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科普|多肉植物神奇的生存策略 你了解吗?

时间:2021-09-30 12:13:57

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科普|多肉植物神奇的生存策略 你了解吗?

很多多肉植物和仙人掌的祖先都生长在比较干旱的地方、贫瘠的岩石滩上、盐碱地等恶劣的环境中,而这种环境的特点是白天炎热夜晚寒冷,昼夜温差非常巨大,那他们是怎么适应这种环境呢?他们和其他正常的植物的光合作用有什么区别呢?

我们设想一下,假如多肉植物像其他植物一样白天打开叶面气孔吸收二氧化碳(CO2),那么,在这么高的温度下,它们体内的水分将会迅速被蒸腾掉,导致他们很快失水萎蔫甚至死亡。所以,它们是不可能在白天就张开气孔进行光合作用的,但它们也要生存啊,怎么办呢?幸亏大自然这个造物主是非常聪明的:为了在干旱热带地区生存下来,仙人掌、瓦松等植物发展出一套生存策略,对二氧化碳的固定实行时间分离------也就是景天酸代谢途径。这种途径通过先保存再释放CO2的过程,植物就可以避免白天剧烈的蒸腾作用失去水分而死亡。

景天酸代谢,简称CAM,最先在景天科植物上发现的,因此命名。CAM多见于炎热干旱地区的植物,白天气温较高,它们便关闭气孔以减少水分蒸腾。夜间温度比较低,它们打开气孔吸收CO2,并通过羧化反应形成苹果酸存于植物细胞内。白天再把夜间储于细胞内的苹果酸作脱羧反应,释放CO2进行光合作用。因此,CAM植物对CO2的固定实行的是时间分离(昼夜节律)。

CAM途径是一种精巧的碳固定的特殊方式。后来发现除了景天科植物,仙人掌科、凤梨科、番杏科、百合科等共计1万多种植物,以多肉植物为主,都有这种代谢机制以适应环境,代表性的植物有仙人掌、凤梨和长寿花等。

在一定范围内,夜间气温越低,CAM植物二氧化碳吸收越多,到了白天,温度越高,苹果酸脱羧越快,光合效率越高。因此人类在栽培技术上利用这个特点,尽可能在一定范围内加大温室的昼夜温差,并且在晚上提高室内二氧化碳浓度等,可促使植物加快生长。

德国哲学家黑格尔曾经说过:“存在即合理。”上帝没有创造万物,但似乎“创造”了一个万物运行的规律,所谓适者生存,不适者淘汰,那就是尽力地适应周边的环境,那么拥有景天酸代谢途径的植物们也是如此吧。

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