GARDEN+探索叶的奥秘:从形态到功能

植物知识科普小课堂

编者按:一片叶子,虽小却蕴含着无尽的奥秘。从银杏、莲到柳树,这些植物的叶片都承载着独特的信息。生活中,还有许多植物的叶子展现出与众不同的特点。接下来,让我们一起走进叶的世界,了解其基本形态特征,从而更好地认识和区分常见植物。

PART0叶的组成

叶子,作为植物的绿色营养器官,不仅拥有多样的形态,还承担着重要的生理功能。其基本组成包括叶片、叶柄和托叶三部分。叶片是进行光合作用的主要场所,叶柄则负责连接茎部并支撑叶片,而托叶则起到保护幼叶的作用。这些组件共同构成了叶的完整形态,使其在植物生长中发挥着不可或缺的作用。叶的构成通常包括叶片、叶柄和托叶这三大部分。具备全部三部分的叶片被称为完全叶,例如桃树和鸡屎藤的叶子。而若缺少其中一部分或两部分,则称为不完全叶,例如石竹和女贞的叶子。值得注意的是,托叶的存在往往是短暂的。一旦叶片开始生长,托叶通常会迅速脱落,仅留下一个不易察觉的托叶痕,例如樟树的叶子。然而,也有一些植物的托叶能够伴随叶片度过整个生长季节,例如月季的叶子。

月季的翼状托叶

禾本科植物的叶子构成独具特色,它们由叶片、叶鞘、叶舌和叶耳共同组成。这些部分的形态、大小及色泽,常常被用作禾本科植物分类的依据。例如,小麦的叶耳特征明显,而稗草则不具备叶耳。当我们漫步在小麦田中时,可以依据这些特征,自信地判断出这片小麦田的生长状况,如是否混入了稗草等杂草。

月季的翼状托叶

禾本科植物的叶子结构与众不同,它们拥有叶片、叶鞘、叶舌和叶耳等多个部分。这些组成部分的形态、尺寸以及颜色,都为禾本科植物的分类提供了重要的依据。例如,小麦的叶耳特征显著,而稗草则缺乏这一特征。通过观察这些细节,我们可以轻松地判断出小麦田的生长状况,如是否混入了稗草等杂草。单叶是指一个叶柄上仅着生一个叶片的叶子类型,例如桃树和柳树所拥有的叶片。相对而言,复叶则是在一个叶柄上生长出两个或更多叶片的叶子形态。这些复叶的共同叶柄被称为总叶柄,亦或称为叶轴,而总叶柄上所着生的每一个叶片都被称为小叶。小叶在总叶柄上的不同排列方式,决定了复叶的具体类型。这一知识点,在我作为园艺学生的生涯中,无疑是最令我感到出乎意料的发现之一。根据小叶在总叶柄上的不同排列方式和数量,复叶可以被分为多种类型,包括羽状复叶、掌状复叶、三出复叶和单身复叶等。其中,羽状复叶的特点是多数小叶沿叶轴两侧呈羽毛状排列,这种形态在番茄和槐树等植物上可以看到。而掌状复叶则是指数片小叶围绕总叶柄顶端的一个点向外展开,形状如掌,五加和七叶树就具有这种复叶形态。槐树和七叶树都展示了独特的复叶形态。槐树的叶子呈羽状复叶,多数小叶在叶轴两侧如羽毛般排列,赋予了它丰富的层次感和视觉美感。而七叶树则展现了掌状复叶的特色,数片小叶围绕总叶柄顶端的一个点向外展开,犹如一只张开的手掌,显得庄重而优雅。三出复叶是指总叶柄顶端仅着生三片小叶的形态,例如我们熟悉的酢浆草便具有这种特征。而单身复叶则是指叶轴顶端仅有一片发育完全的小叶,其两侧的小叶则退化,与顶生小叶在叶轴连接处形成明显的关节。这种复叶形态在植物界中并不罕见,例如我们日常所见的柑橘和柚子等水果,便都属于这一类型。酢浆草与柚子:复叶的形态差异

复叶,这一植物学上的概念,可以理解为单叶叶片的裂片深达到主脉或叶基所形成的结构。它与生有单叶的小枝有着显著的区别。首先,复叶的总叶柄先端通常无芽,而小枝的先端则往往有芽。其次,在复叶中,小叶的叶腋处并无芽,但在总叶柄内部却有芽的存在。相比之下,小枝上的每一个单叶腋内都有芽。此外,复叶的小叶与总叶柄通常处于同一平面,而小枝与单叶之间则常会形成一定的角度。最后,在落叶时,复叶的总叶柄会整体脱落,而小枝则一般不会脱落。

接下来,我们再来看看叶片。叶片作为植物的重要组成,其特征多样,包括颜色、形状、叶尖和叶基的形态、叶缘的锯齿状以及叶脉的分布等。这些特征不仅描绘了叶片的独特性,也为植物分类提供了重要的依据。然而,由于叶片的特征繁多且复杂,为了保持文章的简洁与明了,关于叶片的详细描述我们将在后续篇章中展开。叶序,即叶片在茎上的排列方式,呈现出多样化的特点。其中,互生叶序是较为常见的一种,其特征为每个节仅生长一个叶片,且叶片以交互方式排列,如柳树和榆树便遵循此叶序。而对生叶序则表现为每个节相对着生两个叶片,例如女贞和冬青。此外,轮生叶序的特点是每个节上着生三个或更多叶片,夹竹桃便是典型代表。簇生叶序则是指多个叶片着生于极度缩短的短枝上,银杏和雪松即为此类。而基生叶序则见于多个叶片着生于地表附近的短茎上,车前草和蒲公英便遵循此规律。

叶序类型的多样性

叶序,作为植物学中的一项重要概念,涵盖了多种不同的叶片排列方式。这些类型不仅为植物提供了有效的光合作用面积,还与植物的生态习性、生长环境等密切相关。通过了解这些叶序类型,我们可以更深入地探索植物的奥秘。/柳(左上)、夹竹桃(左下)、女贞(右)茎上的叶片通过叶序排列、叶柄的扭曲以及叶柄长度的变化,实现了着生位置和伸展方向的多变性。这种多样化的排列方式不仅减少了叶片间的相互遮挡,还使得植物能够更充分地接受阳光,从而进行高效的光合作用。这种植物形态学的常见表达方式,在槐树等植物中尤为明显。例如,槐树的羽状复叶长达25厘米,其叶轴最初覆盖着疏柔毛,但随后会逐渐脱落。叶柄基部则呈现膨大状态,紧密包裹着芽。托叶的形状也多种多样,有时呈卵形或叶状,有时则呈线形或钻状,且早落。此外,其小叶的数量也多变,通常为4-7对,以对生或近互生的方式排列。

变态叶,即那些在形态结构和功能上与常规叶片有所不同的叶片类型。

它们受到不同环境条件的影响,以及生理功能的改变,从而产生了多样化的变态形态。/常见的变态叶类型

鳞叶,这一类变态叶特化为鳞片状,包括革质鳞叶、肉质鳞叶和膜质鳞叶。革质鳞叶,如玉兰和山茶的芽鳞,木质化程度高,表皮坚硬,常呈褐色,并覆盖绒毛或黏液,旨在保护芽体。肉质鳞叶则常见于地下茎的鳞茎上,例如郁金香、水仙和百合的鳞茎盘周围,它们肥厚多汁,富含大量营养物质,甚至可供食用。膜质鳞叶,多数为地下茎上退化的叶片,特征是叶薄如膜,干燥状态下呈现干膜质,如洋葱和荸荠。

此外,苞片也是一种常见的变态叶,它位于花下方或花序外围,体积通常小于一般叶片,主要起保护花芽的作用。不同植物的苞片形态各异,例如马蹄莲的火焰苞和栗子树果实外的壳斗,它们都是苞片的典型代表。/豌豆(左上)、仙人掌(左下)、马蹄莲(右)刺状叶,这种变态叶由叶或托叶演变而来,通常被称为叶刺。它们在植物中发挥着保护和适应干旱环境的重要作用。例如,仙人掌类植物的肉质茎上的刺,就是典型的叶刺。这类刺在沙漠或耐干植物中十分常见,它们不仅能保护植物,还能减少水分的蒸腾,帮助植株更好地适应干旱环境。

另外,叶卷须也是一种常见的变态叶。它指的是叶的全部或部分变为卷须状,形成纤细的线状构造,使植物能够攀缘他物。例如,铁线莲和豌豆的叶就具有这种特性。

捕虫叶则是捕虫植物所特有的一种变态叶。它们的叶片常变态为盘状、瓶状或囊状,以此便于捕食昆虫。捕虫叶中富含能分泌消化液的腺毛或腺体,具有感应性。一旦昆虫触及,叶片能立即自动闭合,将昆虫捕获并用消化液消化。茅膏草和猪笼草就是典型的捕虫植物。



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