Pustynie jako specyficzne środowisko życia roślin

Na krajobrazy Ziemi składają się zarówno obszary o bardzo bujnej roślinności, jak i zupełnie jej pozbawione. Tereny o najuboższej szacie roślinnej i zwierzęcej określa się mianem pustyń, należy wiedzieć jednak, że pod tą nazwą kryje się duża różnorodność form. Ze względu na rodzaj materiału, który je pokrywa pustynie dzieli się na piaszczyste, kamieniste, żwirowe oraz ilaste. Dodatkowo pamiętać trzeba, że brak życia na tych jałowych obszarach jest tylko pozorny. Istnieje bowiem bardzo pokaźna liczba gatunków roślin oraz zwierząt, które przystosowane są do funkcjonowania w warunkach ograniczonej ilości wody.

Największe pustynie świata występują w strefie okołozwrotnikowej; zarówno na szerokościach Zwrotnika Raka (23^o 27^' N) jak i Koziorożca (23^o 27^' S). Są to bowiem rejony, gdzie przez cały rok utrzymuje się potężny wyż baryczny, który uniemożliwia tworzenie się chmur i powstawanie opadów. Dodatkowo wysoki kąt padania promieni słonecznych (Słońce góruje tam w zenicie) sprawia, że każda ilość wody, która spadnie natychmiast wyparowuje. Jeśli średnia roczna suma opadów na danym obszarze wynosi poniżej 250 mm, to są to odpowiednie warunki do powstania pustyni.

Warunki klimatyczne pustyń są niezwykle ciężkie do życia. Temperatury powietrza, które w ciągu dnia osiągają nawet powyżej 40 ^o C, w nocy spadają nawet poniżej zera. Dobowe amplitudy temperatury dochodzą bardzo często do 50 ^o C. Nie jest to zatem środowisko sprzyjające organizmom wyłącznie ciepłolubnym, ani tym, które preferują niskie temperatury. Dodatkowo występujące tam przymrozki (zwłaszcza na pustyniach w obszarach wyżej położonych) wymagają od gatunków ogromnej wytrzymałości oraz odpowiednich przystosowań.

Warto jednak dokonać podziału pustyń ze względu na panujące tam warunki atmosferyczne, a zwłaszcza wysokości temperatur. Zasadniczo wyróżnia się dwie podstawowe grupy: pustynie gorące i zimne. Na obszarach tych pierwszych (Sahara, Atakama) amplitudy temperatur nie są aż tak znaczne. W ciągu dnia temperatura powietrza jest bardzo wysoka, w nocy natomiast spada, nie występują jednak przymrozki, jest dosyć ciepło. Na pustyniach zimnych z kolei (pustynie Ameryki Północnej) po upalnym dniu następuje bardzo zimna noc.

Najbardziej znaną i największą pustynią świata jest Sahara, która zajmuje powierzchnię ponad 9 mln km² , rozciągając się w afrykańskiej strefie zwrotnikowej (wzdłuż Zwrotnika Raka). Drugi potężny kompleks pustynny pokrywa znaczną część Półwyspu Arabskiego. Saharę od Pustyni Arabskiej (2,5 mln km² rozdziela jedynie wąski pas Morza Czerwonego. Dodatkowo powierzchnia obu kompleksów jeszcze powiększa się ze względu na intensywne pasterstwo prowadzone na ich obrzeżach. Przyspiesza ono erozję i pogłębia proces dezertyfikacji, czyli pustynnienia. Całkowita powierzchnia pozostałych kilkunastu pustyń świata wynosi mniej więcej tyle ile tych dwóch łącznie. Podaje się zatem, że obszary pustynne na Ziemi pokrywają ponad 20 mln km² lądu.

Na kontynencie afrykańskim oprócz Sahary występują jeszcze dwie wielkie pustynie: Kalahari oraz Namib. W Ameryce Północnej natomiast, w obszarach okołozwrotnikowych, na pograniczu Stanów Zjednoczonych i Meksyku rozciąga się Sonora i Chichuachua. Nieco bardziej na północ, na terytorium Stanów Zjednoczonych istnieją jeszcze dwa obszary pustynne: Wielka Kotlina oraz Mohave. Inne kontynenty także nie pozbawione są pustyń. Dwie wielkie pustynie pokrywają południowo- zachodnią część Ameryki Południowej. Jedną z nich jest Atakama, która rozciąga się na wybrzeżu morskim, obmywanym przez zimny Prąd Peruwiański, druga natomiast rozciąga się na Wyżynie Patagońskiej, czyli jeszcze dalej na południe kontynentu.

Wspomniana już Pustynia Arabska nie jest jedyną występującą w Azji. W środkowej niegościnnej części kontynentu istnieje cała grupa pustyń, na którą składają się: Pustynia Turkiestańska, Gobi, Takla Makan oraz Thar.

Nie sposób nie wspomnieć również o pustyniach australijskich, które pokrywają większą część interioru. Należą do nich: Wielka Pustynia Piaszczysta, Wielka Pustynia Wiktorii, Pustynia Simpsona, Pustynia Gibsona. W zasadzie jedynie kontynent europejski wolny jest od obszarów pustynnych, co wynika jego położenia w średnich szerokościach geograficznych oraz łagodzącego wpływu wód morskich i oceanicznych, które z trzech stron obmywają Europę.

Roślinność pustyń wytworzyła szereg przystosowań, które pozwalają jej funkcjonować w tych skrajnie niegościnnych warunkach. Należy zdawać sobie sprawę z faktu, że nie wszystkie rośliny występują tam na stałe, niektóre stanowią rodzaj efemerydów, tzn. pojawiają się jedynie na krótko po opadach deszczu, po czym giną. Istnieje także cała gama gatunków rosnących w oazach, gdzie dostępność wody jest praktycznie nieograniczona. Te gatunki, które trwale porastają obszary pustynne zbudowane są w taki sposób, by mogły jak najefektywniej bronić się przed niekorzystnymi wpływami klimatycznymi, brakiem wody, atakiem ze strony zwierząt. Roślinność pustynna wyposażona została zatem przez naturę między innymi w potężne łodygi, a także kolce, które chronią przed zwierzętami i jednocześnie magazynują wodę. Wszystkie te gatunki określa się wspólnym mianem kserofitów.

Wyróżnia się dwie zasadnicze grupy kserofitów czyli roślin, które mogą rosnąć w warunkach pustynnych, o stałych niedoborach wody. Pierwszą tworzą tzw. sklerofity, o bardzo dobrze rozwiniętym systemie korzeniowym, który umożliwia pobieranie wody z bardzo dużych głębokości (nawet z poziomu wód gruntowych). W ten sposób bronią się one przed wyschnięciem. Inna technikę obronną stosują natomiast sukulenty, czyli drugi rodzaj kserofitów. Przystosowały się one do znoszenia długotrwałych braków wody, skrajnie wysokich temperatur (sięgających 40^o C) poprzez wytworzenie kolców i bardzo grubej skóry, które ograniczają wpływy czynników zewnętrznych oraz chronią roślinę przed utratą wody wskutek transpiracji. Kiedy wilgotność gleby jest na tyle duża, że rośliny te mogą bez problemu fotosyntetyzować, wówczas poprzez system korzeni pobierają tą wilgoć. Natomiast w sytuacji, gdy wskutek długotrwałej suszy zapasy wody w glebie nie pozwalają już normalnie funkcjonować, wówczas sukulenty wykorzystują wodę zgromadzoną w ich wnętrzu. Dodatkowo chronią się one przed utratą wody poprzez wykształcanie kolców, które mają mniejszą powierzchnię aniżeli liście, mniejsza jest zatem powierzchnia parowania. Często rośliny te przybierają kształt kuli, przez co uzyskują najkorzystniejsze proporcje powierzchni względem objętości do aktywnej obrony przed utratą wody. Do najbardziej znanych sukulentów należą kaktusy, które najpowszechniej występują na obszarach pustynnych obu Ameryk, ale nie przeszkadzają im także łagodniejsze warunki. Za sprawą człowieka wprowadzone zostały na kontynent europejski i australijski, choć wywodzą się właśnie z Ameryki.

Omówiona powyżej taktyka przetrwania w skrajnie niesprzyjających warunkach pustynnych nie jest jedyną stosowaną przez roślinność. Istnieją pewne gatunki, które w celu ochrony własnej przestrzeni życiowej wydzielają do gleby toksyny, zatruwając w ten sposób inne rośliny mogące stanowić konkurencję w walce o wodę. O obecności substancji trujących w podłożu świadczy bardzo równomierny rozkład roślinności na terenach pustynnych. Ten sposób walki o byt stosowany jest między innymi przez krzew kreozotowy.

Z kolei znana ze swego zastosowania w kosmetyce żożoba poprzez swój zapach broni się przed atakiem zwierząt, dla których stanowić by mogła smaczny kąsek. Olejki eteryczne (olejki szeriki), które produkowane są w jej tkankach sprawiają, że traci ona swoje walory smakowe.

Rośliny kserotermiczne stosują także pewne strategie prewencyjne, które polegają między innymi na intensywnym gromadzeniu zapasów wody, wówczas gdy jest to możliwe, czyli podczas opadów.

Pewien gatunek kaktusa (kaktus okotillo), wykorzystuje każdą nadarzającą się okazję by rosnąć i rozwijać się w ten sposób, że w czasie każdego opadu deszczu pojawiają się na jego łodydze liście mogące przeprowadzać fotosyntezę.

Życie na pustyni czeka tylko na okazję by móc się rozwinąć. Dowodzi tego przykład roślin, które pojawiają się na pustyniach, gdzie opady występują sporadycznie, czasem tylko raz na kilka lat. Po deszczu, obszar, który znajdował się w jego zasięgu przekształca się w coś na kształt kwitnącej łąki. Dzieje się tak za sprawą bardzo odpornych na suszę nasion, które wykorzystują każdy opad by zakwitnąć i wydać nasiona. Woda jako substancja deficytowa jest w tych obszarach wykorzystywana niemal w stu procentach.

Czasem roślinność pustyń może osiągać znaczne rozmiary. Przykładem jest występujące w Ameryce Północnej drzewo Jozuego czyli juka z rodziny lilowatych, która osiąga wysokość nawet 12 m. Juki stanowią bardzo dobry przykład symbiozy, która zachodzi między nimi a ćmami jukowymi. Owady te zapylają jukę, w ten sposób, że rozmnażają się w kwiatach tej rośliny. Na skutek poruszania się ciem, pyłek z prąci trafia na słupek. Jest to zatem zjawisko korzystne dla obu organizmów.

Wspomniany już krzew kreozotowy znaczy swoje terytorium poprzez wydzielanie do gleby substancji toksycznych. Podobną taktykę stosują występujące na pustyniach gatunki z rodziny wilczomleczowatych. Sok mleczny, który się w nich znajduje ma właściwości trujące. Dodatkowym zabezpieczeniem w przypadku wilczomleczy są ich jaskrawe kolory (czerwone, niebieskie, żółte), które zniechęcają potencjalnych agresorów. Wiele sposobów stosowanych przez rośliny ma na celu stworzenie wrażenia, że są one martwe (twarda, zszarzała skóra) bądź bardzo toksyczne (intensywne barwy). Bardziej aktywną techniką obronna jest wytwarzanie na powierzchni łodyg bądź liści kolców oraz igieł. Na pustyniach południowoamerykańskich na przykład rosną drzewa, których całe pnie uzbrojone są w tego typu zabezpieczenia.

Warunki pustynne są także miejscem bytowania bardzo specyficznych gatunków, tzw. endemitów, których wymagania zaspokojone mogą być jedynie w konkretnym miejscu na Ziemi. Do roślin takich zalicza się charakterystyczna dla pustyni Namib Welwiczia- jedna z najbardziej długowiecznych roślin świata. Jej bardzo charakterystyczny kształt sprawia, że jest ona bardzo łatwo rozpoznawalna (przypomina splątane glony).

Dla pustynnych obszarów Arizony typowy jest kaktus saguaro. W celu ochrony tego gatunku stworzony został specjalnie park narodowy (Saguaro National Park). Jego cechą charakterystyczną są rozmiary, wysokość może osiągać nawet 15 m, zaś masa dochodzi czasem do 8 ton. Potężny system korzeniowy pozwala kaktusowi pobierać wodę z obszaru o promieniu około 30 m.

Na skrajnie suchych kamienistych terenach afrykańskich spotkać można tzw. "pustynne kamienie", których nazwa współgra z ich wyglądem. Istnieje około 50 gatunków tych roślin; należą one do rodzaju Lithops Są to rośliny o fizjonomii umożliwiającej im wtopienie się w krajobraz. Cechą charakterystyczną "pustynnych kamieni" jest odporność na temperatury przekraczające nawet 100^o C.