Kakteen absorbieren und speichern Kohlendioxid in der Nacht und warten dann bis zum Tag, um lichtabhängige Reaktionen durchzuführen. Bild von DGustafson.
Haben Sie jemals darüber nachgedacht, wie viel Wasser Sie an einem Tag brauchen? Oder wie viel Wasser die Pflanzen in einem Garten brauchen? Die meisten Menschen müssen mindestens einen halben Liter Wasser am Tag trinken, um gesund zu bleiben. Das sind etwa vier Liter Wasser in einer Woche. Manche Pflanzen brauchen sogar noch mehr als das. Der Mensch und viele Pflanzen, einschließlich der Früchte und des Gemüses, die wir essen, brauchen jeden Tag viel Wasser. Monatelang ohne Wasser auszukommen, scheint unmöglich.
Es gibt jedoch Pflanzen, die sich genau daran angepasst haben. Einige Kakteen zum Beispiel können monatelang ohne Regen überleben. Sie gedeihen in vielen Wüsten auf der ganzen Welt unter heißen, trockenen Bedingungen.
Was ist ein Kaktus?
Saguaro sind gut angepasst, um lange, trockene, heiße Sommer zu überleben. Bild von Miwasatoshi.
Kakteen (Plural für Kaktus) sind eine Art sukkulenter Pflanzen. Sukkulenten haben ein schwammartiges Inneres, das sehr viel Wasser speichert. Außerdem haben sie eine sehr dicke, wachsartige Epidermis, die die Außenseite der Pflanze bedeckt. Epidermis kommt von zwei Wörtern: „epi“ bedeutet bedecken und „dermis“ bedeutet Haut.
Sukkulenten haben normalerweise keine normalen Blätter wie Bäume. Stattdessen sind die Stacheln eines Kaktus seine Blätter. Im Gegensatz zu den Blättern von Bäumen, die Photosynthese betreiben, sind die Stacheln hart und scharf geworden, um sich vor Tieren zu schützen. Kakteen betreiben Photosynthese in der Epidermis, deshalb sieht die ganze Pflanze grün aus.
Leben ohne Wasser
Wenn es in der Wüste regnet, nehmen Kakteen schnell große Mengen Wasser über ihre Wurzeln auf. Das Innere eines Kaktus ist wie ein Schwamm, so dass er eine Menge Wasser aufnehmen kann. Einige Saguaro-Kakteen können sogar bis zu 907 Kilogramm Wasser aufnehmen. Mit diesem Wasser überleben die Kakteen in Trockenperioden ohne Regen.
Kakteen können monatelang ohne Wasser auskommen, weil sie für die Photosynthese nur sehr geringe Wassermengen benötigen. Pflanzen verlieren viel Wasser, wenn sie ihre Spaltöffnungen öffnen, um Kohlendioxid für die Photosynthese zu gewinnen, besonders in heißen, trockenen Wüsten. Kakteen verlieren weniger Wasser, wenn sie ihre Spaltöffnungen nur nachts öffnen. Nachts ist es kühler und nicht so trocken, was bedeutet, dass weniger Wasser aus der Pflanze verdunstet.
Das meiste Kohlendioxid gelangt durch Spaltöffnungen in die Pflanzen, die winzige Öffnungen sind, die von Zellen bewacht werden. Die meisten Spaltöffnungen befinden sich in den Blättern der Pflanzen. Klicken Sie hier, um mehr zu erfahren.
Atmung in der Nacht
Auch wenn Kakteen das Kohlendioxid, das sie brauchen, in der Nacht bekommen, braucht die Photosynthese immer noch das Sonnenlicht. Kakteen speichern das Kohlendioxid, das sie während der Nacht aufnehmen, in ihren Zellen in Form einer Chemikalie namens Apfelsäure.
Bei CAM-Pflanzen wird Kohlendioxid nur nachts gesammelt, wenn sich die Spaltöffnungen öffnen. Klicken Sie für weitere Details.
Während des Tages wird die Apfelsäure wieder in Kohlendioxid umgewandelt. Wenn die Sonne scheint, können die Lichtreaktionen Energie für den Calvin-Zyklus erzeugen und das Kohlendioxid kann in Zucker umgewandelt werden. Diese Art der Photosynthese wird als Crassulaceen-Säurestoffwechsel bezeichnet, da das Kohlendioxid nachts als Säure gespeichert wird.
Während Biologen die Photosynthese in Pflanzen weiter untersuchen, erfahren sie, dass mehr Pflanzen als nur Kakteen CAM nutzen. So können einige Pflanzen CAM ein- und ausschalten. Einige Wasserpflanzen nutzen sogar die CAM-Photosynthese. CAM-Pflanzen sind auf der ganzen Welt zu finden und stellen eine wichtige Anpassung der Pflanzen an ihre Umwelt dar, wenn entweder Wasser oder Kohlendioxid knapp sind.
Bilder über Wikimedia Commons. Bild der Eispflanze von Frank Vincentz.
Blattquerschnitt und Hell-Dunkel-Zyklus von Sabine Deviche.