一些植物的叶片气孔在白天关闭，这些植物是如何制造食物的？这些植物被称为什么？

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简介

在植物学领域，存在着许多令人着迷的植物物种，它们已经适应了在各种环境中生存。其中一些植物已经进化出独特的特征，使它们即使在具有挑战性的条件下也能茁壮成长。

最有趣的适应性之一是一些植物在白天关闭气孔的能力，这可能对其制造食物的能力产生重大影响。在本文中，我们将探讨这种现象背后的科学原理，并仔细观察表现出这种行为的植物。

什么是气孔？

在我们深入探讨气孔关闭主题之前，了解气孔是什么以及其在植物生理学中的作用非常重要。气孔是植物叶片和茎表面发现的微小孔隙或开口。这些孔隙在气体交换中起着至关重要的作用，特别是二氧化碳和氧气。

在光合作用过程中，植物通过气孔从大气中吸收二氧化碳，并将氧气释放回空气中。此外，气孔还调节植物中水分的散失，这一过程称为蒸腾作用。

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气孔是如何工作的？

气孔由两个称为保卫细胞的特殊细胞组成。这些细胞围绕着气孔，负责控制气孔的打开和关闭。当保卫细胞膨胀或充满水分时，气孔打开，允许气体通过。

相反，当保卫细胞松弛时，气孔关闭，阻止气体交换。这个过程受多种因素的控制，包括光照、温度和大气中二氧化碳的浓度。

白天关闭气孔

现在我们已经了解了气孔的基础知识及其在植物生理学中的作用，让我们将注意力转向白天关闭气孔的现象。虽然大多数植物在白天打开气孔以吸收用于光合作用的二氧化碳，但一些植物已经进化出在白天关闭气孔的能力，这可能对其制造食物的能力产生重大影响。

表现出这种行为的植物被称为景天酸代谢（CAM）植物。CAM 植物通常存在于炎热干燥的环境中，那里水资源稀缺。这些植物已经进化出在白天关闭气孔以减少蒸腾作用导致的水分散失。相反，它们在夜间空气更凉爽、湿度更高时打开气孔，允许它们吸收二氧化碳，同时最大限度地减少水分散失。

但是，如果 CAM 植物在白天关闭气孔，它们是如何制造食物的呢？答案在于这些植物进行光合作用的独特方式。虽然大多数植物使用 C3 或 C4 光合途径，但 CAM 植物使用一种改良的途径，使它们能够在夜间储存二氧化碳，以便在白天使用。

CAM 光合作用

在夜间，当 CAM 植物的气孔打开时，二氧化碳被吸收并转化为四碳酸分子，然后储存在植物细胞中。在白天，当气孔关闭时，储存的二氧化碳从细胞中释放出来，用于光合作用。

此过程允许 CAM 植物即使在气孔关闭时也能继续进行光合作用，最大限度地减少水分散失，并使它们能够在炎热干燥的环境中生存。

CAM 植物的例子

全世界有许多不同类型的 CAM 植物，包括仙人掌、多肉植物和某些兰花。让我们仔细看看一些最常见的 CAM 植物例子。

仙人掌

仙人掌可能是最著名的 CAM 植物例子。这些生活在沙漠中的植物已经适应了在炎热干燥的环境中生存，并且已经进化出各种独特的适应性来帮助它们节约用水。除了白天关闭气孔外，仙人掌还具有厚厚的蜡质表皮以防止水分散失，以及专门的根系，使它们能够从土壤中吸收尽可能多的水分。

菠萝

菠萝植物是另一种 CAM 植物的例子。菠萝原产于南美洲，并在世界各地的热带地区进行商业种植。与其他 CAM 植物一样，菠萝在白天关闭气孔以减少水分散失，并在夜间打开气孔以吸收用于光合作用的二氧化碳。

龙舌兰

龙舌兰植物原产于墨西哥和美国西南部，用于制作龙舌兰酒等产品。这些植物具有厚实的肉质叶子，可以储存水分，并且适应了在干旱环境中生存。与其他 CAM 植物一样，龙舌兰在白天关闭气孔以节约用水。

玉树

玉树是一种原产于南非和莫桑比克的多肉植物。与其他多肉植物一样，玉树具有厚实的肉质叶子，可以储存水分，并帮助其在干旱环境中生存。该植物也是一种 CAM 植物，在白天关闭气孔以节约用水。

CAM 光合作用的益处

CAM 植物在白天关闭气孔的能力有多种益处。首先，它允许植物节约用水，这在炎热干燥的环境中至关重要。通过在夜间空气更凉爽、湿度更高时打开气孔，这些植物可以在最大限度地减少水分散失的同时吸收二氧化碳。

此外，CAM 光合作用允许这些植物即使在不适合光合作用的条件下也能继续制造食物。通过在夜间储存二氧化碳并在白天使用它，CAM 植物即使在阳光强烈且水资源稀缺的情况下也能继续产生能量。

结论

总之，CAM 植物在白天关闭气孔的能力是一种令人着迷的适应性，使这些植物能够在炎热干燥的环境中生存。

通过在夜间储存二氧化碳并在白天使用它，这些植物即使在不适合光合作用的条件下也能继续产生能量。无论您是在花园里种植仙人掌，还是享受美味的菠萝，都应该欣赏 CAM 植物的独特适应性及其在我们生态系统中发挥的作用。