СуперСадовод
  • Почему у некоторых растений толстые листья

    11.05.2015

    Почему у некоторых растений толстые листьяОбычно лист «садового» растения представляет собой широкую, плоскую структуру, но если ваш сад находится в засушливой местности, то, вероятно, у вас растут и несколько суккулентов с толстыми листьями полными драгоценной влаги.

    Но в растительном мире листьям не так уж просто потолстеть. Согласно результатам нового исследования, проведённого Университетом Брауна, опубликованным в журнале «Current Biology», для поддержания эффективности фотосинтеза, эволюция требует фундаментальной реконструкции структуры жилок листа: добавление третьего измерения.

    По сути, листья являются чем-то вроде пищевых фабрик, укомплектованных целым арсеналом труб для транспортировки воды и сахара. Чем дальше жилки, выполняющие роль трубопровода, от клеток осуществляющих фотосинтез, тем менее эффективен процесс.

    Исследователи, профессор Университета Брауна, Эрика Эдвардс, и бывший аспирант Матт Огбурн, задавались вопросом, как растениям удалось развить у себя толстые листья, с учетом следующих за этим гидравлических проблем.

    По словам профессора Эдвардс, из всех растений суккулентам удаётся поддерживать фотосинтез в мясистых листьях с редким жилкованием благодаря тому, что они хранят такой запас воды там, где это необходимо. Но она и её коллеги обнаружили, что даже суккуленты были ограничены двухмерными жилками.

    Растения с толстыми листьями просто обязаны были пойти на некий компромисс, который действительно отличал бы их от большинства растений с плоскими листьями, – предполагает ведущий автор исследования, Матт Огбурн, являющийся в настоящее время докторантом Йельского университета.

    Хранение воды в листьях без сомнения приносит растению определённую выгоду, но такое приобретение будет иметь и свою цену в том смысле, что растению и его листьям придётся что-то в себе изменить.

    Для своего исследования Огбурн и Эдвардс тщательно проработали каталог двух семейств растений произрастающих в сухом климате, Портулаковых и Моллюгиновых. Они собрали их эволюционную историю, измерили возможности хранения воды у 83 видов, и структуру жилок у 42.

    До определенного уровня толщины растения сохраняют планарную структуру жилок плоских листьев. Как следствие, их жилковая структура была редкой и расстояния, которые приходилось преодолевать, были длиннее – но только до определенного предела.

    Исследователи обнаружили, что после определенного порога толщины, структура жилок начинала развиваться и становилась трехмерной, растение как бы отказывалось от одного измерения плоских листьев в пользу овальной или круглой ориентации в поперечном сечении.

    По словам Огбурна и Эдвардс, эта трёхмерная структура жилок самостоятельно эволюционировала более 10 раз, в двух направлениях, именно в этих двух семействах, позволяя предположить, что различия в структуре жилок не случайны. То есть в итоге, можно предположить, что это и есть тот самый функциональный признак, который позволил листьям стать толще.

    Если бы перед вами была только куча видов с двухмерным жилкованием и такая же куча видов с трёхмерным жилкованием, и вы бы не знали, как они связаны друг с другом, можно было бы предположить, что, наверное, очень давно трёхмерное жилкование появилось вследствие эволюции, и не имеет абсолютно ничего общего с суккулентностью, – объясняет Эдвардс.

    Но если вы можете опереться на филогению и реконструировать сколько раз происходили эти эволюционные изменения, то вы увидите повторяющуюся корреляцию между этими двумя чертами, и вам не останется ничего другого, кроме как признать, что это изменение действительно имеет адаптивную природу.

    Исследователи полагают, что двухмерное расположения жилок, из-за того что оно приводит к низкой плотности вен в толстых листьях, скорее всего, и создало жесткие ограничения на толщину листа. Эволюция до трёхмерного жилкования позволила растениям преодолеть эти ограничения.

    Увеличение толщины листа [когда жилки сохраняют планарное расположение] сводит на нет гидравлические преимущества плотного жилкования листьев, – подводят итог Эдвардс и Огбурн в своей статье в журнале «Current Biology».

    Это также определяет верхний предел толщины листа, который обуславливается минимальной функциональной плотностью жилок …

    Однако повторяющаяся эволюция трёхмерного жилкования привела к дальнейшему увеличению суккулентности при сохранении умеренной длины гидравлических путей.

    Иными словами, в эволюционном плане листья получили свободу лишь для того, чтобы стать толще.



  • Нравится
    Оставьте Ваш комментарий

    Пожалуйста напишите комментарий



    Яндекс.Метрика