Olika marina, vattenlevande och markbundna växter utvecklades långt innan dinosaurier strövade runt jorden. Från sin ödmjuka början som encelliga alger har växter utvecklat smarta anpassningar för att överleva och reproducera även i de tuffaste miljöerna.
Charles Darwin evolutionsteori hjälper till att förklara hur växtanpassningar sker som ett resultat av ärvda fysiska och beteendemässiga egenskaper som överförs från förälder till avkomma.
Du kan hitta fascinerande exempel på växtanpassningar när man jämför vegetation i öken-, tropisk regnskog och tundrabiom.
Vad är Biomes?
Biomes är områden med liknande klimat och temperatur som har distinkta växter och djur som har anpassat sig till regionens förhållanden. Liknande biomer finns i diskontinuerliga geografiska områden.
Biomer runt om i världen är indelade i breda kategorier som öknen, tundran och regnskogens biom. Anpassningar är naturens sätt att hjälpa djur- och växtpopulationer att överleva i en viss biom.
Exempel på biomer:
- Öken: suckulenter som lagrar vatten, taggiga löv, låg nederbörd, hög avdunstning, extrema temperaturer
- Tundra: låga träd och buskar, små träiga växter, kalla, torra, blåsiga förhållanden större delen av året
- Regnskog: tät djungel, frodig vegetation, kraftigt regn, hög luftfuktighet, tropisk, näringsbrist jord
- Taiga: vintergröna skogar, snöiga, kalla vintrar, varmare och längre växtsäsong än tundra
- Lövskog: lövträd som säsongsmässigt tappar löv, kalla vintrar och varma somrar
- Gräsmarker: trädlös slätt med gräs och vedartade växter, uttorkad, naturliga bränder vanliga
- Chaparral: tät skog, träd har tjocka, vintergröna löv, lite regn på sommaren
- Savann: skogsmarker och gräsmarker, knappa träd, somrarna är heta och våta, eld och torka
Vad är växtanpassningar?
Växter innehåller genetiskt material i kärnan i deras celler som överförs genom generationer. I alla växtbestånd kommer det att finnas slumpmässiga mutationer under uppdelning av könsceller, liksom variationer i beteende, fysiologi och andra specialfunktioner som ger vissa organismer en evolutionär fördel.
Charles Darwin föreslog att denna process leder till utvecklingen av strukturella anpassningar i en befolkning som förbättrar kondition och livskraft.
Arter driver en tävling om "de starkastas överlevnad", som beskrivs av tidiga evolutionister. Till exempel inkluderar beteendeadaptationer att gå vilande under outhärdlig värme eller lika svåra förhållanden och återvända senare.
Liknande, ökenväxter med smala löv är mer lämpliga för att hålla kvar vatten i öknen än växter med breda blad som har en bred yta. Med tiden blir växter som överlever och reproducerar den dominerande arten via naturligt urval.
Evolution och växtanpassning
Icke-vaskulära växter med enkla strukturer som mossor och leverwort var de första växterna som anpassade sig till en markbunden miljö. Ferns utvecklades därefter, följt av fröbärande gymnospermer såsom barrträd och ginkgoes.
Blommande angiospermer inklusive lövträd, gräs och buskar utvecklade förmågan att göra frön inneslutna i skyddande ägg. Växtlivet växte ut efter att växter utvecklade förmågan att producera frön som reste långa sträckor i vinden.
Gymnospermer blev snart mindre än angiospermer som fick den evolutionära överhanden. Gymnospermer beror på vind och vatten för utsäde av utsäde; angiospermer är beroende av vind och vatten plus pollinatorer som lockas av växternas blommor och nektar. Frukten av angiospermer ger extra näring och skydd för fröna.
I dag, blommande växter finns överallt i världen. Angiosperm pollen är mindre än manlig gymnosperm pollen, så det kan nå ägg snabbare. Vissa typer av frön överlever matsmältningen när djuren äter och utsöndrar frön, vilket ytterligare hjälper deras breda spridning och spridning.
Växtanpassningar i öknen
Öknar är torra länder som förblir uttorkade under långa tidsperioder. Utan anpassningar skulle växter vissna och dö. Temperaturerna stiger och faller till extremiteter, och vissa regioner får så lite som 10 tum årlig nederbörd. Frön kan vara vilande i flera år innan det finns tillräckligt med fukt att gro.
Ökenväxter ser väldigt annorlunda ut än växter som finns i andra biomer på grund av de metoder som de har anpassat för att få vatten, lagra vatten och förhindra vattenförlust. Sådana specifika adaptiva strategier har utvecklats för att hjälpa ökenväxter att hantera förhållanden som är ogästvänliga för de flesta levande organismer.
Exempel på växtanpassningar:
Nattljus har en lång, tjock penna rot som hjälper denna växt att nå och lagra vatten och näringsämnen. Liksom vissa kaktusar blir primula-växten aktiv på natten och blommor blommar när temperaturen är svalare.
Pinyon tallar har vertikala och horisontella rotsystem som når 40 fot i båda riktningarna för att ge vatten. Omfattande rotsystem hjälper trädet att växa och producera ätbara pinjenötter i hartsbelagda kottar som förhindrar vattenförlust.
Enbär är gymnospermer med skarpa, spetsiga nålar eller vaxartade skalor anpassade för mindre vattenförlust. Långa kranrötter hjälper dessa träd och buskar att nå djupt ner i berggrunden för vatten. En långsam tillväxttakt förbrukar mindre energi och hjälper till att bevara vatten. Enbär kan till och med själv beskära genom att skära av vatten till en gren i torrtider för att rädda trädet från att dö.
Yucca har en lång kranrot för åtkomst till vattenkällor som konkurrerande arter inte kan nå. Yucca har också en adaptiv reproduktiv process med yucca-mal som ömsesidigt gynnar livscykeln för båda arterna. Yucca ger mat till larver som kläcker sig i malar. Malarna flirar mellan yucca-blommor som lägger ägg i yucca-växtens äggstockar medan de pollinerar värdplantan under processen.
Kaktusar är suckulenter med vaxartad beläggning som hjälper växten att behålla vatten. Kaktusar öppnar sin stomata på natten för att minska vattenförlust genom transpiration. Grunna rötter kan föröka sig snabbt i närvaro av fukt. Kaktusar har taggiga ryggrader istället för löv för att hindra djur från att äta växten för att få det vatten som lagras i delar av kaktusen.
Sagebrush har "håriga" blad som ger isolering från extrema temperaturer och ökenvindar. Löven bibehålls året runt, vilket gör att växten kan fotosyntetisera även när temperaturen sjunker kraftigt.
Växtanpassningar i den tropiska regnskogen
Tropiska regnskogar är varma och fuktiga året runt. Tropiska regnskogar får 80 till 400 tum regn om året, vilket kan leda till bakterier och svamptillväxt, jorderosion, näringsläckage och dålig jordkvalitet.
Stora baldakinväxter kan blockera solljus till skogsbotten medan dessa baldakinväxter måste motstå nästan konstant dagsljus i tropikerna. Infödda växter i tropiska regnskogar har specifika anpassningar anpassade till deras unika ekosystem.
Tropiska regnskogar utgör en livsmiljö för mer än två tredjedelar av alla växtarter på jorden. Regnskogen är också en viktig producent av syre och en diskbänk för koldioxidföroreningar.
Växter ger också mat och livsmiljö för unika fåglar, apor och djungelrovdjur. Träd i regnskogen behöver inte isolera tjock bark som lövträd för att hålla sig varm och hålla fast vid vattnet.
* Exempel på växtanpassningar*:
Köttätandeväxter som Venus flugfälla har anpassat förmågan att fånga och smälta insekter som dras till deras färgglada, doftande blommor. Den mycket större krukväxten kan till och med äta små gnagare eller ormar som kommer för nära. Dessa växter gör också mat genom fotosyntes men är inte beroende av jord för näringsämnen, utan förlitar sig istället på konsumerade animaliska proteiner.
Buttress rötter är stora träiga åsar vid basen av stora träd som hjälper till att hålla dessa träd upprätt. Lång prop eller stel rötter på träd som mangrover eller tropiska palmer ger extra stöd när jorden är våt. Den grunda rotbildningen hjälper också till att absorbera näringsämnen.
Epifytiska orkidéer använd andra växter och träd som en växande yta utan att orsaka skada. De är anpassade för att klättra upp på andra växter för att nå solljus i regnskogens baldakin.
Många träd i regnskogen har löv, bark och blommor som är vaxbelagda som en anpassning för att hantera överdriven nederbörd som kan ge upphov till tillväxt av skadliga bakterier och svampar. Bladstrukturen har en spetsig ände som kallas a droppspets som påskyndar avrinning när anläggningen får för mycket vatten.
Amazon näckrosor är jätte vattenväxter som kommer från Sydamerika. Anpassningarna inkluderar känsliga fritt flytande löv med skarpa taggar på undersidan för skydd. Näckrosblommor blommar öppna på natten och varar bara ett par dagar.
Luftväxter i familjen Bromeliad gör ett utmärkt jobb med att ta bort atmosfärisk koldioxid. Flygplanter får fukt och näringsämnen från luften med hjälp av ett anpassat rotsystem som kallas luftrötter. Sådana anpassningar är endast möjliga i varma, fuktiga klimat.
Växtanpassningar i tundran
Arktis och alpin tundrabiomer är de kallaste platserna på jorden. Den arktiska tundran sträcker sig över Kanada, Sibirien och norra Alaska. Alpintundra finns i höjder av 11 000 till 11 500 fot på platser som Rocky Mountains. Levande organismer är glesa i Antarktis extrema klimat.
De flesta månaderna i tundran är extremt kalla och blåsiga. Vintern är torr och växtsäsongen under de svala sommarmånaderna är kort. Tundrabiomer får endast 4-10 tum regn årligen.
Källor till jordnäringsämnen är främst kväve från nedbrytande ämnen och fosfor från nederbörd. Näringsfattig jord begränsar ytterligare vilken typ av växter som kan etablera sig där under sådana torra, blåsiga förhållanden.
Exempel på växtanpassningar:
Arktiska blommor och dvärgbuskar har ett grunt rotsystem för att absorbera näringsämnen över gränsen för permafrost. Många arter växer nära varandra. Deras löv kan fotosyntetisera vid låga temperaturer. Exempel på arktisk vegetation inkluderar pilar, vallmo och lila saxifrage. Inte mycket växer i kall, isig Antarktis förutom mossa och lavar.
Kudde växter liknar klumpar av mossa som håller fast vid marken. Deras långa taproots tränger in i stenig mark och ger ett ankare under hårda vindar.
Caribou mossor växa lågt till marken för att undvika kyliga vindar. De är väl anpassade till näringsfattiga substrat.
Gräs och gräs växa på fläckar där tundrajorden är väldränerad och har tillräckliga näringsämnen.
De Gammal man-av-berget är en ljusgul vildblomma som får sitt namn från sitt mycket håriga utseende. Ulliga löv och stjälkar ger isolering och buffrar vinden.
Alpina solrosor är ljusgula som de sanna solrosorna i Helianthus-familjen. Alpina blomhuvuden möter öster hela dagen, istället för att följa solen som Helianthus gör, som en anpassning från starka eftermiddagsstormar som rullar ut från väst.
Växtanpassningar i Taiga
De taiga biome har lite likheter med de tundrabiom. Taiga, även kallad boreal skog, är ett en gång glacierat område inom Eurasien och Nordamerika som har behållit fläckar av permafrost. Liksom den arktiska tundran har växter i taiga-biomen anpassat sig till svåra vintrar och några dagar utan att döda frost.
Nålliknande blad och vaxartade kappor minskar vattenförlust genom transpiration. Mörkfärgat lövverk är en anpassning som hjälper till med värmeabsorption och fotosyntes. Lärkskogar överlever på platser som är för kalla och karga för barrträd.
Exempel på växtanpassningar:
Gran, tall, tamarack och gran trivs i svala temperaturer och behåll vatten.
Arktisk bomullsgräs växer på mattor av akvatisk mossa.