Rozmiar i kształt liści roślin wydaje się nie mieć końca. Są tu masywne liście dłoni wachlarza, wąskie ząbki paproci, średniej wielkości liście buckeye w kształcie dłoni i wiele innych. Ale dlaczego liście przybierają tak różnorodne formy, od dawna pozostają tajemnicą dla naukowców.
Wcześniejsi badacze sugerowali, że dostępność wody i ryzyko przegrzania determinują wielkość liści. Ale, jak Helen Briggs z raportów BBC, sugeruje nowe badanie opublikowane w czasopiśmie Science jest to trochę bardziej skomplikowane.
Idea dostępności wody i kształtu liści można prześledzić w XIX i na początku XX wieku duński botanik Eugenius Warming, który wysunął hipotezę, że wysokie opady w tropikach pozwalają na wzrost rozmiarów liści palmowych i liści bananów do ogromnych rozmiarów, pisze Ian Wright, pierwszy autor studium dla The Conversation.
Pomysł ten został dopracowany w latach 60. i 70., kiedy naukowcy odkryli, że duże liście mogą się przegrzewać latem. Aby temu zapobiec, polegają na chłodzeniu transpiracyjnym - ekwiwalent liścia pracy potu. Ten model pomógł wyjaśnić, dlaczego liście roślin pustynnych są małe (nie stać ich na „pocenie się” ich cennej wody), a liście roślin w chłodnych, zacienionych miejscach często stają się duże.
Ale naukowcy wciąż nie byli w stanie odpowiednio wyjaśnić wszystkiego, na przykład liczebności gatunków o dużych liściach, które dominują w palącym upale tropików lub maleńkich liści roślin żyjących w chłodniejszych częściach świata.
Aby rozwiązać te sprzeczności, zgodnie z komunikatem prasowym globalny zespół naukowców przeanalizował liście 7670 roślin z szerokości i ekosystemów na całej Ziemi. Biorąc pod uwagę średnie temperatury w ciągu dnia i nocy, opady i wilgotność, naukowcy odkryli szereg zasad rządzących maksymalnym rozmiarem liści.
„Opracowaliśmy nowe ramy do modelowania sposobu, w jaki liście powinny różnić się temperaturą, w zależności od klimatu w miejscu”, mówi Wright Briggsowi. „To, co udało nam się pokazać, to ponad połowa świata, ogólne granice wielkości liści są znacznie bardziej określone przez ryzyko zamrożenia w nocy niż ryzyko przegrzania w ciągu dnia.”
Jak informuje Alice Klein z New Scientist, unikanie nocnego zamarzania lub przegrzania w ciągu dnia to działanie równoważące dwa czynniki: wielkość powierzchni liścia, którą może wykorzystać do transpiracji (pocenia się) i wielkość jego warstwy granicznej, obszar powietrze wciąż otaczające liść, które działa jak izolacja.
Ponieważ duże liście mają grubsze izolacyjne warstwy przyścienne, trudniej jest im absorbować ciepło w nocy, przez co są bardziej podatne na niskie temperatury. Warstwa graniczna sprawia, że nie nadają się one do klimatu pustynnego, gdzie izolacja naraża je na ryzyko przegrzania w ciągu dnia. Ale duże liście mogą przetrwać w tropikach, ponieważ przy obfitej wodzie są w stanie skorzystać z transpiracji, aby się ochłodzić.
„Zasadniczo jest to kompromis między tym, ile podgrzewają i ile wody mają do dyspozycji, aby się ochłodzić”, mówi Wright dla Kleina. „Ta nowa wiedza pomaga nam zrozumieć podstawowy aspekt prowadzenia działalności przez rośliny”.
Nowe rozumienie dynamiki liści może pomóc paleontologom odtworzyć starożytne klimaty i ekosystemy z skamielin liści. Ale ta nowa wiedza może również pomóc naukowcom zrozumieć, jak zmienia się roślinność w miarę postępów zmian klimatu i które gatunki mogą być podatne na spadki ze względu na zmieniające się wzorce deszczu i temperatury, mówi biolog Klein o ochronie roślin Andrew Lowe z University of Adelaide.
Więc tej jesieni, kiedy liście zaczną spadać z drzew, spójrz na różnorodne kształty i rozmiary. Że zaskakująca różnorodność wydarzyła się bez powodu.
