Фіксований термін життя рослин та його обмеження - Encyclopédie de l; навколишнє середовище
1. Рослини: сидячі організми, що адаптуються, не рухаючись
Слово адаптація походить від латинського adaptare. Це може бути визначено як сукупність коригувань чи змін у поведінці, фізіології чи структурі організму, що дозволяє йому стати більш здатним жити у визначеному середовищі.
Рисунок 1. Життєздатність рослин: голий ґрунт, розораний восени, навесні знову зазеленіє! [джерело: Освітній банк образів Вогезів, (див. посилання [1]). З цієї точки зору, рослини є чудовими, оскільки вони пристосовані до свого середовища. Вони настільки інтегровані в наше повсякденне життя, що ми часом про них забуваємо! Вони просто там ... незмінні! Досить поглянути на поле, взорене взимку, де видно лише землю, і навесні повернутися до нього навесні, вкрите такою звичною зеленню, щоб усвідомити надзвичайну життєздатність рослин (рис. 1, [1]).
Рослини, через їх фіксоване життя та їх відсутність органів чуття сприйняття зовнішнього світу, з одного боку, і Центральна нервова система з іншого боку, тому еволюціонували до адаптуватися до умов навколишнього середовища протиставляється в просторі і коливаючись з часом.
Ці два аспекти адаптації рослин не включають однакові концепції та механізми. У першому випадку мова йде про просторову адаптацію різних види рослин до різних клімат планети. Всі види рослин не ростуть скрізь, і це клімато-географічна адаптація була заснована на принципах Природний відбір вигідні ознаки, риси, які з часом закріпились у генетичній спадщині виду (див. Пристосування організмів до навколишнього середовища). У другому випадку це адаптація рослин одного виду до коливальних умов навколишнього середовища в певному місці. Таким чином, рослина може послідовно переживати періоди посухи, холоду, високої інтенсивності світла тощо. Він пристосовується до цих варіацій, активуючи фізіологічні процеси, часто включаючи перепрограмування експресії генів, що призводить до великого фенотипова пластичність Здатність організму експресувати різні фенотипи від даного генотипу в умовах навколишнього середовища. (читайте Відповідь на екологічні виклики).
Отже, саме поєднання символів, зафіксованих у геномі різних видів рослин, і пластичність вираження їх геному дозволяє рослинам справлятися, не рухаючись, до дуже великих різноманітних умов навколишнього середовища.
2. Просторова адаптація рослин: від пустелі до тайги
Рослини зустрічаються скрізь на планеті, у всіх широтах і довготах та на всіх висотах. Однак температура, світло та умови гігрометрії надзвичайно змінюються в різних кліматичних зонах. Такими ж сухими, як пустелі, тропічні ліси кишать водою! Досить спостерігати за рослинами, які ростуть у цих екстремальних середовищах, щоб усвідомити, що вони часто не належать до одного виду і що вони мають морфологічні та анатомічні характеристики, дуже характерні для середовища, в якому вони ростуть [8].
Візьмемо два приклади кардинально різних ландшафтів: тайга Формування рослин лісового типу, пройдене широкою озерною мережею в результаті флювіогляціальної ерозії. Тісно пов’язаний із субарктичним кліматом, він є одним з основних наземних біомів. Це перехідна зона між бореальним лісом та арктичною тундрою. Сибірський та Російський пустеля з Арізони (малюнок 4).
A пустеля є дуже сухий регіон земної кулі, характеризується кількістю опадів менше 200, а часто навіть 100 мм/рік, відзначається бідність ґрунту та дефіцит популяцій рослин. Ця нестача води пов'язана з нерегулярні дощі від одного року до наступного. Пустелі зустрічаються в усіх широтах і довготах і охоплюють приблизно третина землі, Тобто майже в 100 разів більше площі Франції. Вони поширюються в основному через Тропічний Рак, Західну Азію, внутрішні райони Австралії та полярні широти. Спільним для всіх пустель є відсутність води. низька відносна вологість (як правило, менше 50%) і найчастіше ясне небо також пояснюють високі теплові амплітуди. У жарких пустелях температура вище 50 ° C вдень супроводжується температурою нижче 0 ° C вночі.
Третій тип рослин, що зустрічаються в пустелях ... просто не існує більшу частину часу, оскільки умови занадто несприятливі. Це уникнення посухи можливо з цими однорічні рослини які використовують всю свою енергію для швидко виробляють насіння, замість того, щоб якомога довше підтримувати свій вегетативний стан. умови часто сприятливий в осінь у багатьох пустелях, бо йде дощ і температура падає. Неактивні насіння Властивість організму з більш повільною фазою життя, де ріст і розвиток тимчасово зупиняються. однорічні рослини можуть проростають швидко і масово і зробити все своє життєвий цикл за кілька тижнів. Потім вони дають достатньо насіння, щоб забезпечити виживання виду до встановлення зимових умов.
Ці два приклади спеціалізованої флори, пристосованої до виживання в контрастних і ворожих умовах (тайга та пустелі) наочно ілюструють роль Природний відбір що дозволило еволюція видів рослин адаптований в кращому випадку до конкретних, іноді екстремальних умов даного середовища. З часом мутації дозволивши розвиток найкраще підходить для зовнішніх умов (морфологія листя, малюнок 5, наприклад) були зафіксовані в геном видів для забезпечення їх стійкості в конкретних середовищах існування.
3. Часова адаптація рослин: штормове попередження !
Рисунок 6. Вплив спрямованої механічної сили (вітру) на розвиток дерева біля моря [джерело: „Árvore da Preguiça-Jericoacoara“ Фото: саморобні щасливі знімки - частина 2 за допомогою візуального полювання (CC BY-NC -SA 2.0 )]. Ми бачили, що види рослин, по еволюційний тиск, пристосувалися до дуже різноманітне середовище. Крім того, особини одного виду демонструють дуже високий рівень пластичність що дозволяє їм адаптуватися до коливальні умови одного і того ж середовища існування [9]. Один із найпомітніших прикладів стосується дерева що ми знаходимо в морський бік і хто підлягає вітри жорстокі, часто виходять з одного і того ж напрямку, і створюють серйозні механічні обмеження для їх структури (рисунок 6).
Заслуговують на увагу також крайні випадки адаптації до посухи, такі як троянди джеріко (Selaginella lepidophylla), більш відомий як рослини воскресіння які здаються мертвими і які "повертаються до життя" дуже швидко, поки отримують вода (Малюнок 7).
Два приклади сигнальних шляхів реалізується рослинами для адаптації до конкретних стресових умов, холодний або надлишок солі, показані на малюнку 8. Коли холодний виникає, в рослині відбувається каскад подій, який допоможе регулювати експресію генів холодової реакції. Перш за все, концентрація кальцію їх цитозоль збільшується, що веде доактивація числа ферменти, що модифікують фактор транскрипції [10]. Ці фактори є тоді зв’язуються з ДНК в перед генами холодної реакції, або їх регулятори, щоб активізувати або придушити їх вираз. Коли стрес припиняється, система повертається до рівноваги іншими посттранскрипційні модифікації від деяких фактори транскрипції які породжують їх деградація від протеоліз (Малюнок 8А).
Реакція рослин на а надлишок солі в їх середовищі розігрується через баланс між виробництвом та утилізацією активовані форми кисню (АФК), такі як перекис водню (H2O2), супероксид-іон (O2 . -) або гідроксильний радикал (ОН). Сприйняття цих АФК датчиками активний кінази, які йдуть фосфорилат фактори транскрипції, і так активувати. Продукція Генуя відповідь, регульована цими факторами транскрипції, призведе до ліквідація АФК а отже, окислювальний стрес, спричинений надлишком солі.збалансований також відіграє той факт, що активація фосфатази врівноважить дію кіназ, і це, навпаки, активація оксидаз сприятиме окисному стресу.
Існує багато варіацій діаграм, зображених на малюнку 8, щоб врахувати специфіку даного напруження, але загальні принципи наступний консенсус у науковому співтоваристві може бути заявлений:
4. Майбутнє адаптації рослин в умовах зміни клімату
зміна клімату те, що переживає наша планета, проявляється, серед іншого, висотами температури, зміна режим опадів та ан підвищена концентрація CO2 в повітрі. Відомо, що посуха та повені впливають на біологію рослин. адаптивні явища Тому рослини обов'язково будуть еволюціонувати в контексті багатонапруженість з збільшення СО2 атмосфера як визначальний елемент [14].
Тому ці кліматичні зміни призведуть до змінити географічний розподіл певних видів, а також для просування поява нових адаптаційних процесів, а також впливати на діяльність людини шляхом модифікуючи харчова якість рослини [16]. Те, що обов’язково будевплив сільськогосподарських практик.