易坊好文馆

  1. 首页 > 奇闻 >

沙漠里的植物是如何生存下来的


沙漠里的植物是如何生存下来的


文章图片


沙漠里的植物是如何生存下来的


文章图片


沙漠里的植物是如何生存下来的


植物的耐旱性背后有多种机制在起作用 ， 有的植物耐旱性是十分强大的 ， 可以使其生活在低水位条件下 ， 甚至生活在沙漠等世界干旱地区 。 这些植物被称为景天酸代谢植物或CAM植物 ， 令人惊讶的是 ， 超过 5% 的维管植物物种使用 CAM 作为其光合作用途径 ， 而其他物种可能在需要时表现出 CAM 活性 。 CAM 不是一种替代的生化变体 ， 而是一种使某些植物能够在干旱地区生存的机制 。 事实上 ， 它可能是一种生态适应 。 除了上述仙人掌（仙人掌科）之外 ， CAM 植物的例子还有菠萝（凤梨科）、龙舌兰（龙舌兰科） ， 甚至还有一些天竺葵（天竺葵） 。 许多兰花是附生植物 ， 也是 CAM 植物 ， 因为它们依靠气生根来吸水 。 每当看到这些植物或者动物 ， 都会感觉大自然的神奇 ， 植物本来是最需要水分的 ， 但是却仍然能在沙漠的烈日炎炎下生活 ， 这就说明了大自然生物的多样性 ， 每一种生物、植物都有其独特的特性和生活环境 ， 它们为了才能让我们的地球多姿多彩 。
CAM植物的历史和发现


CAM 植物的发现是以一种相当不寻常的方式开始的 ， 当时罗马人发现 ， 在他们的饮食中使用的一些植物叶子在早上收获时尝起来很苦 ， 但如果在当天晚些时候收获 ， 就没有那么苦了 。 1815 年 ， 一位名研究植物学的科学家 ， 在品尝景天科植物时注意到了同样的事情（因此 ， 这个过程的名称为“景天酸代谢”） 。 他为什么吃这种植物还不清楚 ， 因为它可能有毒 ， 但他显然活了下来 ， 并激发了关于为什么会发生这种情况的研究 。 只不过他并不是第一位发现CAM植物的科学家 ， 因为在几年前 ， 一位瑞士的科学家写了一本书 ， 名为植物化学研究 。 他被认为是第一个记录 CAM 存在的科学家 ， 因为他在 1804 年写道 ， 仙人掌等植物的气体交换生理与薄叶植物不同 。
CAM 植物是如何工作的


CAM 植物与“常规”植物（称为C3 植物）的光合作用方式不同 ， 在正常的光合作用中 ， 当二氧化碳 (CO2)、水 (H2O)、光和一种称为二磷酸核酮糖羧化酶的酶协同作用产生氧气、水和两个碳分子（每个碳分子包含三个碳）时 ， 就会形成葡萄糖（因此命名为 C3） . 这实际上是一个低效的过程 ， 原因有两个：大气中的碳含量低 ， 以及二磷酸核酮糖羧化酶对二氧化碳的亲和力低 。 因此 ， 植物必须产生高水平的二磷酸核酮糖羧化酶才能“吸收”尽可能多的二氧化碳 。 氧气 (O2) 也会影响此过程 ， 因为任何未使用的二磷酸核酮糖羧化酶都会被 O2 氧化 。 植物中的氧气含量越高 ， 二磷酸核酮糖羧化酶就越少；因此 ， 较少的碳被同化并转化为葡萄糖 。 C3 植物通过在白天保持气孔打开以收集尽可能多的碳来解决这个问题 。       


【沙漠里的植物是如何生存下来的】沙漠中的植物在白天不能让它们的气孔敞开 ， 因为它们会失去太多宝贵的水分 。 干旱环境中的植物必须尽可能地保持水分 ， 因此 ， 它必须以不同的方式处理光合作用 。 CAM 植物需要在夜间打开气孔 ， 因为蒸腾作用水分流失的可能性较小 。 植物在晚上仍然可以吸收二氧化碳 。 早上 ， 苹果酸由二氧化碳形成 ， 白天在封闭的气孔条件下 ， 酸被脱羧分解成二氧化碳 ， 然后通过卡尔文循环将二氧化碳制成必要的碳水化合物 。 目前仍在对 CAM 的细节进行研究 ， 包括其进化历史和遗传基础 。 2013 年 8 月 ， 在伊利诺伊大学厄巴纳-香槟分校举行了 C4 和 CAM 植物生物学研讨会 ， 讨论了将 CAM 植物用于生物燃料生产原料的可能性 ， 并进一步阐明了 CAM 的过程和演变 。

    推荐阅读


    上一篇：脑洞大开：假如宠物能生活在8个不同的行星，应该拥有的外形

    下一篇：一般动物血液都是红色的，那自然界血液不是红色的动物都有哪些？