Різноманітні морські, водні та наземні рослини еволюціонували задовго до того, як динозаври кочували по Землі. З самого скромного початку існування одноклітинних водоростей рослини розвивали розумні пристосування для виживання та розмноження навіть у найсуворіших умовах.
Чарльза Дарвіна теорія еволюції допомагає пояснити, як відбувається адаптація рослин в результаті успадкованих фізичних та поведінкових особливостей, що передаються від батьків до нащадків.
Ви можете знайти захоплююче приклади адаптації рослин при порівнянні рослинності в пустелях, тропічних лісах і біомах тундри.
Що таке біоми?
Біоми це райони з подібним кліматом і температурою, в яких є характерні рослини і тварини, які пристосувались до умов регіону. Подібні біоми можна знайти в розривних географічних районах.
Біоми у всьому світі поділяються на широкі категорії, такі як пустеля, тундра та біом тропічних лісів. Адаптації - це спосіб природи допомогти популяціям тварин і рослин вижити в певному біомі.
Приклади біомів:
- Пустеля: сукуленти, що накопичують воду, колючі листя, мало опадів, сильні випаровування, екстремальні температури
- Тундра: низькі дерева та чагарники, дрібні деревні рослини, холод, сухість, вітряність протягом більшої частини року
- Тропічний ліс: густі джунглі, пишна рослинність, сильний дощ, висока вологість, тропічна, грунт з дефіцитом поживних речовин
- Тайга: вічнозелені ліси, сніжна, холодна зима, тепліший і довший вегетаційний період, ніж тундра
- Листяний ліс: широколистяні дерева, які сезонно скидають листя, холодна зима та спекотне літо
- Луки: безлісна рівнина з травами та деревними рослинами, пересохла, природні пожежі поширені
- Чапараль: густий ліс, дерева мають густе, вічнозелене листя, влітку мало дощу
- Саванна: ліси та луки, дефіцитні дерева, літо спекотне і вологе, цикли вогню та посухи
Що таке адаптація рослин?
Рослини містять генетичний матеріал в ядрі своїх клітин, який передається через покоління. Буде в будь-якій популяції рослин випадкові мутації під час поділу клітин гамет, а також варіації поведінки, фізіології та інших особливих особливостей, які надають певним організмам еволюційну перевагу.
Чарльз Дарвін стверджував, що цей процес призводить до еволюції структурних адаптацій у популяції, які покращують фізичну форму та життєздатність.
Види ведуть змагання за “виживання найсильніших”, як описали ранні еволюціоністи. Наприклад, поведінкові адаптації включають перехід в латентний стан під час нестерпної спеки або не менш важких умов і повернення пізніше.
Так само, пустельні рослини з вузьким листям більше придатні для утримання води в пустелі, ніж рослини з широким листям, що мають широку площу поверхні. З часом рослини, які виживають і розмножуються, стають домінуючими видами завдяки природному відбору.
Еволюція та адаптація рослин
Несудинні рослини з простими структурами, такі як мохи та печінкові трави, були першими рослинами, які пристосувались до наземного середовища. Далі еволюціонували папороті, а потім - насіннєві голонасінні такі як хвойні та гінкго.
Цвітіння покритонасінні в тому числі листяних порід дерев, трав і чагарників розвинулася здатність робити насіння, укладені в захисні яйцеклітини. Рослинний світ розповсюджувався після того, як рослини розвивали здатність до дають насіння що проїхав великі відстані за вітром.
Незабаром голонасінні були чисельнішими покритонасінними, які отримали еволюційну перевагу. Гоносеменні залежать від вітру та води для розпорошення насіння; тоді як покритонасінні покладаються на вітер та воду, а також на запилювачів, яких приваблюють квіти та нектар цих рослин. Плід покритонасінних рослин забезпечує додаткове харчування та захист насіння.
Сьогодні квітучі рослини є всюдисущими по всьому світу. Пилок покритонасінних рослин менший за пилок голонасінних чоловіків, тому він може швидше досягати яєць. Деякі типи насіння переживають травлення, коли тварини поїдають і виводять насіння, що ще більше сприяє їх широкому розповсюдженню та розповсюдженню.
Пристосування рослин у пустелі
Пустелі - це посушливі землі, які довгий час залишаються пересохлими. Без пристосувань рослини в’янули б і гинули. Температура зростає і опускається до екстремальних значень, а в деяких регіонах випадає лише 10 дюймів річних опадів. Насіння можуть бути сплячий роками, перш ніж вистачить вологи, щоб прорости.
Рослини в пустелі дуже відрізняються від рослин, що містяться в інших біомах, завдяки пристосованим їм методам отримання води, накопичення води та запобігання втраті води. Такі специфічні адаптивні стратегії склалися, щоб допомогти пустельним рослинам справлятися з неприйнятними для більшості живих організмів умовами.
Приклади адаптації рослин:
Примула вечірня має довгий, товстий стрижневий корінь, який допомагає цій рослині досягати і зберігати воду та поживні речовини. Як і деякі кактуси, рослина первоцвіту активізується вночі, а квіти цвітуть, коли температура стає прохолоднішою.
Піньон сосни мають вертикальну та горизонтальну кореневі системи, які сягають 40 футів в обидві сторони, щоб забезпечити водою. Широкі кореневі системи допомагають дереву рости і виробляти їстівні кедрові горіхи в шишках, покритих смолою, що запобігає втраті води.
Ялівець - це голонасінні з гострими гострими голками або восковими лусочками, пристосовані для зменшення втрат води. Довгі стрижневі коріння допомагають цим деревам і чагарникам заходити глибоко в породу, шукаючи води. Повільний темп зростання витрачає менше енергії та сприяє збереженню води. Ялівці можуть навіть самостійно обрізати, відрізаючи воду до гілки під час посухи, щоб врятувати саме дерево від загибелі.
Юкка мають довгий стрижневий корінь для доступу до джерел води, до яких конкуренти не можуть дістатись. Юка також має адаптивний репродуктивний процес з моллю юки, який взаємовигідний життєвому циклу обох видів. Юкка забезпечує їжу гусениць, які вилуплюються на міль. Молі літають між квітами юки, відкладаючи яйця в яєчниках рослини юки, запилюючи при цьому рослину-господаря.
Кактуси - це сукуленти з восковим покриттям, що допомагає рослині утримувати воду. Кактуси відкривають продихи вночі, щоб зменшити втрати води через транспірацію. Неглибокі коріння здатні швидко розмножуватися в присутності вологи. Кактуси мають колючі шипи замість листя, щоб тварини не їли рослину, щоб отримати воду, яка зберігається в частинах кактуса.
Полин мають листя «волохатого» вигляду, які забезпечують ізоляцію від екстремальних температур та пустельних вітрів. Листя зберігаються цілий рік, що дозволяє рослині фотосинтезувати навіть тоді, коли температура різко падає.
Пристосування рослин у тропічних лісах
Тропічні ліси теплі та вологі протягом року. Тропічні ліси отримують Від 80 до 400 дюймів дощів на рік, що може призвести до росту бактерій та грибів, ерозії ґрунту, вимивання поживних речовин та поганої якості ґрунту.
Великі рослини пологів можуть перекривати сонячне світло лісовій підстилці, тоді як ці покривні рослини повинні витримувати майже постійне щоденне сонячне світло в тропіках. Рідні рослини в тропічних лісах мають особливі пристосування, адаптовані до їх унікальної екосистеми.
Тропічні ліси забезпечують середовищем існування понад дві третини всіх видів рослин на Землі. Тропічний ліс також є важливим виробником кисню та умивальником для забруднювачів вуглекислого газу.
Рослини також забезпечують їжею та середовищем існування унікальних птахів, мавп та хижаків джунглів. Деревам у тропічному лісі не потрібна ізолююча товста кора, як листяні дерева, щоб залишатися теплими та триматися на воді.
* Приклади адаптації рослин*:
Хижірослини подібно пастці для мух Венери пристосували здатність ловити та перетравлювати комах, які притягуються до їх різнокольорових запашних квітів. Набагато більший глечик може навіть їсти маленьких гризунів або змій, які надто близько знаходяться. Ці рослини також виробляють їжу за допомогою фотосинтезу, але не залежать від ґрунту на поживні речовини, покладаючись натомість на спожиті тваринні білки.
Коріння опор - це величезні дерев’яні хребти біля основи великих дерев, які допомагають тримати ці дерева вертикально. Довго коріння опори або ходулі на таких деревах, як мангрові зарості або тропічні пальми, забезпечують додаткову підтримку, коли грунт вологий. Неглибоке утворення коренів також сприяє засвоєнню поживних речовин.
Епіфітні орхідеї використовувати інші рослини та дерева як зростаючу поверхню, не завдаючи шкоди. Вони пристосовані для підйому на інші рослини, щоб потрапити на сонячне світло у пологах тропічних лісів.
Багато дерев у тропічному лісі мають листя, кору та квіти, покриті воском, як пристосування для боротьби із надмірними опадами, які можуть спричинити ріст шкідливих бактерій та грибків. Будова листя має загострений кінець, який називається a крапельний наконечник що прискорює стік, коли рослина отримує занадто багато води.
Амазонські водяні лілії є гігантськими водними рослинами, що родом з Південної Америки. Адаптація включає ніжні вільно плаваючі листя з гострими колючками на нижній стороні для захисту. Квітки латаття розпускаються вночі і тривають лише пару днів.
Повітряні установки у родині Бромеліадів чудово справляються з видаленням атмосферного вуглекислого газу. Повітряні рослини отримують вологу та поживні речовини з повітря за допомогою адаптованої кореневої системи, яка називається повітряним корінням. Такі пристосування можливі лише в теплому, вологому кліматі.
Пристосування рослин в тундрі
Арктичний та Альпійський біоми тундри є найхолоднішими місцями на Землі. Арктична тундра простягається через Канаду, Сибір та північ Аляски. Альпійські тундри зустрічаються на висотах р Від 11000 до 11500 футів в таких місцях, як Скелясті гори. Живі організми рідкісні в екстремальних кліматичних умовах Антарктиди.
Більшість місяців у тундрі надзвичайно холодні та вітряні. Зима суха, а вегетаційний період прохолодних літніх місяців короткий. Біоми тундри отримують лише 4-10 дюймів дощу щороку.
Джерелами поживних речовин у ґрунті є переважно азот з речовин, що розкладаються, а також фосфор з опадів. Грунт з дефіцитом поживних речовин додатково обмежує тип рослин, які можуть існувати там за таких сухих вітряних умов.
Приклади адаптації рослин:
Арктичні квіти та карликові чагарники мають неглибоку кореневу систему для поглинання поживних речовин вище лінії вічної мерзлоти. Багато видів ростуть близько до тепла. Їх листя можуть фотосинтезуватися при низьких температурах. Приклади арктичної рослинності включають верби, маки та пурпуровий зволочник. У холодній крижаній Антарктиді росте не так багато, за винятком моху та лишайників.
Подушкові рослини нагадують грудки моху, що прилипають до землі. Їх довгі стрижневі корені проникають в скелястий грунт і забезпечують якір під час лютого вітру.
Мохи карібу зростати низько до землі, щоб уникнути холодних вітрів. Вони добре пристосовані до субстратів, бідних поживними речовинами.
Трави та осоки ростуть в місцях, де ґрунт тундри добре дренований і має достатні поживні речовини.
Старий з гори - яскраво-жовтий дикий квітка, який отримав свою назву завдяки дуже волохатому вигляду. Шерстисті листя та стебла забезпечують ізоляцію та захищають вітер.
Альпійські соняшники яскраво-жовті, як справжні соняшники родини Геліантових. Альпійські квіткові головки спрямовані на Схід протягом дня, замість того, щоб слідувати за сонцем, як це робить Геліантус, як пристосування від сильних післяобідніх гроз, що котяться із заходу.
Адаптація рослин в Тайзі
тайговий біом має деякі подібності до біом тундри. Тайга, яку також називають бореальний ліс, це колись заледенілий район в межах Євразії та Північної Америки, який зберіг плями вічна мерзлота. Як і арктична тундра, рослини в біомі тайги пристосувались до важкої зими та кількох днів, не вбиваючи морозів.
Голкоподібне листя та воскові шари зменшують втрату води через транспірацію. Темнокольорове листя - це пристосування, яке допомагає з поглинанням тепла та фотосинтезом. Модринові ліси виживають в місцях, занадто холодних і безплідних для хвойних порід.
Приклади адаптації рослин:
Ялина, сосна, тамарак та ялина процвітають при прохолодних температурах і затримують воду.
Арктична бавовна росте на килимках водного моху сфагнуму.