű lombozat olyan adaptáció, amely elősegíti a hőelnyelődést és a fotoszintézist. A vörösfenyőerdők a tűlevelűek számára túl hideg és kopár helyeken túlélnek.

Példák növényi adaptációkra:

Luc, fenyő, tamarack és fenyő hűvös hőmérsékleten boldogulni és visszatartani a vizet.

Északi-sarki gyep a vízi sphagnum moha szőnyegén nő.