Augalų karalystė sukūrė skirtingas išgyvenimo strategijas. Kai kurie yra matomi, pavyzdžiui, kaktuso spygliai, kurie yra ne kas kita, kaip modifikuoti lapai, kurie pakeitė fotosintezės galimybę apsaugoti šių augalų kūną. Tačiau yra ir kitų, kurie nėra tokie, pavyzdžiui, vadinamieji C4 augalai.
Tai augalai, kurie paprastai gyvena sausringuose ar pusiau sausuose regionuose, taigi išsivystė siekiant sumažinti anglies dioksido (CO2) nuostolius fotosintezės metu, nes tai yra būtinos dujos, kai Saulės energija virsta maistu augalams.
C4 augalų fotosintezės charakteristikos
Vaizdas - „Wikimedia“ / Ninghui Shi
Norėdami geriau suprasti C4 augalus, pirmiausia paaiškinsime fotosintezę, kurią žinome geriausiai, daugiausia todėl, kad ji yra mokoma mokykloje, C3. Yra susideda iš saulės energijos ir anglies dioksido absorbcijos per ląstelių chloroplastus randama žaliose arba fotosintetinėse augalų dalyse, ir vanduo iš šaknų, kad jis virstų maistu per daugybę cheminių reakcijų.
Iš pradžių ši šviesos energija pasikeičia į cheminę energiją, kuri yra NADPH (nikotino adenino dinukleotido fosfatas) ir ATP (pirmasis adenozino trifosfatas) molekulės. Tačiau vėliau šios molekulės jie sintetina angliavandenius, nes sumažėja anglies dioksidas.
Paskutinis šio proceso etapas yra tada, kai augalai per dieną įgytą energiją naudoja anglies dioksido fiksavimui gliukozės pavidalu. Tai yra Kalvino ciklo dalis.
Bet fotosintezė C4 augaluose yra skirtinga. Jie turi dviejų tipų chloroplastus. Kai kurie yra šalia laidžių indų (galėtume sakyti, kad jie prilygsta gyvūnų gysloms), o kiti yra periferinės chlorofilo parenchimos ląstelėse, kurios yra arčiau lapų pakraščių. Pastarosios taip pat vadinamos mezofilinėmis ląstelėmis ir yra tos, kurios turi chloroplastų, kurie PEPA (fosfoenolpiruvo rūgšties) molekulės ir fermento fosfoenolpiruvato karboksilazės pagalba fiksuos anglies dioksidą.
Iš šių molekulių susidarys oksaloacto rūgštis, kurią sudaro 4 anglies junginiai (todėl jie yra žinomi kaip C4 augalai). Tada ji virsta obuolių rūgštimi, ir tai yra tada, kai ji pereina į chloroplastus, kuriuose per plazmodesmatą yra laidžių indų vidinės ląstelės (tai yra struktūros, kurias turi sienelė, supanti ląstelės branduolį, citoplazmą). Jose išsiskirs CO2 ir Kalvino ciklas gali tęstis.
Klimatas ir augalai C4
Augalams, gyvenantiems karštose ir sausose vietose, yra daug sunkiau nei likusiems išvengti vandens praradimo. Bet norint gyventi reikia kvėpuoti, o tai darant neišvengiamai reikia prarasti vandenį. Dėl šios priežasties, kai temperatūra yra aukšta, lapų stomata (poros) užsidaro, o tai padarius deguonis, susidarantis fotosintezės metu, padidina jo koncentraciją.
Įprastose situacijose, kai deguonies ir anglies dioksido kiekis yra subalansuotas, fermentas, atsakingas už anglies fiksavimą (RuBisCO), gali be problemų atlikti savo funkciją. Bet kai CO2 koncentracija yra mažesnė nei deguonies, šis fermentas katalizuoja pastarąsias dujas, o ne CO2, kas atsitinka C4 augaluose.
Jie yra labai ypatingi, nes be dviejų rūšių chloroplastų (žr. Viršutinį skyrių), fermentas fosfoenolpiruvato karboksilazė, kuri yra viena iš tų, kurios dalyvauja anglies fiksacijoje, palaiko didelę deguonies koncentraciją.
Kokie yra C4 augalų pranašumai?
Šie augalai turi keletą svarbių pranašumų:
- Paprastai auga greičiau nei C3 augalai.
- Jie geriau naudoja anglįarba išauginti daugiau šaknų ir (arba) daugiau lapų.
- Prarasti mažiau vandens fotosintezės metu (pagal šis straipsnismanoma, kad jie praranda 277 vandens molekules kiekvienai CO2 molekulei, o C3 augalai praranda 833 vandens molekules kiekvienai CO2, kurią jie fiksuoja).
- Padidinkite gliukozės gamybą, kuris yra galutinis fotosintezės rezultatas.
- Jie gali gyventi žemėje, kur mažai vandens.
Dėl visų šių priežasčių jie tampa vis įdomesni, ypač auginami sausame klimate.
Kas yra C4 augalai?
Yra daug augalų, kurie vykdo C4 fotosintezę. Pavyzdžiui, kukurūzai, žolė, burnočiai, cukranendrės, sorgai ar rugiai. Jie turi mažiau tankius audinius nei tie, kurie kilę iš vidutinio klimato, pavyzdžiui, klevai ar kamelijos.
Todėl juos pažinti gali būti labai naudinga žinoti, ką auginti vietovėse, kur mažai vandens.