CAM-kasvit: Selviytyminen autiomaassa

Kasvien kuivuustoleranssien takana on työssä useita mekanismeja, mutta yhdellä kasviryhmällä on tapa hyödyntää sitä, mikä antaa sille elää matalan veden olosuhteissa ja jopa kuivilla maailman alueilla, kuten autiomaassa. Näitä kasveja kutsutaan Crassulacean happojen metabolian kasveiksi tai CAM-kasveiksi. Yllättäen yli 5% kaikista verisuonikasvilajeista käyttää CAM: ia fotosynteesireittinään, ja muut voivat osoittaa CAM-aktiivisuutta tarvittaessa. CAM ei ole vaihtoehtoinen biokemiallinen variantti, vaan pikemminkin mekanismi, joka mahdollistaa tiettyjen kasvien selviytymisen kuivilla alueilla. Se voi itse asiassa olla ekologinen mukautuminen.

Esimerkkejä CAM-kasveista, edellä mainitun kaktus (perhe Cactaceae), lisäksi ananaksia (perhe Bromeliaceae), agave (perhe Agavaceae) ja jopa jotkut pelargoni (geraniumit). Monet orkideat ovat epifyytejä ja myös CAM-kasveja, koska ne luottavat ilmajuurtensa veden imeytymiseen.

CAM-kasvien löytäminen aloitettiin melko epätavallisella tavalla, kun roomalaiset havaitsivat jonkin kasvin Ruokavaliossaan käytetyt lehdet maistuivat katkerasta, jos sadot korjattiin aamulla, mutta eivät olleet niin katkeroita, jos korjattiin myöhemmin vuonna 2006 päivä. Benjamin Heyne -niminen tutkija huomasi saman vuonna 1815 maistellessaan

Muutama vuosi sitten sveitsiläinen tutkija nimeltä Nicholas-Theodore de Saussure kirjoitti kuitenkin kirjan nimeltä Uudelleenkeräys Chimiques sur la Vegetation (Kasvien kemiallinen tutkimus). Häntä pidetään ensimmäisenä tiedemiehenä, joka on dokumentoinut CAM: n esiintymisen kirjoitti vuonna 1804 että kaasunvaihtofysiologia kasveissa, kuten kaktus, poikkesi ohutlehtaisten kasvien fysiologiasta.

CAM - kasvit eroavat "tavanomaisista" kasveista (nimeltään C3-kasvit) miten he photosynthesize. Normaalissa fotosynteesissä glukoosia muodostuu hiilidioksidin (CO2), veden (H2O), valon ja entsyymin nimeltä Rubisco työskentelee yhdessä luomaan happea, vettä ja kaksi hiilimolekyyliä, jotka sisältävät kolme hiiltä (siis nimi C3). Tämä on itse asiassa tehoton prosessi kahdesta syystä: alhaiset hiilitasot ilmakehässä ja alhainen affiniteetti Rubiscolla hiilidioksidin suhteen. Siksi kasvien on tuotettava korkeita määriä Rubiscoa "tarttuakseen" niin paljon hiilidioksidia kuin pystyy. Happikaasu (O2) vaikuttaa myös tähän prosessiin, koska kaikki käyttämättömät Rubiscot hapettavat O2: lla. Mitä korkeammat happikaasutasot ovat laitoksessa, sitä vähemmän Rubiscoa on; siksi vähemmän hiiltä on rinnastettu ja muodostettu glukoosiksi. C3-kasvit käsittelevät tätä pitämällä stomata avoinna päivän aikana, jotta kerätään mahdollisimman paljon hiiltä, ​​vaikka ne voivat menettää paljon vettä (veren kautta).

Aavikon kasvit eivät voi jättää stomaattiaan auki päivän aikana, koska ne menettävät liian paljon arvokasta vettä. Kuivassa ympäristössä olevan kasvin on pidettävä kiinni kaikesta vedestä, jonka se pystyy! Joten sen on käsiteltävä fotosynteesiä eri tavalla. CAM-kasvien on avattava stomata yöllä, kun veden menetysmahdollisuudet vedenpinnan kautta ovat pienemmät. Kasvi voi silti ottaa hiilidioksidia yöllä. Aamulla hiilidioksidista muodostuu omenahappoa (muistatteko Heynen mainitun karvas maun?), Ja happo dekarboksyloidaan (hajoaa) CO2: ksi päivän aikana suljetuissa stomata-olosuhteissa. Sitten CO2 tehdään tarvittaviksi hiilihydraateiksi Calvin-sykli.

CAM: n yksityiskohtia, mukaan lukien sen evoluutiohistoria ja geneettinen perusta, tutkitaan edelleen. Elokuussa 2013 Illinoisin yliopistossa Urbana-Champaignissa pidettiin C4- ja CAM-kasvibiologian symposium. mahdollisuus käyttää CAM-kasveja biopolttoaineiden tuotannon raaka-aineisiin ja selvittää edelleen prosessin ja kehityksen CAM.