Daudzveidīgi jūras, ūdens un sauszemes augi attīstījās ilgi pirms dinozauru klejošanas pa Zemi. Kopš to pazemīgajiem pirmsākumiem kā vienšūnas aļģes, augi ir attīstījuši gudras adaptācijas, lai izdzīvotu un vairotos pat vissmagākajā vidē.
Čārlzs Darvins evolūcijas teorija palīdz izskaidrot, kā augu adaptācijas rodas iedzimto fizisko un uzvedības īpašību rezultātā, kas pārnestas no vecākiem uz pēcnācējiem.
Jūs varat atrast aizraujošu augu pielāgošanas piemēri salīdzinot veģetāciju tuksnesī, tropu lietus mežos un tundras biomos.
Kas ir biomas?
Biomas ir līdzīga klimata un temperatūras apgabali, kuros ir atšķirīgi augi un dzīvnieki, kuri ir pielāgojušies reģiona apstākļiem. Līdzīgus biomus var atrast arī pārtrauktajos ģeogrāfiskajos apgabalos.
Biomas visā pasaulē ir sadalītas tādās plašās kategorijās kā tuksnesis, tundra un lietus mežu bioms. Pielāgošanās ir dabas veids, kā palīdzēt dzīvnieku un augu populācijām izdzīvot konkrētā biomā.
Biomu piemēri:
- Tuksnesis: sukulenti, kas uzglabā ūdeni, dzeloņainas lapas, mazu nokrišņu daudzumu, lielu iztvaikošanu, ekstremālas temperatūras
- Tundra: zemi koki un krūmi, mazi kokaugi, auksti, sausi, vējaini apstākļi lielāko daļu gada
- Lietus mežs: blīvi džungļi, sulīga veģetācija, stiprs lietus, augsts mitrums, tropiska augsne, kurā trūkst barības vielu
- Taiga: mūžzaļie meži, sniegotas, aukstas ziemas, siltāka un ilgāka veģetācijas sezona nekā tundrā
- Lapu mežs: platlapu koki, kas sezonāli nomet lapas, aukstas ziemas un karstas vasaras
- Zālāji: bezkāju līdzenums ar zālēm un kokaugiem, izkaltuši, dabiski ugunsgrēki
- Chaparral: blīvs meži, kokiem ir biezas, mūžzaļās lapas, vasarā lietus ir maz
- Savanna: meži un zālāji, reti koki, vasaras ir karstas un mitras, uguns un sausuma cikli
Kas ir augu pielāgošana?
Augu šūnu kodolā ir ģenētiskais materiāls, kas tiek nodots paaudzēm. Jebkurā augu populācijā tādu būs izlases mutācijas gametas šūnu dalīšanās laikā, kā arī uzvedības, fizioloģijas un citu īpašo pazīmju variācijas, kas dažiem organismiem piešķir evolūcijas priekšrocības.
Čārlzs Darvins apgalvoja, ka šis process noved pie strukturālo adaptāciju evolūcijas populācijā, kas uzlabo fizisko sagatavotību un dzīvotspēju.
Sugas rīko konkursu par “visizcilāko izdzīvošanu”, kā aprakstījuši agrīnie evolucionisti. Piemēram, uzvedības pielāgošanās ietver miega režīmu nepanesama karstuma vai tikpat sarežģītu apstākļu laikā un atgriešanos vēlāk.
Līdzīgi tuksneša augi ar šaurām lapām ir piemērotākas ūdens saglabāšanai tuksnesī nekā augi ar platām lapām, kurām ir plaša virsma. Laika gaitā augi, kas izdzīvo un vairojas, dabiskās atlases ceļā kļūst par dominējošo sugu.
Evolūcija un augu pielāgošana
Pirmie augi, kas pielāgojās sauszemes videi, bija bezvaskulāri augi ar vienkāršām struktūrām, piemēram, sūnas un aknu vistas. Tālāk attīstījās papardes, kurām sekoja sēklas gymnosperms piemēram, skujkoki un ginkgo.
Ziedēšana stenokardijas ieskaitot cietkoksnes kokus, zāles un krūmus, attīstījās spēja padarīt sēklas ieslēgtas aizsargājošās olšūnās. Augu dzīvība savairojās pēc tam, kad augi attīstīja spēju ražot sēklas kas veica lielus attālumus vējā.
Gymnosperms drīz pārsniedza stenokardijas, kas ieguva evolucionāru pārsvaru. Gymnosperms sēklu izkliedēšanai ir atkarīgs no vēja un ūdens; tā kā staipekļi balstās uz vēju un ūdeni, kā arī apputeksnētājiem, kurus piesaista šo augu ziedi un nektārs. Angiospermu augļi sēklām nodrošina papildu uzturu un aizsardzību.
Šodien ziedoši augi ir visuresoši visā pasaulē. Angiospermas ziedputekšņi ir mazāki nekā vīriešu dzimuma sēklu ziedputekšņi, tāpēc tie var ātrāk nokļūt līdz olām. Daži sēklu veidi pārdzīvo gremošanu, kad dzīvnieki ēd un izdala sēklas, kas vēl vairāk veicina to plašu izplatīšanos un vairošanos.
Augu pielāgošanās tuksnesī
Tuksneši ir sausas zemes, kas ilgstoši paliek izžuvušas. Bez pielāgošanās augi novīst un iet bojā. Temperatūra paaugstinās un nokrītas līdz galējībām, un dažos reģionos ik gadu nokrišņu daudzums sasniedz 10 collas. Sēklas var būt guļošs gadiem ilgi, pirms ir pietiekami daudz mitruma, lai dīgtu.
Tuksneša augi ļoti atšķiras no augiem, kas sastopami citos biomos, pateicoties to metodēm, kuras tie ir pielāgojuši ūdens iegūšanai, ūdens uzkrāšanai un ūdens zudumu novēršanai. Šādas īpašas adaptīvas stratēģijas ir izstrādātas, lai palīdzētu tuksneša augiem tikt galā ar apstākļiem, kas vairumam dzīvo organismu nav viesmīlīgi.
Augu pielāgojumu piemēri:
Vakara primrose ir garš, biezs sakņaugs, kas palīdz šim augam sasniegt un uzglabāt ūdeni un barības vielas. Tāpat kā daži kaktusi, primrozes augs aktivizējas naktī, un ziedi zied, kad temperatūra ir vēsāka.
Pinyon priedes ir vertikālas un horizontālas sakņu sistēmas, kas sasniedz 40 pēdas abos virzienos, lai nodrošinātu ūdeni. Plašās sakņu sistēmas palīdz kokam augt un ražo ēdamus priežu riekstus sveķiem pārklātos konusos, kas novērš ūdens zudumus.
Kadiķis ir vingrošanas zāles ar asām, smailām adatām vai vaska skalām, kas pielāgotas mazākam ūdens zudumam. Garās sakņu saknes palīdz šiem kokiem un krūmiem nokļūt dziļi pamatakmenī, lai iegūtu ūdeni. Lēns augšanas ātrums patērē mazāk enerģijas un palīdz saglabāt ūdeni. Kadiķi pat var apgriezt sevi, sausuma laikā nogriežot ūdeni līdz zaram, lai glābtu pašu koku no bojāejas.
Juka ir gara sakņu sakne, lai piekļūtu ūdens avotiem, kurus konkurējošās sugas nevar sasniegt. Jukai ir arī adaptīvais reproduktīvais process ar jukas kodi, kas abpusēji dod labumu abu sugu dzīves ciklam. Juka nodrošina barību kāpuriem, kas izšķiļas kodēs. Koži plīvo starp jukas ziediem, kas dēj olas jukas auga olnīcās, tajā pašā laikā apputeksnējot saimniekaugu.
Kaktusi ir sukulenti ar vaska pārklājumu, kas palīdz augam saglabāt ūdeni. Kaktusi atver savus stomātus naktī, lai samazinātu ūdens zudumus, izmantojot transpirāciju. Seklas saknes mitruma klātbūtnē spēj ātri pavairot. Kaktusiem lapu vietā ir dzeloņains mugurkauls, lai dzīvnieki neēdtu augu, lai iegūtu ūdeni, kas tiek uzglabāts kaktusa daļās.
Sagebrush ir “matainas” izskata lapas, kas nodrošina izolāciju no ārkārtējas temperatūras un tuksneša vēja. Lapas tiek saglabātas visu gadu, kas ļauj augam fotosintezēt pat tad, ja temperatūra strauji pazeminās.
Augu pielāgošana tropu lietus mežā
Tropiskie lietus meži ir silti un mitri visu gadu. Tropiskie lietus meži saņem 80 līdz 400 collas lietus gadā, kas var izraisīt baktēriju un sēņu augšanu, augsnes eroziju, barības vielu izskalošanos un sliktu augsnes kvalitāti.
Lieli lapotnes augi var aizsprostot saules gaismu līdz meža grīdai, savukārt šiem lapotņu augiem tropos ir jāiztur gandrīz nemainīga ikdienas saules gaisma. Vietējiem augiem tropu lietus mežos ir īpaši pielāgojumi, kas pielāgoti to unikālajai ekosistēmai.
Tropiskie lietus meži nodrošina dzīvotni vairāk nekā divām trešdaļām visu augu sugu uz Zemes. Lietus meži ir arī svarīgs skābekļa ražotājs un oglekļa dioksīda piesārņotāju izlietne.
Augi arī nodrošina barību un dzīvotni unikāliem putniem, pērtiķiem un džungļu plēsējiem. Kokiem lietus mežā nav nepieciešams izolēt biezu mizu, piemēram, lapu kokus, lai tie būtu silti un turētos pie ūdens.
* Augu adaptācijas piemēri*:
Gaļēdājiaugi tāpat kā Venēras mušu slazdi, ir pielāgojuši spēju noķert un sagremot kukaiņus, kurus piesaista viņu krāsainie, aromātiskie ziedi. Daudz lielāks krūka augs var ēst pat mazus grauzējus vai čūskas, kas pārāk tuvojas. Šie augi pārtiku ražo arī fotosintēzes ceļā, bet barības vielas nav atkarīgas no augsnes, tā vietā paļaujoties uz patērētajām dzīvnieku olbaltumvielām.
Balstu saknes ir milzīgas koksnes grēdas lielu koku pamatnē, kas palīdz saglabāt šos kokus vertikāli. Garš balstu vai ķekatu saknes kokiem, piemēram, mangrovēm vai tropiskām palmām, tiek sniegts papildu atbalsts, ja augsne ir mitra. Seklu sakņu veidošanās palīdz arī barības vielu absorbcijai.
Epifītiskās orhidejas izmantojiet citus augus un kokus kā augšanas virsmu, neradot nekādu kaitējumu. Tie ir pielāgoti kāpšanai augšā citiem augiem, lai sasniegtu saules gaismu lietus mežu lapotnē.
Daudziem kokiem lietus mežā ir lapas, miza un ziedi, kas ir pārklāti ar vasku, lai pielāgotos pārmērīgiem nokrišņiem, kas var izraisīt kaitīgu baktēriju un sēnīšu augšanu. Lapu struktūrai ir smails gals, ko sauc par a pilienu uzgalis tas paātrina noteci, kad iekārta saņem pārāk daudz ūdens.
Amazones ūdensrozes ir milzīgi ūdens augi, kuru dzimtene ir Dienvidamerika. Pielāgojumi ietver smalkas brīvi peldošas lapas ar asiem dūrieniem apakšpusē aizsardzībai. Ūdensliliju ziedi ir atvērti naktī un ilgst tikai pāris dienas.
Gaisa augi Bromeliad ģimenē veic lielisku darbu, atdalot atmosfēras oglekļa dioksīdu. Gaisa augi mitrumu un barības vielas iegūst no gaisa, izmantojot pielāgotu sakņu sistēmu, ko sauc par gaisa saknēm. Šādi pielāgojumi ir iespējami tikai siltā, mitrā klimatā.
Augu adaptācijas Tundrā
Arktika un Alpu kalni tundras biomas ir aukstākās vietas uz Zemes. Arktikas tundra stiepjas pāri Kanādai, Sibīrijai un Aļaskas ziemeļiem. Alpu tundras ir atrodamas 11 000 līdz 11 500 pēdas tādās vietās kā Klinšu kalni. Dzīvo organismu Antarktīdas galējā klimatā ir maz.
Vairums mēnešus tundrā ir ārkārtīgi auksti un vējaini. Ziema ir sausa, un vēsos vasaras mēnešos augšanas sezona ir īsa. Tundras biomas katru gadu saņem tikai 4-10 collas lietus.
Augsnes barības vielu avoti galvenokārt ir slāpeklis no sadalošām vielām, kā arī fosfors no nokrišņiem. Augsne, kurā trūkst barības vielu, vēl vairāk ierobežo augu tipu, kas tur var iestāties šādos sausos, vējainos apstākļos.
Augu pielāgojumu piemēri:
Arktikas ziedi un rūķu krūmi ir sekla sakņu sistēma, lai absorbētu barības vielas virs mūžīgā sasaluma līnijas. Daudzas sugas siltuma dēļ aug cieši blakus. Viņu lapas zemā temperatūrā var fotosintezēt. Arktikas veģetācijas piemēri ir vītoli, magones un purpursarkanie sakši. Aukstā, ledainā Antarktīdā, izņemot sūnas un ķērpjus, maz kas aug.
Spilvenu augi atgādina sūnu pudeles, kas pielīp pie zemes. Viņu garās saknes iekļūst akmeņainā augsnē un nodrošina enkuru sīva vēja laikā.
Karibu sūnas augt zemu līdz zemei, lai izvairītos no vēsiem vējiem. Tie ir labi pielāgoti barības vielu nabadzīgajiem substrātiem.
Zāles un grīšļi aug vietās, kur tundras augsne ir labi nosusināta un tai ir pietiekamas barības vielas.
The Kalna vecis ir spilgti dzeltena savvaļas puķe, kas savu nosaukumu ieguvusi no ļoti matainā izskata. Vilnas lapas un kāti nodrošina izolāciju un buferizē vēju.
Alpu saulespuķes ir spilgti dzeltenas kā patiesās Helianthus ģimenes saulespuķes. Alpu ziedu galvas visu dienu ir vērstas uz austrumiem, nevis seko saulei, kā to dara Helianthus, kā adaptācija no spēcīgiem pēcpusdienas negaisiem, kas rit rietumos.
Augu adaptācijas Taigā
The taiga bioms ir daži līdzības ar tundras bioms. Taiga, saukta arī par boreālais mežs, ir savulaik apledojusi teritorija Eirāzijā un Ziemeļamerikā, kurā saglabājušies mūžīgais sasalums. Tāpat kā Arktikas tundrā, arī taigas biomā augi ir pielāgojušies sarežģītām ziemām un dažām dienām, nenogalinot sals.
Adatām līdzīgas lapas un vaska krāsas mēteļi samazina ūdens zudumus, izmantojot transpirāciju. Tumšas krāsas lapotne ir adaptācija, kas palīdz siltuma absorbcijai un fotosintēzei. Lapegles meži izdzīvo skujkokiem pārāk aukstās un neauglīgās vietās.
Augu pielāgojumu piemēri:
Egle, priede, tamaraka un egle zelt vēsā temperatūrā un saglabāt ūdeni.
Arktikas kokzāle aug uz ūdens sfagnu sūnu paklājiem.