Pianta alpina

Le piante alpine sono piante che crescono in un clima alpino, che si verifica ad alta quota e sopra la linea degli alberi. Ci sono molte diverse specie di piante e taxon che crescono come comunità vegetale in questa tundra alpina. Questi includono erbe perenni, carici, forbs, piante a cuscino, muschi e licheni. Le piante alpine sono adattate alle difficili condizioni dell'ambiente alpino, che includono basse temperature, secchezza, radiazioni ultraviolette e una breve stagione di crescita.

Alcune piante alpine servono come piante medicinali.

Ecologia

Le piante alpine si trovano in una tundra: un tipo di regione naturale o bioma che non contiene alberi. La tundra alpina si verifica nelle montagne di tutto il mondo. Passa alle foreste subalpine sotto la linea degli alberi; foreste stentate che si verificano nella foresta-tundra ecotone sono conosciute come Krummholz . Con l'aumentare dell'altitudine finisce al limite nevoso dove neve e ghiaccio persistono per tutta l'estate.

Le piante alpine non si limitano a quote più elevate. Tuttavia, le aree ad alta quota hanno un'ecologia diversa rispetto a quelle situate a latitudini più elevate. Una delle maggiori distinzioni è che il limite inferiore di un'area alpina tropicale è difficile da definire a causa di una miscela di disturbi umani, climi secchi e una linea di alberi naturalmente carente. L'altra grande differenza tra l'ecologia alpina tropicale e quella artica è la differenza di temperatura. I tropici hanno un ciclo estivo / invernale ogni giorno, dove le latitudini più alte rimangono fredde sia di giorno che di notte. Alle latitudini settentrionali, il fattore principale da superare è il freddo. Gli intensi processi di azione del gelo hanno un profondo effetto sulla poca terra e sulla vegetazione delle regioni alpine artiche. Anche le regioni alpine tropicali sono soggette a queste condizioni, ma raramente si verificano. Poiché le aree alpine settentrionali coprono una vasta area, può essere difficile generalizzare le caratteristiche che definiscono l'ecologia. Un fattore nell'ecologia alpina è il vento in un'area. La potatura del vento è uno spettacolo comune nelle regioni alpine settentrionali. Insieme alla potatura del vento, l'erosione del vento dei tappeti vegetali è una vista comune in tutta l'Alaska.

Crescita e sviluppo

Le erbe perenni a vita lunga sono il tipo di pianta più comune negli ambienti alpini, con la maggior parte con un sistema radicale e / o rizoma ampio e ben sviluppato. Questi sistemi sotterranei immagazzinano carboidrati durante l'inverno che vengono poi utilizzati in primavera per lo sviluppo di nuovi germogli. Alcune specie di sassifraga hanno piccoli apparati radicali, ma sono sempreverdi. Le foglie di queste piante immagazzinano energia sotto forma di carboidrati e lipidi. Le piante alpine entrano in dormienza vegetativa alla fine del periodo di crescita, formando gemme perenni con il fotoperiodo accorciato.

Lo stabilimento di piantine è molto lento e si verifica meno spesso della riproduzione vegetativa. Nel primo anno di crescita delle piante alpine perenni, la maggior parte del fotosintato viene utilizzato per stabilire un apparato radicale stabile che viene utilizzato per prevenire l'essiccamento e per lo stoccaggio di carboidrati durante l'inverno. In quest'anno, la pianta può produrre alcune foglie vere, ma di solito vengono prodotti solo i cotiledoni. Di solito ci vogliono alcuni anni prima che le piante si stabilizzino.

adattamenti

Le piante alpine possono esistere ad altitudini molto elevate, da 300 a 6.000 metri (da 1.000 a 20.000 piedi), a seconda della posizione. Ad esempio, c'è un muschio che cresce a 6.480 m (21.260 piedi) sul Monte Everest. L'Arenaria bryophylla è la pianta a fioritura più alta del mondo, che arriva fino a 6.180 m (20.280 piedi).

Per sopravvivere, le piante alpine sono adattate alle condizioni ad alta quota, tra cui freddo, secchezza, alti livelli di radiazione ultravioletta e difficoltà di riproduzione.

Sopravvivere a temperature estreme basse

La maggior parte delle piante alpine si trova ad affrontare temperature estreme a un certo punto della propria vita. Esistono diversi modi in cui una pianta può sopravvivere a questi estremi. Le piante possono evitare l'esposizione a basse temperature utilizzando diverse forme di fenologia stagionale, morfologia o preferenza di forma di crescita variabile. Possono anche evitare il congelamento dei tessuti esposti aumentando la quantità di soluti nei tessuti, nota come depressione del punto di congelamento. Un altro metodo, un po 'simile, che le piante possono usare per evitare il congelamento è il super raffreddamento, che impedisce la cristallizzazione del ghiaccio all'interno dei tessuti vegetali. Questi metodi sono sufficienti solo quando la temperatura è solo moderatamente fredda. Nella zona alpina, le temperature sono spesso abbastanza basse che questi metodi non sono sufficienti. Quando le piante hanno bisogno di una soluzione più permanente, possono sviluppare tolleranza al congelamento. Le piante possono anche disidratare le loro cellule spostando l'acqua negli spazi intercellulari. Ciò provoca la formazione di ghiaccio al di fuori della cellula dove i cristalli di ghiaccio non causeranno danni. Quando tutte queste strategie non riescono a prevenire danni da gelo, le piante alpine hanno spesso la capacità di riparare o sostituire gli organi danneggiati. Poiché è spesso difficile prevenire danni, molte piante alpine dipendono dalla sostituzione dei loro organi. Aiutano a renderlo possibile posizionando i loro meristemi sottoterra, dove le temperature sono generalmente più calde.

Fotosintesi e frequenza respiratoria

La fotosintesi e la frequenza respiratoria non sono uniformi durante la stagione di crescita. All'inizio della stagione di crescita, i nuovi germogli hanno bassi tassi di fotosintesi netti e alti tassi di respirazione a causa della rapida crescita di nuovi germogli. All'aumentare della temperatura in un microclima delle piante, i tassi netti di fotosintesi aumenteranno fino a quando sarà disponibile molta acqua e raggiungeranno il picco durante la fioritura. Le piante alpine sono in grado di iniziare la fotosintesi e raggiungere i massimi tassi di fotosintesi a temperature più basse rispetto alle piante adattate a quote più basse e climi più caldi. Ciò è dovuto agli effetti combinati di genotipo e fattori ambientali.

Evitare l'essiccamento

Nelle aree alpine la disponibilità di acqua è spesso variabile. Briofite e licheni presentano un'elevata tolleranza all'essiccazione, che contribuisce alla loro abbondanza in tutti gli habitat delle aree alpine. Tra le piante più alte, l'essiccazione dei tessuti è rara ad alta quota. Se si verifica, accade normalmente alle piante che crescono in siti esposti, dove lo stress del vento è aumentato. Le piante alpine evitano la perdita di acqua grazie al radicamento profondo e al maggiore controllo stomatico. Le piante a bassa quota raggiungono normalmente la massima apertura stomatica al mattino mentre le piante alpine raggiungono la massima apertura a metà giornata, quando la temperatura è più alta. Le piante succulente alpine utilizzano spesso la fotosintesi CAM per evitare la perdita d'acqua.

Prevenzione delle radiazioni ultraviolette

Poiché la radiazione ultravioletta tende ad aumentare con l'elevazione, si presume spesso essere un fattore di stress tra le piante alpine. In passato, ci sono stati molti tentativi di ricerca su come le radiazioni ultraviolette possano influenzare le forme delle piante alpine. Tuttavia, non è chiaro se la crescita e lo sviluppo delle piante siano influenzati dalle radiazioni ultraviolette. Inoltre, non è chiaro se la radiazione sia responsabile della promozione della differenziazione genetica, portando a forme di crescita stentata.

Riproduzione

Le piante alpine usano sia la riproduzione sessuale che la riproduzione asessuata. La riproduzione sessuale ha limiti nelle aree alpine elevate, specialmente nelle aree con una stagione di crescita breve nelle zone alpine ad alte latitudini. Nelle zone alpine tropicali con una stagione di crescita per tutto l'anno, come le Ande settentrionali, le piante possono fiorire tutto l'anno. Indipendentemente da quando fioriscono le piante alpine, gli impollinatori sono spesso scarsi. L'attività degli impollinatori diminuisce con l'aumentare dell'altitudine. Gli impollinatori più comuni nella zona alpina sono bombi e mosche. Le piante utilizzano strategie diverse per far fronte a questi limiti, tra cui tempo di fioritura alternativo e propagazione clonale.

Piante a fioritura precoce

Alcune piante fioriscono immediatamente dopo lo scioglimento della neve o lo scongelamento del terreno. Queste piante a fioritura precoce formano sempre i loro fiori nella stagione precedente, chiamate preformazioni. Questo primordio floreale viene prodotto da uno a tre anni prima della fioritura, il che garantisce che la fioritura non venga ritardata dopo la fusione delle nevi e che, con le giuste condizioni ambientali, ci sarà abbastanza tempo per la raccolta delle sementi. Di conseguenza, rischiano danni da gelo all'infiorescenza preformata. Al fine di ridurre al minimo il danno da gelo, i fiori preformati sono spesso circondati da brattee ben confezionate che sono densamente coperte di tricomi. Questo aiuta a mantenere caldo l'interno di un bocciolo di fiore. A causa della limitazione dell'impollinatore all'inizio della stagione, le piante che fioriscono presto hanno generalmente un basso tasso di successo riproduttivo. Un vantaggio della fioritura precoce è che i semi prodotti hanno maggiori probabilità di svilupparsi fino alla maturità prima del prossimo congelamento. Hanno anche un alto tasso di outcrossing, che aiuta ad aumentare la diversità genetica. La velocità e il tempo di fioritura dipendono dal tempo di fusione della neve, dalla temperatura e dal fotoperiodo, ma di solito si verificano da 10 a 20 giorni dopo la fusione della neve.

Fioritura di mezza stagione

Circa la metà di tutte le specie alpine fiorisce a metà stagione. La fioritura al picco stagionale combina alcuni dei vantaggi e dei rischi delle piante a fioritura precoce e a fioritura tardiva. Alcune piante di mezza stagione preformano le loro infiorescenze, ma non tutte lo fanno.

Fioritura tardiva

La fioritura tardiva si verifica al termine della stagione di crescita principale. Hanno un'alta produzione di semi ma i loro semi hanno un tasso ridotto di maturazione a causa dei vincoli temporali. Queste piante tendono all'autoimpollinazione, all'apomissia e al vivipario.

Propagazione clonale

Poiché gli investimenti nella produzione di fiori e semi possono essere costosi per le piante alpine, spesso usano la propagazione clonale. Questa strategia diventa sempre più frequente all'aumentare dell'altitudine ed è più comune tra criptogammi ed erbe. Alcune piante alpine lo usano come metodo di riproduzione predominante. In queste piante, la riproduzione sessuale è rara e non contribuisce in modo significativo alla produzione riproduttiva. Un esempio di tale pianta è la curvola Carex , che si stima abbia un'età clonale di circa 2000 anni.

Dopo lo stabilimento, ogni anno la crescita di nuovi germogli si verifica rapidamente dal germoglio perenne che di solito si trova vicino alla superficie del suolo. Questa crescita si verifica dopo lo scioglimento della neve quando la temperatura del suolo è superiore a 0 ° C. Alcune specie, come l' Erythronium grandiflorum , possono iniziare la crescita di nuovi germogli prima della fusione delle nevi poiché hanno i loro germogli perenni situati in bulbi sepolti in profondità nel terreno. Mentre le nuove foglie sporgono dalla neve, i nuovi germogli emettono calore dalla ritrasmissione termica e / o calore respiratorio che scioglie la neve circostante. Ciò espone più terreno alla radiazione solare, riscaldandola e permettendo ad una nuova crescita di accelerare.

Piante medicinali alpine

Esistono numerose piante alpine utilizzate economicamente. In Himalaya, centinaia di specie sono commercializzate per usi medicinali e aromatici. Si stima che il commercio annuale di queste piante ammonta a milioni di dollari USA. Molte famiglie nelle zone rurali del Nepal e dell'India fanno affidamento sul commercio di piante alpine alpine come fonte di reddito. Ciò crea una crescente necessità di concentrarsi sulla conservazione delle piante in queste aree, garantendo raccolti sostenibili e sostenibilità degli ecosistemi. Alcune delle specie raccolte in Nepal includono Neopicrorhiza scrophulariiflora , Nardostachys grandiflora , Aconitum spicatum , Dioscorea deltoidea , Aconitum heterophyllum , Rheum australe , Bergenia ed Epimerantha macraei . Nell'Himalaya indiano, le piante medicinali alpine come Dactylorhiza hatagirea , Picrorhiza kurrooa , Aconitum heterophyllum , Fritillaria roylei , Podophyllum hexandrum sono sottoposte a forti pressioni a causa dell'eccessivo sfruttamento a fini commerciali.