葉片為何不“撞衫”

荷葉是圓的，韭菜葉是長的，楓葉一副巴掌樣……不同植物的葉片形狀不一樣，即便是同一棵樹上的葉片形狀也會多少有些不同。樹上的葉片，有些是卵形，有些則形如鋼鍤。世界上究竟有沒有兩片完全相同的葉子？它們的功能既然都是光合作用，為什么要“設計”出多樣的形態(tài)？

植物身上隱藏著很多秘密，它們多樣的形狀一直都是研究者很感興趣的問題。人們對葉片形狀之謎的突破來自日本：2011年，京都大學植物分子生物學專家小山知嗣率領的研究小組，找到了與葉片邊緣形態(tài)有關的一組基因。這是一組被稱為TCP基因的特殊基因群，這組基因的活躍程度，決定了葉片邊緣鋸齒的深淺——牛菜的葉片邊緣相對平滑，而玫瑰的葉片邊緣卻有很多小鋸齒，這樣的區(qū)別就是這組基因在起作用。不過植物葉片形狀的“大方向”由它們的生存環(huán)境決定。

作為地球生命世界的發(fā)動機，植物葉片的主要職能就是收集太陽光線。為了實現(xiàn)這一功能，也為了節(jié)省能量，從而達到最佳效果，薄片形狀就成了所有葉子的基本設計。如果植物只是在“衣食無憂、旱澇不侵”的理想環(huán)境中生長的話，葉片滿足于保持薄片型、努力收集光線也就夠了，不會有如此豐富的多樣性。但現(xiàn)實是，植物的日子也不怎么好過——它們把葉片“裁剪”成不同的形狀，是因為生存的需要。

流行哪一款，環(huán)境說的算

水分是一切生物生存的根本，植物葉片的“設計”很大程度上是為了適應生活環(huán)境中的水分狀況。

在干旱炎熱的地區(qū)，植物都擁有極強的儲水能力，這些植物的葉片普遍都變得很厚實，在形狀上更接近于棒狀，或者密實得像橡膠片一樣。這類葉片的內(nèi)部具有發(fā)達的海綿組織，用以囤積大量水分。除了這些儲存水分的厚葉片，還有以松樹為代表的針狀葉、以柏樹為代表的鱗狀葉，這些葉片丟失水分的比率很低（蒸發(fā)量很小）。對比一下走進松樹林和楊樹林的感覺，你肯定會覺得到楊樹林更涼爽一些，因為楊樹會讓更多的水分變成水蒸氣，同時也就帶走了更多的熱量。當然，相對松樹來說，種植楊樹也就更費水，楊樹會大量抽離土壤中的水分。

水分少難辦，水分多了更難辦。對于那些生活在潮濕地區(qū)的樹木來說，它們須要盡量保持葉片的干爽，如果葉片長時間處于濕潤狀態(tài)的話，就很容易被真菌感染。于是，在這些地區(qū)分布的植物，多半配備修長的尖端——葉尖。葉尖的功能就是讓水分盡可能地聚集于此，并滴落到地面上。仔細觀察一下菩提樹吧，它細長的葉尖在大雨中能迅速排水。那些生活在水中的植物（比如蓮和睡蓮），具有發(fā)達的通氣組織，同時它們的葉片表面有納米級的絨毛，可以很容易地排干水分，這些葉片會用有限的材料“做出”盡可能大的葉子，于是，圓形的葉片成了最佳的選擇。

除了與水分的斗爭，葉片還要應對溫度的壓力，特別是來自低溫的壓力。相對于干旱和水分來說，溫度對葉片的影響會小一些，但是，在寒冷地方生活的植物葉片更小，表皮層也更為發(fā)達，這樣有利于它們保持適當?shù)臏囟取?/p>

植物葉片的形態(tài)（注意，是形態(tài)，不是形狀）確實會受到環(huán)境的實時影響。比如說，在低光照條件下，桃樹的葉片會變得更薄、更寬大，同時還伴隨著葉綠素a和葉綠素b配比的變化，以此來彌補光能密度不足帶來的損失。當然了，葉片的形狀還是桃樹葉片的模樣。

特殊用途，特殊形狀

還有一些葉片具有特殊的用途。我們熟知的捕蠅草和豬籠草的葉片會變成“夾子”和“瓶狀陷阱”，用來捕捉昆蟲，補充營養(yǎng)。眼樹蓮屬的植物就更為高明了，它們的一些葉片變成了盒子狀的“小花盆”。在這些特殊的葉片中，可以儲藏水分，甚至有的品種還有共生螞蟻搬來土壤填入“花盆”，眼樹蓮的附加根就扎入這些“花盆”里。一個個葉片成了真正的儲藏室，不僅可以額外得到螞蟻搬運來的泥土中的營養(yǎng)，還可以靠儲藏的水分度過干旱季節(jié)。

同木不同葉的情況也時有發(fā)生，這多半也是因為遇上了特殊情況而發(fā)展出來的特別能力。比如，我們常見的圓柏，它們植株基部的葉片是刺狀的，而植株上部的葉片則是鱗狀的。這樣的差別被認為是與食草動物競爭的結果——誰愿意去啃帶刺的葉子呢？胡楊的兩形葉則被認為與抵御干旱有關。幼年的胡楊樹和成年胡楊樹下部的萌生條上，會呈線狀長出披針形、狹披針形葉片，形似柳葉；而成年胡楊上部的葉片則更像楊樹葉，呈卵狀菱形、卵圓形或腎形等。有研究顯示，寬卵形葉的結構比披針形葉更適應干旱環(huán)境，具有更強的抵抗逆境的能力和滲透調節(jié)能力，有較高的凈光合速率和水分利用效率，更有利于胡楊在鹽堿化荒漠中生存。

實際上，經(jīng)過億萬年的自然選擇過程，每種葉片都具有適應當?shù)丨h(huán)境的特殊結構。目前，我們只能從了解它們的具體功能入手，研究功能與基因，為改造人工作物和“制造”適于太空生長的植物打基礎。