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最大的树最小的叶
来源:中国科学报      作者:唐一尘      时间:2017-03-29 20:12      关键词:

 

研究人员揭示针叶树叶片较小的秘密。图片来源:Creative Commons

针叶树是世界上最高、最宽和生存时间最长的树,但它们的一些叶子却是植物王国中最小的叶片。

通常,树叶大小能从几毫米到超过1米,范围十分广泛,其中针叶树的大部分叶片不会超过6厘米。为了找出原因,科学家建立了数学模型,模拟液体营养素如何穿过红杉和香柏等针叶树的针状叶片。研究人员将糖类作为重点研究对象。叶片会通过光合作用生产糖类,然后利用仅为人头发丝1/20的小管将这些糖运输到根部和新梢。

但在如此狭窄的空间里运送液体需要较大压力——这些压力由管内充满水的细胞系提供,但能进入细胞的水量有最高上限。研究人员比较了将糖类输送到各处所需的压力和细胞能提供的最高压力。结果发现,糖类无法在长度超过5厘米的细管中有效运输。相关论文将发表于《物理学评论E》。

研究人员表示,这些数据与500多种针叶树的实际情况一致,但也有一些例外。有些针叶树种的叶子则异乎寻常的大,例如一些松树。科学家指出,它们可能进化出了用于光合作用的最优光捕获能力或气体交换率。

不过,新发现仅适用于针叶树,其针状叶片有助于促进积雪掉落,而且针叶树种尤其是松柏类的叶片具有更强的防尘能力。但研究人员正试图将该理论延伸至其他物种,以便理解肾脏中的液体传输等过程。(唐一尘)