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为什么室内植物的叶子有孔?

一位研究人员受到办公室里一株植物的启发,创建了一个数学模型来解释叶片上的孔洞为何可能是一种聪明的策略。

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Monstera deliciosa(一种热带植物,因其异常的叶片形状和美味的水果而得名)通过叶片上不寻常的孔洞,最大限度地利用它所接收到的阳光。Forest and Kim Starr/Wikimedia Commons

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进化生物学家克里斯托弗·穆尔在探索热带雨林时,见过许多不寻常的植被,从一英尺长的花朵到利用蚂蚁保护自己的植物。但真正让他印象深刻的是在西班牙巴利阿里大学附近的走廊里发现的一株室内植物,Monstera deliciosa,也称为“瑞士奶酪植物”,因其叶片上大而明显的孔洞而得名。

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植物立即引起了穆尔(著名博物学家约翰·穆尔的远亲)的注意,因为植物需要最大化表面积以吸收尽可能多的阳光。它们可以通过拥有许多小叶子,或者较少的大叶子来实现这一点。

穆尔想知道,为什么这株大叶植物要在它的叶子上打洞呢?为了寻找一种合理的进化解释,他考虑了这种植物自然生长的环境:茂密的热带森林中,攀附在树干上,大约位于地面和树冠之间。孔洞是否以某种方式帮助Monstera捕捉穿过茂密树木的稀疏、斑驳的阳光?

穆尔提议通过创建一个数学模型来解决这个难题,该模型可以捕捉叶片形状、大小以及拦截穿过树冠的零星阳光的能力之间的关系。他发现表面积并非一切:通过扩大叶片的整体尺寸,同时将活的、贪婪能量的物质保持在最低限度,植物增加了至少有一些斑驳的阳光会照射到每片叶子上的可能性。

这是一种聪明的策略。“如果你有一些资源要分配来制作叶子,你可以制作一个较小但完全填充的叶子,或者制作孔洞并占据更大的面积,”穆尔说。“如果光线相对随机,那么扩大你拥有的叶片面积……以增加拦截那些阳光的机会是合理的。”

[本文最初以“哦,有洞的叶子”为标题发表在印刷版上。]

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