灌木植物叶的外部形态特征随海拔高度变化的研究报告

徐晨烨

灌木植物的叶有着许多特征，这些特征体现在叶形、叶脉、叶缘以及叶上的附着物等方面.随着这些方面的不同组合，灌木植物叶的形态也在不断变化.叶作为植物重要的营养器官，它们的形态不仅是为了美观，而且反映了植物的生存环境和生存状态，以及在进化中随着生存环境的改变而发生的变化.

自然界的环境多种多样，环境规律性的变化会导致植物叶的外部形态特征发生规律性的改变.比如，在同一地区，海拔高度的增加会导致该地区全年平均温度降低、降水减少等一系列环境的变化，从而导致生活在这些地区的植物的叶的外部形态发生规律性的改变，具体表现在叶面积减小、蜡质增厚等方面.叶面积减小是为了防止热量散失，而蜡质增厚则是为了防止水分蒸发.这些都是为了适应高海拔环境的规律性特征.

2015年7月17至31日，作为“生物夏令营”的一员，我和小组成员对四川海子山自然保护区一带地区进行了深入的调查研究.保护区位于稻城县北部高原区，总面积3723平方公里.保护区最低海拔3400m左右，最高海拔5050m，平均海拔4000m.海子山自然保护区海拔跨度大，植被种类众多，非常适宜进行研究.

我们选择的研究对象是灌木，考察覆盖海拔3500m至4800m的范围.之所以选择灌木作为研究对象是因为灌木矮小，方便进行观察和取样.同时，海子山一带海拔较高，灌木的数量相较乔木而言较多，可以获得更加丰富的样本.而且，海拔高度的变化导致的叶的外部形态特征的变化在灌木的叶上也表现得更加明显.

在研究之前，我们先利用课本上获得的知识做了研究假设：随着海拔高度的增高，灌木叶的外部形态特征应有耐寒、耐旱的特性，以适应高海拔地区气温低、干燥的气候特征.具体表现为叶片面积减小、蜡质层增厚、边缘变得平滑.这是高海拔地区寒冷，干燥的气候特点对生长在高海拔地区的植被进行了长期的自然选择的结果.

我们主要运用了观察、取样、统计三种方法进行研究.首先，选取目的地的海拔高度，对这一高度2500m2范围内的所有灌木进行观察，对其叶的叶形、叶缘、叶脉等外形特征做了详细的记录；其次，拍摄照片并取样，以便日后进行统计检查；再次，对所记录的各种性状的数据进行了统计，绘制了统计图和统计表；最后，对这些数据进行详细的分析并得出结论.

对统计图和统计表的分析表明，灌木叶的外部形态特征变化趋势和研究假设大致相吻合，但也存在不一致的方面.在叶的面积这一方面，数据分析的结果与假设相一致.随着海拔高度的增加，灌木叶的面积减小.然而，数据分析也反映出一些和假设不一致的趋势.根据研究假设，蜡质的厚度应该随海拔高度的增加而增厚，锯齿状叶缘的比例应该随海拔高度的增加而增加.而事实上与相邻两个海拔高度上这种性状的比例相比较，蜡质较厚的叶子在3500m～3600m的海拔高度上的比例明显较高.而锯齿形叶缘在4400m～4500m海拔高度的比例也体现了同样明显的高比例特征，而不是介于相邻海拔高度的性状比例之间.

叶的面积随海拔高度的上升而减小，是为了防止热量的过度散失，以适应随海拔高度上升而降低的环境温度；叶子的蜡质层在随着海拔高度的增高而增厚，防止水分大量的散失；叶片边缘变得越来越平滑，不再有锯齿，这是利用减少表面积来防止热量散失和水分蒸发.叶毛可以减少热量的散失，积聚热量，还可以通过收集露水来获得水分，这也是一个在高海拔地区可以获得优势的性状.

考察表明，海拔高度仅仅是影响灌木叶子外部形态特征变化的因素之一，导致形态特征变化的还有其他环境因素.具体到海子山地区，是动物活动的选择作用导致了蜡质较厚的叶子的比例趋势与锯齿形叶缘的比例趋势与假设不吻合.在3500m～3600m与4400m～4500m这两个海拔高度，羊和牛的放牧活动频繁.环境中的捕食者对灌木起到了选择作用.在这两个地区，厚蜡质层与锯齿形叶缘作为优势性状被保留了下来，结果是这两个地区的这两种性状的比例较高.

综上所述，灌木叶的外部形态随着海拔高度变化的变化，的确符合我们的假设.随着海拔高度的增高，呈现出一种耐寒耐旱的性状特点，具体表现为叶的面积减小，叶的蜡质层增厚，叶的边缘变得平滑等.但不只是海拔高度一种因素会对灌木植物叶的外部形态特征产生影响，周边环境的动物活动及其他因素也会影响灌木植物的叶的外部形态特征.因此，我们对于一种性状产生的原因作具体分析时，要从气候、气温、捕食者等多个环境因素来进行考虑，不能片面地只从一个方面来判断，这样才能更好地把握一种性状产生的原因及它的作用.