¿Por qué las hojas de los árboles tienen formas tan variadas?

Hace unas semanas, tras un paseo por los bosques, escribí un artículo sobre el misterio de la diversidad de los árboles forestales. A lo largo del camino, encontré una docena de especies que compartían el mismo hábitat y aparentemente competían por los mismos recursos, principalmente el acceso a la luz solar. El principio ecológico establece que una especie debe ganar en esta competición y desplazar a todas las demás, pero los árboles no parecían haber leído ningún libro de texto de ecología.

En mi ensayo también mencioné otras tres cuestiones que me molestaban de los árboles. En el siguiente artículo, quiero profundizar un poco más en estas tres cuestiones.
Pregunta 1: ¿Por qué las hojas de los árboles tienen formas tan variadas?
Arriba: roble blanco (Quercus alba), roble rojo (Quercus rubra), roble de montaña (Quercus palustris), arce de azúcar (Acer saccharum). Abajo: Caria ovata (Carya ovata), Abedul cerezo (Betula lenta). Todos los especímenes se recogieron a lo largo del Robert Frost Trail en Amherst, Massachusetts, en árboles separados por no más de cien metros.

Los botánicos disponen de un complejo vocabulario para describir la forma de las hojas: en forma de corazón (como el corazón de una tarjeta de San Valentín), en forma de cuña, en forma de espada, en forma de flecha, lanceoladas, lanceoladas invertidas, en forma de dedo (las hojas se extienden como dedos), en forma de guitarra, en forma de brote, dentadas, en forma de pala. Y esta lista no es en absoluto exhaustiva.

Steven Vogel, en su libro de 2012 The Life of a Leaf (La vida de una hoja), enumera muchos factores y fuerzas que pueden influir en la forma de las hojas. Por ejemplo, las hojas no pueden ser demasiado pesadas o romperán el peciolo. Por otro lado, no deben ser demasiado frágiles y finos, pues de lo contrario el viento los destrozaría. Además, las hojas no deben crear demasiada resistencia aerodinámica, pues de lo contrario todo el árbol podría caerse durante una tormenta.

La principal tarea de una hoja es la fotosíntesis: obtener la luz del sol, combinar moléculas de dióxido de carbono y agua y sintetizar carbohidratos. El cumplimiento efectivo de esta tarea impone restricciones adicionales a la estructura de la hoja. Siempre que sea posible, la hoja debe girar su superficie hacia el sol, maximizando el flujo de fotones absorbidos. Pero el control de la temperatura también es importante; el sistema de biosíntesis detiene su trabajo si la hoja está demasiado caliente o demasiado fría.

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