Maailma taimestiku eripära uurivad teadlased on juba mitusada aastat täheldanud huvitavat seaduspära – kui troopikas on taimelehed valdavalt suured ja lopsakad, siis mida kaugemale põhja poole, seda väiksemaks need muutuvad.
Teadlased leidsid seletuse suurte taimelehtede aastasadade vanusele mõistatusele
/nginx/o/2019/07/10/12351150t1h01e8.jpg)
4. september 2017, 10:45
Juhime tähelepanu, et artikkel on rohkem kui viis aastat vana ning kuulub meie arhiivi. Ajakirjandusväljaanne ei uuenda arhiivide sisu, seega võib olla vajalik tutvuda ka uuemate allikatega.
Mõtleme või Eesti levinumatele taimedele – tavaliselt on neil pigem väikesed lehed, mis on tihti koguni peenikesteks okasteks muundunud. Nendega võrreldes on troopilise palmi või banaani kohati koguni ruutmeetri suurused lehed lausa hiiglased.
«Banaanilehed saavad nii suureks kasvada, kuna banaan kasvab kuumades ja niisketes kohtades,» sedastas uuringut juhtinud Austraalia Macquarie ülikooli professor Ian Wright BBC uudistele.
See seaduspära on teadlasetele teada olnud juba aastasadu ja selle kohta on avaldatud teadusartikleidki, milles on seletusena välja pakutud peamiselt vee kättesaadavuse ja ülekuumenemise vahelise tasakaalupunkti nihkumine.
«Lehe suuruse probleem on huvitav klassikaline teema, millega on teadlased tegelenud juba Alexander von Humboldtist saadik ja üritanud seda kliimamõõdikutega seostada. Head seletust ei ole seni aga leitud,» seletas uues uuringus osalenud Eesti Maaülikooli taimefüsioloogia professor Ülo Niinemets.
Lehtede suurus erineb Niinemetsa sõnul suuresti seepärast, et taimed otsivad tasakaalu päevase ülekuumenemise ja õhtuse külma vahel. Määravaks saab nn piirkiht ehk õhuke kiht õhku, mis ümbritseb iga füüsilist keha ja milles õhk peaaegu ei liigu. Enamasti on see kiht vaid mõne millimeetri paksune, kuid võib suurematel kehadel, näiteks banaanilehel ulatuda koguni sentimeetrini. Mida paksem on piirkiht, seda raskem on lehel aga liigset energiat konvektsiooni teel keskkonda ära anda või sealt vastu võtta.
«Suuremates lehtedes toimub energiavahetus ümbritseva keskkonnaga väga aeglaselt ja nii kuumenevad need üle palju kiiremini. 45–50-kraadine lehetemperatuur tekitab juba pöördumatuid kahjustusi, mille kätte leht sureb,» ütles professor Niinemets.
Lisaks soojusevahetusele välisõhuga saab taimeleht end jahutada transpiratsiooni ehk vee aurumise teel, mistõttu saavadki soojade ja niiskete paikade taimed lubada endale suuri lehti. Kuivemas kohas kaob transpiratsioonil põhineva jahutussüsteemi mõte ja nii on ka enamik kõrbetaimi väga väikese lehepinnaga.
Määrav on see, mis toimub öösel
Kuidas sõltub lehe suurus päevase aja keskkonnatingimustest, on juba hästi teada, aga seni polnud selge, miks külmemas, ent niiskes kliimas selliseid suuri lehti ei ole.
«Arvan, et põhiline uus aspekt oligi, et seletasime väikeste lehtede esinemist külmemas kliimas öösel toimuvaga. Selle peale ei olnud varem keegi mõelnud,» tõi Niinemets välja seekordse uuringu uudsuse.
Maailma juhtiva teadusajakirja Science 1. septembri kaaneloona ilmunud teadusuuringus analüüsis Macquarie ülikooli professori juhitud rahvusvaheline töörühm kokku enam kui 7600 taimeliigi lehesuurust ning see valim sisaldas kõiki Eestis looduslikult esinevaid ligi 90 puittaimeliiki.
«Kokku töötasime läbi rohkem materjali, kui tehtud kunagi varem. Lisaks oli oluline geograafiline katvus, mis võimaldas meil analüüsida klimaatilist seost suurema täpsusega. Varasemates uuringutes on olnud ikka suured lüngad sees ja teatud piirkondades ei olnud üldse lehti mõõdetud ega nende käitumist uuritud,» rääkis Niinemets.
Saadud andmeid uut viisi käsitledes saadi terve hulk võrrandeid, mis ennustavad maksimaalset lehesuurust maailma eri punktides sealse päevase ülekuumenemise ja öise külmakahjustuse riski põhjal.
Kasvuperioodi keskel võib temperatuur tihti küllaltki madalale langeda. Nagu seletas Niinemets, võib madalaim temperatuur, milles lehed suudavad ellu jääda, olla kuni viis miinuskraadi. Võrreldes päevase olukorraga, kui päike ülalt kuuma kiirgab, tekib öösel aga risti vastupidine olukord – õhk jahtub ning kõige olulisemaks soojaallikaks saab päeva jooksul soojust neelanud maapind, mis hakkab ümbritsevat õhku soojendama. Nii tulebki välja, et suuremate lehtede temperatuur langeb öösiti palju rohkem kui väiksemate oma, sest suurte paksem piirkiht ei lase neil sama tõhusalt ümbritsevast õhust soojust neelata.
«Lehtede sisetemperatuur on seega väga oluline. Viis miinuskraadi võib kasvuperioodil küll harv tunduda, aga kui see kasvõi üks kord juhtub, näiteks hiliskevadise öökülmana, surevad suured lehed lihtsalt ära. Kui aga lehed on väiksemad, jäävad need ellu ja taim saab neid kogu ülejäänud kasvuperioodi kasutada,» seletas Niinemets.
Praktiline väärtus
Kuigi esmapilgul ei pruugi sellisest teadmisest palju tulu tõusta, on avastusel tegelikult olulised tagajärjed nii biosfääri ja kliimamuutuse vastastikmõju uurimisele kui ka sordiaretusele.
«Kuna teame nüüd paremini, mida lehesuurus tähendab, võime seda kasutada näiteks taimede külmakindluse tõstmiseks – kui teha näiteks maasikad või oad väiksemate lehtedega, võib sellega saavutada palju paremaid sordiomadusi või saagikust,» selgitas Niinemets.
Lisaks on lehesuuruse ja temperatuuri seose teadmisest kasu tema enda uurimisrühmal, kes üritab kindlaks teha taimede süsiniku sidumise (fotosünteesi) mustrit üle maailma. Lehe suurus määrab selle temperatuuri ja nagu iga füsioloogiline protsess, sõltub fotosünteesi kiirus otseselt lehetemperatuurist. Seega lehesuuruse seaduspära teadmata pole võimalik ennustada fotosünteesi mustrit. Lehesuuruse mustrit peaks kindlasti arvestama ka globaalsetes taimestiku mudelites.
Uuring ilmus ajakirjas Science.