Jak se liší listy různých stromů?

Velký list je pro rostliny nepohodlný ze dvou důvodů – v létě může rychle uschnout a v zimě snadno zmrznout.

Eutaxia microphylla – velikost jejích listů je v průměru 1 milimetr čtvereční. (Foto: Albert Chetcuti / Flickr.com)

Abaca, neboli textilní banán. (Foto: Joselito Lira / Flickr.com.)

Velikost listů u různých rostlinných druhů se může lišit tisíckrát, například u australské eutaxie Eutaxia microphylla nebo u vřesu obecného je listová plocha v průměru 1 mm 2 a u počítadla nebo textilního banánu – 1 m 2. Je zřejmé, že tento rozdíl vzniká v důsledku skutečnosti, že různé rostliny rostou v různých podmínkách a je snadné si všimnout, že nejmenší listy jsou ty, které žijí v pouštích a polopouštích, a největší jsou listy tropických druhů. Které faktory ale nejvíce ovlivňují velikost listu?

Víme, že list rostliny doslova absorbuje oxid uhličitý, ze kterého se při fotosyntéze vyrábí glukóza. Oxid uhličitý se do listu dostává speciálními otvory na jeho povrchu, tzv. průduchy. Těmito stejnými otvory list uvolňuje vodu. Odpařování vody listem se nazývá transpirace a díky transpiraci se udržuje pohyb kapaliny cévním systémem rostliny od kořenů k vrcholu. V horkém počasí ale z listu uniká příliš mnoho vody, takže může vadnout a vysychat. Bylo by možné zavřít průduchy, ale jak potom získat oxid uhličitý nezbytný pro fotosyntézu?

Už jsme jednou psali o tom, jak rostliny řeší problém vlhkosti a teploty pomocí různých typů fotosyntézy. Další řešení je anatomické: zkuste optimalizovat velikost listu. Před více než sto lety ekologové přišli na to, že tropické rostliny získaly velké listy právě proto, že tam, kde rostou, často a vydatně prší, pověstné tropické lijáky. Pokud to podmínky dovolí, tak proč nezvětšit list co nejvíce?

V 60.–70. letech minulého století se na problém pokusili podívat jinak, přičemž vzali v úvahu, že mnoha rostlinám, které žijí v horkých a suchých geografických zónách, často hrozí přehřátí, zejména v létě. Aby se rostlina vyhnula přehřátí, zvyšuje transpiraci (dalo by se říci, že se intenzivně „potí“), ale pokud máte velké listy, existuje nebezpečí, že během ochlazování ztratí příliš mnoho vody. Řešením je zmenšení plochy plechu. Toto vysvětlení odpovídá pouštním rostlinám; navíc je jasnější, proč ti, kteří rostou ve stínu a chladu, mají velké listy – například v podrostu, pod korunami vyšších stromů.

Mnozí si však možná všimli, že tato vysvětlení místy velmi pokulhávají. Například v našich tropech je nejen vlhko, ale také horko – ukazuje se, že v některých případech se dá v horku přežít i s velkými listy. Navíc přehřívání, zejména v letních dnech, ohrožuje rostliny v mnoha dalších regionech, které jsou obecně mnohem chladnější než pouště a polopouště. Mezitím jsou listy rostlin v chladnějších oblastech mnohem větší než listy pouštních druhů.

Vědci z australské Macquarie University spolu s kolegy z Velké Británie, Estonska, Číny, Španělska, USA, Argentiny a Kanady objevili nové vzorce spojující velikost listů s podmínkami prostředí, ve kterých rostlina žije.

Autoři práce porovnávali více než 7600 druhů rostlin ze všech kontinentů a všech klimatických pásem. V článku v Věda píší, že velikost listů je dána několika faktory najednou: denní teplotou, noční teplotou, množstvím deště a množstvím slunečního záření dopadajícího na rostliny (množství záření závisí na vzdálenosti od rovníku a průměrné oblačnosti).

V důsledku toho se ukazuje, že tam, kde je slunečno, horko a sucho, porostou rostliny s malými listy, protože v takových oblastech je hlavní věcí pro rostliny, aby se nepřehřívaly a neztrácely mnoho vody. Kde je slunečno, horko a vlhko, budou listy velké: zde mohou rostliny vydat tolik vody, kolik chtějí, aby se ochladily.

Ale tam, kde je velká zima, budou listy zase malé. Ukázalo se, že v chladných oblastech není hlavním omezovačem denní teplota nejteplejšího měsíce, ale noční teplota nejchladnějšího měsíce – jinými slovy, rostliny se více bojí mrazu než přehřátí.

Faktem je, že každý list drží na povrchu vrstvu nehybného vzduchu, který slouží jako tepelný izolant. U velkých listů je tato vrstva silnější, proto na jedné straně obtížněji uvolňují teplo, na druhé straně se při ochlazení obtížněji zahřívají. A pokud jsou noci obzvláště chladné a dlouhé, pak se právě noční teplota stává hlavním faktorem určujícím největší velikost listů.

Je pravda, že ve stejných tropech ne všechny rostliny využívají příležitosti k růstu obrovských listů. Je však třeba připomenout, že denní a noční teploty spojené s deštěm takříkajíc omezují rozsah možností. To by mělo být chápáno tak, že ve vlhkých tropech nemusí rostliny věnovat pozornost teplu, protože zde jim nehrozí vysychání.

A zde mohou vstoupit do hry další, strukturně-fyziologické faktory, kdy se strom nebo keř „rozhodne“, co je pro ně výhodnější – mít mnoho malých listů, nebo i když je listů málo, ale budou velké.

Sami autoři práce přiznávají, že při svém rozboru nebrali v úvahu vliv půd, ale vzájemné ovlivnění klimatu a půdy může ovlivnit i velikost listů. Ale ať je to jakkoli, získané výsledky mohou být velmi užitečné jak v čistě vědeckém, tak v praktickém smyslu. Například podle velikosti listů vyhynulých rostlin lze přesněji určit, jaké klima vládlo na Zemi v určité době.

Pokud chceme druh přesadit na nové území, pak porovnáním jeho listů s klimatem na novém místě můžeme předem pochopit, zda se tento druh bude cítit dobře, a pokud mluvíme o zemědělské plodině, zda bude být tady docela produktivní.

Autor: Kirill Staševič

Proč kaktusy nevysychají?
Proč jsou potřeba modré listy?
list tisíce tváří
Aby se rostlina chránila před škůdci, musela se stát „zeleným hřbitovem“
Proč některé rostliny kvetou na jaře a jiné na podzim?

Velikost listů stromů závisí na jednoduchém vzorci: rostou tak velké, jak to dovolí dostupná voda, ale ne tak velké, aby se celá rostlina přehřívala.

K růstu je tedy potřeba voda. A slunce? Listy sbírají jeho paprsky a fotosyntézou je přeměňují na potravu. Pokud je ale hodně přímého slunečního světla, fotosyntetický motor se začne točit příliš rychle a hrozí spálení.

Takže pokud jde o velikost listů, rostliny se řídí jednoduchým algoritmem: voda pro růst, sluneční světlo pro potravu. Někde uprostřed je šťastná rovnováha, kdy list roste do správné velikosti vzhledem k jeho jedinečnému souboru podmínek prostředí.

Po prostudování 7 tisíc rostlin po celém světě našli australští vědci novou proměnnou v matematice přírody. Není to jen riziko přehřátí, které řídí růst listů, ale také chlad v noci. „Dáte tyto dvě ingredience dohromady – riziko zmrznutí a riziko přehřátí – a získáte vzor velikosti listů po celém světě,“ říká Ian Wright z Macquarie University v Sydney v Austrálii.

Ve skutečnosti se rostliny mnohem více bojí prochladnutí než přílišného slunce. A protože se podmínky velmi liší, mění se i velikost listů.

Mnohem méně si ale vědci věří v odpověď na další otázku – proč listy vypadají tak, jak vypadají, a ne jinak? Proč se smrková zeleň liší od řekněme kapradiny? Celý tento kaleidoskop barev a vzorů si příroda samozřejmě nevymyslela jen proto, aby potěšila lidi. Ukazuje se, že ani slunce, ani studený noční vzduch neříkají rostlinám, jak se „oblékat“. Je to spíše „rodinná záležitost“, dokonale organizovaná a předávaná geneticky. Tvar listů stromu je reakcí na jeho dlouhodobou ekologickou a evoluční historii.

Studie vědců z Macquarie University z roku 2003 naznačuje, že tvar listu má také funkční význam. Správný list by měl být ideální pro prostředí rostliny. A pro rostlinu je to otázka života a smrti.

Například úhly listů hrají roli při zachycování slunečního světla. Ostré rohy snižují množství světla, které list pojme. Ostroúhlé listy na sebe mohou vrhat stíny. Kulaté listy na druhou stranu mají „vyšší schopnost zachycovat světlo a uhlík“. Existuje několik základních pravidel pro „design“ listů. List musí být dostatečně otevřený, aby zachytil sluneční světlo pro proces fotosyntézy. Také list musí být tvarován tak, aby průduchy – póry – mohly absorbovat dostatek oxidu uhličitého, aby proces podpořily. A zde hraje klíčovou roli velikost. Stejně jako solární panely, velké listy absorbují tolik slunečního světla, kolik mohou. Malé listy jsou opatrné před přílišným slunečním zářením a v mrazu se snaží zůstat co nejblíže u sebe.

Každý druh se snaží vyrobit list tak, aby dokonale zapadl do svého prostředí. Jinak rostlina zemře.

Studie Iowa Department of Agronomy používá jako příklad ficus benjaminata. Zahradníci, kteří prodávají okrasné rostliny, často dostávají stížnosti: „Koupil jsem benjamínský fíkus, přinesl jsem ho domů a opadly mu všechny listy, každý jeden!“ Jejich odpověď je jednoduchá: „Jen se o něj postarej. Listy znovu vyrostou.” A listy se skutečně vrátily – jen měly jinou velikost, tvar a hustotu než předtím. Faktem je, že tyto rostliny produkují listy, které jsou ideální pro určitou situaci, i když se tato situace přesouvá z obývacího pokoje do ložnice.

Aby rostlina přežila, nemůže si dovolit být nedokonalá. Krása je jen vedlejší produkt funkční dokonalosti.