サボテンは夜間に二酸化炭素を吸収して貯蔵し、昼間まで待って光依存性の反応を完了させます。 Image by DGustafson.

1日に必要な水の量について考えたことがありますか？ あるいは、庭の植物にどれだけの水が必要でしょうか。 ほとんどの人は、健康を維持するために、1日に少なくとも1/2ガロンの水を飲まなければなりません。 1週間では約4ガロンの水を飲むことになります。 植物によっては、それ以上必要なものもあります。 人間も、私たちが食べる野菜や果物も、多くの植物も、毎日たくさんの水を必要としているのです。 何カ月も水を飲まないでいることは不可能に思える。

しかし、一部の植物はそのように適応している。 たとえば、雨が降らなくても何カ月も生き延びることができるサボテンがあります。

サボテンとは

サグアロは、長く乾いた暑い夏の季節を生き抜くためにうまく適応している。 Image by Miwasatoshi.

サボテン（cactusは複数形）は、多肉植物の一種である。 多肉植物は、内部がスポンジのようになっていて、たくさんの水を蓄えることができます。 また、植物の外側には非常に厚い、ワックス状の表皮が覆っています。 表皮は2つの言葉からきています。 「

多肉植物には、ふつう木のような葉はありません。 その代わり、サボテンのトゲが葉になっています。 光合成をする樹木の葉とは異なり、動物から身を守るためにトゲは硬く鋭くなっている。

水なしで生きる

砂漠で雨が降ると、サボテンはすぐに根から大量の水を取り込む。 サボテンの内部はスポンジのようになっていて、大量の水を蓄えることができる。 サワロサボテンの中には、907kgもの水を蓄えることができるものもある。

サボテンは、光合成をするためにごく少量の水を必要とするので、雨が降らない乾季にはこの水を飲んで生きています。 植物は光合成に必要な二酸化炭素を得るために気孔を開けると、特に高温で乾燥した砂漠では大量の水を失います。 サボテンは、夜間だけ気孔を開くことで、水分の損失を少なくしているのです。 384>

ほとんどの二酸化炭素は、細胞によって守られた小さな開口部である気孔を通して植物に入る。 ほとんどの気孔は植物の葉で見つかります。 詳しくはこちら

夜の呼吸

サボテンは夜間に必要な二酸化炭素を得るとはいえ、光合成には日光が必要です。 サボテンは、夜間に取り込んだ二酸化炭素をリンゴ酸という化学物質の形で細胞に蓄えます。

CAM植物では、二酸化炭素は気孔が開く夜間にだけ集められます。 詳しくはこちら

日中はリンゴ酸を二酸化炭素に戻す。 太陽が照っていれば、光反応によってカルビンサイクルのエネルギーを作り出し、二酸化炭素を糖に変えることができるのです。 このような光合成は、夜間に二酸化炭素を酸として貯蔵することから、クラッスラサン酸代謝として知られている。

生物学者が植物の光合成の研究を続けるにつれ、サボテン以外にもCAMを使っている植物があることが分かってきている。 例えば、いくつかの植物はCAMのオンとオフを切り替えることができます。 水生植物の中にもCAM光合成を行うものがある。 CAM植物は世界中で見られ、水か二酸化炭素のどちらかが不足したときの環境への、植物の重要な適応を示しています。 アイスプラントのイメージ：Frank Vincentz.
葉の断面図と明暗サイクル（Sabine Deviche氏）

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