Дыхание - это физиологический процесс. Дыхание есть медленно текущее горение питательных веществ в живом организме. Это процесс, как бы обратный фотосинтезу. В процессе дыхания, а это комплекс сложных биохимических реакций, сахара, полученные в процессе фотосинтеза, используются растением и разлагаются на воду и углекислый газ с выделением энергии, которая расходуется растением на физиологические процессы. В процессе дыхания поглощается кислород и выделяется углекислый газ. Я.Ингельхаус в 1778 году показал, что зеленые растения в темноте, а не зеленые части растения и в темноте, и на свету, поглощают кислород и выделяют углекислый газ так же, как и животные.

У мезофитных (обычных) растений в вегетационный период днем идет поглощение углекислого газа, синтез органических веществ и выделение кислорода. Но кактусы - не обычные растения.

У кактусов, как у растений с САМ-типом метаболизма, устьица открываются лишь в темное время суток, когда температура воздуха снижается. И кислород, и углекислый газ поступают в ткани в ночное время. То есть у кактусов и суккулентов ночью углекислый газ поглощается из атмосферы и сохраняется до утра, чтобы с солнечными лучами днем быть использованным в фотосинтетических реакциях. А тот углекислый газ, который выделяется у растений в процессе дыхания, у кактусов практически не поступает в атмосферу, обратный поток СО2 в атмосферу при дыхании - отсутствует, так как углекислый газ перехватывается особым ферментом, который есть только у С4-растений, и используется в фотосинтезе. А кислород? Так как у кактусов газообмен происходит ночью, значит, ночью должен выделяться кислород, который образовался в процессе фотосинтеза, и поглощаться кислород, необходимый для дыхания. И вот, в ходе проведенных с кактусами и другими суккулентами экспериментов с использованием меченых атомов, было установлено, что при дыхании кактусы используют не атмосферный кислород, а смесь, на 58-92% состоящую из "собственного" кислорода, образовавшегося при фотосинтезе. Удивительно, но кактусы действительно "автономные организмы" - они практически не выделяют в атмосферу углекислый газ и используют в ходе дыхания гораздо меньше атмосферного кислорода, чем мезофитные растения.

Процесс дыхания происходит непрерывно, постоянно в течение суток, но скорость дыхательных реакций меняется в связи с суточными колебаниями температуры окружающей среды. Температурный оптимум дыхания значительно выше, чем фотосинтетический, поэтому на свету при температуре +15 +30?С синтез преобладает над распадом. Если же температура воздуха увеличивается до +40+50?С, фотосинтез почти прекращается, в то время, как процесс дыхания идет полным ходом. Скорость - интенсивность - дыхания зависит также от концентрации углекислого газа в окружающей среде. Чем выше концентрация СО2 в воздухе, тем ниже интенсивность дыхания.

В ходе дыхания выделяется вода, но эта вода не теряется кактусами, а используется для фотосинтеза, для которого вода необходима. То есть в ходе фотосинтеза используется вода, которая поступает в растение через корни, а в засушливые периоды используется вода, ранее запасенная в химических связях и выделенная в чистом виде при дыхании. Потому что в засушливые периоды процессы дыхания и фотосинтеза хоть медленно, но идут.

И еще некоторые факты о дыхании и газообмене у кактусов:

- Для перескиопсисов характерен С3-фотосинтез, и газообмен у них происходит днем (устьица открываются под утро и закрываются на ночь), но уже 7-дневная засуха приводит к тому, что газообмен начинает происходить преимущественно ночью.

- У представителей семейства Кактусовых засуха приводит к постепенному сокращению фиксации углекислого газа, так как максимально устьица открываются во всё более поздние ночные часы и в течение всё более короткого промежутка времени, а спустя 50-60 дней фиксация углекислого газа падает до нуля. Газообмен прекращается, а вода испаряется; очень небольшая часть воды, но теряется через кутикулу и через колючки.

- А увлажнение, наоборот - причем в любое время года - стимулирует открывание устьиц, и заметная фиксация углекислого газа отмечается уже в конце первых суток, а максимальная - через неделю.

- При резком повышении температуры устьица у суккулентов могут открыться и днем (так как должна испариться вода - это способствует охлаждению). Поэтому при высокой температуре происходит быстрое иссушение растений.

1.Фотосинтез |  2.Дыхание  |  3.Транспирация |  4.Рост кактусов

2006
Еремина Светлана
Кактус-клуб "Корифанта"
Самара