叶的形态结构和生理

叶的形态结构和生理是由叶原基发育而来的。一般来说，叶(完全叶)由三部分组成:叶(叶片或叶脉)、叶柄和托叶。叶子扁平呈绿色，可用于光合作用。叶柄是连接茎和叶的结构部位，是茎和叶之间物质运输的通道，可以调节叶片的位置和方向。托叶是叶柄基部的一对附属物，形状多样，如绿片状(光合作用)、刺状(保护)、鞘包茎(保护腋芽)等。其中，叶片由表皮、叶肉和叶脉组成，其结构特征在植物生理中起着不同的作用。表皮细胞排列紧密，透明，外面有角质层，起到保护叶片的作用。表皮有气孔，是气体交换的“窗口”。植物可以通过气孔吸收空气中的二氧化碳，为光合作用提供原料。叶肉细胞位于上下表皮之间，它们含有大量的叶绿体，叶绿体是植物光合作用的主要部分。大多数植物的叶肉细胞分化为栅栏组织和海绵组织。栅栏组织靠近表皮，由一些紧密排列的长柱状细胞组成，主要用于光合作用。海绵组织，靠近下表皮，由一些排列松散的不规则细胞组成，细胞间隙发达，主要进行气体交换和光合作用。叶脉中有导管和筛管，运输水、无机盐和有机物，还含有机械组织作支持。叶片是暴露在空气中表面积最大的器官，因此外界环境对叶片的形态结构有明显的影响。植物在进化过程中适应不同的生态环境，形成各种生态类型的叶片。根据植物与水的关系，植物可分为旱生植物、中生植物和水生植物。旱生植物的叶片在形态结构上有许多适应性特征，但相同的特征是:叶表面积与体积之比相对较低，即相同体积的叶片蒸发面较小。前面提到的旱生叶的叶型小、肉质叶和叶肉排列紧密、栅栏组织和运输组织发达、气孔多、下陷等特点，都与减少叶片的蒸发面积有关。根据生长环境的水深，水生植物分为整株浸没在水中的沉水植物；叶子漂浮在水面上的漂浮植物；有三种挺水植物，它们的茎和叶大多伸出水面，它们的根生长在水中。水生植物在长期适应水生环境的过程中，体内形成了特殊的结构，其叶片结构的变化尤为显著。对于挺水植物，除了细胞间隙发达或海绵组织占较大比例外，叶片结构与普通中生植物相似。沉水植物叶片薄，叶肉组织不发达，无栅栏组织和海绵组织分化，叶肉全部由海面组织组成，叶肉细胞中叶绿体大而多，叶肉细胞发达，形成发达的通气组织。叶脉少，木质部不发达甚至退化，无角质膜或薄表皮，无气孔。表皮细胞有叶绿体，可以进行光合作用。漂浮植物叶片的上下两面向旱生和水生两个方向发展。上皮细胞有较厚的角质层和蜡质层，气孔均分布于表皮，靠近上表皮有数层紧密排列的栅栏组织，叶肉含机械组织。靠近下表皮的叶肉细胞之间有较大的细胞间隙，形成发达的通气组织，下表皮细胞角质层薄或不薄。光照强度是影响叶片结构的另一个重要因素。许多植物的光合作用适合强光，但不能忍受阴凉。这种植物被称为太阳花。包括水稻在内的大多数作物都属于这一类。另一类植物，其光合作用适合弱光，在全光照下光合效率较低，称为阴生植物。许多林下植物都属于这一类。叶片是直接接受光的器官，因此其形态结构也受光的影响很大。向阳植物的叶子被称为太阳叶，由于其强烈的光和热，往往具有干叶的结构。叶子一般更小更厚。表皮覆盖着厚厚的角质层；有的叶子密被绒毛或银白色鳞片，能反射强光；气孔器小而密集，常下沉；叶肉细胞小，排列紧密，叶片颜色浅，海绵组织不发达，栅栏组织发达，常具2 ~ 3层，有时叶片上下表皮有栅栏组织。机械结构也很发达，叶脉又长又细。阴生植物的叶子被称为阴生叶，因为植物长期处于阴凉处，它们的结构倾向于水生植物的结构。外阴叶片大而薄，栅栏组织不发达；细胞间隙发达，叶绿体大，叶片深绿色，表皮细胞常有叶绿体，气孔很少，表皮细胞角质层薄。这些特性适合于在遮荫条件下吸收和利用散射光进行光合作用。阳生植物的叶片往往与直射光呈一定角度排列，叶片的镶嵌不明显。而阴性植物的叶柄或长或短，叶形或大或小，使叶片在同一平面上呈马赛克状排列，以利用不足的阳光。同一株植物不同受光部位的叶片形态结构也会明显表现出正叶和负叶的属性。靠近顶部的叶子和面向太阳的叶子倾向于阳性，而背阴的叶子倾向于阴性。水稻的剑叶一般具有较高的光合强度，其内在原因之一是具有太阳叶的结构特征。因此，防止叶片早衰，使光合作用更加有效，使幼穗持续供应光合产物，实现籽粒饱满，保证旗叶和上部二、三叶的持续生长至关重要。总之，为了适应不同的生态环境，植物的叶片形态结构发生了相应的变化，从而使植物能够更好地生存。