葉片面積也需要校正回歸?
葉片的形態在植物學研究中一直有舉足輕重的地位,舉凡葉片的長寬、質地、被毛或是葉脈等特徵,都是相當常用的特徵。雖然葉片常因生長於不同的環境而有較廣的形態變異,但考量其數量與取得的便利性,仍然是難以忽視的特徵來源之一。過去葉片的尺寸常以長、寬以及其比值來描述,但其實多數植物的葉片都是平面的結構,理論上可以直接比較面積,加上葉片的面積常反應植物的生態與生理活動的特性,所以是相當重要的功能性特徵 (functional trait) 之一。但其實實務上葉面積很少被描述,為什麼呢?
其實葉面積並非容易量測的特徵,因為葉子的形狀與尺寸變異相當大,難以用任何標準的形狀面積來計算。現階段若需要葉片面積的資料,常須使用葉面積儀掃描葉片得到,或是使用一般的平台式掃描器掃描後利用影像處理軟體 (如ImageJ) 求得,雖然這些方法可以獲得非常精準的葉面積值,但是在需要大量葉面積資訊的時候往往曠日費時而缺乏效率。所以科學家不斷的想要利用簡單的參數來快速的估計葉面積的值,過去曾有學者提出利用長X寬X2/3的方式來粗略的計算葉面積,但就像前面敘述的,葉片形狀的變異過大,難以由單一的參數來估計面積。
但仍有研究人員繼續研究利用這種方式來估算葉面積,以符合相關研究的使用。Schrader等研究者在今年發表的報告中,利用了144科780個分類群,一共3125片葉片,比較實際葉面積與長、寬、以及形狀的關係,提出葉面積的修正係數 (correction factor)。結果顯示,根據葉片的長、寬、形狀加上分裂的程度,研究人員利用一系列的修正係數,從羽狀缺刻 (pinnatisect) 的0.39至全緣扁圓形 (註)(oblate) 的0.79,來估算葉片的面積,並且適用於各種不同的葉片類型。和前人的研究不同的是,這個研究中的長、寬、形狀與分裂程度提供了明確的定義,使用者可以清楚的知道究竟該用哪個係數來計算,是本研究的創新之處。但本研究仍有其極限,在分裂的葉片中,不同的分裂程度嚴重影響了葉面積,導致這類的葉片無法正確被估計。此外,這個方法的目的在於快速的比較不同葉片的尺寸,但不建議應用於分類學或形態學等需要精確比較葉面積的場合。
註:本研究使用的形狀定義是根據Ellis et al. 2009. Manual of Leaf Architecture。
參考文獻:Schrader et al. 2021. Leaf size estimation based on leaf length, width and shape.