为什么叶子的形状千差万别

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  叶片因为含有叶绿体而具有将光能转变为化学能、将无机二氧化碳转变为有机营养物质的作用。简单地说，叶片就是为植物制造营养的车间。从营养器官的角度出发，叶片只要能制造营养，长成什么样都行，但从植物整体的角度看，叶片的生长必须符合植物整体的利益最大化。

  
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  设计一片叶片，植物必须考虑到三个重要的因素，即制造一片叶片需要的物质量、叶片的寿命和叶片吸收、转化阳光的效率。因为不同的植物有不同的生理特点、生活在不同的环境，所以这三个因素也不尽相同。而这三个因素反映到具体的一片叶片上，就是每一种叶片都有其独特形状，更具体的说，是每一种叶片都有其独特的叶脉结构。

  
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  叶脉之于叶片，正如同骨骼和血管之于我们。在叶片正常的生理活动中，叶脉既起到运输物质的管道作用，又起到支撑叶片的骨架作用。不同的叶脉结构在叶片上形成了不同的叶脉密度、叶脉间距离和叶脉回路。所谓叶脉密度就是单位面积上叶脉的长度，密度越高，表示植物对这片叶片的水分、养料供应越充足；叶脉间距离则反映了植物对叶片持续供给的能力；叶脉回路则反映了叶片的强度和寿命，回路越多表示营养物质和水可以通过更多的路径被送到叶肉细胞中。

  
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  植物正是通过叶脉决定了叶片的寿命、功能等。例如对于生活在热带的植物，较高的气温一方面需要植物有更高的蒸腾速率，另一方面又让植物不需要每年更换一次叶片，所以它们的叶脉往往较大，叶脉回路多，水分供应充足，叶片就比较厚，边缘比较光滑；而寒带的植物虽然蒸腾速率低，但每年冬天都需要脱落一次叶片，所以植物叶片往往都比较薄，这样制造一片叶片用的成本就低，冬天丢了也不可惜。但作为一片薄叶片，它的叶脉不可能特别粗，其边缘的水分运输必然受到限制，所以其边缘的叶片区域经常就被抛弃了，叶片也就出现了各种各样的裂口。

  
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  除此之外，为了应对水分蒸发、动物侵蚀等不利因素，很多植物的叶片还长着绒毛、毒腺，并且通过改变自己的颜色提高生存几率。另外，有些植物因为有特殊的需要，还会让叶片执行一些其他工作，比如猪笼草的捕虫叶、豌豆的叶卷须等，这些看上去不像叶子的叶片叫作“变态叶”，是叶片中的特种部队。

  
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  正是这些多种多样的生存环境，最终使每一种植物都有了样式独一无二的叶片，可以说每一片造型独特的叶片都是植物进化的真实写照，正因如此，有些植物学家尝试通过研究古叶片的化石来推测古时候的环境变化。当我们下一次赞美一枚叶片的独特造型时，也别忘了它们在几亿年风雨中的坚持。