A növények szárazságtűrése mögött számos mechanizmus működik, de a növények egy csoportja rendelkezik vele kihasználni, amely lehetővé teszi, hogy alacsony vízviszonyok között éljen, és még a világ száraz régióiban is, mint például a sivatag. Ezeket a növényeket Crassulacean savcserét végző növényeknek vagy CAM növényeknek nevezzük. Meglepő módon az összes érrendszeri növényfaj több mint 5% -a használja a CAM-ot fotoszintézis útjaként, mások pedig szükség esetén mutathatnak CAM-aktivitást. A CAM nem alternatív biokémiai változat, hanem olyan mechanizmus, amely lehetővé teszi bizonyos növények számára az aszályos területeken való túlélést. Valójában ökológiai adaptáció lehet.
Például a CAM növényekre a fent említett kaktuszon (Cactaceae család) kívül az ananász (Bromeliaceae család), az agav (az Agavaceae család) és még néhány faj Muskátli (muskátlik). Sok orchidea epifiták és CAM növények is, mivel a víz felszívódásában a légi gyökerekre támaszkodnak.
A CAM növények története és felfedezése
A CAM növények felfedezését meglehetősen szokatlan módon kezdték meg, amikor a római emberek felfedezték ezt a növényt az étrendjükben használt levelek keserűek voltak, ha reggel betakarítottak, de nem voltak ennyire keserűek, ha később betakarították a nap. Egy Benjamin Heyne nevű tudós 1815-ben ugyanezt észlelte, amikor kóstolta Bryophyllum calycinum, egy növény a Crassulaceae családban (ezért erre a folyamatra a "Crassulaceánsav-anyagcserét" nevezik). Miért élelte a növényt, nem egyértelmű, mivel mérgező lehet, de nyilvánvalóan túlélt és ösztönözte a kutatást, hogy miért történt ez.
Néhány évvel korábban azonban egy svájci tudós, Nicholas-Theodore de Saussure nevű könyvet írt Recherches Chimiques sur la Vegetation Növények kémiai kutatása. Az első tudósnak tekintik, aki a CAM jelenlétét dokumentálta írta 1804-ben hogy a növények, például a kaktusz gázcseréjének fiziológiája különbözik a vékonylevelű növények gázcseréjének fiziológiájától.
Hogyan működik a CAM növények?
A CAM növények különböznek a "szokásos" növényektől ( C3 növények) hogyan fotoszintetizálnak. Normál fotoszintézis során glükóz képződik, amikor szén-dioxid (CO2), víz (H2O), fény és egy enzim A Rubisco együttműködik oxigén, víz és két szén molekula előállításában, amelyek mindegyike három szénatomot tartalmaz (tehát a C3 név). Ez valójában nem hatékony eljárás két okból: a légkör alacsony széntartalma és a Rubisco alacsony affinitása a CO2-hez. Ezért a növényeknek magas szintű Rubisco-t kell termelniük, hogy annyi szén-dioxidot "megragadjanak", amennyit csak tud. Az oxigéngáz (O2) szintén befolyásolja ezt a folyamatot, mivel a fel nem használt Rubisco-t O2 oxidálja. Minél magasabb az oxigéngázszint a növényben, annál kevesebb a Rubisco; ezért a kevesebb szén asszimilálódik és glükózzá alakul. A C3 növények ezzel foglalkoznak azzal, hogy megtartják stomata nyitva a nap folyamán, hogy a lehető legtöbb szén összegyűjtse, annak ellenére, hogy sok vizet veszítenek (transzpiráció útján) a folyamat során.
A sivatagi növények nem hagyhatják nyitva sztómájukat napközben, mert túl sok vizet veszítenek el. A száraz környezetben lévő növénynek meg kell tartania az összes vizet, amennyit csak képes! Tehát más módon kell foglalkoznia a fotoszintézissel. A CAM növényeknek éjjel ki kell nyitniuk a sztómát, amikor kevés esély van arra, hogy a víz elveszik a transzpiráció révén. A növény éjszaka is beveheti a CO2-t. Reggel az almasav képződik a CO2-ból (emlékszel a Heyne megemlített keserű ízére), és a savat zárt sztómás körülmények között a nap folyamán dekarboxilezzék (lebontják) CO2-ra. A szén-dioxidot ezután a szükséges szénhidrátokká alakítják Calvin ciklus.
Jelenlegi kutatás
A CAM finom részleteivel, beleértve evolúciós történetét és genetikai alapjait, még kutatásokat végeznek. 2013 augusztusában az Urbano-Champaign Illinois Egyetemen szimpóziumot tartottak a C4 és a CAM növénybiológiáról, amelynek címe: a CAM növények felhasználásának lehetősége a bioüzemanyag-előállítás alapanyagainak felhasználására, valamint a folyamat folyamatának és alakulásának további tisztázására BÜTYÖK.