破解樹(shù)葉壽命之謎

我國(guó)貢嘎山上的云杉樹(shù)壽命可達(dá)上千年，在山上嚴(yán)酷的生長(zhǎng)環(huán)境中，這些樹(shù)生長(zhǎng)緩慢，樹(shù)葉壽命平均為20年。此外，南洋杉也是如此，其樹(shù)葉壽命超過(guò)20年。與之對(duì)比，楓樹(shù)和越橘的樹(shù)葉平均壽命只有3個(gè)月。那么，樹(shù)葉壽命是由什么決定的呢？

成本最關(guān)鍵

這個(gè)謎題最近由科學(xué)家破解了。清華大學(xué)的科學(xué)家指出，樹(shù)葉壽命是由“成本”決定的，距離兩極地區(qū)越近，針葉樹(shù)的樹(shù)葉壽命越長(zhǎng)，闊葉樹(shù)的樹(shù)葉壽命越短。

科學(xué)家認(rèn)為長(zhǎng)壽的樹(shù)葉一般都更堅(jiān)韌、更厚，因此生長(zhǎng)成本更高。現(xiàn)在，科學(xué)家已經(jīng)找到了決定樹(shù)葉壽命長(zhǎng)短的主要環(huán)境因素。這些因素主要為成本因素，它們與碳周期和養(yǎng)分有關(guān)。

不同類型的樹(shù)葉

運(yùn)用植物特征數(shù)據(jù)，科學(xué)家對(duì)上千個(gè)生態(tài)系統(tǒng)中的上萬(wàn)種樹(shù)木進(jìn)行了方程式檢驗(yàn)。他們由此發(fā)現(xiàn)，每一個(gè)樹(shù)種基本上都在努力讓自己的碳吸收最大化。生長(zhǎng)在漫長(zhǎng)寒冬貧瘠土壤中的常綠針葉樹(shù)，只有長(zhǎng)期“投資”于樹(shù)葉才能確保存活。而像楓樹(shù)這樣的闊葉樹(shù)在秋季落葉之前，必須在夏季的陽(yáng)光下盡可能生出新葉來(lái)捕捉碳。換句話說(shuō)，對(duì)楓樹(shù)來(lái)說(shuō)成本最合理的“決策”是“投資”于快速長(zhǎng)出成本低、既脆弱又薄的樹(shù)葉。

該團(tuán)隊(duì)指出，他們的這項(xiàng)新研究不僅能解釋今天的樹(shù)木生長(zhǎng)，而且將進(jìn)一步推動(dòng)生態(tài)學(xué)成為一門具有預(yù)測(cè)能力的科學(xué)。這樣的生態(tài)學(xué)將實(shí)現(xiàn)這些目標(biāo)：創(chuàng)建更好、更精準(zhǔn)的全球性和地區(qū)性氣候模型；對(duì)森林和其他植被建立更好的模型，并預(yù)測(cè)氣候改變會(huì)如何影響生態(tài)系統(tǒng)；更好地估計(jì)莊稼產(chǎn)量，評(píng)估氣候變化對(duì)農(nóng)業(yè)的影響等。

在演化歷程中，植物一直在承受氣候劇變。冰川作用和其他大規(guī)模、迅速的地質(zhì)改變，逼迫植物為了適應(yīng)而改變自己。人類生產(chǎn)活動(dòng)對(duì)氣候的影響和對(duì)植物的影響都迫使植物改變，科學(xué)家對(duì)這兩者之間的關(guān)系才剛剛開(kāi)始有所了解。

圖為闊葉樹(shù)的葉脈，葉脈是葉片上分布的粗細(xì)不同的維管束，分布在葉肉組織中起輸導(dǎo)和支持作用

掃描電子顯微鏡下的單根杉葉橫截面