光の獲得

植物がブドウ糖を生産するためには、十分な光エネルギーを取り込む必要があります。現代の植物の多くは、光を得ることに特化した葉を進化させています。葉の幅は、環境によってわずか数ミリのものから数十メートルに及ぶものまでです。太陽の光を奪い合うために、進化は葉をどんどん大きくし、背の高い植物を進化させてきました。これは、隣の植物の陰になるのを避けるために、根の構造や水や養分を運ぶためのメカニズムが汚染されるのを防ぐためです。

葉が大きくなると水分が失われやすくなるため、最も大きな葉は一般的に雨の多い環境の植物に見られます。最も乾燥した環境では、多肉植物の葉緑体は植物の茎の中にあり、蒸発を最小限に抑えます。太陽に対する葉の向きも、光の獲得に影響を与えます。特別に日当たりの良い環境では、水平方向に配置された葉は過剰な脱水症状に陥りやすいです。草原のような環境では、太陽が低い位置にあるときに葉を垂直に向けて光を取り込むことで、太陽のダメージを軽減できます。

また、植物の葉が茎に対してどのような位置にあるかによっても、光の取り込みを最適化することができます。茎の上での葉の配置をフィロタキシーと呼びます。茎の1つの位置から1枚の葉が出ている状態を「交互配列」といいます。植物の中には、2枚の葉が同じ場所から反対方向に出てくる反対性フィロタキシーを示すものもあります。また、茎の同じ位置から複数の葉が出てくる「渦巻き型フィロタキシー」もあります。植物ホルモンのオーキシンは、植物の茎から葉が出てくるパターンをコントロールしています。。

葉面積指数（Leaf Area Index, LAI）とは、光の取り込み効率を表す指標です。植物の葉の片側の水平面の面積を測定し、それを植物が覆っている水平な地面の面積で割ることで、比率を算出します。一般的には、LAIが大きいほど光の取り込み効率が高いことを示します。しかし、LAIが7以上になると、下葉の遮光や剪定が行われ、光の取り込みには追加の効果がないと考えられます。実際には、衛星画像を用いてLAIを測定することが多く、生態系の生産性を測るのに用いられています。