Różnorodne rośliny morskie, wodne i lądowe wyewoluowały na długo przed pojawieniem się dinozaurów na Ziemi. Od swoich skromnych początków jako jednokomórkowych glonów rośliny wyewoluowały sprytne adaptacje, aby przetrwać i rozmnażać się nawet w najtrudniejszych warunkach.
Karola Darwina teoria ewolucji pomaga wyjaśnić, w jaki sposób adaptacje roślin występują w wyniku odziedziczonych cech fizycznych i behawioralnych przekazywanych z rodziców na potomstwo.
Możesz znaleźć fascynujące przykłady adaptacji roślin porównując roślinność na pustyni, w tropikalnym lesie deszczowym i biomach tundry.
Czym są biomy?
Biomy to obszary o podobnym klimacie i temperaturze, które charakteryzują się charakterystycznymi roślinami i zwierzętami, które przystosowały się do warunków regionu. Podobne biomy można znaleźć na nieciągłych obszarach geograficznych.
Biomy na całym świecie są podzielone na szerokie kategorie, takie jak biom pustyni, tundry i lasu deszczowego. Adaptacje to naturalny sposób pomagania populacjom zwierząt i roślin w przetrwaniu w określonym biomie.
Przykłady biomów:
- Pustynia: sukulenty magazynujące wodę, kolczaste liście, niskie opady, wysokie parowanie, ekstremalne temperatury
- Tundra: niskie drzewa i krzewy, drobne rośliny drzewiaste, przez większość roku zimno, sucho, wietrznie
- Las deszczowy: gęsta dżungla, bujna roślinność, ulewny deszcz, wysoka wilgotność, tropikalna, uboga w składniki odżywcze gleba
- Tajga: wiecznie zielone lasy, śnieżne, mroźne zimy, cieplejszy i dłuższy okres wegetacyjny niż tundra
- Lasy liściaste: drzewa szerokolistne, które sezonowo zrzucają liście, mroźne zimy i gorące lata
- Łąki: bezdrzewna równina z trawami i roślinami drzewiastymi, wyschnięta, powszechne pożary naturalne natural
- Chaparral: gęsty las, drzewa mają grube, zimozielone liście, latem mało deszczu
- Sawanna: lasy i łąki, rzadkie drzewa, lata są gorące i wilgotne, cykle pożarów i suszy
Czym są adaptacje roślin?
Rośliny zawierają materiał genetyczny w jądrze swoich komórek, który jest przekazywany z pokolenia na pokolenie. W każdej populacji roślin będzie losowe mutacje podczas podziału komórek gamet, a także zmiany w zachowaniu, fizjologii i innych szczególnych cechach, które dają niektórym organizmom przewagę ewolucyjną.
Charles Darwin stwierdził, że proces ten prowadzi do ewolucji adaptacji strukturalnych w populacji, które poprawiają sprawność i żywotność.
Gatunki toczą konkurs na „przetrwanie najsilniejszych”, jak opisali wcześni ewolucjoniści. Na przykład adaptacje behawioralne obejmują uśpienie podczas nieznośnego upału lub równie trudnych warunków i powrót później.
Podobnie, rośliny pustynne z wąskimi liśćmi lepiej nadają się do zatrzymywania wody na pustyni niż rośliny o szerokich liściach o dużej powierzchni. Z czasem rośliny, które przetrwają i rozmnażają się, stają się dominującymi gatunkami dzięki doborowi naturalnemu.
Ewolucja i adaptacja roślin
Rośliny nienaczyniowe o prostych strukturach, takie jak mchy i wątrobowce, były pierwszymi roślinami, które zaadaptowały się do środowiska lądowego. Następnie wyewoluowały paprocie, a następnie rozsiewające nasiona nagonasienne takie jak drzewa iglaste i miłorzęby.
Rozkwit okrytozalążkowe w tym drzewa liściaste, trawy i krzewy wykształciły zdolność do wytwarzania nasion zamkniętych w ochronnych zalążkach. Życie roślin rozmnażało się po tym, jak rośliny rozwinęły zdolność do produkować nasiona które pokonywały duże odległości na wietrze.
Rośliny nagonasienne wkrótce przewyższyły liczebnie rośliny okrytonasienne, które zyskały ewolucyjną przewagę. Nasiona nagonasienne zależą od wiatru i wody do rozsiewania nasion; podczas gdy rośliny okrytozalążkowe polegają na wietrze i wodzie oraz zapylaczach, które przyciągają kwiaty i nektar tej rośliny. Owoc roślin okrytonasiennych zapewnia dodatkowe odżywienie i ochronę nasion.
Dzisiaj, rośliny kwitnące są wszechobecne na całym świecie. Pyłek okrytozalążkowy jest mniejszy niż pyłek samca nagonasiennego, dzięki czemu szybciej dociera do jaj. Niektóre rodzaje nasion przetrwają trawienie, gdy zwierzęta jedzą i wydalają, co dodatkowo wspomaga ich szeroką dystrybucję i proliferację.
Adaptacje roślin na pustyni
Pustynie to suche ziemie, które pozostają wysuszone przez długi czas. Bez adaptacji rośliny usychałyby i umierały. Temperatury rosną i spadają do ekstremalnych wartości, a niektóre regiony otrzymują nawet 10 cali rocznych opadów. Nasiona mogą być drzemiący przez lata, zanim będzie wystarczająca ilość wilgoci do kiełkowania.
Rośliny pustynne wyglądają bardzo różnie od roślin występujących w innych biomach ze względu na metody, które przystosowały do pozyskiwania wody, jej magazynowania i zapobiegania utracie wody. Takie specyficzne strategie adaptacyjne wyewoluowały, aby pomóc roślinom pustynnym radzić sobie z warunkami nieprzyjaznymi dla większości żywych organizmów.
Przykłady adaptacji roślin:
Wiesiołek ma długi, gruby korzeń palowy, który pomaga tej roślinie dotrzeć i magazynować wodę i składniki odżywcze. Podobnie jak niektóre kaktusy, pierwiosnek staje się aktywny w nocy, a kwiaty kwitną, gdy temperatury są niższe.
sosny pinyonowe mają pionowe i poziome systemy korzeniowe, które sięgają 40 stóp w obu kierunkach, aby zapewnić wodę. Rozbudowane systemy korzeniowe pomagają drzewu rosnąć i wytwarzają jadalne orzeszki pinii w szyszkach pokrytych żywicą, które zapobiegają utracie wody.
Jałowiec to rośliny nagonasienne z ostrymi, spiczastymi igłami lub woskowymi łuskami przystosowanymi do mniejszej utraty wody. Długie korzenie kranowe pomagają tym drzewom i krzewom sięgać głęboko w podłoże skalne po wodę. Wolne tempo wzrostu zużywa mniej energii i pomaga zachować wodę. Jałowce mogą nawet przycinać się samoczynnie, odcinając wodę do gałęzi w czasie suszy, aby uchronić samo drzewo przed śmiercią.
Yucca mają długi korzeń kranowy, aby uzyskać dostęp do źródeł wody, do których konkurujące gatunki nie mogą dotrzeć. Yucca ma również adaptacyjny proces rozmnażania z ćmą jukki, który wzajemnie korzystnie wpływa na cykl życiowy obu gatunków. Yucca dostarcza pożywienia gąsienicom, które wykluwają się na ćmy. Ćmy przemykają między kwiatami juki, które składają jaja w jajnikach juki, zapylając w tym czasie roślinę żywicielską.
Kaktusy to sukulenty z woskową powłoką, która pomaga roślinie zatrzymać wodę. Kaktusy otwierają aparaty szparkowe w nocy, aby zmniejszyć utratę wody przez transpirację. Płytkie korzenie są w stanie szybko się rozmnażać w obecności wilgoci. Kaktusy mają kolczaste kolce zamiast liści, aby powstrzymać zwierzęta przed zjedzeniem rośliny w celu uzyskania wody przechowywanej w częściach kaktusa.
Szałwia mają „włochate” liście, które zapewniają izolację przed ekstremalnymi temperaturami i pustynnymi wiatrami. Liście są przechowywane przez cały rok, co umożliwia roślinie fotosyntezę nawet w przypadku gwałtownego spadku temperatury.
Adaptacje roślin w tropikalnym lesie deszczowym
Lasy tropikalne są ciepłe i wilgotne przez cały rok. Tropikalne lasy deszczowe otrzymują 80 do 400 cali opadów rocznie, co może prowadzić do rozwoju bakterii i grzybów, erozji gleby, wypłukiwania składników odżywczych i złej jakości gleby.
Duże rośliny pod koronami mogą blokować światło słoneczne docierające do dna lasu, podczas gdy te rośliny pod koronami muszą wytrzymać prawie stałe dzienne światło słoneczne w tropikach. Rodzime rośliny w tropikalnych lasach deszczowych mają specyficzne adaptacje dostosowane do ich unikalnego ekosystemu.
Tropikalne lasy deszczowe stanowią siedlisko dla ponad dwóch trzecich wszystkich gatunków roślin na Ziemi. Las deszczowy jest również ważnym producentem tlenu i pochłaniaczem zanieczyszczeń dwutlenkiem węgla.
Rośliny zapewniają również pożywienie i siedlisko dla wyjątkowych ptaków, małp i drapieżników z dżungli. Drzewa w lesie deszczowym nie potrzebują izolującej grubej kory, takiej jak drzewa liściaste, aby utrzymać ciepło i utrzymać wodę.
*Przykłady adaptacji roślin*:
Mięsożernyrośliny podobnie jak pułapka na muchy Venus przystosowały się do łapania i trawienia owadów, które przyciągają ich kolorowe, pachnące kwiaty. Znacznie większy dzban może nawet zjadać małe gryzonie lub węże, które podejdą zbyt blisko. Rośliny te wytwarzają również pożywienie poprzez fotosyntezę, ale nie są zależne od gleby pod względem składników odżywczych, zamiast tego polegają na spożywanych białkach zwierzęcych.
Korzenie przyporowe to ogromne zdrewniałe grzbiety u podstawy dużych drzew, które pomagają utrzymać te drzewa w pozycji pionowej. Długo rekwizyt lub szczudła korzenie na drzewach, takich jak namorzyny lub tropikalne palmy, zapewniają dodatkowe wsparcie, gdy gleba jest mokra. Płytkie tworzenie się korzeni pomaga również w przyswajaniu składników odżywczych.
storczyki epifityczne używaj innych roślin i drzew jako podłoża do uprawy, nie powodując żadnych szkód. Są przystosowane do wspinania się po innych roślinach, aby dotrzeć do światła słonecznego w koronie lasu deszczowego.
Wiele drzew w lesie deszczowym ma liście, korę i kwiaty pokryte woskiem w celu przystosowania do radzenia sobie z nadmiernymi opadami deszczu, które mogą powodować rozwój szkodliwych bakterii i grzybów. Struktura liścia ma spiczasty koniec zwany a końcówka kroplówki przyspiesza to spływ, gdy roślina otrzymuje zbyt dużo wody.
Lilie wodne amazońskie to gigantyczne rośliny wodne pochodzące z Ameryki Południowej. Adaptacje obejmują delikatne, swobodnie unoszące się liście z ostrymi kolcami na spodzie dla ochrony. Kwiaty lilii wodnej otwierają się w nocy i trwają tylko kilka dni.
Rośliny powietrzne w rodzinie Bromeliad doskonale usuwają dwutlenek węgla z atmosfery. Rośliny powietrzne uzyskują wilgoć i składniki odżywcze z powietrza za pomocą dostosowanego systemu korzeniowego zwanego korzeniami powietrznymi. Takie adaptacje są możliwe tylko w ciepłym, wilgotnym klimacie.
Adaptacje roślin w Tundrze
Arktyka i Alpy biomy tundry to najzimniejsze miejsca na Ziemi. Arktyczna tundra rozciąga się przez Kanadę, Syberię i północną Alaskę. Tundry alpejskie występują na wysokościach 11.000 do 11.500 stóp w miejscach takich jak Góry Skaliste. Żywe organizmy są nieliczne w ekstremalnym klimacie Antarktydy.
Większość miesięcy w tundrze jest wyjątkowo zimna i wietrzna. Zima jest sucha, a okres wegetacyjny chłodnych letnich miesięcy jest krótki. Biomy tundry otrzymują tylko 4-10 cali deszczu rocznie.
Źródłami składników pokarmowych w glebie są głównie azot z rozkładającej się materii oraz fosfor z opadów atmosferycznych. Uboga w składniki odżywcze gleba dodatkowo ogranicza rodzaj roślin, które mogą się tam zadomowić w tak suchych, wietrznych warunkach.
Przykłady adaptacji roślin:
Kwiaty arktyczne i krzewy karłowate mają płytki system korzeniowy do wchłaniania składników odżywczych powyżej linii wiecznej zmarzliny. Wiele gatunków rośnie blisko siebie dla ciepła. Ich liście mogą fotosyntetyzować w niskich temperaturach. Przykłady roślinności arktycznej obejmują wierzby, maki i fioletowa skalnica. Niewiele rośnie na zimnej, lodowatej Antarktydzie z wyjątkiem mchów i porostów.
Rośliny poduszkowe przypominają kępy mchu przylegające do ziemi. Ich długie korzenie penetrują skalistą glebę i zapewniają kotwicę podczas silnych wiatrów.
Mchy karibu rosną nisko nad ziemią, aby uniknąć mroźnych wiatrów. Są dobrze przystosowane do podłoży ubogich w składniki odżywcze.
Trawy i turzyce rosną w miejscach, gdzie gleba tundry jest dobrze przepuszczalna i ma odpowiednie składniki odżywcze.
Staruszek z góry to jasnożółty dziki kwiat, którego nazwa pochodzi od bardzo owłosionego wyglądu. Wełniane liście i łodygi zapewniają izolację i chronią przed wiatrem.
Słoneczniki alpejskie są jasnożółte jak prawdziwe słoneczniki z rodziny Helianthus. Główki kwiatów alpejskich zwrócone są na wschód przez cały dzień, zamiast podążać za słońcem, jak robi to Helianthus, jako adaptacja silnych popołudniowych burz z zachodem.
Adaptacje roślin w tajdze
biom tajgi ma troche podobieństwa do biom tundry. Tajga, zwana także lasy borealne, to niegdyś zlodowacony obszar w Eurazji i Ameryce Północnej, który zachował łaty wieczna zmarzlina. Podobnie jak tundra arktyczna, rośliny w biomie tajgi przystosowały się do trudnych zim i kilku dni bez mrozu.
Iglaste liście i woskowata sierść ograniczają utratę wody przez transpirację. Ciemne liście to adaptacja, która pomaga w absorpcji ciepła i fotosyntezie. Lasy modrzewiowe utrzymują się w miejscach zbyt zimnych i jałowych dla drzew iglastych.
Przykłady adaptacji roślin:
Świerk, sosna, tamarack i jodła rozwijać się w niskich temperaturach i zatrzymywać wodę.
Bawełna arktyczna rośnie na matach z mchu torfowca wodnego.