Kaktusy absorbują i magazynują dwutlenek węgla w nocy, a następnie czekają do dnia, aby zakończyć reakcje zależne od światła. Image by DGustafson.

Czy kiedykolwiek zastanawiałeś się, ile wody potrzebujesz w ciągu dnia? Albo ile wody potrzebują rośliny w ogrodzie? Większość ludzi musi wypić co najmniej pół galona wody dziennie, aby zachować zdrowie. W ciągu tygodnia to około czterech galonów wody. Niektóre rośliny potrzebują nawet więcej. Ludzie i wiele roślin, w tym owoce i warzywa, które spożywamy, potrzebują dużej ilości wody każdego dnia. Przejście miesięcy bez wody wydaje się niemożliwe.

Jednakże niektóre rośliny przystosowały się do tego. Na przykład, niektóre kaktusy mogą przetrwać miesiące bez deszczu. Rozwijają się one na wielu pustyniach na całym świecie w gorących, suchych warunkach.

Czym jest kaktus?

Saguaro są dobrze przystosowane do przetrwania przez długie, suche, gorące sezony letnie. Image by Miwasatoshi.

Kaktusy (liczba mnoga dla kaktusów) są rodzajem roślin sukulentowych. Sukulenty mają wnętrze podobne do gąbki, które przechowuje dużo wody. Istnieje również bardzo gruby, woskowy naskórek pokrywający zewnętrzną część rośliny. Epiderma pochodzi od dwóch słów: „epi” oznacza pokrycie, a „dermis” oznacza skórę.

Sukulenty zwykle nie mają normalnych liści jak drzewa. Zamiast tego, kolce na kaktusie są ich liście. W przeciwieństwie do liści drzew, które fotosyntetyzują, kolce stały się twarde i ostre dla ochrony przed zwierzętami. Kaktusy fotosyntetyzują w epidermie, dlatego cała roślina wygląda na zieloną.

Życie bez wody

Gdy na pustyni pada deszcz, kaktusy szybko pobierają duże ilości wody przez korzenie. Wnętrze kaktusa jest jak gąbka, więc może pomieścić mnóstwo wody. W rzeczywistości niektóre kaktusy saguaro mogą pomieścić do 2000 funtów (907 kilogramów) wody. Kaktusy przetrwać z tej wody podczas suchych okresów bez deszczu.

Kaktusy żyć przez miesiące bez wody, ponieważ potrzebują bardzo małe ilości wody, aby zrobić fotosyntezę. Rośliny tracą dużo wody, gdy otwierają swoje stomaty, aby uzyskać dwutlenek węgla do fotosyntezy, zwłaszcza w gorących, suchych pustyniach. Kaktusy tracą mniej wody, otwierając swoje stomata tylko w nocy. Noc jest chłodniejsza i nie tak sucha, co oznacza, że mniej wody wyparuje z rośliny.

Większość dwutlenku węgla wchodzi do roślin przez stomaty, które są maleńkimi otworami strzeżonymi przez komórki. Większość stomatów znajduje się w liściach roślin. Kliknij, aby uzyskać więcej szczegółów.

Oddychanie nocą

Nawet jeśli kaktusy otrzymują dwutlenek węgla, którego potrzebują w nocy, fotosynteza nadal potrzebuje światła słonecznego. Kaktusy przechowują dwutlenek węgla, który pobierają w nocy w swoich komórkach w postaci substancji chemicznej zwanej kwasem jabłkowym.

W roślinach CAM, dwutlenek węgla jest zbierany tylko w nocy, kiedy otwierają się aparaty szparkowe. Kliknij, aby uzyskać więcej szczegółów.

W ciągu dnia, kwas jabłkowy jest przekształcany z powrotem w dwutlenek węgla. Gdy świeci słońce, reakcje świetlne mogą wytworzyć energię dla cyklu Calvina, a dwutlenek węgla może zostać przekształcony w cukry. Ten typ fotosyntezy jest znany jako Crassulacean Acid Metabolism z powodu przechowywania dwutlenku węgla w nocy jako kwas.

Jak biolodzy nadal badać fotosyntezę w roślinach, uczą się, że więcej roślin niż tylko kaktusy używać CAM. Na przykład, niektóre rośliny mogą włączać i wyłączać CAM. Kilka roślin wodnych nawet używa fotosyntezy CAM. Rośliny CAM występują na całym świecie i demonstrują ważną adaptację roślin do ich środowiska, gdy brakuje wody lub dwutlenku węgla.

Obrazy przez Wikimedia Commons. Zdjęcie rośliny lodowej autorstwa Franka Vincentza.
Przekrój liścia i cykl Światło / Ciemność autorstwa Sabine Deviche.