為什么葉子的形狀多種多樣?

          日期:2019-7-22我要薦稿

          細長的柳葉、鵝掌般的楓葉、心形的酢漿草葉,植物的葉片除了為我們制造必須的氧氣外,更以豐富的形狀吸引了無數收集者的目光。那么植物的葉片為什么會有那么多的形狀呢?

          要回答這個問題,我們就要先看看葉片是干什么用的。《初中生物》課本里講過,葉片因為含有葉綠體而具有將光能轉變為化學能、將無機二氧化碳轉變為有機營養物質的作用。簡單地說,葉片就是為植物制造營養的車間。從營養器官的角度出發,葉片只要能制造營養,長成什么樣都行,但從植物整體的角度看,葉片的生長必須符合植物整體的利益最大化。設計一片葉片,植物必須考慮到三個重要的因素,即制造一片葉片需要的物質量、葉片的壽命和葉片吸收、轉化陽光的效率。因為不同的植物有不同的生理特點、生活在不同的環境,所以這三個因素也不盡相同。而這三個因素反映到具體的一片葉片上,就是每一種葉片都有其獨特形狀,更具體的說,是每一種葉片都有其獨特的葉脈結構。

           

          咦?怎么又扯到葉脈上了?因為葉脈對于葉片實在是太重要了。葉脈之于葉片,正如同骨骼和血管之于我們。在葉片正常的生理活動中,葉脈既起到運輸物質的管道作用,又起到支撐葉片的骨架作用。不同的葉脈結構在葉片上形成了不同的葉脈密度、葉脈間距離和葉脈回路。所謂葉脈密度就是單位面積上葉脈的長度,密度越高,表示植物對這片葉片的水分、養料供應越充足;葉脈間距離則反映了植物對葉片持續供給的能力;葉脈回路則反映了葉片的強度和壽命,回路越多表示營養物質和水可以通過更多的路徑被送到葉肉細胞中。

          植物正是通過葉脈決定了葉片的壽命、功能等。例如對于生活在熱帶的植物,較高的氣溫一方面需要植物有更高的蒸騰速率,另一方面又讓植物不需要每年更換一次葉片,所以它們的葉脈往往較大,葉脈回路多,水分供應充足,葉片就比較厚,邊緣比較光滑;而寒帶的植物雖然蒸騰速率低,但每年冬天都需要植物脫落一次葉片,所以植物葉片往往都比較薄,這樣制造一片葉片用的成本就低,冬天丟了也不可惜。但作為一片薄葉片,它的葉脈不可能特別粗,其邊緣的水分運輸必然受到限制,所以其邊緣的葉片區域經常就被拋棄了,葉片也就出現了各種各樣的裂口。

          除此之外,為了應對水分蒸發、動物侵蝕等不利因素,很多植物的葉片還長著絨毛、毒腺,并且通過改變自己的顏色提高生存幾率。另外,有些植物因為有特殊的需要,還會讓葉片執行一些其他工作,比如豬籠草的捕蟲葉、豌豆的葉卷須等,這些看上去不像葉子的葉片叫做“變態葉”,是葉片中的特種部隊。

          正是這些多種多樣的生存環境最終使每一種植物都有了樣式獨一無二的葉片,可以說每一片造型獨特的葉片都是植物進化的真實寫照,正因如此,有些植物學家嘗試通過研究古葉片的化石來推測古時候的環境變化。當我們下一次贊美一片葉片的獨特造型時,也別忘了它們在幾億年風雨中的堅持。

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