被子植物的叶有规律地生长在枝上,担负着植物生活中最重要的生理功能--光合作用。叶片内的绿色组织通过叶绿体的色素和有关酶类的活动,利用太阳光能,把二氧化碳和水合成为碳水化合物,并将光能转变为化学能而贮藏起来,同时释放出氧气。光合作用所产生的碳水化合物主要是葡萄糖。它是植物生长发育所必需的有机物质,也是植物进一步合成淀粉、脂肪、蛋白质、纤维素及其他有机物质的重要材料。所以说,叶就像一座绿色的化工厂。
在形态上,一个发育成熟的完全叶由叶片、叶柄、叶托三部分组成,又可以分为单叶和复叶两大类。
在结构上,叶柄与茎相似。叶片由上下表皮、叶肉和叶脉三部分构成。表皮覆盖在叶的表面,细胞排列紧密,上面有气孔及毛茸等附属物,有保护作用。表皮细胞的外壁常常角化,形成角质层。角质层既可防止病菌
侵入,又可防止日照过度引起的损害。气孔是叶片与外界环境直接进行气体交换的通道。叶肉是光合作用的主要部分,分为栅栏组织和海绵组织两部分。栅栏组织细胞轴与表皮垂直相交,栅栏状排列,含叶绿体多,光合作用强。海绵组织细胞形状不规则,排列疏松,含叶绿体少,光合作用远不及栅栏组织,它的主要功能是进行气体交换和支持作用。
叶也是蒸腾、呼吸作用的重要器官,根部吸收的水分,绝大部分以水汽形式从叶面扩散到体外。叶是扁平的器官,表面较大,适于接受光照,吸收二氧化碳,但在强光和干旱时又易过度蒸腾而失水太多。因而在适应环境和维持生理功能正常进行的过程中,沙生植物的叶在形态、结构上出现了种种适应性变化,显示出了丰富的多样性。叶的变化也涉及到了与它紧密相连的茎的变化,二者间存在着不可分割的联系。例如:仙人掌、梭梭、柽柳、沙拐枣、麻黄、石刁柏等的叶退化为鳞片状、膜状或针刺状,这样可以减少表面积,防止过度蒸腾。而茎则变为绿色,代替叶行使光合作用。仙人掌、骆驼蓬、骆驼蒿等植物的茎内还有发达的贮水组织,可以保存大量水分,度过极度干旱的季节。
叶是对环境条件变化反应最敏锐的器官。生活在茫茫沙海中的植物对于气候干旱、冷热剧变、强烈日照、盐碱胁迫的严酷环境采取了多种多样的“对策”。它们有的加强了保护措施,厉行节约,减少水分过度蒸发。
沙枣的叶上铺满了鳞片,刺果藜的叶披上了长毛,白刺、霸王的叶上有厚厚的蜡被,沙冬青叶表面的角质层是一般中生植物的三四倍,沙蓬、小叶锦鸡儿、苦马豆的气孔下陷,禾本科一些种将叶片曲卷起来,这些“保护装置”有效地减少了水分过度散失。有的建立了“小水库”,通过叶肉细胞大量贮存水分和特有的内含物来提高保水力,抗御干旱。盐生草、油蒿、珍珠猪毛菜、白刺、骆驼蓬等有发达的贮水组织,可占叶片厚度的70%左右。花棒、补血草等的叶肉细胞内含粘液,萝布麻、沙木蓼的含胶状物质,可提高细胞渗透压,增强保水力。有的植物和干旱“对着干”,依靠叶肉同化组织的发达与其他器官的支持,以不降低蒸腾强度,提高光合效率,达到自身强壮来抵抗不良环境因子的胁迫。例如:骆驼刺根深可达15米,扩展范围平均62.3平方米,可充分利用地下水,而其叶肉栅栏细胞有4层~6层,可以加强光合作用,来完善各器官的功能,适应不良环境。沙柳、沙木蓼的叶片内海绵组织完全退化,全部为栅栏组织细胞,光合效能很高。还有的植物采取了“逃避”措施,与干旱胁迫打游击战。生长在河西走廊的泡泡刺在夏季极度干旱时,叶片纷纷脱落。呈假死状,秋天稍有雨水又会恢复常态。
沙生植物适应环境的方式是多种多样的。即使是生活在相同环境中、亲缘关系相近的植物也可以采用不同的适应方式。例如,同是生长在沙质荒漠上的藜科植物,梭梭的叶完全退化,刺蓬的叶四周都有栅栏组织,而沙米的叶上下则有两层栅栏组织。而且,一种沙生植物可以同时采用多种措施来适应环境。像沙冬青既有阻止水分过度蒸腾的厚角质层和下陷型气孔,又有发达的栅栏组织。骆驼刺在水分条件好时,充分利用深根系吸水,增强光合作用,在缺水时又利用下陷的气孔减少蒸发,还可使部分叶变为刺状减少叶的总表面积。
由此看来,自然界的事情是非常复杂的,有许许多多的知识需要我们去学习,有许许多多的问题需要我们去解决,也有许许多多的奥秘等待我们去探索。