叶片为何不“撞衫”

佚名

荷叶是圆的，韭菜叶是长的，枫叶一副巴掌样……不同植物的叶片形状不一样，即便同一棵树上的叶片形状也会多少有些不同—构树上的叶片，有些是卵形，有些则形如钢锸。世界上究竟有没有两片完全相同的叶子？它们的功能既然都是光合作用，为什么要“设计”出多样的形态？

植物身上隐藏着很多秘密，研究它们一点也不比研究动物省心。它们多样的形状，一直是研究者很感兴趣的问题。近期，人们对叶片形状之谜的突破来自日本：2011年，京都大学植物分子生物学专家小山知嗣率领的研究小组，找到了与叶片边缘形态有关的一组基因。这是一组被称为TCP基因的特殊基因群，这组基因的活跃程度，决定了叶片边缘锯齿的深浅—牛菜的叶片边缘相对平滑，而玫瑰的叶片边缘却有很多小锯齿，这样的区别就是这组基因在起作用。不过植物叶片形状的“大方向”由它们的生存环境决定。

作为地球生命世界的发动机，植物叶片的主要职能就是收集太阳光线。为了实现这一功能，也为了节省能量，从而达到最佳效果，薄片形状就成了所有叶子的基本设计。如果植物只是在“衣食无忧、旱涝不侵”的理想环境中生长的话，叶片满足于保持薄片型、努力收集光线也就够了，不会有如此丰富的多样性。但现实是，植物的日子也不怎么好过—它们把叶片“裁剪”成不同的形状，是因为生存的需要。

流行哪一款，环境说了算

水分是一切生物生存的根本，植物叶片的“设计”很大程度上是为了适应生活环境中的水分状况。

在干旱炎热的地区，植物都拥有极强的储水能力，这些植物的叶片普遍都变得很厚实，在形状上更接近于棒状，或者密实得像橡胶片一样。这类叶片的内部具有发达的海绵组织，用以囤积大量水分。除了这些储存水分的厚叶片，还有以松树为代表的针状叶、以柏树为代表的鳞状叶，这些叶片丢失水分的比率很低（蒸发量很小）。对比一下走进松树林和杨树林的感觉，你肯定会觉得到杨树林更凉爽一些，因为杨树会让更多的水分变成水蒸气，同时也就带走了更多的热量。当然，相对松树来说，种植杨树也就更费水，杨树会大量抽离土壤中的水分。

水分少难办，水分多了更难办。对于那些生活在潮湿地区的树木来说，它们需要尽量保持叶片的干爽，如果叶片长时间处于湿润状态的话，就很容易被真菌感染。于是，在这些地区分布的植物，多半配备修长的尖端—叶尖。叶尖的功能就是让水分尽可能地聚集于此，并滴落到地面上。仔细观察一下菩提树吧，它细长的叶尖在大雨中能迅速排水。那些生活在水中的植物（比如莲和睡莲），具有发达的通气组织，同时它们的叶片表面有纳米级的绒毛，可以很容易地排干水分—这些叶片会用有限的材料“做出”尽可能大的叶子，于是，圆形的叶片成了最佳的选择。

除了与水分的斗争，叶片还要应对温度的压力，特别是来自低温的压力。相对于干旱和水分来说，温度对叶片的影响会小一些，但是，在寒冷地方生活的植物叶片更小，表皮层也更为发达，这样有利于它们保持适当的温度。

植物叶片的形态（注意，是形态，不是形状）确实会受到环境的实时影响。比如说，在低光照条件下，桃树的叶片会变得更薄、更宽大，同时还伴随着叶绿素a和叶绿素b配比的变化，以此来弥补光能密度不足带来的损失。当然了，叶片的形状还是桃树叶片的模样。

特殊用途，特殊形状

还有一些叶片具有特殊的用途。我们熟知的捕蝇草和猪笼草的叶片会变成“夹子”和“瓶状陷阱”，用来捕捉昆虫，补充营养。眼树莲属的植物就更为高明了，它们的一些叶片变成了盒子状的“小花盆”。在这些特殊的叶片中，可以储藏水分，甚至有的品种还有共生蚂蚁搬来土壤填入“花盆”，眼树莲的附加根就扎入这些“花盆”里。一个个叶片成了真正的储藏室，不仅可以额外得到蚂蚁搬运来的泥土中的营养，还可以靠储藏的水分度过干旱季节。

同木不同叶的情况也时有发生，这多半也是因为遇上了特殊情况而发展出来的特别能力。比如，我们常见的圆柏，它们植株基部的叶片是刺状的，而植株上部的叶片则是鳞状的。这样的差别被认为是与食草动物竞争的结果—谁愿意去啃带刺的叶子呢？胡杨的两形叶则被认为与抵御干旱有关。幼年的胡杨树和成年胡杨树下部的萌生条上，会呈线状长出披针形、狭披针形叶片，形似柳叶；而成年胡杨上部的叶片则更像杨树叶，呈卵状菱形、卵圆形或肾形等。有研究显示，宽卵形叶的结构比披针形叶更适应干旱环境，具有更强的抵抗逆境的能力和渗透调节能力，有较高的净光合速率和水分利用效率，更有利于胡杨在盐碱化荒漠中生存。

实际上，经过亿万年的自然选择过程，每种叶片都具有适应当地环境的特殊结构。目前，我们只能从了解它们的具体功能入手，研究功能与基因，为改造人工作物和“制造”适于太空生长的植物打基础。