Miért nem szárad kaktuszok, a tudomány és az élet
Miért nem szárad kaktusz
Nyilvánvaló, hogy egy üzem, amely él a száraz és meleg éghajlat, meg kell tanulni, hogyan kell kompenzálni a hiányzó vizet.
Mit tudunk a kaktuszok? Ezek tövis, vannak vastag szár és hogy a nőnek a sivatagban. És tüskék, és a vastagsága, és a helymeghatározó adatok kapcsolódnak egymáshoz. Nyilvánvaló, hogy egy üzem, amely él a száraz és meleg éghajlat, meg kell tanulni, hogyan kell kompenzálni a vízhiány, és az egyik megoldás - csak tárolja benne, hogy mire van szükség, és egy vastag, lédús szár.
Photo Natalia Domrin.
Sztómák nyitott és zárt, és módosításával a párologtatóüzembe légzést.
Cactus gyűjtemény a Nemzeti Botanikus Kert nekik. NN Grishko (Kijev, Ukrajna). Fotó Vitaly Pirozhkov.
Photo Natalia Domrin.
De sok víz elvész a hő, és az egész készlet nedvesség egyszerűen kiszáradnak. Általában párologtatásának (az úgynevezett vízben párologtatóüzembe) - rendkívül fontos folyamat. A levelek elpárolog a nedvesség szivattyú szerepet játszik: hogy hozzon létre egy szívó erő, amelynek hatására a víz oldott anyagok akár a gyökerek és a hajók. Azonban, ha a növényeket szánják alatt élni az állandó hőmérsékletet és az aszály, párolgás jobb valahogy lelassul. Ehhez lehet megszabadulni a levelek, ezáltal csökkentve a párolgási felület. Kaktusz és kész: a levelek vált tövis és a levelek fotoszintetikus funkciót átvette a szár. Javíthatja a saját „bőr”: hogy a külső réteg sejtek (az epidermisz) hajat és vastag viaszos kutikula. Miután egy viaszréteg nehezebb megtörni a víz kívül a legyengült szőrszálak légáramlást közvetlenül szomszédos felületén a szár, amely szintén csökkenti a vlagopoteryu. De kaktuszok, van egy másik zseniális trükk, amely kapcsolatban van a módja a fotoszintézis, és amely lehetővé teszi, hogy takarékoskodjon a vízzel, annak ellenére, hogy az állandó hőség és szárazság körül.
A fotoszintézis a folyamat kialakulásának a szerves vegyületek a szén-dioxid és víz segítségével a napfény energiát. Először is, az energia a fény fotonok által komplex fény-betakarító molekulák és molekuláris komplexek, amelyek közé tartoznak a klorofill, tárolódik a speciális kémiai vegyületek (ebben a szakaszban kell a víz, amelyből az oxigén kapunk melléktermék), majd ez keresztül sejt szintetizál szerves anyagokat. A fotoszintézis, vannak érdekes variációk: például bizonyos baktériumok képesek anoxikus fotoszintézis, amelyben oxigén van kialakítva. „Normál” oxigéntermelő fotoszintézis velejárója növények, algák és cianobaktériumok.
Így a növényi sejt, hogy a glükóz molekula, fényre van szükség, a víz és a szén-dioxid. Víz jön ki a földből keresztül gyökerek és az érrendszer, a szén-dioxid - a levegőből. De a növény nem a száj vagy a tüdőben belélegezni CO2. Gázcsere a környezet számára stomata - fajlagos felülete pórusok a levelek és szárak körül őr sejtekben.
Sztómaapparátusok hogy elég jelentős mértékben hozzájárul a víz elpárolgását, és a hő kell őket minden alkalommal, hogy tartsa zárva. De hogyan lehet a szén-dioxid a fotoszintézis? És ez nem az egyetlen probléma kapcsolódó fotoszintézis forró éghajlaton. A pivotális fotoszintetikus enzim úgynevezett „ribulóz-bifoszfát-karboxiláz” (vagy rubisco), amelynek feladata - csatolni szén-szén-dioxidból, hogy a növekvő cukormolekula, magas hőmérsékleten kezd dolgozni az ellenkező irányban, azaz hasítják polusintezirovanny cukrot. Ebben az esetben a cella van, hogy menjen vissza, és újra ismétlődő már elvégzett munkát, természetesen energiapazarlás. Ezért fotoszintézishatásfok a hőmérséklet növekedésével erősen csökken. Ez elkerülhető, ha a felvonó a lemezben CO2 koncentráció -, majd enzim feleslegben szén anyagok szénhidrátok szintetizálásához. De hogyan kell csinálni?
Kaktusz Ehhez: megnyitják a sztóma éjjel, és elnyelik a szén-dioxidot, de a keletkező glükóz nem fut - a világ nem. CO2 lerakódik különleges tartalék membránvezikulák, vakuólák sejteken belül. Ez nem tárolja a legtisztább formában, és a molekula kapcsolódik egy közvetítő, aki majd állni néhány transzformációk. Az eredmény almasav. De eljön egy nap, és almasav küldött az vacuole a citoplazmában ott hasad a CO2. - most már lehet kezdeni a ciklust fotoszintetikus reakció, a munka könnyű. Az üzem már nem kell megnyitni sztóma, mert akkor a szén-dioxid tárolt fel az éjszaka, ami azt jelenti, hogy sok, hogy mentse a víz elpárolgását. Ezen túlmenően, az arány a CO2 és O2 miatt állományok javára tolódott el a korábbi, így a fotoszintetikus enzim fog működni az irányt csatlakoznak a szénatomok növekvő cukormolekula, és nem bontja az oxigént.
Ilyen fotoszintézis típusú, amikor fixálása CO2 és annak felhasználása fotoszintetikus reakciók időben elkülöníthető, és CAM-fotoszintézis. CAM jelentése Crassulaceae-anyagcsere: itt sav - sav, ami lesz tárolva a szén-dioxidot, és Crassulaceae vagy Crassulaceae, - a neve növények a család, aki először fedezte ezt az útvonalat. De Jade és a kaktusz nem az egyetlen, aki használja azt. CAM-fotoszintézis megtalálható az ananászt és a többi tag a bromeliad néhány tök, paprika, muskátli, és számos más családok, mind a mintegy 9000 faj. Általában ez a növény, akik élni egy meleg és száraz éghajlat. De nem kizárólagosan: CAM-fotoszintézis felhasznált fajok is élnek a vízben, például polushniki, nyílhegy és mások. Nem ellentmondás van: NYM telepek kell megoldani ugyanazt a problémát, és hogy azok, akik elviselni a meleget. Bár a víz is elég sok oldott CO2. az diffúzió sokkal lassabb, mint a levegőben, olyan közel, hogy a növény, aktívan nyeli el a szén-dioxid, ez krónikusan hiányzik. Exit - és mivel akkor nem fotoszintetizálnak éjjel gyűjteni CO2 nem csak napközben, de éjjel, a foglyul ejtett szén-dioxid szükséges tárolni. A CAM-típusú fotoszintézis csak lehetővé teszi, hogy a „szén-dioxid” készletek.
Végül ismét vissza zharovynoslivym növények. CAM-mechanizmus lehetővé teszi a maximális víztakarékos, de ha mennyiségének becslésére a késztermék és energiát fordított rá, hogy kevésbé hatékony, mint más típusú fotoszintézist. Tehát mi van bizonyos fajta CAM-használata csak ha szükséges. De így a nap, hogy tartsa a rész nagyobb szigort stomata eltekintve zárva neki van egy másik fajta fotoszintézist. Ebben az esetben a fotoszintetikus reakciók is végbemennek az mély levél sejteket körülvevő vérerek, vénák. A sejteket amelyek közelebb helyezkednek el a felületen, egyrészt, segítségével fényenergia fűtőanyagához A szénhidrátok előállítására, másrészt, fogási szén-dioxidot, és az úgy van felerősítve, hogy egy olyan molekula, közvetítő. A kapott-molekulák és az energia egyszer elküldte belsejébe a lemez, ahol a CO2 lekapcsolódik-transzporter, és belép a szintetikus ciklusban. Egy ilyen utat az úgynevezett C4 -fotosintezom, és ez, mint látjuk, hasonló a CAM, csak itt a rögzítés a szén-dioxid és annak használata a szintézis nem időben elválik nappal és éjszaka között, és a térben a különböző sejtek.
Sense C4 -fotosinteza, hogy továbbítsa a CO2 a belső levél szövetekben, ahol az oxigén koncentrációja alacsony. Emlékszünk, hogy a hőmérséklet emelkedése rubisco enzim még fut az ellenkező irányba, amely lehasad egy oxigénatom közbenső termékek a fotoszintézis. De ha nem elég oxigént az enzim működni fog a helyes irányba szintetikus. Másrészt, C4 -path csökkenti a víz elpárolgása révén Gázcserenyílások: a legmelegebb idő a nap a növény lehet használni a felhalmozódott szén-dioxid, amely kialakított tartalékok révén térbeli szétválasztása különböző reakció-egység; sztómaapparátusok magukat egy ideig csak lehetséges, és közel. Víz megtakarítás nem olyan nagy, mint a CAM-módban, de a termelékenység a fotoszintézis nagyobb lesz, így nem meglepő, hogy a C4-rendszer által használt mintegy 7600 növényfaj, köztük számos növények, például kukorica, cirok, köles és cukornád .