树叶的形状为什么是各种各样的_树叶形状形成的原理

关于叶子,有一件事是科学界长期以来达成的共识:叶子只能在可利用的水分允许的情况下长大,但又不能大到让整个植物过热。叶子需要水来成长。那太阳的意义呢?树叶收集这些光线,通过光合作用把它们转化为食物;而如

树叶的形状为什么是各种各样的_树叶形状形成的原理

关于叶子,有一件事是科学界长期以来达成的共识:叶子只能在可利用的水分允许的情况下长大,但又不能大到让整个植物过热。

叶子需要水来成长。那太阳的意义呢?树叶收集这些光线,通过光合作用把它们转化为食物;而如果阳光直射太多,光合作用引擎就会转得很热,有把它们烧坏的危险。

树叶的形状为什么是各种各样的_树叶形状形成的原理

植物的叶子被完美地设计成可以捕捉阳光和二氧化碳,再把它们变成食物

所以,当谈到叶子的大小时,植物有着一个简单的标准——靠水生长,抑制阳光。而在中间的某个地方,一片叶子有着良好的平衡;在自己独特的环境下,它能长到合适的大小。

但是最近,在研究了世界各地的7000种植物后,澳大利亚科学家在自然数学中发现了一个新的变量——不仅是过热的风险使树叶成长受到控制;夜间的寒冷,也是重要原因。

事实上,比起过多的光线,植物可能更担心着凉。

但所有的树叶不都在做同样的事情吗?

树叶的形状为什么是各种各样的_树叶形状形成的原理

一棵无花果树的叶子(左)看起来和蕨类植物(右)的叶子完全不同

科学似乎更不确定的是,为什么树叶看起来是这样的?为什么无花果树的叶子,看起来和蕨类植物的叶子大不相同呢?

当然,大自然设计出这五彩缤纷的色彩和图案,不就是为了让人类保持敬畏和惊奇吗?

事实证明,告诉植物如何穿衣的,既不是太阳和夜晚寒冷的空气,当然也不是目瞪口呆的人类:树叶的形状,是对树种长期的生态和进化历史的一种反应。

换句话说,一个物种进化出了一种叶子——不管是简单的、开放的芭蕉叶,还是纺锤形、耐寒的松针。

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松针是一种专门用来保持水分和抵御严寒的叶子

正确的植物,正确的位置,产生正确的叶子

2003年的一项研究表明,叶子的风格也是它的功能所在——确保为特定的环境开发出合适的叶子。毕竟,对于植物来说,这是生死攸关的事。

例如,树叶的角度,可能在阳光被拦截的过程中起作用。尖锐的角度,会减少叶子在正午烈日下截获的光线量。相反,较圆的叶片,可以获得更大的日光截获量和潜在更大的碳获取。

树叶的形状为什么是各种各样的_树叶形状形成的原理

热带植物的叶子角度是这样的,它可以遮阴,避免过多太阳

当然,有一些基本的标准,可以防止植物偏离自然的界限。

一片叶子的设计必须足够开放,以捕捉阳光,进行至关重要的光合作用。同时,它还需要确保叶子的形状能够让气孔吸收足够的二氧化碳,从而为这个过程提供燃料。

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叶子的气孔有助于它们吸入二氧化碳,进行光合作用

这就是尺寸起关键作用的地方。像太阳能电池板一样,大叶子尽可能多地吸收阳光;较小的叶子会避开过多的阳光,在寒冷的天气里集中精力抵御严寒。

每一种植物都以不同的方式设计树叶,以完全适应其所处的环境——低于这个标准,就意味着生命的终结。

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无花果即使在最微小的变化中也会脱落叶子,长出新的叶子

以一份研究无花果的报告为例:研究人员发现,买回的无花果树,会发生叶子掉落的现象;而当新叶子重新长出来的时候,它们的大小、形状和厚度都不同于以前。这很有可能是因为植物为了完全适合特定的环境,而重新设计了它们的叶子——即使这种情况,只是从客厅到卧室的变化。

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