Rôznorodé morské, vodné a suchozemské rastliny sa vyvinuli dávno predtým, ako sa po Zemi potulovali dinosaury. Od svojich skromných začiatkov ako jednobunkových rias si rastliny vyvinuli dômyselné adaptácie, aby prežili a množili sa aj v najdrsnejšom prostredí.
Charles Darwin’s teória evolúcie pomáha vysvetliť, ako sa vyskytujú rastlinné adaptácie v dôsledku zdedených fyzických a behaviorálnych charakteristík prenášaných z rodiča na potomka.
Môžete nájsť fascinujúce príklady adaptácie rastlín pri porovnaní vegetácie v púšti, tropickom dažďovom pralese a biomách tundry.
Čo sú to biomy?
Biomes sú oblasti podobného podnebia a teploty s charakteristickými rastlinami a živočíchmi, ktoré sa prispôsobili podmienkam regiónu. Podobné biómy možno nájsť v diskontinuálnych geografických oblastiach.
Biómy po celom svete sú rozdelené do rozsiahlych kategórií, ako sú biómy púšte, tundry a dažďových pralesov. Prispôsobenia sú prírodným spôsobom, ktorý pomáha prežiť populáciu zvierat a rastlín v konkrétnom biome.
Príklady biomov:
- Púšť: sukulenty, ktoré uchovávajú vodu, ostnaté listy, nízke zrážky, vysoké odparovanie, extrémne teploty
- Tundra: nízke stromy a kríky, malé dreviny, chladné, suché, veterné podmienky väčšinu roka
- Dažďový prales: hustá džungľa, bujná vegetácia, silný dážď, vysoká vlhkosť, tropická pôda s nedostatkom živín
- Tajga: vždy zelené lesy, zasnežené, chladné zimy, teplejšie a dlhšie vegetačné obdobie ako tundra
- Listnatý les: listnaté stromy, ktoré sezónne opadávajú lístie, chladné zimy a horúce letá
- Pasienky: rovina bez stromov s trávami a drevinami, vysušená, prírodné požiare bežné
- Chaparral: husté lesy, stromy majú husté, vždy zelené listy, v lete málo dažďov
- Savannah: lesy a trávnaté porasty, vzácne stromy, letá sú horúce a vlhké, cykly požiaru a sucha
Čo sú adaptácie rastlín?
Rastliny obsahujú genetický materiál v jadre svojich buniek, ktorý sa odovzdáva generáciám. V akejkoľvek populácii rastlín bude náhodné mutácie počas delenia buniek gamét, ako aj variácie v správaní, fyziológii a ďalších zvláštnych vlastnostiach, ktoré poskytujú určitým organizmom evolučný náskok.
Charles Darwin predpokladal, že tento proces vedie k vývoju štrukturálnych adaptácií v populácii, ktoré zlepšujú kondíciu a životaschopnosť.
Druhy vedú súťaž o „prežitie najsilnejších“, ako ich opísali raní evolucionisti. Medzi adaptácie na správanie patrí napríklad spánok počas neznesiteľného tepla alebo rovnako zložitých podmienok a návrat neskôr.
Podobne púštne rastliny s úzkymi listami sú vhodnejšie na zadržiavanie vody v púšti ako rastliny so širokými listami, ktoré majú široký povrch. Rastliny, ktoré prežijú a množia sa, sa časom stanú dominantným druhom prostredníctvom prirodzeného výberu.
Evolúcia a adaptácia rastlín
Nevaskulárne rastliny s jednoduchými štruktúrami, ako sú machy a pečeňovníky, sa ako prvé rastliny adaptovali na suchozemské prostredie. Ďalej sa vyvinuli paprade, po ktorých nasledovalo znášanie semien gymnospermy ako sú ihličnany a ginko.
Kvitnúce krytosemenné rastliny vrátane stromov, tráv a kríkov z tvrdého dreva sa vyvinula schopnosť vytvárať semená uzavreté v ochranných vajíčkach. Život rastlín sa množil potom, čo si rastliny vyvinuli schopnosť produkovať semená ktoré vo vetre cestovali na veľké vzdialenosti.
Gymnospermy čoskoro prekonali angiospermy, ktoré získali evolučnú prevahu. Gymnospermy závisia od šírenia semien od vetra a vody; zatiaľ čo krytosemenné rastliny sa spoliehajú na vietor a vodu plus opeľovače, ktoré sú priťahované kvetmi a nektármi týchto rastlín. Plody krytosemenných rastlín poskytujú semenám dodatočnú výživu a ochranu.
Dnes kvitnúce rastliny sú všadeprítomné po celom svete. Peľ krytosemenných rastlín je menší ako peľ samcov gymnospermu, takže sa môže rýchlejšie dostať do vajíčok. Niektoré druhy semien prežijú trávenie, keď zvieratá jedia a vylučujú semená, čo ďalej napomáha ich širokému rozšíreniu a množeniu.
Prispôsobenie rastlín v púšti
Púšte sú suché krajiny, ktoré zostávajú vyprahnuté po dlhé časové úseky. Bez úprav by rastliny chradli a odumierali. Teploty stúpajú a klesajú do extrémov a v niektorých regiónoch ročne prší iba 10 palcov. Semená môžu byť spiace roky predtým, ako bude klíčiť dostatok vlhkosti.
Púštne rastliny vyzerajú veľmi odlišne od rastlín nachádzajúcich sa v iných biómoch vďaka metódam, ktoré prispôsobili na získavanie vody, jej skladovanie a prevenciu pred stratou. Takéto špecifické adaptačné stratégie sa vyvinuli, aby pomohli púštnym rastlinám vyrovnať sa s podmienkami nehostinnými pre väčšinu živých organizmov.
Príklady adaptácie rastlín:
Večerný prvosienka má dlhý hustý koreňový koreň, ktorý pomáha tejto rastline dosiahnuť a uchovať vodu a živiny. Rovnako ako niektoré kaktusy, aj prvosienka sa v noci aktivuje a kvety kvitnú, keď sú teploty chladnejšie.
Pinyonské borovice majú vertikálne a horizontálne koreňové systémy, ktoré dosahujú 40 stôp v oboch smeroch a poskytujú vodu. Rozsiahle koreňové systémy pomáhajú stromu rásť a produkovať jedlé píniové oriešky v šiškách pokrytých živicou, ktoré zabraňujú strate vody.
Borievka sú gymnospermy s ostrými zahrotenými ihlami alebo voskovitými šupinami prispôsobenými na menšie straty vody. Dlhé koreňové korene pomáhajú týmto stromom a kríkom siahať hlboko do podložia kvôli vode. Pomalé tempo rastu vynakladá menej energie a pomáha chrániť vodu. Borievky sa môžu dokonca sami orezávať tak, že v čase sucha odrežú vodu konáru, aby zachránili samotný strom pred smrťou.
Yucca mať dlhý kohútik na prístup k zdrojom vody, ktoré konkurenčné druhy nemôžu dosiahnuť. Yucca má tiež adaptívny reprodukčný proces s jukou, ktorá vzájomne prospieva životnému cyklu oboch druhov. Yucca poskytuje potravu pre húsenice, ktoré sa liahnu do molí. Mory poletujú medzi kvetmi juky, ktoré kladú vajíčka do vaječníkov rastliny juky, a zároveň opeľujú hostiteľskú rastlinu.
Kaktusy sú sukulenty s voskovým povlakom, ktorý pomáha rastline zadržiavať vodu. Kaktusy si v noci otvárajú prieduchy, aby znížili stratu vody transpiráciou. Plytké korene sú schopné sa za prítomnosti vlhkosti rýchlo množiť. Kaktusy majú namiesto listov pichľavé tŕne, ktoré zvieratám nedovolia jesť rastlinu, aby získali vodu, ktorá sa ukladá v častiach kaktusu.
Šalvia majú „chlpaté“ listy, ktoré poskytujú izoláciu od extrémnych teplôt a púštneho vetra. Listy sa uchovávajú po celý rok, čo umožňuje rastline fotosyntézu aj pri prudkom poklese teploty.
Rastlinné adaptácie v tropickom dažďovom pralese
Tropické dažďové pralesy sú teplé a vlhké po celý rok. Tropické dažďové pralesy dostávajú 80 až 400 palcov dažďov ročne, ktoré môžu viesť k množeniu baktérií a plesní, erózii pôdy, vyplavovaniu živín a zlej kvalite pôdy.
Rastliny s veľkým baldachýnom môžu blokovať slnečné svetlo na lesnú pôdu, zatiaľ čo tieto rastliny musia odolávať takmer konštantnému dennému slnečnému žiareniu v trópoch. Pôvodné rastliny v tropických dažďových pralesoch majú špecifické úpravy prispôsobené ich jedinečným ekosystémom.
Tropické dažďové pralesy poskytujú biotop pre viac ako dve tretiny všetkých druhov rastlín na Zemi. Dažďový prales je tiež dôležitým producentom kyslíka a zachytávačom znečisťujúcich látok oxidu uhličitého.
Rastliny tiež poskytujú potravu a biotop pre jedinečné vtáky, opice a predátory z džungle. Stromy v dažďových pralesoch nepotrebujú izolovať hrubú kôru ako listnaté stromy, aby zostali teplé a držali sa vody.
* Príklady adaptácie rastlín*:
Mäsožravýrastlín ako lapač muchy Venuša prispôsobili schopnosť chytiť a stráviť hmyz, ktorý je priťahovaný k ich farebným, voňavým kvetom. Oveľa väčšia rastlina džbánu môže dokonca zožrať malé hlodavce alebo hady, ktoré sa dostanú príliš blízko. Tieto rastliny tiež vytvárajú potravu fotosyntézou, ale nie sú závislé od pôdy, pokiaľ ide o výživné látky, a spoliehajú sa skôr na skonzumované živočíšne bielkoviny.
Korene podpery sú obrovské drevnaté vyvýšeniny na spodku veľkých stromov, ktoré pomáhajú udržiavať tieto stromy vo zvislej polohe. Dlhé rekvizity alebo korene na stromoch, ako sú mangrovy alebo tropické palmy, poskytujú dodatočnú podporu, keď je pôda mokrá. Plytká tvorba koreňov pomáha aj pri vstrebávaní živín.
Epifytické orchidey používať iné rastliny a stromy ako rastúci povrch bez toho, aby spôsoboval škodu. Sú prispôsobené na lezenie po iných rastlinách, aby dosiahli slnečné svetlo v prístrešku dažďového pralesa.
Mnoho stromov v dažďovom pralese má listy, kôru a kvety natreté voskom ako adaptáciu na nadmerné zrážky, ktoré môžu viesť k množeniu škodlivých baktérií a plesní. Štruktúra listu má špičatý koniec, ktorý sa nazýva a odkvapkávací hrot čo urýchľuje odtok, keď rastlina prijíma príliš veľa vody.
Amazonské lekná sú obrovské vodné rastliny pôvodom z Južnej Ameriky. Úpravy zahŕňajú jemné voľne plávajúce listy s ostrými tŕňmi na spodnej strane na ochranu. Kvety kvetov lekna sa otvárajú v noci a trvajú len pár dní.
Vzduchové rastliny v rodine Bromeliad odvádzajú vynikajúcu prácu pri odstraňovaní atmosférického oxidu uhličitého. Vzdušné rastliny získavajú vlhkosť a živiny zo vzduchu pomocou upraveného koreňového systému nazývaného vzdušné korene. Takéto úpravy sú možné iba v teplom a vlhkom podnebí.
Prispôsobenie rastlín v tundre
Arktída a alpská oblasť tundra biomes sú najchladnejšie miesta na Zemi. Arktická tundra sa tiahne cez Kanadu, Sibír a severnú Aljašku. Alpské tundry sa nachádzajú v nadmorských výškach 11 000 až 11 500 stôp na miestach ako Skalnaté hory. V extrémnom podnebí Antarktídy sú živé organizmy riedke.
Väčšina mesiacov v tundre je extrémne chladných a veterných. Zima je suchá a vegetačné obdobie chladných letných mesiacov je krátke. Biomény v tundre ročne dostanú iba 4 až 10 palcov dažďa.
Zdrojom pôdnych živín je hlavne dusík z rozkladajúcich sa látok spolu s fosforom zo zrážok. Pôda s nedostatkom živín ďalej obmedzuje typ rastlín, ktoré sa tam môžu usadiť za takých suchých a veterných podmienok.
Príklady adaptácie rastlín:
Arktické kvety a trpasličí kríky majú plytký koreňový systém na absorbovanie živín nad čiarou permafrostu. Mnoho druhov rastie kvôli teplu blízko seba. Ich listy sa môžu pri nízkych teplotách fotosyntetizovať. Medzi príklady arktickej vegetácie patria vŕby, vlčie maky a lomikameň fialový. V chladnej, ľadovej Antarktíde veľa nerastie, okrem machu a lišajníkov.
Rastliny vankúša pripomínajú zhluky machu priliehajúce k zemi. Ich dlhé taprooty prenikajú do kamenistej pôdy a poskytujú kotvu pri prudkom vetre.
Karibské machy vyrastajte nízko pri zemi, aby ste sa vyhli mrazivým vetrom. Sú dobre prispôsobené na substráty chudobné na živiny.
Trávy a ostrice rastú na miestach, kde je pôda tundry dobre priepustná a má dostatok živín.
The Starý muž z hory je jasne žltá divoká kvetina, ktorá si svoje meno získala vďaka veľmi chlpatému vzhľadu. Vlnené listy a stonky poskytujú izoláciu a tlmia vietor.
Alpské slnečnice sú jasne žlté ako skutočné slnečnice z čeľade Helianthus. Hlavičky alpských kvetov smerujú na východ po celý deň, namiesto toho, aby sledovali slnko ako Helianthus, ako adaptáciu od silných popoludňajších búrok, ktoré sa valia zo západu.
Prispôsobenie rastlín v tajge
The taiga biome má nejaké podobnosti s the tundra biome. Tajga, nazývaná tiež boreálny les, je kedysi zaľadnená oblasť v Eurázii a Severnej Amerike, ktorá si zachovala časti permafrost. Rovnako ako arktická tundra, aj rastliny v biome tajgy sa adaptovali na ťažké zimy a niekoľko dní bez toho, aby zabíjali mrazy.
Ihličnaté listy a voskovité vrstvy znižujú stratu vody transpiráciou. Tmavo sfarbené lístie je adaptácia, ktorá pomáha pri absorpcii tepla a fotosyntéze. Modřínové lesy prežívajú na príliš chladných a neúrodných miestach pre ihličnany.
Príklady adaptácie rastlín:
Smrek, borovica, tamarack a jedľa darí sa mu v chladných teplotách a zadržiava vodu.
Arktická vata rastie na podložkách z vodného machu sphagnum.
