Чому у посухостійких рослин маленькі листя?
В умовах посухи виникає небезпека повітряної закупорки водопровідних судин рослини. У дрібних листя судини в листі згруповані щільніше, ніж у великих, і при закупорці однієї з жилок вода може надійти в зневоднений ділянку по сусідній «трубі».
Платан кістістий, любитель вологих ґрунтів (фото briweldon). |
Найменший і найбільший лист у рослин розрізняються за розміром в тисячу разів, але, парадокс, причини такої мінливості до цих пір не цілком ясні. Очевидна біогеографічний закономірність: в сухих районах листя маленькі, у вологих тропіках - великі, але що саме змушує листя приймати такі розміри в залежності від умов проживання? За словами дослідників з Каліфорнійського університету в Лос-Анджелесі, маленькі листя краще адаптовані до більш сухим умовам за рахунок будови своєї судинної системи.
Рослина піднімає воду від коренів через волокна ксилеми до жилах листя, щоб поповнити її запаси, що витрачаються в результаті діяльності клітин листа, адже, відкриваючи продихи, щоб забрати вуглекислий газ для фотосинтезу, лист одночасно випаровує воду. Дуже важливо, щоб стовп води не переривався, тобто щоб в рослинних судинах не виникало повітряної емболії - закупорки судини бульбашкою повітря. А саме це стає реальною небезпекою для рослин, що мешкають на сухих ґрунтах: чим сухіше грунт, тим більша ймовірність того, що стовп рідини десь розірветься з утворенням бульбашкового перепони. І в цьому випадку, як пишуть дослідники в своїй статті в Plant Physiology, невеликий лист виявляється дуже до речі.
Церкокарпуса гірський звичний до посушливих умов. (Фото Eric in SF.) |
Справа в тому, що у будь-якого листа судини - жилки - діляться на головні і другорядні. Головні добре помітні навіть неозброєним оком, і у великого листа вони розходяться далеко, а у дрібного, навпаки, проходять через лист поруч один з одним. При закупорці такої жилки на великому аркуші доступ води перекриється відразу для великої площі. У маленького ж на допомогу прийдуть сусідні жилки, послуживши обхідним маршрутом для води, наситивши рідиною ті клітини, які перебували «у відомстві» закупореного судини. Це можна порівняти з шосе, що веде в місто: якщо на в`їзді трапиться аварія, доступ буде закритий відразу на всі дрібні дороги міста-якщо ж поруч проходить ще одна в`їзна траса, трафік переключиться на неї.
Дослідники перевірили свою гіпотезу на листках різного розміру і переконалися, що у дрібних головні судини дійсно упаковані більш щільно, а тому такі листи більш стійкі до повітряної закупорці провідної системи. Невелика листова поверхня більш ефективна при розподілі води, особливо в умовах постійної засухі- грубо кажучи, цей водопровід більш досконалий.
Попередня гіпотеза припускала, що дрібні листя швидше охолоджуються і менше випаровують вологи, а тому рослини з такою листям отримують еволюційну перевагу в сухому і жаркому кліматі. При цьому теорія не пояснювала, що змушує рослини формувати дрібні листя в сухих, але холодних умовах. Дослідники сподіваються, що їх дані дозволять відповісти на багато питань, пов`язаних з еволюцією рослин і їх адаптацією до навколишнього середовища.
