Связь между структурой листа и скоростью фотосинтеза

Мы можем видеть многочисленные листовые структуры в царстве растений. Поскольку листья предназначены для фотосинтеза, их структура должна быть фактором любой оптимизации фотосинтеза или распределения хлорофилла.

Эта ссылка описывает множество листовых структур, но я нигде не могу найти то, что ищу.

  1. Я думаю, что таксономия растений имеет дело со структурой цветка, но есть ли какие-либо отношения между видами растений, которые мы можем описать со структурой листа?
  2. Оптимизирована ли структура листа для максимальной скорости фотосинтеза, если да, то почему такие разные структуры?
  3. Есть ли какие-либо другие преимущества для этих разнообразных структур листа?
Два комментария: 1) таксономия растений учитывает несколько типов морфологических признаков + молекулярную информацию. Однако первоначальная половая система Линнея для растений была основана на морфологии цветка. 2) Морфология листа основана на компромиссах между многими различными функциями, и помимо эффективности фотосинтеза вам также необходимо учитывать, например, потерю воды (высыхание), перенос питательных веществ/воды и стабильность. Отсюда и разнообразие конструкций.

Ответы (1)

1) Ваше понимание таксономии устарело на несколько сотен лет. Первоначальная система Линнея была основана на морфологии цветка, но с тех пор мы поняли, что наиболее эффективная таксономия учитывает множество различных признаков. В настоящее время мы в основном используем секвенирование ДНК для определения взаимоотношений между организмами.

2) Структура листа не обязательно оптимизирована только для максимальной скорости фотосинтеза. Например, листья кактусов представляют собой колючки: тонкие и заостренные, чтобы свести к минимуму потерю воды и защитить растение. На самом деле у кактусов фотосинтезирующей частью растения является стебель, а не листья. В более общем случае листья могут быть толще или тоньше, чтобы справиться с засухой. Вы можете проверить страницу википедии для конкретной области листа для получения дополнительной информации.

Короче говоря: разные растения растут в разных условиях окружающей среды, поэтому оптимальная форма листьев для любого растения зависит от таких условий, как засуха и тень.

3) Есть много преимуществ, которые может дать форма листа. Одним из примеров является то, как форма листа может повлиять на то, что известно как пограничный слой листа. Пограничный слой толще у более крупных листьев одинаковой формы и тоньше у рассеченных или сложных листьев. Введение на этой веб-странице кажется хорошим ресурсом

В целом, хороший вопрос. Вы должны иметь в виду, что любая черта будет продуктом множества различных факторов; ни один фактор не может полностью определить морфологию признака. Для листьев множество различных факторов, включая скорость фотосинтеза, засуху, теневыносливость, защиту от хищников и т. д., которые определяют форму листа.