צמחים ימיים, ימיים ויבשתיים מגוונים התפתחו הרבה לפני שדינוזאורים הסתובבו על פני כדור הארץ. מראשיתם הצנועה כאלצות חד תאיות, צמחים התפתחו עיבודים חכמים כדי לשרוד ולהתרבות גם בסביבות הקשות ביותר.
של צ'רלס דרווין תורת האבולוציה עוזר להסביר כיצד מסתגלים צמחים כתוצאה ממאפיינים גופניים והתנהגותיים תורשתיים המועברים מהורה לצאצאים.
אתה יכול למצוא מרתק דוגמאות להתאמות צמחיות כאשר משווים צמחיה ביערות גשם טרופיים וביומיות טונדרה.
מה הם ביומס?
ביומס הם אזורים בעלי אקלים וטמפרטורה דומים הכוללים צמחים ובעלי חיים ייחודיים שהסתגלו לתנאי האזור. ביומים דומים ניתן למצוא באזורים גיאוגרפיים לא רציפים.
ביומס ברחבי העולם מחולקים לקטגוריות רחבות כמו ביום המדבר, הטונדרה וביערות הגשם. הסתגלות היא דרך הטבע לעזור לאוכלוסיות בעלי חיים וצמחים לשרוד בביום מסוים.
דוגמאות לביומים:
- מִדבָּר: סוקולנטים המאגרים מים, עלים קוצניים, משקעים נמוכים, אידוי גבוה, טמפרטורות קיצוניות
- טונדרה: עצים ושיחים נמוכים, צמחים עציים קטנים, תנאים קרים, יבשים וסוערים רוב ימות השנה
- יערות גשם: ג'ונגל צפוף, צמחייה עבותה, גשם כבד, לחות גבוהה, אדמה טרופית, חסרת תזונה
- טייגה: יערות ירוקי עד, חורפים מושלגים, קרים, עונת גידול חמה וארוכה יותר מטונדרה
- יער נשיר: עצים רחבי עלים המפילים עונתיים עלים, חורפים קרים וקיצים חמים
- שטחי מרעה: מישור חסר עצים עם עשבים וצמחים עציים, מדורות, שריפות טבעיות נפוצות
- צ'פארל: חורש צפוף, לעצים יש עלים עבים וירוקי עד, מעט גשם בקיץ
- סוואנה: יערות ואדמות, עצים דלים, קיץ חם ורטוב, מחזורי אש ובצורת
מהן הסתגלות צמחית?
צמחים מכילים חומר גנטי בגרעין תאיו המועבר לדורות. בכל אוכלוסיית צמחים, יהיו מוטציות אקראיות במהלך חלוקת תאי מינית, כמו גם שינויים בהתנהגות, פיזיולוגיה ותכונות מיוחדות אחרות המעניקות לאורגניזמים מסוימים יתרון אבולוציוני.
צ'רלס דרווין הציג כי תהליך זה מוביל להתפתחות התאמות מבניות באוכלוסייה המשפרות את הכושר והכדאיות.
המינים עורכים תחרות של "הישרדות החזקים ביותר", כמתואר על ידי אבולוציוניסטים מוקדמים. לדוגמא, התאמות התנהגותיות כוללות שינה רדומה בחום בלתי נסבל או בתנאים קשים לא פחות וחזרה מאוחר יותר.
בדומה לכך, צמחי מדבר בעלים צרים מתאימים יותר לשימור מים במדבר מאשר צמחים בעלי עלים רחבים בעלי שטח פנים רחב. עם הזמן צמחים השורדים ומתרבים הופכים למין הדומיננטי באמצעות הברירה הטבעית.
אבולוציה והתאמת צמחים
צמחים לא כלי דם עם מבנים פשוטים כמו טחבים וכבד הכבד היו הצמחים הראשונים שהסתגלו לסביבה יבשתית. שרכים התפתחו בהמשך, ואחריהם נשא זרעים התעמלות כגון עצי מחט וגינקו.
פְּרִיחָה אנגיוספרמים כולל עצי פרקט, עשבים ושיחים פיתחו את היכולת לייצר זרעים סגורים בביציות מגן. חיי הצומח התרבו לאחר שצמחים פיתחו את היכולת לייצר זרעים שעברו מרחקים ארוכים ברוח.
עד מהרה גימנו-זפרם עלה על מספר אנגיוספרמות שזכו לעלייה האבולוציונית. התעמלות גופנית תלויה ברוח ובמים לצורך פיזור הזרעים; ואילו אנגיוספרמים מסתמכים על רוח ומים בתוספת מאביקים הנמשכים לפרחים ולצוף של הצמחים ההם. פרי אנגיוספרמים מספק תזונה נוספת והגנה על הזרעים.
היום, צמחים פורחים נמצאים בכל רחבי העולם. האבקה של אנגיוספרם קטנה יותר מאבקת הגימנספרם הגברית, כך שהיא יכולה להגיע לביצים מהר יותר. סוגים מסוימים של זרעים שורדים את העיכול כאשר בעלי חיים אוכלים ומפרישים את הזרעים, דבר המסייע עוד יותר להפצתם ולריבוים הרחב.
התאמות צמחים במדבר
מדבריות הם אדמות צחיחות שנשארות פרושות לאורך זמן. ללא התאמות, צמחים היו נובלים ומתים. הטמפרטורות עולות ויורדות לקיצוניות, ואזורים מסוימים מקבלים כמות גשמים שנתי בלבד. זרעים עשויים להיות רָדוּם במשך שנים לפני שיש מספיק לחות לנבוט.
צמחי מדבר נראים שונים מאוד מצמחים המצויים בביומיות אחרות בשל השיטות שהתאימו להם להשגת מים, לאגירת מים ולמניעת אובדן מים. אסטרטגיות הסתגלות ספציפיות כאלה התפתחו כדי לעזור לצמחים מדבריים להתמודד עם תנאים שאינם אוסרים לרוב האורגניזמים החיים.
דוגמאות להתאמות צמחיות:
ערב נר הלילה בעל שורש ארוך ועבה שעוזר לצמח זה להגיע לאגירת מים וחומרים מזינים. כמו קקטוסים מסוימים, גם צמח הלבלב הופך פעיל בלילה ופרחים פורחים כאשר הטמפרטורות קרירות יותר.
אורני פיניון בעלות מערכות שורש אנכיות ואופקיות המושיטות 40 מטר לשני הכיוונים כדי לספק מים. מערכות שורש נרחבות מסייעות לעץ לגדול ולייצר צנוברים אכילים בקונוסים מצופים שרף המונעים איבוד מים.
עַרעָר הם התעמלות עם מחטים חדות ומחודדות או קשקשים שעווה המותאמים להפחתת מים פחותה. שורשי ברז ארוכים עוזרים לעצים ולשיחים הללו להגיע עמוק אל תוך הסלע למים. קצב צמיחה איטי מוציא פחות אנרגיה ועוזר בשימור מים. ערערים יכולים אפילו לגזום את עצמם על ידי חיתוך מים לענף בזמני בצורת כדי להציל את העץ עצמו ממותו.
יוקה יש להם שורש ברז ארוך לגישה למקורות מים שמינים מתחרים אינם יכולים להגיע אליהם. ליוקה יש גם תהליך רבייה מסתגל עם עש היוקה שמיטיב עם מחזור החיים של שני המינים. יוקה מספקת מזון לזחלים שבוקעים לעש. העשים מתנודדים בין פרחי יוקה המטילים ביצים בשחלות צמח היוקה תוך שהם מאביקים את הצמח המארח תוך כדי.
קקטוסים הם בשרניים עם ציפוי שעווה המסייע לצמח לשמור על מים. קקטוסים פותחים את הסטומטיות שלהם בלילה כדי להפחית את אובדן המים באמצעות זרימה. שורשים רדודים מסוגלים להתרבות במהירות בנוכחות לחות. לקקטוסים יש קוצים דוקרניים במקום עלים כדי למנוע מבעלי החיים לאכול את הצמח כדי להשיג את המים המאוחסנים בחלקים של הקקטוס.
סברש בעלי עלים "שעירים" למראה המספקים בידוד מטמפרטורות קיצוניות ורוחות מדבר. העלים נשמרים לאורך כל השנה, מה שמאפשר לצמח לסנתז גם כאשר הטמפרטורה יורדת בחדות.
התאמות צמחים ביער הגשם הטרופי
יערות גשם הם חמים ולחים לאורך כל השנה. יערות גשם טרופיים מקבלים 80 עד 400 אינץ ' של גשם בשנה, שעלול להוביל לצמיחת חיידקים ופטריות, סחף קרקע, שטיפת חומרים מזינים ואיכות קרקע ירודה.
צמחי חופה גדולים יכולים לחסום את אור השמש לקרקעית היער, בעוד שצמחי החופה חייבים לעמוד באור שמש יומיומי קבוע כמעט באזורים הטרופיים. לצמחים מקומיים ביערות הגשם הטרופיים יש התאמות ספציפיות המותאמות למערכת האקולוגית הייחודית שלהם.
יערות גשם טרופיים מספקים בית גידול ליותר משני שליש מכל מיני הצמחים על פני כדור הארץ. יער הגשם הוא גם יצרן חשוב של חמצן וכיור למזהמי פחמן דו חמצני.
הצמחים מספקים גם מזון ובית גידול לציפורים ייחודיות, קופים וטורפי ג'ונגל. עצים ביער הגשם אינם זקוקים לבידוד קליפות עבות כמו עצים נשירים כדי להישאר חמים ולהחזיק במים.
* דוגמאות להתאמות צמחיות*:
אוֹכֵל בָּשָׂרצמחים כמו מלכודת הזבובים של ונוס, התאימו את היכולת לתפוס ולעכל חרקים הנמשכים לפרחיהם הצבעוניים והריחניים. צמח הכד הגדול בהרבה יכול אפילו לאכול מכרסמים קטנים או נחשים שמתקרבים מדי. צמחים אלה מייצרים מזון גם באמצעות פוטוסינתזה אך אינם תלויים בקרקע לצורך רכיבי תזונה, אלא מסתמכים על חלבונים מן החי הנצרכים.
שורשי האגף הם רכסי עצים ענקיים בבסיס עצים גדולים המסייעים בשמירה על עצים אלה. ארוך שורשי אבזר או גזע על עצים כמו מנגרובים או עצי דקל טרופיים מספקים תמיכה נוספת כאשר האדמה רטובה. היווצרות השורשים הרדודה מסייעת גם לספיגת חומרים מזינים.
סחלבים אפיפטיים השתמש בצמחים ובעצים אחרים כמשטח גדל מבלי לגרום נזק. הם מותאמים לטפס על צמחים אחרים כדי להגיע לאור השמש בחופת יער הגשם.
בעצים רבים ביער הגשם יש עלים, קליפות ופרחים שמצופים שעווה כהתאמה להתמודדות עם גשמים מוגזמים העלולים לגרום לצמיחת חיידקים ופטריות מזיקים. למבנה העלה קצה מחודד הנקרא a קצה טפטוף שמאיץ את הנגר כאשר הצמח מקבל יותר מדי מים.
חבצלות מים של אמזון הם צמחי מים ענקיים שמקורם בדרום אמריקה. ההתאמות כוללות עלים עדינים צפים חופשיים עם דוקרנים חדים בצד התחתון להגנה. פריחת פרחי שושן המים נפתחת בלילה ונמשכת רק כמה ימים.
צמחי אוויר במשפחת ברומליאד עושים עבודה מצוינת בהסרת פחמן דו חמצני אטמוספרי. צמחי אוויר משיגים לחות וחומרים מזינים מהאוויר באמצעות מערכת שורשים מותאמת הנקראת שורשי אוויר. התאמות כאלה אפשריות רק באקלים חם ולח.
התאמות צמחים בטונדרה
הארקטי והאלפיני ביונמות טונדרה הם המקומות הקרים ביותר על פני כדור הארץ. הטונדרה הארקטית משתרעת על פני קנדה, סיביר וצפון אלסקה. טונדות אלפיניות נמצאות בגובה של 11,000 עד 11,500 רגל במקומות כמו הרי הרוקי. אורגניזמים חיים דלילים באקלים הקיצוני של אנטארקטיקה.
רוב החודשים בטונדרה הם קרים וסוערים ביותר. החורף יבש ועונת הגידול של חודשי הקיץ הקרירים קצרה. ביומס של טונדרה זורמים רק 4-10 סנטימטרים של גשם מדי שנה.
מקורות המזון בקרקע הם בעיקר חנקן מחומר מתפרק יחד עם זרחן ממשקעים. אדמה חסרת תזונה מגבילה עוד יותר את סוג הצמחים שיכולים להיווצר שם בתנאים יבשים וסוערים כל כך.
דוגמאות להתאמות צמחיות:
פרחים ארקטיים ושיחים גמדים בעלי מערכת שורשים רדודה לספיגת חומרים מזינים מעל קו הפרמפרוסט. מינים רבים צומחים זה לזה לחום. העלים שלהם יכולים לעשות פוטוסינתזה בטמפרטורות נמוכות. דוגמאות לצמחייה הארקטית כוללות ערבות, פרגים וסקספראג 'סגול. לא הרבה גדל באנטארקטיקה קרה וקפואה למעט אזוב וחזזיות.
צמחי כרית דומים לגושי אזוב הנצמדים לקרקע. גפן הארוך שלהם חודר לאדמה סלעית ומספק עוגן ברוחות עזות.
אזובי קריובו לצמוח נמוך לקרקע כדי למנוע את הרוחות המצמררות. הם מותאמים היטב למצעים דלי תזונה.
דשא ושקעים לגדול במקומות בהם אדמת הטונדרה מנוקזת היטב ויש בה חומרים מזינים מספקים.
ה זקן-ההר הוא פרח בר צהוב בוהק שמקבל את שמו מהמראה שעיר מאוד למראה. עלים וגבעולי צמר מספקים בידוד וחוצצים את הרוח.
חמניות אלפיניות צהובים בוהקים כמו החמניות האמיתיות של משפחת הליאנטוס. ראשי פרחים אלפיניים פונים מזרחה לאורך כל היום, במקום לעקוב אחר השמש כמו שעושה הליאנטוס, כהסתגלות מסופות רעמים חזקות אחר הצהריים המתגלגלות מערבה.
התאמות צמחים בטייגה
ה ביגה טייגה יש כמה דמיון ל ה ביונמה של טונדרה. הטייגה, המכונה גם יער בוריאלי, הוא אזור שקרח פעם בתוך אירואסיה וצפון אמריקה ששמר טלאים של פרפרוסט. כמו הטונדרה הארקטית, גם צמחים בביום הטאיגה הסתגלו לחורפים קשים ולימים ספורים מבלי להרוג כפור.
עלים דמויי מחט ומעילים שעוותיים מפחיתים את אובדן המים באמצעות זרימה. עלווה בצבע כהה היא הסתגלות המסייעת בספיגת חום ופוטוסינתזה. יערות לארץ שורדים במקומות קרים ועקרים מדי עבור עצי מחט.
דוגמאות להתאמות צמחיות:
אשוחית, אורן, תמרה ואשוח לשגשג בטמפרטורות קרירות ולשמור על מים.
קוטונג דשא ארקטי גדל על מחצלות של טחב ספגנום מימי.