მცენარეთა ადაპტაცია: უდაბნო, ტროპიკული ტროპიკული ტყე, ტუნდა

მრავალფეროვანი საზღვაო, წყლისა და ხმელეთის მცენარეები განვითარდა დინოზავრების დედამიწაზე გაცილებით ადრე. თავმდაბალი დასაწყისიდან, როგორც ერთუჯრედიან წყალმცენარეებს, მცენარეებმა განვითარდნენ ჭკვიან ადაპტაციაში, რომ გადარჩნენ და გამრავლდნენ უმძიმეს გარემოცვაში.

ჩარლზ დარვინის ევოლუციის თეორია ეხმარება ახსნას, თუ როგორ ხდება მცენარის ადაპტაცია მემკვიდრეობით მიღებული ფიზიკური და ქცევითი მახასიათებლების შედეგად, მშობლიდან შთამომავლებზე.

შეგიძლიათ მომხიბლავი აღმოჩნდეთ მცენარეთა ადაპტაციის მაგალითები უდაბნოში, ტროპიკულ ტროპიკულ ტყეებსა და ტუნდრას ბიომეს მცენარეების შედარებისას.

ბიომები მსგავსი კლიმატისა და ტემპერატურის ადგილებია, რომლებსაც აქვთ გამორჩეული მცენარეები და ცხოველები, რომლებიც ადაპტირებულნი არიან რეგიონის პირობებში. მსგავსი ბიომები გვხვდება შეწყვეტილ გეოგრაფიულ ადგილებში.

ბიომები მთელ მსოფლიოში იყოფა ფართო კატეგორიებად, როგორიცაა უდაბნო, ტუნდრა და ტროპიკული ტყეების ბიომი. ადაპტაცია არის ბუნების გზა ცხოველებისა და მცენარეების პოპულაციების დასახმარებლად კონკრეტულ ბიომში.

ბიომების მაგალითები:

• Უდაბნო: succulents, რომელიც ინახავს წყალს, spiny ფოთლები, დაბალი ნალექი, მაღალი აორთქლება, ექსტრემალური ტემპერატურა 
• თუნდრა: დაბალი ხეები და ბუჩქები, პატარა ხის მცენარეები, ცივი, მშრალი, ქარიანი პირობები წლის უმეტეს პერიოდში
• წვიმის ტყე: მკვრივი ჯუნგლები, აყვავებული მცენარეულობა, ძლიერი წვიმა, მაღალი ტენიანობა, ტროპიკული, საკვები ნივთიერებების დეფიციტი ნიადაგი
• ტაიგა: მარადმწვანე ტყეები, თოვლიანი, ცივი ზამთარი, თბილი და გრძელი მზარდი სეზონი, ვიდრე tundra
• Ფოთლოვანი ტყე: ფართო ფოთლების ხეები, რომლებიც სეზონურად ყრიან ფოთლებს, ცივ ზამთარს და ცხელ ზაფხულს
• სათიბები: უშედეგო ვაკე ბალახებით და ხის მცენარეებით, მშრალი, ბუნებრივი ხანძრები
• ჩაპარალი: ხშირი ტყე, ხეებს აქვთ სქელი, მარადმწვანე ფოთლები, მცირე წვიმა ზაფხულში
• სავანა: ტყეები და სათიბები, მწირი ხეები, ზაფხული არის ცხელი და სველი, ხანძრისა და გვალვის ციკლი

მცენარეები შეიცავს უჯრედების ბირთვში გენეტიკურ მასალას, რომელიც თაობებს გადაეცემა. მცენარეთა ნებისმიერ პოპულაციაში იქნება შემთხვევითი მუტაციები გამეტური უჯრედების დაყოფის დროს, ასევე ქცევის, ფიზიოლოგიის და სხვა განსაკუთრებული მახასიათებლების ვარიაციები, რომლებიც გარკვეულ ორგანიზმებს ევოლუციურ ზღვარს ანიჭებს.

ჩარლზ დარვინი მიიჩნევს, რომ ეს პროცესი იწვევს პოპულაციაში სტრუქტურული ადაპტაციის განვითარებას, რაც აუმჯობესებს ფიტნესსა და სიცოცხლისუნარიანობას.

სახეობები ატარებენ კონკურსს "ყველაზე უკეთ გადარჩენისთვის", როგორც ეს აღწერილი აქვთ ადრეულ ევოლუციონისტებს. მაგალითად, ქცევით ადაპტაციებში შედის აუტანელი სიცხეების ან თანაბრად რთული პირობების მიძინება და მოგვიანებით დაბრუნება.

ანალოგიურად, უდაბნოს მცენარეები ვიწრო ფოთლებით უფრო შესაფერისია წყლის შესაკავებლად უდაბნოში, ვიდრე ფართო ფოთლების მქონე მცენარეები, რომლებსაც აქვთ ფართო ზედაპირი. დროთა განმავლობაში, მცენარეები, რომლებიც გადარჩებიან და მრავლდებიან, დომინანტური სახეობა ხდება ბუნებრივი გადარჩევის გზით.

არა სისხლძარღვოვანი მცენარეები მარტივი სტრუქტურით, როგორიცაა ხავსები და ღვიძლის მცენარეები, პირველი მცენარეები იყვნენ, რომლებიც ადაპტირდნენ ხმელეთის გარემოში. გვიმრები შემდეგ განვითარდა, რასაც მოჰყვა თესლის მომტანი ტანვარჯიშები როგორიცაა წიწვოვანი მცენარეები და გინგო.

ყვავილობა ანგიოსპერმებს ხის ხის, ბალახებისა და ბუჩქების ჩათვლით, ჩამოყალიბდა დამცავი კვერცხუჯრედებში თესლის დამზადების შესაძლებლობა. მცენარეთა სიცოცხლე მრავლდება მას შემდეგ, რაც მცენარეებმა განავითარეს უნარი აწარმოოს თესლი რომ დიდ მანძილზე გადიოდა ქარში.

გიმნასპერმა მალე გაიარა ანგიოსპერმებმა, რომლებმაც ევოლუციური უპირატესობა მოიპოვეს. Gymnosperms დამოკიდებულია ქარზე და წყალზე თესლის დასაშლელად; ვინაიდან, ანგიოსპერმენებს ეყრდნობა ქარი და წყალი და პლანი, რომლებიც იზიდავს მცენარეთა ყვავილებს და ნექტარს. ანგიოსპერმუსის ნაყოფი უზრუნველყოფს თესლის დამატებით კვებას და დაცვას.

დღეს, ყვავილოვანი მცენარეები ყველგან არიან ყველგან მთელ მსოფლიოში. ანგიოსპერმული მტვრიანა უფრო მცირეა, ვიდრე მამაკაცის გიმნასპერმის მტვერი, ამიტომ მას შეუძლია უფრო სწრაფად მიაღწიოს კვერცხუჯრედებს. ზოგიერთი სახის თესლი საჭმლის მონელებას გადაურჩება, როდესაც ცხოველები ჭამენ და გამოყოფენ თესლს, რაც შემდგომ ხელს უწყობს მათ ფართო განაწილებას და გამრავლებას.

უდაბნოები არის მშრალი მიწები, რომლებიც დროის დიდ მონაკვეთში მშრალი რჩება. ადაპტაციის გარეშე მცენარეები ხმებოდა და კვდებოდა. ტემპერატურა უკიდურესობამდე იწევს და ეცემა, ზოგიერთ რეგიონში ყოველწლიურად მოდის 10 ინჩიანი წვიმა. თესლი შეიძლება იყოს მიძინებული წლების განმავლობაში, სანამ საკმარისი ტენიანობა არ გამოირჩეოდა.

უდაბნოს მცენარეები ძალიან განსხვავდება მცენარეებისგან, რომლებიც გვხვდება სხვა ბიომებში, იმ მეთოდების გამო, რომლებიც მათ ადაპტირებული ჰქონდათ წყლის მისაღებად, წყლის შესანახად და წყლის დაკარგვის თავიდან ასაცილებლად. ასეთი სპეციფიკური ადაპტაციური სტრატეგიები განვითარდა, რათა უდაბნოს მცენარეებს დაეხმარონ უმკლავდებოდნენ ცოცხალი ორგანიზმების უმეტესობისთვის არაპატიური პირობები.

მცენარეთა ადაპტაციის მაგალითები:

საღამო პრიმიროზი აქვს გრძელი, სქელი ფესვი, რომელიც ეხმარება ამ მცენარეს მიაღწიოს და შეინახოს წყალი და საკვები ნივთიერებები. ზოგიერთი კაქტუსის მსგავსად, პრიმიროზის მცენარე აქტიურდება ღამით და ყვავილები ყვავის, როდესაც ტემპერატურა უფრო გრილდება.

პინიონის ფიჭვები აქვს ვერტიკალური და ჰორიზონტალური ფესვთა სისტემები, რომლებიც წყლის მიწოდებას ორივე მიმართულებით 40 ფუტს აღწევს. ფართო ფესვთა სისტემის საშუალებით ხე იზრდება და აწარმოებს საკვები ფიჭვის კაკალს ფისით დაფარულ გირჩებში, რაც ხელს უშლის წყლის დაკარგვას.

ღვია არის ტანვარჯიშები მკვეთრი, წვეტიანი ნემსებით ან ცვილისებრი სასწორით, რომლებიც მორგებულია წყლის ნაკლები დაკარგვისთვის. ონკანის გრძელი ფესვები ხელს უწყობს ამ ხეებსა და ბუჩქებს წყალში ღრმად ჩაწვდომას. ზრდის ნელი ტემპი ხარჯავს ნაკლებ ენერგიას და ხელს უწყობს წყლის შენარჩუნებას. გველთევზებს თვითგამორკვევაც კი შეუძლიათ, გვალვის დროს წყლის ტოტის მოწყვეტით, რომ ხე არ მოკვდეს.

იუკა აქვს გრძელი ონკანის ფესვი წყლის წყაროებზე მისასვლელად, რომელსაც კონკურენტ სახეობებს ვერ აღწევენ. იუკას ასევე აქვს ადაპტაციური რეპროდუქციული პროცესი იუკას თვისთან, რომელიც ორმხრივად სარგებლობს ორივე სახეობის სიცოცხლის ციკლზე. იუკა უზრუნველყოფს საკვებს მუხლუხოებისთვის, რომლებიც ღამის თვლებით იჩეკებიან. თვის განმავლობაში იუკას ყვავილებს შორის იფრქვევა კვერცხები იუკას მცენარის საკვერცხეებში, ხოლო პროცესში მასპინძელი მცენარე ატკეპნება.

კაქტუსები წვნიანი არიან ცვილისებრი საფარით, რაც მცენარეს წყლის შენარჩუნებაში ეხმარება. კაქტუსები ღამით ხსნიან კბილებს, რათა შეამცირონ წყლის დაკარგვა ტრანსპირაციის გზით. არაღრმა ფესვებს ტენიანობის არსებობისას სწრაფად შეუძლიათ გამრავლება. კაქტუსებს ფოთლების ნაცვლად აქვთ მწვავე ხერხემალი, რომ ცხოველები არ ჭამონ მცენარეს, მიიღონ წყალი, რომელიც კაქტუსის ნაწილებში ინახება.

Sagebrush აქვს "თმიანი" ფოთლები, რომლებიც უზრუნველყოფს უკიდურესი ტემპერატურისა და უდაბნოს ქარების იზოლაციას. ფოთლები შენარჩუნებულია მთელი წლის განმავლობაში, რაც საშუალებას აძლევს მცენარეს ფოტოსინთეზირება მაშინაც კი, როდესაც ტემპერატურა მკვეთრად დაეცემა.

ტროპიკული ტროპიკული ტყეები თბილი და ნოტიოა წლის განმავლობაში. ტროპიკულ ტროპიკულ ტყეებს იღებენ 80-დან 400 ინჩამდე წვიმის წელიწადში, რამაც შეიძლება გამოიწვიოს ბაქტერიები და სოკოების ზრდა, ნიადაგის ეროზია, საკვები ნივთიერებების გაჟონვა და ნიადაგის ცუდი ხარისხი.

მსხვილ კანოპურ მცენარეებს შეუძლიათ დაბლოკოს მზის სინათლე ტყის ფსკერამდე, ხოლო ამ კანოპურმა მცენარეებმა უნდა გაუძლონ თითქმის მუდმივ ყოველდღიურ მზის ტროპიკებს. ტროპიკულ ტროპიკულ ტყეებში ადგილობრივ მცენარეებს აქვთ სპეციფიკური ადაპტაცია, რომელიც მათ უნიკალურ ეკოსისტემაზეა მორგებული.

ტროპიკული ტროპიკული ტყეები დედამიწაზე მცენარეთა ყველა სახეობის ორ მესამედზე მეტს წარმოადგენს. ტროპიკული ტყე ასევე არის ჟანგბადის მნიშვნელოვანი მწარმოებელი და ნახშირორჟანგის დამაბინძურებლების ჩაძირვა.

მცენარეები ასევე უზრუნველყოფენ საკვებს და ჰაბიტატს უნიკალური ფრინველებისთვის, მაიმუნებისთვის და ჯუნგლების მტაცებლებისთვის. ტროპიკულ ტყეებში ხეებს არ სჭირდებათ იზოლირებული სქელი ქერქი, როგორც ფოთლოვანი ხეები, რომ თბილად დარჩნენ და წყალი შეაჩერონ.

* მცენარეთა ადაპტაციის მაგალითები*:

ხორცისმჭამელიმცენარეები ვენერას მფრინავმა ხაფანგმა მოერგო მწერების დაჭერისა და მონელების უნარი, რომლებსაც მათი ფერადი, სურნელოვანი ყვავილები უზიდავს. ბევრად უფრო დიდ ქვევრის ქარხანას შეუძლია პატარა მღრღნელების ან გველების ჭამაც, რომლებიც ძალიან ახლოს არიან. ეს მცენარეები ასევე ამზადებენ საკვებს ფოტოსინთეზის საშუალებით, მაგრამ არ არიან დამოკიდებული ნიადაგზე საკვებ ნივთიერებებზე, ნაცვლად ცხოველური მოხმარებული ცილებისა.

საკუჭნაოს ფესვები დიდი ხის ქედებია დიდი ხეების ძირში, რაც ხელს უწყობს ამ ხეების ვერტიკალურ შენარჩუნებას. გრძელი საყრდენი ან ხის ფესვები ხეებზე, როგორიცაა მანგროვები ან ტროპიკული პალმის ხეები, დამატებით მხარდაჭერას ანიჭებს ნიადაგის სველ მდგომარეობას. არაღრმა ფესვის ფორმირება ასევე ხელს უწყობს საკვები ნივთიერებების შეწოვას.

ეპიფიტური ორქიდეები გამოიყენეთ სხვა მცენარეები და ხეები, როგორც მზარდი ზედაპირი, ზიანის მიყენების გარეშე. ისინი ადაპტირებულნი არიან სხვა მცენარეებზე ასასვლელად, რათა მიიღონ მზის სხივები ტროპიკული ტყეების ბუჩქებში.

ტროპიკულ ტყეებში ბევრ ხეს აქვს ფოთლები, ქერქი და ყვავილები, რომლებიც ცვილით არის დაფარული, როგორც ადაპტაცია გადაჭარბებული წვიმის მოსაგვარებლად, რამაც შეიძლება გამოიწვიოს მავნე ბაქტერიების და სოკოების ზრდა. ფოთლის სტრუქტურას აქვს წვეტიანი დასასრული, რომელსაც ა წვეთოვანი წვერი ეს აჩქარებს ჩამონადენს, როდესაც მცენარე ძალიან ბევრ წყალს მიიღებს.

ამაზონის წყლის შროშანები სამხრეთ ამერიკაში წარმოშობილი გიგანტური წყლის მცენარეებია. ადაპტაციებში დაცულია დელიკატური თავისუფალი მცურავი ფოთლები, რომლებსაც აქვთ მკვეთრი წვეთები ქვედა მხრიდან, დასაცავად. წყლის შროშანის ყვავილები ყვავის ღამით და მხოლოდ რამდენიმე დღე გრძელდება.

საჰაერო მცენარეები ბრომელიადების ოჯახში შესანიშნავად ასრულებენ ატმოსფერულ ნახშირორჟანგს. საჰაერო მცენარეები ჰაერიდან იღებენ ტენიანობასა და საკვებ ნივთიერებებს ადაპტირებული ფესვთა სისტემის გამოყენებით, რომელსაც ეწოდება ჰაერის ფესვები. ასეთი ადაპტაცია შესაძლებელია მხოლოდ თბილ, ნოტიო კლიმატურ პირობებში.

Arctic და Alpine ტუნდრას ბიომები დედამიწაზე ყველაზე ცივი ადგილებია. არქტიკული ტუნდრა გადაჭიმულია კანადაში, ციმბირსა და ჩრდილოეთ ალასკაში. ალპური ტუნდრა გვხვდება სიმაღლეზე 11,000 დან 11,500 ფუტი კლდოვანი მთების მსგავს ადგილებში. ცოცხალი ორგანიზმები იშვიათია ანტარქტიდის ექსტრემალურ კლიმატში.

ტუნდრაში თვეების უმეტესობა უკიდურესად ცივი და ქარია. ზამთარი მშრალია და ზაფხულის გრილი თვეების მზარდი სეზონი მოკლეა. თუნდას ბიომებს წლიურად მხოლოდ 4-10 ინჩიანი წვიმა აქვთ.

ნიადაგის საკვები ნივთიერებების წყაროა ძირითადად აზოტი დაშლილი ნივთიერებებიდან და ფოსფორი ნალექებიდან. საკვები ნივთიერებების დეფიციტი ნიადაგი კიდევ უფრო ზღუდავს მცენარეთა ტიპს, რომელთა დამკვიდრება შესაძლებელია ასეთ მშრალ, ქარიან პირობებში.

მცენარეთა ადაპტაციის მაგალითები:

Arctic ყვავილები და ჯუჯა ბუჩქები აქვს არაღრმა ფესვთა სისტემა, რათა შეიწოვოს საკვები ნივთიერებები მუდმივი ყინვის ხაზის ზემოთ. მრავალი სახეობა იზრდება ერთმანეთთან სითბოსთვის. მათ ფოთლებს შეუძლიათ ფოტოსინთეზირება დაბალ ტემპერატურაზე. არქტიკული მცენარეულობის მაგალითებია ტირიფები, ყაყაჩოები და მეწამული საქსიფრაჟი. ცივ, ყინულოვან ანტარქტიდაში ბევრი არაფერი იზრდება, გარდა ხავსისა და ლიქენების.

ბალიშის მცენარეები წააგავს ხავსის მტევანს, რომელიც მიწას ეჭიდება. მათი გრძელი ფესვები კლდოვან ნიადაგს აღწევს და სასტიკი ქარის დროს წამყვანს უზრუნველყოფს.

კარიბუს ხავსები გაიზარდეთ დაბლა, რომ არ გაცივდეს ქარი. ისინი კარგად არიან ადაპტირებული საკვებ ნივთიერებებთან შედარებით ცუდ სუბსტრატებზე.

ბალახები და ბორბლები იზრდება ლაქებში, სადაც ტუნდრას ნიადაგი კარგად არის გაჟღენთილი და აქვს საკმარისი საკვები ნივთიერებები.

მთის მოხუცი არის ნათელი ყვითელი ველური ყვავილი, რომელსაც თავისი სახელი აქვს ძალიან თმიანი გარეგნობის მიხედვით. მატყლის ფოთლები და ღეროები უზრუნველყოფს იზოლაციას და ქარის დაცვას.

ალპური მზესუმზირა არის ნათელი ყვითელი, როგორც ჰელიანტუსის ოჯახის ნამდვილი მზესუმზირა. ალპური ყვავილების თავი მთელი დღის განმავლობაში აღმოსავლეთისკენ მიემართება, იმის ნაცვლად, რომ ჰელიანთუსის მსგავსად გაჰყვეს მზეს, როგორც დასავლეთიდან ძლიერი შუადღის წვიმის ადაპტაცია.

ტაიგა ბიომი აქვს რამდენიმე მსგავსება tundra biome. ტაიგა, რომელსაც ასევე უწოდებენ ბორეალური ტყე, ევრაზიასა და ჩრდილოეთ ამერიკაში ერთ დროს გამყინვარებული არეა, რომელმაც შეინარჩუნა პატჩები მუდმივი ყინვა. არქტიკული ტუნდრის მსგავსად, ტაიგის ბიომში მცენარეები ადაპტირდნენ რთულ ზამთარში და რამდენიმე დღის განმავლობაში ყინვის მოკვლის გარეშე.

ნემსის მსგავსი ფოთლები და ცვილისფერი ხალათები ამცირებენ წყლის დაკარგვას ტრანსპირაციის გზით. მუქი ფერის ფოთლები არის ადაპტაცია, რომელიც ეხმარება სითბოს შეწოვას და ფოტოსინთეზს. Larch ტყეები გადარჩება ძალიან ცივი და უნაყოფო წიწვოვანი მცენარეებისთვის.

მცენარეთა ადაპტაციის მაგალითები:

ნაძვი, ფიჭვი, tamarack და სოჭი ვითარდება გრილ ტემპერატურაზე და შეინარჩუნეთ წყალი.

Arctic cottongrass იზრდება წყლის სპაგნუმის ხავსის ხალიჩებზე.