紅杉樹長出奇特的葉子從空氣中吸水

以下是它們如何為這項工作選擇合適的葉子

阿拉娜·欽/加州大學戴維斯分校

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加州沿海的紅杉森林——擁有茂盛的蕨類植物、高聳的樹木和潮溼的雨後泥土氣息——可能看起來並不缺水,但它們確實面臨乾燥的夏季。為了在夏季生存,這些樹木,Sequoia sempervirens,長出特殊的枝條,葉子可以從空氣中刮取水分。

許多植物(包括紅杉)已知可以透過葉子吸水,但“從來沒有人真正弄清楚水是如何進入那裡的,”生態學家阿拉娜·欽說,她現在在蘇黎世聯邦理工學院工作。將葉子暴露在溼氣中是有代價的:即使是一層薄薄的水膜也會阻礙二氧化碳流入稱為氣孔的葉子開口,從而阻礙光合作用。

為了瞭解樹木如何解決這個難題,欽和她的同事們攀登了不同氣候帶的紅杉樹,並剪下樹枝樣本。回到實驗室後,他們用加溼器產生霧氣,並測量了這些多葉枝條吸收了多少水分。他們還檢查了葉子表面和橫截面,然後模擬了水分運動,以瞭解哪些特徵會影響吸收。


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他們的分析,發表在《美國植物學雜誌上,揭示了兩種不同的紅杉枝條型別。 “軸向”枝條類似於蘆筍莖,葉子緊密地簇擁在樹枝附近,佔樹冠的一小部分,但吸水速度約為普通外觀的“外圍”枝條的四倍。該團隊估計,一棵高大的紅杉在潮溼後一小時內最多可吸收 13 加侖的水。與此同時,外圍葉子以密集的 stomata 和蠟狀防水塗層為光合作用提供動力。

該研究發現,在較乾燥的南部地區,紅杉樹有更多的軸向枝條,這些枝條的位置比北部樹木更高,這有助於前者從夏季霧氣和毛毛雨中吸收額外的水分。欽說,其他樹種也可能具有類似的特殊枝條;例如,松樹有兩種型別,可能類似於紅杉樹上的那些型別。威克森林大學生態學家卡特·貝里指出,這種多功能性在氣候變化的背景下可能很重要,他沒有參與這項研究。“在一個更乾燥的世界裡,”他說,“利用空氣中的水來補貼你的水源的能力變得更加重要。”

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