Įvairūs jūrų, vandens ir sausumos augalai išsivystė ilgai, kol dinozaurai klajojo Žemėje. Nuo kuklių pradų, kaip vienaląsčių dumblių, augalai sukūrė protingas adaptacijas, kad išgyventų ir daugintųsi net sunkiausioje aplinkoje.
Charleso Darwino evoliucijos teorija padeda paaiškinti, kaip augalai prisitaiko dėl paveldėtų fizinių ir elgesio ypatybių, perduodamų tėvams palikuonims.
Galite rasti patrauklių augalų pritaikymo pavyzdžiai lyginant augmeniją dykumoje, atogrąžų atogrąžų miškuose ir tundros biomuose.
Kas yra biomai?
Biogemos yra panašaus klimato ir temperatūros zonos, turinčios išskirtinius augalus ir gyvūnus, prisitaikiusius prie regiono sąlygų. Panašių biomų galima rasti nenutrūkstamose geografinėse vietovėse.
Biomai visame pasaulyje yra suskirstyti į tokias plačias kategorijas kaip dykuma, tundra ir atogrąžų miškų biomas. Prisitaikymai yra gamtos būdas padėti gyvūnų ir augalų populiacijoms išgyventi tam tikrame biome.
Biomų pavyzdžiai:
- Dykuma: sukulentai, kuriuose kaupiamas vanduo, spygliuoti lapai, mažai kritulių, didelis garavimas, ekstremali temperatūra
- Tundra: žemi medžiai ir krūmai, maži sumedėję augalai, šalta, sausa, vėjuota didžiąją metų dalį
- Atogrąžų miškai: tankios džiunglės, vešli augmenija, gausus lietus, didelė drėgmė, atogrąžų, maistinių medžiagų trūkumas
- Taiga: amžinai žali miškai, snieguotos, šaltos žiemos, šiltesnis ir ilgesnis vegetacijos laikotarpis nei tundros
- Lapuočių miškas: plačialapiai medžiai, sezoniškai numetantys lapus, šaltos žiemos ir karštos vasaros
- Žolynai: be medžių lyguma su žolėmis ir sumedėjusiais augalais, išdžiūvusi, dažni natūralūs gaisrai
- Chaparralas: tankus miškas, medžiai turi storus, visžalius lapus, vasarą nedaug lietaus
- Savana: miškai ir žolynai, menki medžiai, vasaros yra karštos ir drėgnos, gaisrų ir sausros ciklas
Kas yra augalų pritaikymai?
Augalų ląstelių branduolyje yra genetinė medžiaga, kuri perduodama kartoms. Bet kurioje augalų populiacijoje jų bus atsitiktinės mutacijos gametos ląstelių dalijimosi metu, taip pat elgesio, fiziologijos ir kitų ypatumų, suteikiančių tam tikriems organizmams evoliucinį pranašumą, pokyčius.
Charlesas Darwinas teigė, kad šis procesas lemia struktūrinių adaptacijų evoliuciją populiacijoje, gerinančią fizinę būklę ir gyvybingumą.
Rūšys vykdo „geriausių išgyvenimo“ konkursą, kaip aprašė ankstyvieji evoliucionistai. Pavyzdžiui, elgesio adaptacijos apima ramybės būseną per nepakeliamą karštį ar lygiai sunkiomis sąlygomis ir grįžimą vėliau.
Panašiai dykumos augalai siaurais lapais labiau tinka vandeniui sulaikyti dykumoje, nei augalai su plačiais lapais, kurių plotas yra platus. Laikui bėgant, išlikę ir daugintis augalai tampa dominuojančia rūšimi natūralios atrankos būdu.
Evoliucija ir augalų pritaikymas
Ne kraujagyslių augalai, turintys paprastą struktūrą, pavyzdžiui, samanos ir kepenėlės, buvo pirmieji augalai, prisitaikę prie sausumos aplinkos. Toliau išsivystė paparčiai, po kurių atsirado sėkla gimnospermai pavyzdžiui, spygliuočiai ir ginkmedžiai.
Žydintys angiospermai įskaitant kietmedžio medžius, žoles ir krūmus, išsivystė galimybė užauginti sėklas, apgaubtas apsauginėmis kiaušialąstėmis. Augalų gyvybė padaugėjo augalams išsiugdžius gebėjimą gaminti sėklas kad nukeliavo didelius atstumus vėjyje.
„Gymnosperms“ netrukus pralenkė angiospermos, įgijusios evoliucinę persvarą. „Gymnosperms“ skleidžiasi nuo vėjo ir vandens; angiospermai priklauso nuo vėjo ir vandens bei apdulkintojų, kuriuos traukia to augalo žiedai ir nektaras. Angiospermų vaisiai suteikia papildomą maistą ir apsaugą sėkloms.
Šiandien žydintys augalai yra visur visame pasaulyje. Angiosperm žiedadulkės yra mažesnės nei vyrų gimnospermo žiedadulkės, todėl jos gali greičiau pasiekti kiaušinėlius. Kai kurios sėklų rūšys išgyvena virškinimą, kai gyvūnai ėda ir išskiria sėklas, o tai dar labiau palengvina jų platinimą ir dauginimąsi.
Augalų adaptacijos dykumoje
Dykumos yra sausringos žemės, kurios ilgai būna išdžiūvusios. Be adaptacijų augalai nudžiūtų ir žūtų. Temperatūra kyla ir krenta iki kraštutinumų, o kai kuriuose regionuose per metus iškrenta vos 10 colių kritulių. Sėklos gali būti ramybės būsenoje metus, kol nepakanka drėgmės, kad išdygtų.
Dykumos augalai labai skiriasi nuo kitų biomuose esančių augalų dėl metodų, kuriuos jie pritaikė vandeniui gauti, vandeniui kaupti ir išvengti vandens praradimo. Tokios specifinės prisitaikymo strategijos buvo sukurtos padėti dykumos augalams susidoroti su sąlygomis, kurios nesvetingos daugumai gyvų organizmų.
Augalų pritaikymo pavyzdžiai:
Vakaro raktažolė turi ilgą, storą šaknį, kuri padeda šiam augalui pasiekti ir kaupti vandenį ir maistines medžiagas. Kaip ir kai kurie kaktusai, raktažolių augalas tampa aktyvus naktį, o gėlės žydi, kai temperatūra vėsesnė.
Pinyon pušys turi vertikalias ir horizontalias šaknų sistemas, kurios siekia 40 pėdų į abi puses, kad gautų vandens. Plati šaknų sistema padeda medžiui augti ir gaminti valgomuosius pušies riešutus derva padengtuose kūgiuose, kurie neleidžia prarasti vandens.
Kadagys yra gimnospermos su aštriais, smailiais spygliais ar vaškinėmis svarstyklėmis, pritaikytos mažesniam vandens praradimui. Ilgos čiaupo šaknys padeda šiems medžiams ir krūmams pasiekti giliai į pagrindą vandens. Lėtas augimo greitis sunaudoja mažiau energijos ir padeda išsaugoti vandenį. Kadagiai gali net patys genėti, sausros metu nupjaudami vandenį iki šakos, kad išgelbėtų patį medį.
Yucca turėti ilgą čiaupo šaknį, kad pasiektumėte vandens šaltinius, kurių konkuruojančios rūšys negali pasiekti. Juka taip pat turi adaptacinį reprodukcijos procesą su jukos kandžiu, kuris abipusiai naudingas abiejų rūšių gyvavimo ciklui. Yucca suteikia maistą vikšrams, kurie išsirita į kandis. Kandžiai tarp jukos žiedų deda kiaušinius į jukos augalo kiaušides, o proceso metu apdulkina augalą šeimininką.
Kaktusai yra sukulentai su vaškine danga, kuri padeda augalui sulaikyti vandenį. Kaktusai naktį atidaro savo stomatą, kad sumažintų vandens praradimą per kvėpavimą. Negilios šaknys sugeba greitai daugintis esant drėgmei. Kaktusai turi dygliuotus spyglius, o ne lapus, kad gyvūnai nevalgytų augalo, kad gautų kaktuso dalyse kaupiamą vandenį.
Sagebrush turėti „plaukuotus“ lapus, kurie apsaugo nuo ekstremalių temperatūrų ir dykumos vėjų. Lapai išlieka ištisus metus, o tai leidžia augalui fotosintezuoti net ir smarkiai nukritus temperatūrai.
Augalų adaptacijos atogrąžų miškuose
Atogrąžų miškai yra šilti ir drėgni ištisus metus. Gauna atogrąžų miškai 80–400 colių lietaus per metus, o tai gali sukelti bakterijų ir grybelių augimą, dirvožemio eroziją, maistinių medžiagų išplovimą ir blogą dirvožemio kokybę.
Dideli lajų augalai gali užstoti saulės šviesą miško pakraštyje, tuo tarpu tie baldakių augalai turi atlaikyti beveik nuolatinę saulės šviesą tropikuose. Vietinių tropinių atogrąžų miškų augalų pritaikymai pritaikyti prie jų unikalios ekosistemos.
Atogrąžų atogrąžų miškai yra gyvenamoji vieta daugiau nei dviem trečdaliams visų augalų rūšių Žemėje. Atogrąžų miškai taip pat yra svarbus deguonies gamintojas ir anglies dioksido teršalų kriauklė.
Augalai taip pat suteikia maistą ir buveinę unikaliems paukščiams, beždžionėms ir džiunglių plėšrūnams. Medžiams atogrąžų miškuose nereikia šiltinti storos žievės, kaip lapuočių, kad jie išliktų šilti ir laikytųsi vandens.
* Augalų pritaikymų pavyzdžiai*:
Mėsėdžiaiaugalų kaip ir Veneros musių gaudyklės, pritaikė gebėjimą gaudyti ir virškinti vabzdžius, kuriuos traukia jų spalvingos, kvepiančios gėlės. Daug didesnis ąsočių augalas gali valgyti net per arti esančius mažus graužikus ar gyvates. Šie augalai maistą gamina ir fotosintezės būdu, tačiau maistinių medžiagų dirvožemis nepriklauso nuo dirvožemio, o remiasi sunaudotais gyvūniniais baltymais.
Kontrastinės šaknys yra didžiulės sumedėjusios keteros didelių medžių pagrinde, kurios padeda išlaikyti šiuos medžius vertikaliai. Ilgas atramos ar kelmo šaknys ant medžių, tokių kaip mangrovės ar tropinės palmės, suteikiama papildoma parama, kai dirvožemis yra drėgnas. Negilus šaknų susidarymas taip pat padeda absorbuoti maistines medžiagas.
Epifitinės orchidėjos kitus augalus ir medžius naudokite kaip augantį paviršių, nepakenkdami. Jie pritaikyti lipti į kitus augalus, kad atogrąžų miškų baldakimu pasiektų saulės šviesą.
Daugelis atogrąžų miškų medžių turi lapus, žievę ir gėles, padengtas vašku, kad prisitaikytų prie pernelyg didelio kritulių kiekio, kuris gali sukelti kenksmingų bakterijų ir grybelių augimą. Lapų struktūra turi smailų galą, vadinamą a lašinamasis antgalis kad greitis nuteka, kai gamykla gauna per daug vandens.
Amazonės vandens lelijos yra milžiniški vandens augalai, kilę iš Pietų Amerikos. Pritaikymai apima subtilius laisvai plaukiojančius lapus su aštriais dygliukais apačioje, kad apsaugotų. Vandens lelijų žiedai žydi naktį ir tęsiasi tik porą dienų.
Oro augalai Bromeliad šeimos puikiai atlieka atmosferos anglies dioksido pašalinimą. Aviaciniai augalai drėgmę ir maistines medžiagas gauna iš oro naudodami pritaikytą šaknų sistemą, vadinamą oro šaknimis. Tokios adaptacijos galimos tik esant šiltam, drėgnam klimatui.
Augalų adaptacijos Tundroje
Arkties ir Alpių tundros biomos yra šalčiausios Žemės vietos. Arkties tundra driekiasi visoje Kanadoje, Sibire ir šiaurinėje Aliaskoje. Alpių tundros yra 11 000–11 500 pėdų tokiose vietose kaip Uoliniai kalnai. Gyvų organizmų ekstremaliame Antarktidos klimate yra nedaug.
Dauguma mėnesių tundroje būna itin šalti ir vėjuoti. Žiema yra sausa, o vėsaus vasaros mėnesio vegetacijos sezonas yra trumpas. Tundros biomose per metus lyja tik 4–10 colių lietaus.
Dirvožemio maistinių medžiagų šaltiniai yra daugiausia azotas iš skaidančių medžiagų kartu su fosforu iš kritulių. Maistinių medžiagų trūkumo dirvožemis dar labiau riboja augalų tipą, kuris gali įsitvirtinti tokiomis sausomis, vėjuotomis sąlygomis.
Augalų pritaikymo pavyzdžiai:
Arkties gėlės ir nykštukiniai krūmai turėti seklią šaknų sistemą maistinėms medžiagoms absorbuoti virš amžino įšalo linijos. Daugelis rūšių auga arti šilumos. Jų lapai gali fotosintezuoti esant žemai temperatūrai. Arkties augmenijos pavyzdžiai yra gluosniai, aguonos ir purpuriniai sakai. Šaltoje, ledinėje Antarktidoje nedaug auga, išskyrus samanas ir kerpes.
Pagalviniai augalai primena samanų grumstus, prilipusius prie žemės. Jų ilgos šaknys prasiskverbia į uolėtą dirvą ir suteikia inkarą nuožmaus vėjo metu.
Karibu samanos augti žemai iki žemės, kad išvengtumėte atšalimo vėjo. Jie yra gerai pritaikyti maistinių medžiagų neturintiems substratams.
Žolės ir viksvos auga vietose, kur tundros dirvožemis yra gerai nusausintas ir turi pakankamai maistinių medžiagų.
The Senas kalno žmogus yra ryškiai geltona laukinė gėlė, pavadinimą gavusi dėl labai plaukuotos išvaizdos. Vilnoniai lapai ir stiebai izoliuoja ir pučia vėją.
Alpių saulėgrąžos yra ryškiai geltonos kaip tikros Helianthus šeimos saulėgrąžos. Alpių gėlių galvos visą dieną yra nukreiptos į Rytus, užuot sekusios saulę, kaip tai daro Helianthus, kaip prisitaikymą nuo stiprių popietinių perkūnijų, riedančių iš vakarų.
Augalų adaptacijos Taigoje
The taigos biomas turi kai kuriuos panašumai su tundros biomas. Taiga, dar vadinama borealinis miškas, yra kažkada apledėjusi vietovė Eurazijoje ir Šiaurės Amerikoje, kurioje išliko amžinasis įšalas. Kaip ir Arkties tundra, taip ir taigos biome esantys augalai prisitaikė prie sunkių žiemų ir kelių dienų, neužmušdami šalnų.
Spyglių pavidalo lapai ir vaškiniai paltai sumažina vandens nuostolius per kvėpavimą. Tamsios spalvos lapija yra prisitaikymas, kuris padeda absorbuoti šilumą ir fotosintezę. Maumedžio miškai išgyvena spygliuočiams per šaltose ir nederlingose vietose.
Augalų pritaikymo pavyzdžiai:
Eglė, pušis, tamarakas ir eglė klestėti vėsioje temperatūroje ir sulaikyti vandenį.
Arkties medvilnė auga ant vandens sfagno samanų kilimėlių.