植物叶子为何千差万别？
宇宙奥秘 2017-07-26 16:55宇宙的奥秘www.qiwenkd.com
百里峡峭壁上的叶子
恨爹不成刚。如果天下的孩子都有一个叫李刚的爹，就可以天天开宝马到长安街上发飙。反正出事了，有李刚同志顶着，韩朝打炮，管我屁事；坎昆会议，管我鸟事。可是，如果你爹不是李刚，是孝文，那没办法，该乖乖地上课外辅导班就得乖乖地上课外辅导，该关心一下植物的叶子为什么千差万别就得关心一下植物的叶子为什么千差万别。
植物的叶子为什么有的大，有的小，有的长，有的短，有的红，有的绿呢？我不知道，科学家也不知道。于是，很多人就信了上帝：上帝让它们这样的啊----事就这样成了！
绝妙的解释。你要反驳这种说法，首先必须证明上帝不存在，而要证明上帝不存在，显然比证明植物的叶子为何长得不一个模样困难多了。
问题是，地球在变暖，上帝却不管。我们人类的问题必须由我们人类自己去解决。科学家认为，植物叶子千差万别的问题可以从叶脉的角度去思考。由于植物吸收的温室气体二氧化碳的数量超过世界上其他任何生物，所以，了解叶脉，对于人类抗击全球变暖至关重要。
美国亚利桑那大学博士生本·布朗德表示：“世界各地的植物叶子每年会从大气中吸收大量二氧化碳。”植物叶子吸收的二氧化碳数量超过海洋，是人类排放到大气的二氧化碳数量的10倍左右。“要想了解二氧化碳的总量，你必须揭开叶子工作机理之谜。不过，叶子的工作机制并不完全相同。”
基本上，有三个因素会影响植物叶子的工作机理：叶子生成所需的二氧化碳数量、叶子生长期，以及叶子处理阳光的快慢，即光合作用速率。在不同环境下，在不同植物中，这三个因素以不同方式进行组合，从而创造出多种多样的叶子形状和结构。而叶脉是所有这一切的基础。布朗德说：“真正令人惊讶的地方在于，这些因素以多种方式相互联系，而这些方式在世界上任何一个角落都不会改变。”
布朗德制作出一个数学模型用以预测叶子如何平衡这三个因素，令其最好地为植物“服务”，同时采用了叶脉上普遍存在的三个特征：密度、叶脉间距离和类似人体毛细血管的更小叶脉的区域数字——这种情况下是循环数。
叶脉密度是叶子在这个网络“投资”多少的迹象，叶脉间距离则是测量叶脉如何更好地保证叶子得到水和营养物等补给的一个尺度。循环数表明叶子的弹性，与叶子生命周期密切相关，因为循环可在叶子受损情况下改变补给的输送路线。
通过叶脉，我们可以了解到有关植物的许多情况。例如，如果植物打开叶子毛孔（称为气孔），吸收更多二氧化碳进行光合作用，叶子也会因蒸发丧失大量水分。这需要叶子上有许多导管输送水分，这反过来又需要许多更大的叶脉。如果植物始终需要大量水分，它可能会更支持叶脉的几何排列，逐步会显示叶子的整体外形。所以，叶脉作为叶子的骨骼，决定着叶子是具有典型的枫树形状，还是像刀片一样的柳树形状。
布朗德说：“叶脉在从事各种各样的事情。”它们提供结构支持，对抗损伤，传输营养物，甚至是帮助向植物输送信号，这些功能类似于动物的神经。他补充说：“叶子形状存在着多种‘交易’。我们过去所做的就是对这些事情进行综合，对其有更为深入的了解。”
布朗德的数学模型可预测光合作用速率之间的关系、叶子寿命、除碳成本和脱氮成本。布朗德在全球2500个植物物种测试了他的模型，结果都奏效了。接着，他与尚在本科阶段学习的助手林德赛·帕克、杰姬·贝辛森戴维·卡西勒对采自亚利桑那大学校园的25种植物叶子进行了测试。初步结果表明，这个模型在当地采集的标本上起作用，他们还正在扩大测试范围，试图研究采自科罗拉多州落基山生物实验室植物的叶子。
最终，对叶子深入理解的数据将会被融入到气候模型当中。这不仅有助于平衡碳排放，还有助于预测蒸发速率及其他严重依赖于植物的天气和气候相关事件。布朗德说：“了解植物同全球碳循环的关系极为重要。”
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