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沉水被子植物的叶片可以有多长?

已有 2233 次阅读 2020-5-5 12:26 |个人分类:植物园|系统分类:科普集锦

叶片是植物光合作用的重要器官,我们可以查到的世界上叶片最长的陆生木本植物可能是棕榈树科的Raphia regalis,叶长可达25 m,当然这个包括了它长长的叶柄。而陆生草本植物百岁兰属(Welwitschia)、海芋属(Alocasia)和芭蕉属(Musa)植物叶片可达3 m(除去叶柄),当然还有很多长叶的物种,我不是做陆生植物的,肯定有遗漏。有研究发现陆生植物中最大叶长与叶脉直径等呈现显著的相关性,但对于沉水植物的叶片最大长度及其限制因素仍然是未知的。

 

具有带状叶片的沉水被子植物通常具有较长的叶片,因此我们就选取了带状叶的沉水被子植物来进行研究。通过对淡海水中48种带状沉水被子植物的最大叶长数据进行收集整理,发现澳大利亚苦草(Vallisneria australis)的叶片最长,为300 cm。鉴于水生被子植物起源于陆生植物,二者具有相似的生理基础(如营养需求和氧气输送),但由于水陆生境的差异,沉水植物对水环境的不断适应,二者的叶片性状存在较大差异,因此,限制沉水植物叶片伸长的因素可能与陆地植物不同。我们通过光照、水力因素等对沉水植物最大叶长的限制因素进行了分析。

 

水柱中光照的最重要因素是光衰减。在最大定植10 m水深的情况下,当衰减系数(Kd)从3变到0.1 m-1,植物可定植的水深区间为1–6 m,表明在该范围内带状叶片的最适生长区间可达6 m。而统计得到的沉水植物最大叶长(300 cm)远低于理论预期值,表明对于沉水植物,至少苦草属植物而言,光不是限制叶片最大长度的唯一因素。而水力因素,也有前人做过很多实验,水体流速1m s-1的速度对植物产生的拉力近似于空气中100 km h-1的风速。所以可想而知,在水里飘摇的水草是不倾向于长长的。


我们还计算了叶片生长速度和寿命,沉水植物的叶片寿命远远小于大部分陆生植物的叶片,同时我们还收集了植物叶片伸长的速率,进行了一个简单的乘法,计算出最大长度大概也是3米左右。


当然这个研究是对沉水被子植物最大叶长的初步探索,文章由武汉植物园水生植物生物学课题组以题为“Is there a maximum length of strap-like leaves for submerged angiosperms?”发表在Aquatic Botany


苏轼写过,纵一苇之所如,凌万顷之茫然。一片芦苇的叶子,可以是一艘小船,带我们探索茫然的水生世界。





文章链接:https://sci-hub.tw/10.1016/j.aquabot.2019.103184

 

 



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2 栗茂腾 张庆费

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