Jaké adaptace mají rostliny?

Protoplazma, živá hmota živočišných a rostlinných buněk, se z 90 procent skládá z vody – bez dostatečného množství vlhkosti nemůže existovat život. Zvláště důležité je přizpůsobení rostlin nedostatku vláhy. Voda ovlivňuje suchozemská zvířata a rostliny mnoha způsoby. Vlhkost je také důležitá pro kontrolu ztráty vody přes kůži, plíce u zvířat a listy u rostlin. Všechna zvířata potřebují nějakou formu vody v potravě nebo jako nápoj pro fungování svých vylučovacích systémů. Rostliny mají vnitřní vodovodní systém – paralelní trubice odumřelé tkáně zvané xylém – které přenášejí vodu z kořenových špiček do listů. Během evoluce došlo k adaptaci rostlin na nedostatek vláhy. Celý rostlinný systém je plný vody pod napětím (kapilární tlak). Pokud je vlhkost nedostatečná, rostlina zahyne – může selhat klíčení, sazenice nemusí zakořenit, a pokud dojde k pádu během kvetení, výnos semen může být výrazně snížen. Nadměrné poklesy vodního stresu zabíjejí rostliny, jak ví každý, kdo zkoušel pěstovat rostliny během sucha.

Bioklima přispělo k adaptaci rostlin na nedostatek vláhy

Na souši zásobují srážky vodou ekosystémy. Rostliny nemohou využít všechny srážky. Značná část srážek se vypaří a vrátí se zpět do atmosféry. Z tohoto důvodu je dostupná vlhkost nejlepším vodičem v pozemském ekosystému. Tento bod lze snadno pochopit na příkladu: Průměrné roční srážky 400 mm mohou podpořit les ve středním pásu, kde je výpar nízký, ale v Tanzanii, kde je výpar vysoký, může podpořit pouze suchou savanu. Dostupná vlhkost do značné míry určuje hladinu vody v půdě, což zase výrazně ovlivňuje růst. Aby rostliny mohly fotosyntetizovat a využívat sluneční energii k růstu, musí být k dispozici voda. Bez vody se solární energie jednoduše zahřeje a „spálí“ rostlinu. Stejně tak, aby rostlina využívala vodu k růstu, musí být k dispozici sluneční energie. Bez zdroje energie bude voda zatékat do půdy nebo odtékat nevyužitá. Z těchto důvodů jsou teplota (jako měřítko energie) a vlhkost hlavními limitujícími faktory, které působí v tandemu. V tropických oblastech jsou teploty vždy dostatečně vysoké pro růst rostlin a limitujícím faktorem jsou srážky. V chladných podmínkách je většinou po většinu roku k dispozici voda pro růst rostlin – limitujícím faktorem jsou nízké teploty. To platí i pro omezující faktory v horách, kde teplo nebo voda (nebo obojí) nastavují nižší výškové limity a nedostatek tepla horní limity. Srážky a teplota jsou tak důležité, že je někteří výzkumníci používají k charakterizaci bioklimatu. Bioklima jsou aspekty klimatu, které se zdají být pro živé organismy nejdůležitější. Nejpoužívanější bioklimatickou klasifikací je „klimatický diagram“ zahrnující sezónní cyklus srážek.

Mokré prostředí

• Hydrofyty jsou vodní rostliny, které zakořeňují ve stojaté vodě.
• Helofyty jsou bahenní rostliny.
• Mezofyty jsou rostliny, které žijí v normálně vlhkých, ale ne vlhkých podmínkách.
• Xerofyty jsou rostliny, které žijí v suchých podmínkách.

Mokřady podporují hydrofyty a helofyty. Vodní pryskyřník a bahenní řasy jsou hydrofyty; ptačí zob – helofyt. Tyto rostliny zvládnou přežít tím, že si v kořenech, stoncích nebo listech vytvoří systém vzduchových prostorů.

Vzduchové prostory poskytují vztlak a zlepšují vnitřní ventilaci.

Mezofyty se velmi liší ve schopnosti tolerovat záplavy. Nížinné listnaté lesy zabírají bažiny a nivy, kde rostou mezofyty. Obsahují řadu druhů stromů, které mohou přežít v zatopených stanovištích. Vodní rostlina tupelo neboli nyssa, která se vyskytuje v lesích na úpatí, je dobře přizpůsobena takovým vlhkým podmínkám.

Povodně nebo vysoká vlhkost půdy mohou způsobit sezónní změny v rozšíření savců.

Mnoho organismů je zcela přizpůsobeno vodnímu prostředí. Kolonizace půdy je geologicky nedávnou událostí. Někteří obratlovci se vrátili do vodní existence. Mezi ty, kteří se vracejí do vody, patří krokodýli, želvy, vyhynulí plesiosauři a ichtyosauři, tuleni a velryby. Někteří, včetně vydry, přijali semi-vodní životní styl.

Suché prostředí

Rostliny jsou velmi citlivé na sucho a suchost představuje problém přežití. Vliv teploty na rostliny však ovlivnil i jejich vývoj. Některé druhy řas rostou v extrémně suché a horké poušti Gobi (v Mongolsku a Číně).

Vyšší rostliny přežívají v suchých podmínkách díky xerofytické adaptaci – suché půdy podporují xerofyty. Jedním ze způsobů, jak přežít, je jednoduše se vyhnout suchu ve formě semen (pluvioterophytes) nebo ve formě podzemních zásobních orgánů (cibule, hlízy nebo oddenky). Jiné xerofytické adaptace umožňují rostlinám zadržovat dostatek vody, aby udržely své protoplasty vlhké, čímž se zabrání vysychání. Voda je zadržována několika mechanismy.

Velmi účinným mechanismem je akumulace vody.

Sukulenty jsou rostliny, které uchovávají vodu ve svých listech, stoncích nebo kořenech. Příklady adaptace rostlin na nedostatek vláhy jsou kaktus saguaro a kaktus sudovitý. Sudový kaktus uchovává tolik vlhkosti, že ho domorodí Američané a další obyvatelé pouště používali jako nouzový zdroj vody.

Mnoho sukulentů má metabolickou cestu kyseliny crassulaceové k absorpci oxidu uhličitého. Tento typ fotosyntézy zahrnuje příjem oxidu uhličitého v noci s průduchy dokořán a jeho následné použití během dne s uzavřenými průduchy k ochraně před ztrátou. Jiní xerofyti, kteří žijí v suchých podmínkách (někdy považováni za skutečné xerofyty) vodu neskladují, ale vyvinuly velmi účinné způsoby, jak snížit ztráty vody – listy se silnou kutikulou, propadlé a menší průduchy, listy, které v suchých obdobích opadávají, zlepšená absorpce vody díky široce rozšířeným nebo hluboce pronikajícím kořenovým systémům a zlepšené vodivosti vody.

Pelyněk velký je příkladem pravého xerofytu. Larrea tridentata neboli kreasotový keř jednoduše snáší sucho a přestává růst, když není k dispozici voda.

Adaptace rostlin na nedostatek vláhy se liší v jejich schopnosti. Nejhůře trpí mladé rostliny. Tolerance sucha se měří specifickou dobou přežití (doba mezi dobou, kdy kořeny již nemohou absorbovat vodu, a počátkem poškození vysycháním).

Specifická doba přežití bez vody pro rostliny je 1000 hodin u kaktusu opuncie, 50 hodin u borovice lesní, 16 hodin u dubu, 2 hodiny u buku a 1 hodina u pomněnky.

Vše v živé přírodě podléhá určitým zákonům, což pomáhá zástupcům flóry a fauny přežít v měnících se podmínkách reality. Existují různé možnosti přizpůsobení rostlin jejich prostředí. Některé z nich umožňují tolerovat sezónní změny, jiné umožňují přizpůsobit se nedostatku vláhy, vysokým nebo nízkým teplotám a nepřítomnosti opylovačů. Jednotlivé druhy jsou navíc díky některým svým vlastnostem schopny se rozmnožovat a šířit.

Podstata konceptu

Různí zástupci rostlinného světa jsou rozmístěni téměř po celém území planety Země, s výjimkou Antarktidy, ostrovů v Severním ledovém oceánu, Grónska a vysokých horských pásem. Ne všechny druhy rostou v příznivých podmínkách, některé musí přežívat v nízkých teplotách, nedostatku světla a vláhy, dokonce i pod vodou, takže si vyvinuly různé adaptace, které jim pomáhají přežít v neuvěřitelných podmínkách prostředí. A dokonce se v něm množit.

Například pouštní vegetace je přizpůsobena vysokým teplotám a nedostatku vláhy. Kaktusy – hlavní představitelé tohoto stanoviště – mají speciální listy – ostny, které zabraňují odpařování kapaliny.

Adaptabilita je tedy soubor způsobů, kterými je konkrétní rostlina schopna žít ve specifických nepříznivých přírodních podmínkách. Čím jsou podmínky těžší, tím jsou tato zařízení důmyslnější a nekonvenční. Často zástupci různých druhů rostoucích v určité oblasti vypadají navzájem podobně.

Různé možnosti

• Při nízkých teplotách se vývoj zastaví nebo zpomalí, rostliny tak začnou šetřit teplem.
• Shazování listí.
• U jehličnatých druhů se pupeny dehtují.
• Vytvoří se ochranná vrstva – kutikula.

V oblastech s tuhými zimami je vegetace často zastoupena trpasličími druhy (bříza, vrba). Výška stromů se shoduje s velikostí sněhové pokrývky, která tvoří ochranu před mrazem. Podobnou metodu k přežití v chladu využívají i plazivé druhy.

Adaptace rostlin na jejich prostředí má různé podoby. Zástupci flóry rostoucí v tundře si vyvinuli vlastní adaptační mechanismy. Druhovou specifičnost určovaly především podmínky prostředí: v tundře dominují mechy a lišejníky, nejsou zde žádné stromy a kvetoucí rostliny jsou zastoupeny bylinami, keři a keři.

Ty druhé se vyznačují nanismem. V tundře rostou například zakrslá vrba a bříza, moruška, borůvky, borůvky, brusnice a kasandra. Formy mohou být listnaté nebo jehličnaté. Zvláštností rostlin v tomto prostředí jsou velké, pestrobarevné květy. Protože léto je velmi krátké, doba květu se shoduje, takže během teplého období se tundra stává velmi malebnou a barevnou. Základní metody přežití:

• Schopnost zmrazit s ovocem nebo květinami.
• Viviparity: vzhled cibulí nebo uzlíků místo květů.
• Malé listy pomáhají zpomalit odpařování vlhkosti.
• Stejnou funkci plní hustá pubescence stonků.

Mrazuvzdornost rostlin vznikla v důsledku ontogeneze, jejich životní cyklus je v přímé souvislosti se sezónními rytmy, teplotními a světelnými režimy.

Tepelná odolnost

Při zvýšených teplotách vzduchu působí přebytečné teplo na rostlinné organismy stejně jako přehřátí lidského těla: dochází k dehydrataci, úpalu a vysychání, což vede k destrukci buněčných bílkovin a následné smrti. Rostliny se však díky adaptačním mechanismům naučily přežít i ve vyprahlém pouštním a polopouštním klimatu. Vlastnosti jsou:

• Aktivní odpařování vlhkosti, které pomáhá urychlit její cirkulaci od kořenů k listům.
• Hromadění organických kyselin a dalších ochranných látek v cytoplazmě.
• Posunutí vegetačního období (aktivní životní aktivita) na příznivější dobu. Například rostliny stepí a pouští začínají růst na jaře a je dokončen před nástupem letních veder.

Jsou také pozorovány změny ve struktuře: listy takových rostlin jsou lesklé, světlejší, což pomáhá odrážet sluneční paprsky, a jsou často uspořádány svisle nebo svinuté do trubice, díky čemuž ztrácejí méně tekutiny.

Hlavní způsoby, jak pomoci rostlinám přežít v pouštních podmínkách:

Velké množství trvalek pouští a polopouští je schopno zůstat neaktivní během nejteplejších suchých měsíců a začít aktivní život během období dešťů. Proto jejich životní cyklus ubíhá velmi rychle.

Louka a step

Jak se luční rostliny přizpůsobují životním podmínkám, vědci zkoumali poměrně hluboce. Tyto druhy jsou schopny fungovat pod slunečním zářením. Proto je mezi nimi mnoho symbiontů a poloparazitů, kteří dávají přednost společnému životu s „dárci“. Hlavním způsobem množení jsou semena. Trvalky a dvouleté rostliny tvoří v prvním roce života bazální listovou růžici, zatímco jejich obecné výhony se tvoří ve druhém roce, po přezimování.

Další funkce:

• Podzemní výhonky se upravují na oddenky.
• Kořenový systém je rozmanitý, může být kůlový, cibulovitý nebo vláknitý. Kořeny různých druhů jsou zpravidla umístěny na různých úrovních, aby si navzájem nevytvářely konkurenci.
• Přítomnost speciálních reprodukčních orgánů: plíživé výhonky, kořenové výhonky, stolony.

S rostoucí vlhkostí se luční společenství stává bažinatým. Když se sníží, stane se stepí.

Rysy adaptace na stanoviště stepních rostlin jsou také různé. Mají mohutný kořenový systém – dlouhý kořen pomáhá vytahovat hlubokou vodu. Navíc silně odpařují vlhkost, což je ochrana před přehřátím. Listy některých jsou úzké, zatímco jiné (například pelyněk nebo stepní astra) mají husté ochlupení nebo voskový povlak.

Vodní poměry

Adaptace rostlin na vodní stanoviště jsou různé. Například skupina hydetofytů je zcela ponořena v kapalině, takže dostávají jen část slunečních paprsků. Proto jsou takové rostliny odolné vůči stínu a povrch jejich orgánů je zvýšený.

Hydrofyty rostou podél břehů nádrží, jejich kořeny a oddenky, stejně jako část stonku ponořeného ve vodě. Přežívají díky tomu, že jsou obdařeny mezibuněčnými prostory, které dodávají kyslík těm orgánům, které jsou ponořeny pod vodou.

Další skupinou rostlin jsou hygrofyty, které jsou přizpůsobeny normálnímu fungování v podmínkách nadměrné vlhkosti. Jejich listy jsou pokryty tenkou vrstvou kutikuly a díky širokým mezibuněčným prostorům je zajištěna dostatečná odpařovací plocha.

Další zajímavá znamení:

• Cévní svazky často chybí nebo jsou nedostatečně vyvinuté.
• Převaha vegetativního množení.
• Listy jsou péřovité a tenké.
• Stonek je často úzký, ale velmi dlouhý.

Hlavní částí vyšších vodních rostlin jsou trvalky, které přes zimu klesají na dno svého stanoviště a přežívají chlad v podobě hlíz, oddenků a přezimujících pupenů.

Jiné mechanismy

Biologická klasifikace rostlin ve vztahu ke světlu zahrnuje identifikaci tří skupin: heliofyty, sciofyty a tolerantní vůči stínu. První z nich, nazývané také světlomilné, preferují růst na loukách a stepích, pláních a jiných otevřených půdních podmínkách, které jim poskytují dostatek světla. V opačném případě je jejich vývoj zpomalen. Mají však schopnost se v nepříznivých podmínkách měnit: stávají se vysokými a ohýbají se směrem ke zdroji světla. Stromy často přirozeně získávají jednostrannou korunu.

Druhá skupina rostlin jsou stínomilné. Nacházejí se v jeskyních, horních vrstvách půdy a skalních štěrbinách. Barva listů je tmavá díky zvýšenému obsahu chlorofylu, nedochází k povadání, kutikula je slabě vyjádřená.

Většina stromů s hustou korunou, stejně jako lesní trávy, snáší stín. Jejich vnější znaky jsou následující: koruna je hustá, spodní větve neodumírají a mozaika listů je výrazná.

V životě rostlin je důležité opylování, které provádí nejčastěji hmyz. Bez tohoto procesu se živé organismy nebudou moci rozmnožovat. Proto se ty druhy, které vyžadují včely k opylení, vyznačují jasnými velkými květy, nektarem a příjemnou vůní. A ty, které jsou opylovány větrem, takové „ozdoby“ nemají; jejich květy jsou malé, nenápadné a bez zápachu.

Zástupci flóry si pro sebe dokážou „potravu“ získávat různými způsoby, například díky vyvinutým kořenovým vláskům přijímají vodu a minerály i z té nejchudší půdy. A bažinaté druhy dokážou zachytit a strávit hmyz nebo dokonce malé zvíře.

Na ochranu před sežráním ptáky a zvířaty jsou rostliny natřeny výstražnou barvou a obsahují toxické látky nebo trny.

Adaptační mechanismy jsou různé, ale dohromady pomáhají rostlinám překonat negativní účinky nepříznivých faktorů, přežít a rozmnožit se. Různé způsoby, jak odolávat environmentálním faktorům, jsou velmi důležité, protože zástupci flóry často musí vynaložit určité úsilí, aby neumřeli na nedostatek vlhkosti, světla nebo tepla.

Líbil se vám článek? Sdílej to