在最近出版的《美國科學(xué)院院報》上,,英國科學(xué)家指出,遠古時期的原始陸地植物之所以后來進化出寬大的葉子來吸收太陽光,,是因為大氣二氧化碳的濃度不斷降低給了它們推動力,。
與今天的樹葉相比,4億年前的植物葉子要窄得多,,也不是那么有效的“太陽能電池”,,它們大都呈小小的棍狀,被稱為小型葉,。而且,,雖然當(dāng)時的植物在基因構(gòu)造和生理學(xué)上都已具備發(fā)展出巨型葉的能力,這一過程還是滯后了2000萬年,。這一滯后曾經(jīng)困擾了古生物學(xué)家很長時間,。
2004年7月上旬,英國謝菲爾德大學(xué)的David Beerling和Colin Osborne以及倫敦大學(xué)的William Chaloner提出一種理論認為,,當(dāng)時極高的二氧化碳水平阻止了葉子進化的步伐,。他們指出,與現(xiàn)在相比,,泥盆紀大氣中二氧化碳水平要高出10倍,,當(dāng)時植物葉子所需要的用來讓二氧化碳進入的氣孔也少得多。
這些不多的氣孔還扮演著植物汗腺的角色,,通過釋放水分來使葉子降溫,。該研究小組的計算機模型顯示,考慮到當(dāng)時植物葉子可憐的降溫能力,,如果葉子表面積以及由此吸收的太陽能輻射不斷增長,葉子很容易因過熱而被毀,。
研究者相信,,二氧化碳水平在3.7億年前開始下降,植物因此需要增加它們?nèi)~子上的氣孔密度,,使得大葉子也開始具備降溫的能力,。
為了嚴格檢驗他們的理論,科學(xué)家對葉子化石記錄進行了廣泛研究,,對大約300種植物的葉子面積進行了測量,,還計算了一些外表皮沒有受到破壞的葉子的氣孔數(shù)量。結(jié)果表明,,快速下降的大氣二氧化碳水平與不斷增長的葉子面積以及氣孔密度之間完全吻合,。