为什么叶子的形状多种多样?

单少杰发表于2016年05月31日21:21:02 | 植物知识 | 标签(tags):叶子 形状

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?

要回答这个问题,我们就要先看看叶片是干什么用的。《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。

形状多种多样的叶子

咦?怎么又扯到叶脉上了?因为叶脉对于叶片实在是太重要了。叶脉之于叶片,正如同骨骼和血管之于我们。在叶片正常的生理活动中,叶脉既起到运输物质的管道作用,又起到支撑叶片的骨架作用。不同的叶脉结构在叶片上形成了不同的叶脉密度、叶脉间距离和叶脉回路。所谓叶脉密度就是单位面积上叶脉的长度,密度越高,表示植物对这片叶片的水分、养料供应越充足;叶脉间距离则反映了植物对叶片持续供给的能力;叶脉回路则反映了叶片的强度和寿命,回路越多表示营养物质和水可以通过更多的路径被送到叶肉细胞中。

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,但每年冬天都需要植物脱落一次叶片,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。

除此之外,为了应对水分蒸发、动物侵蚀等不利因素,很多植物的叶片还长着绒毛、毒腺,并且通过改变自己的颜色提高生存几率。另外,有些植物因为有特殊的需要,还会让叶片执行一些其他工作,比如猪笼草的捕虫叶、豌豆的叶卷须等,这些看上去不像叶子的叶片叫做“变态叶”,是叶片中的特种部队。

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片叶片的独特造型时,也别忘了它们在几亿年风雨中的坚持。

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