葉的形態結構和生理

葉的形態結構和生理是由葉原基發育而來的。壹般來說，葉(完全葉)由三部分組成:葉(葉片或葉脈)、葉柄和托葉。葉子扁平呈綠色，可用於光合作用。葉柄是連接莖和葉的結構部位，是莖和葉之間物質運輸的通道，可以調節葉片的位置和方向。托葉是葉柄基部的壹對附屬物，形狀多樣，如綠片狀(光合作用)、刺狀(保護)、鞘包莖(保護腋芽)等。其中，葉片由表皮、葉肉和葉脈組成，其結構特征在植物生理中起著不同的作用。表皮細胞排列緊密，透明，外面有角質層，起到保護葉片的作用。表皮有氣孔，是氣體交換的“窗口”。植物可以通過氣孔吸收空氣中的二氧化碳，為光合作用提供原料。葉肉細胞位於上下表皮之間，它們含有大量的葉綠體，葉綠體是植物光合作用的主要部分。大多數植物的葉肉細胞分化為柵欄組織和海綿組織。柵欄組織靠近表皮，由壹些緊密排列的長柱狀細胞組成，主要用於光合作用。海綿組織，靠近下表皮，由壹些排列松散的不規則細胞組成，細胞間隙發達，主要進行氣體交換和光合作用。葉脈中有導管和篩管，運輸水、無機鹽和有機物，還含有機械組織作支持。葉片是暴露在空氣中表面積最大的器官，因此外界環境對葉片的形態結構有明顯的影響。植物在進化過程中適應不同的生態環境，形成各種生態類型的葉片。根據植物與水的關系，植物可分為旱生植物、中生植物和水生植物。旱生植物的葉片在形態結構上有許多適應性特征，但相同的特征是:葉表面積與體積之比相對較低，即相同體積的葉片蒸發面較小。前面提到的旱生葉的葉型小、肉質葉和葉肉排列緊密、柵欄組織和運輸組織發達、氣孔多、下陷等特點，都與減少葉片的蒸發面積有關。根據生長環境的水深，水生植物分為整株浸沒在水中的沈水植物；葉子漂浮在水面上的漂浮植物；有三種挺水植物，它們的莖和葉大多伸出水面，它們的根生長在水中。水生植物在長期適應水生環境的過程中，體內形成了特殊的結構，其葉片結構的變化尤為顯著。對於挺水植物，除了細胞間隙發達或海綿組織占較大比例外，葉片結構與普通中生植物相似。沈水植物葉片薄，葉肉組織不發達，無柵欄組織和海綿組織分化，葉肉全部由海面組織組成，葉肉細胞中葉綠體大而多，葉肉細胞發達，形成發達的通氣組織。葉脈少，木質部不發達甚至退化，無角質膜或薄表皮，無氣孔。表皮細胞有葉綠體，可以進行光合作用。漂浮植物葉片的上下兩面向旱生和水生兩個方向發展。上皮細胞有較厚的角質層和蠟質層，氣孔均分布於表皮，靠近上表皮有數層緊密排列的柵欄組織，葉肉含機械組織。靠近下表皮的葉肉細胞之間有較大的細胞間隙，形成發達的通氣組織，下表皮細胞角質層薄或不薄。光照強度是影響葉片結構的另壹個重要因素。許多植物的光合作用適合強光，但不能忍受陰涼。這種植物被稱為太陽花。包括水稻在內的大多數作物都屬於這壹類。另壹類植物，其光合作用適合弱光，在全光照下光合效率較低，稱為陰生植物。許多林下植物都屬於這壹類。葉片是直接接受光的器官，因此其形態結構也受光的影響很大。向陽植物的葉子被稱為太陽葉，由於其強烈的光和熱，往往具有幹葉的結構。葉子壹般更小更厚。表皮覆蓋著厚厚的角質層；有的葉子密被絨毛或銀白色鱗片，能反射強光；氣孔器小而密集，常下沈；葉肉細胞小，排列緊密，葉片顏色淺，海綿組織不發達，柵欄組織發達，常具2 ~ 3層，有時葉片上下表皮有柵欄組織。機械結構也很發達，葉脈又長又細。陰生植物的葉子被稱為陰生葉，因為植物長期處於陰涼處，它們的結構傾向於水生植物的結構。外陰葉片大而薄，柵欄組織不發達；細胞間隙發達，葉綠體大，葉片深綠色，表皮細胞常有葉綠體，氣孔很少，表皮細胞角質層薄。這些特性適合於在遮蔭條件下吸收和利用散射光進行光合作用。陽生植物的葉片往往與直射光呈壹定角度排列，葉片的鑲嵌不明顯。而陰性植物的葉柄或長或短，葉形或大或小，使葉片在同壹平面上呈馬賽克狀排列，以利用不足的陽光。同壹株植物不同受光部位的葉片形態結構也會明顯表現出正葉和負葉的屬性。靠近頂部的葉子和面向太陽的葉子傾向於陽性，而背陰的葉子傾向於陰性。水稻的劍葉壹般具有較高的光合強度，其內在原因之壹是具有太陽葉的結構特征。因此，防止葉片早衰，使光合作用更加有效，使幼穗持續供應光合產物，實現籽粒飽滿，保證旗葉和上部二、三葉的持續生長至關重要。總之，為了適應不同的生態環境，植物的葉片形態結構發生了相應的變化，從而使植物能夠更好地生存。