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破解树叶寿命之谜

2023-07-29

大自然探索 2023年6期
关键词:阔叶树叶脉枫树

我国贡嘎山上的云杉树寿命可达上千年,在山上严酷的生长环境中,这些树生长缓慢,树叶寿命平均为20年。此外,南洋杉也是如此,其树叶寿命超过20年。与之对比,枫树和越橘的树叶平均寿命只有3个月。那么,树叶寿命是由什么决定的呢?

成本最关键

这个谜题最近由科学家破解了。清华大学的科学家指出,树叶寿命是由“成本”决定的,距离两极地区越近,针叶树的树叶寿命越长,阔叶树的树叶寿命越短。

科学家认为长寿的树叶一般都更坚韧、更厚,因此生长成本更高。现在,科学家已经找到了决定树叶寿命长短的主要环境因素。这些因素主要为成本因素,它们与碳周期和养分有关。

不同類型的树叶

运用植物特征数据,科学家对上千个生态系统中的上万种树木进行了方程式检验。他们由此发现,每一个树种基本上都在努力让自己的碳吸收最大化。生长在漫长寒冬贫瘠土壤中的常绿针叶树,只有长期“投资”于树叶才能确保存活。而像枫树这样的阔叶树在秋季落叶之前,必须在夏季的阳光下尽可能生出新叶来捕捉碳。换句话说,对枫树来说成本最合理的“决策”是“投资”于快速长出成本低、既脆弱又薄的树叶。

该团队指出,他们的这项新研究不仅能解释今天的树木生长,而且将进一步推动生态学成为一门具有预测能力的科学。这样的生态学将实现这些目标:创建更好、更精准的全球性和地区性气候模型;对森林和其他植被建立更好的模型,并预测气候改变会如何影响生态系统;更好地估计庄稼产量,评估气候变化对农业的影响等。

在演化历程中,植物一直在承受气候剧变。冰川作用和其他大规模、迅速的地质改变,逼迫植物为了适应而改变自己。人类生产活动对气候的影响和对植物的影响都迫使植物改变,科学家对这两者之间的关系才刚刚开始有所了解。

图为阔叶树的叶脉,叶脉是叶片上分布的粗细不同的维管束,分布在叶肉组织中起输导和支持作用

扫描电子显微镜下的单根杉叶横截面

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