การปรับตัวของพืช: ทะเลทราย ป่าฝนเขตร้อน ทุนดรา

พืชทะเล สัตว์น้ำ และบนบกที่หลากหลายมีวิวัฒนาการมายาวนานก่อนที่ไดโนเสาร์จะเดินเตร่อยู่บนโลก จากจุดเริ่มต้นที่ต่ำต้อยของพวกเขาในฐานะสาหร่ายเซลล์เดียว พืชได้พัฒนาการปรับตัวที่ชาญฉลาดเพื่อความอยู่รอดและขยายพันธุ์แม้ในสภาพแวดล้อมที่เลวร้ายที่สุด

Charles Darwin's Dar ทฤษฎีวิวัฒนาการ ช่วยอธิบายว่าการปรับตัวของพืชเกิดขึ้นได้อย่างไรอันเป็นผลมาจากลักษณะทางกายภาพและพฤติกรรมที่สืบทอดมาจากพ่อแม่สู่ลูก

คุณจะพบความน่าสนใจ ตัวอย่างการปรับตัวของพืช เมื่อเปรียบเทียบพืชพันธุ์ในไบโอมทะเลทราย ป่าฝนเขตร้อน และทุ่งทุนดรา

Biomes เป็นพื้นที่ที่มีภูมิอากาศและอุณหภูมิใกล้เคียงกัน ซึ่งมีพืชและสัตว์เฉพาะตัวที่ปรับให้เข้ากับสภาพของภูมิภาค ชีวนิเวศที่คล้ายกันสามารถพบได้ในพื้นที่ทางภูมิศาสตร์ที่ไม่ต่อเนื่อง

Biomes ทั่วโลกแบ่งออกเป็นหมวดหมู่กว้างๆ เช่น ไบโอมทะเลทราย ทุนดรา และป่าฝน การปรับตัวเป็นวิธีธรรมชาติในการช่วยเหลือประชากรสัตว์และพืชให้อยู่รอดในไบโอมเฉพาะ

ตัวอย่างของไบโอม:

• ทะเลทราย: พืชอวบน้ำที่กักเก็บน้ำ ใบมีหนาม ปริมาณน้ำฝนต่ำ การระเหยสูง อุณหภูมิสูง 
• ทุนดรา: ไม้พุ่มเตี้ย ไม้ต้นขนาดเล็ก อากาศหนาวเย็น แห้งแล้ง มีลมแรงเกือบทั้งปี
instagram story viewer
• ป่าฝน: ป่าทึบ พืชพรรณเขียวชอุ่ม ฝนตกหนัก ความชื้นสูง เขตร้อน ดินขาดสารอาหาร
• ไทก้า: ป่าดิบชื้น หิมะตก ฤดูหนาวที่หนาวเย็น ฤดูที่อบอุ่นและเติบโตยาวนานกว่าทุ่งทุนดรา
• ป่าผลัดใบ: ต้นไม้ใบกว้างที่ร่วงหล่นตามฤดูกาล ฤดูหนาวที่หนาวเย็น และฤดูร้อนที่ร้อนอบอ้าว
• ทุ่งหญ้า: ที่ราบไม่มีต้นไม้ มีหญ้าและไม้ยืนต้น แห้งแล้ง มีไฟตามธรรมชาติทั่วไป
• ชาพาร์ราล: ป่าทึบ ต้นไม้หนาทึบ ใบเขียวตลอดปี มีฝนเล็กน้อยในฤดูร้อน
• สะวันนา: ป่าไม้และทุ่งหญ้า ต้นไม้หายาก ฤดูร้อนร้อนชื้น วัฏจักรไฟและภัยแล้ง

พืชมีสารพันธุกรรมอยู่ในนิวเคลียสของเซลล์ที่สืบทอดมาหลายชั่วอายุคน ในประชากรพืชใด ๆ จะมี การกลายพันธุ์แบบสุ่ม ระหว่างการแบ่งเซลล์เซลล์สืบพันธุ์ ตลอดจนความผันแปรของพฤติกรรม สรีรวิทยา และลักษณะพิเศษอื่นๆ ที่ทำให้สิ่งมีชีวิตบางชนิดมีความได้เปรียบเชิงวิวัฒนาการ

Charles Darwin ตั้งข้อสังเกตว่ากระบวนการนี้นำไปสู่วิวัฒนาการของการปรับโครงสร้างในประชากรที่ปรับปรุงสมรรถภาพและความมีชีวิต

เผ่าพันธุ์ต่างแข่งขันกันเพื่อ "เอาชีวิตรอดของผู้ที่เหมาะสมที่สุด" ตามที่นักวิวัฒนาการยุคแรกอธิบายไว้ ตัวอย่างเช่น การปรับพฤติกรรมรวมถึงการอยู่เฉยๆ ระหว่างความร้อนเหลือทนหรือสภาวะที่ยากลำบากเท่ากันและกลับมาใหม่ในภายหลัง

ในทำนองเดียวกัน พืชทะเลทราย มีใบแคบเหมาะกับการเก็บน้ำในทะเลทรายมากกว่าพืชที่มีใบกว้างที่มีพื้นผิวกว้าง เมื่อเวลาผ่านไป พืชที่อยู่รอดและขยายพันธุ์กลายเป็นสายพันธุ์ที่โดดเด่นผ่านการคัดเลือกโดยธรรมชาติ

พืชที่ไม่ใช่เส้นเลือดที่มีโครงสร้างเรียบง่าย เช่น มอสและต้นลิเวอร์เวิร์ตเป็นพืชชนิดแรกที่ปรับตัวให้เข้ากับสภาพแวดล้อมบนบก เฟิร์นวิวัฒนาการต่อไปตามด้วยการแบกเมล็ด ยิมโนสเปิร์ม เช่น ต้นสนและแปะก๊วย

กำลังออกดอก angiosperms รวมทั้งต้นไม้ไม้เนื้อแข็ง หญ้า และไม้พุ่มได้พัฒนาความสามารถในการสร้างเมล็ดพืชที่ห่อหุ้มในออวุลป้องกัน ชีวิตของพืชเพิ่มจำนวนขึ้นหลังจากที่พืชพัฒนาความสามารถในการ ผลิตเมล็ดพันธุ์ ที่เดินทางไกลในสายลม

ในไม่ช้ายิมโนสเปิร์มก็มีจำนวนมากกว่าโดยแอนจิโอสเปิร์มที่ได้รับวิวัฒนาการเหนือกว่า Gymnosperms ขึ้นอยู่กับลมและน้ำในการแพร่กระจายของเมล็ด ในขณะที่แอนจิโอสเปิร์มอาศัยลมและน้ำ รวมทั้งแมลงผสมเกสรที่ดึงดูดดอกไม้และน้ำหวานของพืชนั้น ผลของ angiosperms ให้สารอาหารเพิ่มเติมและปกป้องเมล็ดพืช

วันนี้ ไม้ดอก มีอยู่ทุกหนทุกแห่งทั่วโลก เกสรดอกไม้ของ Angiosperm มีขนาดเล็กกว่าละอองเกสรของยิมโนสเปิร์มชาย ดังนั้นจึงสามารถเข้าถึงไข่ได้เร็วกว่า เมล็ดพืชบางชนิดมีชีวิตรอดจากการย่อยอาหารเมื่อสัตว์กินและขับเมล็ดออก ซึ่งช่วยกระจายและขยายพันธุ์ในวงกว้าง

ทะเลทรายเป็นดินแดนแห้งแล้งที่แห้งแล้งเป็นเวลานาน หากไม่มีการดัดแปลง พืชก็จะเหี่ยวเฉาและตาย อุณหภูมิเพิ่มขึ้นและลดลงจนสุดขั้ว และบางภูมิภาคได้รับปริมาณน้ำฝนเพียง 10 นิ้วต่อปี เมล็ดพันธุ์อาจจะ อยู่เฉยๆ หลายปีก่อนที่ความชื้นจะงอกขึ้น

พืชในทะเลทรายดูแตกต่างจากพืชที่พบในไบโอมอื่นๆ อย่างมาก เนื่องจากวิธีการที่พวกมันได้ดัดแปลงเพื่อให้ได้น้ำ กักเก็บน้ำ และป้องกันการสูญเสียน้ำ กลยุทธ์การปรับตัวเฉพาะดังกล่าวได้พัฒนาขึ้นเพื่อช่วยให้พืชทะเลทรายรับมือกับสภาวะที่ไม่เอื้ออำนวยต่อสิ่งมีชีวิตส่วนใหญ่

ตัวอย่างการปรับตัวของพืช:

อีฟนิ่งพริมโรส มีรากแก้วที่หนาและยาวซึ่งช่วยให้พืชชนิดนี้เข้าถึงและกักเก็บน้ำและสารอาหารได้ เช่นเดียวกับกระบองเพชร ต้นพริมโรสจะทำงานในเวลากลางคืน และดอกไม้จะบานเมื่ออุณหภูมิเย็นลง

ต้นสนพินยอน มีระบบรากแนวตั้งและแนวนอนที่ยื่นออกไป 40 ฟุตทั้งสองทิศทางเพื่อให้น้ำ ระบบรากที่กว้างขวางช่วยให้ต้นไม้เติบโตและผลิตถั่วสนที่รับประทานได้ในโคนเคลือบเรซินซึ่งป้องกันการสูญเสียน้ำ

Juniper เป็นพืชน้ำอสุจิที่มีเข็มแหลมแหลมหรือตาชั่งคล้ายขี้ผึ้งที่ปรับให้สูญเสียน้ำน้อยลง รากของก๊อกยาวช่วยให้ต้นไม้และพุ่มไม้เหล่านี้เข้าถึงน้ำได้ลึกถึงพื้นหิน อัตราการเจริญเติบโตช้าใช้พลังงานน้อยลงและช่วยรักษาน้ำ จูนิเปอร์สามารถตัดแต่งกิ่งได้ด้วยตัวเองโดยการตัดน้ำออกจากกิ่งในฤดูแล้งเพื่อช่วยต้นไม้ไม่ให้ตาย

มันสำปะหลัง มีรากก๊อกยาวสำหรับเข้าถึงแหล่งน้ำที่สายพันธุ์ที่แข่งขันกันเข้าถึงไม่ได้ มันสำปะหลังยังมีกระบวนการสืบพันธุ์แบบปรับตัวได้กับมอดมันสำปะหลังที่เป็นประโยชน์ร่วมกันกับวงจรชีวิตของทั้งสองสายพันธุ์ มันสำปะหลังเป็นอาหารสำหรับหนอนผีเสื้อที่ฟักเป็นตัวแมลงเม่า ผีเสื้อกลางคืนบินไปมาระหว่างดอกยัคคะที่วางไข่ในรังไข่ของต้นยัคคะในขณะที่ผสมเกสรพืชเจ้าบ้านในกระบวนการ

Cacti เป็นไม้อวบน้ำเคลือบด้วยขี้ผึ้งที่ช่วยให้พืชกักเก็บน้ำ Cacti เปิดปากใบในเวลากลางคืนเพื่อลดการสูญเสียน้ำผ่านการคายน้ำ รากตื้นสามารถขยายพันธุ์ได้อย่างรวดเร็วเมื่อมีความชื้น กระบองเพชรมีหนามแหลมแทนใบไม้เพื่อกันไม่ให้สัตว์กินพืชเพื่อให้ได้น้ำที่สะสมอยู่ในส่วนต่างๆ ของกระบองเพชร

บรัช มีใบที่ดู "มีขน" ซึ่งให้ฉนวนกันความร้อนจากอุณหภูมิที่รุนแรงและลมทะเลทราย ใบจะคงอยู่ตลอดปี ซึ่งช่วยให้พืชสังเคราะห์แสงได้แม้ว่าอุณหภูมิจะลดลงอย่างรวดเร็ว

ป่าฝนเขตร้อน มีอากาศอบอุ่นและชื้นตลอดปี ป่าฝนเขตร้อนได้รับ 80 ถึง 400 นิ้ว ปริมาณน้ำฝนต่อปี ซึ่งอาจนำไปสู่การเจริญเติบโตของแบคทีเรียและเชื้อรา การพังทลายของดิน การชะล้างธาตุอาหาร และคุณภาพของดินที่ไม่ดี

พืชทรงพุ่มขนาดใหญ่สามารถบังแสงแดดถึงพื้นป่าได้ในขณะที่พืชทรงพุ่มเหล่านั้นต้องทนต่อแสงแดดเกือบทุกวันในเขตร้อน พืชพื้นเมืองในป่าฝนเขตร้อนมีการดัดแปลงเฉพาะที่ปรับให้เข้ากับระบบนิเวศเฉพาะของพวกมัน

ป่าฝนเขตร้อนเป็นแหล่งที่อยู่อาศัยของพืชมากกว่าสองในสามของโลก ป่าฝนยังเป็นแหล่งผลิตออกซิเจนที่สำคัญและเป็นแหล่งกักเก็บมลพิษของคาร์บอนไดออกไซด์

พืชยังเป็นแหล่งอาหารและที่อยู่อาศัยของนก ลิง และผู้ล่าในป่าอีกด้วย ต้นไม้ในป่าฝนไม่ต้องการฉนวนเปลือกหนาเหมือนต้นไม้ผลัดใบเพื่อให้ร่างกายอบอุ่นและอุ้มน้ำ

*ตัวอย่างการปรับตัวของพืช*:

กินเนื้อเป็นอาหารพืช เช่นเดียวกับกับดักแมลงวันวีนัสได้ปรับความสามารถในการจับและย่อยแมลงที่ถูกดึงดูดด้วยดอกไม้หลากสีสันที่มีกลิ่นหอม ต้นเหยือกที่ใหญ่กว่ามากสามารถกินหนูตัวเล็กหรืองูที่อยู่ใกล้เกินไปได้ พืชเหล่านี้ยังสร้างอาหารผ่านการสังเคราะห์ด้วยแสงแต่ไม่ได้ขึ้นอยู่กับดินสำหรับสารอาหาร แต่อาศัยโปรตีนจากสัตว์ที่บริโภคเข้าไปแทน

รากค้ำยัน เป็นสันเขาไม้ขนาดใหญ่ที่โคนต้นไม้ใหญ่ที่ช่วยให้ต้นไม้เหล่านี้ตั้งตรง ยาว รากหรือไม้ค้ำยัน บนต้นไม้เช่นป่าโกงกางหรือต้นปาล์มเขตร้อนให้การรองรับเพิ่มเติมเมื่อดินเปียก การสร้างรากตื้นยังช่วยในการดูดซึมสารอาหาร

กล้วยไม้อิงอาศัย ใช้พืชและต้นไม้อื่น ๆ เป็นพื้นผิวที่กำลังเติบโตโดยไม่ก่อให้เกิดอันตรายใด ๆ พวกมันถูกดัดแปลงให้ปีนขึ้นไปบนต้นไม้อื่นเพื่อให้ได้รับแสงแดดในป่าฝน

ต้นไม้จำนวนมากในป่าฝนมีใบ เปลือกไม้ และดอกไม้ที่เคลือบด้วยขี้ผึ้งเพื่อปรับตัวเพื่อรองรับปริมาณน้ำฝนที่มากเกินไป ซึ่งอาจทำให้เกิดการเติบโตของแบคทีเรียและเชื้อราที่เป็นอันตรายได้ โครงสร้างใบมีปลายแหลมเรียกว่า ปลายน้ำหยด ที่เร่งการไหลบ่าเมื่อพืชได้รับน้ำมากเกินไป

ดอกบัวอเมซอน เป็นพืชน้ำขนาดยักษ์ที่มีถิ่นกำเนิดในอเมริกาใต้ การดัดแปลงรวมถึงใบไม้ที่ลอยได้อิสระที่ละเอียดอ่อนและมีหนามแหลมอยู่ด้านล่างเพื่อป้องกัน ดอกบัวจะบานในตอนกลางคืนและคงอยู่ได้เพียงสองสามวัน

พืชอากาศ ในตระกูล Bromeliad ทำหน้าที่ได้อย่างยอดเยี่ยมในการขจัดคาร์บอนไดออกไซด์ในบรรยากาศ พืชในอากาศได้รับความชื้นและสารอาหารจากอากาศโดยใช้ระบบรากที่เรียกว่ารากอากาศ การปรับตัวดังกล่าวสามารถทำได้ในสภาพอากาศที่อบอุ่นและชื้นเท่านั้น

อาร์กติกและเทือกเขาแอลป์ ไบโอมทุนดรา เป็นสถานที่ที่หนาวที่สุดในโลก ทุนดราอาร์กติกทอดยาวไปทั่วแคนาดา ไซบีเรีย และอลาสก้าตอนเหนือ พบทุนดราอัลไพน์ที่ระดับความสูงของ 11,000 ถึง 11,500 ฟุต ในสถานที่เช่นเทือกเขาร็อกกี สิ่งมีชีวิตมีน้อยในสภาพอากาศที่รุนแรงของทวีปแอนตาร์กติกา

เดือนส่วนใหญ่ในทุ่งทุนดราอากาศหนาวจัดและมีลมแรงมาก ฤดูหนาวจะแห้งแล้งและฤดูปลูกของเดือนในฤดูร้อนที่เย็นสบายนั้นสั้น ไบโอม Tundra ได้รับฝนเพียง 4-10 นิ้วต่อปีเท่านั้น

แหล่งที่มาของธาตุอาหารในดินส่วนใหญ่มาจากไนโตรเจนจากการสลายตัวพร้อมกับฟอสฟอรัสจากการตกตะกอน ดินที่ขาดสารอาหารยังจำกัดชนิดของพืชที่สามารถสร้างได้ภายใต้สภาพที่แห้งและมีลมแรงเช่นนี้

ตัวอย่างการปรับตัวของพืช:

ดอกไม้อาร์กติกและไม้พุ่มแคระ มีระบบรากตื้นเพื่อดูดซับสารอาหารเหนือแนวดินเยือกแข็ง หลายชนิดเติบโตใกล้กันเพื่อให้เกิดความอบอุ่น ใบของพวกมันสามารถสังเคราะห์แสงได้ที่อุณหภูมิต่ำ ตัวอย่างพืชพรรณอาร์กติก ได้แก่ ต้นหลิว ดอกป๊อปปี้ และแซ็กซิฟริจสีม่วง. มีไม่มากนักในแอนตาร์กติกาที่หนาวเย็นและเป็นน้ำแข็ง ยกเว้นตะไคร่น้ำและไลเคน

พืชเบาะ คล้ายตะไคร่เกาะเกาะติดดิน รากที่ยาวของพวกมันเจาะดินที่เป็นหินและให้สมอเรือในช่วงที่มีลมแรง

มอสคาริบู ต่ำลงสู่พื้นเพื่อหลีกเลี่ยงลมหนาว พวกมันถูกปรับให้เข้ากับพื้นผิวที่มีสารอาหารไม่ดี

หญ้าและหญ้าแฝก เติบโตในจุดที่ดินทุนดรามีการระบายน้ำดีและมีสารอาหารเพียงพอ

ชายชราแห่งขุนเขา เป็นดอกไม้ป่าสีเหลืองสดใสที่ได้ชื่อมาจากลักษณะที่ดูมีขนดก ใบและลำต้นเป็นขนเป็นฉนวนและกันลม

ดอกทานตะวันอัลไพน์ มีสีเหลืองสดใสราวกับดอกทานตะวันที่แท้จริงของตระกูลเฮเลียนทัส หัวดอกไม้บนเทือกเขาแอลป์หันหน้าไปทางทิศตะวันออกตลอดทั้งวัน แทนที่จะตามดวงอาทิตย์เหมือนที่ Helianthus ทำ เป็นการดัดแปลงจากพายุฝนฟ้าคะนองในช่วงบ่ายที่พัดมาจากทิศตะวันตก

ไทก้าไบโอม มีบ้าง ความคล้ายคลึงกันกับ ไบโอมทุนดรา ไทกาหรือที่เรียกว่า ป่าเหนือ, เป็นพื้นที่ที่เคยเย็นตัวในยูเรเซียและอเมริกาเหนือซึ่งมีหย่อมของ ดินเยือกแข็ง. เช่นเดียวกับทุ่งทุนดราอาร์กติก พืชในไบโอมไทกาได้ปรับตัวให้เข้ากับฤดูหนาวที่ยากลำบากและไม่กี่วันโดยไม่ทำลายน้ำค้างแข็ง

ใบคล้ายเข็มและชั้นเคลือบขี้ผึ้งช่วยลดการสูญเสียน้ำจากการคายน้ำ ใบไม้สีเข้มเป็นการดัดแปลงที่ช่วยดูดซับความร้อนและการสังเคราะห์ด้วยแสง ป่าลาร์ชอยู่รอดได้ในที่ที่หนาวเกินไปและเป็นหมันสำหรับต้นสน

ตัวอย่างการปรับตัวของพืช:

ไม้สน ไม้สน มะขาม และเฟอร์ เจริญเติบโตได้ดีในอุณหภูมิที่เย็นและกักเก็บน้ำ

ต้นฝ้ายอาร์กติก เติบโตบนเสื่อของตะไคร่น้ำ