CAM型光合成

CAM型光合成とは

CAM型光合成は、特に乾燥した環境や水分ストレスの大きい場所で生育する多肉植物や着生植物に見られる、独特な光合成のプロセスです。この方式で光合成を行う植物はCAM植物と呼ばれ、その代表としてサボテンやアロエ、パイナップルなどが挙げられます。

CAM型光合成の特徴

CAMという用語は「Crassulacean Acid Metabolism」の略で、主にCO2の取り込みを昼ではなく夜に行う点が特徴です。この仕組みは、植物が水分を失わないように工夫された結果です。通常の植物は日中、気孔を開けてCO2を吸収し、水分が蒸発します。しかし、CAM植物は夜の涼しい時期に気孔を開き、CO2を取り込みます。これにより、昼間は気孔を閉じることで水分の喪失を最小限に抑えることができます。

CAM経路の詳細

CAM植物では、夜間に取り込んだCO2が水に溶け、その後HCO3-（重炭酸イオン）に変換され、さらにPEP（ホスホエノールピルビン酸）と一緒にオキサロ酢酸に変わります。オキサロ酢酸は、リンゴ酸に変換され、昼までその形式で液胞に貯蔵されます。昼になると、貯蔵したリンゴ酸がNADP+と反応し、最終的にNADPHとピルビン酸、CO2が生成されます。この酸素はカルビン・ベンソン回路に流れ込み、ピルビン酸は次の光合成のための原料となります。

CAM型光合成とC4型[[光合成]]の比較

CAM型光合成はC4型[[光合成]]と多くの共通点がありますが、最大の違いは時間的な処理の仕方にあります。C4型[[光合成]]は、二酸化炭素の濃縮と還元を特定の細胞で行いますが、CAM型光合成は昼と夜でそれを分けて行います。そのため、C4型植物は成長が早く、光合成速度が高いのに対し、CAM型植物は昼間に二酸化炭素を取り込まないため、成長速度が遅く制約されるのです。

CAM植物の種類と利用

CAM植物の代表的な例には、サボテン科、ベンケイソウ科、トウダイグサ科、アロエ属、パイナップル科、ラン科などが含まれます。これらの植物は、特に乾燥地帯での生育能力が高く、その生理的メカニズムにより水分を効率的に利用します。また、CAM植物は夜間に二酸化炭素を吸収する特性から、観葉植物として室内に置かれることも多い特徴があります。通常の植物は夜間にCO2を放出するため、寝室等での利用が推奨されています。

まとめ

以上のように、CAM型光合成は乾燥した環境での適応進化の一環として、水分を大事にしながら効率的に光合成を行う方法です。この独特なメカニズムは、厳しい環境下で生き残るための植物たちの戦略を示しています。

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