CAM bitkileri nasıl su tasarrufu yapar?
CAM metabolizması, karbondioksitin alınmasıyla gündüz şekere dönüştürülmesini zaman bakımından ayırır. Böylece birçok kurakçıl bitki, gaz alışverişinin önemli bölümünü daha serin gece saatlerine taşıyarak su kaybını azaltabilir; ancak bu stratejinin büyüme açısından bedelleri vardır.
Süreç ve temel mekanizma
1. Stomaların açık kalma bedeli Karbondioksit yaprağa çoğunlukla stoma denen gözeneklerden girer. Aynı açıklıklardan su buharı dışarı çıkar. Sıcak ve kuru gündüz havasında yaprakla hava arasındaki buhar basıncı farkı büyüyebilir; gözeneklerin açık kalması daha fazla su kaybına yol açar. Gece daha serin ve nemli olduğunda aynı karbon kazanımı daha düşük su maliyetiyle gerçekleşebilir. Ancak gece koşulları her iklimde aynı avantajı sağlamaz. 2. Gece karbonun ilk bağlanması CAM bitkisinde gece alınan karbondioksit, PEP karboksilaz enziminin çalıştığı bir yol üzerinden organik asitlere bağlanır. Malat gibi ürünler büyük kofullarda depolanabilir. Bu depolama, dış havadan alınan karbonu gündüz kullanılacak bir kaynak hâline getirir. Asit miktarının gece artıp gündüz azalması, CAM etkinliğinin araştırmalarda incelenen işaretlerinden biridir. Bitkinin bütün asitlerinin bu yolla oluştuğu düşünülmemelidir. 3. Gündüz kapalı gözenekle çalışma Gündüz depolanan asitlerden karbondioksit serbestleştirilir ve Calvin döngüsüne sağlanır. Işıktan elde edilen enerji, karbonun organik maddelere dönüştürülmesine yardım eder. Dışarıyla gaz alışverişi sınırlanırken yaprağın içinde karbondioksit bulunması fotosentezin sürmesini sağlar. Gece alınan karbon ile gündüz kullanılan karbon aynı hücrelerde farklı zamanlarda işlenir. Bu özellik, süreçleri farklı hücrelere ayıran C4 yolundan ayrılır.
Çevresel koşullar ve biyolojik sınırlar
4. Hangi bitkilerde görülür? Birçok kaktüs, agav ve bazı orkideler CAM kullanır; fakat bütün sukulentler ya da bütün orkideler aynı metabolizmaya sahip değildir. Etli dokular hem suyu hem organik asitleri depolamaya uygun olabilir. Bazı türlerde CAM sürekli baskınken bazıları su stresi altında CAM etkinliğini artırabilir. Yalnızca yaprak kalınlığına bakarak metabolik yolu kesin belirlemek mümkün değildir. Tür düzeyinde fizyolojik bilgi gerekir. 5. Tasarruf neden sınırsız değildir? Kofullarda gece biriktirilebilecek asit miktarı sınırlıdır. Karbonun depolanması, taşınması ve yeniden serbestleştirilmesi enerji gerektirir. Bu yüzden CAM bitkileri uygun sulanan hızlı büyüyen tarla bitkilerinin üretim hızına her koşulda ulaşmaz. Çok ağır kuraklıkta dışarıdan karbon alımı da büyük ölçüde durabilir. Bazı bitkiler solunum karbondioksitini içeride yeniden kullanarak kaybı azaltır; bu durum yeni karbon kazanımıyla aynı değildir. 6. Gözlemden bakım kuralına geçiş CAM, sulama ihtiyacını sıfırlayan bir özellik değildir. Kök sağlığı, sıcaklık, ışık ve büyüme dönemi yine belirleyicidir. Gece stomaların açılması da her gece eşit miktarda su veya karbon alışverişi olduğu anlamına gelmez. Araştırmalarda günlük gaz değişimi ve asitlik döngüsü birlikte ölçülür. Bir türün kuraklığa dayanması, sürekli susuz bırakmanın daha iyi büyüme sağladığını göstermez; dayanma ve verimli büyüme farklı sonuçlardır. Ayrıca gecenin çok sıcak veya kuru olması su tasarrufu avantajını azaltabilir; CAM yolunun etkisi yalnızca bitkinin adına değil, gerçek çevresel koşullara bağlıdır.