ინფორმაცია

CAM მცენარეები: გადარჩენა უდაბნოში

CAM მცენარეები: გადარჩენა უდაბნოში

მცენარეებში გვალვის შემწყნარებლობის უკან მუშაობის მრავალი მექანიზმი არსებობს, მაგრამ მცენარეების ერთ ჯგუფს აქვს საშუალება გამოიყენოს ის, რაც საშუალებას მისცემს მას ცხოვრება დაბალ წყლის პირობებში და თუნდაც მსოფლიოს მშრალ რაიონებში, როგორიცაა უდაბნო. ამ მცენარეთა ეწოდება Crassulacean მჟავა მეტაბოლიზმის მცენარეები, ან CAM მცენარეები. გასაკვირია, რომ სისხლძარღვთა მცენარეთა ყველა სახეობის 5% -ზე მეტი იყენებენ CAM- ს, როგორც მათი ფოტოსინთეზური გზა და სხვები შეიძლება საჭიროების შემთხვევაში აჩვენონ CAM- ის მოქმედებას. კამერა არ არის ბიოქიმიური ალტერნატიული ვარიანტი, არამედ მექანიზმი, რომელიც საშუალებას აძლევს გარკვეულ მცენარეთა გადინებას გვალვარე ადგილებში. ეს, ფაქტობრივად, შეიძლება იყოს ეკოლოგიური ადაპტაცია.

CAM მცენარეების ნიმუშები, გარდა ზემოხსენებული კაქტებისა (ოჯახი Cactaceae), არის ანანასი (ოჯახი Bromeliaceae), აგავა (ოჯახი Agavaceae), და კიდევ ზოგიერთი სახეობის პელარგონიუმი (გერანიუმები). ბევრი ორქიდეა არის ეპიფიტები და ასევე CAM მცენარეები, რადგან ისინი წყლის ათვისებისთვის ეყრდნობიან მათ აეროვან ფესვებს.

CAM მცენარეების ისტორია და აღმოჩენა

CAM მცენარეების აღმოჩენა საკმაოდ უჩვეულო გზით დაიწყო, როდესაც რომაელებმა დაადგინეს, რომ დიეტის დროს გამოყენებული მცენარეების ზოგიერთი ფოთოლი მწარე გემოთი გამოირჩეოდა, თუ დილით მოსავალს იღებდით, მაგრამ არც ისე მწარე იყო, თუ მოგვიანებით მოსავალს. მეცნიერმა, სახელად ბენჯამინ ჰეინმა, იგივე რამ შეამჩნია 1815 წელს, გასინჯვის დროს Bryophyllum calycinum, მცენარე Crassulaceae ოჯახში (აქედან გამომდინარე, ამ პროცესის სახელწოდება "Crassulacean მჟავა მეტაბოლიზმი"). რატომ ჭამა იგი მცენარე, ჯერჯერობით უცნობია, რადგან ეს შეიძლება იყოს შხამიანი, მაგრამ ის აშკარად გადარჩა და სტიმულირება გამოიკვლია იმის თაობაზე, თუ რატომ ხდებოდა ეს.

რამდენიმე წლით ადრე, შვეიცარიელმა მეცნიერმა, სახელად ნიკოლას-თეოდორ დე სოუსურმა დაწერა წიგნი, სახელწოდებით აღადგენს Chimiques sur la Vegetation (მცენარეების ქიმიური კვლევა). იგი განიხილება, როგორც პირველი მეცნიერი, რომელმაც CAM- ის არსებობა დაადასტურა, რადგან მან 1804 წელს დაწერა, რომ მცენარეებში, როგორიცაა კაქტუსი, გაზის გაცვლის ფიზიოლოგია განსხვავდებოდა თხელი ფოთლოვან მცენარეებში.

როგორ მუშაობენ CAM მცენარეები

CAM მცენარეები განსხვავდება "რეგულარული" მცენარეებისგან (ე.წ. C3 მცენარეები), თუ როგორ ფოტოსინთეზირებენ ისინი. ნორმალურ ფოტოსინთეზში, გლუკოზა წარმოიქმნება, როდესაც ნახშირორჟანგი (CO2), წყალი (H2O), მსუბუქი და ფერმენტი მოუწოდა რუბიკოს, რომ ერთად იმუშაონ ჟანგბადის, წყლისა და ორი ნახშირბადის მოლეკულის შესაქმნელად, რომლებიც შეიცავს თითოეულ ნახშირბადს თითოეულში (აქედან გამომდინარე, სახელწოდება C3). . ეს, ფაქტობრივად, არაეფექტური პროცესია ორი მიზეზის გამო: ატმოსფეროში ნახშირბადის დაბალი დონე და დაბალი თანაფარდობა რუბიკოსთან აქვს CO2. ამრიგად, მცენარეებმა უნდა აწარმოონ რუბიკოსის მაღალი დონე, რათა მაქსიმალურად მიიღონ CO2. ჟანგბადის გაზი (O2) ასევე გავლენას ახდენს ამ პროცესზე, რადგან ნებისმიერი გამოუყენებელი რუბიქოქსი ჟანგდება O2- ით. რაც უფრო მაღალია ჟანგბადის გაზის დონე მცენარეში, მით უფრო ნაკლებია რუბისკო; შესაბამისად, ნაკლები ნახშირბადის ასიმილაცია ხდება და გლუკოზაში გადადის. C3 მცენარეები ამ საქმეს გაუმკლავდებიან დღის განმავლობაში გახსნილია მათი სტომატოლოგიის გახსნის მიზნით, რაც შეიძლება მეტი ნახშირბადის შეგროვება, მიუხედავად იმისა, რომ ამ პროცესში მათ შეუძლიათ ბევრი წყლის დაკარგვა (გადანერგვის გზით).

უდაბნოში მყოფი მცენარეები დღის განმავლობაში არ შეუძლიათ დატოვონ თავიანთი სტომატოლოგია ღია, რადგან ისინი ძალიან კარგ წყალს დაკარგავენ. მშრალ გარემოში მყოფ მცენარეს უნდა ჰქონდეს წყალი, რაც მას შეუძლია! ასე რომ, იგი ფოტოსინთეზს სხვაგვარად უნდა გაუმკლავდეს. CAM მცენარეთა სჭირდება გახსნას stomata ღამით, როდესაც ნაკლებია წყლის დაკარგვის შესაძლებლობა. მცენარეს CO2– ს მიღება ჯერ კიდევ შეუძლია ღამით. დილით, მჟავას მჟავა წარმოიქმნება CO2– დან (გახსოვდეთ მწარე გემოვნების შესახებ, რომელიც Heyne არის ნახსენები?), და მჟავა დეკარბოქსილირდება (იშლება), რათა CO2– ს, დღის განმავლობაში დახურულ სტომატოლოგიურ პირობებში. CO2 შემდეგ კალვინის ციკლის საშუალებით ხდება საჭირო ნახშირწყლებში.

მიმდინარე კვლევა

კვლევები ჯერ კიდევ ხორციელდება CAM- ის შესანიშნავი დეტალების შესახებ, მათ შორისაა ევოლუციური ისტორია და გენეტიკური საფუძველი. 2013 წლის აგვისტოში, ილინოისის უნივერსიტეტში Urbana-Champaign- ში გაიმართა სიმპოზიუმი C4 და CAM მცენარეთა ბიოლოგიის შესახებ, სადაც საუბარი იყო CAM მცენარეთა გამოყენების შესახებ ბიოფერმული საწვავის საწვავის შესანახი საშუალებებისა და CAM- ის პროცესის და ევოლუციის კიდევ უფრო გაღრმავების შესაძლებლობის შესახებ.