Kenapa kaktus tidak kering

Kenapa kaktus tidak kering

Kirill Stasevich
"Sains dan Kehidupan" №12, 2016

Foto oleh Natalia Domrina

Apa yang kita tahu tentang cacti? Bahawa mereka mempunyai duri, mereka mempunyai batang tebal dan mereka tumbuh di padang pasir. Kedua-dua duri, dan ketebalan, dan habitat dihubungkan di antara mereka. Jelas sekali, tumbuhan yang hidup di dalam iklim yang panas dan kering perlu belajar bagaimana untuk mengimbangi kekurangan air, dan salah satu daripada penyelesaiannya adalah untuk menyimpannya di dalamnya, sebab itu diperlukan batang tebal, berair.

Tetapi dalam haba banyak air hilang, dan seluruh kelembapan dapat dikeringkan. Secara umum, transpirasi (apa yang dipanggil penyejatan air oleh tumbuhan) adalah proses yang sangat penting. Daun penyejatan lembap memainkan peranan pam: mereka mencipta daya sedutan yang menyebabkan air dengan larutan menaikkan akar dan vesel. Walau bagaimanapun, jika tumbuhan jatuh untuk hidup dalam keadaan haba tetap dan kemarau, penyejatan lebih baik entah bagaimana perlahan. Untuk melakukan ini, anda boleh menyingkirkan daun, dengan itu mengurangkan permukaan pengewapan. Cacti berbuat demikian: daun mereka berubah menjadi duri, dan fungsi fotosintesis dari daun diambil alih oleh batang. Anda boleh meningkatkan "kulit" anda sendiri: untuk menyediakan sel lapisan luar (epidermis) dengan rambut dan kutikula lilin tebal.Ia lebih sukar untuk air menembusi lapisan lilin ke luar, manakala rambut melemahkan aliran udara secara langsung berhampiran permukaan batang, yang juga mengurangkan kehilangan lembapan. Tetapi cacti mempunyai satu lagi trik yang licik, yang dikaitkan dengan kaedah fotosintesis mereka dan yang juga membolehkan anda menjimatkan air, meskipun haba tetap dan kemarau sekitar.

Foto oleh Natalia Domrina

Fotosintesis merujuk kepada proses pembentukan bahan organik daripada karbon dioksida dan air menggunakan tenaga cahaya matahari. Pada mulanya, tenaga foton cahaya dengan bantuan molekul penuaian cahaya yang kompleks dan kompleks molekul yang mengandungi klorofil disimpan di dalam sebatian kimia khas (pada peringkat ini bahawa air diperlukan, dari mana oksigen diperolehi sebagai produk sampingan), dan kemudian dengan bantuan sel mensintesis organik bahan. Fotosintesis mempunyai jenis yang agak menarik: contohnya, beberapa bakteria mampu melakukan fotosintesis anoksigenik, di mana oksigen tidak terbentuk. Fotosintesis oksigen "Normal" adalah wujud dalam tumbuh-tumbuhan, alga dan cyanobacteria.

Jadi, sel tumbuhan memerlukan cahaya, air dan karbon dioksida untuk membuat molekul glukosa. Air berasal dari tanah melalui akar dan sistem kapal, karbon dioksida dari udara. Tetapi kilang itu tidak mempunyai mulut atau paru-paru untuk menyedut CO.2. Pertukaran gas dengan alam sekitar dilakukan melalui stomata – liang khusus di permukaan daun dan batang, dikelilingi oleh sel penjaga.

Stomata terbuka dan rapat, mengawal penyejatan kelembapan dan pernafasan tumbuhan

Stomata ini memberikan sumbangan penting kepada penyejatan air, dan dalam haba mereka perlu ditutup sepanjang masa. Tetapi bagaimana untuk mendapatkan karbon dioksida untuk fotosintesis? Dan ini bukan satu-satunya masalah yang dikaitkan dengan fotosintesis dalam iklim panas. Enzim fotosintesis utama yang dipanggil "ribulozobisfosfatkarboksilaza" (atau RuBisk), yang tugasnya adalah untuk menambahkan karbon dari karbon dioksida ke molekul gula yang semakin meningkat, mula berfungsi pada arah yang bertentangan pada suhu tinggi, iaitu untuk memecah gula separuh sintetik. Dalam kes ini, sel perlu kembali dan mengulang kerja yang telah dilakukan, secara semulajadi, dengan tenaga yang tidak perlu.Oleh itu, kecekapan fotosintesis dengan kenaikan suhu jatuh secara dramatik. Ini boleh dielakkan dengan meningkatkan kepekatan CO dalam helaian.2 – maka enzim dengan kelebihan bahan mentah karbon dioksida akan mensintesis karbohidrat. Tetapi bagaimana untuk melakukannya?

Tahap fotosintesis CAM berjalan pada waktu yang berbeza pada hari tersebut. Pada waktu malam, CO menembusi tumbuh-tumbuhan melalui stomata terbuka.2, yang melekat pada asid organik yang dibentuk oleh pecahan karbohidrat. Terdiri daripada asid CO2 ia berkumpul di gelembung-vacuole khas sehingga pagi, dan dengan kedatangan cahaya matahari, ia meninggalkan komposisi asid dan pergi ke kloroplas, di mana enzim kitaran fotosintesis Calvin mensintesis karbohidrat darinya

Cacti lakukan ini: mereka membuka stomata pada waktu malam dan menyerap karbon dioksida, tetapi mereka tidak memulakannya dalam pengeluaran glukosa – tidak ada cahaya. CO2 ia disimpan dalam vesicle membran khas membran di dalam sel. Ia tidak disimpan di sini dalam bentuk tulen, tetapi melekat pada molekul perantara, yang kemudian bertahan beberapa transformasi lagi. Hasilnya adalah asam malik. Tetapi di sini datang hari ini, dan asid malik dihantar dari vakuola ke sitoplasma, di mana CO dibelah daripadanya2, – kini ia boleh memasuki kitaran tindak balas fotosintesis yang bekerja dari cahaya. Kilang itu tidak lagi perlu membuka stomata, kerana anda boleh menggunakan karbon dioksida yang disimpan semalaman, yang bermaksud anda boleh menyimpan banyak pada penyejatan air. Di samping itu, nisbah CO2 dan O2 Oleh kerana rizab, ia beralih kepada yang pertama, oleh itu, enzim fotosintesis akan berfungsi ke arah pelekatan atom karbon ke molekul gula yang semakin meningkat, dan bukannya memecahnya dengan oksigen.

Pengumpulan cacti di Kebun Raya Kebangsaan mereka. N. N. Grishko (Kiev, Ukraine). Gambar oleh Vitaly Pirozhkova

Ini jenis fotosintesis, apabila membetulkan CO2 dan penggunaannya dalam tindak balas fotosintesis dipisahkan dalam masa yang dipanggil CAM-photosynthesis. CAM bermaksud Metabolisme asid Crassu-laceae: di sini asid – asid ke mana karbon dioksida yang disimpan ditukar, dan Crassula-ceae, atau paru-paru, adalah nama keluarga tumbuh-tumbuhan di mana mereka mula-mula menemui apa-apa jalan metabolisme. Tetapi pinggul dan kaktus bukanlah satu-satunya yang menggunakannya. CAM-photosynthesis didapati dalam nanas dan wakil-wakil bromeliads lain, dalam beberapa labu, lada, geranium, dan sebilangan keluarga lain, dalam kira-kira 9000 spesies secara total. Biasanya ini adalah tumbuhan yang perlu hidup dalam iklim panas dan kering.Tetapi bukan sahaja: CAM-photosynthesis juga menggunakan spesies yang hidup di dalam air, misalnya, hemisfera, anak panah, dan sebagainya. Tiada pertentangan di sini: tumbuhan akuatik perlu menyelesaikan masalah yang sama seperti mereka yang terpaksa menahan haba. Walaupun terdapat banyak CO terlarut dalam air.2, ia berlainan di dalamnya lebih perlahan daripada udara, sehingga di sebelah tumbuhan yang secara aktif menyerap karbon dioksida, ia akan kekurangan kronik. Keluar – kumpulkan CO2 bukan sahaja pada siang hari, tetapi juga pada waktu malam, dan kerana tidak mungkin untuk berfoto pada waktu malam, karbon dioksida yang ditangkap mesti disimpan. Dan fotosintesis CAM-jenis hanya membolehkan anda membuat stok "karbon dioksida".

Akhir sekali, marilah kita kembali ke tumbuh-tumbuhan tahan panas. Mekanisme CAM membolehkan anda menyimpan air sebanyak mungkin, tetapi jika anda menganggarkan jumlah produk siap dan tenaga yang dibelanjakan untuknya, ia kurang efisien daripada jenis fotosintesis yang lain. Jadi beberapa jenis CAM menggunakannya hanya seperti yang diperlukan. Tetapi di sampingnya, terdapat satu lagi jenis fotosintesis, yang membolehkan hari untuk dipeliharakira-kirabahagian stomata terbesar ditutup. Dalam kes ini, tindak balas fotosintesis berlaku di sel-sel daun dalam yang mengelilingi vena-vesel.Sel-sel yang mendekati permukaan, pertama, menggunakan tenaga cahaya untuk menghasilkan bahan api untuk sintesis karbohidrat, dan kedua, mereka menangkap karbon dioksida dan melampirkannya ke molekul pertengahan. Molekul asid dan tenaga yang dihasilkan langsung masuk ke dalam lembaran, di mana CO2 terputus dari pembawa asid dan memasuki kitaran sintetik. Laluan ini dipanggil C4– fotosintesis, dan, seperti yang kita lihat, adalah serupa dengan CAM, hanya di sini penentuan karbon dioksida dan penggunaannya dalam sintesis tidak dibahagikan pada masa, antara malam dan siang, tetapi di angkasa, di antara sel-sel yang berbeza.

Maksud C4– fotosintesis untuk mengangkut CO2 di dalam tisu dalaman daun, di mana kepekatan oksigen rendah. Kami ingat bahawa apabila suhu meningkat, enzim RuBISCO mula bekerja ke arah yang lebih bertentangan, iaitu untuk memecahkan produk-produk intermediate fotosintesis dengan bantuan oksigen. Tetapi jika terdapat sedikit oksigen, enzim akan berfungsi di arah sintetik yang betul. Sebaliknya, C4– laluan itu membolehkan untuk mengurangkan penyejatan air melalui stomata: pada masa yang paling hangat hari ini, tumbuhan boleh menggunakan karbon dioksida yang terkumpul, rizab yang terbentuk disebabkan oleh pemisahan spatial blok reaksi yang berlainan; stomata itu sendiri boleh ditutup buat sementara waktu.Penjimatan air di sini tidak sama seperti kaedah CAM, tetapi produktiviti fotosintesis lebih tinggi, jadi tidak menghairankan bahawa C4– Skim ini menggunakan kira-kira 7,600 spesies tumbuhan, termasuk banyak rumput, termasuk jagung, sorgum, madu, dan tebu.


Like this post? Please share to your friends:
Tinggalkan Balasan

;-) :| :x :twisted: :smile: :shock: :sad: :roll: :razz: :oops: :o :mrgreen: :lol: :idea: :grin: :evil: :cry: :cool: :arrow: :???: :?: :!: