Nature: 揭示叶子保持树木温度平衡机制

　　

在波多黎各岛或是在冰冷的加拿大北部，树叶是如何调节温度适应严寒酷热的温度。新的研究为你揭开其中的奥秘。

在横跨50度纬度的区域内，对39株北美树种进行了调查，研究展示，无论在何种环境温度下，树木主要通过保持叶面平均温度在21 21 °C左右，维持它们重要的光合作用功能。 

研究成果发表在这周的Nature上，研究启发科学家通过树木的年轮来推断过去的气候模式，以及预测未来的气候走势。

研究主要建立在大气中的氧同位素的基础上，一个是16O，一个是18O。温度会影响雨水中的不同氧同位素的含量，在树木的生长过程中，树木年轮中氧同位素所含的比例与每年的温度有关联。湿度同样是起重要的影响作用，轻同位素O16蒸发的更迅速，这也就是说，在湿度比较低的时候，相对的18O的含量就会比较高，因为16O更容易被蒸发掉。

一些研究者通过对远古的树木年轮中的氧同位素的调查来推测数百万年前当地的气候情况。但是来自费城宾夕法尼亚大学的研究者Brent Helliker对技术有些担忧。为了维持光合作用，树木的林冠部位的叶子的温度需要与环境的温度保持一致。作为一个植物生态学家，我所知道的实际上并非这样。

Helliker了解，树木的光合作用是用于将光和CO2转化为糖，这一过程对温度是十分敏感的。植物温度太低，其中的酶工作的效率将大大降低，与之相对应的太热，又会扰乱细胞膜的结构，光合作用就在这些细胞膜上进行。

遮光和聚堆
Helliker和他的合作者Suzanna Richter（同样来自宾夕法尼亚大学）决定使用氧同位素的方法来计算现代树木林冠的温度，并将这些数据与当地的天气数据资料进行对比。尽管，白天的时候叶面的温度会波动，但是年轮中的同位素会揭示叶子从CO2中获得碳形成糖时表面的平均温度。研究数据显示一种模式，即无论树木所处的是温暖还是寒冷的环境，叶面的平均温度在21℃左右。

植物有几种调节温度的机制。有些通过调整叶子面对太阳的角度来降温，有些使用细茸毛来充当遮光帘。它们同样可以“出汗”，通过水分的蒸发来降低温度。

同时，在寒带的树木可以在枝桠上收紧叶子。Helliker将这比喻为在寒冷的季节里聚堆。他说，就像不分指的手套要比分指的手套温暖，一样的道理。因为你的手指在寒风中分散开来，热量就会被风带走。聚集在一起的叶子使得个枝桠像紧凑的连指手套一样，使叶子也叶子间的空隙变小受天气的影响也变小。Helliker说，在寒冷气候中如此调节的树木如果遇上气候变得温暖则很难适应。

Karl Niklas（来自纽约的伊萨卡的康奈尔大学）说，这项研究为植物生理学的研究提供了重要信息。这将注意力集中到了所有的植物上，而不是仅仅研究1到2种生态的特点。

（生物通 张欢）