Якщо ви коли-небудь бували в екзотичних країнах — чи принаймні любите передачі про них, то запросто могли помітити таке. Розміри листя збільшуються в міру просування від суворих північних кліматичних поясів до тропічних широт, де панують вологість та спека.
Їхня площа може бути різною: від 1 мм² до 1 м², а то й більше. Крупнолисті рослини – наприклад, ті ж банани – живуть у тропіках, у той час як дрібнолисті, такі як верес і конюшина, зустрічаються ближче до холодних широт.
Зв’язок між розміром листя та їх місцезнаходженням є. Самі подивіться на кокосову пальму і порівняйте її з тією самою ялиною, і сумніви відпадуть самі собою.
Вперше ботаніки звернули увагу на таку тенденцію ще в ХІХ столітті, але довго не могли знайти переконливого пояснення цього явища.
Одна теорія говорила, що велике листя допомагає рослині уникнути перегріву. Адже завдяки своїй площі вони можуть акумулювати та ефективно розподіляти тепло, запобігаючи його концентрації в одному місці. Але при цьому лист вловлюватиме більше сонячних променів. Отже, здавалося б, крупнолистим рослинам слід розвиватися у холодних регіонах, а чи не в тропіках.
Щоб розгадати цю загадку, вчені з Університету Маккуорі в Сіднеї на чолі з Яном Райтом досліджували 7670 видів рослин, що мешкають у різних широтах. Вони шукали зв’язок між розміром листя та різними аспектами клімату, такими як денна та нічна температура, кількість опадів та вологість.
В результаті команда Райта виявила, що для рослин важливо уникати нічних заморозків, як і денного теплового удару.
Вчені встановили, що існує баланс між розміром листа та його здатністю регулювати температуру. Він залежить від двох основних факторів. По-перше, рослині необхідно мати достатню кількість води в листі, щоб охолоджуватися за допомогою процесу під назвою транспірація – його механіка схожа на потовиділення у людей.
По-друге, важлива товщина прикордонного шару повітря навколо листя. Це тонка область, яка оточує кожен із них. Її розміри впливають на швидкість обміну газами та енергією між листом та навколишнім середовищем.
Велике листя має товстіші прикордонні шари повітря над собою, і це робить їх більш сприйнятливими до екстремальних температур. Адже чим товстіша ця область, тим повільніше процес транспірації. Повітря утворює своєрідну ізоляцію, яка ускладнює вилучення тепла з навколишнього середовища в нічний час.
Саме тому крупнолистяні рослини не особливо поширені як у північних широтах, так і в безлюдному кліматі. Товсті прикордонні шари ускладнюють зігрівання ночами і збільшують ризик пошкодження морозом. І так само в спекотному кліматі лист перегрівається протягом дня, а води для охолодження шляхом транспірації не вистачає.
Але ось у спекотних і одночасно вологих тропіках велике листя ідеальні. Вдень вони здатні ефективно охолоджуватись за допомогою транспірації, на відміну від пустельних рослин, які не можуть дозволити собі втрачати стільки води. А ночами їм не загрожує пошкодження заморозками, які трапляються як у північних широтах, так і в пустелях.
Велике листя може збирати більше вуглекислого газу з навколишнього середовища, який необхідний для фотосинтезу. Вони також дозволяють рослинам отримувати більше світла у густому тропічному лісі, де промені проникають лише через густі крони дерев. У тропіках багато вологи, рослинам не потрібно турбуватися про нестачу рідини і вони можуть мати велике листя для більш інтенсивної транспірації.
Нарешті, у джунглях ім доводиться боротися за світло, воду та поживні речовини. Велике листя допомагає займати більше місця і перекривати собою сусідів. А отже, збирати більше дощової води та світла.
Загалом, велике листя — це добре. Звичайно, і скромній березці хотілося б мати такі ж мітли, як у пальми виду рафія королівська – по 16 метрів завдовжки і по 3 завширшки. Але такі гіганти просто перемерзнуть вночі, а тому рослинам середньої смуги доводиться задовольнятися тим, що є.
