老葉的植物王國

  山上（左）與海邊（右）的 夏威夷金午時花。 圖片來源： 期刊 在我們學習植物生理學的時候，總是會提到雖然氣孔是植物獲取二氧化碳的通道，但也會造成蒸散作用的上升，而木本植物為了降低蒸散作用，有些木本植物（如雙子葉木本）只有葉片的下表皮才有氣孔。 但是，兩面都有氣孔真的只有害處沒有益處嗎？如果是這樣，為什麼單子葉草本植物葉片上下表皮都有氣孔，而且密度還差不多呢？ 這是一個很有趣的課題，但是要找到合適的植物來研究卻不是很容易。沒想到，這樣的植物竟然在夏威夷被發現了。 屬於雙子葉植物的「夏威夷金午時花」（ Sida fallax ），在夏威夷語中稱為`ilima，在海邊跟在山上都有分布。但是，這兩個地方的`ilima型態卻有非常大的不同。 海邊的`ilima植物因應高日照、溫暖溫度、強風、鹽分影響以及水分供應的變化，其適應策略包括矮小且匍匐的生長形態，這有助於它們抵禦強風的環境。此外，海邊`ilima的葉片在上下兩面都覆蓋著密集的柔軟毛髮，賦予葉片一種銀綠色的外觀，這些毛髮有助於反射太陽輻射，降低葉片溫度，從而減少水分損失。 相比之下，山地`ilima植物面臨的挑戰則大不相同。夏威夷的高山潮濕環境中生長著許多高大植物，因此競爭光線成為植物需要適應的一個因素。可能因為被其他植物遮蔽，山地`ilima植物展現出直立且灌木或樹狀的生長形態，能夠生長到數米高，具有堅固的木質莖。這些個體具有光滑的綠色葉片，邊緣帶鋸齒，表現出可能有助於它們爭取光線的特徵。這種山地形態在太平洋其他島嶼上的 S. fallax 種群中並未發現。 最大的不同是，海邊的`ilima植物的葉片在上下表面都有氣孔（amphistomatous），而山地的`ilima僅在下表皮有氣孔（hypostomatous）。 由於它們是同屬同種，所以完全可以拿來比較。 研究團隊透過進行實驗來證明兩面都有氣孔（amphistomy）比較有利於植物的光合作用。他們將具有兩面氣孔的葉片和僅有一面氣孔的葉片進行對照，並保持其他因素不變。這樣一來，他們可以直接比較兩種葉片在相同條件下的光合作用速率。 透過這種實驗方法，研究人員發現在陽光充足的開放型生境中，具有兩面氣孔的植物葉片（如夏威夷海邊的ʻilima植物）比附近山區的葉片獲得了更大的光合作用效益。這種差異並不是因為兩面氣孔的葉片必然具有更大的氣孔面...