红杉树长出奇特的叶子从空气中吸水

以下是它们如何为这项工作选择合适的叶子

阿拉娜·钦/加州大学戴维斯分校

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加州沿海的红杉森林——拥有茂盛的蕨类植物、高耸的树木和潮湿的雨后泥土气息——可能看起来并不缺水,但它们确实面临干燥的夏季。为了在夏季生存,这些树木,Sequoia sempervirens,长出特殊的枝条,叶子可以从空气中刮取水分。

许多植物(包括红杉)已知可以通过叶子吸水,但“从来没有人真正弄清楚水是如何进入那里的,”生态学家阿拉娜·钦说,她现在在苏黎世联邦理工学院工作。将叶子暴露在湿气中是有代价的:即使是一层薄薄的水膜也会阻碍二氧化碳流入称为气孔的叶子开口,从而阻碍光合作用。

为了了解树木如何解决这个难题,钦和她的同事们攀登了不同气候带的红杉树,并剪下树枝样本。回到实验室后,他们用加湿器产生雾气,并测量了这些多叶枝条吸收了多少水分。他们还检查了叶子表面和横截面,然后模拟了水分运动,以了解哪些特征会影响吸收。


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他们的分析,发表在《美国植物学杂志上,揭示了两种不同的红杉枝条类型。 “轴向”枝条类似于芦笋茎,叶子紧密地簇拥在树枝附近,占树冠的一小部分,但吸水速度约为普通外观的“外围”枝条的四倍。该团队估计,一棵高大的红杉在潮湿后一小时内最多可吸收 13 加仑的水。与此同时,外围叶子以密集的 stomata 和蜡状防水涂层为光合作用提供动力。

该研究发现,在较干燥的南部地区,红杉树有更多的轴向枝条,这些枝条的位置比北部树木更高,这有助于前者从夏季雾气和毛毛雨中吸收额外的水分。钦说,其他树种也可能具有类似的特殊枝条;例如,松树有两种类型,可能类似于红杉树上的那些类型。威克森林大学生态学家卡特·贝里指出,这种多功能性在气候变化的背景下可能很重要,他没有参与这项研究。“在一个更干燥的世界里,”他说,“利用空气中的水来补贴你的水源的能力变得更加重要。”

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