Različne morske, vodne in kopenske rastline so se razvile veliko preden so dinozavri tavali po Zemlji. Od svojih skromnih začetkov kot enocelične alge so se rastline razvile pametne prilagoditve za preživetje in razmnoževanje tudi v najtežjih okoljih.
Charlesa Darwina teorija evolucije pomaga razložiti, kako pride do prilagoditev rastlin kot posledica podedovanih fizičnih in vedenjskih lastnosti, ki se prenašajo s staršev na potomce.
Lahko se vam zdi fascinantno primeri prilagoditev rastlin pri primerjavi vegetacije v puščavah, tropskih deževnih gozdovih in tundri.
Kaj so biomi?
Biomi so območja s podobnim podnebjem in temperaturo, ki imajo značilne rastline in živali, ki so se prilagodile razmeram v regiji. Podobne biome najdemo na geografskih območjih.
Biomi po vsem svetu so razdeljeni v široke kategorije, kot so puščava, tundra in deževni gozd. Prilagoditve so način, kako narava pomaga živalskim in rastlinskim populacijam preživeti v določenem biomu.
Primeri biomov:
- Puščava: sukulenti, ki shranjujejo vodo, trni listi, malo padavin, veliko izhlapevanje, ekstremne temperature
- Tundra: nizko drevje in grmičevje, majhne gozdnate rastline, hladni, suhi, vetrovni pogoji večino leta
- Deževni gozd: gosta džungla, bujna vegetacija, močan dež, visoka vlažnost, tropsko, tla s pomanjkanjem hranil
- Tajga: zimzeleni gozdovi, snežne, hladne zime, toplejša in daljša rastna sezona kot tundra
- Listopadni gozd: širokolistna drevesa, ki sezonsko spustijo listje, mrzle zime in vroča poletja
- Travniki: ravnina brez dreves s travami in lesnimi rastlinami, suha, pogosti naravni požari
- Chaparral: gost gozd, drevesa imajo debele, zimzelene liste, poleti malo dežja
- Savannah: gozdovi in travniki, redka drevesa, poletja so vroča in mokra, cikli ognja in suše
Kaj so prilagoditve rastlin?
Rastline vsebujejo genski material v jedru svojih celic, ki se prenaša skozi generacije. V kateri koli rastlinski populaciji jih bo naključne mutacije med delitvijo celic spolnih celic, pa tudi spremembe v vedenju, fiziologiji in drugih posebnostih, ki določenim organizmom dajejo evolucijski rob.
Charles Darwin je menil, da ta proces vodi v razvoj strukturnih prilagoditev populacije, ki izboljšujejo sposobnost in sposobnost preživetja.
Vrste vodijo tekmovanje za "preživetje najmočnejših", kot so opisali zgodnji evolucionisti. Na primer, vedenjske prilagoditve vključujejo mirovanje med nevzdržno vročino ali enako težkimi pogoji in vrnitev pozneje.
Podobno, puščavske rastline z ozkimi listi so bolj primerni za zadrževanje vode v puščavi kot rastline s širokimi listi, ki imajo široko površino. Sčasoma rastline, ki preživijo in se razmnožujejo, postanejo prevladujoča vrsta z naravno selekcijo.
Evolucija in prilagoditev rastlin
Nesvaskularne rastline s preprosto strukturo, kot so mahovi in jetrnice, so bile prve rastline, ki so se prilagodile kopenskemu okolju. Nato so se razvile praproti, ki jim je sledilo rojevanje semen golosemenke kot so iglavci in ginki.
Cvetenje kritosemenke vključno z drevesi trdega lesa, travami in grmičevjem se je razvila sposobnost izdelave semen, zaprtih v zaščitne jajčne celice. Življenje rastlin se je razširilo potem, ko so rastline razvile sposobnost proizvajajo semena ki so v vetru prevozili velike razdalje.
Kritosemenke, ki so evolucijsko prevladale, so kmalu prešle številke golonožnice. Gimnosperme so za razprševanje semen odvisne od vetra in vode; kritosemenke se zanašajo na veter in vodo ter opraševalce, ki jih privlačijo cvetovi in nektar rastlin. Plod kritosemenk zagotavlja dodatno prehrano in zaščito semen.
Danes cvetoče rastline so povsod po vsem svetu. Pelod kritosemenk je manjši od cvetnega prahu golosemenk, zato lahko hitreje doseže jajčeca. Nekatere vrste semen preživijo prebavo, ko živali jedo in izločajo semena, kar še dodatno pripomore k njihovi široki razširjenosti in širjenju.
Prilagoditve rastlin v puščavi
Puščave so sušne dežele, ki ostanejo suhe dalj časa. Brez prilagoditev bi rastline ovenele in odmrle. Temperature se dvignejo in spustijo do skrajnih meja, nekatere regije pa prejemajo le 10 centimetrov letnih padavin. Semena so lahko mirujoča že leta, preden je dovolj vlage, da lahko požene.
Puščavske rastline se zelo razlikujejo od rastlin, ki jih najdemo v drugih biomih, zaradi metod, ki so jih prilagodile za pridobivanje vode, shranjevanje vode in preprečevanje izgube vode. Takšne posebne prilagoditvene strategije so se razvile, da bi puščavskim rastlinam pomagale obvladovati razmere, ki niso sprejemljive za večino živih organizmov.
Primeri prilagoditev rastlin:
Večerni jeglič ima dolg, gost koren, ki tej rastlini pomaga doseči in shraniti vodo in hranila. Kot nekateri kaktusi tudi rastlina jegliča postane aktivna ponoči, cvetovi pa cvetijo, ko so temperature hladnejše.
Pinyon borovci imajo vertikalni in vodoravni koreninski sistem, ki segata 40 čevljev v obe smeri, da zagotovita vodo. Obsežni koreninski sistemi pomagajo drevesu rasti in proizvajati užitne pinjole v smolno prevlečenih storžih, ki preprečujejo izgubo vode.
Brin so golosemenke z ostrimi, koničastimi iglicami ali voščenimi luskami, prilagojene za manj izgube vode Dolge vodne korenine pomagajo tem drevesom in grmičkom seči globoko v podlago za vodo. Počasna stopnja rasti porabi manj energije in pomaga ohranjati vodo. Junipers lahko celo samo obrezujejo tako, da v času suše odrežejo vodo veji, da rešijo drevo samo, da ne umre.
Yucca imajo dolg vodni koren za dostop do virov vode, ki jih konkurenčne vrste ne morejo doseči. Yucca ima tudi prilagodljiv reproduktivni proces z moljem juke, ki obojestransko koristi življenjskemu ciklu obeh vrst. Juka zagotavlja hrano gosenicam, ki se izležejo v molje. Molji plujejo med cvetovi juke, ki odlagajo jajčeca v jajčnike rastline juka, medtem ko v postopku oprašujejo gostiteljsko rastlino.
Kaktusi so sukulenti z voščeno prevleko, ki rastlini pomaga zadrževati vodo. Kaktusi ponoči odprejo stomate, da zmanjšajo izgubo vode s transpiracijo. Plitke korenine se v prisotnosti vlage lahko hitro razmnožijo. Kaktusi imajo namesto listov bodeče bodice, ki živalim preprečujejo, da bi pojedle rastlino, da bi dobile vodo, ki je shranjena v delih kaktusa.
Žajbelj imajo listje "dlakavega" videza, ki zagotavljajo izolacijo pred ekstremnimi temperaturami in puščavskimi vetrovi. Listi se obdržijo celo leto, kar rastlini omogoča fotosintezo, tudi ko temperatura močno pade.
Prilagoditve rastlin v tropskem deževnem gozdu
Tropski deževni gozdovi so topla in vlažna skozi celo leto. Tropski deževni gozdovi prejmejo 80 do 400 palcev dežja na leto, kar lahko povzroči rast bakterij in gliv, erozijo tal, izpiranje hranil in slabo kakovost tal.
Velike krošnje lahko blokirajo sončno svetlobo na gozdna tla, medtem ko morajo te rastline v tropih prenesti skoraj stalno dnevno sončno svetlobo. Domače rastline v tropskih deževnih gozdovih imajo posebne prilagoditve, prilagojene njihovemu edinstvenemu ekosistemu.
Tropski deževni gozdovi zagotavljajo življenjski prostor za več kot dve tretjini vseh rastlinskih vrst na Zemlji. Deževni gozd je tudi pomemben proizvajalec kisika in ponor za onesnaževala z ogljikovim dioksidom.
Rastline zagotavljajo tudi hrano in življenjski prostor za unikatne ptice, opice in plenilce džungle. Drevesa v deževnem gozdu ne potrebujejo izoliranega debelega lubja, kot so listavci, da ostanejo topla in se držijo vode.
* Primeri prilagoditev rastlin*:
Mesojederastline Tako kot venerina muholovka so prilagodili sposobnost lovljenja in prebave žuželk, ki jih privlačijo njihovi pisani, dišeči cvetovi. Veliko večja vrča lahko poje celo majhne glodalce ali kače, ki se jim preveč približajo. Te rastline hrano pridobivajo tudi s fotosintezo, vendar niso odvisne od tal za hranila, temveč se zanašajo na zaužitje živalskih beljakovin.
Podporne korenine so ogromni gozdnati grebeni ob vznožju velikih dreves, ki pomagajo držati ta drevesa pokonci. dolga podporne ali kolutne korenine na drevesih, kot so mangrove ali tropske palme, nudijo dodatno oporo, ko so tla mokra. Plitva tvorba korenin pomaga tudi pri absorpciji hranil.
Epifitne orhideje druge rastline in drevesa uporabljajte kot rastočo površino, ne da bi pri tem povzročili škodo. Prilagojeni so plezanju po drugih rastlinah, da dosežejo sončno svetlobo v krošnjah deževnega gozda.
Številna drevesa v deževnem gozdu imajo liste, lubje in cvetove, ki so prevlečeni z voskom, kot prilagoditev za obvladovanje prekomernih padavin, ki lahko povzročijo rast škodljivih bakterij in gliv. Listna struktura ima koničasti konec, imenovan a kapljična konica ki pospeši odtok, ko rastlina prejme preveč vode.
Amazonske vodne lilije so velikanske vodne rastline, ki izvirajo iz Južne Amerike. Prilagoditve vključujejo nežne prosto plavajoče liste z ostrimi bodički na spodnji strani za zaščito. Cvetovi lokvanj cvetijo ponoči in trajajo le nekaj dni.
Zračne naprave v družini Bromeliad odlično opravijo odstranjevanje atmosferskega ogljikovega dioksida. Zračne rastline pridobivajo vlago in hranila iz zraka z uporabo prilagojenega koreninskega sistema, imenovanega zračne korenine. Takšne prilagoditve so možne samo v toplem in vlažnem podnebju.
Prilagoditve rastlin v Tundri
Arktika in Alpe tundrski biomi so najhladnejši kraji na Zemlji. Arktična tundra se razteza čez Kanado, Sibirijo in severno Aljasko. Alpske tundre najdemo na nadmorski višini 11.000 do 11.500 čevljev v krajih, kot so Skalnate gore. Živi organizmi so v skrajnem podnebju Antarktike redki.
Večina mesecev v tundri je izredno hladnih in vetrovnih. Zima je suha in rastna sezona hladnih poletnih mesecev je kratka. Biomi tundre prejmejo le 4-10 centimetrov dežja letno.
Viri hranil v tleh so predvsem dušik iz razpadajočih snovi skupaj s fosforjem iz padavin. Tla, ki jim primanjkuje hranil, dodatno omejujejo vrsto rastlin, ki se tam lahko naselijo v takih suhih vetrovnih razmerah.
Primeri prilagoditev rastlin:
Arktično cvetje in pritlikavi grmi imajo plitev koreninski sistem za vsrkavanje hranilnih snovi nad mejo permafrosta. Mnoge vrste rastejo tesno skupaj za toploto. Njihovi listi se lahko fotosintetizirajo pri nizkih temperaturah. Primeri arktične vegetacije vključujejo vrbe, mak in vijolična saksifraga. Na hladni, ledeni Antarktiki ne raste veliko, razen mahu in lišajev.
Blazinice spominjajo na kepe mahu, ki se držijo tal. Njihovi dolgi korenini prodrejo v kamnita tla in zagotavljajo sidro med močnim vetrom.
Mahovi iz karibuja rastejo nizko do tal, da bi se izognili mrzlim vetrovom. So dobro prilagojeni substratom, revnim s hranili.
Trave in šaši rastejo na mestih, kjer so tla tundre dobro odcedna in imajo ustrezna hranila.
The Starec z gore je svetlo rumena divja roža, ki je svoje ime dobila po zelo dlakavem videzu. Volnati listi in stebla zagotavljajo izolacijo in blažijo veter.
Alpske sončnice so svetlo rumene kot prave sončnice iz družine Helianthus. Alpske cvetne glave se ves dan soočajo z vzhodom, namesto da bi sledile soncu kot Helianthus, kot prilagoditev močnim popoldanskim nevihtam, ki so se zavihale z zahoda.
Prilagoditve rastlin v tajgi
The tajga bioma ima nekaj podobnosti z tundrski biom. Tajga, imenovana tudi borealni gozd, je nekoč poledenjeno območje znotraj Evrazije in Severne Amerike, ki je ohranilo zaplate permafrost. Tako kot arktična tundra so se tudi rastline v biomu tajge prilagodile težkim zimam in nekaj dni, ne da bi ubile zmrzal.
Iglasti listi in voščeni plašči zmanjšujejo izgubo vode s transpiracijo. Temno obarvano listje je prilagoditev, ki pomaga pri absorpciji toplote in fotosintezi. Macesnovi gozdovi preživijo v prehladnih in pustih krajih za iglavce.
Primeri prilagoditev rastlin:
Smreka, bor, tamarack in jelka uspevajo pri hladnih temperaturah in zadržujejo vodo.
Arktična bombažna trava raste na preprogah vodnega maha sfagnuma.