一些植物的葉片氣孔在白天關閉，這些植物是如何製造食物的？這些植物被稱為什麼？

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簡介

在植物學領域，存在著許多令人著迷的植物物種，它們已經適應了在各種環境中生存。其中一些植物已經進化出獨特的特徵，使它們即使在具有挑戰性的條件下也能茁壯成長。

最有趣的適應性之一是一些植物在白天關閉氣孔的能力，這可能對其製造食物的能力產生重大影響。在本文中，我們將探討這種現象背後的科學原理，並仔細觀察表現出這種行為的植物。

什麼是氣孔？

在我們深入探討氣孔關閉主題之前，瞭解氣孔是什麼以及其在植物生理學中的作用非常重要。氣孔是植物葉片和莖表面發現的微小孔隙或開口。這些孔隙在氣體交換中起著至關重要的作用，特別是二氧化碳和氧氣。

在光合作用過程中，植物透過氣孔從大氣中吸收二氧化碳，並將氧氣釋放回空氣中。此外，氣孔還調節植物中水分的散失，這一過程稱為蒸騰作用。

氣孔是如何工作的？

氣孔由兩個稱為保衛細胞的特殊細胞組成。這些細胞圍繞著氣孔，負責控制氣孔的開啟和關閉。當保衛細胞膨脹或充滿水分時，氣孔開啟，允許氣體透過。

相反，當保衛細胞鬆弛時，氣孔關閉，阻止氣體交換。這個過程受多種因素的控制，包括光照、溫度和大氣中二氧化碳的濃度。

白天關閉氣孔

現在我們已經瞭解了氣孔的基礎知識及其在植物生理學中的作用，讓我們將注意力轉向白天關閉氣孔的現象。雖然大多數植物在白天開啟氣孔以吸收用於光合作用的二氧化碳，但一些植物已經進化出在白天關閉氣孔的能力，這可能對其製造食物的能力產生重大影響。

表現出這種行為的植物被稱為景天酸代謝（CAM）植物。CAM 植物通常存在於炎熱乾燥的環境中，那裡水資源稀缺。這些植物已經進化出在白天關閉氣孔以減少蒸騰作用導致的水分散失。相反，它們在夜間空氣更涼爽、溼度更高時開啟氣孔，允許它們吸收二氧化碳，同時最大限度地減少水分散失。

但是，如果 CAM 植物在白天關閉氣孔，它們是如何製造食物的呢？答案在於這些植物進行光合作用的獨特方式。雖然大多數植物使用 C3 或 C4 光合途徑，但 CAM 植物使用一種改良的途徑，使它們能夠在夜間儲存二氧化碳，以便在白天使用。

CAM 光合作用

在夜間，當 CAM 植物的氣孔開啟時，二氧化碳被吸收並轉化為四碳酸分子，然後儲存在植物細胞中。在白天，當氣孔關閉時，儲存的二氧化碳從細胞中釋放出來，用於光合作用。

此過程允許 CAM 植物即使在氣孔關閉時也能繼續進行光合作用，最大限度地減少水分散失，並使它們能夠在炎熱乾燥的環境中生存。

CAM 植物的例子

全世界有許多不同型別的 CAM 植物，包括仙人掌、多肉植物和某些蘭花。讓我們仔細看看一些最常見的 CAM 植物例子。

仙人掌

仙人掌可能是最著名的 CAM 植物例子。這些生活在沙漠中的植物已經適應了在炎熱乾燥的環境中生存，並且已經進化出各種獨特的適應性來幫助它們節約用水。除了白天關閉氣孔外，仙人掌還具有厚厚的蠟質表皮以防止水分散失，以及專門的根系，使它們能夠從土壤中吸收儘可能多的水分。

菠蘿

菠蘿植物是另一種 CAM 植物的例子。菠蘿原產於南美洲，並在世界各地的熱帶地區進行商業種植。與其他 CAM 植物一樣，菠蘿在白天關閉氣孔以減少水分散失，並在夜間開啟氣孔以吸收用於光合作用的二氧化碳。

龍舌蘭

龍舌蘭植物原產於墨西哥和美國西南部，用於製作龍舌蘭酒等產品。這些植物具有厚實的肉質葉子，可以儲存水分，並且適應了在乾旱環境中生存。與其他 CAM 植物一樣，龍舌蘭在白天關閉氣孔以節約用水。

玉樹

玉樹是一種原產於南非和莫三比克的多肉植物。與其他多肉植物一樣，玉樹具有厚實的肉質葉子，可以儲存水分，並幫助其在乾旱環境中生存。該植物也是一種 CAM 植物，在白天關閉氣孔以節約用水。

CAM 光合作用的益處

CAM 植物在白天關閉氣孔的能力有多種益處。首先，它允許植物節約用水，這在炎熱乾燥的環境中至關重要。透過在夜間空氣更涼爽、溼度更高時開啟氣孔，這些植物可以在最大限度地減少水分散失的同時吸收二氧化碳。

此外，CAM 光合作用允許這些植物即使在不適合光合作用的條件下也能繼續製造食物。透過在夜間儲存二氧化碳並在白天使用它，CAM 植物即使在陽光強烈且水資源稀缺的情況下也能繼續產生能量。

結論

總之，CAM 植物在白天關閉氣孔的能力是一種令人著迷的適應性，使這些植物能夠在炎熱乾燥的環境中生存。

透過在夜間儲存二氧化碳並在白天使用它，這些植物即使在不適合光合作用的條件下也能繼續產生能量。無論您是在花園裡種植仙人掌，還是享受美味的菠蘿，都應該欣賞 CAM 植物的獨特適應性及其在我們生態系統中發揮的作用。