Kaktukset imevät ja varastoivat hiilidioksidia yöllä ja odottavat sitten valosta riippuvaisten reaktioiden loppuunsaattamista päivällä. Kuva: DGustafson.

Oletko koskaan ajatellut, kuinka paljon vettä tarvitset päivässä? Tai kuinka paljon vettä puutarhan kasvit tarvitsevat? Useimpien ihmisten on juotava vähintään puoli litraa vettä päivässä pysyäkseen terveenä. Se on noin neljä gallonaa vettä viikossa. Jotkut kasvit tarvitsevat vielä enemmän. Ihmiset ja monet kasvit, myös syömämme hedelmät ja vihannekset, tarvitsevat paljon vettä joka päivä. Kuukausien viettäminen ilman vettä tuntuu mahdottomalta.

Jotkut kasvit ovat kuitenkin sopeutuneet tekemään juuri niin. Esimerkiksi jotkut kaktukset voivat selviytyä kuukausia ilman sadetta. Ne viihtyvät monilla aavikoilla ympäri maailmaa kuumissa ja kuivissa olosuhteissa.

Mikä on kaktus?

Saguarot ovat sopeutuneet hyvin selviytymään pitkistä, kuivista ja kuumista kesäkausista. Kuva: Miwasatoshi.

Kaktukset (monikossa kaktus) ovat meheviä kasveja. Sukkulenteilla on sienimäinen sisus, joka varastoi paljon vettä. Kasvin ulkopintaa peittää myös hyvin paksu, vahamainen epidermis. Epidermis tulee kahdesta sanasta: ”epi” tarkoittaa peittävää ja ”dermis” tarkoittaa ihoa.

Sukkulenteilla ei yleensä ole tavallisia lehtiä kuten puilla. Sen sijaan kaktuksen piikit ovat niiden lehtiä. Toisin kuin fotosynteesiä tekevien puiden lehdet, piikit ovat muuttuneet koviksi ja teräviksi suojautuakseen eläimiltä. Kaktukset fotosyntetisoivat epidermiksessä, minkä vuoksi koko kasvi näyttää vihreältä.

Elämää ilman vettä

Kun aavikolla sataa, kaktukset ottavat nopeasti suuria määriä vettä juuriensa kautta. Kaktuksen sisus on kuin pesusieni, joten siihen mahtuu valtavasti vettä. Joihinkin saguarokaktuksiin mahtuu jopa 907 kiloa vettä. Kaktukset selviytyvät tästä vedestä kuivina kausina ilman sadetta.

Kaktukset elävät kuukausia ilman vettä, koska ne tarvitsevat hyvin pieniä määriä vettä fotosynteesiin. Kasvit menettävät paljon vettä, kun ne avaavat solukkonsa saadakseen hiilidioksidia fotosynteesiä varten, erityisesti kuumilla, kuivilla aavikoilla. Kaktukset menettävät vähemmän vettä, koska ne avaavat solukkonsa vain öisin. Yö on viileämpi ja vähemmän kuiva, mikä tarkoittaa, että kasvista haihtuu vähemmän vettä.

Suurin osa hiilidioksidista pääsee kasvien sisään stomata-aukkojen kautta, jotka ovat pieniä solujen vartioimia aukkoja. Useimmat stomata-aukot sijaitsevat kasvien lehdissä. Klikkaa lisätietoja.

Hengitys yöllä

Vaikka kaktukset saavat tarvitsemansa hiilidioksidin yöllä, fotosynteesi tarvitsee silti auringonvaloa. Kaktukset varastoivat yön aikana ottamansa hiilidioksidin soluihinsa kemikaalina, jota kutsutaan omenahapoksi.

CAM-kasveissa hiilidioksidia kerääntyy vain yöllä, kun stomata avautuu. Klikkaa lisätietoja.

Päivän aikana omenahappo muuttuu takaisin hiilidioksidiksi. Kun aurinko paistaa, valoreaktiot voivat tuottaa energiaa Calvinin kiertoa varten ja hiilidioksidi voidaan muuntaa sokereiksi. Tätä fotosynteesityyppiä kutsutaan Crassulacean Acid Metabolismiksi, koska hiilidioksidi varastoituu yöllä hapoksi.

Kun biologit jatkavat kasvien fotosynteesin tutkimista, he oppivat, että useammat kasvit kuin vain kaktukset käyttävät CAM:ää. Jotkut kasvit voivat esimerkiksi kytkeä CAM:n päälle ja pois. Muutamat vesikasvit käyttävät jopa CAM-fotosynteesiä. CAM-kasveja esiintyy kaikkialla maailmassa, ja ne osoittavat kasvien tärkeän sopeutumisen ympäristöönsä silloin, kun joko vesi tai hiilidioksidi on vähissä.

Kuvat Wikimedia Commonsin kautta. Jääkasvin kuva: Frank Vincentz.
Lehden poikkileikkaus ja valon ja pimeyden kierto, kuvaaja Sabine Deviche.