هل تعلم لماذا النباتات في المناطق الاستوائية لها أوراق كبيرة؟

إذا سبق لك أن زرت بلدانًا غريبة - أو على الأقل أحببت البرامج المتعلقة بها ، فيمكنك ملاحظة ما يلي بسهولة. يزداد حجم الأوراق كلما انتقلت من المناطق المناخية الشمالية القاسية إلى خطوط العرض الاستوائية ، حيث تسود الرطوبة والحرارة.

يمكن أن تختلف مساحتها: من 1 مم² إلى 1 متر مربع ، أو حتى أكثر. تعيش النباتات ذات الأوراق الكبيرة ، مثل الموز ، في المناطق الاستوائية ، بينما توجد النباتات ذات الأوراق الصغيرة ، مثل الخلنج والبرسيم ، بالقرب من خطوط العرض الباردة.

العلاقة بين حجم الأوراق وموقعها واضحة. انظر إلى نخلة جوز الهند بنفسك وقارنها بنفس الشيء شجرة التنوبوالشكوك ستختفي من تلقاء نفسها.

لأول مرة ، لفت علماء النبات الانتباه إلى هذا الاتجاه في القرن التاسع عشر ، لكنهم لم يتمكنوا لفترة طويلة من العثور على تفسير مقنع لهذه الظاهرة.

نظرية واحدة قالأن الأوراق الكبيرة تساعد النبات على تجنب ارتفاع درجة الحرارة. في الواقع ، نظرًا لمنطقتهم ، يمكنهم تراكم الحرارة وتوزيعها بشكل فعال ، مما يمنع تركيزها في مكان واحد. لكن في الوقت نفسه ، ستلتقط الورقة مزيدًا من ضوء الشمس. لذلك ، يبدو أن النباتات ذات الأوراق الكبيرة يجب أن تكون قد تطورت في المناطق الباردة ، وليس في المناطق الاستوائية.

لكشف هذا اللغز ، قام علماء من جامعة ماكواري في سيدني بقيادة إيان رايت استكشافها 7670 نوعًا نباتيًا تعيش في خطوط عرض مختلفة. لقد بحثوا عن علاقة بين حجم الورقة والجوانب المختلفة للمناخ ، مثل درجات الحرارة في النهار والليل ، وهطول الأمطار ، و رطوبة.

ونتيجة لذلك ، وجد فريق رايت أنه من المهم للنباتات تجنب الصقيع الليلي بقدر أهمية تجنب الإصابة بضربة شمس أثناء النهار.

وجد العلماء أن هناك توازنًا بين حجم الورقة وقدرتها على تنظيم درجة الحرارة. هذا يعتمد على عاملين رئيسيين. أولاً ، يحتاج النبات إلى ما يكفي من الماء في أوراقه ليبرد نفسه من خلال عملية تسمى النتح - تشبه آلياتها التعرق في الناس.

ثانيًا ، من المهم سماكة طبقة الهواء الحدودية حول الأوراق. هذه منطقة رقيقة تحيط بكل منها. تؤثر أبعادها على معدل تبادل الغازات والطاقة بين الصفيحة والبيئة.

تحتوي الأوراق الكبيرة على طبقات حدودية سميكة من الهواء فوقها مما يجعلها أكثر عرضة لدرجات الحرارة القصوى. بعد كل شيء ، كلما كانت هذه المنطقة أكثر سمكا ، فإن أبطأ عملية النتح. يشكل الهواء نوعًا من العزل يجعل من الصعب استخلاص الحرارة من البيئة ليلاً.

هذا هو السبب في أن النباتات ذات الأوراق الكبيرة ليست شائعة بشكل خاص في كل من خطوط العرض الشمالية وفي المناخات الصحراوية. تجعل الطبقات الحدودية السميكة من الصعب البقاء دافئًا في الليل وتزيد من خطر تلف الصقيع. وبالمثل ، في المناخ الصحراوي الحار ، ترتفع درجة حرارة الورقة أثناء النهار ، ولا توجد مياه كافية للتبريد عن طريق النتح.

ولكن في المناطق المدارية الحارة والرطبة في نفس الوقت ، أوراق كبيرة ممتاز. خلال النهار ، يمكنهم تبريد أنفسهم بفعالية عن طريق النتح ، على عكس النباتات الصحراوية ، التي لا تستطيع تحمل فقدان الكثير من الماء. وفي الليل لا يتعرضون للتلف بسبب الصقيع الذي يحدث في كل من خطوط العرض الشمالية والصحاري.

يمكن للأوراق الكبيرة أن تجمع المزيد من ثاني أكسيد الكربون من البيئة ، وهو أمر ضروري لعملية التمثيل الضوئي. كما أنها تسمح للنباتات بالحصول على مزيد من الضوء في الغابات المطيرة الكثيفة حيث تخترق الأشعة فقط من خلال المظلة الكثيفة. في المناطق الاستوائية هناك الكثير من الرطوبة ، لا تحتاج النباتات يقلق حول نقص السوائل وقد يكون لديهم أوراق كبيرة لمزيد من النتح المكثف.

أخيرًا ، في الغابة حساب ل الكفاح من أجل الضوء والماء والمغذيات. تساعد الأوراق الكبيرة على شغل مساحة أكبر وتتداخل مع الجيران. وهذا يعني جمع المزيد من مياه الأمطار والضوء.

بشكل عام ، الأوراق الكبيرة جيدة. بالطبع ، حتى البتولا المتواضع يرغب في الحصول على نفس العناقيد الزهرية مثل تلك الموجودة في أشجار النخيل نوع الرافية الملكية - طوله 16 متر وعرضه 3. لكن مثل هذه الهياكل ستتجمد ببساطة في الليل ، وبالتالي يجب أن تكون نباتات المنطقة الوسطى راضية عما لديها.