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樹(shù)葉的描述和分類

2018-05-14 15:57孫薇
科技風(fēng) 2018年26期
關(guān)鍵詞:葉脈熱帶植被

孫薇

摘 要:本文通過(guò)聚類分析解決了樹(shù)葉的分類問(wèn)題,通過(guò)對(duì)樹(shù)葉形狀的分析,我們得到了面積,周長(zhǎng),矩形度,圓形度,長(zhǎng)寬比五個(gè)因素來(lái)表征樹(shù)葉的外形特征,先用MATLAB對(duì)圖像進(jìn)行處理,得到這五個(gè)因素的數(shù)值,然后在spss中根據(jù)這五個(gè)因素對(duì)樹(shù)葉進(jìn)行聚類分析,分出了七類葉子。

關(guān)鍵詞:樹(shù)葉;聚類分析

一、樹(shù)葉的描述

葉片的形狀主要是受兩個(gè)因素的影響:基因和環(huán)境。至于葉基因,它是決定性的因素,本文將主要不談?wù)撍鼘?duì)葉子形狀的影響,而環(huán)境對(duì)葉子形狀的影響在這里進(jìn)行細(xì)致的研究。在自然界中,葉子的主要功作用是光合作用和蒸騰作用,所以主要影響葉子形狀的因素是陽(yáng)光,水分和二氧化碳的量。此外,還有其他因素對(duì)葉子形狀的影響。

首先,葉子的葉脈決定著樹(shù)葉基本——為樹(shù)葉提供結(jié)構(gòu)性支撐,抵御侵害,傳輸養(yǎng)分。人們所建立的數(shù)學(xué)模型正是通過(guò)綜合上述的決定性因素——光合作用速率、樹(shù)葉壽命、碳消耗量之間的關(guān)系,來(lái)模擬出樹(shù)葉“應(yīng)該具有的”形狀。

其次,地球可以根據(jù)太陽(yáng)的范圍被分成五個(gè)區(qū)域,每個(gè)區(qū)域具有典型的氣候特性。因此,在這些區(qū)域各自植物顯示不同的形狀:寒帶由針葉林表示;溫帶是眾所周知的落葉闊葉林;熱帶充滿常綠闊葉林。

不同蓋陽(yáng)光五個(gè)區(qū)域會(huì)導(dǎo)致葉片不同的形狀。但在同一棵樹(shù),葉子可以顯示出不同的形狀,因?yàn)樗鼈兾盏年?yáng)光不等量。一棵樹(shù)的樹(shù)冠以及葉子的表面所接受到的陽(yáng)光比較充足,這些樹(shù)葉往往都比較小,這樣其吸收光線面積也會(huì)比較小。樹(shù)冠下面樹(shù)葉往往被遮蔽到,其面積也較大,并且葉緣和裂片之間的表達(dá)也較為簡(jiǎn)單。

樹(shù)葉形狀、紋理以及顏色都會(huì)給植物防御和蒸騰速率有一定的影響。比如,若是樹(shù)葉較大并且其邊界層也比較大,那么氣流吹拂發(fā)時(shí)候,其便會(huì)較為平靜。若是樹(shù)葉的表面有紋理或者毛,那么其能夠起到阻止氣流涌動(dòng)的情況,從而讓蒸騰的速度減緩。再如,水生植物氣孔所處的位置是樹(shù)葉上表面,能夠方便其更好的透氣。

此外,濕氣可以影響葉片的形狀。熱帶炎熱多雨等大闊葉的植物造成蒸發(fā)多余的水分滋潤(rùn)。然而,在干燥的溫帶或寒帶,葉子要小,甚至針葉從而保持足夠的水分滋潤(rùn)。

在這些復(fù)雜的演化過(guò)程中,葉子會(huì)通過(guò)適應(yīng)不同環(huán)境,而發(fā)展出來(lái)多種多樣的路徑,這些決定了葉子的外部形狀。

二、樹(shù)葉的分類

很多熱帶的植被葉子往往都比溫帶的植被的葉子更加的厚實(shí)和圓潤(rùn),而且邊緣位置相對(duì)比較光滑。因此,熱帶植被的葉子也比溫帶植被的葉子更加的結(jié)實(shí)。

對(duì)于生長(zhǎng)在溫帶的綠葉植被,生長(zhǎng)較薄的樹(shù)葉對(duì)應(yīng)需要的能量要少,但這樣植被也要為此付出相應(yīng)的代價(jià):薄的葉子結(jié)實(shí)度不夠,尤其是在遠(yuǎn)離主要葉脈的區(qū)域。這樣一來(lái),那些遠(yuǎn)離葉脈的葉子區(qū)域就被舍棄,結(jié)果就出現(xiàn)了有鋸齒的樹(shù)葉,例如楊樹(shù),柳樹(shù)樹(shù)葉。

選取植物的葉子面積、周長(zhǎng)、圓形度、矩形度、長(zhǎng)寬比作為四個(gè)主要參數(shù)來(lái)描述樹(shù)葉,將搜集到的29個(gè)樹(shù)葉用spss軟件進(jìn)行聚類分析,將29個(gè)樣品分為7類。

參考文獻(xiàn):

[1]傅誠(chéng).中國(guó)知網(wǎng),樹(shù)葉的形狀分析與質(zhì)量估算(學(xué)術(shù)論文).

[2]用體積重量法計(jì)算樹(shù)葉蒙塵量的方法探討[J].環(huán)境工程,1984(2):6365.

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