關於葉子,有一件事是科學界長期以來達成的共識:葉子只能在可利用的水分允許的情況下長大,但又不能大到讓整個植物過熱。
葉子需要水來成長。那太陽的意義呢?樹葉收集這些光線,通過光合作用把它們轉化為食物;而如果陽光直射太多,光合作用引擎就會轉得很熱,有把它們燒壞的危險。
植物的葉子被完美地設計成可以捕捉陽光和二氧化碳,再把它們變成食物
所以,當談到葉子的大小時,植物有著一個簡單的標準——靠水生長,抑制陽光。而在中間的某個地方,一片葉子有著良好的平衡;在自己獨特的環境下,它能長到合適的大小。
但是最近,在研究了世界各地的7000種植物後,澳大利亞科學家在自然數學中發現了一個新的變量——不僅是過熱的風險使樹葉成長受到控制;夜間的寒冷,也是重要原因。
事實上,比起過多的光線,植物可能更擔心著涼。
一棵無花果樹的葉子(左)看起來和蕨類植物(右)的葉子完全不同
科學似乎更不確定的是,為什麼樹葉看起來是這樣的?為什麼無花果樹的葉子,看起來和蕨類植物的葉子大不相同呢?
當然,大自然設計出這五彩繽紛的色彩和圖案,不就是為了讓人類保持敬畏和驚奇嗎?
事實證明,告訴植物如何穿衣的,既不是太陽和夜晚寒冷的空氣,當然也不是目瞪口呆的人類:樹葉的形狀,是對樹種長期的生態和進化歷史的一種反應。
換句話說,一個物種進化出了一種葉子——不管是簡單的、開放的芭蕉葉,還是紡錘形、耐寒的松針。
松針是一種專門用來保持水分和抵禦嚴寒的葉子
2003年的一項研究表明,葉子的風格也是它的功能所在——確保為特定的環境開發出合適的葉子。畢竟,對於植物來說,這是生死攸關的事。
例如,樹葉的角度,可能在陽光被攔截的過程中起作用。尖銳的角度,會減少葉子在正午烈日下截獲的光線量。相反,較圓的葉片,可以獲得更大的日光截獲量和潛在更大的碳獲取。
熱帶植物的葉子角度是這樣的,它可以遮陰,避免過多太陽
當然,有一些基本的標準,可以防止植物偏離自然的界限。
一片葉子的設計必須足夠開放,以捕捉陽光,進行至關重要的光合作用。同時,它還需要確保葉子的形狀能夠讓氣孔吸收足夠的二氧化碳,從而為這個過程提供燃料。
葉子的氣孔有助於它們吸入二氧化碳,進行光合作用
這就是尺寸起關鍵作用的地方。像太陽能電池板一樣,大葉子儘可能多地吸收陽光;較小的葉子會避開過多的陽光,在寒冷的天氣裡集中精力抵禦嚴寒。
每一種植物都以不同的方式設計樹葉,以完全適應其所處的環境——低於這個標準,就意味著生命的終結。
無花果即使在最微小的變化中也會脫落葉子,長出新的葉子
以一份研究無花果的報告為例:研究人員發現,買回的無花果樹,會發生葉子掉落的現象;而當新葉子重新長出來的時候,它們的大小、形狀和厚度都不同於以前。這很有可能是因為植物為了完全適合特定的環境,而重新設計了它們的葉子——即使這種情況,只是從客廳到臥室的變化。
歸根結底,對植物的生存至關重要的東西,可能沒想像中那麼完美——畢竟,對於功能來說,「美」只是副產品。