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《樹(shù)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(shù)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(shù)葉形狀和結(jié)構(gòu)。為了預(yù)測(cè)樹(shù)葉怎樣平衡這
2、些要素以最好地服務(wù)于自己所屬的樹(shù)木，最近有科學(xué)家創(chuàng)建了一個(gè)數(shù)學(xué)模型?？茖W(xué)家認(rèn)為葉脈是樹(shù)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”)?！ ∑渲校~脈密度是樹(shù)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(shù)葉持續(xù)得到水和養(yǎng)分的能力；回路數(shù)量則顯示樹(shù)葉的強(qiáng)韌度，也與樹(shù)葉的壽命長(zhǎng)短有關(guān)(一當(dāng)樹(shù)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(kāi)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(shù)葉的整體形狀奠定基礎(chǔ)。因此，正是作為樹(shù)葉骨架的葉脈在決定著樹(shù)葉是古典的楓葉形還是刀刃般的柳葉形，抑或是其他形狀。 總體而言，葉脈決定著樹(shù)葉的一切——為樹(shù)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(shù)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(shù)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(shù)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(shù)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(shù)木的葉子都比溫帶樹(shù)木的葉子圓而厚，邊緣也更光滑(無(wú)鋸齒)。正因此，熱帶樹(shù)葉比溫帶樹(shù)葉更結(jié)實(shí)——熱帶植物可連續(xù)多年保有自己的樹(shù)葉，溫帶的落葉植物則只能保有樹(shù)葉一個(gè)季節(jié)。對(duì)于溫帶植物，制造較薄的樹(shù)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(shù)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(shù)葉，例如白櫟(音11)樹(shù)葉?！ ?shù)葉的形狀、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(shù)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(shù)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(shù)葉上的毛，它既能減緩空氣流動(dòng)又有助于阻擋吃樹(shù)葉的昆蟲(chóng)。而樹(shù)葉表面紋理可用來(lái)保護(hù)氣孔。水生植物的氣孔位于樹(shù)葉的上表面，以利于樹(shù)葉透氣。一些陸地植物的氣孔卻位于樹(shù)葉的下表面，以保持陰涼、減少水分散失。一些樹(shù)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(chóng)。還有一些樹(shù)葉顏色醒目而復(fù)雜，這可能是在向企圖吃掉它們的昆蟲(chóng)發(fā)出警告：“我有毒，別碰我!”而在另一些情況下，當(dāng)樹(shù)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(shù)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(shù)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)?！ ”３炙稚L(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。 抓取食物 一些植物的葉子形狀像
7、滑槽，并且真的很滑。不幸登陸這種葉子的昆蟲(chóng)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?！ で蟊Ｗo(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(shù)，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(shù)葉都很珍貴，這也就難怪那里的樹(shù)葉會(huì)長(zhǎng)得那么“小氣”。 丟一些水 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
