奇妙的博物館故事系列二:葉

2021-02-18 北京自然博物館

扁扁的,厚度不到0.1公分的葉,到底有多少精密的設計與能耐,今天我們來講一講是地球上的綠色奇蹟——葉。

你們看到眼中的植物,大多是什麼顏色的呢?

綠色的,這是葉綠素、光與我們眼睛構造所產生的視覺作用。葉綠色偏好紅色光與藍色光,當陽光照在葉片上,這兩色光完全被吸收了,而不被需要的綠色光卻穿透出來或被反射回去,我們的眼睛從葉面或葉背接受大部分的綠色光,因此植物看起來一般都呈綠色。當然,葉綠體中除了葉綠素,還有葉黃素和胡蘿蔔素,它們保護葉綠素,協助光合作用,表現的顏色主要從黃到橙。

在我們眼中,這些綠色植物似乎一動也不動,但每天,陽光才一露臉,這些植物就會跟我們人一樣,不停的上學、工作。為了生產足夠的糧食,植物體內需要一個產能極佳的大型工廠,它們巧妙地分散風險,將工廠化整為零地分散在每一片葉子。這裡的每個廠房就是一片葉片。廠房裡面的機器就是葉綠素,以陽光為動力來源,取根部吸收的水和自氣孔進入的二氧化碳當原料。製造出主產品——糖與澱粉,並且排放出副產品——氧。(不僅養活了自己還直接或間接供養了地球上所有的動物)這種使用陽光的能量,合成碳水化合物的神奇現象,就是地球上最重要的化學反應——光合作用。

葉子工廠裡,啟動機器時非但毫無噪音、廢棄、還讓我們享受到了絕佳的新鮮空氣,它在不到一公分的厚度中,不可思議地進行著主宰地球生命的偉大產業。光合作用雖然簡單,事實上卻複雜得難以模仿,至今沒有一家人類的工廠,可以像葉子那樣生產能源。它釋放出了氧氣,改變了大氣層中氣體的結構,創造了適合萬物生存的空間。

為了有效吸收陽光,葉子儘量伸展得又扁又平,看滿樹綠葉,我們通常注意到的是葉的身體,想想看。葉子是如何和莖條枝幹連接在一起?那就是堅韌、如棒狀的葉柄。有時我們在葉柄與莖的結合處還會發現一對小小的葉片,那是託葉,它能保護幼葉或腋芽。一般來說,一片完整的葉子包含了三個部分,葉身,葉柄與託葉。

我們先來講一下葉柄,連接葉與莖的葉柄,不僅可以支持著整片葉子的重量,還可以調整葉片的角度與位置,以便取得更多日照的機會。比如像天竺葵,它的葉直列在莖幹,枝條上,通過調整葉柄的位置吸收更多的陽光,有機會可以去觀察一下。但是也有葉子並沒有葉柄,像百合、康乃馨的葉子並沒有葉柄,它的葉身直接連接著莖,有些植物不僅葉直接連接著莖,葉基部還形成鞘狀,把莖緊密地包合起來,這葉鞘是葉柄的變形,廣泛見於禾本科,莎草科、蘭科、鴨蹠草科、香蒲科等植物。

我們再來看看託葉,大部分的託葉的存在是為了保護幼葉,它們隱藏在葉身之下,並不起眼。但總是有特立獨行的份子,一些植物的託葉居然長成刺狀、卷鬚狀,跨行執行植物體的特殊任務,防禦與攀爬的工作,甚至有的託葉反客為主,長的比真正的葉還要大,以大片擴張的面積助葉身一臂之力,加強光合作用。像這樣有特殊造型的託葉,往往因肩負其他功能,就會一直留在植物體上。在植物分類上,這些形態特殊的託葉,反能稱為鑑定科別的重要特徵,例如廖科植物都具有膜質的鞘狀託葉。

薔薇科植物會有羽狀至翼狀的託葉。裸子植物和蕨類,除了少數例外,一般並不具有託葉。

我們通常對託葉不熟悉,一方是因為有些植物原本就沒有託葉,一方面是因為多數的植物,只有在葉芽剛開出時才見得到託葉,當葉子長成熟了,這一對保護它的小葉天使就要脫落,想見到這種早落性的託葉,還得掌握時機呢!

儘管有些植物沒有葉柄或沒有託葉,卻不影響它們身為一片葉子的機能,葉子的完成與不完整,都因於長期演化的成功適應,也表現了它們的獨特性。

我們再來看葉身上的葉脈。

植物學上,將蕨類以及會產生種子(開花結果)的植物,統稱為維管束植物,這維管束就是植物體內的運輸系統,由負責運送水分的木質部與輸送養分的韌皮部,聚集而束而謂之。當維管束進入葉片之後,又分支成很細很細的通道,這就是葉脈。

葉脈很強勁,負責支撐起整個葉面。當我們在森林地層發現落葉時,往往看到柔軟的葉身已經腐化消失,但葉脈仍然留下來,有些昆蟲愛吃柔嫩的葉,但葉脈粗硬,讓他們難以吞咽,古生物學家也必須憑著樹葉化石上顯而易見的葉脈,作為鑑定該植物的依據。對植物來說,葉脈既是輸送微生物質的血管,又是支撐葉面的骨架,是植物的生命線,也是能夠確認他們身份的獨特指紋。的確,我們可以從葉脈的走向分辨植物。雖然我們不是植物分類學家,但在觀賞一片葉子時,也可以試著從葉脈推論一些關於植物的身份。葉脈的分布形式一般分為平行脈與網狀脈。單子葉植物中,除了少數的例外,平行脈幾乎就是它們的葉脈特徵。平行脈的特點是,除了中肋(主脈)之外,其他各脈都平行延伸,不分粗細,大小相近。例如禾草、百合、蘭花、竹子等,這些具有平行脈的單子葉植物,通常葉形細長,很容易隨著脈絡縱向撕裂,當一陣大風打在葉上,葉面就裂成條狀。

網狀脈,顧名思義,它的紋理錯綜複雜,它的葉脈分支成網狀,是雙子葉植物葉脈的特徵。在龐大的網狀脈家族中,若從主要的葉脈來看,又可以分成羽狀脈、三出脈、掌狀脈等等。仔細看看這些葉片,就能理解葉形與葉脈的方式也有密切的關係,例如屬於掌狀葉的槭樹,就一定是掌狀脈,那是因為由葉片基部發出的掌狀脈各處獨立,造成葉片的分裂。

今天跟大家一起分享了一有關些植物葉片的基礎知識,葉子雖小,確是大自然演化出來的結晶,從一片葉子走進植物,一起來發現植物身上的奧秘吧。

 

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