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《樹葉的形狀為什么那么多》由會(huì)員上傳分享，免費(fèi)在線閱讀，更多相關(guān)內(nèi)容在行業(yè)資料-天天文庫(kù)。
1、樹葉的形狀為什么那么多?這個(gè)看似簡(jiǎn)單的問(wèn)題，實(shí)際上長(zhǎng)久以來(lái)一直未解釋，最新研究又望給出答案?！ ‰[藏在葉脈中的秘密 植物對(duì)溫室氣體二氧化碳的吸收比地球上其他任何東西(包括海洋)都多，植物吸收的二氧化碳是人類活動(dòng)排放進(jìn)大氣的二氧化碳的10倍以上。我們知道，植物主要靠葉子吸收二氧化碳，因此了解植物葉子對(duì)于弄清全球碳量很重要。換句話說(shuō)，要想查明全球碳量，必須搞清植物葉子的工作原理。這里涉及到三個(gè)基本要素：制造葉子所需的碳量、葉子的壽命和葉子加工陽(yáng)光的快慢(即進(jìn)行光合作用的速度)?！ ∩鲜鋈齻€(gè)基本要素以不同方式組合，最終就創(chuàng)造出多得令人難以置信的樹葉形狀和結(jié)構(gòu)。為了預(yù)測(cè)樹葉怎樣平衡這
2、些要素以最好地服務(wù)于自己所屬的樹木，最近有科學(xué)家創(chuàng)建了一個(gè)數(shù)學(xué)模型。科學(xué)家認(rèn)為葉脈是樹葉的根基，所以他們?cè)谶@個(gè)模型中使用了在葉脈網(wǎng)絡(luò)中清晰可見(jiàn)的三種特性：葉脈密度、葉脈之間的距離，以及就像人類毛細(xì)血管一樣的較小的葉脈區(qū)域的數(shù)量(這些葉脈區(qū)域被稱為“回路”)?！ ∑渲?，葉脈密度是樹葉在自己的網(wǎng)絡(luò)中“投資”了多少的標(biāo)志；葉脈之間的距離表明葉脈讓樹葉持續(xù)得到水和養(yǎng)分的能力；回路數(shù)量則顯示樹葉的強(qiáng)韌度，也與樹葉的壽命長(zhǎng)短有關(guān)(一當(dāng)樹葉被損害，回路就會(huì)改變供給物——水和養(yǎng)分的輸運(yùn)線路)。 葉脈能夠揭示有關(guān)植物的大量信息。比如，當(dāng)植物張開其葉子上的小孔(正規(guī)叫法是“氣孔”)，為進(jìn)行光合作用而吸收
3、更多二氧化碳時(shí)，葉子就會(huì)在蒸騰作用(與天氣和氣候因素密切相關(guān))下失去大量水分。這一過(guò)程需要葉子內(nèi)部的大量“管道”來(lái)輸運(yùn)水分，也就意味著需要大量較大的葉脈。又比如，一種植物如果一直需要大量的水，它就會(huì)青睞特定幾何形狀的葉脈布局，從而為樹葉的整體形狀奠定基礎(chǔ)。因此，正是作為樹葉骨架的葉脈在決定著樹葉是古典的楓葉形還是刀刃般的柳葉形，抑或是其他形狀?！ 】傮w而言，葉脈決定著樹葉的一切——為樹葉提供結(jié)構(gòu)性支撐，抵御侵害，傳輸養(yǎng)分，甚至還幫助將化學(xué)信號(hào)傳遞給植物(在這方面葉脈就像是動(dòng)物的神經(jīng))?？茖W(xué)家所建立的數(shù)學(xué)模型正是通過(guò)綜合上述的決定性因素——光合作用速率、樹葉壽命、碳消耗量甚至氮消耗量之間
4、的關(guān)系，來(lái)模擬出樹葉“應(yīng)該具有的”形狀。他們針對(duì)全球范圍內(nèi)超過(guò)2500種植物的樹葉進(jìn)行了對(duì)比研究。結(jié)果發(fā)現(xiàn)預(yù)測(cè)情況與實(shí)際情況完全符合?！ 〔贿^(guò)，上述最新研究成果還是顯得有些籠統(tǒng)、含糊和深?yuàn)W。那么怎樣才能找到一種可以簡(jiǎn)明扼要地解釋樹葉多樣性的理論呢?有科學(xué)家試圖通過(guò)比較熱帶植物和溫帶植物來(lái)回答這個(gè)問(wèn)題。 大多數(shù)熱帶樹木的葉子都比溫帶樹木的葉子圓而厚，邊緣也更光滑(無(wú)鋸齒)。正因此，熱帶樹葉比溫帶樹葉更結(jié)實(shí)——熱帶植物可連續(xù)多年保有自己的樹葉，溫帶的落葉植物則只能保有樹葉一個(gè)季節(jié)。對(duì)于溫帶植物，制造較薄的樹葉需要的能量較少，但它們也要為此付出代價(jià)：薄的葉子不夠結(jié)實(shí)，尤其是在遠(yuǎn)離主要葉脈的
5、區(qū)域(葉脈為樹葉提供結(jié)構(gòu)性支撐)。這樣一來(lái)，那些“遙遠(yuǎn)”的葉子區(qū)域就被拋棄，結(jié)果就出現(xiàn)了有裂片(鋸齒)的樹葉，例如白櫟(音11)樹葉?！ 淙~的形狀、顏色和表面紋理等都在植物的蒸騰速率和防御方面起到一定的作用。比如，較大的樹葉有較大的邊界層，當(dāng)氣流吹拂時(shí)這一層就比較平靜。樹葉表面有毛或紋理，就能阻止更深邊界層的氣流涌動(dòng)，從而減緩蒸騰速度。至于樹葉上的毛，它既能減緩空氣流動(dòng)又有助于阻擋吃樹葉的昆蟲。而樹葉表面紋理可用來(lái)保護(hù)氣孔。水生植物的氣孔位于樹葉的上表面，以利于樹葉透氣。一些陸地植物的氣孔卻位于樹葉的下表面，以保持陰涼、減少水分散失。一些樹葉上覆蓋著較厚的蠟層，有利于阻止在十分干燥的
6、環(huán)境中流失水分。像毛蕊花屬植物那樣毛上有細(xì)小的分叉尖端，能阻止蚱蜢及其他昆蟲。還有一些樹葉顏色醒目而復(fù)雜，這可能是在向企圖吃掉它們的昆蟲發(fā)出警告：“我有毒，別碰我!”而在另一些情況下，當(dāng)樹葉很嫩很年輕時(shí)它們是紅色的，這是為了減輕紫外線的傷害?！ ‰m然至今仍不清楚樹葉形狀背后的“統(tǒng)一而又簡(jiǎn)單的”機(jī)理到底是什么，但科學(xué)家已經(jīng)知道有大量理由使得樹葉在大小和形狀方面變化萬(wàn)千。以下列舉的只是這些理由中的少數(shù)幾個(gè)。 保持水分生長(zhǎng)在干燥環(huán)境中的植物葉子一般都面積較小，常常還呈針狀，這是為了保持水分。事實(shí)上，植物吸收的水分中多達(dá)90％都通過(guò)葉子的蒸騰作用最終喪失了?！ ∽ト∈澄铩∫恍┲参锏娜~子形狀像
7、滑槽，并且真的很滑。不幸登陸這種葉子的昆蟲就可能滑落到葉子底部的一汪水和消化液里，淪為食肉植物的美食。 尋求保護(hù) 溫帶植物葉子通常為圓錐形，這是為避免冬雪積在葉面上壓壞葉子。一些植物為嚇阻掠食者演化出了針狀葉子，例如北極地區(qū)的針葉樹，它們的葉子像刺一樣，哪怕饑腸轆轆的動(dòng)物也輕易不敢吃它們。此外，北極缺乏陽(yáng)光和降雨，每一片樹葉都很珍貴，這也就難怪那里的樹葉會(huì)長(zhǎng)得那么“小氣”?！ G一些水 植物是通過(guò)葉子上的氣孔來(lái)呼吸的，假如氣孔都積滿水，植物就
