潜江科普:叶子的形状,为什么能千差万别呢?

细长的柳叶、鹅掌般的枫叶、心形的酢浆草叶,植物的叶片除了为我们制造必须的氧气外,更以丰富的形状吸引了无数收集者的目光。那么植物的叶片为什么会有那么多的形状呢?

初中生物课本里讲过,叶片因为含有叶绿体而具有将光能转变为化学能、将无机二氧化碳转变为有机营养物质的作用。简单地说,叶片就是为植物制造营养的车间。从营养器官的角度出发,叶片只要能制造营养,长成什么样都行,但从植物整体的角度看,叶片的生长必须符合植物整体的利益最大化。设计一片叶片,植物必须考虑到三个重要的因素,即制造一片叶片需要的物质量、叶片的寿命和叶片吸收、转化阳光的效率。因为不同的植物有不同的生理特点、生活在不同的环境,所以这三个因素也不尽相同。而这三个因素反映到具体的一片叶片上,就是每一种叶片都有其独特形状,更具体的说,是每一种叶片都有其独特的叶脉结构。

而植物正是通过叶脉决定了叶片的寿命、功能等。例如对于生活在热带的植物,较高的气温一方面需要植物有更高的蒸腾速率,另一方面又让植物不需要每年更换一次叶片,所以它们的叶脉往往较大,叶脉回路多,水分供应充足,叶片就比较厚,边缘比较光滑;而寒带的植物虽然蒸腾速率低,但每年冬天都需要脱落一次叶片,所以植物叶片往往都比较薄,这样制造一片叶片用的成本就低,冬天丢了也不可惜。但作为一片薄叶片,它的叶脉不可能特别粗,其边缘的水分运输必然受到限制,所以其边缘的叶片区域经常就被抛弃了,叶片也就出现了各种各样的裂口。

正是这些多种多样的生存环境,最终使每一种植物都有了样式独一无二的叶片,可以说每一片造型独特的叶片都是植物进化的真实写照,正因如此,有些植物学家尝试通过研究古叶片的化石来推测古时候的环境变化。当我们下一次赞美一枚叶片的独特造型时,也别忘了它们在几亿年风雨中的坚持。(市科技局)


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