Biljni organizam

Sukcesija i zonacija

Poznato je iz studija biljnih ostataka i polena sačuvanih u visoko kiselim sedimentima močvara i sa opažanja suvremenih ledenjaka da je vegetacija južno od glacijalnog fronta na sjevernoj hemisferi vezana na gotovo isti način na koji je vegetacija danas okružena: tundra nastao u zoni koja je najbliža ledu; crnogorične šume javljale su se u toplijoj i sušijoj zoni na jugu; a listopadne šume nastale su još dalje prema jugu. Kako se stanište mijenjalo - to jest, dok se lednički led rastopio i lednički se front odmicao - vegetacija je prešla na novi krajolik: prvo pionirske vrste tundre - nekoliko izdržljivih nisko rastućih ili okršanih lišajeva i mahovina malog stasa - slijede patuljaste vrbe i breze i, na kraju, potpuni prikaz biljaka tundra. Kako se klima dalje poboljšavala, slijedila je šuma, uvijek po obrascu, s nekoliko pionira, a slijedila je čitava lepeza vrsta karakterističnih za šumu.

• 

• 

Proces invazije na novi krajolik koji biljke prethodno nisu zauzele dugo se naziva primarnim sukcesijom. U ovom slučaju sukcesija je bila odgovor i na dostupnost novog staništa i na klimatsko zagrijavanje koje je omogućilo zamjenu tundre šumom i četinarske šume, na kraju listopadnom šumom, dok je zagrijavanje nastavljeno. Daljnje zagrijavanje moglo bi rezultirati zamjenom listopadne šume travnjakom, što se događalo širom svijeta na granici stepe-prašina i šuma kao odgovor na klimatske promjene tijekom posljednjih stoljeća. Na ovu granicu snažno utječu požari koji su kroz cijelo vrijeme preplavili travnjake. Poremećaji poput čišćenja poljoprivrede, divljih požara, bolesti i oluje dovoljno jaki da otvore šume mogu započeti sekundarne uzastopne promjene koje će također uspostaviti normalnu vegetaciju za to klimatsko područje.

Kroz veći dio tropa, gdje su šume uništene na velikim površinama da bi se napravili pašnjaci, ne postoje uvjeti koji bi mogli biti normalno sukcesija unutar nedostataka uzrokovanih poremećajem u inače netaknutoj šumi, a mjesta su trajno osiromašena. Postupak stvara travnjake, grmlje ili ponekad golu zemlju. Više od trećine indijske kopnene površine na ovaj je način osiromašilo i izgubilo se u poljoprivredi, šumama ili šumarstvu.

Ekosustavi i biosfera

Tanki plašt Zemlje koji podupire život proteže se ne više od nekoliko stopa u sedimente ponora dubine oceana i do nekoliko desetaka tisuća metara u atmosferu, gdje mogu preživjeti peludna zrna ili druge spore. Upravo je taj tanki sloj na Zemljinoj površini biosfera, mjesto na kojem se odvija život. Ljudska aktivnost nepovratno je promijenila Zemlju i oblikovala sadašnju biosferu, a ljudi su sada sila za daljnje nepovratne promjene.

Širenje i kolonizacija

Načini distribucije biljaka preko Zemljine površine jednako su raznoliki i složeni kao i same biljke. Biljke koje se najčešće pojavljuju su maleni brzo reproducirani oblici čije spore mogu prenijeti vjetar i voda te ptice i druge životinje.

Među sjemenskim biljkama, čiji su propaguli manje pokretni, objašnjenja trenutne raspodjele biljaka postaju složenija i uključuju tako duboke promjene tijekom evolucijskog vremena kao što je raspad Pangee prije nekih 300 milijuna godina, otvaranje Atlantskog oceana i izolacija Sjeverne i Južne Amerike, Australije i Madagaskara iz većih kontinentalnih kopnenih masa. Progresivna izolacija proizvela je endemizam, evolucijsku divergenciju dovoljnu da stvori čitave flore svojstvene određenom području, s mnogim vrstama, čak i rodovima, koje drugdje nisu poznate. Vulkanski otoci mnogo su mlađi od kontinenata i podupiru flore proizašle iz slučajnih osvajača nošene vjetrom, morem ili životinjama, uključujući ljude. Otočne flore također pokazuju iskazani endemizam. Promatranja engleskog prirodoslovca Charlesa Darwina o fauni i flori otoka Galapagos kraj zapadne obale Južne Amerike dovela su ga do prepoznavanja općeg procesa biotske evolucije. Otoci su raznoliki u obliku i klimi, izolirani su u različitom stupnju jedan od drugog i od kontinenta i podržavaju visoko raznoliku floru i faunu, jasno izvedenu iz Južne Amerike, ali modificiranu tijekom vremena izolacije, da sadrže oblike svojstvene otocima.

Postoje različiti mehanizmi za raspršivanje spora i sjemena u odgovarajuće vrijeme i na odgovarajućim staništima kako bi se osigurao opstanak nove biljke. U šumama prilagođenim za paljenje borovice mogu ostati zatvorene dok ne dođe do požara. Toplina vatre otvara češljeve i pušta sjeme u stanište zapaljivo u vatri, gdje sjeme klija, vjerojatno potaknuto karrikinima, regulatorima rasta u dimu. Sadnice pronalaze tlo s obiljem hranjivih sastojaka preostalih izgaranjem organskih tvari i smanjenom konkurencijom drugih biljaka. Sjeme drveća često ima „krila“ koja omogućavaju širu raširenost vjetrom. Ostale biljke, poput čička i gloga, imaju oras ili druge dodatke koji zahvaćaju životinje i dobivaju široku rasprostranjenost u područjima koja ih posjećuju. I drugi imaju razrađene mehanizme za širenje putem rizoma, stabljika ili drugih vegetativnih propagala. Neke biljke nemaju značajne mehanizme širenja pa sjeme tako završava u blizini matične biljke.

Osobito su tijekom posljednja dva stoljeća ljudske aktivnosti namjerno i nenamjerno raširile više biljke, kao i mnoge bakterijske, gljivične i kukarske kuge oko Zemljine površine. Primjeri među višim biljkama su mnogobrojni; Iako su mnogi prenosi takvih biljaka bili dobroćudni, a neki su bili povoljni, drugi su bili katastrofalni. Vrste drveća slobodno su se kretale širom svijeta, ponekad s izuzetnom učinkovitošću. Na primjer, bor Monterey (Pinus radiata) je umanjivo i neproduktivno stablo na obali Kalifornije, ali postalo je veliko drvo drveta kao rezultat brzog rasta plantaža na Novom Zelandu. Stablo gume (Hevea) nosilo se u 19. stoljeću od vlažnih tropskih područja Brazila do Jave i drugdje u Južnom Tihom oceanu, gdje je njegov izvrstan rast, bez bolesti i konkurenata koji ga pogađaju u njegovom rodnom američkom staništu, gotovo uništio tržište brazilske gume. Ostali nenamjerni uvodi bili su daleko od benignih; neki su osiromašili krajolik. Na primjer, varalica ili blatni brom (Bromus tectorum) je godišnja trava koja se unosi iz Europe i prekrasih stepa na sušni međimurski zapad u Sjevernoj Americi, vjerojatno kao zagađivač u stočnoj hrani u drugom dijelu 19. stoljeća. To je agresivna invazivna vrsta i brzo se širi postajući neprekidnim pokrivačem tla na velikim površinama. Biljka završava svoj životni ciklus početkom sezone, postavlja sjeme i stoji tijekom ostatka godine kao neprekidni pokrov suhe trave koji nije koristan za stočnu hranu. Međutim, ona nosi vatru, koja se mijenja, a može čak i uništiti zavičajno raslinje.

Biljne bolesti i štetočine nenamjerno su se raširile po svijetu ljudskim aktivnostima. Takve bolesti i dalje imaju visoku cijenu jer progresivno osiromašuju vegetaciju. Jedna od najdubljih promjena u bilo kojoj pošumljenoj regiji nastala je uvođenjem kestenove mrlje (Cryphonectria parasitica, ranije Endothia parasitica) u Sjevernu Ameriku. Gljiva, unesena iz Azije, našla je dom u Fagaceae u istočnoj Sjevernoj Americi, ali bila je smrtonosna za američki kesten (Castanea dentata), dominantnu vrstu opsežnih sastojina u južnim Appalachiansima i drugdje. Nekad uobičajeno i popularno drvo sjene i izvor glatkozrnog, lako obrađenog drveta i obilnog jarbola koji je bio jedna od glavnih namirnica autohtonih divljih purana i drugih životinja, američki kesten nikada nije razvio otpornost na ovu danas široko rasprostranjenu gljivu., koja u Fagaceae ima nekoliko domaćina i koja stvara spore prenose vjetar.

Američki brijest (Ulmus americana), veličanstveno drvo vlažnih šuma nizinskih dijelova cijele istočne Sjeverne Amerike, pretrpjelo je sličan, ali manje sveobuhvatan gubitak kroz pustoš druge egzotične gljive, bolesti nizozemskog brijesta (Ceratocystis ulmi), koja je uvezena iz Europe na zaraženom drvu vjerojatno početkom 1900-ih. Gljiva se širi od dva brijestova kora. Pojedinačna stabla ponekad bježe od gljivica dugi niz godina, ali u konačnici podležu prije nego što dosegnu velike veličine koje su bile uobičajene u cijelom njegovom rasponu početkom 20. stoljeća.

Ljudski učinci na biljke i prirodne zajednice

Ljudi su tisućama godina utjecali na strukturu i razvoj prirodnih zajednica. Glavni utjecaj imao je vatra koja je namjerno korištena u stočnoj divljači, u podmlađivanju biljaka koje se koriste za stočnu hranu, u otvaranju šumovitih parcela za poljoprivredu, u održavanju savana i travnjaka, te u održavanju šuma otvorenim za lakši prolazak za lov. S brzom ekspanzijom ljudske populacije na globalnoj razini posljednjih desetljeća, promjene u vegetaciji duboko su promijenjene. Šume su prerasle u travnjake i savane. Sukcesija je borove šume zamijenila listopadnim šumama, kao što je to slučaj u jugoistočnoj obalnoj ravnici i dijelovima Pijemonda Sjeverne Amerike. U mnogim je slučajevima privremena zaštita od požara dovela do nakupljanja velike mase zapaljive vegetacije koja prilikom spaljivanja stvara vruću vatru, koja ubija pretjerano drveće i mnoge vrste koje su obično preživjele sve češće i manje žestoke požare prošlost. U takvim okolnostima vegetacija može biti osiromašena, stanje koje može uspostaviti neodređeno jednom kad se uspostavi.

pripitomljenje

Podrijetlo pripitomljenih biljaka i poljoprivrede zatrpani su u nejasnoj i nezabilježenoj prošlosti od 10 000 godina i više. Nedavno iskustvo s kulturama kamenog doba u slivu Amazonije i drugdje pokazalo je da takve kulture imaju sofisticirano znanje o biljkama za potrebe namirnica, lijekova te oruđe i otrove koji se koriste za lov i ribolov. Američke kulture poboljšale su širok spektar vrsta namjernim odabirom produktivnijih i korisnijih oblika. Maniok (Manihot utilissima) ostaje dio velikog dijela Latinske Amerike, posebno Brazila i Amazonskog bazena. Drvenasta gomoljasta biljka čije je podrijetlo u savanama Južne Amerike odavno izgubljeno, vegetativno se razmnožava sadnjom komada gomolja ili dijela stabljike. Gomolj se melje kako bi se napravilo brašno koje se mora isprati kako bi se uklonile toksične količine cijanovodične kiseline prije nego što se izravno pojede ili peče u ravni kruh zvan cazabi (cassava).

Kukuruz, odnosno kukuruz (Zea mays), pripitomljen je prije otprilike 10 000 godina ili iz teosinte (višegodišnjeg Zea koji postoji danas) ili od izgubljenog pretka koji je postojao u visoravni onoga što je sada središnji Meksiko. Njegova se kultura proširila sve do sjevernog Mainea u vrijeme europskog naseljavanja Sjeverne Amerike. Kukuruz je sada treći najveći biljni izvor hrane na svijetu. Ostale biljke pripitomljene iz regije uključuju obični grah, tikvicu, čili, rajčicu, avokado, papaju, gvavu, sapodilu, pamuk, sisalo i vaniliju.

Čini se da je postupak pripitomljavanja uključivao selekciju i uzgoj najobećavnijih i najproduktivnijih biljaka dugo ubranih u divljini. Kontinuirana selekcija donijela je drastične pomake u populaciji, promjene frekvencije gena i razvoj novih rasa potpuno ovisnih o ljudima da ih održavaju. Na taj način razvijene rase nazvane su kultigenima da bi se naglasila njihova ovisnost o kultivaciji. Takav je slučaj s kukuruzom: izvorna je zaliha vjerojatno izgubljena, iako teosinte možda nudi tragove o izvoru.

Glavne biljke usjeva pripitomljene su posljednjih nekoliko tisuća godina iz izvora koje je identificirao ruski botaničar NI Vavilov. Obična pšenica (Triticum vulgare) i raž (Secale cereale) vjerojatno su najprije pripitomljene travama srednje Azije. Razno proso (Panicum) i ječam (Hordeum hexastichum) potječu iz planinskih područja središnje i zapadne Kine, riža (Oryza sativa) vjerojatno u indijskoj regiji.