我國貢嘎山上的云杉樹壽命可達(dá)上千年,在山上嚴(yán)酷的生長環(huán)境中,這些樹生長緩慢,樹葉壽命平均為20年。此外,南洋杉也是如此,其樹葉壽命超過20年。與之對比,楓樹和越橘的樹葉平均壽命只有3個(gè)月。那么,樹葉壽命是由什么決定的呢?
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,樹葉壽命是由“成本”決定的,距離兩極地區(qū)越近,針葉樹的樹葉壽命越長,闊葉樹的樹葉壽命越短。
科學(xué)家認(rèn)為長壽的樹葉一般都更堅(jiān)韌、更厚,因此生長成本更高?,F(xiàn)在,科學(xué)家已經(jīng)找到了決定樹葉壽命長短的主要環(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)。
不同類型的樹葉
運(yùn)用植物特征數(shù)據(jù),科學(xué)家對上千個(gè)生態(tài)系統(tǒng)中的上萬種樹木進(jìn)行了方程式檢驗(yàn)。他們由此發(fā)現(xiàn),每一個(gè)樹種基本上都在努力讓自己的碳吸收最大化。生長在漫長寒冬貧瘠土壤中的常綠針葉樹,只有長期“投資”于樹葉才能確保存活。而像楓樹這樣的闊葉樹在秋季落葉之前,必須在夏季的陽光下盡可能生出新葉來捕捉碳。換句話說,對楓樹來說成本最合理的“決策”是“投資”于快速長出成本低、既脆弱又薄的樹葉。
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木生長,而且將進(jìn)一步推動(dòng)生態(tài)學(xué)成為一門具有預(yù)測能力的科學(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;對森林和其他植被建立更好的模型,并預(yù)測氣候改變會(huì)如何影響生態(tài)系統(tǒng);更好地估計(jì)莊稼產(chǎn)量,評估氣候變化對農(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)對氣候的影響和對植物的影響都迫使植物改變,科學(xué)家對這兩者之間的關(guān)系才剛剛開始有所了解。
圖為闊葉樹的葉脈,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