Почему у некоторых видов растений листья лопастные, а у аналогичных видов в той же среде обитания — нет?

Это вопрос, на который, я думаю, в данный момент у нас нет четкого ответа.

Важно иметь в виду, что лист играет ряд важных ролей в растении (фотосинтез, терморегуляция и т. д.), поэтому форма листа, вероятно, развилась в процессе последовательных компромиссов. Это может затруднить определение точных процессов отбора, действующих на какой-либо вид. Напротив, что-то вроде глаза имеет четко определенную единственную функцию, которая, по крайней мере в принципе, облегчает понимание связи между формой и функцией.

От Никласа (1988):

История жизни и теория оптимизации предполагают, что количество фенотипических решений, которые допускают различные одинаково успешные комбинации признаков, увеличивается по мере увеличения количества компромиссов — вывод, который применим как к признакам внутри листа (например, к форме), так и к листу. Отраслевые отношения.

Однако есть ряд идей, объясняющих разнообразие форм листьев, в том числе:

• Терморегуляция

Было показано, что при добавлении лопастей к листьям скорость теплопередачи через лист выше, чем у листа без лопастей той же площади (например, Гуревич и Шуэпп, 1990). Таким образом, лопастные листья могут быть выбраны для определенных условий окружающей среды.

• гидромеханические ограничения

Лопастные листья могут иметь больший гидравлический КПД. В более мелких венах гидравлическое давление увеличивается, поскольку они представляют повышенное сопротивление потоку воды. Это создает нагрузку на тонкие внешние ткани листа. Если лопастные листья имеют относительно меньше ткани мезофилла, чем крупные жилки с высокой проводимостью, они могут иметь меньшее гидравлическое сопротивление по сравнению с нелопастными листьями (Sack and Tyree 2005).

• оптимизация для фотосинтеза

• приспособления против травоядных животных

• случайная (не выбранная) вариация. Это возможно, хотя, вероятно, маловероятно из-за важности листа в растениях.

Таким образом, некоторые или все из вышеперечисленных возможностей (которые не обязательно исключают друг друга) могут формировать листья видов, которые, как может показаться, подверглись очень похожему селективному давлению.

Это хорошее чтение Nicotra et al. (2011), в котором обобщается состояние дел.

Гуревич Дж., Шуепп П.Х. (1990)Свойства пограничного слоя сильно расчлененных листьев – исследование с использованием электрохимического жидкостного туннеля. Растение, клетка и окружающая среда 13, 783–792. doi:10.1111/j.1365-3040.1990.tb01094.x

Никотра и др., Эволюция и функциональное значение формы листьев покрытосеменных, Функциональная биология растений, 2011, 38, 535–552.

Никлас К.Дж. (1988) Роль филлотаксического паттерна как ограничения развития на перехват света поверхностями листьев. Эволюция 42, 1–16. дои: 10.2307/2409111

Сак Л., Тайри М.Т. (2005)Гидравлика листьев и ее влияние на структуру и функции растений. В «Сосудистом транспорте у растений». (Под редакцией Н.М. Холбрука, М.А. Звенецкого), стр. 93–114. (Elsevier Academic Press: Берлингтон, Массачусетс, США)