Kasvien lehtien koko ja muoto vaikuttaa loputtomalta. Siellä on massiiviset kämmenten tuulettimen kaltaiset lehdet, saniaisen luisevat piikit, ämpäri keskikokoiset käsin muotoiset lehdet ja paljon muuta. Mutta miksi lehdet ovat niin monimuotoisia, ovat pitkään olleet mysteeri tutkijoille.
Aikaisemmat tutkijat ehdottivat, että veden saatavuus ja ylikuumenemisriski määrää lehden koon. Mutta kuten Helen Briggs BBC: ssä raportoi, Science- lehdessä julkaistu uusi tutkimus ehdottaa se on vähän monimutkaisempi.
Ajatus veden saatavuudesta ja lehtien muodosta voidaan jäljittää 1800-luvun ja 1900-luvun alkupuolella tanskalaisen kasvitieteilijän Eugenius Warmingin kanssa, joka oletti, että tropiikissa korkeiden sateiden ansiosta palmu frondit ja banaanilehdet voivat kasvaa valtavaan kokoon, kirjoittaa Ian Wright, ensimmäinen kirjailija tutkimuksen, keskusteluille.
Tätä ideaa tarkennettiin 1960- ja 1970-luvuilla, kun tutkijat huomasivat, että suuret lehdet voivat ylikuumentua kesällä. Jotta tämä ei tapahdu, he luottavat transpiraatiojäähdytykseen - lehden vastineeksi hikoille. Tämä malli auttoi selittämään, miksi autiomaisten kasvien lehdet olivat pieniä (heillä ei ole varaa "hikoilla" arvokasta vettä) ja kasvien lehdet viileissä, varjoisissa paikoissa kasvavat usein suuriksi.
Mutta tutkijat eivät vieläkään kyenneet selittämään kaikkea, kuten suurten lehtien lajien runsautta, jotka hallitsevat tropiikan piilevässä kuumuudessa, tai pieniä kasvien lehtiä, jotka asuvat maailman viileämmissä osissa.
Näiden ristiriitaisuuksien selvittämiseksi maailmanlaajuinen tutkijaryhmä analysoi lehdistötiedotteen mukaan 7 670 kasvin lehtiä leveysasteilta ja ekosysteemeistä ympäri maapalloa. Tutkijat ottivat huomioon joukon sääntöjä, jotka säätelevät lehtien enimmäiskokoa ottaen huomioon keskimääräiset päivä- ja yölämpötilat, sateet ja kosteuden.
"Olemme keksineet uuden kehyksen mallinntaaksesi tapaa, jolla lehtien lämpötilan tulisi vaihdella suhteessa alueen ilmastoon", Wright kertoo Briggsille. "Se mitä olemme pystyneet osoittamaan, on yli puolet maailmasta. Lehtikokojen kokonaisrajat asetetaan paljon enemmän yöllä jäätymisen vaaralle kuin päivän aikana ylikuumenemiselle."
Kuten Alice Klein New Scientistissa raportoi, öisen jäätymisen tai päivälämmityksen välttäminen on tasapainottava tekijä kahden tekijän välillä: lehden pinta-alan määrä, jota se voi käyttää verenkiertoon (hikoiluun), ja sen rajakerroksen koko, pinta-ala vielä ilma, joka heti ympäröi eristeenä toimivia lehtiä.
Koska isoilla lehdillä on paksummat eristävät rajakerrokset, niiden on vaikeampaa imeä lämpöä yöllä, mikä tekee niistä alttiimpia kylmille lämpötiloille. Rajakerros tekee niistä myös soveltumattomia autiomaassa ilmasto-olosuhteissa, joissa eristys vaarantaa päivittäisen ylikuumenemisen. Mutta suuret lehdet voivat säilyä tropiikissa, koska runsaalla vedellä ne pystyvät hyödyntämään verenkiertoa jäähtyäkseen.
"Se on lähtökohtaisesti kompromissi sen välillä, kuinka paljon he kuumenevat ja kuinka paljon vettä heillä on käytettävissä jäähtyäkseen", Wright kertoo Kleinille. "Tämä uusi tieto auttaa meitä ymmärtämään perustavanlaatuisen näkökohdan siihen, miten kasvit harjoittavat liiketoimintaa."
Uusi lehtien dynamiikan ymmärtäminen voisi auttaa paleontologeja rekonstruoimaan antiikin ilmasto- ja ekosysteemejä lehtien fossiileista. Mutta tämä uusi tieto voi myös auttaa tutkijoita ymmärtämään, miten kasvillisuus muuttuu ilmastonmuutoksen edetessä ja mitkä lajit saattavat olla alttiita laskulle muuttuvien sateiden ja lämpötilamuotojen vuoksi, kertoo Adelaiden yliopiston kasvinsuojelubiologi Andrew Lowe Kleinille.
Joten tämä syksy, kun lehdet alkavat pudota puista, vilkaise erilaisia muotoja ja kokoja. Että yllättävä monimuotoisuus tapahtui syystä.
