奇妙的叶子(上)

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  绿色开花植物的叶子实在太奇妙了,它不仅养活了植物本身,而且还养活了人类和动物。可以说,没有绿叶,就几乎没有生物世界。
  叶子到底有多少奥妙呢?本文择要谈谈,也足以让你眼花缭乱。
  
  叶子的“特异功能”
  
  我们说绿色植物的叶子有“特异功能”,这绝非夸大其词。众所周知,绿色植物的叶子能利用自己所含的叶绿素,吸收水分和二氧化碳,通过阳光进行光合作用,制造出碳水化合物。碳水化合物能够转化为淀粉,这为人类和动物提供了食物来源。
  奇怪的是,人类虽然搞清了植物制造碳水化合物的这一过程,却无法人工制造出淀粉,生产出粮食来,这其中的奥妙至今尚未能揭开。由于绿色植物的叶子具有制造碳水化合物的“特异功能”,而被誉为“第一生产者”,它们从无到有,生产出淀粉等,供人类和动物享用,家畜中的牛、羊等靠吃草,才能长大,供人类利用。
  试想,没有绿色植物,世界将会变成什么样子?
  那么,绿色植物的叶子是怎样得到水和二氧化碳的呢?其实,道理很简单。叶子得到的水和水中溶解的营养元素,如氮、磷、钾等,是通过根部从土壤中吸收来的,由于根压功能,水分被吸收上来,通过茎、枝直接输送到叶片细胞中。二氧化碳气体则是从叶子下表皮上的气孔进入叶内的。一般来说,一平方毫米的叶面积上有气孔100多个,一片白菜叶子上的气孔多达1000万个。可见,气孔为二氧化碳的进入创造了令人想象不到的方便。
  植物学家研究和计算后发现,地球上的绿色植物每天制造出的碳水化合物多达4亿吨,在进行光合作用时,这些叶子还可以释放出氧气。植物学家通过计算发现,全球绿色植物一天能释放出氧气近5亿吨。氧气是人类和动物维持呼吸所必需的,没有氧气,就没有生命。
  可以说,绿色植物是人类的恩人。
  由于植物通过叶子同外界进行气体交换,叶子会直接受到空气中污染物的侵害,所以许多植物对有害气体的反映要比人和动物灵敏得多,只要稍稍受到污染物的侵袭,它们的叶子就会出现明显的症状。受害轻的,叶子上会出现伤斑,绿色变浅;受害重的,叶子变黄、枯萎,甚至整株死去。叶子表面的角质层、茸毛、鳞片等保护物的多少以及气孔的分布情况,都会影响植物对污染物的抵抗能力。例如,苔藓和地衣的叶子一般是单层细胞,没有保护层,外界气体很容易直接侵入细胞中。当空气中的二氧化硫浓度达到千万分之五时,它们的叶子就会变成黄色或黑褐色,并很快地干枯死去。
  除了苔藓、地衣等植物对二氧化硫污染很敏感外,我们还可以找到其他许多对大气污染也具有敏感性的植物。例如,番茄、烟草、菠菜等对二氧化氮污染很敏感:向日葵、白菜、落叶松对氯污染很敏感;梅、桃、葡萄等对氟化物污染很敏感:烟草、花生、洋葱等对臭氧污染很敏感。利用植物对大气污染的敏感性,我们只要观察某一地区敏感植物的叶片状况,就能知道那里大气污染的类型和程度了。
  
  单叶和复叶
  
  叶子有单叶和复叶之分。所谓单叶,指一个叶柄上只生1片叶子,植物的“芽”生在叶柄内侧基部的枝条上,通常中腋生芽(即叶腋的芽),例如,棉花的叶即为单叶,向日葵的叶也是单叶,瓜类作物的叶为单叶,梅、桃、李、杏、樱桃、樱花的叶为单叶,杨树、柳树的叶也为单叶,苹果、梨树的叶都是单叶……
  什么叫复叶?复叶是指叶柄上有多于一个的叶子,这些叶子排列在一个总叶柄上。植物的芽生在总叶柄内侧基部的茎枝上。这些叶子应称为“小叶”,小叶的基部内侧无芽。例如,槐树的叶为复叶,刺槐的叶也为复叶,由于它们的两列小叶排成羽毛状,因此也被称为羽状复叶,又由于它们的小叶数目多是奇数,因此又叫奇数羽状复叶。如果小叶数目成双时,则被称为偶数羽状复叶,如皂荚树的羽状复叶就是偶数的。
  有时可见到复叶的小叶不是排成两列,而是从总叶柄顶呈放射状生出,如掌状,就叫掌状复叶,如七叶树、木棉树、发财树的叶子就是掌状复叶。
  
  多样的叶形
  
  叶子是多姿多变的,有圆形、卵圆形、椭圆形,也有披针形、匙形、镰刀形、提琴形。叶子的边缘,有的光滑,有的像波浪,有的像锯齿,有的出现浅裂、深裂或全裂,也有的呈深浅不一的掌状分裂。如棕榈、蓖麻等,叶的边缘处都有明显的分裂,从而使整张叶出现许多缺口。
  植物的叶片为什么会发生这种外形上的变化呢?
  我们知道,绿色的叶片是植物制造养分的主要器官。光合作用过程中,阳光是必要条件。植株的叶片除了扁平的结构能加大表面吸收光能外,因长期的演化而产生了掌状分裂叶形。这种叶形既能使叶片最大量地吸收光能,而且分裂留下的缺口又不会完全遮住下面的叶子接受光照,因而能保证全株光合作用的充分进行。
  此外,圆形的掌状叶在遇到大风时,由于迎风面积大极易被吹折,有了这些分裂缺口之后,就能大大减少强风的危害。植物的叶子就这样经过长期的自然选择,出现了掌状分裂。
  有一种树木的叶子常使许多人分不清是复叶还是单叶,更多的人一眼看去,就说是羽状复叶,这种植物名叫水杉。有人以为,水杉的叶子排成一个平面,呈羽状,就是羽状复叶;其实,这是没有搞清楚区分单叶和复叶的关键所在,关键应看叶片基部有无“芽”,如有芽,芽会生发出短枝,短枝上又可有叶,如无芽,则不会从叶腋再出短枝。水杉叶子的叶腋有小芽,有的可生发出新短枝,有的暂未生发出新短枝,但不等于无芽,只是条件尚未合适而已。所以,水杉属于单叶植物。
  
  形形色色的叶子
  
  自然界中,绿色植物的叶子形形色色。
  在高寒环境里,气温低,空气稀薄,光照强烈,终年积雪。在这种环境中的植物,面对的最大问题是阳光太强和温度太低这一对矛盾。所以,高山雪莲的叶子紧贴地面,并有絮状白色表皮毛,这样既可防止高山疾风吹袭,并能吸收地面热量,防止热量散失,还可反射掉强烈的紫外线。依靠这种变态和结构,它们顽强地生活在恶劣环境中。
  在热带,情况就发生了改变。这里温度高、阳光强、水分多,因此植物的叶子较大,多数呈圆形、椭圆形或盾形,而且叶子表面光滑。这种叶子既可增强水分的蒸发、减低叶面温度,而且又因叶面光滑,可以反射强烈的阳光。另外,热带植物的叶尖多为尖凸形状,落在叶面的水能很快掉落,可以防止因多雨引起的叶面被寄生植物侵袭和覆盖;同时,也便于雨水冲洗掉叶面上的幼虫、虫卵等,减少病虫害。
  有些绿色植物的叶子既大又好玩,如王莲。王莲属睡莲科王莲属,生于南美洲亚马逊河中,叶子呈圆盘状,周围向上卷, 有缺口,以防飞雨积水,叶径可达2米,叶面可承托一个小孩而不卜沉。
  还有些植物的叶子会抓虫子。这类植物有许多种,最著名的是猪笼草。它的叶子变态为一口袋状物,袋口处有甜汁,袋内有消化液,虫子来到口部找甜汁时,落入袋内淹死,被消化吸收。
  靠叶子捉虫的食虫植物还有许多种,这里不多赘述。
  有些植物的叶子会变成卷须,如豌豆和野豌豆的小叶都是这样。豌豆的叶子为偶数羽状复叶,其顶端有卷须,那是小叶变态成的,功能是利于用卷须卷在他物上,使豌豆站起来,扩大空间,便于其生长。野豌豆的叶子变成卷须也是这个道理。
  百合科的黄精,茎直立,叶轮生,每个叶子狭长,顶端变态成卷钩状,是叶中脉延伸而成的,可以卷他物,让茎直立向上生长,全身站得稳,长得高,扩大了生存空间,对本身生存较有利。
  
  退化的叶子
  
  有些植物的叶子在演变过程中为适应环境逐渐退化。尤其是当环境条件太干旱时,植物生存受严重威胁,为减少对水分的要求,以求自身安全,它们的叶子变小了,成了小鳞片状,又失去绿色。
  有的植物叶子退化后,由于茎呈绿色,可以代替叶子进行光合作用,比如百合科的假叶树。看上去,假叶树长着卵形的“叶子”,呈绿色,扁平状,不大且硬。不明白的人还以为那是假叶树的叶子,实际上,那是假叶树变扁的茎,真正的叶子已经退化了。再比如我们熟悉的仙人掌,它的茎也是扁平的,为绿色,真正的叶子则变态成了刺。
  文竹,又称云竹,浓密的叶状物其实是小枝,枝上有小而白色的退化叶子。
  光棍树属于大戟科,全身有许多直立的光溜溜的绿色茎枝,不见一叶,在它长出嫩枝时会看见有几片小叶子,不过很快就掉了,光合作用则依靠这些绿色的枝条进行。
  据科学家调查,世界上植物的叶子,没有一片是完全相同的。它们的形状各式各样,大小也千差万别。最大的一片叶子,可盖一间小房子,最小的比鱼鳞还要小。叶子的长度也各不相同。玉米的叶片,看起来是比较长的了,大约1米左右。南美洲的亚马逊棕榈,一片叶子连柄带叶有24.7米长。热带的长叶椰子,一片叶子有27米长,竖起来有7层楼房高。这是迄今所知最长的叶子了。
  
  叶子的寿命
  
  动植物都是有一定生命周期的,叶子也一样。它并不是长久地生长在植物体上,而是有一定的寿命的。叶子的寿命一般不长,如落叶树,春天发叶,当年秋风一起,便落叶了;常绿树,如松柏类,全年有绿叶,但实际上,它的叶子也不是永不凋落的,也不断有叶子枯死,只不过,松柏的叶子不是一下子全部凋落,而是一部分一部分地换,在旧叶枯死时,新叶已出,所以松柏看起来永远郁郁葱葱。松柏叶子的寿命也的确比桃、李等落叶树的叶子长,可以生存3~5年,但也不会太长。冷杉叶子的寿命是12年。
  通常情况下,一年生植物,叶子随着植物体一起死亡。多年生草本植物和落叶的木本植物,叶子的寿命只有一个生长季。常绿的木本植物,叶的寿命可以有几年。
  当植物即将落叶时,叶子内部会发生很大变化,细胞中有用的物质逐渐被分解并被运回茎内。叶绿体中叶绿素的分解速度比叶黄素快,于是,叶片逐渐变黄。有些植物在落叶前细胞中产生花青素,绿叶变为红叶。与此同时,在叶柄基部有一层细胞进行分裂,形成几层小型的薄壁组织细胞,这层结构叫做离层,不久这层细胞间的中层分解,继而整个细胞分解,叶片逐渐枯萎,以后由于风吹雨打等机械力量,叶柄自离层处折断,叶子脱落。在离层折断处的细胞栓质化,起着保护“伤口”的作用。叶脱落后,在茎上会留有疤痕,这就是叶痕。
  既然叶子的寿命有长有短,那么,世界上哪种植物叶子的寿命最短?哪种植物的叶子寿命最长呢?
  世界上寿命最短的叶是短命菊的叶子,只能活3~4周。
  世界上寿命最长的叶子要数非洲百岁叶的叶子了。此种植物属裸子植物百岁叶科百岁叶属,仅一种,即百岁叶,又称百岁兰。
  百岁叶外形奇特,茎又短又粗,高不过10~20厘米,茎干周长却达4米,与平放的大卡车轮胎相仿。这种植物一生只有两个带状叶,摊于地面,能活百年。
  百岁叶的叶子初生时质地柔软,为适应干旱的沙漠环境,以后逐渐变成皮革那样坚硬。两片叶子各长2~3米,宽30厘米,拼在一起的两片叶子比一张单人草席还要长出一大截。这种叶子的先端逐渐枯萎,叶肉腐烂,剩下的木质部分纤维卷盘弯曲,再加上又粗又短的茎干,人们远远望去,还以为是伏地的怪兽呢。
  世界上有比百岁叶更大的叶子,也有比它的外形更奇特的叶子,但没有比百岁叶更长寿的叶子了。
  百岁叶生于非洲近海边沙地上,靠海风刮来的湿润水汽维持生命。(文章代码:1620)
  
  责任编辑 赵菲
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