叶子的奇妙世界
叶子，是自然界中最常见之物，在炎炎夏日，每当我们抬起头来望向窗外，总会看到几片翠绿的叶子，它们被阳光晒得发亮，洋溢着令人振奋的勃勃生机。
然而，我们并不十分了解叶子。我们很少会意识到，一颗中等个头的落叶树就可以拥有多达20万片叶子，而世界上所有叶子放在一起平铺开来时的面积可以达到10亿平方千米，这几乎是地球陆地面积的两倍。如此之多的叶子并不只是一道独特的景观，它们也是一种自然现象、一片奇妙的世界。
精致的“发电厂”
在地球上，“收藏”叶子最多的地方有三处，最大的是北半球温带的针叶林带，它跨越了北美和欧亚大陆，拥有世界上29%的森林，其余的两处都在赤道附近，一个是亚马孙雨林，另一个则是非洲中部的雨林。在叶子的覆盖下，这些地方成为了地球上最大、最多样化的生物栖息地。叶子养活了植物，并以此养活了动物，使生物链条“开枝散叶”。从这个意义上说，叶子真正是“生命之叶”，它们为世界染上了生命的色彩——绿色。
叶子的绿色来自叶绿素，自从植物的祖先诞生时开始，叶子里就含有这种绿色的分子，它帮助叶子吸收阳光。叶子吸收阳光是为了做两件事情，首先，用叶绿素捕获太阳能，然后，把这些能量转移到叶子的其他部分来制造糖分——叶子的“行为”好像一个微型的“发电厂”。这里有一个问题，黑色更有利于吸收阳光，但世界上所有健康的叶子几乎都是绿的，它们为什么不是黑色的呢？
其实，叶子早已做了精心的部署，像叶绿素这样吸收光的分子不仅存在于叶子的表面，也散布渗透于叶面之下的多层之间，这样的分布就给了叶子足够的机会去抓住每一道光线。即使叶绿素不擅长抓住绿光，这种层状结构还是捕获了大约80%的绿光。如果一片树叶吸收光的能力特别强，它反而有可能面临灼伤的危险，所以，“绿色”对于叶子来说是一个不错的选择。
另外，叶绿素的“层状安排”还有一个好处，太阳能被吸收后就已经开始扩散开了，这减少了叶子的运输压力，而能量扩散后，叶子才能开始做最重要的事情——“发电”，利用太阳的能量把水和二氧化碳转化成糖分，这才是叶绿素真正出色的地方。凭借着精致的“发电厂”，地球上的绿叶每天制造出4亿吨糖，它们的光合作用成为了地球上最重要的自然生产力。
地球的“气孔”
叶子进行了光合作用，把糖生产出来，直接或者间接地向所有生命提供了必需的养料，而这一过程的废产物，却是地球上所有生命的基础——氧气。一个人一天大约需要1万片叶子产生的氧气，而一颗山毛榉树每天可以向大气中输入9000升氧气，足够5个人的用量。科学家们试图人工模仿出这一自然界的奇迹，却始终无法获得成功。
叶子不仅向外输送氧气，也会输送水分，因为叶子每天还要做一项重要的任务——蒸腾作用。叶子的蒸腾作用会消耗很多水，树根吸收的水绝大部分都是通过蒸腾作用而散失到空气中的。这不仅对形成雨水具有重要意义，对树来说也有重大的意义，它使树根产生了吸水的动力，也使树根吸收的矿物质随蒸腾液流上升，完成矿物质在大树体内的运转。
叶子喜欢和空气“交流”，叶子上也出现了许多气孔，时刻不停地和外界进行气体交换。但大多数情况下，叶子的气孔并不是“门户大开”的，它们的大多数常常分布在叶子的背面，或者下陷隐藏在叶面上密生的茸毛后边。叶子这样做是为了平衡水分的收支，防止水分过量地蒸腾。但是在热带，情况又不太一样。这里温度高、阳光强、水分多，因此叶子不仅大，而且表面相对光滑。这种叶子既可增强水分的蒸发、降低叶面温度，而且又因叶面光滑，可以使雨滴和污垢迅速滑落，不至于阻塞气孔。
因此，叶子给地球铺上一层绿色毯子的同时，也为地球布满了气孔。在森林或者草原上，空气变得潮湿、温润，似乎还带着某种植物的清香，而季节变换时，比如春天来临，叶子开始发芽，新叶子又使我们“感受到春天的气息”，这些都是叶子给予地球的独特味道。
叶子的“小社区”
地球上有数不清的叶子，如果将其中的一片放大，我们就会看到一个热闹的“社区”。在每一平方厘米的叶子上，定居着多达1千万个单细胞生物——细菌、微藻、酵母，外加昆虫产下的数不清的虫卵。
这些“居民”如何在叶子上定居下来的呢？其实，没有任何叶子是绝对光滑的，叶子表面分布着一列列线状的毛发以及气孔。在这些地方，气体、蛋白质、糖类和油会不时从叶子内部涌出来，它们成为细菌、藻类和酵母们的生活来源。另一方面，叶子流出的油和气体也可以作为预警信号：如果微生物从叶子的表面感染到内部，油和气体就会释放出一些化学信使，向附近的其他叶子发出警报。在双方（叶子和微生物）都可以接受对方的情况下，“社区”就形成了。
这片社区并不平静，因为每一位“居民”都有自己特定的生活目的。一些“居民”喜欢搞一下破坏，而大多数的“居民”是非常友好的，它们会想一些办法来护卫“社区”。在叶子上，两种常见类型的细菌——甲基杆菌和鞘氨醇单胞菌，一直在充当“护卫者”的角色。因为一些昆虫很喜欢拜访叶子，比如蝴蝶，它停留一下就飞走了，有意无意间留下1万个微生物。甲基杆菌和鞘氨醇单胞菌会杀死这些“偷渡者”中的一部分，从而抑制寄生者们的生存空间。还有的细菌以另外的方式保卫“社区”，比如荧光假单胞菌Bk3，它能够激活叶子中的“警报基因”，当真菌侵入叶子内部时，“警报基因”这会让叶子封锁细胞壁，建立起一道“防火墙”。当然，叶子本身也在做着筛选和调节，它或者会分泌些有毒的化学物质，或者会发展出蜡状的角质层表面，以抵挡外来入侵的微生物，在长期的进化过程中，始终维持着这片安静和谐的生命绿洲。
本文源自大科技*科学之谜2016年第1期杂志文章、欢迎广大读者关注我们大科技的微信号：hdkj1997
