由于各类植物的生活环境不同,叶的形态结构随生态环境的不同而发生变异,形成适应其生活环境的各种类型。根据植物和水分的生态关系,可划分为旱生植物、中生植物、湿生植物和水生植物4个生态类型,相应的也有4种生态类型的叶。
1 旱生植物:适应在干旱环境中生长,能忍受较长时间干旱,在形态和生理上有适应干旱环境的特征。一般讲,植株矮小,根系发达,叶小而厚,或多茸毛,这是就外形而言。在结构上,叶的表皮细胞壁厚,角质层发达。有些种类,表皮常是由多层细胞组成,气孔下陷或限生于局部区域,如夹竹桃叶和铁树叶。
2 湿生植物:生长在过度潮湿环境中的植物。由于适应阳光直接照射和大气湿度较低的环境,其叶片上常有防止蒸腾的角质层,输导组织也较发达。
3 中生植物:不能忍受严重干旱或长期水涝,只能在水分条件适中的环境中生活。陆地上绝大部分植物皆属此类。叶片上通常有角质层,栅栏组织排列较整齐,根系和输导组织都比湿生植物的发达,能抗御短期的干旱。叶片中有细胞间隙,没有完整的通气系统,不能长期在水涝环境中生活。
4 水生植物:它们的叶,特别是沉水叶不怕缺水,而问题在于如何获得它所需要的气体和光量,因为水中的气体和光量是不足的。沉水叶和旱生植物的叶,在结构上迥然不同,表现出植物界中叶的另一极端的类型。如眼子莱属的菹草的叶(见图)。
沉水叶的这些结构特征,就能很好地适应水中的生活。这是因为:
(1)表皮细胞壁薄,既然在水中,就能直接吸收水分和溶于水中的气体和盐类。水中光线一般较弱,水愈深,光线愈弱,表皮细胞含叶绿体,对于光的吸收和利用是极有利的。因此,沉水叶的表皮不仅是保护组织,也是吸收组织和同化组织(光合组织)。
(2)沉水叶的叶肉不发达,这是由于透入水中的光线较弱,结构内组织的层数少,就便于光的透入组织,有利于植物的生理活动。表皮细胞可向四周吸水,又进行光合作用。组织层数少,在这样的情况下,水和养分的运输就不成重要的问题,同时,随水漂荡,所需的支持力也小。因此,维管组织和机械组织就很不发达。
(3)气体的供应是沉水植物的一个很重要的问题。一般沉水植物,具发达的胞间隙所形成的通气组织,就是适应这种需要的结构。通气组织内,贮藏着气体可以供光合作用和呼吸作用一部分的需要,弥补吸收的不足。