植物の葉のサイズと形状は無限に思えます。 手のひらの大規模な扇状の葉、シダの細いプロング、バックアイの中サイズの手形の葉などがあります。 しかし、なぜ葉がこのように多様な形をとるのかは、科学者の謎のままです。
過去の研究者は、水の入手可能性と過熱のリスクが葉のサイズを決定すると示唆しました。 しかし、BBCのHelen Briggsが報告しているように、 Science誌に掲載された新しい研究は、 少し複雑です。
水の利用可能性と葉の形の考えは、熱帯の高降水量がヤシの葉やバナナの葉のようなものを巨大なサイズに成長させることができると仮定した19世紀から20世紀初頭のデンマークの植物学者Eugenius Warmingに由来します。 会話のために、研究の。
このアイデアは、科学者が大きな葉が夏に過熱する可能性があることを科学者が理解した1960年代と1970年代に洗練されました。 これを防ぐために、彼らは蒸散冷却に頼っています。これは葉を汗で仕上げることに相当します。 このモデルは、砂漠の植物の葉が小さく（貴重な水を「発散」する余裕がない）理由を説明するのに役立ち、涼しくて日陰のある場所にある植物の葉が大きくなることがよくあります。
しかし、研究者たちは、熱帯の猛暑や世界のより涼しい地域に生息する植物の小さな葉を支配する大葉種の豊富さなど、すべてを十分に説明できませんでした。
これらの矛盾を整理するために、プレスリリースによると、科学者のグローバルチームは、地球上の緯度と生態系から7, 670本の植物の葉を分析しました。 研究者は、昼間と夜間の平均気温、降雨、湿度を考慮して、葉の最大サイズを管理する一連のルールを見つけました。
「サイトの気候との関係で、葉の温度がどのように変化するかをモデル化する新しいフレームワークを思い付きました」とライトはブリッグスに語ります。 「私たちが示したのは、おそらく世界の半分程度であり、葉の大きさの全体的な制限は、日中の過熱のリスクよりも夜の凍結のリスクによってはるかに多く設定されています。」
New Scientistの Alice Kleinが報告しているように、夜間の凍結や日中の過熱を回避することは、2つの要因のバランスをとる行為です：葉が蒸散（発汗）に使用できる表面積と、その境界層のサイズ、断熱材として機能する葉のすぐ周囲の静止空気。
大きな葉は断熱境界層が厚いため、夜間に熱を吸収するのが難しくなり、寒冷の影響を受けやすくなります。 また、境界層は、断熱により日中の過熱の危険にさらされる砂漠の気候には適していません。 しかし、豊富な水で蒸散を利用して冷やすことができるため、大きな葉は熱帯地方で生き残ることができます。
「それは基本的に、彼らがどれだけ熱くなるかと、自分自身を冷やすためにどれだけの水を利用できるかのトレードオフです」とライトはクラインに話します。 「この新しい知識は、植物がビジネスを行う方法の基本的な側面を理解するのに役立ちます。」
葉のダイナミクスの新しい理解は、古生物学者が葉の化石から古代の気候と生態系を再構築するのに役立ちます。 しかし、この新しい知識は、気候変動が進むにつれて植生がどのように変化し、どの種が降雨と温度パターンの変化により衰弱しやすいのかを研究者が理解するのにも役立ちます、アデレード大学の植物保護生物学者アンドリュー・ロウはクラインに語ります。
この秋、木から葉が落ち始めたら、さまざまな形やサイズを見てみましょう。 驚くべき多様性が理由で起こったこと。
