Зачем растениям большие листья

Знаете ли вы, почему у растений в тропиках большие листья?

Если вы когда-нибудь бывали в экзотических странах — или, по крайней мере, любите передачи о них, то запросто могли заметить следующее. Размеры листьев увеличиваются по мере продвижения от суровых северных климатических поясов к тропическим широтам, где царствуют влажность и жара.

Их площадь может быть разной: от 1 мм² до 1 м², а то и больше. Крупнолистные растения — например, те же бананы — живут в тропиках, в то время как мелколистные, такие как вереск и клевер, встречаются ближе к холодным широтам.

Связь между размером листьев и их местоположением налицо. Сами посмотрите на кокосовую пальму и сравните её с той же елью, и сомнения отпадут сами собой.

Впервые ботаники обратили внимание на такую тенденцию ещё в XIX веке, но долго не могли найти убедительного объяснения этого явления.

Одна теория гласила , что большие листья помогают растению избежать перегрева. Ведь благодаря своей площади они могут аккумулировать и эффективно распределять тепло, предотвращая его концентрацию в одном месте. Но при этом лист будет улавливать больше солнечных лучей. Так что, казалось бы, крупнолистным растениям следовало развиваться в холодных регионах, а не в тропиках.

Чтобы разгадать эту загадку, учёные из Университета Маккуори в Сиднее во главе с Яном Райтом исследовали 7 670 видов растений, обитающих в различных широтах. Они искали связь между размером листьев и разными аспектами климата, такими как дневная и ночная температура, количество осадков и влажность.

В результате команда Райта обнаружила, что для растений так же важно избегать ночных заморозков, как и дневного теплового удара.

Учёные установили, что существует баланс между размером листа и его способностью регулировать температуру. Он зависит от двух основных факторов. Во-первых, растению необходимо иметь достаточное количество воды в листве, чтобы охлаждаться с помощью процесса под названием транспирация — его механика похожа на потоотделение у людей.

Во-вторых, важна толщина пограничного слоя воздуха вокруг листьев. Это тонкая область, которая окружает каждый из них. Её размеры влияют на скорость обмена газами и энергией между листом и окружающей средой.

Большие листья имеют более толстые пограничные слои воздуха над собой, и это делает их более восприимчивыми к экстремальным температурам. Ведь чем толще эта область, тем медленнее процесс транспирации. Воздух образует своего рода изоляцию, которая затрудняет извлечение тепла из окружающей среды в ночное время.

Именно поэтому крупнолистные растения не особо распространены как в северных широтах, так и в пустынном климате. Толстые пограничные слои затрудняют согревание по ночам и увеличивают риск повреждения морозом. И точно так же в жарком пустынном климате лист перегревается в течение дня, а воды для охлаждения путём транспирации не хватает.

Изображение: Su San Lee / Unsplash

Но вот в жарких и одновременно влажных тропиках крупные листья идеальны . Днём они способны эффективно охлаждаться с помощью транспирации, в отличие от пустынных растений, которые не могут позволить себе терять столько воды. А по ночам им не угрожает повреждение заморозками, которые случаются как в северных широтах, так и в пустынях.

Крупные листья могут собирать больше углекислого газа из окружающей среды, который необходим для фотосинтеза. Они также позволяют растениям получать больше света в плотном тропическом лесу, где лучи проникают только через густые кроны деревьев. В тропиках много влаги, растениям не нужно беспокоиться о нехватке жидкости и они могут иметь большие листья для более интенсивной транспирации.

Наконец, в джунглях им приходится бороться за свет, воду и питательные вещества. Крупные листья помогают занимать больше места и перекрывать собой соседей. А значит, собирать больше дождевой воды и света.

В общем, большие листья — это хорошо. Конечно, и скромной берёзке хотелось бы иметь такие же метёлки, как у пальмы вида рафия королевская — по 16 метров в длину и по 3 в ширину. Но такие громадины просто перемёрзнут ночью, а потому растениям средней полосы приходится довольствоваться тем, что есть.

Источник

Почему у листьев разные размеры и формы?

Размер листьев деревьев зависит от простой формулы: они вырастают настолько крупными, насколько позволяет доступная вода, но не такими большими, чтобы целое растение перегрелось.

Итак, вода нужна для роста. А солнце? Листья собирают его лучи и путем фотосинтеза превращают их в пищу. Но если прямого солнечного света очень много, фотосинтетический двигатель начинает вращаться слишком быстро и рискует перегореть.

Итак, когда речь заходит о размере листьев, растения следуют простому алгоритму: вода для роста, солнечный свет для пищи. Где-то посередине — удачный баланс, при котором лист вырастает нужного размера при его уникальном наборе условий окружающей среды.

Изучив 7 тысяч растений по всему миру, австралийский ученые нашли новую переменную в математике природы. Не только риск перегрева контролирует рост листьев, но также и ночной холод. «Вы складываете два этих ингредиента вместе — риск замерзания и риск перегрева, — и это помогает получить модель размеров листьев по всему миру», — говорит Иэн Райт из Университета Маккуори в Сиднее (Австралия).

На самом деле растения намного больше боятся простудиться, чем получить слишком много солнечных лучей. А так как условия сильно различаются, также различается и размер листьев.

А вот в ответе на другой вопрос ученые уверены намного меньше — почему листья выглядят так, как они выглядят, а не иначе? Почему листва ели отличается, скажем, от папоротника? Конечно, природа придумала весь этот калейдоскоп красок и узоров не просто для того, чтобы приводить людей в восхищение. Выяснилось, что ни солнце, ни холодный ночной воздух не указывают растениям, как «одеваться». Это, скорее, «семейное дело», прекрасно отлаженное и передающееся генетически. Форма листьев дерева — реакция на его долговременную экологическую и эволюционную историю.

Исследование 2003 года ученых Университета Маккуори предполагает, что форма листа также имеет функциональное значение. Правильный лист должен идеально подходить для среды, окружающей растение. А для растения это — дело жизни и смерти.

Углы листьев, например, играют роль в том, как улавливается солнечный свет. Острые углы снижают объем света, который может удержать лист. Остроугольные листья могут отбрасывать тени сами на себя. Круглые листья, напротив, имеют «более высокую способность к захвату света и углерода». Есть несколько базовых правил по «дизайну» листьев. Лист должен быть достаточно открытым, чтобы уловить солнечный свет для процесса фотосинтеза. Также лист должен иметь такую форму, чтобы устьица — поры — могли впитывать достаточно углекислого газа, который будет питать процесс. И здесь размер играет ключевую роль. Подобно солнечным панелям, большие листья потребляют столько солнечного света, сколько могут. Маленькие листья остерегаются слишком большого объема солнечного света и стараются держаться как можно ближе друг к другу в холод.

Каждый вид старается сделать лист таким, чтобы он идеально подходил к окружающей его среде. Иначе растение ждет конец.

Исследование Департамента агрономии штата Айова использует фикус Бенджамина в качестве примера. Садоводы, которые продают декоративные растения часто получауют жалобы: «Я купил фикус Бенджамина, принес домой, и все его листья опали, до единого!» Их ответ прост: «Просто заботьтесь о нем. Листья вырастут снова». И листья действительно возвращались — только были другого размера, формы и плотности, чем прежде. Дело в том, что эти растения растят листья, которые идеально подходят к определенной ситуации, даже если эта ситуация — переезд из гостиной в спальную.

Для выживания растение не может позволить себе быть неидеальным. Красота — всего лишь побочный продукт функционального совершенства.

Источник

Зачем растениям длинные листья?

У нас есть 18 ответов на вопрос Зачем растениям длинные листья? Скорее всего, этого будет достаточно, чтобы вы получили ответ на ваш вопрос.

Большой лист неудобен для растений по двум причинам – с ним можно быстро засохнуть летом и с ним легко замерзнуть зимой.

Почему у некоторых растений очень большие листья?

В статье в Science они пишут, что размер листа обуславливают несколько факторов сразу: температура дневная, температура ночная, количество дождей и количество солнечного излучения, долетающего до растений (количество излучения зависит от расстояния от экватора и средней облачности).

Почему листья имеют разную длину?

В верхней части растений, где больше всего солнечного света, листья будут более большие чем остальные, так как там хорошо протекает фотосинтез. Внизу растения, где много тени, листья будут меньше. Также, это может зависеть от других растений и объектов, которые располагаются рядом.

Что влияет на форму и размеры листьев?

Размер листьев деревьев зависит от простой формулы: они вырастают настолько крупными, насколько позволяет доступная вода, но не такими большими, чтобы целое растение перегрелось. Итак, вода нужна для роста. А солнце? Листья собирают его лучи и путем фотосинтеза превращают их в пищу.

Почему листья у растений растущих во влажной местности бывают большими?

Растения влажных мест чаще всего имеют воздушные корни, большую поверхность листьев (чтобы воды испарялась быстрее), у растений же засушливых мест корневая система находится глубоко под землей (чтобы достать как можно больше воды), листья у них маленькие, чтобы больше влаги оставалось в растении, часто запасают воду в .

Источник

Зачем растениям большие листья

Количество устьиц зависит от видовой принадлежности, возраста и условий произрастания растения. Количество устьиц определяет, сколько воды сможет испарить растение. Например, на 1 квадратном сантиметре листа у подсолнечника насчитывается до 15 000 устьиц, а у пшеницы — в 10 раз меньше. Устьица могут располагаться на верхней или на нижней стороне листа. У листьев тополя устьица есть и сверху, и снизу.
Попробуем ответить на вопрос. Как же можно дереву увеличить количество устьиц, чтобы испарять воду, поступающую от корней?

На схеме мы видим объяснение, как обрезанные деревья решают проблему излишка поступающей воды. Оно просто увеличивает количество устьиц, за счет расширения площади листовой пластинки!

Устьица — очень гибкий показатель. Их количество может возрастать на единицу площади при определенных условиях. Поэтому в листьях-гигантах они располагаются плотнее. Гигантские листья — это ответ на экстремальные условия, на травматический стресс у растений.

Однако, уже на следующий год, листовые пластинки обрезанных деревьев будут уменьшаться. Поскольку длинные прутья-ветви будут ветвиться, крона станет более объемной, листьев станет больше. Часть корневой системы исчезнет, в результате осеннего корнепада. Да, есть и такое осеннее явление, не видимое нашему глазу! С годами равновесие «корень-крона» восстановится, а листья снова станут нормальных размеров.

Работа с тайнами, как развитие исследовательских навыков

В педагогической практике я часто использую методический прием, который именую, как «работа с тайнами». Дети любят расследования, тайны, поиск, загадки.

Этапы работы вариативны и включают:

• наблюдение;
• постановку вопроса;
• поиск ответа через открытие закономерностей, общих черт;
• использование дополнительных приборов, для открытия не очевидного (скрытого) признака. Например, микроскопа, лупы;
• опыт для проверки предположений;
• вывод (как ответ на вопрос, как подведение итогов по наблюдению и опыту).

Прием позволяет увлечь ребенка исследованиями, знакомит с чувством, которое дает интеллектуальный драйв от собственной деятельности.

Если Вам понравилось, поделитесь постом в социальных сетях, расскажите про «Магию биологии» хорошим людям. Желаю радости открытий!

Источник