更多葉脈能使植物更好地進(jìn)行光合作用

　　作為占據陸地植被96%以及擁有幾十萬(wàn)物種的大家族，開(kāi)花植物無(wú)疑是地球上最成功的陸生植物。那么蘭花、雛菊和它們的同伴究竟是如何擁有這一統治地位的呢？研究人員一直將這一功勞記在了這些植物盛開(kāi)的花朵上，后者吸引昆蟲(chóng)和其他動(dòng)物來(lái)幫助自身繁殖與傳播。然而兩位植物生物學(xué)家相信，這項榮譽(yù)其實(shí)應該歸葉片所有。更多的葉脈使得植物能夠更好地進(jìn)行光合作用，研究人員報告說(shuō)，這最終讓被子植物在這場(chǎng)競爭中笑到了最后。

互葉梅(一種早期被子植物)的葉脈非常稀少(左一)，但是它們的密度卻會(huì )隨著(zhù)時(shí)間的流逝而增加，如現代的豆類(lèi)植物(右一)則具有很高的葉脈密度。(圖片提供:Timothy Brodribb)

　　據美國《科學(xué)》雜志在線(xiàn)新聞報道，澳大利亞塔斯馬尼亞大學(xué)的水力生理學(xué)家Timothy Brodribb與美國諾克斯維爾市田納西大學(xué)的Taylor Feild，之前曾研究過(guò)葉片傳輸水的過(guò)程。他們注意到，與晚期的被子植物相比，早期被子植物的葉片中似乎僅僅包含了較少的葉脈。Brodribb回憶說(shuō)：“這一不同尋常的對比結果讓我們很震驚?！?/P>

　　他們的研究表明，葉脈的密度對于植物進(jìn)行光合作用的能力是非常重要的。為了生長(cháng)，植物必須通過(guò)葉片上名為氣孔的閥門(mén)來(lái)吸收二氧化碳。而當氣孔張開(kāi)時(shí)，植物體內的水分便會(huì )流失，因此植物只有更有效地輸送水分以補充流失的濕氣，才能夠打開(kāi)更多的氣孔以吸收二氧化碳。研究人員于是便尋思，每個(gè)葉片上進(jìn)化出更多葉脈是否為被子植物的擴張和傳播奠定了基礎？

　　經(jīng)過(guò)6年時(shí)間對13個(gè)國家進(jìn)行的野外考察，兩位研究人員對504種開(kāi)花植物和225種其他植物??包括166種已經(jīng)滅絕的物種??的葉脈進(jìn)行了分析，旨在搞清葉脈模式隨著(zhù)時(shí)間流逝而呈現的發(fā)展趨勢。此外，他們還調查了水分和二氧化碳在35種開(kāi)花及不開(kāi)花植物葉片中的交換情況。

　　Brodribb表示：“葉脈的轉化證據是非常明顯的?！陛^早期的被子植物具有葉脈較少的單葉形式。但是大約在距今1億年前，新的被子植物進(jìn)化出了2倍、3倍，直至最終10倍數量的葉脈。研究人員最近在《生態(tài)學(xué)快報》網(wǎng)絡(luò )版上報告了這一研究成果。

　　根據研究人員提出的植物生理學(xué)模型，3倍的葉脈密度將使植物的光合能力增加兩倍。Brodribb和Feild認為，更多的光合作用意味著(zhù)植物生長(cháng)所需更多的碳。而這最終使得被子植物在1.5億年前逐漸把包括針葉樹(shù)在內的競爭者趕下了“統治者的寶座”，并讓被子植物成為地球上最高產(chǎn)的陸生植物。研究人員認為，被子植物的花在植物多樣性方面扮演了重要角色，但正是葉脈使得這些植物變得如此豐富。

　　美國大學(xué)公園城賓夕法尼亞州立大學(xué)的古植物學(xué)家Peter Wilf表示：“葉脈密度的重要性從未像現在這般清晰?！彼f(shuō)，“這項研究成果為搞清與其他植物相比，被子植物為什么、何時(shí)以及如何進(jìn)化出更高效的光合作用提供了第一個(gè)定量的、生理學(xué)上的以及系統發(fā)育的架構?！奔永Ｄ醽喆髮W(xué)洛杉磯分校植物生理學(xué)家、生態(tài)學(xué)家Lawren Sack強調，這篇論文很可能具有非常重要的影響，從而使得古生物學(xué)家能夠更好地評估遠古化石的光合作用水平。